Silicon: aplikasi, kimia dan sifat fisik

Salah satu elemen yang paling umum di alam - itu adalah silicium, atau silikon.Distribusi yang luas ini menunjukkan pentingnya dan pentingnya hal ini.Hal ini dengan cepat dipahami dan dipelajari orang-orang yang belajar bagaimana memanfaatkan silikon.Penggunaannya didasarkan pada sifat-sifat khusus yang akan kita bicarakan lebih lanjut.

Silicon - unsur kimia

Jika Anda memberikan deskripsi item ini pada situasi dalam tabel periodik, adalah mungkin untuk menunjuk poin penting berikut:

1. nomor seri - 14.
2. periode - orang ketiga.
3. Group - IV.
4. subkelompok - utama.Struktur
5. dari kulit elektron terluar diberikan oleh 3s23p2.
6. elemen silikon adalah simbol kimia Si, yang diucapkan "Silicium".
7. oksidasi yang menunjukkan: -4;2;4.
8. valensi atom sama dengan IV.
9. massa atom silikon adalah sama dengan 28,086.
10. Di alam ada tiga isotop stabil dari elemen dengan nomor massa 28, 29 dan 30.

demikian, atom silikon dari sudut pandang kimia - hanya mempelajari elemen dijelaskan berbagai sifat yang berbeda.

Sejarah penemuan

Sejak sifat dari konten populer dan massa adalah senyawa yang berbeda dari elemen, sejak zaman kuno, orang digunakan untuk mengetahui tentang sifat-sifat dan nama-nama banyak dari mereka.Silikon murni lama tetap di luar batas pengetahuan manusia dalam kimia.

senyawa paling populer yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan industri orang dari budaya kuno (Mesir, Roma, Cina, Rusia kuno, Persia dan lain-lain) yang mulia dan batu semi mulia berdasarkan silikon oksida.Ini termasuk:

• opal;
• berlian imitasi;
• topaz;
• Chrysoprase;
• onyx;
• kalsedon dan lain-lain.

juga membuat penggunaan kuarsa tua dan pasir kuarsa di bisnis konstruksi.Namun, silikon elemental tetap belum terpecahkan sampai abad XIX, meskipun banyak ilmuwan telah mencoba sia-sia untuk membedakannya dari senyawa yang berbeda, menggunakan dan katalis, dan suhu tinggi, dan bahkan listrik.Ini adalah pikiran terang seperti:

• Carl Scheele;
• Gay-Lussac;
• Tenar;
• Humphry Davy;
• Antoine Lavoisier.

melaksanakan berhasil mendapatkan silikon dalam bentuk murni berhasil Jens Jacobs Berzelius pada tahun 1823.Untuk ini, ia melakukan percobaan pada leburan silika dan fluoride logam kalium uap.Akibatnya, sebuah modifikasi amorf dari elemen.Ilmuwan yang sama diundang untuk membuka nama Latin untuk atom.

Namun kemudian, pada tahun 1855, ilmuwan lain - Sainte-Claire Deville - berhasil mensintesis berbagai alotrop berbeda - kristal silikon.Sejak pengetahuan tentang unsur dan sifat-sifatnya telah menjadi sangat cepat diisi ulang.Orang-orang telah menyadari bahwa ia memiliki fitur unik yang bisa sangat baik digunakan untuk memenuhi kebutuhan mereka sendiri.Oleh karena itu, saat ini salah satu elemen yang paling populer dalam elektronik dan teknologi - adalah silikon.Menerapkannya hanya memperluas perbatasannya setiap tahun.

atom memberi nama Rusia ilmuwan Hess pada tahun 1831.Itu saja terjebak sampai hari ini.

Konten

di alam dalam hal silikon alami adalah yang kedua setelah oksigen.Persentase dibandingkan dengan atom lain dalam komposisi kerak - 29,5%.Selain itu, karbon dan silikon - dua elemen tertentu yang mampu mengkonfigurasi sirkuit, menghubungkan satu sama lain.Itulah mengapa untuk yang terakhir lebih dari 400 mineral alami yang berbeda, sebagai bagian dari yang ia temukan di litosfer, hidrosfer dan biomassa.

mana tepatnya terkandung silikon?

1. di lapisan tanah yang lebih dalam.
2. dalam batuan, waduk dan array.
3. Di bagian bawah badan air, terutama laut dan samudera.
4. pada tanaman dan kehidupan laut dalam kerajaan hewan.
5. Pada manusia dan hewan darat.

dapat menetapkan beberapa mineral yang paling umum dan batuan, bagian dari yang hadir dalam sejumlah besar silikon.Kimia mereka adalah seperti bahwa isi berat elemen murni didalamnya mencapai 75%.Namun, jumlah tertentu tergantung pada jenis bahan.Jadi, batuan dan mineral yang mengandung silikon:

• feldspar;
• mika;
• amphibole;
• aib;
• kalsedon;Silikat
• ;Batupasir
• ;
• silikat aluminium;
• tanah liat dan lain-lain.

Mengumpulkan pada kulit dan exoskeletons dari hewan laut, silikon membentuk kuat dengan deposito berjangka silika di bagian bawah kolam.Ini adalah salah satu sumber alami dari unsur ini.

Selanjutnya, ditemukan bahwa Silicium mungkin ada dalam bentuk asli murni - dalam bentuk kristal.Tapi deposito tersebut sangat langka.

sifat fisik dari silikon

Jika Anda memberikan karakterisasi elemen dari himpunan sifat fisik dan kimia, pertama-tama perlu untuk menunjuk parameter fisik.Berikut adalah beberapa dasar:

1. ada dalam dua modifikasi allotropic - amorf dan kristal, yang berbeda dalam semua properti.
2. Crystalline sangat mirip dengan berlian, karena karbon dan silikon dalam hal ini hampir identik.Namun, jarak antara atom yang berbeda (dari silikon lebih), sehingga berlian adalah jauh lebih sulit dan lebih tahan lama.Jenis kisi - wajah berpusat kubik.Substansi
3. sangat rapuh pada suhu tinggi menjadi lentur.
4. Titik leleh adalah 1415˚S.Titik didih
5. - 3250˚S.Kepadatan materi
6. - 2,33 g / cm3.Senyawa warna
7. - abu-abu silver, mengungkapkan kilap logam karakteristik.
8. memiliki sifat semikonduktor yang baik, yang mampu bervariasi dengan penambahan agen tertentu.
9. tidak larut dalam air, pelarut organik dan asam.
10. khusus larut dalam alkali.

representasi dari sifat fisik silikon memungkinkan orang untuk mengelolanya, dan digunakan untuk membuat berbagai produk.Sebagai contoh, berdasarkan pada sifat semikonduktivitas digunakan dalam elektronik grade silicon.Sifat

Kimia Sifat kimia dari silikon sangat tergantung pada kondisi reaksi.Jika kita berbicara tentang bahan murni pada pengaturan standar, Anda perlu untuk menunjuk aktivitas yang sangat rendah.Kedua kristal dan silikon amorf sangat inert.Tidak berinteraksi dengan zat pengoksidasi kuat (selain fluor) atau dengan agen pereduksi kuat.

Hal ini disebabkan fakta bahwa permukaan material segera membentuk film oksida SiO2, yang menghambat kerjasama lebih lanjut.Hal ini dapat dibentuk di bawah pengaruh air, udara dan uap.

Jika Anda mengubah syarat dan kondisi standar dan membuat pemanasan silikon untuk suhu di atas 400-an, reaktivitas yang sangat meningkat.Dalam hal ini, ia akan bereaksi dengan:

• oksigen;
• semua jenis halogen;
• hidrogen.

Pada suhu yang lebih tinggi, pembentukan produk oleh reaksi dengan boron, nitrogen dan karbon.Yang paling penting adalah silikon karbida - SiC, karena itu adalah baik abrasif.Sifat kimia

dari silikon juga jelas terlihat dalam reaksi dengan logam.Menurut mereka itu adalah oksidator, sehingga produk yang disebut silisida.Hal ini dikenal dengan senyawa seperti:

• basa;
• basa;Transisi logam
• .

sifat yang tidak biasa memiliki senyawa yang diperoleh paduan besi dan silikon.Menyandang nama keramik ferrosilicon dan berhasil diterapkan dalam industri.

Dengan zat kompleks bereaksi silikon tidak datang, sehingga semua spesies mereka mampu melarutkan hanya:

• aqua regia (campuran asam nitrat dan asam klorida);
• alkali kaustik.

Suhu larutan tidak boleh kurang dari 60 ° CSemua ini menegaskan secara fisik zat - berlian stabil kisi kristal, memberikan kekuatan dan inersia.

Metode untuk memproduksi

silikon dalam bentuk yang paling murni - proses ini biaya yang cukup mahal.Selanjutnya, berdasarkan sifat-sifatnya baik metode hanya memberikan 90-99% produk murni sebagai pengotor dalam bentuk logam dan karbon tetap masih.Jadi hanya untuk mendapatkan materi yang cukup.Ini juga harus kualitatif yang jelas dari unsur asing.

Secara umum, produksi silikon dilakukan dalam dua cara utama:

1. pasir putih, yang merupakan silika SiO2 murni.Setelah pemanasan dengan logam aktif (biasanya magnesium) dibentuk sebagai elemen bebas dalam modifikasi amorf.Kemurnian dari metode ini adalah tinggi, produk diperoleh dengan hasil 99,9 persen.
2. metode yang lebih umum pada skala industri - sintering mencair pasir dengan kokas di kiln termal khusus.Metode ini dikembangkan oleh ilmuwan Rusia NN Beketov

pengobatan selanjutnya adalah paparan metode produk pembersih.Untuk tujuan ini, asam atau halogen (chloro, fluoro).

silikon amorf

Fitur silikon tidak akan lengkap jika Anda tidak mempertimbangkan secara terpisah masing-masing modifikasi allotropic nya.Yang pertama dari mereka - adalah amorf.Dalam keadaan ini, kita memeriksa substansi adalah bubuk coklat-coklat, halus.Sangat higroskopis, itu menunjukkan reaktivitas yang cukup tinggi pada saat pemanasan.Dalam kondisi standar, mampu berkomunikasi hanya dengan oksidator kuat - fluor.

Panggilan itu semacam amorf silikon kristal tidak sepenuhnya benar.Grille yang menunjukkan bahwa zat - itu hanya berupa denda silikon yang ada dalam bentuk kristal.Oleh karena itu, modifikasi seperti ini - senyawa sama.

Namun, sifat mereka berbeda-beda, sehingga untuk mengatakan tentang allotropy.Dengan sendirinya, silikon amorf memiliki kemampuan svetopoglotitelnoy tinggi.Selain itu, dalam keadaan tertentu, indikator ini jauh lebih cepat daripada dari bentuk kristal yang sama.Oleh karena itu, digunakan untuk keperluan teknis.Dalam bentuk ini senyawa (powder) yang mudah diterapkan ke permukaan apapun, apakah itu plastik atau kaca.Oleh karena itu, akan lebih mudah untuk menggunakan silikon amorf.Aplikasi ini didasarkan pada pembuatan baterai surya dari berbagai ukuran.

Meskipun jenis baterai memakai cukup cepat, karena abrasi dari bahan film tipis, tetapi penggunaan dan permintaan hanya tumbuh.Bahkan dalam seumur hidup singkat sel surya berbasis silikon amorf mampu menyediakan energi untuk seluruh perusahaan.Selain produksi bahan tersebut tanpa limbah, yang membuatnya sangat ekonomis.

modifikasi seperti yang diperoleh dengan reduksi senyawa logam aktif, misalnya, natrium atau magnesium.

Crystalline silikon

perak abu-abu modifikasi brilian dari elemen.Ini adalah bentuk ini adalah yang paling umum dan paling populer.Hal ini disebabkan satu set properti berkualitas tinggi yang memiliki substansi.

Fitur silikon kristal kisi meliputi klasifikasi spesies, seperti beberapa dari mereka:

1. kualitas elektronik - kualitas paling murni dan paling tinggi.Ini adalah jenis yang digunakan dalam elektronik untuk membangun instrumen yang sangat sensitif.
2. kelas surya.Nama itu sendiri mendefinisikan area penggunaan.Hal ini juga silikon kemurnian cukup tinggi, penggunaan yang diperlukan untuk membuat panel surya berkualitas tinggi dan lama berjalan.Konverter fotolistrik yang didasarkan pada tepatnya struktur kristal, lebih baik dan lebih tahan aus dari yang dibuat menggunakan modifikasi amorf dengan penyemprotan pada berbagai jenis substrat.
3. silikon.Dalam jenis zat termasuk orang-orang sampel, yang mengandung sekitar 98% unsur murni.Sisanya untuk berbagai jenis kotoran:

• boron;
• aluminium;
• klorin;
• karbon;
• fosfor dan lain-lain.

berbagai terakhir dari zat tersebut digunakan untuk memproduksi silikon polikristal.Untuk melaksanakan proses rekristalisasi.Akibatnya, kemurnian produk tersebut diperoleh, yang dapat termasuk dalam kelompok kualitas solar dan elektronik.

Secara alami polysilicon - adalah perantara antara modifikasi amorf dan kristal.Dengan pilihan ini lebih mudah untuk bekerja, lebih baik untuk menjadi didaur ulang dan membersihkan fluorin dan klorin.Produk

yang mengakibatkan dapat dikategorikan sebagai:

• multisilicon;
• kristal tunggal;
• kristal berbentuk;
• memo silikon;
• silikon teknis;
• produk limbah dalam bentuk fragmen dan sisa bahan.

Masing-masing dari mereka digunakan dalam industri dan digunakan oleh seseorang yang sama sekali.Oleh karena itu, proses produksi yang terkait dengan silikon, dianggap zero waste.Hal ini secara signifikan mengurangi biaya ekonomi, sementara tidak mempengaruhi kualitas.

penggunaan murni silikon

silikon dalam industri mapan, dan skala cukup besar.Hal ini disebabkan fakta bahwa elemen ini bersih, dan dalam bentuk senyawa yang berbeda, tersebar luas dan permintaan di berbagai bidang ilmu pengetahuan dan teknologi.

Dimana menggunakan kristal dan silikon amorf dalam bentuk yang paling murni?

1. Dalam metalurgi sebagai tambahan paduan, kemampuan untuk mengubah sifat logam dan paduan mereka.Dengan demikian, ia digunakan dalam peleburan baja dan besi cor.
2. Berbagai jenis barang berlangsung manufaktur bersih pilihan - polysilicon.
3. senyawa silikon dengan zat organik - adalah industri kimia, yang sangat populer saat ini.Bahan Organosilicon digunakan dalam kedokteran, dalam pembuatan peralatan, instrumen dan banyak lagi.
4. Produksi
berbagai sel surya.Metode produksi energi adalah salah satu yang paling menjanjikan di masa depan.Ramah lingkungan, hemat biaya dan hardwearing - keuntungan utama dari listrik tersebut.Pemantik
5. Silicon digunakan untuk waktu yang lama.Bahkan di zaman kuno orang menggunakan spark batu untuk pengapian api.Prinsip ini adalah dasar untuk produksi berbagai jenis pemantik.Saat ini, ada spesies di mana batu diganti dengan paduan komposisi yang pasti, memberikan hasil yang lebih cepat (lengkung).
6. Elektronik dan tenaga surya.
7. Manufacturing zerkalets di perangkat laser gas.

demikian, silikon murni memiliki banyak fitur menguntungkan dan khusus yang memungkinkan untuk menggunakannya untuk membuat produk penting dan relevan.

Penggunaan silikon senyawa Selain

dari zat sederhana yang digunakan dan berbagai senyawa silikon, dan sangat luas.Ada seluruh industri, yang disebut silikat.Hal ini didasarkan pada penggunaan berbagai zat, termasuk item ini mengagumkan.Apa hubungannya, dan yang dihasilkan?

1. kuarsa atau pasir sungai - SiO2.Digunakan untuk membuat seperti bahan dekoratif dan bangunan seperti semen dan kaca.Di mana bahan-bahan ini dikenal.Tidak ada konstruksi tidak lengkap tanpa komponen ini, yang menegaskan pentingnya senyawa silikon.
2. silikat keramik, yang meliputi bahan-bahan seperti gerabah, porselen, batu bata dan produk berbasis pada mereka.Komponen ini digunakan dalam pengobatan, dalam pembuatan peralatan makan, dekorasi, barang-barang rumah tangga, konstruksi dan daerah pemukiman lain dari aktivitas manusia.
3. Silikon - silikon, silika, minyak silikon.