Silicon: aplikácie, chemické a fyzikálne vlastnosti

Jedným z najbežnejších prvkov v prírode - je kremík, alebo kremíka.Táto široká distribúcia ukazuje dôležitosť a význam tejto záležitosti.To je rýchlo zrejmé, a naučil ľudí, ktorí sa naučili, ako využiť kremík.Jeho použitie je založená na osobitné vlastnosti, ktoré budeme hovoriť ďalej.

Silicon - chemický prvok

Dáte Ak opis tejto položky o situácii v periodickej tabuľke, je možné vymenovať nasledujúce dôležité body: sériové číslo

1. - 14.
2. obdobia - tretí chlap.
3. Group - IV.
4. podskupine - hlavné.
5. štruktúra vonkajšieho elektrónovom obale je daná 3s23p2.
6. kremík prvkom je chemická značka Si, ktorý je vyslovovanie "kremíka".
7. oxidačný stav, ktorý vykazuje: -4;2;4.
8. valencie atómu sa rovná IV.
9. atómovej množstvo kremíka sa rovná 28.086.
10. V prírode existujú tri stabilné izotopy prvku s hmotnostnými číslami 28, 29 a 30.

Tak, atóm kremíka z chemického hľadiska - len študoval prvky popísané rad rôznych vlastností.

História objavu

Od samotnej podstaty populárne a masovej obsahu je rôzne zlúčeniny prvku, od staroveku, ľudia používajú na vedieť o vlastnostiach a mená mnoho z nich.Čistý kremík je dávno zostalo za hranicami ľudského poznania v chémii.

najobľúbenejšie zlúčeniny, ktoré boli použité v každodennom živote a priemyslu ľuďmi z dávnych kultúr (Egypťania, Rimania, čínština, starovekých Rusi, Peržanov a ďalšie) boli drahé a polodrahokamy na báze oxidu kremičitého.Patrí medzi ne:

• opál;
• drahokamu;
• topaz;
• Chryzopras;
• ónyx;
• Chalcedony a ďalšie.

tiež používal staré kremeňa a kremenného piesku v stavebníctve.Avšak, elementárne kremík zostal nevyriešený až do XIX storočia, hoci mnoho vedcov sa márne snažila rozlíšiť to od rôznych zlúčenín, použitie a katalyzátorov, vysoké teploty, a dokonca aj elektrinu.Jedná sa o jasné mysli napríklad:

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

vykonať úspešne získať kremík v čistej forme podarilo Jens Jacobs Berzelius v 1823.Pre toto, on robil pokusy na kremičitého skla a fluoridu kov draslíka pary.V dôsledku toho, amorfný modifikácie prvku.Rovnaký vedec bol pozvaný na otvorenie latinský názov pre atómu.

Ešte neskôr, v roku 1855, ďalší vedec - Sainte-Claire Deville - sa podarilo syntetizovať rad rôznych allotropes - kryštalický kremík.Vzhľadom k tomu, znalosť tohto prvku a jeho vlastnosti sa stali veľmi rýchlo dopĺňané.Ľudia si uvedomili, že to má unikátne vlastnosti, ktoré by mohli veľmi dobre byť použité, aby splnili svoje vlastné potreby.Preto dnes jeden z najpopulárnejších prvkov v elektronike a technológie - je kremík.Použitie je len rozširuje jeho hranice každý rok.

atóm dali meno ruského vedca Hess v roku 1831.To je to prilepené k tomuto dňu.

Obsah

v prírode, pokiaľ ide o prírodné kremíka je na druhom mieste kyslíka.Jeho percento v porovnaní s inými atómami v zložení kôry - 29,5%.Okrem toho, uhlíka a kremíka - dva špecifické prvky, ktoré sú schopné konfiguráciu obvodu, spájajúcej medzi sebou navzájom.To je dôvod, prečo na poslednú viac ako 400 rôznych prírodných minerálov, v rámci ktorej sa nachádzal v litosféry, hydrosféry a biomasy.

Kde presne je obsiahnuté kremík?

1. v hlbších vrstiev pôdy.
2. v horninách, nádrže a polí.
3. V dolnej časti vodných útvarov, najmä oceánov a morí.
4. v rastlinách a morského života v živočíšnej ríši.
5. U ľudí a suchozemských zvierat.

môže označiť niektoré z najviac obyčajných nerastov a hornín, ktorého časť je prítomná vo veľkom množstve kremíka.Chemistry nich je také, že hmotnostný obsah čistého prvku v ňom dosiahne 75%.Avšak, konkrétne počet závisí na druhu materiálu.Takže, horniny a minerály, ktoré obsahujú kremík

• živca;
• sľuda;
• amphibole;
• potupa;
• chalcedón;
• kremičitany;
• pieskovca;
• hlinité;
• íl a ďalšie.

Hromadia v škrupinách a exoskeletons morských živočíchov, kremík tvoria silný s termínovaných vkladov kremeňa na dne rybníkov.To je jeden z prírodných zdrojov tohto prvku.

Ďalej bolo zistené, že kremík môžu existovať v čistej natívnej forme - vo forme kryštálov.Ale také vklady sú veľmi zriedkavé.

fyzikálne vlastnosti kremíka

Ak dáte charakteristiku prvku sady fyzikálnych a chemických vlastností, v prvom rade je potrebné menovať fyzické parametre.Tu je niekoľko základných:

1. existuje v dvoch modifikáciách allotropic - amorfné a kryštalické, ktoré sa líšia vo všetkých vlastností.
2. Kryštalická veľmi podobné diamantu, pretože uhlík a kremík v tomto smere sú v podstate identické.Avšak, je vzdialenosť medzi atómami rôznych (z kremíka viac), a tak, že diamant je oveľa tvrdší a odolnejší.Typ mriežky - face-kubický.
3. substancia je veľmi krehký pri vysokých teplotách sa stáva poddajná.
4. bod topenia je 1415˚S.
5. varu - 3250˚S.
6. hustota záležitosť - 2,33 g / cm3.
7. farebné látky - striebrošedá, vyjadril charakteristický kovový lesk.
8. má dobré polovodivé vlastnosti, ktoré sú schopné sa meniť s prídavkom určitých látok.
9. nie sú rozpustné vo vode, organických rozpúšťadlách a kyselín.
10. Konkrétne rozpustný vo zásad.

reprezentácie fyzikálnych vlastností kremíka ľuďom umožní riadiť, a použité na vytvorenie rôznych výrobkov.Napríklad na základe vlastností semiconductivity použitie v triede elektronika kremíka.

Chemické vlastnosti Chemické vlastnosti kremíka sú veľmi závislé na použitých reakčných podmienkach.Ak budeme hovoriť o čistej látky pri štandardnom nastavení, je potrebné určiť veľmi nízku aktivitu.Obe kryštalické a amorfné kremík sú veľmi inertné.Nepoužívajte interakciu so žiadnymi silnými okysličovadlami (iné ako fluór) alebo so silnými redukčnými činidlami.

To je spôsobené tým, že povrch materiálu bezprostredne vytvoreného oxidového filmu SiO 2, ktorá bráni ďalšiu spoluprácu.Je možné vytvoriť pod vplyvom vody, vzduchu a pary.

Ak zmeníte štandardné podmienky a urobiť zahriatie kremík na teplotu nad 400S, jeho reaktivita je silne zvýšená.V tomto prípade, bude reagovať s:

• kyslíka;
• všetky druhy halogén;
• vodík.

Pri vyšších teplotách, tvorba produktov reakciou s bór, dusíka a uhlíka.Osobitný význam je karbid kremíka - SiC, pretože sa jedná o dobrú abraziva.

chemické vlastnosti kremíka je tiež jasne vidieť na reakciách s kovmi.Podľa nich sa jedná o oxidačné činidlo, takže výrobky sú nazývané silicidov.Je známe, pre tieto zlúčeniny:

• alkalických;
• alkalická;
• prechodových kovov.

neobvyklé vlastnosti má zlúčeniny získané legovaním železa a kremíka.Nesie meno ferosilícia keramiky a úspešne aplikovaný v priemysle.

S komplexné látky reakciou kremík nepríde, takže všetky ich druhu je schopné rozpustiť iba:

• aqua regia (zmes kyseliny dusičnej a kyseliny chlorovodíkovej);
• žieravé luhy.

Teplota roztoku by nemala byť nižšia ako 60 ° C.To všetko potvrdzuje fyzikálnu podstatu látky - diamantového stabilný kryštálovej mriežky, dávať to silu a zotrvačnosť.

Metódy na výrobu

kremíka vo svojej najčistejšej podobe - proces je pomerne nákladný náklady.Ďalej, na základe jeho vlastností buď metóda dáva len 90-99% čistý produkt ako nečistota v podobe kovu a uhlíka zostať v pokoji.Takže len získať dostatok materiálu.Mala by tiež kvalitatívne jasne zahraničných prvkov.

Všeobecne platí, že výroba kremíka sa vykonáva dvoma spôsobmi:

1. s bielym pieskom, ktorý je čistý oxid kremičitý SiO2.Potom, čo zahrievaním s aktívnych kovov (zvyčajne horčík) je vytvorená ako voľný element v amorfnej modifikácie.Čistota tejto metódy je vysoká, sa získa produkt vo výťažku 99,9 percenta.
2. častejší spôsob v priemyselnom meradle - spekaniu roztaviť piesku s koksom v špecializovaných tepelných peciach.Táto metóda bola vyvinutá ruských vedcov NN Beketov

ďalšia liečba je vystavenie metód čistenie výrobkov.Na tento účel, kyseliny alebo halogény (chlór, fluór).

amorfného kremíka

Feature kremík by bola neúplná, ak nechcete vziať do úvahy samostatne každý z jej allotropic modifikácií.Prvý z nich - je amorfný.V tomto stave, skúmame látka je práškom, hnedá-hnedá, v poriadku.Je veľmi hygroskopický, vykazuje dostatočne vysokú reaktivitu pri zahrievaní.Za štandardných podmienok, je schopný komunikovať iba so silnými okysličovadlami - fluór.

Call to druh amorfného kremíka kryštálu nie je úplne správne.Jeho mriežka naznačujú, že látka - sa jedná iba o formu jemného kremíka existujúceho vo forme kryštálov.Preto, ako také týchto modifikácií - rovnaké zmesi.

Avšak, ich vlastnosti sa líšia, takže povedať o allotrope.Samo o sebe je amorfný kremík má vysokú schopnosť svetopoglotitelnoy.Okrem toho, za určitých okolností, tento ukazovateľ je oveľa rýchlejší ako z podobného kryštalickej forme.Z tohto dôvodu sa používa pre technické účely.V tejto forme (prášok), zlúčenina je ľahko aplikovať na akýkoľvek povrch, či už je vyrobený z plastu alebo skla.Preto je vhodné použiť amorfného kremíka.Aplikácia je založená na výrobu slnečných batérií rôznych veľkostí.

Aj keď tento typ batérie opotrebenie celkom rýchlo, vzhľadom k oderu tenkého filmového materiálu, ale použitie a dopytu sa zvyšuje iba.Dokonca aj v krátkej životnosti solárnych článkov na báze amorfného kremíka sú schopné dodávať energiu do celého podniku.Okrem výroby tohto materiálu bez odpadu, vďaka čomu je veľmi úsporný.

taká modifikácie získať redukciou zlúčenín aktívnych kovov, napríklad, sodík alebo horčík.

Kryštalický kremík

striebristo sivý brilantné modifikácie prvku.Je to forma je najčastejšie a najobľúbenejšie.To je vzhľadom k súboru kvalitných vlastnosti, ktoré majú látku.

kremík Feature kryštálová mriežka obsahuje zaradenie svojich druhov, pretože niekoľko z nich:

1. elektronickej kvalite - najčistejšie a najviac vysokej kvalite.To je ten druh použitý v elektronike k vytvoreniu vysoko citlivých prístrojov.
2. solárne kvalitné.Samotný názov definuje oblasť použitia.To je tiež pomerne vysoká čistota kremík, ktorého použitie je nevyhnutné vytvoriť bežiaci dlhé vysoko kvalitné a solárne panely.Fotoelektrické prevodníky, ktoré sú založené na presne kryštálovú štruktúru, lepšie a odolný proti opotrebeniu, ako tie, ktoré vykonáva pomocou amorfné modifikácie striekaním na rôzne typy substrátu.
3. kremíka.V tomto druhu látok, vrátane tých vzoriek, ktoré obsahujú asi 98% čistého prvok.Zvyšok pripadá na rôzne typy nečistôt:

• bóru;
• hliník;
• chlóru;
• uhlíka;
• fosfor a ďalšie.

Posledné paleta danej látky sa používa na výrobu polykryštalický kremík.Na vykonanie procesu rekryštalizácia.V dôsledku toho, je čistota týchto produktov sa získajú, ktoré môžu patriť do skupiny solárnej a elektronické kvality.

Od prírody polysilikónu - je prechodný medzi amorfné a kryštalickú modifikáciu.S touto možnosťou je jednoduchšie na prácu, je lepšie byť recyklovateľné a čistenie fluór a chlór.Produkty

že výsledok môže byť kvalifikované ako:

• multisilicon;
• monokryštálov;
• tvaru kryštálov;
• kremík šrot;
• technické kremíka;
• odpadky v podobe fragmentov a zvyškov materiálu.

Každý z nich sa používa v priemysle a je používaný osobou úplne.Preto výrobné procesy vzťahujúce sa k kremíka, sú považované za nulové odpadom.Tým sa výrazne znižuje jeho ekonomické náklady, aj keď nie je to ovplyvnilo kvalitu.

použitie čistého kremíka

kremíka v priemysle je dobre zavedený, a jej rozsah je celkom objemný.To je spôsobené tým, že tento prvok je čistý, a vo forme rôznych zlúčenín, je rozšírená a dopyt v rôznych oblastiach vedy a techniky.

Kde je použitie kryštalické a amorfné kremík vo svojej najčistejšej podobe?

1. V hutníctve ako doplnok legovanie, schopnosť zmeniť vlastnosti kovov a ich zliatin.Tak, to je použité v tavenie ocele a liatiny.
2. Rôzne druhy vecí ide na výrobu čistejšie možnosť - polysilikónu.
3. zlúčeniny kremíka s organickými látkami - je chemický priemysel, ktorý bol obzvlášť populárny dnes.Organokřemičité materiály sa používajú v medicíne, vo výrobe riadu, nástrojov a ďalšie.
4. výroba rôznych solárnych článkov.Tento spôsob výroby energie je jedným z najsľubnejších v budúcnosti.Eco-priateľský, nákladovo efektívne a odolný - hlavné prednosti tejto elektriny.
5. Silicon zapaľovače použité na dlhú dobu.Aj v dávnych dobách ľudia používali pazúrika iskra pre zapálenie ohňa.Tento princíp je základom pre výrobu rôznych druhov zapaľovačov.Dnes, tam sú druhy, v ktorých je pazúrik nahradená zliatiny určitého zloženia, dávať dokonca rýchlejšie výsledky (elektrický oblúk).
6. Elektronika a solárnej energie.
7. Manufacturing zerkalets v plynových laserové zariadenia.

Tak, čistý kremík má mnoho výhodných a špeciálnych funkcií, ktoré umožňujú použiť na vytvorenie dôležité a relevantné produkty.

Použitie zlúčeniny kremíka

pridanie jednoduchá substancie, sa používa a rôzne zlúčeniny kremíka, a veľmi široko.Tam je celý priemysel, volal kremičitanu.Je založený na použití rôznych látok, ktoré zahŕňajú túto úžasné položku.Aká je súvislosť, a ktoré sú vyrobené?

1. kremeňa alebo riečny piesok - SiO2.Používa sa na výrobu takých dekoratívnych a stavebných materiálov, ako je cement a skla.Tam, kde sú tieto materiály sú dobre známe.No konštrukcia nie je kompletný bez týchto komponentov, čo potvrdzuje dôležitosť zlúčenín kremíka.
2. silicate keramiky, ktorý zahŕňa materiály, ako je kamenina, porcelán, tehál a produkty založené na nich.Tieto komponenty sa používajú v medicíne, pri výrobe riadu, dekorácie, domáce potreby, stavebníctvo a ďalších obytných oblastí ľudskej činnosti.
3. Silicones - silikóny, oxid kremičitý, silikónový olej.