Silicon: applicazione, proprietà chimiche e fisiche

Uno degli elementi più comuni in natura - è silicio, o silicone.Questa ampia distribuzione indica l'importanza e il significato di questa materia.Si è rapidamente compreso e imparato le persone che hanno imparato come sfruttare il silicio.Il suo utilizzo si basa sulle proprietà speciali di cui parleremo in seguito.

silicio - un elemento chimico

Se si dà una descrizione di questo punto sulla situazione nella tavola periodica, è possibile indicare i seguenti punti importanti: il numero di serie

1. - 14. Periodo
2. - il terzo uomo.
3. Group - IV.
4. sottogruppo - il principale.Struttura
5. del guscio elettronico esterno è dato da 3s23p2.Elemento di silicio
6. è un simbolo chimico di Si, che si pronuncia "Silicio".
7. stato di ossidazione che essa presenta: -4;2;4.
8. valenza di un atomo è uguale a IV.
9. massa atomica del silicio è pari a 28,086.
10. In natura esistono tre isotopi stabili dell'elemento con numeri di massa 28, 29 e 30.

Così, un atomo di silicio da un punto di vista chimico - appena studiato gli elementi descritti una varietà di proprietà differenti.

Storia della scoperta

Poiché la natura stessa di contenuti popolari e di massa è diversi composti dell'elemento, fin dai tempi antichi, chi è abituato a conoscere le proprietà ed i nomi di molti di loro.Silicio puro è rimasto a lungo al di là dei limiti della conoscenza umana in chimica.

composti più popolari che sono stati utilizzati in vita e di settore di tutti i giorni le persone di culture antiche (Egizi, Romani, cinesi, russi, persiani antichi e altri) erano preziose e pietre dure a base di ossido di silicio.Questi includono:

• opalino;
• strass;
• topazio;
• Crisoprasio;
• onyx;
• calcedonio e altri.

anche fatto uso di vecchio quarzo e sabbia di quarzo nel settore delle costruzioni.Tuttavia, il silicio elementare è rimasto irrisolto fino al XIX secolo, anche se molti scienziati hanno cercato invano di distinguerlo da diversi composti, utilizzando e catalizzatori, e alle alte temperature, e anche l'elettricità.Queste sono le menti brillanti come:

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

effettuare con successo ottenere silicio in una forma pura è riuscito Jens Jacobs Berzelius nel 1823.Per questo, ha condotto esperimenti su silice fusa e metallo vapore di potassio fluoruro.Come risultato, una modifica amorfa dell'elemento.Lo stesso scienziato è stato invitato ad aprire il nome latino per l'atomo.

Ancora più tardi, nel 1855, un altro scienziato - Sainte-Claire Deville - è riuscito a sintetizzare una varietà di diversi allotropi - silicio cristallino.Poiché la conoscenza di questo elemento e le sue proprietà sono diventati molto rapidamente rifornito.La gente ha capito che ha caratteristiche uniche che potrebbe benissimo essere utilizzate per soddisfare i propri bisogni.Pertanto, oggi uno degli elementi più popolari nel campo dell'elettronica e della tecnologia - è il silicio.L'applicazione si espande solo i suoi confini ogni anno.

atomo ha dato il nome dello scienziato russo Hess nel 1831.Questo è tutto bloccato a questo giorno.

Contenuti

in natura in termini di silicio naturale è secondo solo a ossigeno.La percentuale in confronto con altri atomi nella composizione della crosta - 29,5%.Inoltre, carbonio e silicio - due elementi specifici capaci di configurazione del circuito, che collega tra loro.Questo è il motivo per l'ultima sono più di 400 diversi minerali naturali, come parte del quale ha trovato nella litosfera, l'idrosfera e la biomassa.

Dove esattamente contenuto di silicio?

1. in strati profondi del suolo.
2. in rocce, serbatoi e gli array.
3. In fondo dei corpi idrici, in particolare i mari e degli oceani.
4. nelle piante e la vita marina del regno animale.
5. Negli esseri umani e animali terrestri.

può designare alcuni dei minerali e rocce più comuni, di cui una parte è presente in un gran numero di silicio.Chemistry loro è tale che il contenuto in peso di elemento puro esso raggiunge il 75%.Tuttavia, il numero specifico dipende dal tipo di materiale.Così, rocce e minerali che contengono silicio:

• feldspati;
• mica;
• anfibolo;
• disonore;
• calcedonio;
• silicati;
• arenarie;
• silicati di alluminio;
• argilla e altri.

accumulo di conchiglie e esoscheletri di animali marini, silicio costituisce un potente con depositi a termine di silice sul fondo di stagni.Questa è una delle fonti naturali di questo elemento.

Inoltre, si è riscontrato che Silicio può esistere in forma nativa pura - in forma di cristalli.Ma tali depositi sono molto rari.

proprietà fisiche del silicio

se si dà una caratterizzazione dell'elemento del set di proprietà fisiche e chimiche, prima di tutto è necessario designare i parametri fisici.Qui ci sono alcuni di base:

1. esiste in due forme allotropiche - amorfo e cristallino, che si differenziano per tutte le proprietà.
2. cristallina molto simile a quello del diamante, perché il carbonio e silicio in questo senso sono praticamente identici.Tuttavia, la distanza tra gli atomi di diversa (da silicio più), in modo che il diamante è molto più duro e resistente.Tipo di lattice - cubico a facce centrate.Sostanza
3. è molto fragile a temperature elevate diventa flessibile.
4. Il punto di fusione è 1415˚S.Punto
5. ebollizione - 3250˚S.
6. densità di materia - 2.33 g / cm3.Composti colore
7. - grigio argento, hanno espresso la caratteristica lucentezza metallica.
8. ha buone proprietà di semiconduttore, che sono in grado di variare con l'aggiunta di alcuni agenti.
9. non solubile in acqua, solventi organici e acidi.
10. particolare solubile in alcali.Rappresentazione

delle proprietà fisiche del silicio consentire alle persone di gestirlo, e utilizzato per creare una varietà di prodotti.Ad esempio, in base alle proprietà semiconduttività uso in grado elettronica silicio.Proprietà

chimiche Proprietà chimiche del silicio sono molto dipendenti dalle condizioni di reazione.Se parliamo della sostanza pura al impostazioni standard, è necessario indicare una bassa attività.Sia cristallina e silicio amorfo sono molto inerti.Non interagire con alcuna forti agenti ossidanti (diversi fluoro) o con agenti riducenti forti.

Ciò è dovuto al fatto che la superficie del materiale formato immediatamente pellicola di ossido SiO2, che ostacola ulteriormente la cooperazione.È in grado di essere formato sotto l'influenza di acqua, aria e vapori.

Se si cambia i termini e le condizioni standard e fare riscaldare il silicio ad una temperatura superiore 400S, la sua reattività è fortemente aumentata.In questo caso, esso reagirà con:

• ossigeno;
• tutti i tipi di alogene;
• idrogeno.

A temperature più elevate, la formazione di prodotti per reazione con boro, azoto e carbonio.Di particolare importanza è il carburo di silicio - SiC, dal momento che è un buon abrasivo.

proprietà chimiche del silicio sono chiaramente visibili nelle reazioni con metalli.Secondo loro è un ossidante, così i prodotti sono chiamati siliciuro.E 'noto per tali composti:

• alcaline;Alcalina
• ;
• metalli di transizione.

proprietà insolite ha un composto ottenuto dalla lega di ferro e silicio.Porta il nome della ceramica ferrosilicone e applicato con successo nel settore.

Con sostanze complesse reagire silicio non viene, così tutte le loro specie è in grado di sciogliere solo:

• acqua regia (una miscela di acido nitrico e acido cloridrico);
• alcali caustici.

La temperatura della soluzione non deve essere inferiore a 60 ° C.Tutto ciò conferma una base fisica di sostanza - diamante stabile reticolo cristallino, dandogli forza e l'inerzia.

Metodi

per la produzione di

del silicio allo stato puro - il processo è il costo piuttosto costoso.Inoltre, in virtù delle sue proprietà sia metodo dà solo 90-99% prodotto puro come impurità in forma di metallo e carbonio rimanere fermi.Quindi, solo per avere abbastanza materiale.Dovrebbe anche qualitativamente chiaro di elementi stranieri.

In generale, la produzione di silicio viene effettuata in due modi principali:

1. di sabbia bianca, che è un SiO2 silice pura.Dopo il riscaldamento con metalli attivi (generalmente magnesio) è formato come un elemento libero nella modifica amorfa.La purezza di questo metodo è elevato, il prodotto è ottenuto con una resa di 99,9 per cento.
2. metodo più comune su scala industriale - una sinterizzazione fondere sabbia con il coke nei forni termici specializzati.Questo metodo è stato sviluppato da scienziati russi NN Beketov

ulteriore trattamento è l'esposizione ai metodi prodotti per la pulizia.A tale scopo, acidi o alogeni (cloro, fluoro).

silicio amorfo

Caratteristica silicio sarebbe incompleta se non si considera separatamente ciascuna delle sue modificazioni allotropiche.Il primo di essi - è amorfo.In questo stato, stiamo esaminando la sostanza è un marrone-marrone in polvere, bene.È altamente igroscopico, essa presenta una sufficientemente elevata reattività alla fase di riscaldamento.In condizioni standard, è in grado di comunicare solo con forti agenti ossidanti - fluoro.

Chiamatela una specie di cristallo di silicio amorfo, non è del tutto corretto.La griglia indica che la sostanza - è solo una forma di silicio bene esistente in forma di cristalli.Pertanto, tali come queste modifiche - lo stesso composto.

Tuttavia, le loro proprietà variano, per così dire su allotropia.Di per sé, il silicio amorfo ha una elevata capacità svetopoglotitelnoy.Inoltre, in determinate circostanze, questo indicatore è molto più veloce da una forma cristallina simile.Pertanto, è utilizzato per scopi tecnici.In questa forma (polvere) composto viene facilmente applicato a qualsiasi superficie, sia plastica o di vetro.Pertanto, è conveniente usare silicio amorfo.L'applicazione si basa sulla produzione di batterie solari di varie dimensioni.

Anche se questo tipo di batteria indossare abbastanza veloce, grazie alla abrasione del materiale film sottile, ma l'uso e la domanda è solo in crescita.Anche in una breve vita di celle solari basate su silicio amorfo sono in grado di fornire energia per l'intera azienda.Oltre alla produzione di tale materiale senza sprechi, che lo rende molto economico.

tale modifica ottenuta mediante riduzione di composti di metalli attivi, per esempio, sodio o magnesio.

silicio cristallino

grigio-argento brillante modifica dell'elemento.E 'questa forma è la più comune e più popolare.Ciò è dovuto a una serie di proprietà di alta qualità che hanno la sostanza.

cristallo di silicio Caratteristica reticolo prevede la classificazione delle specie, come molti di loro:

1. qualità elettronica - il più puro e di alta qualità.Questo è il tipo usato in elettronica per la costruzione di strumenti altamente sensibili.
2. di grado solare.Il nome stesso definisce l'area di utilizzo.È anche abbastanza silicio ad alta purezza, il cui uso è necessario creare una elevata qualità e di lunga esecuzione pannelli solari.Convertitori fotoelettrici che si basano sulla precisione la struttura cristallina, meglio e più resistente all'usura rispetto a quelli realizzati utilizzando la modifica amorfa spruzzando su vari tipi di substrati.
3. di silicio.In questo tipo di sostanze di cui quei campioni che contengono circa il 98% puro elemento.Il resto va ai vari tipi di impurità:

• boro;Alluminio
• ;
• cloro;
• carbonio;
• fosforo e altri.

Ultimo varietà della sostanza in questione sia utilizzata per la produzione di silicio policristallino.Per effettuare il processo di ricristallizzazione.Come risultato, la purezza di tali prodotti sono ottenuti, che può appartenere al gruppo di qualità solare ed elettronici.

Per natura polisilicio - è un intermedio tra modifica amorfo e cristallino.Con questa opzione è più facile lavorare, è meglio essere riciclabile e fluoro e cloro pulizia.Prodotti

che derivano possono essere classificati come:

• multisilicon;
• monocristalline;
• cristalli a forma;
• rottami di silicio;
• silicio tecnico;
• prodotti di scarto in forma di frammenti e scarti di materiale.

Ognuno di essi viene utilizzato nell'industria ed è utilizzato da una persona completamente.Pertanto, i processi di produzione relativi al silicio, sono considerati rifiuti zero.Ciò riduce significativamente il costo economico, mentre non interessano la qualità.Uso

di

silicio pura produzione

del silicio nel settore è ben definito, e la sua scala è piuttosto ingombrante.Ciò è dovuto al fatto che questo elemento è pulito, e sotto forma di composti diversi, è diffusa e la domanda nei vari campi della scienza e della tecnologia.

Dov'è usando cristallino e silicio amorfo nella sua forma più pura?

1. In metallurgia come aggiunta di lega, la possibilità di modificare le proprietà dei metalli e loro leghe.Così, è usata per la fusione di acciaio e ghisa.
2. Diversi tipi di roba va sulla produzione più pulita opzione - polisilicio.
3. composti di silicio con sostanze organiche - è un'industria chimica, che è stato particolarmente popolare oggi.Materiali Organosilicon sono utilizzati in medicina, nella fabbricazione di utensili, strumenti e altro.
4. La produzione di vari celle solari.Questo metodo di produzione di energia è uno dei più promettenti in futuro.Ecologico, economico e resistente - i principali vantaggi di tale tipo di elettricità.Accendini
5. silicio utilizzato per un lungo periodo di tempo.Anche in tempi antichi la gente ha usato la scintilla pietra focaia per l'accensione del fuoco.Questo principio è la base per la produzione di vari tipi di accendini.Oggi, ci sono specie in cui la pietra focaia è sostituito da una lega di composizione definita, dando risultati ancora più rapidi (arco).
6. Elettronica e l'energia solare.
7. Manufacturing zerkalets nei dispositivi laser a gas.

Così, silicio puro ha un sacco di caratteristiche vantaggiose e speciali che consentono di utilizzarlo per creare prodotti importanti e rilevanti.

L'uso di composti di silicio

aggiunta di una sostanza semplice è usato e vari composti di silicio, e molto ampiamente.C'è un intero settore, chiamato silicato.Si basa sull'uso di varie sostanze, tra cui questo elemento impressionante.Qual è la connessione, e che vengono prodotti?

1. quarzo o sabbia di fiume - SiO2.Usato per la fabbricazione di tali materiali decorativi e da costruzione, come il cemento e vetro.Dove sono questi materiali è ben noto.No costruzione non è completa senza queste componenti, il che conferma l'importanza di composti di silicio.
2. Silicato ceramica, che comprende materiali come terracotta, porcellana, mattoni e prodotti basati su di essi.Questi componenti sono usati in medicina, nella fabbricazione di vasellame, decorazioni, articoli casalinghi, costruzione e altre aree residenziali dell'attività umana.
3. Siliconi - siliconi, silice, olio di silicone.