Silicon: apliko, kemiaj kaj fizikaj ecoj

Unu el la plej komunaj elementoj en la naturo - ĝi estas silicium, aŭ silicio. Tia larĝa disdonado indikas la gravecon kaj signifon de la afero. Ĝi rapide komprenis kaj lernis homoj kiuj lernis kiel ekspluati la silicio. Lia uzo estas bazita sur la speciala propraĵoj de kiu ni parolos plu.

Silicon - kemia elemento

Se vi donas priskribon de tiu ero sur la situacio en la perioda sistemo, ĝi eblas identigi la jenaj gravaj punktoj:

1. Seria numero - 14.
2. Periodo - tria malgranda.
3. Grupo - IV.
4. Subgrupo - hejmo.
5. La strukturo de la ekstera elektrona ŝelo estas esprimita fare de formulo ² 3s 3P ^2.
6. Kemia elemento silicio Si estas signifita per simbolo, kiu estas prononcita kiel "Silicium".
7. Oksidiĝa kiu elmetas: -4; + 2; 4.
8. La valencia de la atomo estas IV.
9. Silicon atoma pezo estas 28,086.
10. En naturo, estas tri stabilaj izotopoj de la elemento kun maso nombroj 28, 29 kaj 30.

Tiel, silicio atomoj de la kemia vidpunkto - la elementon sufiĉe studis, priskribis diversajn malsamajn proprietojn.

Historio de malkovro

Ekde la tre naturo de populara kaj maso enhavo estis malsama komponaĵoj de la elemento, ekde antikvaj tempoj, homoj kutimis scii pri la proprietoj kaj la nomoj de multaj el ili. Pura silicio estas longe restis preter la limojn de homa scio en kemio.

La plej popularaj komponaĵoj, kiuj estis uzataj en hejma kaj industria nacioj antikvaj kulturoj (egiptoj, romianoj, ĉina rusichi, persa kaj aliaj) estis valora kaj semi-valoraj ŝtonoj surbaze rusto de silicio. Tiuj inkludas:

• opalo;
• roko kristalo;
• topazo;
• krizopraso;
• onikso;
• kalcedonio kaj aliaj.

Ankaŭ uzis malnovajn kvarco kaj kvarco sablo en la konstruo negoco. Tamen, la elementaj silicio restis nesolvita ĝis la XIX jarcento, kvankam multaj sciencistoj provis vane distingi ĝin de malsamaj komponaĵoj, uzante kaj kataliziloj, kaj altaj temperaturoj, kaj eĉ elektron. Ĉi tiuj estas la brilaj mensoj, kiel:

• Carl Scheele;
• Gaja-Lussac;
• Tenar;
• Gemfri Devi;
• Antuan Lavuaze.

Implement recabar silicio pura sukcesis Jens Jacobs Berzelius en 1823. Pro tio li pasigis sperto fluoro vaporon alojo silicio kaj metala kalio. Rezulte, amorfa modifo de la elemento. La sama sciencistoj estis invititaj al la latina nomo por la malfermita atomon.

Ankoraŭ poste, en 1855, alia sciencisto - St. Claire Deville - sukcesis sintezi diversajn malsamajn allotropes - kristala silicio. Ekde scio de tiu elemento kaj ĝia ecoj iĝis tre rapide satigos. Homoj rimarkis ke ĝi havas unika trajtoj kiuj povus tre bone esti uzata por renkonti siajn proprajn bezonojn. Sekve, hodiaŭ unu el la plej petitaj aĵoj en la elektroniko kaj teknologio - estas silicio. Lia uzo estas nur vastiganta lian landlimoj ĉiujare.

Rusa nomo donita atomon sciencisto Hess en 1831. Estas ĉi kaj batita al hodiaŭ.

Enhavo en naturo

Tropezo en naturo, silicio estas dua nur al oksigeno. Lia procento kompare kun aliaj atomoj konsistas el krusto - 29,5%. Krome, karbono kaj silicio - du specialaj elemento kiu povas formi cirkviton konektanta kun unu la alian. Tial por la lasta estas pli ol 400 malsamaj naturaj mineraloj, kiel parto de kiun li trovis en la litosfero, hidrósfera kaj la biomaso.

Kie precize estas enhavita silicio?

1. En la pli profundaj tavoloj de la grundo.
2. La rokoj, rezervujoj kaj tabeloj.
3. Funde de korpoj de akvo, speciale la oceanoj kaj maroj.
4. En plantoj kaj mara vivo en la reĝlando besto.
5. En homoj kaj lando bestoj.

Vi povas marki iuj de la plej komunaj mineraloj kaj rokoj kiel parto de kiuj ĉeestas en grandaj kvantoj de silicio. Kemiaĵoj ili estas tia, ke la pezo enhavon de la pura elemento en ĝi atingas 75%. Tamen, la preciza figuro dependas de la specoj de materialo. Do, rokoj kaj mineraloj kun silicio enhavo:

• feldespatos;
• mica;
• Amfibolo;
• opaloj;
• kalcedonio;
• silikatoj;
• grejsoj;
• aluminio silikatoj;
• argilo kaj aliaj.

Amasigante en la ŝeloj kaj exoskeletons de maraj bestoj, silicio eventuale formas fortan siliko deponejoj sur la fundo de lagetoj. Tiu estas unu el la naturaj fontoj de ĉi tiu elemento.

Krome, oni trovis, ke Silicium eble ekzistas en pura denaska formo - en la formo de kristaloj. Sed tiaj deponejoj estas tre maloftaj.

La fizikaj ecoj de silicio

Se doni caracterización de la elemento de la aro de fizikaj kaj kemiaj ecoj, unue estas necese designar la fizika parametroj. Jen kelkaj bazaj:

1. Ĝi ekzistas en du alotrópicas modifoj - amorfaj kaj kristalaj, kiu diferencas en ĉiuj ecoj.
2. La kristalo krado estas tre simila al tiu de diamanto, ĉar karbono kaj silicio tiurilate estas preskaŭ identa. Tamen, la distanco inter la atomoj de malsamaj (pli ol tiu de silicio), do la diamanto multe pli malfacila kaj pli forta. krado tipo - vizaĝo-centrita kuba.
3. La produkto estas tre fragila, fariĝas plasta ĉe alta temperaturoj.
4. La temperaturo de fandado estas 1415˚S.
5. Bolanta punkto - 3250˚S.
6. Substanco Denseco - 2,33 g / cm ^3.
7. Koloro Connection - arĝento griza, esprimis la karakteriza metala brilo.
8. Ĝi havas bonan semiconductoras ecoj, kiuj povas varii kun la aldono de pluraj agentoj.
9. Nesolvebla en akvo, organikaj solviloj kaj acidaj.
10. Specife solvebla en álcalis.

Legu la fizikaj ecoj de silicio ebligi personoj por administri ĝin kaj uzi ĝin por krei diversajn produktojn. Ekzemple, ecoj bazitaj sur la uzo semiconductivity pura silicio elektronika.

kemiaj ecoj

Kemiaj proprietoj de silicio forte dependas de la reago kondiĉoj. Se ni parolas pri la pura substanco en normo agordojn, vi devas indiki tre malalta aktiveco. Ambaŭ kristala kaj amorfa silicio estas tre inerta. Ne interrilati kun iu forta oxidantes (krom fluoro) aŭ kun forta redukto agentoj.

Ĉi tio estas pro la fakto, ke la surfaco de la materialo rusto filmo SiO ₂ estas formita tuj, kio malhelpas pli interagoj. Ĝi povas esti formita sub la influo de akvo, aero kaj vaporoj.

Se norma kondiĉoj ŝanĝi kaj fari varmigante la silicio al temperaturo super 400s, ĝia reagemo pliiĝos forte. En ĉi tiu kazo, ĝi reagos kun:

• oksigeno;
• ĉiaj halogena;
• hidrogeno.

Kun plia kresko de temperaturo, la formado de produktoj de reago kun boro, nitrogeno kaj karbono. De aparta graveco estas la silicio carburo - SiC, ĉar ĝi estas bona materialo abrasivo.

Ankaŭ, la kemiaj ecoj de silicio farigxas videblaj en reagoj kun metaloj. Kontraŭ ili li oxidante, do la produktoj estas nomitaj silicide. Tiaj komponaĵoj estas konataj por:

• alkala;
• alkala;
• transiro metaloj.

Kombinaĵo havas nekutiman ecoj akiritaj al la alojo de fero kaj silicio. Ĝi portas la nomon de ferrosilicon ceramiko kaj estis sukcese aplikita en la industrio.

Kun kompleksa substancoj reagas silicio ne eniras, do ĉiu de sia specio povos solvi nur:

• akvo regia (miksaĵo de nítrico kaj clorhídrico acidoj);
• cáusticas álcalis.

Tiel la solvo temperaturo devas esti ne malpli ol 60 ° C. Ĉio ĉi konfirmas la fizikan bazon materialo - diamanto-stabilan kristala krado, donante al ĝi forton kaj inertecon.

Metodoj por la preparado

Preparado de silicio en pura formo - la procezo estas sufiĉe multekostaj ekonomie. Plue, en virto de liaj proprietoj aŭ metodo donas nur 90-99% pura produkto, dum la malpuraĵoj en la formo de metaloj kaj karbono restas ankoraŭ. Do elektu la aĵoj ne sufiĉas. Ĝi devus ankaŭ kvalite klara de fremdaj elementoj.

Ĝenerale, la produktado de silicio estas efektivigita en du ĉefaj manieroj:

1. Blanka sablo, kiu estas pura silicio rusto SiO _2. Calcining ĝin per aktiva metaloj (kutime magnezio) estas formita libera elemento en la formo de amorfa aliigon. La pureco de ĉi tiu metodo estas alta, la produkto estas akirita kun rendimento de 99.9 procentoj.
2. Pli komuna metodo al industria skalo - a degelon sinterización sablo kun la coque en specialigitaj termikaj fornoj. Tiu metodo estis evoluigita fare de rusa sciencistoj Beketovym N. N.

Plue traktado estas la ekspozicio al purigado produktoj metodoj. Por tiu celo, acidoj aŭ halogenaj (chloro, fluoro).

amorfa silicio

Silicon karakteriza estos nekompleta se oni ne konsideris aparte ĉiun el lia alotrópicas modifoj. La unua el ili - estas amorfa. En ĉi tiu stato konsiderata kontakton materialo estas bruna pulvoro brunaj, fajne dissemas. Estas tre higroscópico, ĝi elmetas sufiĉe alta reagemo sur hejtado. Sub norma kondiĉoj, povas interagi nur kun la plej forta oxidante - fluoro.

Nomita amorfa silicio estas speco de kristalo ne estas tute ĝusta. Lia krado montras ke la substanco - estas formo de fajne dividita silicio estante en la formo de kristaloj. Tial, kiel ekzemple, ĉi tiuj modifoj - la sama kombinaĵo.

Tamen, liaj proprietoj varias, por tiel diri de allotropes. Per si mem, la amorfa silicio havas altan kapablon svetopoglotitelnoy. Krome, sub certaj cirkonstancoj, tiu indikilo estas multe pli rapida ol de simila formo cristalina. Sekve, ĝi estas uzita por industriaj celoj. En ĉi tiu formo (en polvo) kombinaĵo facile aplikita al ajna surfaco, ĉu ĝi estas plasto aŭ vitro. Sekve, ĝi estas taŭga por uzo estas amorfa silicio. La apliko estas bazita sur la fabrikado de sunaj ĉeloj de malsamaj grandecoj.

Kvankam la eluziĝo de piloj de ĉi tiu tipo sufiĉe rapida, pro la abrazio de la maldika filmo materialo, sed la uzo de kaj postulo estas nur kreskas. Ja eĉ en mallonga servo vivo de sunaj ĉeloj surbaze amorfa silicio kapablas provizi energion por la tuta entrepreno. Krome, la produktado de tiaj materialoj sen malŝparo, kiu igas ĝin tre ekonomia.

Preparita de redukto de modifo de komponaĵoj aktiva metaloj, ekz-e, natrio aŭ magnezio.

kristala silicio

Brila arĝento-griza modifo de la elemento. Estas ĉi formularo estas la plej ofta kaj plej populara. Ĉi tio klarigas por aro de kvalitaj ecoj posedita de la substanco.

Karakterizaĵoj de la silicio kristalo krado inkludas lia klasifiko tipoj, kiel estas pluraj el ili:

1. Elektronika kvalito - la plej pura kaj la plej altaj. Ĉi tiu estas la speco uzita en elektronika konstrui tre sentemaj instrumentoj.
2. Suna grado. La nomo mem difinas la areon de uzo. Ĝi estas ankaŭ sufiĉe alta pureco silicio, la uzo de kiu estas necesa por krei altkvalitan kaj longa-kurado sunaj paneloj. Fotoeléctrico konvertiloj kiuj estas bazitaj sur la kristalstrukturo estas pli kvalita kaj porti-imuna ol tiuj faritaj uzante amorfa modifo de blovetadis pri diversaj tipoj de substrato.
3. Teknikaj silicio. En ĉi tiu tipo de substancoj estas inkluditaj tiujn specimenojn, kiu enhavas ĉirkaŭ 98% pura elemento. La tuta cetera iras por diversaj specoj de malpuraĵoj;

• boro;
• aluminio;
• chloro;
• karbono;
• fosforo kaj aliaj.

Tiu lasta speco de la substanco en demando estas uzata por akiri silicio polikristaloj. Por fari tion, realigi la procezo de recristalización. Sekve, la pureco akiris per tiaj produktoj, kiu povas esti atribuita al la grupoj de suna kaj elektronika kvalito.

Nature polisilicio - ĝi estas intermeza inter la amorfaj kaj kristalaj aliigon. Kun tia personigo estas pli facile labori, estas pli bone esti reciclables kaj purigi fluoro kaj kloro.

Produktoj kiuj estas la rezulto povas esti klasifikita kiel sekvas:

• multisilicon;
• monocristalino;
• formaj kristaloj;
• silicio peceto;
• Teknikaj silicio;
• produktado de malŝparo en la formo de fragmentoj kaj pecetoj de materialo.

Ĉiu el ili estas uzataj en industrio kaj estas uzata de persono tute. Tial, produktado procezoj, sur silicio, estas konsideritaj ne-malŝparo. Ĉi grave reduktas lia ekonomia valoro, sen tuŝi la kvalito.

Uzante pura silicio

silicio fabrikado industrio estas bone establita, kaj ĝia skalo estas sufiĉe dika. Ĉi tio estas pro la fakto, ke la elemento kiel malplenan, kaj en la formo de diversaj komponaĵoj, estas ĝeneraligita kaj postulo en diversaj kampoj de scienco kaj teknologio.

Kie ĝi estas uzata kristala kaj amorfa silicio en ĝia plej pura formo?

1. En metalurgio kiel alojo Krome, la kapablon ŝanĝi la ecojn de metaloj kaj iliaj alojoj. Tiel, ĝi estas uzata en la degelo de ŝtalo kaj fero fandita.
2. Malsamaj specoj de substancoj lasante la fabrikado pli puraj enkorpiĝo - polisilicio.
3. Silicon komponaĵoj kun organika afero - estas kemia industrio, kiu estis precipe populara hodiaŭ. Silicon materialoj estas uzataj en medicino, en la fabrikado de uzaĵoj, iloj kaj multe pli.
4. Produktado de diversaj sunaj paneloj. Tiu metodo de akiri energio estas unu el la plej promesplenaj en la estonteco. Eco-amika, kostefika kaj hardwearing - la ĉefaj avantaĝoj de tia elektro.
5. Silicon fajriloj uzata por tre longa tempo. Eĉ en antikvaj tempoj la homo uzis la siliko sparko por la inflamo de fajro. Tiu principo estas la bazo por la produktado de diversaj specoj de fajriloj. Hodiaŭ, ekzistas specioj en kiuj la siliko estas anstataŭita de alojo de certa komponaĵo, kiu donas pli rapidan rezultoj (arcing).
6. Elektroniko kaj suna energio.
7. Produktado zerkalets en gaso lasero aparatoj.

Tiel, pura silicio havas multajn avantaĝa kaj specialaj ecoj kiuj permesas uzi ĝin por krei grava kaj necesa produktoj.

La uzo de silicio kombinaĵoj

Krom simpla substanco estas uzitaj kaj diversaj silicio kombinaĵoj kiuj estas tre vaste. Ekzistas tuta industrio, kiu estas nomata silicato. Ĝi baziĝas sur la uzo de diversaj substancoj, kiuj inkluzivas ĉi awesome ero. Kio estas la konekto kaj kiuj estas produktitaj?

1. Quartz sablo aŭ rivero - SiO _2. Ĝi uzas por la fabrikado de konstruaĵo kaj ornamaj materialoj, kiel ekzemple cemento kaj vitro. Uzante tiajn materialojn estas bone konata. Neniu el la konstruo ne estas sen datumoj komponantojn, kiu konfirmas la gravecon de silicio kombinaĵoj.
2. Silicato ceramiko, kiu inkludas materialojn kiel argilaĵo, porcelano, briko kaj produktoj bazitaj sur ili. Ĉi tiuj komponantoj estas uzataj en medicino, en la fabrikado de servico, dekoracioj, familiaj eroj, konstruo kaj aliaj hejmaj areoj de homa agado.
3. Silicon komponaĵoj - silikono, siliko silikono oleo.
4. Silicato gluo - estas uzata kiel oficejo, en pirotekniko kaj konstruado.

Silicio, la prezo de kiu varias en la monda merkato, sed ne trairas la suben markon de 100 rusaj rubloj por kilogramo (de kristalo) estas populara kaj valora substanco. Nature, la komponaĵoj de ĉi tiu elemento ankaŭ kaj vaste aplikebla.

La biologia rolo de silicio

Laŭ signifo por la korpo de silicio sen signifo. Lia enhavo kaj dissendo al la ŝtofoj estas la jena:

• 0,002% - muskolo;
• 0.000017% - osto;
• Sango - 3,9 mg / l.

Ĉiutage falus en ĉirkaŭ unu gramo de silicio aŭ disvolvos la malsano. Mortiga ne inter ili, tamen daŭrigita malsato silicio kondukas al:

• hararo perdo;
• la apero de akneo kaj pimples;
• fragilidad kaj fragila karaktero de ostoj;
• lumo capilar permeabilidad;
• laceco kaj kapdoloroj;
• la apero de multnombraj kontuzoj kaj moretones.

Por plantoj, la silicio - esencaj spuron elemento necesa por normala kresko kaj evoluo. Studoj en bestoj montris ke tiuj individuoj kreskas pli bone, cxiutage konsumas sufiĉa kvanto de silicio.