Silicon: aplikacija, kemijske in fizikalne lastnosti

Ena izmed najpogostejših elementov v naravi - je silicijev ali silicij.Ta široka porazdelitev kaže na pomembnost in pomen tega vprašanja.To je hitro razumeli in se naučili ljudi, ki so se naučili, kako izkoristiti silicija.Njegova uporaba temelji na posebnih lastnostih, ki bomo še naprej pogovarjali.

Silicon - kemijski element

Če daš opis te postavke o razmerah v periodnem sistemu, je možno, da imenuje naslednje pomembne točke:

1. serijska številka - 14.
2. obdobje - tretji človek.
3. Group - IV.
4. podskupina - glavni.
5. struktura zunanjega elektronov lupini je podana z 3s23p2.
6. silicij element je kemijski simbol Si, ki se izgovarja "silicija".
7. oksidacijsko stanje, ki se kaže: -4;2;4.
8. valence atoma je enaka IV.
9. atomska masa silicija je enaka 28.086.
10. V naravi obstajajo tri stabilni izotopi elementa z serijske številke 28, 29 in 30.

Tako je silicijev atom iz kemijske vidika - preprosto raziskano elementi opisane številne različne lastnosti.

zgodovina odkrivanja

Od naravi popularne in masno vsebnost je različne spojine elementa, od antičnih časov, ljudje uporabljajo za vedo o lastnostih in imeni mnogi od njih.Čisti silicij je dolgo ostala zunaj meja človeškega znanja iz kemije.Najbolj priljubljena

spojine, ki so bile uporabljene v vsakdanjem življenju in industrijskih ljudi starih kultur (Egipčani, Rimljani, kitajskih, starih Rusov, Perzijci in drugi) so bili dragoceni in poldragi kamni na osnovi silicijevega oksida.Ti vključujejo:

• opal;
• nosorogovo;
• topaz;
• Krizopras;
• onyx;
• kalcedona in drugi.

tudi uporabo starega Kremenjak in kremenčev pesek v gradbeništvu.Vendar pa je elementarni silicij ostalo nerešeno vse do XIX stoletja, čeprav so mnogi znanstveniki zaman, da se razlikuje od različnih spojin, uporabo in katalizatorji in visoke temperature, in celo elektriko.To so svetle misli so:

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

opravi uspešno pridobiti silicij v čisti obliki uspelo Jens Jacobsa Berzelius leta 1823.Za to, da je eksperimentiral z kremenovim in fluorida kalijevega pare kovine.Kot rezultat, amorfne modifikaciji elementa.Isti znanstvenik je bil povabljen, da odprete latinsko ime za atom.

Še kasneje, leta 1855, še en znanstvenik - Sainte-Claire Deville - uspelo sintetizirati različne različnih allotropes - kristalni silicij.Ker so poznavanje tega elementa in njegovih lastnostih postala zelo hitro polnijo.Ljudje so spoznali, da ima edinstvene značilnosti, ki bi lahko zelo dobro uporabljajo, da zadovoljijo svoje lastne potrebe.Zato je danes eden izmed najbolj priljubljenih elementov v elektroniki in tehnologiji - je silicij.Njegovo uporabo širi le svoje meje vsako leto.

atom dal ime ruskega znanstvenika Hess leta 1831.Da je zaljubljen v ta dan.

Vsebina

v naravi v smislu naravnega silicija je samo še kisik.Njena odstotek v primerjavi z drugimi atomi v sestavi skorje - 29,5%.Poleg tega ogljika in silicija - dve posebni elementi, ki lahko konfiguracijo vezje, ki povezuje med seboj.Zato je za zadnje več kot 400 različnih naravnih mineralov, kot del, ki ga najdemo v litosfere, hidrosfere in biomase.

Kje točno je vseboval silicij?

1. v globlje plasti tal.
2. v skalovje, rezervoarjev in nizi.
3. Na dnu vodnih teles, zlasti v oceanih in morjih.
4. v rastlinah in morskega življenja v živalskem kraljestvu.
5. Pri ljudeh in kopenskih živali.

lahko imenuje nekaj najpogostejših mineralov in kamnin, del, ki je prisotna v velikem številu silicija.Kemija jim je taka, da je vsebnost masa čiste elementa tam doseže 75%.Vendar pa je posebna število je odvisno od vrste materiala.Torej, kamnine in minerali, ki vsebujejo silicij:

• glinence;
• mica;
• amfibolnih;
• sramota;
• kalcedona;
• silikati;
• peščenjaki;
• aluminijevih silikatov;
• glina in drugi.

Kopičijo v lupinah in eksoskeletoni morskih živali, silicij tvori močan z vezanih vlog kremena na dnu ribnikov.To je eden izmed naravnih virov tega elementa.

Poleg tega je bilo ugotovljeno, da lahko silicijev obstajajo v čisti nativni obliki - v obliki kristalov.Ampak take vloge so zelo redki.

fizikalne lastnosti silicijevega

Če daš karakterizacijo elementa nabor fizikalnih in kemijskih lastnostih, najprej je treba določiti fizikalne parametre.Tukaj je nekaj osnovnih:

1. obstaja v dveh alotropnih sprememb - amorfne in kristalne, ki se razlikujejo v vseh lastnostih.
2. Kristalni zelo podoben tistemu iz diamanta, ker ogljik in silicij v zvezi s tem praktično identična.Vendar pa je razdalja med atomi različnih (od silicija več), tako da je diamant veliko težje in bolj trpežen.Vrsta rešetke - obraz centered kubični.
3. snov je zelo krhka pri visokih temperaturah postane upogljiva.
4. Tališče je 1415˚S.Točka
5. Vrelišče - 3250˚S.
6. gostota važno - 2,33 g / cm3.
7. barvne spojine - srebrno siva, izražena značilen kovinski sijaj.
8. ima dobre polprevodniških lastnosti, ki so lahko spreminjajo z dodatkom nekaterih agentov.
9. ni topno v vodi, organskih topil in kislin.
10. posebej topen v lugi.

zastopanje fizičnih lastnosti silicija ljudem omogočajo, da ga upravljati, in se uporablja za ustvarjanje različnih izdelkov.Na primer, ki temelji na lastnostih semiconductivity uporabo v elektroniki silicija.

Kemične lastnosti Kemijske lastnosti silicija so zelo odvisna od reakcijskih pogojev.Če govorimo o čisti snovi pri standardnih nastavitvah, morate določiti zelo nizko aktivnost.Obe kristalni in amorfni silicijev so zelo stabilni.Ne interakcijo z vsemi močnimi oksidanti (razen fluor) ali z močnimi reducenti.

To je posledica dejstva, da je površina materiala takoj tvori oksid film SiO2, ki ovira nadaljnje sodelovanje.To je mogoče zasnovati pod vplivom vode, zraka in pare.

Če spremenite standardne pogoje in da segrevanje silicij na temperaturo nad 400S, je njena reaktivnost močno povečala.V tem primeru bo reagira začeli

• kisika;
• vse vrste halogen;
• vodik.

Pri višjih temperaturah, oblikovanje izdelkov po reakciji z bora, dušika in ogljika.Zlasti je pomembno, je silicijev karbid - SiC, saj je to dobra abrazivna.

kemijske lastnosti silicija so tudi jasno razvidno iz reakcij s kovinami.V skladu z njimi je oksidacijsko sredstvo, tako da se proizvodi se imenujejo silicid.Znano je, za take spojine:

• alkalnih;
• alkalna;
• tranzicijske kovine.

Nenavadne lastnosti ima spojino, pridobljen s legiranja železa in silicija.Nosi ime ferosilicija keramike in uspešno uporabljajo v industriji.

Z kompleksne snovi reakcijo silicijevega ne pride, tako da vse svoje vrste, je sposobna raztopiti samo:

• aqua regia (mešanico dušikove in solne kisline);
• jedka alkalija.

Temperatura raztopine ne sme biti manjši od 60 ° C.Vse to potrjuje fizikalne osnove snovi - diamantno-stabilne kristalne rešetke, ji daje moč in vztrajnost.

Metode za izdelavo

silicija v svoji najčistejši obliki - je postopek precej drag strošek.Poleg tega je na podlagi svojih lastnosti bodisi metoda daje le 90-99% čistega proizvoda kot nečistoča v obliki kovine in ogljika ostajajo še vedno.Torej, samo da bi dobili dovolj materiala.Prav tako naj bi kvalitativno jasno tujih elementov.

Na splošno je proizvodnja silicija opravi na dva načina:

1. belega peska, ki je čisti kremen SiO2.Po segrevanjem z aktivnimi kovine (navadno magnezij) tvorjena kot prosto elementa v amorfni modifikacije.Čistost te metode je visoka, produkt dobimo z dobitkom 99,9 odstotka.
2. bolj pogosta metoda v industrijskem merilu - sintranje taljenje pesek s koksom v specializiranih toplotnih pečeh.Ta metoda je bila razvita s ruskimi znanstveniki NN Beketov

Nadaljnje zdravljenje je izpostavljenost metodami izdelkov za čiščenje.V ta namen kislin ali halogenov (kloro, fluoro).

amorfnega silicija

Feature silicij bi bila nepopolna, če ne obravnava ločeno, vsak izmed njenih alotropnih sprememb.Prvi od njih - je amorfna.V tem stanju, preučujemo snov je prah, rjavo-rjavo, v redu.Je zelo higroskopičen, da izkazuje dovolj visoke reaktivnosti ob segrevanju.Pri standardnih pogojih, je sposobna komunicirati samo z močnimi oksidanti - fluor.

Call to nekakšna amorfnega silicijevega kristala ni povsem pravilna.Njena mrežica kaže, da je snov - je le obliki finih silicija, ki obstajajo v obliki kristalov.Zato, kot takih teh sprememb - isti spojini.

Vendar pa so njihove lastnosti razlikujejo, tako da povedati o alotropija.Sam po sebi, amorfni silicijev ima visoko sposobnost svetopoglotitelnoy.Poleg tega je v določenih okoliščinah, ta kazalnik je veliko hitreje kot iz podobnega kristalni obliki.Zato se uporablja za tehnične namene.V tej obliki je (v prahu) spojina enostavno uporablja za katero koli površino, ali je iz plastike ali stekla.Zato je najbolje uporabiti amorfnega silicija.Aplikacija temelji na izdelavi solarnih baterij različnih velikosti.

Čeprav ta vrsta baterije nosijo zelo hitro, zaradi abrazije tenko filmskega gradiva, vendar je uporaba in povpraševanjem le raste.Tudi v kratkem času trajanja sončnih celic, ki temeljijo na amorfnega silicija so sposobni zagotoviti energijo celotnega podjetja.Poleg proizvodnje takega materiala brez odpadkov, zaradi česar je zelo ekonomičen.

taka sprememba pripravimo z redukcijo spojin s aktivnih kovin, npr, natrij ali magnezij.

Kristalni silicij

srebrno-siva briljantno modifikacija elementa.To je ta oblika je najpogostejša in najbolj priljubljen.Razlog za to je niz lastnostmi visoke kakovosti, ki ima snov.

Feature silicijev kristal mreža vključuje razvrstitev svojih vrst, saj nekatere med njimi:

1. elektronski kakovosti - najčistejši in najbolj kakovostnih.To je vrsta se uporablja v elektroniki za izgradnjo zelo občutljive instrumente.
2. sončna razred.Samo ime opredeljuje področje uporabe.Prav tako je precej visoka silicij čistost, katerih uporaba je potrebno ustvariti visoko kakovost in dolgo izvajajoče sončnih kolektorjev.Optični pretvorniki, ki temeljijo na ravno kristalno strukturo, bolje in obrabo odporna, kot tistih, ki uporabljajo amorfno modifikacijo s pršenjem na različnih vrstah podlage.
3. silicija.Pri tej vrsti snovi vključeni tisti vzorci, ki vsebujejo okoli 98% čistega element.Preostanek gre za različne vrste nečistoč:

• bora;
• aluminija;
• klor;
• ogljika;
• fosfor in drugi.

Zadnja vrsta zadevne snovi se uporablja za proizvodnjo polikristalni silicij.Za izvedbo postopka prekristalizacijo.Kot rezultat se čistost takih proizvodov pridobljeni, ki lahko sodijo v skupino sončne in elektronske kakovosti.

po naravi polisilicija - je vmesni med amorfne in kristalne modifikacije.S to možnostjo je lažje delo, je bolje, da je mogoče reciklirati in čiščenje fluor in klor.

izdelki, ki so posledica je mogoče opredeliti kot:

• multisilicon;
• monokristalnim;Oblikovani kristali
• ;
• ostanki silicij;
• tehnično silicij;
• odpadni produkti v obliki fragmentov in ostanki materiala.

Vsak od njih se uporablja v industriji, in oseba, ki se uporablja v celoti.Zato, proizvodni procesi, povezani s silicijem, se šteje, da je nič odpadkov.To znatno zmanjšuje gospodarske stroške, hkrati pa ne vpliva na kakovost.

uporaba čistega silicija

silicija v industriji je dobro uveljavljena, in njegov obseg je precej zajetno.To je posledica dejstva, da je ta element čisti in v obliki različnih spojin, je razširjena in povpraševanje na različnih področjih znanosti in tehnologije.

Če uporabljate kristalinične in amorfnega silicija v svoji najčistejši obliki?

1. V metalurgiji kot legirni Poleg tega je možnost, da spremenite lastnosti kovin in njihovih zlitin.Tako se uporablja pri taljenju jekla in litega železa.
2. Različne vrste stvari gre na proizvodnjo čistejše možnost - polisilikon.
3. silicijeve spojine z organskimi snovmi - je kemična industrija, ki je bila še posebej priljubljena danes.Organosilicijeve materiali se uporabljajo v medicini, pri izdelavi posode, instrumentov in več.
4. Proizvodnja različnih sončnih celic.Ta metoda proizvodnjo energije je eden od najbolj obetavne v prihodnosti.Okolju prijazno, stroškovno učinkovito in dobro prenaša obremenitve - glavne prednosti te električne energije.
5. Silicon vžigalniki, ki se uporabljajo za dolgo časa.Tudi v starih časih ljudje uporabljajo Flint iskro za vžig ognja.To načelo je osnova za izdelavo različnih vrst vžigalnikov.Danes obstaja vrsta, v kateri se kremen nadomesti z zlitino določen sestavka, ki daje celo hitrejši zadetkov (iskrenja).
6. Electronics in sončna energija.
7. Manufacturing zerkalets na plin laserskimi napravami.

Tako čisti silicij ima veliko koristnih in posebnih funkcij, ki omogočajo, da jo uporabite za ustvarjanje pomembnih in ustreznih izdelkov.

Uporaba silicija spojin

dodajanje preprostega snovi se uporablja in različne spojine silicija, in zelo pogosto.Obstaja celotna industrija, ki se imenuje silikat.Temelji na uporabi različnih snovi, ki vključujejo to super element.Kakšna je povezava, in ki so izdelani?

1. kremenčev ali rečni pesek - SiO2.Uporablja za izdelavo takih dekorativnih in gradbenih materialov, kot so cement in stekla.Če so ti materiali so znani.Ne gradnja ni popoln brez teh sestavin, ki potrjuje pomen silicijevih spojin.
2. silikatne keramike, ki vključuje materiale, kot so glineni, porcelana, opeke in proizvodov, ki temeljijo na njih.Te komponente se uporabljajo v medicini, pri proizvodnji posode, okraskov, gospodinjskih predmetov, gradbenih in drugih stanovanjskih območjih človekovega delovanja.
3. Silikoni - silikoni, silicijev dioksid, silikonsko olje.