Silicon: aplikacji, chemiczne i fizyczne

Jednym z najbardziej powszechnych pierwiastków w przyrodzie - jest krzemu lub krzem.Ten szeroki rozkład wskazuje na wagę i znaczenie tej kwestii.Jest on szybko zrozumiał i nauczył ludzi, którzy nauczyli się, jak wykorzystywać krzem.Jego stosowanie jest w oparciu o specjalnych właściwościach, z których będziemy rozmawiać dalej.

Krzem - pierwiastek chemiczny

Jeśli dasz opis tej pozycji na temat sytuacji w układzie okresowym, możliwe jest wyznaczenie następujących zasad: numer seryjny

1. - 14.
2. okres - trzeci facet.
3. Group - IV.
4. podgrupa - głównym.
5. konstrukcja zewnętrznej powłoki elektronowej jest przez 3s23p2.
6. elementem krzemu jest symbol chemiczny Si, które jest wymawiane "Silicium".
7. stan utlenienia, który wykazuje: -4;2;4.
8. wartościowość atomu wynosi IV.
9. masa atomowa krzemu jest równa 28.086.
10. w naturze występują trzy stabilne izotopy tego pierwiastka o liczbie masowej 28, 29 i 30.

Zatem atom krzemu z chemicznego punktu widzenia - tylko badane elementów opisanych szereg różnych właściwości.

Historia odkrycia

Od samego charakteru popularnej i masowej zawartości jest różne związki elementu, od czasów starożytnych, ludzie wiedzieć na temat właściwości i nazwiska wielu z nich.Czystego krzemu długo pozostawał poza granice ludzkiej wiedzy w dziedzinie chemii.

najpopularniejsze związki, które były wykorzystywane w życiu codziennym i przemyśle ludzi starożytnych kultur (Egipcjanie, Rzymianie, chiński, starożytni Rosjanie, Persów i inne) były szlachetne i półszlachetne na bazie tlenku krzemu.Należą do nich:

• opal;
• Rhinestone;
• topaz;
• chryzopraz;
• onyks;
• chalcedon i inni.

skorzystał również starym kwarcu i piasku kwarcowego w branży budowlanej.Jednak elementarna krzemu pozostały nierozwiązane, aż do XIX wieku, choć wielu naukowców próbowało bezskutecznie odróżnić go od innych związków, z wykorzystaniem i katalizatory, i wysokie temperatury, a nawet energii elektrycznej.Są to jasne umysły jak:

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

przeprowadzić z powodzeniem uzyskać krzem w czystej postaci udało Jens Jacobs Berzelius w 1823 roku.W tym celu przeprowadził eksperymenty na stopionej krzemionki i fluorek metalu potasu pary.W wyniku amorficzną modyfikacji elementu.Ten sam naukowiec został zaproszony do otwarcia Łacińska nazwa dla atomu.

Jeszcze później, w 1855 roku, inny naukowiec - Sainte-Claire Deville - udało się zsyntetyzować wiele różnych allotropes - krystaliczny krzem.Ponieważ znajomość tego pierwiastka i jego właściwości stały się bardzo szybko uzupełniane.Ludzie zdali sobie sprawę, że posiada unikalne cechy, które mogłyby równie dobrze być używane do własnych potrzeb.Dlatego też, dziś jeden z najbardziej popularnych elementów elektroniki i technologii - jest krzem.Stosując je tylko rozszerza swoje granice każdego roku.

atomu dał nazwę rosyjskiego naukowca Hess w 1831 roku.To wszystko tkwi do dziś.

zawartość

w przyrodzie w kategoriach naturalnego krzemu jest drugim co do tlenu.Jego udział procentowy w stosunku do innych atomów w strukturze skorupy - 29,5%.W dodatku, węgiel i krzem - dwa specyficzne elementy zdolne do konfiguracji obwodu, łącząc się ze sobą.Dlatego przez ostatnie ponad 400 różnych minerałów naturalnych, w ramach której znalazł się w litosferze, hydrosferze i biomasy.

Gdzie dokładnie jest zawarte krzem?

1. w głębszych warstwach gleby.
2. w skałach, zbiorników i tablic.
3. Na dnie zbiorników wodnych, zwłaszcza oceanów i mórz.
4. roślin i życia morskiego w królestwie zwierząt.
5. U ludzi i zwierząt lądowych.

można wyznaczyć niektóre z najbardziej rozpowszechnionych minerałów i skałami, z których część jest obecny w znacznej ilości krzemu.Chemistry nimi jest taka, że ​​zawartość masy czystego elementu nich sięga 75%.Jednak specyficzna liczba zależy od rodzaju materiału.Więc, skały i minerały zawierające krzem:

• skalenie;
• miki;
• amfibole;
• hańbą;
• chalcedon;Krzemiany
• ;Piaskowce
• ;
• krzemiany glinu;
• gliny i innych.

Zgromadzone w muszli i pancerzyków zwierząt morskich, krzemu tworzy silny z lokat terminowych krzemionki na dnie zbiorników wodnych.Jest to jeden z naturalnych źródeł tego elementu.

Ponadto stwierdzono, że Silikon może występować w czystej postaci natywnej - w postaci kryształów.Ale takie depozyty są bardzo rzadkie.

właściwości fizyczne krzemu

Jeśli daje charakterystykę elementu zestawu właściwości fizycznych i chemicznych, przede wszystkim jest to konieczne do określenia parametrów fizycznych.Oto kilka podstawowych:

1. występuje w dwóch alotropowych modyfikacji - amorficzne i krystaliczne, które różnią się w wszystkich właściwości.
2. Crystalline bardzo podobna do diamentu, ponieważ węgiel i krzem w tym zakresie są praktycznie identyczne.Jednakże, odległość między atomami różna (z krzemu więcej) tak, diament jest o wiele trudniejsze i bardziej wytrzymałe.Rodzaj siatki - face-centered cubic.
3. substancja jest bardzo kruchy w wysokich temperaturach staje się giętka.
4. Temperatura topnienia jest 1415˚S.
5. Temperatura wrzenia - 3250˚S.
6. gęstość materii - 2,33 g / cm3.
7. srebrny kolor szary - związki, wyrażone charakterystyczny metaliczny połysk.
8. ma dobre właściwości półprzewodnikowego, które są w stanie zmieniać się przez dodanie pewnych substancji.
9. nie rozpuszcza się w wodzie, rozpuszczalnikach organicznych i kwasów.
10. szczególności rozpuszczalne w zasad.

reprezentacji fizycznych właściwości krzemu pozwalają zarządzać i wykorzystywane do tworzenia różnych produktów.Na przykład, w oparciu o właściwości semiconductivity stosowania w gatunku elektroniki krzemu.Właściwości

chemiczne Właściwości chemiczne krzemu są bardzo zależne od warunków reakcji.Jeśli mówimy o czystej substancji na standardowych ustawieniach, należy wyznaczyć bardzo niską aktywność.Zarówno amorficznego krzemu krystalicznego i bardzo obojętny.Nie wchodzić w interakcje z żadnymi silnymi utleniaczami (innych niż fluor) lub z silnymi środkami redukującymi.

Jest to spowodowane tym, że powierzchnia materiału bezpośrednio utworzoną warstwą tlenku SiO2, co utrudnia dalszą współpracę.To może być utworzone pod wpływem wody, powietrza i oparów.

Jeżeli zmienisz standardowe warunki i dokonać ogrzewania krzem do temperatury powyżej 400S, jego reaktywność jest silnie wzrosła.W tym przypadku, będzie reagować z:

• tlenu;
• wszystkie rodzaje atomów fluorowca;
• wodoru.

Przy wyższych temperaturach, tworzenie się produktów ubocznych w reakcji z boru, węgla i azotu.Szczególnie ważna jest węglik krzemu - SiC, ponieważ jest to dobrze ściernego.Właściwości chemiczne

krzemu są również wyraźnie widoczne w reakcjach z metalami.Według nich jest utleniaczem, tak że produkty o nazwie krzemek.Jest znany z takich związków:

• alkalicznych;
• alkaliczne;Metale przejściowe
• .

niespotykanych zawiera związek otrzymany stopowy żelaza i krzemu.Nosi nazwę ceramiki ferrosilicon iz powodzeniem stosowane w przemyśle.

Z złożone substancje reakcji krzemu nie przychodzi, więc wszystkie ich gatunków jest w stanie rozpuścić tylko:

• wody królewskiej (mieszanina kwasów azotowego i solnego);
• żrące ługi.

Temperatura roztworu nie powinna być niższa niż 60 ° C.Wszystko to potwierdza fizyczne podstawy substancji - Diamond-stabilne sieci krystalicznej, dając mu siłę i bezwładność.

Metody produkcji

krzemu w najczystszej postaci - jest to proces dość drogie koszty.Ponadto, ze względu na jego właściwości zarówno metody daje tylko 90-99% czystego produktu jako zanieczyszczenie w postaci metalu i węgla pozostanie nadal.Tak po prostu, aby uzyskać wystarczającą ilość materiału.Należy również jakościowo jasne elementów obcych.

Ogólnie, wytwarzanie krzemu odbywa się w dwojaki sposób:

1. białego piasku, który jest czystym SiO2 krzemionkowym.Po ogrzewaniu z aktywnych metali (zazwyczaj magnezu) jest ukształtowany jako wolny element amorficznej modyfikacji.Czystość tego sposobu jest wysoka, że ​​produkt otrzymuje się z wydajnością 99,9 procent.
2. bardziej popularna metoda na skalę przemysłową - spiekania topi piasek z koksem w specjalistycznych piecach termicznych.Metoda ta została opracowana przez rosyjskich naukowców NN Beketov

dalsze leczenie jest ekspozycja na produkty metod czyszczenia.W tym celu, kwasy lub halogeny (chloro, fluoro).

amorficznego krzemu

Funkcja krzemu byłby niepełny, jeśli nie rozważyć oddzielnie każdy z jego alotropowych modyfikacji.Pierwszy z nich - jest amorficzny.W tym stanie, badamy substancja jest proszkiem brązowo-brązowy, w porządku.Jest wysoce higroskopijne, wykazuje dostatecznie wysoką reaktywność pod wpływem ogrzewania.W standardowych warunkach, jest w stanie komunikować się tylko z silnymi utleniaczami - fluor.

nazwać to rodzaj kryształu krzemu amorficznego, nie jest do końca poprawne.Osłonie wskazuje, że substancja - jest to tylko postać cienkiej krzemu, istniejące w postaci kryształów.Dlatego też, jako takich tych zmian - w tym samym związku.

Jednak ich właściwości różnią się, więc powiedzieć o alotropia.Sam bezpostaciowy krzem wykazuje wysoką zdolność svetopoglotitelnoy.Ponadto, w pewnych okolicznościach, wskaźnik ten jest znacznie szybsze niż z podobnej postaci krystalicznej.Dlatego też jest on stosowany do celów technicznych.W tej postaci (proszek) związek łatwo stosowany na dowolną powierzchnię, czy to jest z tworzywa sztucznego lub szkła.W związku z tym, jest to wygodne w użyciu amorficzny krzem.Zgłoszenie opiera się na wytwarzaniu baterii słonecznych o różnych rozmiarach.

Chociaż ten typ baterii nosić dość szybko, ze względu na ścieranie cienkiego materiału filmowego, ale użycie i popyt rośnie tylko.Nawet w krótkim życia ogniw słonecznych opartych na amorficznym krzemie w stanie dostarczyć energię do całego przedsiębiorstwa.Poza tym produkcja tych materiałów bez strat, co sprawia, że ​​jest bardzo ekonomiczne.

takie modyfikacje otrzymany przez redukcję związków metali aktywnych, na przykład, sodu lub magnezu.

krystaliczny krzem

srebrnoszary genialny modyfikacja elementu.To jest ta forma jest najczęstszym i najbardziej popularne.Wynika to z zestawem właściwości wysokiej jakości, które posiadają substancji.

kryształ krzemu Funkcja kraty obejmuje klasyfikację swoich gatunków, jak kilku z nich:

1. elektronicznej jakości - najczystszej i najbardziej wysokiej jakości.Jest to rodzaj używany w elektronice zbudować instrumenty bardzo czułe.
2. klasy słonecznej.Sama nazwa określa obszar zastosowania.Jest to również dość wysokie krzemu czystości, których stosowanie jest konieczne, aby stworzyć wysokiej jakości i długo działające panele słoneczne.Fotoelektryczne konwertery, które są oparte na dokładnie strukturę krystaliczną, lepsze i bardziej odporne na ścieranie niż te wykonane z zastosowaniem amorficznej modyfikacji przez rozpylanie na różnych rodzajach podłoży.
3. krzemu.W tego rodzaju substancje zawarte tych próbek, które zawierają około 98% czysty element.Reszta idzie do różnych rodzajów zanieczyszczeń:

• boru;
• aluminium;
• chloru;
• węgla;
• fosfor i inne.Służy

Ostatni wybór danej substancji do produkcji krzemu polikrystalicznego.Aby przeprowadzić proces krystalizacji.W rezultacie czystości tych produktów otrzymuje się, które mogą należeć do grupy jakości słonecznego i elektronicznego.

natury krzemu polikrystalicznego - jest pośrednim między amorficznej i krystalicznej modyfikacji.Z ta opcja jest łatwiej pracować, lepiej nadaje się do recyklingu i czyszczenie fluor i chlor.Produkty

, że wynik może być zaliczony do kategorii:

• multisilicon;
• pojedynczy kryształ;
• kształcie kryształów;
• złom krzemu;
• krzemu techniczne;
• odpady w postaci fragmentów i skrawki materiału.

Każdy z nich jest używany w przemyśle, jest używany przez osoby zupełnie.Dlatego też, procesy produkcyjne związane z krzemem, są traktowane jako zero odpadów.To znacznie zmniejsza jego koszty ekonomiczne, a jednocześnie nie wpływa na jakość.

stosowanie czystego

krzemu w branży jest dobrze rozwinięta, a jej skala jest dość nieporęczne.Wynika to z faktu, że element ten jest czysty, w postaci różnych związków, jest szeroko rozpowszechnione i popytu w różnych dziedzin nauki i technologii.

Gdzie jest przy użyciu krystaliczne i krzem amorficzny w najczystszej postaci?

1. W metalurgii jako dodatek stopowy, zdolność do zmiany właściwości metali i ich stopów.Tak więc, stosuje się w wytopie stali i żeliwa.
2. Różne rodzaje rzeczy przechodzi na produkcji czystszej opcję - polikrzemowe.
3. związki krzemu z substancji organicznych - jest przemysł chemiczny, co było szczególnie popularne dziś.Organokrzemowe materiały wykorzystywane są w medycynie, do produkcji naczyń, narzędzi i innych.
4. Produkcja różnych ogniw słonecznych.Ta metoda produkcji energii jest jednym z najbardziej obiecujących w przyszłości.Ekologiczny, ekonomiczny i wytrzymały - główne zalety takiej energii elektrycznej.
5. Silicon zapalniczki użyte przez długi czas.Nawet w czasach starożytnych ludzie iskra krzemień do zapalenia ognia.Zasada ta jest podstawą dla wytwarzania różnych rodzajów zapalniczek.Obecnie, nie są związkami, w których flint jest zastąpiona przez stop określonym składzie, co daje nawet bardziej szybkich wyników (łuk elektryczny).
6. Elektryka i energii słonecznej.
7. Produkcja zerkalets w urządzeniach laserowych gazu.

Tak więc, czysty krzem ma wiele korzystnych i specjalnych funkcji, które pozwalają wykorzystać go do tworzenia ważnych i odpowiednich produktów.

Zastosowanie krzemu związki

dodanie prostych substancji jest używany i różne związki krzemu, a bardzo szeroko.Istnieje cały przemysł, zwany krzemianu.Jest on oparty na zastosowaniu różnych substancji, które zawierają ten wspaniały element.Jaki jest związek, a które są produkowane?

1. piasku kwarcowego lub rzeki - SiO2.Wykorzystywane do produkcji takich materiałów dekoracyjnych i budowlanych takich jak cement i szkła.Gdzie są te materiały są znane.Nie budowlany nie jest kompletne bez tych składników, co potwierdza znaczenie związków krzemu.
2. Silikat ceramika, która zawiera materiały, takie jak ceramika, porcelana, cegły i produkty oparte na nich.Składniki te są stosowane w medycynie, w produkcji zastawy stołowe, dekoracje, artykuły gospodarstwa domowego, budownictwa i innych dzielnic mieszkalnych w działalności człowieka.
3. Silikony - silikony, krzemionka, olej silikonowy.