Silicon: søknad, kjemiske og fysiske egenskaper

En av de vanligste elementene i naturen - det er silisium, eller silisium.Dette bred distribusjon indikerer viktigheten og betydningen av denne saken.Det er raskt forstått og lært folk som har lært hvordan de skal utnytte silisium.Bruken er basert på de spesielle egenskapene som vi vil snakke videre.

Silicon - et grunnstoff

Hvis du gir en beskrivelse av dette elementet på situasjonen i det periodiske systemet, er det mulig å utpeke følgende viktige punkter:

1. serienummer - 14.
2. perioden - den tredje fyr.
3. Group - IV.
4. undergruppe - det viktigste.
5. struktur av den ytre elektronskall er gitt ved 3s23p2.
6. silisium element er et kjemisk symbol Si, som uttales "Silikon".
7. oksydasjonstilstanden som det viser: -4;2;4.
8. valens et atom er lik IV.
9. atommasse av silisium er lik 28,086.
10. I naturen er det tre stabile isotoper av elementet med massenummer 28, 29 og 30.

Således, et silisiumatom fra et kjemisk synspunkt - bare studert elementene er beskrevet en rekke forskjellige egenskaper.

Tidligere funn

Siden selve innholdet i populært og masse innhold er ulike forbindelser av elementet, siden antikken, folk pleide å vite om egenskapene og navnene på mange av dem.Rent silisium er lenge forble utover grensene for menneskelig kunnskap i kjemi.

mest populære forbindelser som ble brukt i hverdagen og bransjefolk i gamle kulturer (egyptere, romere, kinesisk, gamle russere, persere og andre) var edle og halvedelstener basert på silisiumoksid.Disse inkluderer:

• opal;
• rhinestone;
• topas;
• Krysopras;
• onyx;
• kalsedon og andre.

også gjort bruk av gamle kvarts og kvartssand i byggebransjen.Imidlertid forble elementært silisium uløst inntil det nittende århundre, selv om mange forskere har prøvd forgjeves å skille det fra ulike forbindelser, hjelp og katalysatorer, og høye temperaturer, og til og med elektrisitet.Dette er de kloke hoder som:

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

utføre hell få silisium i en ren form lyktes Jens Jacobs Berzelius i 1823.For dette, han gjennomførte eksperimenter på smeltet silisiumdioksid og fluor damp kalium metall.Som et resultat av en amorf modifikasjon av elementet.Den samme forskeren ble invitert til å åpne det latinske navnet for atom.

Likevel senere, i 1855, en annen forsker - Sainte-Claire Deville - klart å syntetisere en rekke forskjellige allotropes - krystallinsk silisium.Siden kunnskap om dette elementet, og dens egenskaper har blitt svært raskt etterfylles.Folk har innsett at det har unike egenskaper som kan meget vel brukes til å dekke sine behov.Derfor, i dag en av de mest populære elementene i elektronikk og teknologi - er silisium.Bruke det bare utvider sine grenser hvert år.

atom ga navnet til den russiske vitenskapsmannen Hess i 1831.Det er det fast til denne dag.

Content

i naturen i form av naturlig silisium er andre bare til oksygen.Sin andel i sammenligning med andre atomer i sammensetningen av jordskorpen - 29,5%.I tillegg, karbon og silisium - to spesifikke elementer som er i stand til å konfigurere kretsen, som forbinder med hverandre.Det er derfor for det siste er mer enn 400 forskjellige naturlige mineraler, som en del av noe som han fant i litosfæren, hydrosfæren og biomasse.

Hvor nøyaktig finnes silicon?

1. i dypere jordlag.
2. i steiner, reservoarer og arrays.
3. På bunnen av vannforekomster, spesielt hav og sjø.
4. i planter og marine livet i dyreriket.
5. Hos mennesker og landdyr.

kan utpeke noen av de vanligste mineraler og bergarter, en del av noe som er til stede i et stort antall av silisium.Chemistry dem er slik at vektinnholdet av rent element deri har nådd 75%.Men det spesifikke antallet avhenger av hva slags materiale.Så, bergarter og mineraler som inneholder silisium:

• feldspars;
• glimmer;
• amphibole;
• skam;
• kalsedon;
• silikater;
• sandsteiner;
• aluminiumsilikater;
• leire og andre.

akkumuleres i skjell og exoskeletons av marine dyr, danner silisium en potent med tidsinnskudd av silica på bunnen av dammer.Dette er en av de naturlige kilder for dette elementet.

Videre ble det funnet at Silicium kan eksistere i ren native form - i form av krystaller.Men slike forekomster er svært sjeldne.

fysikalske egenskapene av silikon

Hvis man gir en karakterisering av det element av settet av fysiske og kjemiske egenskaper, først og fremst er det nødvendig å angi de fysiske parametere.Her er noen grunnleggende:

1. finnes i to allotropic modifikasjoner - amorfe og krystallinske, som varierer i alle egenskaper.
2. Krystallinsk svært lik den av diamant, fordi karbon og silisium i denne henseende er nesten identiske.Imidlertid, (mer fra silisium), slik at diamanten er avstanden mellom atomene av forskjellige mye hardere og mer holdbare.Type gitter - flatesentrert kubisk.
3. substans er meget sprø ved høye temperaturer blir ettergivende.
4. Smeltepunktet er 1415˚S.
5. Kokepunkt - 3250˚S.
6. saken tetthet - 2,33 g / cm3.
7. farge forbindelser - sølvgrå, uttrykte den karakteristiske metallisk glans.
8. har gode halvledende egenskaper, som er i stand til å bli variert ved tilsetning av visse stoffer.
9. ikke løselig i vann, organiske løsemidler og syrer.
10. Spesielt løselig i alkalier.

representasjon av fysiske egenskaper av silisium tillate folk å klare det, og brukt til å lage en rekke produkter.For eksempel, basert på egenskapene semiconductivity elektronisk bruk silisium.

Kjemiske egenskaper Kjemiske egenskaper av silisium er svært avhengig av reaksjonsbetingelsene.Hvis vi snakker om den rene substansen på standardinnstillingene, må du utpeke en svært lav aktivitet.Både krystallinske og amorfe silisium er meget inerte.Ikke samhandle med noen sterke oksidasjonsmidler (andre enn fluor) eller med sterke reduksjonsmidler.

Dette skyldes det faktum at overflaten av materialet umiddelbart dannede oksydfilm SiO2, som hindrer videre samarbeid.Det er i stand til å bli dannet under påvirkning av vann, luft og damp.

Hvis du endrer standardvilkårene og foreta oppvarming av silisium til en temperatur over 400S, er dens reaktivitet sterkt økt.I dette tilfellet, vil det reagere med:

• oksygen;
• alle typer halogen;
• hydrogen.

Ved høyere temperaturer, dannelsen av produkter ved reaksjon med bor, nitrogen og karbon.Av særlig betydning er den silisiumkarbid - SiC, siden det er en god slipemiddel.

kjemiske egenskaper av silisium er også tydelig sees i reaksjoner med metaller.Ifølge dem er det et oksydasjonsmiddel, slik at produktene blir kalt silisid.Det er kjent for slike forbindelser:

• alkaliske;
• alkalisk;
• overgangsmetaller.

Uvanlige egenskaper har en forbindelse oppnådd ved legering av jern og silisium.Den bærer navnet til ferrosilisium keramikk og suksess i bransjen.

Med komplekse stoffer reagerer silisium kommer ikke, så alle sine arter er i stand til å løse opp bare:

• kongevann (en blanding av salpetersyre og saltsyre);
• etsende lut.

Temperaturen løsningen bør ikke være mindre enn 60 ° C.Alt dette bekrefter et fysisk grunnlag av substans - diamant-stabil krystall gitter, gir det styrke og treghet.

Metoder for å produsere

av silisium i sin reneste form - prosessen er ganske dyre kostnader.Videre, i kraft av sine egenskaper enten metode gir bare 90 til 99% rent produkt som en forurensning i form av metall og karbon forblir i ro.Så bare for å få nok materiale.Det bør også kvalitativt fri for fremmedelementer.

Generelt er fremstilling av silisium utføres på to måter:

1. av hvit sand, som er en ren silika SiO2.Etter oppvarming med aktive metaller (vanligvis magnesium) er utformet som et fritt element i den amorfe modifikasjon.Renheten av denne metoden er høy, oppnås produktet i et utbytte på 99,9 prosent.
2. mer vanlig metode i industriell skala - en sint smelte sand med koks i spesialiserte termiske ovner.Denne metoden ble utviklet av russiske forskere NN Beketov

Videre behandling er eksponering for produkter rengjøringsmetoder.For dette formål, syrer eller halogener (klor, fluor).

amorfe silisium

Feature silisium vil være ufullstendig hvis du ikke anser seg hver av sine allotropic modifikasjoner.Den første av disse - er amorfe.I denne tilstanden, vi undersøker stoffet er et pulver brun-brun, fine.Er sterkt hygroskopisk, viser det en tilstrekkelig høy reaktivitet ved oppvarming.Under vanlige forhold, er i stand til å kommunisere bare med sterke oksidasjonsmidler - fluor.

Kall det en slags amorf silisium krystallen er ikke helt riktig.Dens gitter angir at stoffet - er det bare en form av fint silisium som eksisterer i form av krystaller.Derfor, som slike disse modifikasjonene - den samme forbindelsen.

Men deres egenskaper varierer, så å si om allotropi.I seg selv, har det amorfe silisium en høy evne svetopoglotitelnoy.I tillegg under visse omstendigheter, er denne indikatoren mye raskere enn fra en lignende krystallinsk form.Derfor blir det brukt til tekniske formål.I denne form (pulver) Forbindelsen lett brukes på hvilket som helst underlag, enten det er av plast eller glass.Derfor er det hensiktsmessig å anvende amorft silisium.Søknaden er basert på fremstilling av solceller av forskjellige størrelser.

Selv om denne type batteri slites ganske raskt, på grunn av slitasje av tynnfilmmateriale, men bruken av og etterspørselen er bare vokser.Selv i en kort levetid på solceller basert på amorfe silisium er i stand til å gi energi til hele bedriften.I tillegg til fremstilling av slikt materiale uten avfall, noe som gjør det svært økonomisk.

slik modifikasjon oppnås ved reduksjon av forbindelser av aktive metaller, f.eks, natrium eller magnesium.

krystallinsk silisium

sølvgrå strålende modifisering av elementet.Det er denne formen er den vanligste og mest populære.Dette er på grunn av et sett av kvalitetsegenskaper som har stoffet.

Feature silisium krystallgitteret inkluderer klassifiseringen av sine arter, da flere av dem:

1. elektronisk kvalitet - den reneste og mest høy kvalitet.Dette er den typen som brukes i elektronikk for å bygge svært følsomme instrumenter.
2. solar grade.Navnet selv definerer bruksområde.Det er også ganske høyrent silisium, bruk av noe som er nødvendig for å skape en høy kvalitet og lang kjører solcellepaneler.Fotoelektriske omformere som er basert på nøyaktig krystallstrukturen, bedre og mer slitesterk enn de som er fremstilt ved hjelp av den amorfe modifikasjon ved sprøyting på alle typer underlag.
3. av silisium.I denne typen av stoffer omfatter de prøvene som inneholder ca. 98% rent element.Resten går til ulike typer urenheter:

• bor;
• aluminium;
• klor;
• karbon;
• fosfor og andre.

Siste rekke av det aktuelle stoffet blir brukt til å fremstille polykrystallinsk silisium.For å utføre prosessen med omkrystallisering.Som et resultat, er renheten av slike produkter oppnådd, som kan tilhøre gruppen av solenergi og elektronisk kvalitet.

Av natur polysilisium - er en mellomting mellom amorfe og krystallinske modifisering.Med dette alternativet er lettere å jobbe, er det bedre å kunne gjenvinnes og rengjøring fluor og klor.

produkter som resulterer kan kategoriseres som:

• multisilicon;
• én krystall;
• formet krystaller;
• silisium skrap;
• teknisk silisium;
• avfallsprodukter i form av fragmenter og utklipp av materiale.

Hver og en av dem er brukt i industrien og brukes av en person helt.Derfor er produksjonsprosessene knyttet til silisium, anses å være null avfall.Dette reduserer sin økonomiske kostnader, samtidig som det ikke påvirker kvaliteten.

bruk av rent silisium

produksjon av silisium i bransjen er godt etablert, og omfanget er ganske klumpete.Dette skyldes det faktum at dette elementet er ren, og i form av ulike forbindelser, er utbredt og etterspørsel i de ulike felt av vitenskap og teknologi.

Hvor er ved hjelp av krystallinske og amorfe silisium i sin reneste form?

1. I metallurgi som legerings tillegg til evnen endre egenskapene til metaller og legeringer.Dermed er det brukt i smelting av stål og støpejern.
2. Ulike typer ting går på produksjon av renere alternativ - polysilisium.
3. forbindelser av silisium med organiske stoffer - er en kjemisk industri, som var spesielt populære i dag.Organosilikon materialer er brukt i medisin, i produksjon av kjøkkenutstyr, instrumenter og mer.
4. Produksjon av ulike solceller.Denne metoden for energiproduksjon, er en av de mest lovende i fremtiden.Miljøvennlig, kostnadseffektiv og slitesterkt - de viktigste fordelene med en slik kraft.
5. Silicon lightere brukt i lang tid.Selv i antikken folk brukte flint gnist for tenningen av ilden.Dette prinsipp er grunnlaget for produksjon av ulike typer lektere.I dag er det arter hvori flint er erstattet med en legering av bestemt sammensetning, noe som gir enda raskere resultater (lysbuedannelse).
6. Elektronikk og solkraft.
7. Manufacturing zerkalets i gass laser enheter.

Dermed har rent silisium mye fordelaktige og spesielle funksjoner som gjør det mulig å bruke den til å lage viktige og relevante produkter.

Bruken av silisiumforbindelser

tilsetning av en enkel substans benyttes og forskjellige forbindelser av silisium, og meget vidt.Det er en hel industri, kalt silikat.Den er basert på bruk av forskjellige stoffer, som inkluderer dette kjempe elementet.Hva er sammenhengen, og som er produsert?

1. kvarts eller elv sand - SiO2.Brukes til å lage slike dekorative og byggematerialer som sement og glass.Hvor er disse materialene er godt kjent.Ingen konstruksjon er ikke komplett uten disse komponentene, som bekrefter viktigheten av silisiumforbindelser.
2. Silikat keramikk, som omfatter materialer som fajanse, porselen, murstein og produkter basert på dem.Disse komponentene er brukt i medisin, i produksjon av servise, dekorasjoner, husholdningsartikler, bygging og andre boligområdene i menneskelig aktivitet.
3. Silikoner - silikoner, silika, silikon olje.