Silicio chemijos sudėtis. Naujo švarios silicio gavimo būdo optimizavimas
Norėdami izoliuoti švarų silicio, chemikai atlieka kvarco smėlio su magnio. Be to, silicis mokama aukštoje temperatūroje ir net "išaugintai". Czokralsky metodas leidžia naudoti slėgį, temperatūrą ir silicio junginį, kad gautų grynos medžiagos kristalus.
Gyvenimas
Silicio junginiai yra aktyviai naudojami namų ūkyje ir žmogaus ūkyje, pramonėje. Kvarcinis smėlis yra naudojamas stiklui ir cementui gauti. Silikato pramonė vadinama silicio garbe, "antrasis pavadinimas", iš kurio "silicium". Silikatai naudojami Žemdirbystė, kai tręšiate dirvą. Be to, silikato klijai taip pat gaunami pagal silicio junginius.Radioelektronika
Silicis turi unikalias radijo elektronines savybes. "Clean Silicon" yra puslaidininkis. Tai reiškia, kad tam tikromis sąlygomis ji gali atlikti srovę, kai laidumo zona yra maža. Jei laidumo sritis yra didelė, silicio puslaidininkis virsta silicio izoliatoriumi.Nemetallolis silicio puslaidininkių savybės sukūrė tranzistorių kūrimą. Tranzistorius yra įrenginys, leidžiantis valdyti įtampą ir srovę. Skirtingai nuo linijinių laidininkų, silicio tranzistoriai turi tris pagrindinius elementus - kolektorių, "surinkimo" srovę, duomenų bazę ir emitterį, stiprinant srovę. Tranzistoriaus išvaizda sukėlė "elektroninį bumą", sukūrė pirmųjų kompiuterių ir buitinių prietaisų kūrimą.
Kompiuteriai
Silicio sėkmė elektronikoje nebuvo nepastebėti kompiuterių technikas. Iš pradžių procesoriai norėjo padaryti iš "brangių" tipiškų puslaidininkių, pavyzdžiui, Vokietija. Tačiau jos didelė kaina neleido įdėti Vokietijos lentų gamybos apie srautą. Tada "IBM" varžtai nusprendė rizikuoti ir bandyti kaip kompiuterinės silicio kompiuterinės sistemos "širdies" medžiagą. Rezultatai nebuvo palaukti.Silicio lentas pasirodė esąs gana pigus, kuris buvo ypač svarbus pačioje kompiuterių pramonės kartos pradžioje, kai buvo daug santuokos ir nedaug potencialių pirkėjų.
Šiandien kompiuterių pramonėje dominuoja silicio mikrokolitai. Švarūs silicio kristalai perdirbėjams ir valdikliams išmoko augti gamyklos sąlygomis, medžiaga yra lengvai valdoma. Ir pagrindinis dalykas - silicio leidžiama dvigubinti elementų skaičių procesoriaus kas dveji metai (Moore įstatymas). Taigi, dėl to paties dydžio silicio schemos, vis daugiau ir daugiau tranzistorių ir kitų loginių elementų tampa vis labiau. Silicis leidžiama daryti informacinės technologijos Maksimalus efektyvumas, kaip įmanoma.
Kursų darbas temoje:
Naujo gavimo metodo optimizavimas
Švarus silicis.
Parengta: pakrantės Daniel
Subbotin Dmitrija.
LEADER:
maskva. Sunz Maskvos valstybinis universitetas
2012 m
ĮVADAS. \\ T
Polikristalinio silicio gavimas aliuminotermija tema yra svarbi, kad ji numato naują metodą gaminti polikrystalline silicis be didelių išlaidų materialinių ir laiko išteklių svarstyti. Šis metodas pagamintas produktas gali būti pigios žaliavos tolesniam perdirbimui.
Šis darbas yra naujas, nes jis naudoja paprasčiausias, anksčiau nepanaudotas būdas gauti švarų silicio.
Ateityje, vykdant operaciją, bus gautas reikalingas produktas - polikristalinis silicis, aliuminio silicio dioksido atkūrimo metodas.
Darbo uždaviniai:
1. Šiuolaikinių silicio gavimo metodų analizė;
2. Naujo galutinio produkto gavimo optimizavimas.
Silicis kaip elementas.
Silicis.
Pasak žemės plutos silicio, tarp visų elementų, reikia antros vietos (po deguonies). Silicis sudaro 27,7% žemės plutos masės. Silicis yra kelių šimtų skirtingų natūralių silikatų dalis. Tarp jų, AL4 (OH) 8 kaolinitas, topazo AL2 (SIO4) FE2, aliuminiolicates (lauko SPAsps, žėručio, molio mineralų ir kt.). Plačiai paplitęs ir silicio dioksidas, arba silicio oksidas (IV) - Sio2 (upės smėlis, kvarcas, flinsas ir tt), kuris sudaro apie 12% žemės plutos (masės). Be laisvos formos silicio gamtoje nerastas. Sio2 silicis taip pat yra įtrauktas į augalų ir gyvūnų organizmų sudėtį.
Silicio cheminės ir fizinės savybės.
Silicis (silicium) si, cheminis elementas IV grupė periodinė sistema, Atominis numeris 14, atominis svoris 28.0855. Jį sudaro trys stabilios izotopai (92,27%), (4,68%) ir (3,05%). Silicio atomo išorinio elektrono korpuso konfigūracija; Silicio oksidacijos laipsnis yra +4 kaip stabiliausias, taip pat +3, +2 ir +1. Atominis spindulys -0,133, jonų spindulys - 0,040 Nm su koordinavimo numeriu 4, ir 0,054 nm su koordinavimo numeriu 6), kovalentinis spindulys yra 0,1175 nm.
Kompaktiškas silicis yra sidabro pilka medžiaga su metaliniu blizgesiu. Crystal grotelės stabilios kubinio gazento centro modifikacijos, tipo deimantų. (Žr. Priedą.) Esant aukštam slėgiui, yra ir kitų polimorfinių modifikacijų: 20 GPA - silicio i su tetragonal grotelėmis, virš 20 GPA - silicio II su kubiniais grotais ir siliciu III su šešiakampiu tinkleliu. Esant normalioms sąlygoms, silicis trapi ir temperatūroje virš 800 ° C temperatūroje tampa plastiku. Silicio elektrofizinės savybės priklauso nuo priemaišų pobūdžio ir koncentracijos esančių ir struktūrinių defektų. Norėdami gauti silicio monokristalus su skylės laidumu, naudokite lydinių priedų B, AL, GA, į elektroninį laidumą - P, kaip, SB. AU, CU, FE, MN priemaišos ir kai kurie kiti žymiai sumažina dabartinių silicio monokristalų vežėjų gyvavimo laiką. Maksimalus silicio priemaišų tirpumas stebimas ° C temperatūroje. Šilumos apdorojimo metu galima stipriai pakeisti silicio elektrines savybes. Taigi, vieno kristalų, kurių sudėtyje yra deguonies, šildymas iki 400-500 ° C veda prie elektronų laidumo padidėjimo ir nuoseklią šildymą iki ° C, šis efektas dingsta. Paprastai terminis apdorojimas lemia didelį dabartinio garsiakalbio gyvenimo sumažėjimą.
Esant žemai temperatūrai, silicis yra chemiškai inertiškas, bet kai šildomas, jo reaktyvumas didėja smarkiai. Ypač aktyvaus lydyto silicio. Silicio Atom 4, kartais 6, pvz., Fluorosilicates sudėtyje yra anijono koordinavimas. Junginiai, kuriuose silicis formaliai yra dvivalentis, akivaizdžiai yra SI-SI ryšys ir, kaip taisyklė, polimeras. Dėl silicio atsparios oksido plėvelės formuojant ant paviršiaus, net ir esant aukštesnei temperatūrai. Amorfinis silicis turi galimybę ištirpti reikšmingus įvairių dujų kiekius, visų pirma H2. Tokiu atveju kietas tirpalas suformuotas su iki 47% vandenilio kiekio, vadinama L-SI: H, kuri turi puslaidininkių savybes. Su azoto didesne nei 1000 ° C temperatūroje, silicio formos SI3N4 nitrido silicio temperatūroje su fosforo - SIP fosfidu, su arseno - SIAS2 ir sijas arsenidais, su anglies - silicio SIC karbidu, su boro - termiškai ir chemiškai atsparių boridų sib3, sib6 ir Sib12. Dauguma metalų suteikia ugniai atsparius silicidams.
Silicio biologinės savybės.
Kai kuriems organizmams silicis yra svarbus biogeninis elementas. Jis yra dalis atraminės formacijos augalų ir skeleto - gyvūnų. Dideliais kiekiais silicio, jūrų organizmai yra koncentruoti - dumblių, radoliarijos, kempinės. Raumenų audinio audinys yra (1-2) ·% silicio, kaulų audinio - 17 ·%, kraujas - 3,9 mg / l. Su maistu žmogaus organizme kasdien ateina iki 1 g silicio.
Silicio junginiai nėra nuodingi, bet labai disperguotų dalelių įkvėpimas, pavyzdžiui, silikatai ir silicio dioksidas su sprogmenimis, kai važiuojant veislėmis kasyklose, smėliavimo įtaisų eksploatavimo metu yra labai pavojinga. SIO2 mikropalai, kurie nukrito į plaučius, yra kristalizuojami į juos, o kristaliniai ginklai sunaikina plaučių audinį ir sukelia didelę ligų silikozę.
Gaukite visą tekstąTaikymo istorija
Natūralūs silicio ir silicio dioksido (silicio) junginiai - yra žinomi labai ilgai. Senovės gerai žinojo kalnų krištolą arba kvarcą, taip pat brangakmenius, kurie yra nudažyti skirtingų spalvų kvarco (ametistas, dūminis kvarcas, chalcedony, chrysoprase, topazas, oniksas, ir tt) nuo silicio priešistoriniais laikais padarė pirmuosius akmens ginklus - patarimus Rodyklėms ir kopijoms, skreperiai, ugnis. Dėl penktojo šimtmečio, šūviai buvo naudojami šautuvų šautuvams ir ginklams, nes, kai jis pučia kėdes apie flintą, buvo sudeginta ilgaamžė kibirkštis. Yra įrodymų, kad Aleksandro Macedonskio kariai, paliekant kampaniją, turėjo turėti maišelį, užpildytą siliciu su jais, o Petras man primygtinai reikalavo ir Peter I. Abu vadas žinojo apie silicio savybes valyti vandenį. Rusijoje silicis buvo pagamintas iš šulinių apačioje, kad vanduo būtų išvalytas. Silicio junginių, susijusių su jų perdirbimu, naudojimas yra stiklo gamyba - prasidėjo dar Senovės Egiptas Apie 3000 metų bc e.
Silicia arba kizel (Kiesel, Flinto) vardas buvo pasiūlytas Berzelius. Net, "Thomson" pasiūlė pavadinimą Silicio (silicio), priimtą Anglijoje ir Jungtinėse Valstijose, analogiškai su boronu (borbon) ir anglimi (anglies). Silicio (silicio) žodis kilęs iš silicio dioksido (silicio dioksido); "A" pabaiga buvo priimta XVIII ir XIX a. Žemės žymėjimui (silicio dioksidai, aliuminio, thoria, Terbija, Glucina, kadmija ir kt.). Savo ruožtu silicio dioksido yra sujungta su lat. Silex (stiprus, flintas).
Rusų silicio pavadinimas kilęs iš vynuogių slavų žodžių, kremitikų, stiprių, condet, cessica (nukentėjo geležis apie kibirkščių gavimą) ir kt. Rusijos cheminės literatūros ankstyvas XIX. Į Yra "silicio" pavadinimai (Zakharov, 1810), "Silia" (Solovyov, Dvigubsky, 1824), "Flint" (baimės, 1825), "silicio dioksidas" (Iovsky, 1827), "silicio dioksidas" ir "silicis" (Hess , 1831).
Elementarinis silicis buvo gautas tik XIX amžiuje, nors bandymai suskaidyti silicio dioksido buvo paimta Shehehe ir lavonoier, davy (naudojant Voltov Post), gėjų Loussak ir Trenar (cheminis kelias). Britzelius, norint suskaidyti silicio dioksidą, šildomas mišinyje su geležies milteliais ir anglies iki 1500 ° C ir gavo Ferrosilica. Tik 1823 m. Studijų metu, įskaitant SIF4 junginius, jis gavo nemokamą amorfinį silicio ("radikalų silicio dioksidu) silicio ir kalio garų fluorido sąveiką. Saint Clare Deville 1855 m. Gavo kristalinį silicią.
Silicio naudojimas šiuolaikinėje pramonėje.
Iki šiol silicis buvo paplitęs daugelyje pramonės sričių.
Techninis silicis suranda paraiškas kaip žaliavas metalurgijos pramonei. Jis naudojamas kaip lydinių (bronzos, silumino) komponentas; Deoksidizatorius, kai lydi ketaus; Metalų savybės arba legiruotojo elementas, pavyzdžiui, tam tikro silicio kiekio į transformatoriaus plieno gamybai papildymas padidina gatavo gaminio prievartą (demagnetizuojančią išorinį magnetinį lauką).
Be to, techninis silicis naudojamas kaip žaliavos, skirtos švaresniam polikristalinio silicio ir išgryninto metalurgijos silicio gamybai.
Silicio - žaliavos silikoninės medžiagos (junginių, kurių molekulių, kurių yra tarp silicio ir anglies atomų) ir silanų ryšį.
Kartais silicio techninio grynumo ir jo lydinio su geležies - ferroilication, naudojamas gaminti vandenilį šioje srityje. Silicis ištirpsta karštame šarminiu tirpalu su vandenilio išleidimu: SI + 4NAOH \u003d NA4SIO4 + 2H2.
Ultrapeure silicis naudojama vieniems elektroniniams prietaisams gaminti (netiesiniai pasyvūs elektros grandinės elementai) ir vieno lusto lustas.
Švarus silicis, supercine silicio atliekos, išgrynintas metalurgijos silicis polikristals forma yra pagrindinė žaliava saulės energijai.
Monokrystalline silicis - be elektronikos ir saulės energijos, naudojamos dujų lazerių veidrodžių gamybai.
Silicio metalų junginiai - silicidai yra plačiai nuoseklūs pramonėje (pvz., Elektroninės ir atominės) medžiagos su įvairiais naudingais cheminiais, elektriniais ir branduoliniais savybėmis (atsparumas oksidacijai, neujonui ir kt.). Silicidai iš elementų yra svarbios termoelektrinės medžiagos.
Silicio junginiai yra pagrindas stiklo ir cemento gamybai. Silikato pramonė užsiima stiklo ir cemento gamyba. Ji taip pat gamina silikato keramiką - plytų, porceliano, fajanso ir produktų iš jų.
Silikato klijai, naudojami statyboje kaip seka, ir pirotechnikos ir kasdieniame gyvenime popieriui.
Taip pat gaunamos silikoninės alyvos ir silikonai. Medžiagos, pagrįstos silikoniniu junginiais.
Augantys kristalai
Dauguma švarių silicio gavimo būdų yra susiję su poli - arba vienkartinių kristalų gavimas.
Kristalų susidarymo priežastys ir sąlygos
Gaukite visą tekstąMedžiagos dalelės (atomai, molekulės, jonai), gorgai arba skysti (išlydytos) medžiagos, turinčios didelę kinetinę energiją, yra nuolatinis judėjimas. Kartais jie susiduria su bakterijomis - mikroskopinių fragmentų būsimos struktūros. Dažniausiai tokie embrionai dezintegruoti, kurie yra susiję arba su savo virpesiais, arba su bombardavimu jų laisvos dalelės. Tačiau norint pradėti kristalizaciją, būtina, kad gemalas pasiektų kritinę vertę, t.y. Buvo tokie dalelių, kuriuose yra kitos dalelės, sukeltų embrionų augimą, energingai labiau pelningiau nei jo skilimas. Tokia galimybė daugumai medžiagų pasireiškia arba su temperatūros sumažėjimu, dėl kurio sumažėja temperatūros svyravimai, arba padidėja tirpalo ar dujų medžiagos koncentracija, dėl kurios padidėja tikimybė padidinti dalis dalelių tarpusavyje, tai yra embrionų atsiradimas.
Taigi, kristalų augimas gali būti laikomas procesu, kuriuo mažiausios kristalinės dalelės yra embrionai - pasiekti makroskopinius dydžius. Be to, kristalizacijos pajamos ne visose apimtyse, bet tik tada, kai kyla embrionai. Veiksniai, turintys įtakos embrionų atsiradimui, yra ne tik hipotermija ir lydalo tirpalo ar klampumo koncentracijos padidėjimas, bet ir kristalų ar dulkių svetimųjų trupinių buvimas, kurio paviršius yra surinkti, supaprastinant pradžią, supaprastinant pradžią kristalizacijos.
Kristalizacijos procesas yra energiškai naudingas. Augantis kristalas nesukuria pusiausvyros formos dėl to, kad įvairios kintančios kristalizacijos sąlygos turi įtakos: temperatūros, slėgio, sunkumo, cheminės sudėties ir vidutinio dinamikos ir kt.
Kristalų augimo mechanizmai
XIX a. Pabaigoje. Amerikos fizikas J. Gibbs (), prancūzų fizikas P. Curie ir rusų kristalografas termodinaminiu pagrindu buvo sukurta kiekybinė kilmės teorija ir kristalų augimas. Šiek tiek vėliau, 20-ajame dešimtmetyje. XX a., Vokiečių fizikas M. Volmer () buvo pateikta spontaniško kristalų branduolio teorija ir jų augimas.
Po Gibbs termodinaminio mokymo 1927 m. Buvo gaunami teoriniai vokiečių fiziko ir chemiko V. Kossel (1888 - 1956 m.) Ir Bulgarijos fizika (1, kuris paskelbė molekulinės-kinetinės teorijos kristalinio augimo pradžią. Jie apsvarstė tobulo kristalo augimas (atimta defektų, neišvengiama realiais kristalais) su nereikšmingu perėjimu, neatsižvelgiant į nekilnojamojo kristalų trūkumus ir kristalizacijos terpės poveikį. Ši teorija paaiškino sluoksnio sluoksnio kristalų augimo reiškinį nuo požiūrio Aukšto kristalo paviršiaus atominė molekulinė būsena, pagrįsta atskirų medžiagos dalimis, esančiomis įvairiose padėtyse ant paviršių, be paviršiaus defektų kristalų.
Augimo procese atsiranda arba atominis lygus arba atominis neapdorotus kraštus. Atominiai-lygūs veidai auga sluoksniu-layer nuosėdų medžiagos ir lieka augimo makroskopiškai plokščia. Toks augimas vadinamas tangentiniais ar sluoksniais. Tuo pačiu metu įvairių veidų augimo tempas bus kitoks. Kaip rezultatas, kristalai augs polihedrono pavidalu.
Kristalai su atominiais šiurkščiais kraštais gali pridėti daleles nuo makroskopinio požiūrio į beveik bet kokį paviršiaus tašką. Toks augimas vadinamas normalus. Tuo pačiu metu kristalų kraštų augimo tempai skirtingomis kryptimis bus apie tas pats ir kristalai įsigys apvalias formas. Augimas atominių neapdorotų plokštumose ir žingsnių galuose reikalauja tik galimas kliūtis įterpti atskirus atomus ar molekules. Atominės sklandų paviršių augimas reikalauja formuoti žingsnius, t.y., už kiekvieno naujo sluoksnio augimą, būtina pasirodyti ant naujo embriono paviršiaus, ir tai ne visada įmanoma dėl siurbimo stokos. Tokiu atveju augimas vyksta tik perkeliant esamus veiksmus. Taigi pirmasis procesas energetikos požiūriu yra pelningesnis.
Be to, tikrosios kristalų ribos yra beveik niekada nėra idealus. Visuomet yra pažeidimų dėl jų paviršių - defektų, kurių atsiranda varžtų ir krašto dislokacijos. Veidų kilimas pasireiškia spirale nesusijęs su vienu sluoksniu į kitą. Ir toks padidėjimas gali atsirasti su kiek mažų rankovių ir net ir iš garų. Išstūmimas, todėl yra nuolat aktyvaus sluoksnių šaltinis ir pašalinti poreikį pasirodyti ant vis didėjančio dviejų dimensijų embrionų paviršiaus paviršiaus.
Kristalų augimo formų
Monokristalai yra visiškai skirtingos formos ir dydžiai (žr. Priedą), tačiau įvairiais nuokrypiais nuo idealių kristalizacijos sąlygų (pvz., Egzotinės formacijos auga klampiuose, užterštuose ar sunkiai asmenims). Patirtis rodo, kad su mažais pasiūlymais ir supercooling augalų augalų yra tobula - klasių - formų kristalai. Didėjant nukrypimui nuo pusiausvyros, kristalai keičia savo išvaizdą, virsta skeletas, dendritai (iš graikų. Dendronas - medis), srieginės formacijos arba sferiniai kristalai. Šios formos skiriasi tuo, kad skeleto kristalai yra vieninteliai kristalai, o dendritai dažniausiai yra polikristaliniai formacijos.
Gaukite visą tekstąKristalų defektai(žr. priedą)
Crystal defektai vadinami bet kokiu idealaus periodiškumo kristaliniu grotelėmis ir atskirti keletą defektų defektų pažeidimas: nulinis dimensija (taškas), vienatvė (linijinė), dvimatė (plokščia) ir trimatė (tūris) defektai.
Visi defektai, susiję su nedidelės atomų grupės poslinkiu ar pakaitalu (nuosavų taškų defektai) yra taikomi zerimerio kristaliniams defektams. Jie atsiranda, kai šildomas, dopingas, kristalų augimo procese ir dėl spinduliuotės švitinimo.
Dotted Defektai apima:
Analizė pagal rastrinio elektronų mikroskopijos metodas buvo atliktas prietaise LEO SUPRA 50 VP (Vokietija). Mikrografų fotografavimo padidėjimas buvo nuo × 500 iki × 100 000.
Mikrografai pasirodė fuzzy, nes už šį mikroskopijos metodą, mėginys turi būti laidininkas, o silicis yra puslaidininkis. Tačiau, nepaisant to, kristaliniai kūnai gali būti laikomi mažais didinimu.
Rentgeno diagramos viršūnių analizė parodė, kad produktas yra didelis skaičius Sunkumo ir labai inertiškų aliuminio ir silicio oksidų junginių priemaišos. Remiantis šiais duomenimis, galima daryti išvadą, kad technika yra netobula ir reikia tolesnio tobulinimo.
Literatūra:
1. gijiniai kristalai, M., 1969 m.;
2. Modernios kompozitinės medžiagos, ED. L. Butmanas ir R. Kroka, juosta. iš anglų, M., 1970 m.;
3. Monokristall pluoštai ir jų sustiprintos medžiagos, plunksnos. iš anglų, M., 1973; Kelly A.,
4. Didelės stiprumo medžiagos, už. iš anglų, M., 1976 m.; .
5. Gijimo ir lamelių kristalų augimas iš garo, M., 1977 m.;
6. Užpildai modernių kompozitinių medžiagų, už. iš anglų, M., 1981; .
7. Būsimos medžiagos. Ant metalų gijinių kristalų. M., 1989 m.
8., aliuminio feroalloys ir ligaūrų gamyba, M., 1963 m.
9. Žurnalas "Chemija ir gyvenimas" 1982, 3 spaudai, p. 63.
10. Bulach su kristalografijos bazėmis. M.: Alfa-m, 1989. - 156 p.
11. Egorov-Timenko ir Crystalochemistry: vadovėlis. - m.: KDU, 2005. - 592 p.
12. SHAFRANOVSKY. M.: Gosgeo - ltehizdat, 1955 m - 215s.
Silicis yra vienas iš labiausiai paplitusių elementų žemės plutoje. Tai yra (masė) žemės plutos dalis yra prieinama mūsų tyrimui, atsižvelgiant į antrą vietą po deguonies. Gamtoje yra tik silicio dioksido (dioksido), taip pat vadinamas silicio anhidrido arba silikato, ir silicio rūgšties druskų (silikatų) forma, labiausiai paplitusi gamtos aliuminosilicates, t.y. silikatai, kurie yra įtraukti, aliuminio lauko swipes, žėručio, kaolino ir kt.
Kaip anglis, įvedant visas ekologines medžiagas, yra esminis elementas augalų ir gyvūnų karalystės, todėl silicis yra pagrindinis elementas mineralų ir uolų karalystėje.
Daugumoje organizmų silicio kiekis yra labai mažas. Tačiau kai kurie jūrų organizmai sukaupia didelius silicio kiekius. Į savo turtingų jūrų augalus apima dumblių dumblių, daug silicio gyvūnų yra radioleariniai, silicio kempinės.
Nemokamas silicis galima gauti apskaičiuojant su magnio smulkiu baltu smėliu, kuris yra silicio dioksidas:
Tuo pačiu metu susidaro amorfinio silicio rudi milteliai.
Silicio tirpsta išlydytame metaluose. Su lėtai aušinant silicio tirpalo cinko arba aliuminio, silicio yra išleistas gerai suformuotų kristalų formos oktaedral forma forma. "Crystal Silicon" turi plieno blizgesį.
Didelio grynumo silicio kristalai, kurių sudėtyje yra minimalus konstrukcijų defektų skaičius, pasižymi labai mažu elektros laidumu. Priemaišos ir struktūros struktūros pažeidimai smarkiai padidina jų laidumą.
Silicis daugiausia naudojamas metalurgijoje ir puslaidininkių technikoje. Metalurgijoje jis naudojamas deguoniui pašalinti iš išlydyto metalų ir tarnauja kaip neatskiriama daugelio lydinių. Svarbiausia iš jų yra lydiniai, pagaminti ant geležies, vario ir aliuminio. Puslaidininkių technologijoje silicis naudojamas fotoelementų, stiprintuvų, lygintuvų gamybai. Silicio puslaidininkiniai įtaisai atlaikyti šildymą anksčiau, kuris plečia jų taikymo sritį.
Pramonėje silicis gaunamas silicio dioksido atkūrimas su kokso elektrinėmis krosnimis:
Silicis, gaunamas pagal šį metodą, yra priemaišų. Reikalinga didelio grynumo silicio puslaidininkių įrenginių gamybai gaunami sunkiau. Natūralus silicio dioksidas yra išverstas į tokį silicio junginį, kuris yra galingas iki gilios valymo. Silicis yra izoliuotas nuo gauto gryno medžiagos šiluminio skilimo ar redukuojančio agento. Vienas iš šių metodų yra konvertuoti silicio chlorido, valyti šį produktą ir atkurti silicio iš jo su aukšto grynumo cinko, labai gryno silicio taip pat galima gauti šiluminio skilimo silicio arba silano.
Gautas silicio yra labai mažai priemaišų ir tinka kai kurių puslaidininkių įtaisų gamybai. Norėdami gauti lygų švaresnį produktą, jis atliekamas papildomu valymu, pvz., Zonos lydymais (žr. 193 straipsnį).
Cheminių santykių silicio, ypač kristalinio, yra mažai efektyvi; Kambario temperatūroje jis tiesiogiai prijungtas tik su fluoru. Kai šildymas, amorfinis silicis yra lengvai prijungtas prie deguonies, halogenų ir pilkos spalvos.
Rūgštys, be fluorido vandenilio ir azoto rūgšties mišinio, neveikia silicio, tačiau šarmai aktyviai reaguoja su juo, pabrėžiant vandenilį ir formuojant silicio rūgšties druskas:
Esant šarminiams pėdsakams, kurie vaidina katalizatoriaus vaidmenį, silicio išstumia vandenilį nuo vandens.
Jei smėlio ir kokso mišinys, vartojamas tam tikru santykiu, gaunamas elektrinėje krosnyje, tada silicio junginys gaunamas su anglies anglies karbidu, vadinamas Carborund:
Grynas karburundas - bespalviai labai kietos kristalai (tankis 3.2). Techninis produktas paprastai dažomas priemaišomis tamsiai pilka spalva.
Pagal vidinę struktūrą Carbarund yra deimantas, kuriame pusė anglies atomų yra tolygiai pakeista silicio atomais. Kiekvienas anglies atomas yra Tetraedro centre, kurio viršūnės yra silicio atomai; Savo ruožtu kiekvienas silicio atomas yra apsuptas keturių anglies atomų panašiai. Kovalentinės obligacijos, jungiančios visus atomus šioje struktūroje, kaip ir deimantuose, yra labai patvarus. Tai paaiškina didelį Carborundo kietumą.
Carborundas gaunamas dideliais kiekiais; Jo naudojimas yra įvairus ir yra susijęs su dideliu kietumu ir ugniai atspariu. CARBARD milteliai gamina šlifavimo ratus, strypus, šlifavimo popierius. Ant jo gamina plokšteles grindų, platformų ir perėjimų statybai metro ir stoties. Iš jo paruošiamos įvairių krosnių mušimas ir pamušalas. Carbard ir silicio miltelių mišinys tarnauja kaip elektrinių krosnių silita strypų gamybai.
Esant aukštai temperatūrai, silicis ateina su daug metalų, formuojant silicidai. Pavyzdžiui, kai silicio dioksidas yra šildomas su metalo magnio perteklius, rekonstruoti silicio yra derinamas su magnio, formuojant magnio silicidą.
Cheminiai silicio ženklas SI, atominis svoris 28,086, branduolio mokestis +14. Kaip yra pagrindiniame IV grupės pogrupyje, trečiuoju laikotarpiu. Tai anglies analogas. Elektroninis silicio atomo sluoksnių konfigūracija 2 2S 2 2 2. 2P 6 3S 2 3P 2. Išorinio elektroninio sluoksnio struktūra
Išorinis elektronų sluoksnio struktūra yra panaši į anglies atomo struktūrą.
Jis randamas dviejų alotropinių modifikacijų forma - amorfinis ir kristalinis.
Amorfinis - rudos spalvos milteliai, turintys kelių didesnę cheminę veiklą nei kristalinė. Normaliosios temperatūros reaguoja su fluoru:
SI + 2F2 \u003d SIF4 400 ° - su deguonimi
SI + O2 \u003d SIO2
Melts - su metalais:
2mg + si \u003d mg2si
Kristalinis silicis yra kieta trapi medžiaga su metaliniu blizgesiu. Jame yra geras šilumos ir elektrinis laidumas, lengvai ištirpinamas išlydytame metaluose, formuojant. Silicio lydinys su aliuminiu yra vadinamas siliciu, silicio lydiniu su geležies-ferrosilicium. Silicio tankis 2.4. Lydymosi taškas 1415 °, virimo temperatūra 2360 °. Kristalinio silicio - medžiaga yra gana inertinė ir cheminės reakcijos su sunkumais. Su rūgštimis, nepaisant gerai pastebimų metalinių savybių, silicio nereaguoja, o šarmai reaguoja, formuojant silicio rūgšties druskų ir:
SI + 2kon + h2 \u003d k2sio2 + 2H2
■ 36. Koks yra panašumas ir koks yra skirtumas tarp silicio ir anglies atomų elektroninių struktūrų?
37. Kaip paaiškinti silicio atomo elektronų struktūros požiūriu, kodėl metalinės savybės yra labiau būdingos silicis nei anglies?
38. Nurodykite silicio chemines savybes.
§ 85. Silicis gamtoje. Silicio dioksidas
Gamtoje silicis yra plačiai paplitęs labai platus. Maždaug 25% žemės plutos patenka į silicio. Didelė dalis natūralaus silicio yra SIO2 silicio dioksido. Labai grynoje kristalinėje būsenoje silicio dioksidas randamas mineraliniu būdu vadinamas kalnų kristalu. Silicio dioksidas ir anglies dioksidas cheminė sudėtis yra analogai, tačiau anglies dioksidas yra dujos ir silicio dioksidas - solid.. Skirtingai nuo molekulinės kristalų grotelės CO2, SIO2 silicio dioksido kristalizuojasi atominės kristalų grotelių, kurių kiekviena ląstelė yra tetraedronas su silicio atomu centre ir deguonies atomuose kampuose. Tai paaiškina tuo, kad silicio atomas turi didesnį spindulį nei anglies atomas, o ne 2, o aplink jį galima apgyvendinti 4 deguonies atomus. Šių medžiagų savybių skirtumas paaiškinamas kristalų grotelės struktūroje. Fig. 69 yra rodomi išvaizda Natūralus kvarco kristalas, sudarytas iš gryno silicio dioksido ir jos struktūrinės formulės.
Crystal Silicio dioksidas dažniausiai randamas smėlio formos, kuri turi balta spalvaNebent užteršta geltonos spalvos molio priemaiša. Be smėlio, silicio dioksidas dažnai randamas labai kieto mineralinio ir silicio (hidratuotas silicio dioksidas) pavidalu. Kristalinis silicio dioksidas, dažytas įvairiomis priemaišomis, sudaro brangakmenius ir pusbrangius akmenis - agatą, ametisstą, Yashma. Beveik grynas silicio dioksidas taip pat randamas kvarco ir kvarcito pavidalu. Nemokama silicio dioksidas žemės plutoje yra 12%, kaip dalis įvairių uolų - apie 43%. Iš viso daugiau kaip 50% žemės plutos susideda iš silicio dioksido.
Silicis yra įvairių uolų ir mineralų - molio, granitų, shenitų, žėručių, lauko apsikeitimo sandorių ir kt.
Kietas anglies dioksidas, be lydymo, pašalinamas -78,5 °. Silicio dioksido lydymosi temperatūra yra apie 1,713 °. Ji yra gana paversti. Tankis 2.65. Silicio dioksido plėtimosi koeficientas yra labai mažas. Tai labai svarbu taikant baseino stiklo dirbinius. Vandenyje silicio dioksidas netirpsta ir nereaguoja su juo, nepaisant to, kad jis yra rūgštus oksidas ir atitinka H2Sio3 silicio rūgštį. Anglies dioksidas vandenyje, taip pat tirpsta. Su rūgštimis, išskyrus hidrofluorinio rūgšties hf, silicio dioksidas nereaguoja, su šarmais suteikia druskoms.
Fig. 60. Silicio dioksido (A) ir natūralių kvarco kristalų (B) struktūrinė formulė (B)
Fig. 69. Silicio dioksido (A) ir natūralių kvarco kristalų (B) struktūrinė formulė (B).
Įjungus silicio dioksidą su anglimi, silicis yra susigrąžinta, o tada jo junginys su anglimi ir karbarundo formavimu lygtyje:
SIO2 + 2C \u003d SIC + CO2. Carbarund turi didelį kietumą, rūgščių stabiliui, o šarmai yra sunaikinti.
■ 39. Kokios silicio dioksido savybės gali būti vertinamos pagal jos kristalų groteles?
40. Kokių mineralų silicio dioksidas yra pobūdžio?
41. Kas yra Carborund?
§ 86. Silicio rūgštis. Silikai
H2SIO3 silicio rūgštis yra labai silpna ir maža atsparia rūgštis. Kai šildomas, jis palaipsniui susilpnina į vandenį ir silicio dioksidą:
H2sio3 \u003d h2O + sio22
Vanduo, silicio rūgštis yra praktiškai netirpi, bet gali lengvai duoti.
Silicio rūgšties formos druskos vadinamos silikatai. Plačiai randama gamtoje. Natūralus yra gana sudėtingas. Jų sudėtis paprastai pavaizduota kaip kelių oksidų prijungimas. Jei aliuminio oksidas patenka į natūralius silikatų, jie vadinami aliuminosilicates. Tokie yra balti molio, (kaolin) al2o3 · 2SIO2 · 2H2O, lauko braukimas k2O · al2O3 · 6SIO2, žėrusi
K2O · AL2O3 · 6SIO2 · 2N2O. Yra daug natūralių grynos formos brangūs akmenys, pavyzdžiui, akvamarinas, smaragdas ir kt.
Dirbtiniai silikatai turi būti pažymėti silikato natrio na2sio3 - vienas iš nedaugelio vandens tirpių silikatų. Jis vadinamas tirpiu stiklu ir tirpalu - skystu stiklu.
Silikatai yra plačiai naudojami technikoje. Tirpus stiklas impregnuoti audinius ir medieną, kad apsaugotumėte juos nuo uždegimo. Skystis yra ugniai atsparios stiklai, porceliano, akmens klijavimui. Silikatai yra stiklo, porceliano, fajanso, cemento, betono, plytų ir įvairių keraminių produktų gamybai. Silikato sprendimai yra lengvai hidrolizuoti tirpale.
87. Stiklas
Žaliavos stiklo gamybai yra Soda Na2Co3, kalkakmenio SASO3 ir Sio2 smėlis. Visi stiklo įkrovos komponentai yra kruopščiai išvalyti, sumaišyti ir kondensuoti apie 1400 ° temperatūroje. Sintezės procese vyksta šios reakcijos:
NA2CO3 + SIO2 \u003d NA2SIO3 + CO2
CACO3 + SIO2 \u003d CASIO 3+ CO2
Tiesą sakant, stiklo sudėtis apima natrio silikatų ir kalcio, taip pat perteklių SO2, todėl įprastinio lango stiklo sudėtis: Na2O · Cao · 6Sio2. Stiklo mišinys šildomas 1500 ° temperatūroje, kol anglies dioksidas yra visiškai pašalintas. Tada atvėsinama iki 1200 ° temperatūros, kurioje jis tampa klampus. Kaip bet kokia amorfinė medžiaga, stiklas sušvelnino ir didėja palaipsniui, todėl tai yra gera plastikinė medžiaga. Plaukiamasis stiklas perduodamas per atotrūkį, dėl kurio susidaro stiklo lakštas. Karšto stiklo lakštas yra traukiamas su ritiniais, sukeliant tam tikrus dydžius ir palaipsniui atvėsinkite oro srovę. Tada jis supjaustytas aplink kraštus ir supjaustykite į tam tikrus formato lapus.
■ 44. Sudarykite reakcijų lygtis, kai stiklas gaunamas ir lango stiklo sudėtis.
Stiklas. \\ T - Medžiaga yra amorfinė, skaidri, vandenyje yra praktiškai netirpi, tačiau jei ji yra sutraiškyta į smulkių dulkių ir sumaišoma su nedideliu kiekiu vandens, gautame mišinyje su fenolftaleinu, galite aptikti šarmus. Dėl ilgas saugojimas Šarkaliai stiklo perteklių Sio2 stiklo yra labai lėtai reaguoja su šarmais ir stiklu palaipsniui praranda skaidrumą.
Stiklas tapo žinomas žmonėms daugiau nei 3000 metų iki mūsų eros. Senovėje, akiniai buvo gauti beveik tokia pati sudėtis, kaip šiuo metu, tačiau senovės meistrai buvo vadovaujasi tik savo intuicija. 1750 m mokslo pagrindas. \\ T Stiklo gamyba. 4 metus surinko daug receptų skirtingų akinių, ypač spalvotųjų stiklo gamybai. JT pastatytoje stiklo gamykloje buvo padaryta daug stiklo mėginių, kurie buvo išsaugoti iki šios dienos. Šiuo metu naudojami įvairių kompozicijų su įvairiomis savybėmis akiniai.
Kvarcinis stiklas susideda iš beveik gryno silicio dioksido ir išspręsta iš kalnų kristalo. Jo labai svarbus bruožas yra tas, kad jis turi nedidelį išplėtimo koeficientą, beveik 15 kartų mažiau nei įprasto stiklo. Virimo iš tokio stiklo gali būti splitken su degiklio liepsna ir tada praleisti saltas vanduo; Šiuo atveju nepasikeitė su stiklu. Kvarcinis stiklas neatitinka ultravioletinių spindulių, ir jei dažysite jį su nikelio druskos juoda spalva, ji bus atidėti visus matomus spindulius spektro, bet ultravioletinių spindulių išliks skaidrus.
Rūgštys neveikia kvarco stiklu ir, tačiau šarmiškai tai pastebimai ėsdinanti. Kvarcinis stiklas yra silpnesnis už įprastą. Laboratoriniame stiklyje yra apie 70% SIO2, 9% NA2O, 5% K2O 8% SAO, 5% AL2O3, 3% B2O3 (akinių sudėtis nepateikiama įsiminimui).
Pramonės rasti stiklo jenos-sko ir Pirex naudojimą. "Ien" stiklu yra apie 65% SI02, 15% B2O3, 12% WAO, 4% ZNO, 4% AL2O3. Jis yra tvirtai atsparus mechaniniam poveikiui, turi nedidelį išsiplėtimo koeficientą, atsparią šarmui.
"Pyrex Stiklas yra 81% SIO2, 12% B2O3, 4% NA2O, 2% AL2O3, 0,5% AS2O3, 0,2% K2O, 0,3% SAN. Ji turi tas pačias savybes kaip ien stiklą, bet dar daugiau, ypač po užgesinimo, bet mažiau tvarių šarmų. "Pyrex" stiklas gamina namų ūkių elementus, kurie yra šildomi, taip pat kai kurių pramoninių įrenginių dalys, veikiančios mažos ir aukštos temperatūros.
Skirtingas kokybės stiklas suteikia kai kuriuos priedus. Pavyzdžiui, vanadžio oksidų priemaišos suteikia stiklui, visiškai vėluoja ultravioletinius spindulius.
Taip pat gaunamas stiklas, dažytas skirtingomis spalvomis. Daugiau padarė keletą tūkstančių spalvų stiklo mėginių skirtingų spalvų ir atspalvių jų mozaikos tapyba. Šiuo metu stiklo spalvų metodai yra išsamiai suprojektuoti. Mangano junginiai Spalva Stiklas violetine spalva, kobalto - mėlyna spalva. , purškiami į stiklo masę koloidinių dalelių pavidalu, suteikia jai rubino spalvą ir pan. Švino junginiai suteikia stiklinę blizgesį, panašų į kalnų krištolo blizgesį. Toks stiklas yra lengvai apdorojamas, pjovimas. Produktai iš jo labai gražiai refract šviesa. Kai dažant šį stiklą, spalvų kristalų stiklą gaunama įvairiais priedais.
Jei išlydytas stiklas sumaišomas su medžiagomis, kurios su skaidymu sudaro daug dujų, pastaroji, išleista, putų stiklo, formuojančio putų stiklą. Toks stiklas yra labai lengvas, gerai apdorotas, yra puikus elektrinis ir šilumos izoliatorius. Jis pirmą kartą buvo gautas prof. I. I. Khorgorodsky.
Ištraukite siūlą nuo stiklo, galite gauti vadinamąjį stiklo pluoštą. Jei jis yra impregnuotas stiklo pluošto sluoksniais su sintetinėmis dervomis, tada paaiškėja labai patvaria, o ne deklaruojama, puikiai apdorota statybinė medžiaga, vadinamoji stiklo pluošto. Įdomu tai, kad plonesnis stiklo pluoštas, tuo didesnis jo stiprumas. Stiklo pluoštas taip pat naudojamas kombinezono gamybai.
Stiklo vata yra vertinga medžiaga, per kurią galima filtruoti stiprių rūgščių ir šarmų, filtruojami per popierius. Be to, stiklo vata yra gera šilumos izoliacinė medžiaga.
■ 44. Iš to, kas priklauso nuo stiklo savybių skirtingos rūšys?
§ 88. Keramika
Aliuminolifikatai yra ypač svarbūs balti molio - kaolinas, kuris yra porceliano ir fajanso gavimo pagrindas. Porceliano gamyba yra itin senovės ekonomikos šaka. Tėvynės porcelianas - Kinija. Rusijoje porcelianas pirmą kartą buvo gautas XVIII. D, I. Vinogradovas.
Žaliavos porceliano ir fajanso paruošimui, be kaolino, tarnauti kaip smėlio ir. Kaolino, smėlio ir vandens mišinys yra išsamus plonas šlifavimas rutuliniuose gamyklose, tada filtruojamas nuo perteklinio vandens ir gerai išteptos plastikinės masės yra nukreiptos į formavimo produktus. Po produkto liejimo, jis džiovinamas ir deginamas tunelių krosnyse nuolatinio veiksmo, kur jie pirmą kartą pašildomi, tada sudeginti ir galiausiai atvėsinti. Po to produktas toliau apdorojamas - apledėjimo danga, piešimas su keraminiais dažais. Po kiekvieno etapo produktas sudeginamas. Dėl to porcelianas gaunamas baltu, lygiu ir puikiu. Plonuose sluoksniuose jis šviečia. Fajanso košė ir nešviečia.
Nuo raudonojo molio suformuluoti plytų, plytelės, molio patiekalai, keramikos žiedai ant purkštukų absorbuojant ir skalbiant įvairių cheminės gamybos, gėlių puodai. Jie taip pat sudeginami taip, kad jie nebūtų minkštinami vandeniu, plienas yra mechaniškai patvarus.
§ 89. Cementas. Betonas
Silicio junginiai yra pagrindas gauti cemento - rišiklio medžiagą, būtiną statybos pagrindu. Žaliavos cementui gauti yra molio ir kalkakmenio. Šis mišinys sudeginamas didžiulėje pasvirusiam vamzdinėje besisukančioje krosnyje, kur nuolat pakraunamos žaliavos. Po šaudymo 1200-1300 ° nuo skylės, esančios kitame krosnies gale, atitinkama masė nuolat išeina - klinkeris. Po šlifavimo klinkerio virsta. Cementas apima daugiausia silikatų. Jei sumaišoma su vandeniu iki storo kasininko susidarymo ir tada palikite tam tikrą laiką ore, tai bus reakcija su cemento medžiagomis, formuojant kristalohidrates ir kitus kietus junginius, kurie sukelia kietėjimą ("nustatymas") cementą. Tai nebėra išversta į ankstesnę būseną, todėl prieš vartojant cementą bando rūpintis vandeniu. Cemento sukietėjimo procesas yra ilgas, ir jis įgyja tikrą jėgą tik per mėnesį. Tiesa, yra skirtingų cemento pažymių. Įprastas cementas, kurį svarsto JAV vadinamas silikatu, arba Portland Cemento. Iš aliuminio, kalkakmenio ir silicio dioksido gamina greitai grūdinimo cemento.
Jei sumaišote cementą su griuvėsiu arba žvyro, tada gaunamas betonas, kuris jau yra nepriklausoma statybinė medžiaga. Susmulkintas akmuo ir žvyras vadinami užpildais. Betonas turi didelį stiprumą ir atlaiko sunkius krovinius. Tai vandens transporto priemonės, gaisrai. Kai šildomas beveik nepraranda jėgų, nes tai yra labai mažas šiluminis laidumas. Frostotes betonas, susilpnina radioaktyviąją spinduliuotę, todėl ji naudojama kaip hidrotechninių konstrukcijų statybinė medžiaga, apsauginėms branduoliniams reaktoriams. Betonas yra pasirinktas katilus. Jei mišrus cementas su putojančiu agentu susidaro putų putų betono ląsteles. Toks betonas yra geras garso izoliatorius ir net mažesnis už įprastą betoną, atlieka šilumą.
Savybės 14 si.
|
Atominė masė |
28,086 |
clark, ne.% (Bendruomenė gamtoje) |
16,7 |
|
Elektroninė konfigūracija * |
Apibendrinimo būklė (n. u.). |
solid. |
|
|
0,132 |
Spalva. \\ T |
tamsiai pilka |
|
|
0,034 |
1423 |
||
|
Jonizacijos energija |
8,151 |
2355 |
|
|
Santykinis elektrinis negatyvumas |
1,74 |
Tankis. \\ T |
2,3263 |
|
Galimi oksidacijos laipsniai |
4, +2, +4 |
Standartinis elektrodo potencialas |
* Pateikiamas išorinių elektroninių elementų atomo konfigūracija. Likusių elektroninių lygių konfigūracija sutampa su kilnioms dujomis, kurios ankstesnis laikotarpis ir pirmiau minėtas skliausteliuose.
Rasti gamtoje.Silicio po deguonies yra labiausiai paplitęs elementas žemės plutoje. Skirtingai nuo anglies į laisvą valstiją silicio gamtoje nerastas. Dažniausi junginiai yra silicio oksido (IV) SIO 2 ir silicio rūgšties druskos - silikatai. Jie sudaro žemės plutos apvalkalą. Silicio junginiai yra įrengtuose augalų ir gyvūnų organizmuose.
Natūralūs silikatai turi sudėtingą sudėtį ir struktūrą. Čia yra kai kurių natūralių silikatų sudėtis: lauko sparo iki 2 o × ал 2 o 3 × 6SIO 2, asbesto 3 mgo × 2SIO 2 × 2H 2 O, CUTTON 2 × 3AL 2 O 3 × 6SIO 2 × 2H 2 O, kaolinitas 3AL 2 O 3 × 2SIO 2 × 2H 2 O.
Silikatai, kurių sudėtyje yra aliuminio oksido jų sudėtyje aliuminiolicates. Iš pirmiau minėtų silikatų aliuminio silikatai yra lauko spat, kaolinitas ir žėrutis. Gamtoje aliuminiolicates yra dažniausiai pasitaikančios, pavyzdžiui, lauko spatai. Taip pat yra dažni įvairių silikatų mišiniai. Taigi, roko uolienos - granitai ir gneisses - susideda iš kristalinio kvarco, lauko spat ir žėručio.
Pagrindinis sunaikinimo produktas yra mineralinis kaolinitas - pagrindinis balto molio komponentas. Dėl uolų, molio, smėlio ir druskų buvo suformuota.
Gauti.Pramonėje silicis gaunamas SIO 2 kokso atkūrimui elektros krosnyse:
Laboratorijoje, magnio ar aliuminio naudojamas kaip redukuojantys medžiagos:
Paprasčiausias silicio gaunamas atkuriant silicio tetrachlorido su cinko poromis:
Taikymas. Silicis naudojamas kaip puslaidininkis. Jis yra pagamintas iš jo, vadinamųjų saulės kolektorių, kurie konvertuoja šviesos energiją į elektrinį (erdvėlaivių galios tiekimas). Silicis naudojamas metalurgijoje, kad gautų silicių plienus su dideliu šilumos atsparumu ir rūgštiniu absorbcija.
Fizinės savybės. Kristalinis silicis yra tamsiai pilka medžiaga su plieniniais blizgesiais. Silicio struktūra yra panaši į deimantų struktūrą. Savo kristale kiekvienas atomas yra apsuptas tetraedrališkai keturių kitų ir yra susijęs su kovalentiniu ryšiu, kuris yra daug silpnesnis nei tarp anglies atomų deimantų. Silicio kristale net įprastomis sąlygomis kai kurios kovalentinės obligacijos sunaikinamos. Todėl jis turi nemokamus elektronus, kurie nustato mažą elektros laidumą. Šviečiant ir šildant, didėja sunaikinamų obligacijų skaičius, o tai reiškia, kad didėja laisvųjų elektronų skaičius ir didėja elektrinis laidumas. Tai turėtų paaiškinti silicio puslaidininkių savybes.
Silicis yra labai trapi, jo tankis yra 2,33 g / cm 3. Kaip anglis, reiškia ugniai atsparias medžiagas.
Silicio susideda iš trijų stabilių izotopų: 28 14 SI (92,27%), 29 14 SI (4,68%) ir 30 14 S.i (3,05%).
Cheminės savybės.Pagal chemines savybes silicio, kaip anglies, yra ne metalo, tačiau jos ne metalo yra mažiau ryškus, nes jis turi didesnį atominį spindulį. Kadangi silicio atomai prie išorinio energijos lygio yra 4 elektronai, tada silicis pasižymi oksidacija kaip -4 ir +4 (silicio junginys yra žinomas, kur jo oksidacijos laipsnis yra +2).
Silicis įprastomis sąlygomis yra gana inertinė, kuri turėtų būti paaiškinta jos kristalų grotelės stiprumu. Jis tiesiogiai sąveikauja su fluoru:
Rūgštys (išskyrus plaviko hf ir azoto HNO 3 mišinį) neveikia silicio. Tačiau jis ištirpsta šarminiuose metalo hidroksiduose, formuojant silikatą ir vandenilį:
Iš dviejų alotropinių silicio - kristalinių ir amorfinio modifikacijų - chemiškai aktyvesnis yra amorfinis silicistas. Jis reaguoja su deguonimi, kai šildomas, formuojant SIO 2:
taip pat su visais halogenais, pavyzdžiui:
Esant aukštai temperatūrai, silicis derinamas su anglimi, formuojant carborundum. SIC:
"Carborund" yra deimantų kaip kristalų grotelės, kurioje kiekvienas silicio atomas yra apsuptas keturių anglies atomų ir priešingai, ir kovalentinės obligacijos yra labai patvarios, kaip ir deimantų. Todėl kietumas, jis yra arti deimantų. Silicio karbidas gamina šlifavimo akmenis ir šlifavimo apskritimus.
Magnio silicidas.Reakcijos su aktyviais metalų nutekėjimu silicidai Silicio veikia kaip oksidatorius:
Esant aukštai temperatūrai, silicis atkuria daug metalų nuo jų oksidų.
Sylan.Pagal dandrochlorido rūgšties silicidų veiksmus, paprasčiausias vandenilio ryšys Silicis sylan Sih 4:
Sylan. - nuodingos dujos su nemaloniu kvapu, oro pasiūlymu ore:
Silicio oksidas (IV).Silicio oksidas (IV) taip pat vadinamas siliciu. Tai yra kieta ugniai atspari medžiaga (lydymosi temperatūra 1700 ° C), plačiai platinama gamtoje dviejų tipų: 1) kristalinio silicio dioksidas - kvarco mineralinių ir jo veislių pavidalu (kalnų kristalas, agatas, Jasper, Flint); Kvarcas yra kvarco smėlio pagrindas, plačiai naudojamas statyboje ir silikato pramonėje; 2) amorfinis silicio dioksidas - mineralinės opalo kompozicijos forma SIO 2 × p H 2 O; Žemės formos amorfinio silicio dioksido yra diatomitas, Trepal (Informacinė žemė); Dirbtinio amorfinio bevandenio silicio dioksido pavyzdys gali būti silikagelis, kuris gaunamas iš natrio metazilikato:
Silicio gelis turi išsivysčiusias paviršių, todėl gerai adsorbs drėgmė gerai.
1710 °, kvarcas lydosi. Su greitu išlydyto masės vartotojų aušinimu kvarco stiklu. Jis turi labai mažą išplėtimo koeficientą, dėl kurių karšto kvarco stiklas nėra įtrūkęs su greito vandens aušinimu. Iš kvarcinių stiklo pagamintų laboratorinių patiekalų ir priemonių moksliniams tyrimams.
Paprasčiausia silicio oksido (IV) formulė Taigi 2. panašus į anglies oksido formulę (IV) suO 2. . Tuo tarpu jų fizinės savybės smarkiai skiriasi (SiO 2 - Solid. CO 2 - dujos). Šį skirtumą paaiškinama kristalų grotelės struktūra. C0. 2 kristalizuoja molekulinę tinklelį, SiO 2 - Atomic. StruktūraSiO 2. Lėktuvo vaizdas gali būti pateikiamas taip:
Koordinavimo skaičius anglies atomo kieto CO2 yra 2, o silicis Sio 2 yra 4 lygus 4. Kiekvienas silicio atomas yra sudarytas 4 deguonies atomų tetraedrono. Tuo pačiu metu silicio atomas yra centre, o deguonies atomai yra išilgai Tetraedro viršūnių. Visas silicio dioksido gabalas gali būti laikomas kristalu, kurio formulė (SiO 2) N. Ši silicio oksido struktūra (IV) nustato didelį kietumą ir ugniai atsparius.
Pagal chemines savybes silicio oksido (IV) Sio 2 reiškia rūgščių oksidų. Kai sujungus jį su kietais šarmais, silicio rūgšties druskos yra suformuotos pagrindiniai oksidai ir karbonatai:
Su silicio (IV) oksido, tik melic rūgšties sąveikauja:
Su šia reakcija, stiklas yra išgraviruotas.
Vanduo, silicio oksidas (IV) netirpsta ir nesulaiko su juo. Todėl silicio rūgštis gaunama netiesiogiai, veikdama su rūgštimi kalio silikato arba natrio tirpalu:
Tuo pačiu metu silicio rūgštis (priklausomai nuo pradinių druskos ir rūgšties tirpalų koncentracijos) gali būti gaunami tiek tyrimo tipo masės, turinčio vandens ir koloidinio tirpalo (SOL) forma.
Silicio rūgštys. SiO 2 yra silicio rūgščių eilės, kurio sudėtis gali būti išreikšta bendrosios formulės XSIO 2 × YH 2 O, kur x ir y — Sveiki skaičiai:
1) x \u003d 1, y \u003d 1: Sio 2 × h 2 o, t. Y. h 2 Sio 3 - metakremio rūgštis;
2) x \u003d 1, y \u003d 2: SIO 2 × 2H 2 O, I.E. H 4 SIO 4 - ortocremium rūgštis;
3) h. \u003d 2, y \u003d 1: 2sio 2 × h 2 o, i.e. h 2 si 2 o 5 - dviejų krypčių rūgštis.
Silicio rūgštis yra pagaminta iš tetraedralinių konstrukcinių vienetų (kiekvienoje tokiame nuorodoje, silicio atomas yra tetraedro centre, o deguonies atomai yra ant viršūnių). Struktūriniai ryšiai, derinant grandines, sudaro stabilias poliremio rūgštis:
Tokio junginio sudėtis gali būti išreikšta formuluotu (H 2 Sio 3) N. Tačiau paprastai silicio rūgštis vaizduoja Formulę H 2 Sio 3. H 2 Sio 3 yra labai silpnas, šiek tiek tirpsta vandenyje. Kai šildant, jis yra lengvai sujungiamas tokiu pačiu kaip ir koaliaus rūgšties:
Visos silicio rūgštys yra labai silpnos (silpnesnės anglies).
Silikatai.Visų silicio rūgščių druskos silikai Nors, kaip taisyklė, švietimo literatūroje silikatų, metakremio rūgšties druskos yra numanomos. Jų sudėtis paprastai vaizduojama pagal formulę elementų oksidų formą. Pavyzdžiui, CASIO 3 kalcio silikatas gali būti išreikštas taip: Sao × SiO 2.
Silikatai kompozicijos R2 O × NSIO 2, kur R2 O - natrio oksidai arba kalio, yra vadinami tirpusis stiklas Ir jų koncentruoti vandeniniai tirpalai - skystas stiklas. Natrio tirpus stiklas turi didžiausią vertę.
Stovi ant oro, silikatiniai tirpalai yra išgryninami, nes anglies monoksidas (IV) ore (IV) išstumia silicio rūgštį nuo jo druskų:
Silicio rūgštis yra praktiškai netirpsta vandenyje - šis turtas yra naudojamas kaip aukštos kokybės reakcija į SIO 3 jonų 2-.
Silikatai gaunami silicio oksido su šarmais arba karbonatais sintezės:
Silikatų naudojimas.Plačiausiai naudojami natrio ir kalio silikatai. Šių druskų koncentruoti sprendimai vadinami skystas stiklas;jie turi stiprią reakciją dėl hidrolizės. Skystas stiklas naudojamas klijų ir vandeniui atsparių audinių gamyboje. Skystas stiklas yra naudojamas kaip rišiklis rūgšties atsparios betono, taip pat glaistai gamybai, sujungiant klijus gamybai. Jie yra impregnuoti audiniais, mediena ir popieriumi, kad jie būtų atsparus ugniai ir atsparumui vandeniui.
