Silicon: applikaasje, gemyske en fysike eigenskippen

Ien fan de meast foarkommende eleminten yn de natoer - it is Silicium, of silisium. Sokke brede distribúsje jout it belang en de betsjutting fan 'e saak. It gau begrepen en learde minsken dy't leard hoe't te eksploitearen it silisium. Syn gebrûk is basearre op 'e bysûndere eigenskippen dêr't wy sille prate fierder.

Silisium - in gemysk elemint

As jo jouwe in beskriuwing fan dit item op de situaasje yn 'e periodike systeem, is it mooglik om te identifisearjen de folgjende wichtige punten:

1. Serial number - 14.
2. Perioade - in tredde lyts.
3. Groep - IV.
4. Subgroep - home.
5. De struktuer fan it bûtenste elektron shell wurdt útdrukt troch formule ² 3s 3p ^2.
6. Gemysk elemint silisium Si wurdt oantsjutten mei in symboal, dat wurdt útsprutsen as "Silicium".
7. Oksidaasjetastân dêr't it fertoant: -4; +2; 4.
8. De Valence fan it atoom is IV.
9. Silicon Atomic gewicht is 28,086.
10. Yn natuer, binne der trije stabile isotopen fan it elemint mei massa nûmers 28, 29 en 30.

Sa, silisium atomen út 'e gemyske eachpunt - it elemint genôch studearre, beskreaun in ferskaat oan ferskillende eigenskippen.

Skiednis fan ûntdekking

Sûnt it hiel karakter fan populêr en massa ynhâld wie ferskate ferbiningen fan it elemint, sûnt âlde tiden, minsken brûkt om witte oer de eigenskippen en de nammen fan in protte fan harren. Pure silisium wurdt lang bleau bûten de grinzen fan minsklike kennis yn skiekunde.

De meast populêre ferbiningen, dy't brûkt waarden yn it húshâldlik en yndustriële folken âlde kultueren (Egyptners, Romeinen, Sineesk Rusichi, Perzysk en oaren) wiene kostber en semy-kostbere stiennen basearre op silisium okside. Dy binne ûnder oare:

• opal;
• rock crystal;
• Topaz;
• chrysoprase;
• onyx;
• Chalzedon en oaren.

Ek makke gebrûk fan âlde kwarts en kwarts zand yn 'e bou bedriuw. Lykwols, de elemental silisium bleau Unsolved oant de XIX ieu, hoewol't in protte wittenskippers hawwe besocht om 'e nocht om ûnderskied te meitsjen mei oare ferbiningen, mei help en katalysator fungearje, en hege temperatueren, en sels elektrisiteit. Dat binne de heldere koppen, sa as:

• Carl Scheele;
• Gay-Lussac;
• tenar;
• Gemfri Devi;
• Antuan Lavuaze.

Implement mei sukses it heljen silisium suver slagge Jens Jacobs Berzelius yn 1823. Foar dat er trochbrocht ûnderfining fluoride damp alloying silisium en metallysk kalium. As gefolch, in amorphous wiziging fan it elemint. Deselde wittenskippers waarden útnoege foar de Latynske namme foar de iepen atoom.

Noch letter, yn 1855, in oare wittenskipper - St. Claire Deville - slagge oan de gearfoeging fan in ferskaat oan ferskillende allotropes - kristallijn silisium. Sûnt kennis fan dit elemint en syn eigenskippen waard hiel gau folle. Minsken hawwe realisearre dat it hat unike skaaimerken dy't koe hiel goed brûkt wurde om te foldwaan harren eigen behoeften. Dêrom, hjoed ien fan de meast socht nei items yn 'e elektroanika en technyk - is silisium. Dêrfoar wurdt dizze opsje allinne wreidet syn grinzen alle jierren.

Russyske namme jûn atoom wittenskipper Hess yn 1831. It is dit en fêst oant hjoed de dei.

Ynhâld yn de natuer

Foarkommen yn natuer, silisium is twadde allinne oan soerstof. Syn persintaazje yn ferliking mei oare atomen besteande út korst - 29,5%. Boppedat koalstof en silisium - twa bysûndere elemint dat kin foarmje in circuit ferbinen mei inoar. Dêrom foar it lêste binne mear as 400 ferskillende natuerlike mineralen, as diel fan dêr't er fûn yn 'e lithosphere, hydrosphere en de biomassa.

Wêr krekt is opnommen silisium?

1. Yn de djippere lagen fan de boaiem.
2. De rotsen, reservoirs en rigen.
3. Op de boaiem fan lichems fan wetter, benammen de oseanen en seeën.
4. Yn planten en marine libben yn it bist keninkryk.
5. Yn minsken en lân bisten.

Jo kinne markearje guon fan 'e meast foarkommende mineralen en rotsen as in part fan dat oanwêzich yn grutte mannichten fan silisium. Chemicals harren is sa, dat it gewicht de ynhâld fan 'e suvere elemint dêryn rikt 75%. Lykwols, it eksakte figuur hinget ôf fan 'e soarten fan materiaal. Dus, rotsen en mineralen mei silicon content:

• feldspars;
• suflete;
• Amphibol;
• opals;
• Chalzedon;
• silikaten;
• sandstones;
• aluminium silikaten;
• klaai en oare.

It nivo yn de skulpen en exoskeletons fan marine bisten, silisium úteinlik foarmet in sterk silika fynplakken op 'e boaiem fan puollen. Dit is ien fan de natuerlike boarnen fan dit elemint.

Fierders waard fûn dat Silicium kin bestean yn suver lânseigen foarm - yn 'e foarm fan kristallen. Mar sokke ôfsettings binne tige seldsum.

De fysike eigenskippen fan silisium

As jo jouwe in typearring fan it elemint fan 'e set fan fysike en gemyske eigenskippen, earst fan alle is it nedich om te wizen op de fysike parameters. Hjir binne in pear basic:

1. It bestiet yn twa allotropic oanpassings - amorphous en kristallijn, dy't ferskille yn alle eigenskippen.
2. It kristal lattice is tige te ferlykjen mei dy fan diamant, omdat koalstof en silisium yn dizze respekt binne hast gelyk. Lykwols, de ôfstân tusken de atomen fan ferskate (mear as dy fan silisium), dêrom de diamant folle hurder en sterker. lattice type - face sintraal kubike.
3. It produkt is tige bros, wurdt plestik op hege temperatueren.
4. It smeltende temperatuer is 1415˚S.
5. Kôkpunt - 3250˚S.
6. Substance Befolkingstichtens - 2.33 g / cm ^3.
7. Kleur Connection - sulveren griis, ferwurde it karakteristike metallysk glâns.
8. It hat goed semiconducting eigenskippen, dy't by steat binne om te fariearje mei tafoeging fan ferskate aginten.
9. Ûnoplosbere yn wetter, organische solvents en soeren.
10. Spesifyk oplosber yn alkalis.

Ferwize nei it fysike eigenskippen fan silisium ynskeakelje minsken te beheare it en brûke te meitsjen fan in ferskaat oan produkten. Bygelyks, eigenskippen basearre op it gebrûk semiconductivity suver silisium elektroanika.

gemyske eigenskippen

Gemyske eigenskippen fan silisium sterk ôfhingje fan de reaksje betingsten. As wy prate oer it suvere stof by standert ynstellings, jim moatte oanjaan hiel lege aktiviteit. Sawol kristallijn en amorphous silisium binne tige inerte. Net ynteraksje mei gjin sterke oxydanten (oars as fluor) of mei in sterke ferminderjen fan aginten.

Dat komt troch it feit dat it oerflak fan it materiaal okside film SiO ₂ wurdt foarme fuortendaliks, dat foarkomt fierder ynteraksjes. It is by steat om te wurde foarme ûnder de ynfloed fan wetter, lucht en dampen.

As standert Betingsten feroarje en meitsje ferwaarming it silisium mei in temperatuer boppe 400˚S, syn reaktiviteit sil tanimme sterk. Yn dit gefal, dan sil reagearje mei:

• Oxygen;
• alle soarten fan halogen;
• wetterstof.

Mei fierdere tanimming yn temperatuer, de foarming fan produkten troch reaksje mei boron, stikstof en koalstof. Fan bysûnder belang is de silisium carbid - SIC, om't it in goede abrasive materiaal.

Ek, de gemyske eigenskippen fan silisium wurde dúdlik sjoen yn reaksjes mei metalen. Tsjin harren er oxidizer, sadat de produkten wurde neamd silicide. Sokke ferbiningen binne bekend foar:

• alkaline;
• alkaline;
• transition metalen.

COMPOUND hat ûngewoane eigenskippen krigen doe't alloying fan izer en silisium. It hat de namme fan ferrosilicon keramyk en is mei súkses tapast yn 'e yndustry.

Mei komplekse stoffen reacting silisium net ynkomme, dus allegear fan harren soarten by steat te lossen allinne:

• aqua Regia (in mingfoarm fan nitric en hydrochloric soeren);
• caustic alkalis.

Dêrmei de oplossing temperatuur moat wêze net minder as 60 ° C. Dit alles befêstiget it fysike basis materiaal - diamond-stabile kristallijn lattice, jaan it krêft en inertness.

Metoaden foar de tarieding

Tarieding fan silisium yn suver foarm - it proses is hiel djoer ekonomysk. Fierder, op grûn fan syn eigenskippen itsij metoade jout mar 90-99% suver produkt, wylst de ûnreinheden yn 'e foarm fan metalen en koalstof bliuwe noch. Sa krij it guod is net genôch. It moat ek kwalitatyf dúdlik fan frjemde eleminten.

Yn it algemien, de produksje fan silisium wurdt útfierd yn twa wichtichste wizen:

1. Wyt sân, dat is in suvere silisium okside SiO _2. Calcining it mei aktive metalen (meastal magnesium) wurdt foarme in frije elemint yn 'e foarm fan in amorphous modifikaasje. De suverheid fan dizze metoade is heech, it produkt wurdt krigen mei in opbringst fan 99.9 persint.
2. In faker metoade op in bedriuweterrein skaal - een MELT sintering sân mei de coke yn spesjalisearre termyske kilns. Dy metoade waard ûntwikkele troch de Russyske wittenskippers Beketovym N. N.

Fierdere behanneling is bleatstelling oan cleaning products metoaden. Foar dit doel, soeren of halogens (gloor, fluoro).

amorphous silisium

Silicon kenmerk sil wêze incomplete as wy net beskôgje apart elk fan har allotropic oanpassings. De earste fan harren - is amorphous. Yn dy tastân beskôge kontakt materiaal is in brún poeder brún, fyn gedispergeerd. Is sterk hygroscopic, it fertoant in foldwaande hege reaktivens op ferwaarming. Under standert omstannichheden, is by steat om te ynteraksje allinne mei de sterkste oxidizer - fluor.

Neamd amorphous silisium is in soarte fan kristal is net hielendal korrekt. Syn lattice docht bliken dat de stof - is in foarm fan fyn ferdield silisium besteande yn 'e foarm fan kristallen. Dêrom, as sadanich, dy oanpassings - itselde COMPOUND.

Lykwols, harren eigenskippen fariearje, dus te hawwen oer allotropes. Troch himsels, it amorphous silisium hat in heech fermogen om te svetopoglotitelnoy. Dêrneist ûnder beskate omstannichheden, dit yndikator is folle hurder as fan in fergelykbere kristallijn formulier. Dêrom wurdt it brûkt foar yndustriële doelen. Yn dizze foarm (poeder) compound is maklik tapast oan alle oerflak, oft it is plestik of glês. Dêrom, it is gaadlik foar gebrûk is amorphous silisium. De applikaasje is basearre op de fabrikaazje fan sinnesellen fan ferskillende ôfmjittings.

Hoewol't de wear fan batterijen fan dit type hiel fluch, fanwege it abrasion fan 'e tinne filmmateriaal, mar it brûken fan en de fraach is allinnich groeiende. Ommers, sels yn in koarte tsjinst libben fan sinnesellen basearre op amorphous silisium by steat binne om te foarsjen enerzjy foar it hiele ûndernimming. Boppedat, de produksje fan sokke materiaal sûnder ôffal, dat makket it tige sunich.

Klearmakke troch reduksje fan in wiziging fan ferbinings aktyf metalen, bygelyks, natrium of magnesium.

kristallijn silicon

Shiny silver-grize wiziging fan it elemint. It is dizze foarm is it meast foarkommende en meast populêr. Dat is ferklearre troch in set fan kwalitative eigenskippen hienen troch it stof.

Skaaimerken fan it silisium kristal lattice omfiemet syn klassifikaasje typen, lykas binne ferskate fan harren:

1. Elektroanyske kwaliteit - de skjinste en de meast high. Dit is it soarte brûkt yn elektroanika te bouwen tige gefoelige ynstruminten.
2. Solar klasse. De namme sels definiearret it gebiet fan gebrûk. It is ek in frijwat hege suverheid silisium, it brûken fan dat nedich te meitsjen fan in hege kwaliteit en lange-running sinnepanielen. PHOTOELECTRIC converters dy't basearre op de kristallen struktuer is mear kwalitative en dragen-resistant dan hokker makke mei help amorphous Änderung troch sputtering op ferskate soarten substraat.
3. Technyske silisium. Yn dit soarte fan stoffen wurde opnaam dy fan gebrûk, dy't befetsje sa'n 98% suver elemint. Al it oare giet om ferskate soarten impurities:

• boar;
• aluminium;
• gloor;
• carbon;
• fosfor en oare.

Dy lêste soarte fan '' e stof yn kwestje wurdt brûkt om te krijen silisium polycrystals. Om dit te fieren it proses fan recrystallization. Dus, de suverheid krigen troch sokke produkten, dat kin wurde taskreaun oan 'e groepen fan sinne en elektroanyske kwaliteit.

By natuer polysilicon - it is tuskenlizzende tusken de amorphous en crystal modifikaasje. Mei sa'n útfiering is makliker om te wurkjen, it is better te wêzen recyclable en skjinmeitsjen fluor en gloar.

Produkten dy't it resultaat kin wurde categorized as folget:

• multisilicon;
• monocrystalline;
• shaped kristallen;
• silicon scrap;
• Technyske silisium;
• produksje fan ôffal yn 'e foarm fan fragminten en scraps fan materiaal.

Elts fan harren wurdt brûkt yn de yndustry en wurdt brûkt troch in persoan hielendal. Dêrom, produksje prosessen, op silisium, wurde beskôge net-ôffal. Dit gâns fermindert syn ekonomyske wearde, sûnder dy't de kwaliteit.

It brûken fan suver silisium

silicon makyndustry is goed fêst, en syn skaal is hiel grut. Dat komt troch it feit dat it elemint as in fjild leech litte, en yn 'e foarm fan ferskate ferbiningen, is wiidferspraat en fraach yn ferskate fjilden fan wittenskip en technology.

Dêr't it wurdt brûkt kristallijn en amorphous silisium yn syn suverste foarm?

1. Yn metallurgy as alloying Boppedat, it fermogen om te feroarjen de eigenskippen fan metalen en harren alloys. Sa, it wurdt brûkt yn it ranen fan stiel en getten izer.
2. Ferskillende soarten stoffen it ferlitten fan it fabryksmjittich meitsjen skjinner belichaming - polysilicon.
3. Silicon ferbiningen mei organyske matearje - is in gemyske yndustry, dat wie benammen populêr hjoed. Silicone stoffen wurde brûkt yn de genêskunde, yn it meitsjen fan gebrûksfoarwerpen, ark en folle mear.
4. Produksje fan ferskate sinnepanielen. Dizze metoade it krijen fan enerzjy is ien fan de meast kânsrike yn 'e takomst. Eco-freonlik, koste-effektyf en hardwearing - de wichtichste foardielen fan sokke elektrisiteit.
5. Silicon aanstekers brûkt foar in hiel lang skoft. Ek yn âlde tiden minsken brûkten de fjoerstiennen spark foar de ûntstekking fan fjoer. Dit prinsipe is de basis foar de produksje fan ferskate soarten fan aanstekers. Hjoed de dei binne der soarten dêr't de fjoerstiennen wurdt ferfongen troch in legearing fan in beskate gearstalling, dat jout mear Rapid resultaten (arcing).
6. Elektroanika en sinne-enerzjy.
7. Produksje zerkalets yn gas laser apparaten.

Sa, suver silisium hat in soad foardielich en spesjale eigenskippen dy't tastean om te brûken is it te meitsjen wichtich en needsaaklike produkten.

It brûken fan silisium ferbinings

Njonken in ienfâldige stof brûkt wurde en ferskate silisium ferbiningen dy't hiel soad. Der is in hiele yndustry dy't hjit silicate. It is basearre op it brûken fan ferskate stoffen, sa as ûnder oaren dit awesome item. Wat is de ferbining en dat wurde produsearre?

1. Quartz sân of rivier - SiO _2. It brûkt foar it meitsjen fan gebou en dekorative materialen, sa as semint en glês. Mei help fan sokke materialen is goed bekend. Gjin fan 'e konstruksje is net sûnder gegevens ûnderdielen, dy't befêstiget it belang fan silisium ferbiningen.
2. Silicate keramyk, dêr't materialen lykas earthenware, porslein, bakstien en produkten op basis fan harren. Dy ûnderdielen wurde brûkt yn de medisinen, en it meitsjen fan servies, fersierings, húshâlding items, bou en oare ynlânske gebieten fan minsklike aktiviteit.
3. Silicone ferbinings - silicone, silika, siliconen oalje.
4. Silicate glue - wurdt brûkt as kantoar, yn pyrotechnics en konstruksje.

Silicon, de priis dêrfan ferskilt op de wrâldmerk, mar net oer de delgeande skaaimerk fan 100 Russyske roebel per kilogram (of kristal) is in populêr en weardefolle stof. Fansels, de ferbiningen fan dit elemint lykas goed en rûnom tapassing.

It biologysk rol fan silisium

Kwa betsjutting foar it lichem fan silisium sûnder betsjutting. Har ynhâld en distribúsje oan weefsels is as folget:

• 0,002% - muscle;
• 0.000017% - bonke;
• Bloed - 3,9 mg / l.

Alle dagen moatte falle yn likernôch ien gram fan silisium, of sille ûntwikkeljen fan de sykte. Deadly is net hjar formidden, lykwols lang starvation silisium liedt nei:

• haaruitval;
• it uterlik fan acne en puistjes;
• fragility en brittleness fan biente;
• light capillary permeability;
• wurgens en pine op;
• de opkomst fan tal fan kneuzingen en kneuzingen.

Foar planten, it silisium - essinsjele spoare elemint nedich foar normale groei en ûntwikkeling. Animal stúdzjes hawwe sjen litten dat dy yndividuen groeie better, dy't alle dagen ferbrûkt in genôch bedrach fan silisium.