Silicon: aplicare, proprietățile chimice și fizice

Una dintre cele mai comune elemente din natură - este siliciu, sau siliciu.Această distribuție largă indică importanța și semnificația acestei chestiuni.Se repede de înțeles și învățat oameni care au învățat cum să exploateze siliciu.Utilizarea sa se bazează pe proprietățile speciale care vom vorbi mai departe.

Silicon - un element chimic

Dacă da o descriere a acestui articol cu ​​privire la situația din tabelul periodic, este posibil să se desemneze următoarele puncte importante: numărul de serie

1. - 14. perioada
2. - al treilea tip.
3. Group - IV.
4. subgrup - principal.Structura
5. a carcasei de electroni exterior este dat de 3s23p2.Element de siliciu
6. este un simbol chimic Si, care se pronunță "Siliciu".
7. stare de oxidare care se prezintă: -4;2;4.
8. valență a unui atom este egal cu IV.Masă atomică
9. de siliciu este egală cu 28.086.
10. In natura exista trei izotopi stabili ai elementului cu numere de masă 28, 29 și 30.

Astfel, un atom de siliciu din punct de vedere chimic - doar studiat elementele descrise o varietate de diferite proprietăți.

Istoria descoperirii

De la însăși natura conținutului populare și de masă este de compuși diferite ale elementului, încă din timpuri străvechi, oamenii obisnuiau sa stiti despre proprietățile și numele mulți dintre ei.Siliciu pur este lung au rămas dincolo de limitele cunoașterii umane în domeniul chimiei.Compuși mai populare

care au fost folosite în viața de zi cu zi și industria de oameni de culturi antice (egipteni, romani, chinezi, ruși Antic în Persia și altele) au fost prețioase și pietre semiprețioase bazat pe oxid de siliciu.Acestea includ:

• opal;
• stras;Topaz
• ;
• chrysoprase;Onix
• ;
• calcedonie si altele.

făcut, de asemenea utilizarea de cuarț vechi si nisip de cuart in domeniul construcțiilor.Cu toate acestea, siliciu elementar a rămas nerezolvată până în secolul al XIX-lea, cu toate că mulți oameni de știință au încercat în zadar să-l distinge de compuși diferiți, folosind și catalizatori, și temperaturi ridicate, și chiar de energie electrică.Acestea sunt mințile strălucitoare ca:

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

efectua cu succes obține siliciu într-o formă pură a reușit Jens Jacobs Berzelius în 1823.Pentru aceasta, el a efectuat experimente pe silice topită și fluorură de metal de potasiu vapori.Ca urmare, o modificare amorf al elementului.Același om de știință a fost invitat pentru a deschide numele latin pentru atomul.

acestea mai târziu, în 1855, un alt om de știință - Sainte-Claire Deville - a reușit să sintetizeze o varietate de diferite forme alotropice - siliciu cristalin.Cunoașterea acestui element și proprietățile sale au devenit foarte repede completate.Oamenii au realizat că are caracteristici unice care ar putea fi foarte bine utilizate pentru a satisface propriile nevoi.Prin urmare, astăzi una dintre cele mai populare elemente în electronică și tehnologie - este siliciu.Aplicarea se extinde numai granițele sale în fiecare an.

atom dat numele de om de știință rus Hess în 1831.Asta e lipit de această zi.

Conținut

în natură în ceea ce privește siliciu natural este al doilea numai la oxigen.Procentajul său în comparație cu alți atomi în compoziția crustei - 29,5%.În plus, carbon și siliciu - două elemente specifice capabile de circuit configurarea, conectarea cu celălalt.Acesta este motivul pentru pentru ultima sunt mai mult de 400 de minerale naturale diferite, în cadrul căruia a găsit în litosfera, hidrosfera și biomasa.

Unde anume este conținută de siliciu?

1. în straturile mai profunde ale solului.
2. în roci, rezervoare și tablouri.
3. În partea de jos a corpurilor de apă, în special asupra mărilor și oceanelor.
4. în plante și viața marină în regnul animal.
5. la oameni și animale terestre.

poate desemna unele dintre cele mai comune minerale și roci, din care o parte este prezent într-un număr mare de siliciu.Chimia le este astfel încât conținutul masei elementului pur dinăuntru nu atinge 75%.Cu toate acestea, numărul specific depinde de tipul de material.Deci, roci și minerale care conțin siliciu:

• feldspat;Mica
• ;Amfibol
• ;Rușine
• ;Calcedonie
• ;Silicați
• ;Gresii
• ;Silicați de aluminiu
• ;
• lut și altele.

depune în cochilii și exoskeletons de animale marine, siliciu formează un puternic cu depozitele la termen ale silice pe partea de jos a iazurilor.Aceasta este una din sursele naturale ale acestui element.

În plus, sa constatat că Siliciu pot exista în formă pură nativ - sub forma de cristale.Dar astfel de depozite sunt foarte rare.Proprietățile fizice

de siliciu

Dacă da o caracterizare a elementului setului de proprietățile fizice și chimice, în primul rând, este necesar să desemneze parametrii fizici.Aici sunt o bază câteva:

1. există în două modificări alotropice - amorfă și cristalină, care diferă în toate proprietatile.
2. cristalină foarte asemănător cu cel al diamant, deoarece carbon și siliciu în acest sens sunt practic identice.Cu toate acestea, distanța dintre atomii de diferite (de siliciu mai), astfel încât diamantul este mult mai greu și mai durabil.Tip de grilaj - față-centrată cubic.Substanță
3. este foarte fragil la temperaturi ridicate devine maleabil.
4. Punctul de topire este 1415˚S.Punct de
5. fierbere - 3250˚S.
6. densitate chestiune - 2,33 g / cm3.
7. compuși de culoare - gri argintiu, și-a exprimat luciu metalic caracteristic.
8. are proprietăți semiconductoare bune, care sunt capabile să fie variat, cu adaos de anumiți agenți.
9. nu solubil în apă, solvenți organici și acizi.
10. mod specific solubil în alcalii.Reprezentarea

proprietăților fizice de siliciu permite oamenilor să-l gestioneze, și folosit pentru a crea o varietate de produse.De exemplu, pe baza utilizării proprietăților semiconductivity în clasa electronica de siliciu.Proprietăți

CHIMICE chimice de siliciu sunt foarte dependente de condițiile de reacție.Dacă vorbim despre substanța pură la setări standard de, aveți nevoie pentru a desemna o activitate foarte scăzută.Atât cristalin și siliciu amorf sunt foarte inertă.Nu interacționează cu orice agent tare de oxidare (altele decât fluor) sau cu agenți puternici de reducere.

Acest lucru se datorează faptului că suprafața materialului se formează imediat film de oxid SiO2, ceea ce împiedică continuarea cooperării.Acesta este capabil de a fi formată sub influența apei, aerului și vapori.

Dacă schimbați termenii și condițiile standard și face încălzirea siliciu la o temperatură peste 400S, reactivitatea sa este puternic crescută.În acest caz, se va reacționa cu:

• oxigen;
• tot felul de halogen;
• hidrogen.

La temperaturi mai mari, formarea de produse de reacție cu bor, azot și carbon.De o importanță deosebită este carbura de siliciu - SiC, deoarece acesta este un abraziv bun.

chimice de siliciu sunt, de asemenea, vedea în mod clar în reacțiile cu metale.Potrivit acestora, este un oxidant, astfel încât produsele sunt numite siliciură.Este cunoscut pentru astfel de compuși:

• alcaline;Alcalin
• ;Metale de tranziție
• .

proprietăți neobișnuite are un compus obținut prin aliere de fier și siliciu.Aceasta poartă numele de ceramică ferosiliciu și aplicate cu succes în industrie.

Cu substanțe complexe reacția siliciu nu vine, astfel încât toate speciile lor este capabil de a dizolva numai:

• aqua regia (un amestec de acid azotic și acid clorhidric);
• alcaline caustice.

Temperatura soluției nu trebuie să fie mai mică de 60 ° CToate acestea confirmă o bază fizică de substanță --diamant stabil rețea cristalină, dându-i putere și inerție.

metode pentru producerea

de siliciu în cea mai pură formă - procesul este costul destul de scumpe.Mai mult, în virtutea proprietăților sale, fie metoda dă doar de 90-99% produs pur ca impuritate sub formă de metal și carbon rămâne.Deci, doar pentru a obține suficient material.De asemenea, trebuie calitativ clară a elementelor străine.

În general, producția de siliciu este realizată în două moduri principale:

1. de nisip alb, care este o SiO2 de siliciu pur.După încălzirea sa cu metale active (de obicei magneziu) este format ca un element liber în forme amorfe modificate.Puritatea acestei metode este mare, produsul este obținut cu un randament de 99,9 la sută.
2. metodă mai comune la scară industrială - o sinterizarea topi nisip cu cocs în cuptoare termice de specialitate.Această metodă a fost dezvoltat de oamenii de stiinta rusi NN Beketov

tratament suplimentare sunt expunerea la metodele de produse de curățare.În acest scop, acizi sau halogeni (clor, fluor).

siliciu amorf

Caracteristică de siliciu ar fi incompletă dacă nu ia în considerare separat fiecare dintre modificările alotropice.Prima dintre ele - este amorf.În această stare, suntem examinarea substanța este o pulbere de culoare brună-brun, fin.Este foarte higroscopic, acesta prezintă o reactivitate suficient de mare la încălzire.În condiții standard, este capabil să comunice doar cu oxidanți puternici - fluor.

numesc un fel de cristal de siliciu amorf nu este în întregime corect.Grila indică faptul că substanța - aceasta este doar o formă de siliciu fin existente sub formă de cristale.Prin urmare, ca atare aceste modificări - același compus.

Cu toate acestea, proprietățile lor variază, ca să spunem așa despre alotropie.Prin ea însăși, siliciul amorf are o capacitate svetopoglotitelnoy mare.În plus, în anumite circumstanțe, acest indicator este mult mai rapid decât la o formă cristalină similară.De aceea, este folosit în scopuri tehnice.În această formă (pulbere) compus este ușor de aplicat pe orice suprafață, fie că este vorba plastic sau sticlă.Prin urmare, este convenabil să se utilizeze siliciu amorf.Cererea se bazează pe fabricarea de baterii solare de diferite dimensiuni.

Deși acest tip de baterie purta destul de repede, din cauza abraziunii materialului de film subțire, dar utilizarea și cererea este în creștere doar.Chiar într-o viață scurtă de celule solare pe bază de siliciu amorf sunt în măsură pentru a furniza energie pentru întreaga întreprindere.Pe lângă producția de astfel de material fără deșeuri, ceea ce îl face foarte economic.

astfel de modificare obținut prin reducerea compușilor cu metale activi, de exemplu, sodiu sau magneziu.

cristalin siliciu

gri-argintiu modificare genial a elementului.Este acest formular este cea mai comună și mai popular.Acest lucru se datorează un set de proprietăți de înaltă calitate, care au substanta.

rețea cristalină Element de siliciu include clasificarea speciilor sale, ca mai multe dintre ele:

1. calitate electronic - cel mai pur și cel mai de înaltă calitate.Acesta este tipul celor utilizate în domeniul electronicii pentru a construi instrumente extrem de sensibile.
2. grad solar.Numele în sine definește zona de utilizare.De asemenea, este destul de mare puritate siliciu, a căror utilizare este necesară pentru a crea o de înaltă calitate și de lungă de funcționare-panouri solare.Convertoare fotoelectrice care se bazează pe exact structura cristalină, mai bine și mai mult cele făcute folosind forme amorfe modificate prin pulverizare pe diferite tipuri de substrat rezistent la uzură.
3. de siliciu.În acest tip de substanțe incluse acele probe, care conțin aproximativ 98% elemente pur.Restul merge la diferite tipuri de impurități:

• bor;Aluminiu
• ;Clor
• ;
• carbon;
• fosfor și altele.

Ultima varietate de substanța în cauză este utilizată pentru a produce siliciu policristalin.Pentru a realiza procesul de recristalizare.Ca urmare, puritatea acestea sunt obținute, care pot aparține grupului de calitate solare și electronice.

Prin natura de siliciu policristalin - este un intermediar între modificarea amorf și cristalin.Cu această opțiune este mai ușor să lucreze, este mai bine să fie reciclabile și curățarea fluor și clor.Produse

care rezultă pot fi clasificate ca:

• multisilicon;
• singur cristal;Cristale în formă
• ;
• resturi de siliciu;
• siliciu tehnic;
• deșeuri sub formă de fragmente și resturi de materiale.

Fiecare dintre ele este utilizat în industrie și este folosit de către o persoană cu totul.Prin urmare, procesele de producție aferente siliciu, sunt considerate a fi deșeuri zero.Acest lucru reduce semnificativ costul său economic, în timp ce nu afectează calitatea.Utilizarea

de producție pur

siliciu de siliciu din industria este bine stabilit, iar scara ei este destul de voluminos.Acest lucru se datorează faptului că acest element este curat, și sub forma de compusi diferite, este larg răspândită și a cererii în diferite domenii ale științei și tehnologiei.

În cazul în care este folosind cristalină și siliciu amorf, în cea mai pură formă?

1. în metalurgie ca o completare aliere, capacitatea de a modifica proprietățile de metale și aliajele lor.Astfel, acesta este utilizat în topirea din oțel și fontă.
2. Diferite tipuri de lucruri se întâmplă de fabricație opțiune curat - polisiliciu.
3. compuși de siliciu cu substanțe organice - este o industria chimică, care a fost deosebit de populare astăzi.Materiale organosilicon sunt folosite în medicină, la fabricarea de ustensile, instrumente și multe altele.
4. producția de diferite celule solare.Această metodă de producere a energiei este unul dintre cele mai promițătoare în viitor.Eco-friendly, cost-eficiente și rezistent la uzură - principalele avantaje ale unei astfel de energie electrică.Brichete
5. siliciu utilizate pentru o lungă perioadă de timp.Chiar și în cele mai vechi timpuri oamenii au folosit scânteia cremene pentru aprinderea focului.Acest principiu este baza pentru producerea de diferite tipuri de brichete.Astăzi, există specii în care cremenea este înlocuit cu un aliaj de compoziție definit, oferind chiar rezultate mai rapide (arcuri electrice).
6. Electronică și energia solară.
7. Manufacturing zerkalets în dispozitive laser de gaz.

Astfel, siliciu pur are o multime de caracteristici avantajoase și speciale care permit să-l utilizați pentru a crea produse importante și relevante.

Utilizarea siliciu compuși

adăugarea unei substanțe simplu este folosit și diferiți compuși de siliciu, și foarte larg.Există o întreagă industrie, numit silicat.Ea se bazează pe utilizarea de diverse substanțe, care includ acest element extraordinar.Care este legătura, și care sunt produse?

1. cuarț sau râu nisip - SiO2.Folosit pentru a face astfel de materiale decorative și de construcții, cum ar fi cimentul și sticla.Unde sunt aceste materiale este bine cunoscut.Nu construcție nu este completă fără aceste componente, care confirmă importanța compuși de siliciu.
2. silicat ceramică, care include materiale, cum ar fi faianță, porțelan, cărămidă și produse pe baza acestora.Aceste componente sunt utilizate în medicină, la fabricarea de masă, decoratiuni, articole de uz casnic, construcții și alte zone rezidențiale ale activității umane.
3. Siliconi - siliconi, dioxid de siliciu, ulei de silicon.