Komposisyon ng kimika ng silikon. Pag-optimize ng isang bagong paraan ng pagkuha ng malinis na silikon
Upang ihiwalay ang malinis na silikon, ang mga chemist ay nagsasagawa ng isang kuwarts buhangin na may magnesiyo. Gayundin, ang silikon ay binabayaran sa mataas na temperatura at kahit na "lumaki". Ang pamamaraan ng Czokralsky ay nagbibigay-daan sa paggamit ng presyon, temperatura at silikon compound upang makakuha ng mga kristal ng purong sangkap.
Buhay
Ang mga compound ng silikon ay aktibong ginagamit sa sambahayan at sakahan ng tao, sa industriya. Ang kuwarts buhangin ay ginagamit sa pagkuha ng salamin at semento. Ang industriya ng silicate ay pinangalanan kaya sa karangalan ng silikon, ang "pangalawang pangalan" kung saan ang "silicium". Ang mga silicates ay ginagamit sa. agrikultura, Kapag nakakabi sa lupa. Gayundin, nakuha din ang silicate glue batay sa mga compound ng silikon.Radioelectronics.
Ang Silicon ay may natatanging mga elektronikong katangian ng radyo. Ang malinis na silikon ay isang semiconductor. Nangangahulugan ito na maaari itong magsagawa ng kasalukuyang sa ilalim ng ilang mga kondisyon kapag ang zone ng pagpapadaloy ay maliit. Kung ang lugar ng pagpapadaloy ay malaki, ang silikon semiconductor ay nagiging isang insulator ng silikon.Ang mga katangian ng semiconductor ng di-metallol silikon ay humantong sa paglikha ng isang transistor. Ang transistor ay isang aparato na nagbibigay-daan sa iyo upang kontrolin ang boltahe at kasalukuyang lakas. Hindi tulad ng linear conductors, ang silikon transistors ay may tatlong pangunahing elemento - isang kolektor, "pagkolekta" kasalukuyang, database at emitter, reinforcing kasalukuyang. Ang hitsura ng transistor ay naging sanhi ng isang "elektronikong boom", na humantong sa paglikha ng mga unang computer at mga kasangkapan sa bahay.
Computers.
Ang mga tagumpay ni Silicon sa electronics ay hindi nananatiling hindi napapansin sa tekniko ng computer. Sa una, nais ng mga processor na gawin mula sa "mahal" na tipikal na semiconductor, halimbawa, Alemanya. Gayunpaman, ang mataas na presyo nito ay hindi pinapayagan na ilagay ang produksyon ng mga board ng Alemanya sa daloy. Pagkatapos ay ang bolts mula sa IBM ay nagpasya na panganib at subukan bilang isang materyal para sa "puso" ng sistema ng computer ng silikon. Ang mga resulta ay hindi naghihintay.Ang mga silikon boards ay naging medyo mura, na lalong mahalaga sa simula ng henerasyon ng industriya ng computer, kapag may maraming kasal at ilang potensyal na mamimili.
Ngayon, ang mga microcircuit ng silikon ay dominahin ang industriya ng computer. Ang malinis na mga kristal na silikon para sa mga processor at controllers ay natutunan na lumago sa mga kondisyon ng pabrika, ang materyal ay madaling gamitin. At ang pangunahing bagay - pinapayagan ang silikon na i-double ang bilang ng mga elemento sa processor tuwing dalawang taon (ang Moore Law). Kaya, sa scheme ng silikon ng parehong sukat, higit pa at higit pang mga transistors at iba pang mga lohikal na elemento ay nagiging mas at higit pa. Pinapayagan ang silikon na gawin impormasyon sa teknolohiya Maximum na mahusay hangga't maaari.
Trabaho sa paksa:
Pag-optimize ng bagong paraan ng pagtanggap
malinis na silikon.
Inihanda: Coastal Daniel.
Subbotin dmitry.
Lider:
moscow. Sunz Moscow State University.
2012.
Panimula
Ang tema ng pagkuha ng polycrystalline silikon sa pamamagitan ng aluminothermia ay may kaugnayan sa katotohanan na nagbibigay ito para sa pagsasaalang-alang ng isang bagong paraan para sa paggawa ng polycrystalline silicon nang walang malawak na gastos ng materyal at mga mapagkukunan ng oras. Ang produkto na ginawa ng pamamaraang ito ay maaaring maging isang murang raw na materyal para sa karagdagang pagproseso.
Ang gawaing ito ay bago sa paggamit nito ang pinakamadaling, naunang hindi nagamit na pamamaraan para sa pagkuha ng malinis na silikon.
Sa hinaharap, sa loob ng balangkas ng operasyon, ang kinakailangang produkto ay makuha - polycrystalline silikon, ang paraan ng pagbawi ng silikon dioxide sa pamamagitan ng aluminyo.
Mga gawain ng trabaho:
1. Pagsusuri ng mga modernong pamamaraan para sa pagkuha ng silikon;
2. Pag-optimize ng bagong paraan ng pagkuha ng huling produkto.
Silikon bilang isang elemento.
Silikon sa kalikasan.
Ayon sa pagkalat sa crust ng lupa ng silikon, bukod sa lahat ng mga elemento, ito ay tumatagal ng pangalawang lugar (pagkatapos ng oxygen). Silicon account para sa 27.7% ng masa ng Earth's crust. Ang silikon ay bahagi ng ilang daang iba't ibang mga natural na silicates. Kabilang sa mga ito, al4 (oh) 8 kaolinite, topaz al2 (SiO4) Fe2, aluminosilicates (field spasks, mica, clay mineral, atbp.). Malawak at silica, o silikon oksido (IV) - SiO2 (ilog ng buhangin, kuwarts, bato, atbp.), Na bumubuo ng 12% ng crust ng lupa (sa pamamagitan ng masa). Sa libreng anyo ng silikon sa kalikasan ay hindi natagpuan. Kasama rin ang SIO2 Silicon sa komposisyon ng mga organismo ng halaman at hayop.
Kemikal at pisikal na katangian ng silikon.
Silikon (silicium) Si, kemikal elemento IV group pana-panahong sistema, Atomic number 14, atomic weight 28.0855. Binubuo ito ng tatlong matatag na isotopes (92.27%), (4.68%) at (3.05%). Configuration ng panlabas na elektron shell ng silikon atom -; Ang antas ng silikon oksihenasyon ay +4 bilang ang pinaka matatag, pati na rin +3, +2 at +1. Atomic radius -0,133, ion radius - 0.040 nm na may coordination number 4, at 0.054 nm na may coordination number 6), isang covalent radius ay 0.1175 nm.
Ang compact silikon ay isang kulay-pilak-kulay-abo na sangkap na may metal na kinang. Crystal lattice ng matatag na pagbabago ng kubiko grazent-center, uri ng brilyante. (Tingnan ang Appendix.) Sa mataas na presyon, may iba pang mga polymorphic modifications: sa 20 GPA - silikon i na may tetragonal sala-sala, sa itaas 20 GPA - silikon II na may kubiko grille at silikon III na may hexagonal grid. Sa ilalim ng normal na kondisyon, ang silikon na marupok, at sa mga temperatura sa itaas 800 ° C ay nagiging plastic. Ang electrophysical properties ng silikon ay depende sa kalikasan at konsentrasyon ng mga impurities kasalukuyan at estruktural depekto. Upang makakuha ng silikon monocrystals na may hole conductivity, gamitin ang alloying additives b, al, ga, in, with electronic conductivity - p, as, sb. Ang mga impurities ng Au, Cu, Fe, Mn, V at ilang iba pa ay makabuluhang bawasan ang buhay ng mga kasalukuyang carrier sa silikon monocrystals. Ang pinakamataas na solubility ng mga impurities sa silikon ay sinusunod sa isang temperatura ng sa ° C. Ang mga electrical properties ng silikon ay maaaring malakas na nabago sa panahon ng thermal processing. Kaya, ang pag-init ng solong kristal na naglalaman ng oxygen, hanggang sa 400-500 ° C ay humahantong sa isang pagtaas sa koryente kondaktibiti, at may sunud-sunod na pag-init sa ° C, ang epekto na ito ay nawala. Karaniwan, ang paggamot ng init ay humahantong sa isang makabuluhang pagbawas sa kasalukuyang buhay ng tagapagsalita.
Sa mababang temperatura, ang silikon ay hindi aktibo sa chemically, ngunit kapag pinainit, ang reaktibiti nito ay tumataas nang masakit. Lalo na aktibo ang natunaw na silikon. Ang bilang ng koordinasyon ng silikon atom 4, kung minsan ay 6, halimbawa, sa fluorosilicates na naglalaman ng anion. Ang mga compound kung saan ang silikon ay pormal na bivalent, tila naglalaman ng koneksyon ng Si-Si at, bilang isang panuntunan, polimer. Dahil sa silikon resistant oxide film na bumubuo sa ibabaw, kahit na sa mataas na temperatura. Ang walang hugis na silikon ay may kakayahang matunaw ang mga mahahalagang halaga ng iba't ibang gas, lalo na H2. Sa kasong ito, ang isang matatag na solusyon ay nabuo sa isang hydrogen content ng hanggang sa 47%, na tinatawag na L-Si: H, na may mga katangian ng semiconductor. Na may nitrogen mas mataas sa isang temperatura ng 1000 ° C, Silicon form SI3N4 nitride silikon, na may posporus - SIP phosphide, na may arsenic - Sias2 at sias arsenides, na may carbon - silikon SIC karbid, na may boron - thermally at chemically resistant borides Sib3, SIB6 at Sib12. Karamihan sa mga riles ay nagbibigay ng matigas na mataas na panig na silicide.
Biological properties ng silikon.
Para sa ilang mga organismo, ang silikon ay isang mahalagang biogenic elemento. Ito ay bahagi ng pagsuporta sa mga formations sa mga halaman at kalansay - sa mga hayop. Sa malaking dami ng silikon, ang mga organismo ng dagat ay puro - diatoms ng algae, radolaria, sponges. Ang muscular fabric fabric ay naglalaman ng (1-2) ·% silikon, tisyu ng buto - 17 ·%, dugo - 3.9 mg / l. Sa pagkain sa katawan ng tao araw-araw ay hanggang sa 1 g ng silikon.
Ang mga compound ng silikon ay hindi lason, ngunit ang paglanghap ng mataas na dispersed na mga particle, ang parehong silicates at silica dioxide nabuo, halimbawa, na may mga gawaing paputok, kapag nagmamaneho ng mga breed sa mga mina, sa panahon ng operasyon ng mga sandblasting device ay lubhang mapanganib. SiO2 microparticles na bumagsak sa baga ay crystallized sa kanila, at ang cristalline arms sirain ang baga tissue at maging sanhi ng malubhang sakit - silicos.
Kumuha ng buong tekstoKasaysayan ng Application.
Natural compounds ng silikon - silikon dioxide (silica) - ay kilala para sa isang mahabang panahon. Ang sinaunang mahusay na alam rhinestone, o kuwarts, pati na rin ang mga mahalagang bato, na kung saan ay ipininta sa iba't ibang mga kulay quartz (amethyst, mausok kuwarts, chalcedony, chrysoprase, topaz, oniks, atbp.) Mula sa silikon sa sinaunang panahon ay ang unang baril bato - mga tip Para sa mga arrow at mga kopya, mga scraper, sunog. Para sa ika-5 siglo, ang mga flint ay ginamit para sa panununog ng pulbura sa mga baril at baril, dahil, nang siya ay humihip ng mga upuan tungkol sa bato, isang matagal na buhay na spark. May katibayan na ang mga mandirigma ni Alexander Macedonsky, na iniiwan ang kampanya, ay kailangang magkaroon ng isang bag na puno ng silikon sa kanila, at si Pedro ay pinilit ko, at si Pedro I. ay nakilala ng kumander tungkol sa mga ari-arian ng silikon upang linisin ang tubig. Sa Russia, ang silikon ay ginawa upang ilatag ang ilalim ng mga balon upang linisin ang tubig. Ang paggamit ng mga compound ng silikon na nauugnay sa kanilang pagproseso ay ang paggawa ng salamin - nagsimula pa Sinaunang Ehipto Mga 3000 taon BC. e.
Ang pangalan ng Silicia o Kizel (Kiesel, Flint) ay iminungkahi ni Berzelius. Gayunpaman, inalok ni Thomson ang pangalang silikon (silikon), pinagtibay sa England at Estados Unidos, sa pamamagitan ng pagkakatulad sa Boron (Borbon) at carbon (carbon). Ang salita ng silicium (silicium) ay mula sa silica (silica); Ang katapusan ng "A" ay kinuha sa XVIII at XIX siglo. Para sa pagtatalaga ng lupa (silica, aluminia, thoria, terbia, glucina, cadmia, atbp.). Sa turn, ang salita ng silica ay konektado sa Lat. Silex (strong, flint).
Ang pangalan ng Ruso ng Silicon ay mula sa mga salita ng Vine Slavic, Kremitics, Malakas, Condet, Cessica (hit iron tungkol sa sinturon para sa pagkuha ng sparks) at iba pa. Sa panitikan ng kemikal ng Ruso maagang XIX. sa. May mga "Silica" na mga pangalan (Zakharov, 1810), "Silia" (Solovyov, Dvigubsky, 1824), "Flint" (Fears, 1825), "Silica" (Iovsky, 1827), "Silica" at "Silicon" (Hess , 1831).
Ang elementary silicon ay nakuha lamang sa XIX century, bagaman ang mga pagtatangka upang mabulok ang silica ay kinuha ng Shehele at Lavoisier, Davy (gamit ang Voltov Post), gay loussak at Trenar (Path ng kemikal). Si Britzelius, na naghahanap upang mabulok ang silica, pinainit ito sa isang halo na may bakal na pulbos at karbon hanggang 1500 ° C at natanggap na ferrosilica. Sa 1823 lamang, sa panahon ng pag-aaral ng mga compounds ng plaguing acid, kabilang ang SIF4, nakatanggap ito ng libreng amorphous silikon ("radical silica") pakikipag-ugnayan ng plurayd ng silikon at potassium vapor. Ang Saint Clare Deville noong 1855 ay nakatanggap ng mala-kristal na silikon.
Ang paggamit ng silikon sa modernong industriya.
Sa ngayon, ang silikon ay laganap sa maraming lugar ng industriya.
Ang teknikal na silikon ay nakakahanap ng mga application bilang mga hilaw na materyales para sa mga industriya ng metalurhiko. Ginagamit ito bilang bahagi ng mga haluang metal (tanso, silumin); deoxidizer kapag smelting cast iron; Ang mga katangian ng mga metal o ang elemento ng alloying, halimbawa, ang pagdaragdag ng isang tiyak na halaga ng silikon sa produksyon ng mga transpormador steels ay nagdaragdag sa sapilitang puwersa (isang demagnetizing panlabas na magnetic field) ng tapos na produkto.
Gayundin, ang teknikal na silikon ay ginagamit bilang mga hilaw na materyales para sa produksyon ng mas malinis na polycrystalline silikon at purified metallurgical silikon.
Silicon - raw materyales para sa produksyon ng mga materyales ng silicone (compounds, sa molecules na kung saan mayroong isang link sa pagitan ng silikon at carbon atoms) at silanes.
Kung minsan ang silikon ng teknikal na kadalisayan at ang haluang metal nito na may bakal-ferrosilication, ay ginagamit upang makabuo ng hydrogen sa larangan. Silicon dissolves sa isang mainit na alkali solusyon na may hydrogen release: Si + 4naoh \u003d na4sio4 + 2h2.
Ang ultrapure silikon ay ginagamit upang makabuo ng mga solong elektronikong aparato (nonlinear passive elemento ng electrical circuits) at one-chip chip.
Ang malinis na silikon, supercine silicon waste, purified metallurgical silikon sa anyo ng polycrystals ay ang pangunahing raw na materyal para sa solar energy.
Monocrystalline silikon - bilang karagdagan sa electronics at solar energy na ginagamit para sa paggawa ng gas lasers salamin.
Mga compound ng silikon metal - silicides ay malawak na pare-pareho sa industriya (halimbawa, electronic at atomic) na materyales na may malawak na hanay ng mga kapaki-pakinabang na kemikal, elektrikal at nuclear properties (paglaban sa oksihenasyon, neutron, atbp.). Ang mga silicide ng isang bilang ng mga elemento ay mahalaga thermoelectric materyales.
Ang mga compound ng silikon ay nagsisilbing batayan para sa produksyon ng salamin at semento. Ang industriya ng silicate ay nakikibahagi sa produksyon ng salamin at semento. Gumagawa din siya ng silicate ceramics - brick, porselana, faience at mga produkto mula sa kanila.
Silicate glue, ginagamit sa konstruksiyon bilang isang sequivalent, at sa pyrotechnics at sa araw-araw na buhay para sa gluing papel.
Ang mga silicone oil at silicones ay nakuha rin - mga materyales batay sa mga compound ng silicone.
Lumalagong kristal
Karamihan sa mga pamamaraan para sa pagkuha ng malinis na silikon ay nauugnay sa pagkuha ng poly - o solong kristal.
Mga sanhi at kondisyon para sa pagbuo ng mga kristal
Kumuha ng buong tekstoAng mga particle ng materyal (atoms, molecules, ions), gorges o likido (molten) na sangkap, na may mataas na kinetiko na enerhiya, ay patuloy na paggalaw. Paminsan-minsan ay nakaharap sila, na bumubuo ng mga mikrobyo - mga mikroskopikong fragment ng istraktura sa hinaharap. Kadalasan, ang mga embryo ay bumagsak, na konektado sa kanilang sariling mga oscillation, o may pambobomba sa pamamagitan ng kanilang mga libreng particle. Gayunpaman, upang simulan ang pagkikristal, kinakailangan na ang mikrobyo ay umabot sa isang kritikal na halaga, i.e. ay naglalaman ng naturang bilang ng mga particle, kung saan ang pagdaragdag ng susunod na maliit na butil ay magiging lumalaki ng embryo energetically mas kapaki-pakinabang kaysa sa pagkabulok nito. Ang ganitong pagkakataon para sa karamihan ng mga sangkap ay ipinakita alinman sa isang pagbaba sa temperatura, bilang isang resulta ng kung saan ang temperatura pagbabagu-bago ay nabawasan, o may isang pagtaas sa konsentrasyon ng sangkap sa solusyon o gas, na humahantong sa isang pagtaas sa posibilidad ng isang bahagi ng mga particle sa bawat isa, iyon ay, sa paglitaw ng mga embryo.
Kaya, ang paglago ng kristal ay maaaring isaalang-alang bilang isang proseso kung saan ang pinakamaliit na mala-kristal na mga particle ay mga embryo - maabot ang mga laki ng macroscopic. Bukod dito, ang crystallization ay hindi sa lahat ng mga volume, ngunit lamang kung saan ang mga embryo ay lumabas. Ang mga kadahilanan na nakakaapekto sa hitsura ng mga embryo ay hindi lamang isang hypothermia at isang pagtaas sa konsentrasyon ng solusyon o lagkit ng matunaw, kundi pati na rin ang pagkakaroon ng mga banyagang crumples ng mga kristal o alikabok, sa ibabaw ng mga particle ay nakolekta, pinasimple ang simula ng pagkikristal.
Ang proseso ng pagkikristal ay energetically advantageous. Ang lumalagong kristal ay hindi gumagawa ng isang form ng punto ng balanse dahil sa ang katunayan na ang iba't ibang pagbabago ng mga kondisyon ng pagkikristal ay nakakaapekto nito: temperatura, presyon, gravity, kemikal na komposisyon at daluyan ng dinamika, atbp.
Paglago ng mga mekanismo ng mga kristal
Sa dulo ng siglong XIX. Amerikano physicist J. Gibbs (), Pranses physicist P. Curie at isang Russian crystallograph sa isang thermodynamic batayan, isang quantitative teorya ng pinagmulan at paglago ng kristal ay binuo. Medyo mamaya, sa 20s. XX Century, Aleman physicist M. Volmer () Ang teorya ng kusang nucleation ng mga kristal at ang kanilang paglago ay inilagay.
Kasunod ng pagtuturo ng Thermodynamic ng Gibbs noong 1927, ang teoretikal na mga gawa ng Aleman physico-chemist V. Kossel (1888 - 1956) at Bulgarian physics (1, na nag-post sa simula ng molekular-kinetic theory ng kristal paglago ay nakuha. Inisipan nila ang paglago ng perpektong kristal (deprived ng mga depekto, hindi maiiwasan sa tunay na kristal) na may hindi gaanong mahalaga o overaturation nang hindi isinasaalang-alang ang mga imperpeksyon ng mga tunay na kristal at ang mga epekto ng medium ng pagkikristal. Ipinaliwanag ng teorya na ito ang hindi pangkaraniwang bagay ng layer-layer na paglago ng kristal mula sa pananaw ng Ang atomic molekular estado ng lumalaking kristal na ibabaw, batay sa lakas ng lakas ng enerhiya ng pagdaragdag ng mga indibidwal na mga particle ng sangkap sa iba't ibang mga posisyon sa ibabaw libre mula sa ibabaw defects kristal.
Sa proseso ng paglago, alinman sa atomic makinis, o atomic magaspang na gilid ay lumitaw. Ang mga atomic-smooth faces ay lumalaki sa pamamagitan ng layer-by-layer sediment ng sangkap at mananatili sa proseso ng paglago macroscopically flat. Ang ganitong paglago ay tinatawag na tangential o layers. Sa parehong oras, ang paglago rate ng iba't ibang mga mukha ay naiiba. Bilang resulta, ang mga kristal ay lalago sa anyo ng isang polyhedron.
Ang mga kristal na may mga atomic rough edge ay maaaring maglakip ng mga particle mula sa isang macroscopic point of view sa halos anumang punto ng ibabaw. Ang ganitong paglago ay tinatawag na normal. Kasabay nito, ang mga rate ng paglago ng mga gilid ng kristal sa iba't ibang direksyon ay tungkol sa parehong at kristal ay makakakuha ng mga bilog na anyo. Ang paglago sa atomic magaspang na eroplano at mga dulo ng mga hakbang ay nangangailangan lamang ng mga potensyal na hadlang sa pag-embed ng mga indibidwal na atoms o molecule. Ang paglago ng atomic smooth surface ay nangangailangan ng pagbuo ng mga hakbang, i.e., para sa paglago ng bawat bagong layer, ito ay kinakailangan upang lumitaw sa ibabaw ng isang bagong embryo, at ito ay hindi palaging posible dahil sa isang kakulangan ng higop. Sa kasong ito, ang paglago ay nangyayari lamang sa pamamagitan ng paglipat ng mga umiiral na hakbang. Kaya, ang unang proseso mula sa isang enerhiya punto ng view ay mas kapaki-pakinabang.
Bilang karagdagan, ang verge ng tunay na kristal ay halos hindi perpekto. Mayroong palaging mga paglabag sa kanilang mga ibabaw - mga depekto, salamat sa kung saan ang tornilyo at gilid dislocations lumitaw. Ang pagtaas ng mga mukha ay nangyayari sa helix sa pamamagitan ng unsaluing isang layer sa isa pa. At ang gayong pagtaas ay maaaring mangyari sa kung gaano karaming mga maliit na sleeves at kahit na mula sa mga vapors. Ang mga dislocation, samakatuwid, ay isang patuloy na aktibong pinagmumulan ng mga layer at alisin ang pangangailangan na lumitaw sa ibabaw ng lumalaking mukha ng dalawang-dimensional na embryo.
Crystal growth shapes.
Ang mga monocrystals ay ganap na magkakaibang mga anyo at sukat (tingnan ang Annex), ngunit sa iba't ibang mga deviation mula sa ideal na kondisyon ng pagkikristal (halimbawa, ang mga kakaibang pormasyon ay lumalaki sa malagkit, nahawahan o malubhang tao). Ang karanasan ay nagpapakita na may maliliit na mungkahi at supercooling sa planta ng paglago may mga perpektong - grado - mga uri ng mga kristal. Sa isang pagtaas sa paglihis mula sa punto ng balanse, ang mga kristal ay nagbabago ng kanilang hitsura, na nagiging mga skeleton, dendrites (mula sa Griyego. Dendron - puno), may sinulid na mga formation o spherical crystals. Ang mga form na ito ay naiiba sa katotohanan na ang mga skeletal crystals ay solong kristal, at ang mga dendrite ay madalas na polycrystalline formations.
Kumuha ng buong tekstoMga depekto ng mga kristal(tingnan ang attachment)
Ang mga depekto ng kristal ay tinatawag na anumang paglabag sa perpektong periodicity ng mala-kristal na sala-sala at makilala ang ilang mga varieties ng mga depekto sa dimensyon: zero-dimensional (punto), isang-dimensional (linear), dalawang-dimensional (flat) at tatlong-dimensional (lakas ng tunog) mga depekto.
Ang lahat ng mga depekto na nauugnay sa pag-aalis o kapalit ng isang maliit na grupo ng mga atomo (sariling mga depekto sa punto) ay inilalapat sa zerimer crystal defects. Nangyari ito kapag pinainit, doping, sa proseso ng paglago ng kristal at bilang resulta ng pag-iilaw ng radiation.
Kabilang sa mga tuldok na depekto ang:
Ang isang pagtatasa ng paraan ng raster electron microscopy ay ginanap sa aparato Leo Supra 50 VP (Alemanya). Ang pagtaas sa pagbaril ng micrographs ay mula sa × 500 hanggang × 100 000.
Ang mga micrographs ay naging malabo, dahil para sa pamamaraang ito ng mikroskopya, ang sample ay dapat na isang konduktor, at silikon ay isang semiconductor. Ngunit, sa kabila nito, ang mga mala-kristal na katawan ay maaaring isaalang-alang sa mga litrato na may maliit na parangal.
Ang pagtatasa ng mga peak ng diagram ng X-ray ay nagpakita na ang produkto ay naroroon malaking bilang ng impurities ng kahirapan at labis na inert compounds ng aluminyo at silikon oxides. Batay sa mga data na ito, maaari itong concluded na ang pamamaraan ay hindi perpekto at nangangailangan ng karagdagang refinement.
Literatura:
1., Filamentous Crystals, M., 1969;
2. Modern composite materials, ed. L. Butman at R. Kroka, Lane. mula sa Ingles, M., 1970;
3. Monocrystall fibers at mga materyales reinforced sa pamamagitan ng mga ito, mga balahibo. mula sa Ingles, M., 1973; Kelly A.,
4. Mataas na lakas, bawat. mula sa Ingles, M., 1976; .
5. Paglago ng Filamentary at Lamellar Crystals mula sa Steam, M., 1977;
6. Fillers para sa mga modernong composite materyales, bawat. mula sa Ingles, M., 1981; .
7. Mga materyales sa hinaharap. Sa filamentous crystals ng riles. M., 1989.
8., Aluminumermic produksyon ng Ferroalloys at Ligatures, M., 1963.
9. Magazine "Chemistry and Life" 1982, 3 release, p. 63.
10. Bulach na may mga base ng kristalograpya. M.: ALFA-M, 1989. - 156 p.
11. Egorov-tismenko at Crystalochemistry: aklat-aralin. - M.: KDU, 2005. - 592 p.
12., Shafranovsky. M.: Gosgeo - ltehizdat, 1955. - 215s.
Ang silikon ay isa sa mga pinaka-karaniwang elemento sa crust ng lupa. Ito ay (Mass.) Ang isang bahagi ng crust ng lupa na magagamit sa aming pag-aaral, pagkuha ng ikalawang lugar pagkatapos ng oxygen. Sa likas na katangian, ang silikon ay matatagpuan lamang sa silikon dioxide (dioxide), na tinatawag ding silikon anhydride o silicate, at sa anyo ng silikon acid salts (silicates), ang pinaka-laganap sa likas na katangian alumines, i.e. silicates, na kasama, aluminyo ang mga ito isama Field Swipes, Mica, Kaolin, atbp.
Bilang carbon, pagpasok sa lahat ng mga organic na sangkap, ay isang mahalagang elemento ng halaman at hayop na kaharian, kaya ang silikon ay ang pangunahing elemento sa kaharian ng mga mineral at mga bato.
Sa karamihan ng mga organismo, ang nilalaman ng silikon ay napakaliit. Gayunpaman, ang ilang mga organismo ng dagat ay nagtipon ng malalaking dami ng silikon. Sa kanilang mga rich marine plants isama ang diatoms ng algae, maraming mga hayop ng silikon ang naglalaman ng radiolearies, silikon sponges.
Libreng silikon ay maaaring makuha sa pamamagitan ng calcining na may magnesium pinong puting buhangin, na kung saan ay silikon dioxide:
Sa parehong oras, ang brown pulbos ng walang hugis silikon ay nabuo.
Silicon natutunaw sa molten riles. Na may mabagal na paglamig ng solusyon ng silikon sa zinc o sa aluminyo, ang silikon ay inilabas sa anyo ng mga nabuo na kristal ng octahedral form. Ang kristal na silikon ay may glitter ng bakal.
Mataas na kadalisayan silikon kristal pagkakaroon ng isang minimum na bilang ng mga depekto ng istraktura ay nailalarawan sa pamamagitan ng napakababang elektrikal na kondaktibiti. Ang mga impurities at mga paglabag sa istraktura ng istraktura nang masakit ay nagdaragdag ng kanilang kondaktibiti.
Ang silikon ay pangunahing ginagamit sa metalurhiya at sa semiconductor technique. Sa metalurhiya, ginagamit ito upang alisin ang oxygen mula sa mga metal na metal at nagsisilbing mahalagang bahagi ng maraming haluang metal. Ang pinakamahalaga sa kanila ay mga haluang metal batay sa bakal, tanso at aluminyo. Sa teknolohiya ng semiconductor, ginagamit ang silikon para sa paggawa ng photocells, amplifiers, rectifiers. Ang mga aparatong semiconductor na nakabatay sa silikon ay makatiis ng pag-init bago, na nagpapalawak ng kanilang saklaw.
Sa industriya, ang silikon ay nakuha sa pamamagitan ng pagpapanumbalik ng silikon dioxide na may Coke sa mga de-koryenteng hurno:
Ang silikon na nakuha ayon sa pamamaraang ito ay naglalaman ng mga impurities. Kinakailangan para sa paggawa ng mataas na kadalisayan silikon semiconductor aparato ay nakuha mas mahirap. Ang natural na silica ay isinalin sa tulad ng isang tambalan ng silikon, na kung saan ay amenable sa malalim na paglilinis. Ang silikon ay pagkatapos ay ihiwalay mula sa nagresultang dalisay na bagay sa pamamagitan ng thermal agnas o pagbabawas ng ahente. Ang isa sa mga pamamaraan na ito ay upang i-convert ang silica sa silikon chloride, paglilinis ng produktong ito at pagpapanumbalik ng silikon mula dito na may mataas na kadalisayan na sink, napaka purong silikon ay maaari ring makuha sa pamamagitan ng thermal agnas ng silikon o silane.
Ang nagresultang silikon ay naglalaman ng napakakaunting impurities at angkop para sa paggawa ng ilang mga aparato ng semiconductor. Upang makakuha ng isang mas malinis na produkto, ito ay napapailalim sa karagdagang paglilinis, tulad ng smelting ng zone (tingnan ang § 193).
Sa kemikal relasyon silikon, lalo na mala-kristal, ay mababa-epektibo; Sa temperatura ng kuwarto, ito ay direktang konektado lamang sa fluorine. Kapag ang pag-init, walang hugis silikon ay madaling konektado sa oxygen, halogens at kulay-abo.
Acids, bilang karagdagan sa halo ng fluoride hydrogen at nitric acid, huwag kumilos sa silikon, ngunit ang alkali ay masigasig na tumutugon dito, na nagpapakita ng hydrogen at bumubuo ng mga asing-gamot ng silicic acid:
Sa pagkakaroon ng mga bakas ng alkali, na gumaganap ng papel ng isang katalista, ang silikon ay nagpapalabas ng hydrogen mula sa tubig.
Kung ang halo ng buhangin at magkouk, na kinuha sa isang ratio, ay nakuha sa isang electric furnace, pagkatapos ay isang silikon compound ay nakuha sa carbon carbide, na tinatawag na carborund:
Purong Carburund - walang kulay na napaka solid kristal (density 3.2). Ang teknikal na produkto ay karaniwang ipininta sa mga impurities sa isang madilim na kulay-abo na kulay.
Ayon sa panloob na istraktura, ang Carbarund ay isang brilyante kung saan ang kalahati ng mga carbon atoms ay pantay na pinalitan ng silikon atoms. Ang bawat carbon atom ay matatagpuan sa gitna ng tetrahedron, sa vertices na kung saan ay silikon atoms; Sa turn, ang bawat atom ng silikon ay napapalibutan ng apat na atom ng carbon sa katulad na paraan. Covalent Bonds Pagkonekta sa lahat ng mga atoms sa istraktura na ito, tulad ng sa diyamante, ay napaka matibay. Ipinaliliwanag nito ang malaking katigasan ng carborund.
Ang carborund ay nakuha sa malalaking dami; Ang paggamit nito ay iba-iba at nauugnay sa mataas na katigasan at matigas ang ulo nito. Ang Carbard Powder ay gumagawa ng paggiling ng mga gulong, bar, paggiling papel. Sa ito, ito ay gumagawa ng mga plato para sa pagtatayo ng mga sahig, platform at transition sa subway at sa istasyon. Ang mga muffles at lining para sa iba't ibang mga hurno ay inihanda mula dito. Ang isang halo ng carbard at silikon powders ay nagsisilbing materyal para sa paggawa ng mga rod ng silita para sa mga electric furnace.
Sa mataas na temperatura, ang silikon ay may koneksyon sa maraming mga riles, na bumubuo ng mga silicide. Halimbawa, kapag ang silikon dioxide ay pinainit na may labis na metal magnesiyo, ang muling pagtatayo ng silikon ay pinagsama sa magnesiyo, na bumubuo ng magnesiyo silicide.
Chemical silicon sign si, atomic weight 28,086, kernel charge +14. Tulad ng, ay matatagpuan sa pangunahing subgroup ng IV group, sa ikatlong panahon. Ito ay isang analogue ng carbon. Electronic configuration ng electronic layers ng silikon atom ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. Ang istraktura ng panlabas na electronic layer
Ang istraktura ng panlabas na elektron layer ay katulad ng istraktura ng carbon atom.
Ito ay matatagpuan sa anyo ng dalawang allotropic modifications - walang hugis at mala-kristal.
Amorphous - brown-colored powder, na may maraming mas malaking aktibidad ng kemikal kaysa mala-kristal. Sa normal na temperatura reacts sa fluorine:
Si + 2f2 \u003d SIF4 sa 400 ° - na may oxygen
Si + o2 \u003d SiO2.
Sa melts - na may riles:
2mg + si \u003d mg2si.
Ang kristal na silikon ay isang matatag na sangkap na may isang metal na kinang. Ito ay may mahusay na init at elektrikal na kondaktibiti, madaling dissolved sa molten riles, bumubuo. Ang silikon na haluang metal na may aluminyo ay tinatawag na silikon, silikon na haluang metal na may iron-ferrosilicia. Silikon density 2.4. Melting point 1415 °, Boiling Point 2360 °. Crystalline silikon - ang sangkap ay sa halip hindi aktibo at sa mga reaksiyong kemikal na may kahirapan. Sa mga acids, sa kabila ng mahusay na kapansin-pansin na mga katangian ng metal, ang silikon ay hindi tumutugon, at ang alkalis ay tumutugon, na bumubuo ng mga asing-gamot ng silicic acid at:
Si + 2kon + h2o \u003d k2sio2 + 2h2.
■ 36. Ano ang pagkakatulad at ano ang pagkakaiba sa pagitan ng mga elektronikong istruktura ng silikon at carbon atoms?
37. Paano ipaliwanag mula sa punto ng view ng elektron na istraktura ng isang silikon atom, kung bakit ang mga metal na katangian ay mas katangian ng silikon kaysa sa carbon?
38. Ilista ang mga kemikal na katangian ng silikon.
§ 85. Silicon sa kalikasan. Silica.
Sa kalikasan, ang silikon ay malawakang napakalawak. Humigit-kumulang 25% ng crust ng lupa ang bumaba sa silikon. Ang isang makabuluhang bahagi ng natural na silikon ay kinakatawan ng SiO2 silikon dioxide. Sa isang napaka-purong kristal estado, silikon dioxide ay matatagpuan sa anyo ng isang mineral na tinatawag na isang bundok kristal. Silikon dioxide at carbon dioxide. komposisyong kemikal Ang mga analogues, gayunpaman, ang carbon dioxide ay gas, at silikon dioxide - solid.. Sa kaibahan sa molecular crystal grille CO2, si SIO2 silicon dioxide ay nag-kristal sa anyo ng isang atomic crystal lattice, bawat cell na kung saan ay isang tetrahedron na may silikon atom sa gitna at oxygen atoms sa mga sulok. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang silikon atom ay may isang mas malaking radius kaysa sa carbon atom, at hindi 2, at 4 oxygen atoms ay maaaring matanggap sa paligid nito. Ang pagkakaiba sa mga katangian ng mga sangkap na ito ay ipinaliwanag sa istraktura ng kristal na sala-sala. Sa Fig. 69 ay ipinapakita hitsura Isang likas na kuwarts kristal na binubuo ng purong silikon dioxide, at ang estruktural formula nito.
Ang kristal na silikon dioxide ay madalas na matatagpuan sa anyo ng buhangin, na may kulay putiMaliban kung kontaminado sa mga impurities ng luwad ng dilaw. Bilang karagdagan sa buhangin, ang silikon dioxide ay madalas na matatagpuan sa anyo ng isang napaka-solid mineral - silikon (hydrated silikon dioxide). Crystalline silikon dioxide, ipininta sa iba't ibang mga impurities, bumubuo ng mahalagang at semi-mahalagang bato - agata, amethyst, yashma. Ang halos purong silikon dioxide ay matatagpuan din sa anyo ng kuwarts at quartzite. Ang libreng silikon dioxide sa crust ng lupa ay 12%, bilang bahagi ng iba't ibang mga bato - tungkol sa 43%. Ang kabuuang higit sa 50% ng crust ng lupa ay binubuo ng silikon dioxide.
Ang silikon ay bahagi ng iba't ibang mga bato at mineral - luad, granites, shenitites, mika, field swap, atbp.
Ang solid carbon dioxide, na walang natutunaw, ay inalis sa -78.5 °. Ang natutunaw na punto ng silikon dioxide ay tungkol sa 1.713 °. Siya ay medyo nagiging. Density 2.65. Ang silikon dioxide expansion koepisyent ay napakaliit. Napakahalaga kapag nag-aaplay ng basin bressware. Sa tubig, ang silikon dioxide ay hindi natutunaw at hindi tumutugon dito, sa kabila na ito ay acidic oksido at tumutugma ito sa h2sio3 silikon acid. Carbon dioxide sa tubig, pati na rin natutunaw. Sa mga asido, maliban sa hydrofluoric acid HF, ang silikon dioxide ay hindi tumutugon, kasama ang alkalis ay nagbibigay ng mga asing-gamot.
Larawan. 60. Structural formula ng silikon dioxide (a) at natural quartz crystals (b)
Larawan. 69. Structural formula ng silikon dioxide (a) at natural quartz crystals (b).
Kapag powering silikon dioxide na may karbon, silikon ay nakuhang muli, at pagkatapos nito compound sa carbon at ang pagbuo ng carbarund sa equation:
SIO2 + 2C \u003d SIC + CO2. Ang Carbarund ay may mataas na katigasan, sa mga acids matatag, at ang alkalis ay nawasak.
■ 39. Anong mga katangian ng silikon dioxide ang maaaring hatulan ng kristal na sala-sala?
40. Sa anyo ng kung ano ang mga mineral silikon dioxide ay natagpuan sa kalikasan?
41. Ano ang carborund?
§ 86. Silician acid. Silicates.
Ang H2Sio3 Silicon Acid ay isang mahina at maliit na resistant na acid. Kapag pinainit, unti-unti itong decomposes sa tubig at silikon dioxide:
H2sio3 \u003d h2o + sio2.
Sa tubig, ang silicic acid ay halos hindi malulutas, ngunit madaling ibigay.
Ang mga selicon acid ay bumubuo ng mga asing-gamot na tinatawag na silicates. Malawak na natagpuan sa kalikasan. Natural ay medyo kumplikado. Ang kanilang komposisyon ay karaniwang itinatanghal bilang isang koneksyon ng ilang mga oxides. Kung ang aluminyo oksido ay pumapasok sa natural na silicates, sila ay tinatawag na aluminosilicates. Tulad ng puting luad, (kaolin) al2o3 · 2sio2 · 2h2o, field swipe k2o · al2o3 · 6sio2, mica
K2o · al2o3 · 6sio2 · 2n2o. Maraming natural sa dalisay na anyo precious Stones., halimbawa, aquamarine, esmeralda, atbp.
Ang mga artipisyal na silicates ay dapat na nabanggit silicate sodium na2sio3 - isa sa ilang mga nalulusaw na tubig silicates. Ito ay tinatawag na natutunaw na salamin, at isang solusyon - likidong salamin.
Ang mga silicates ay malawakang ginagamit sa pamamaraan. Natutunaw na salamin impregnate tela at kahoy upang protektahan ang mga ito mula sa ignition. Ang likido ay bahagi ng matigas na pahid para sa gluing glass, porselana, bato. Ang mga silicates ay ang batayan sa produksyon ng salamin, porselana, faience, semento, kongkreto, brick at iba't ibang mga ceramic na produkto. Ang mga solusyon sa silicate ay madaling hydrolyzed sa solusyon.
§ 87. Glass.
Ang mga hilaw na materyales para sa produksyon ng salamin ay ang soda na2co3, ang limestone saso3 at sio2 buhangin. Ang lahat ng mga bahagi ng singil sa salamin ay lubusan na nalinis, halo-halong at fused sa isang temperatura ng tungkol sa 1400 °. Ang mga sumusunod na reaksyon ay magaganap sa proseso ng pagsasanib:
Na2co3 + SiO2 \u003d NA2SIO3 + CO2.
CACO3 + SIO2 \u003d CASIO 3+ CO2.
Sa katunayan, ang komposisyon ng salamin ay may kasamang sosa silicates at kaltsyum, pati na rin ang labis na SO2, kaya ang komposisyon ng maginoo na salamin na salamin: Na2o · cao · 6sio2. Ang halo ng salamin ay pinainit sa temperatura ng 1500 ° hanggang sa ganap na inalis ang carbon dioxide. Pagkatapos ay pinalamig sa isang temperatura ng 1200 ° kung saan ito ay nagiging viscous. Tulad ng anumang walang hugis na substansiya, ang salamin ay lumambot at unti-unti, kaya ito ay isang mahusay na materyal na plastik. Ang viscous glass ay ipinasa sa pamamagitan ng puwang, bilang isang resulta ng kung saan ang isang glass sheet ay nabuo. Ang hot glass sheet ay hinila ng mga roll, nagdadala sa ilang mga sukat at dahan-dahan na pinapalamig ang kasalukuyang hangin. Pagkatapos ay i-cut sa paligid ng mga gilid at i-cut papunta sa isang tiyak na mga sheet ng format.
■ 44. Dalhin ang mga equation ng mga reaksyon pagtulo kapag ang salamin ay nakuha at ang komposisyon ng salamin salamin.
Salamin - Ang sangkap ay walang hugis, transparent, sa tubig ay halos hindi malulutas, ngunit kung ito ay durog sa pinong alikabok at ihalo sa isang maliit na halaga ng tubig, sa nagresultang timpla sa Phenolphthalein, maaari mong makita ang alkali. Para sa mahabang imbakan Alkali sa Glassware Ang labis na Sio2 sa salamin ay napakabagal na tumutugon sa alkali at salamin ay unti-unting nawawala ang transparency.
Ang salamin ay naging kilala sa mga tao nang higit sa 3000 taon bago ang aming panahon. Sa unang panahon, ang mga baso ay nakuha halos parehong komposisyon, tulad ng sa kasalukuyan, ngunit ang mga sinaunang Masters ay ginabayan lamang sa pamamagitan ng kanilang sariling intuwisyon. Sa 1750 pinamamahalaang upang bumuo pang-agham na batayan Produksyon ng salamin. Para sa 4 na taon nakolekta maraming mga recipe para sa paggawa ng iba't ibang baso, lalo na non-ferrous. Sa pabrika ng salamin na itinayo niya, ang isang malaking bilang ng mga sample ng salamin ay ginawa, na napanatili hanggang sa araw na ito. Sa kasalukuyan, ang mga baso ng iba't ibang komposisyon na may iba't ibang mga katangian ay ginagamit.
Ang kuwarts salamin ay binubuo ng halos purong silikon dioxide at nalutas mula sa isang kristal na bundok. Ang napakahalagang katangian nito ay ang isang maliit na pagpapalawak koepisyent, halos 15 beses na mas mababa kaysa sa ordinaryong salamin. Ang pagluluto mula sa gayong salamin ay maaaring splitken na may isang apoy ng burner at pagkatapos ay lisanin malamig na tubig; Sa kasong ito, walang mga pagbabago sa salamin ang mangyayari. Ang kuwarts glass ay hindi nag-antala ng ultraviolet rays, at kung pinintura mo ito sa mga nickel salts sa itim, ito ay antalahin ang lahat ng nakikitang mga ray ng spectrum, ngunit para sa ultraviolet rays ay mananatiling transparent.
Ang mga asido ay hindi kumilos sa kuwarts salamin at, ngunit alkalis ito ay kapansin-pansing kinakaing unti-unti. Ang kuwarts glass ay mas marupok kaysa sa karaniwan. Ang laboratory glass ay naglalaman ng tungkol sa 70% SiO2, 9% na2o, 5% K2O 8% SAO, 5% AL2O3, 3% B2O3 (ang komposisyon ng baso ay hindi ibinibigay sa memorization).
Sa industriya mahanap ang paggamit ng salamin Yen-skoe at Pirex. Ang Glass ng IEN ay naglalaman ng mga 65% Si02, 15% B2O3, 12% WAO, 4% ZNO, 4% AL2O3. Ito ay matatag na lumalaban sa mga mekanikal na epekto, ay may maliit na pagpapalawak koepisyent, lumalaban sa alkalis.
Ang Pyrex Glass ay naglalaman ng 81% SiO2, 12% B2O3, 4% NA2O, 2% AL2O3, 0.5% AS2O3, 0.2% K2O, 0.3% SAO. Ito ay nagtataglay ng parehong mga katangian bilang IEN glass, ngunit higit pa, lalo na pagkatapos ng pagsusubo, ngunit mas mababa sustainable alkalis. Ang Pyrex Glass ay gumagawa ng mga item sa sambahayan na sumasailalim sa pag-init, pati na rin ang mga bahagi ng ilang mga pang-industriya na pag-install na tumatakbo sa mababang at mataas na temperatura.
Iba't ibang kalidad ng salamin ang nagbibigay ng ilang mga additives. Halimbawa, ang vanadium oxides impurities ay nagbibigay ng salamin, ganap na pagkaantala ultraviolet ray.
Glass, ipininta sa iba't ibang kulay din makakuha. Higit pang mga ginawa ng ilang libong mga sample ng salamin na salamin ng iba't ibang kulay at mga kulay para sa kanilang mga mosaic paintings. Sa kasalukuyan, ang mga pamamaraan ng kulay ng salamin ay dinisenyo nang detalyado. Manganese compounds color glass sa purple color, cobalt - in blue. , sprayed sa mass ng salamin sa anyo ng mga colloidal particle, ay nagbibigay ito ng isang ruby \u200b\u200bkulay, atbp. Ang mga compound ng lead ay nagbibigay ng salamin na kinang, katulad ng brilliance ng isang rhinestone, kaya tinatawag itong kristal. Ang ganitong salamin ay madaling pagproseso, pagputol. Ang mga produkto mula dito ay napaka-maganda ang liwanag. Kapag nagpinta ang salamin na ito, ang kulay ng kristal na kulay ay nakuha ng iba't ibang mga additives.
Kung ang molten glass ay halo-halong may mga sangkap na, na may agnas, bumuo ng isang malaking bilang ng mga gas, ang huli, inilabas, foam glass, na bumubuo ng foam-glass. Ang ganitong salamin ay napaka liwanag, mahusay na naproseso, ay isang mahusay na electric at init-insulator. Ito ay unang natanggap sa pamamagitan ng prof. I. I. Khorgorodsky.
Ang paghila ng thread mula sa salamin, maaari mong makuha ang tinatawag na payberglas. Kung ito ay pinapagbinhi ng payberglas layer na may sintetikong resins, pagkatapos ay lumiliko ito ng matibay, hindi isang deklarasyon, perpektong naproseso na materyal sa gusali, ang tinatawag na payberglas. Kapansin-pansin, ang manipis na payberglas, mas mataas ang lakas nito. Ang fiberglass ay ginagamit din para sa paggawa ng mga oberols.
Ang salamin na lana ay isang mahalagang materyal kung saan ang mga malakas na acids at alkalis ay maaaring i-filter, hindi na-filter sa pamamagitan ng papel. Bilang karagdagan, ang salamin na lana ay isang mahusay na init insulating substance.
■ 44. Mula sa kung ano ang depende sa mga katangian ng salamin iba't ibang uri ng hayop?
§ 88. keramika
Ang mga aluminosilicates ay lalong mahalaga puting clay - kaolin, na siyang batayan para sa pagkuha ng porselana at faience. Ang produksyon ng porselana ay isang labis na sinaunang sangay ng ekonomiya. Interland Porcelain - China. Sa Russia, ang porselana ay nakuha sa unang pagkakataon sa XVIII. D, I. Vinogradov.
Raw materyales para sa paghahanda ng porselana at faience, bukod sa Kaolin, maglingkod bilang buhangin at. Ang isang halo ng kaolin, buhangin at tubig ay napapailalim sa isang masusing manipis na paggiling sa mga bola ng bola, pagkatapos ay sinala ang labis na tubig at mahusay na smeared plastic mass ay nakadirekta sa paghubog ng mga produkto. Matapos ang paghubog ng produkto, ito ay tuyo at nasusunog sa mga furnace ng tunel ng patuloy na pagkilos, kung saan sila ay unang pinainit, pagkatapos ay paso at sa wakas ay pinalamig. Pagkatapos nito, ang produkto ay higit pang naproseso - ang patong ng icing, pagguhit ng ceramic paints. Pagkatapos ng bawat yugto, ang produkto ay sinusunog. Bilang resulta, ang porselana ay nakuha ng puti, makinis at napakatalino. Sa manipis na mga layer, siya ay kumikinang. Faience porridge at hindi lumiwanag.
Mula sa pulang luad bumubuo ng mga brick, tile, lutuin ng luad, ceramic rings para sa mga nozzle sa pagsipsip at paghuhugas ng mga tower ng iba't ibang kemikal na produksyon, bulaklak na kaldero. Sinunog din ang mga ito upang hindi sila lumambot sa tubig, ang bakal ay durable mechanically.
§ 89. semento. Kongkreto
Ang mga compound ng silikon ay nagsisilbing batayan para sa pagkuha ng semento - materyal na panali, kailangang-kailangan sa pagtatayo. Ang mga materyales para sa pagtanggap ng semento ay luad at limestone. Ang halo na ito ay sinunog sa isang malaking hilig pantubo rotating pugon, kung saan ang mga raw na materyales ay patuloy na na-load. Matapos ang pagpapaputok sa 1200-1300 ° mula sa butas na matatagpuan sa kabilang dulo ng hurno, ang naaangkop na masa ay patuloy na lumalabas - clinker. Pagkatapos ng paggiling clinker lumiliko sa. Kasama sa semento ang mga pangunahing silicates. Kung halo-halong may tubig sa pagbuo ng makapal na caser, at pagkatapos ay umalis sa loob ng ilang oras sa hangin, magkakaroon ng reaksyon sa mga sangkap ng simento, na bumubuo ng mga crystallohydrates at iba pang mga solidong compound, na humahantong sa solidification ("setting"). Ito ay hindi na isinalin sa nakaraang estado, kaya bago ang pag-ubos ng semento ay sinusubukan na alagaan ang tubig. Ang proseso ng hardening ng semento ay mahaba, at nakakuha ito ng tunay na lakas sa isang buwan lamang. Totoo, may iba't ibang grado ng semento. Ang karaniwang semento na itinuturing ng US ay tinatawag na silicate, o portland semento. Mula sa alumina, ang limestone at silikon dioxide ay gumagawa ng mabilis na hardening clamping semento.
Kung ihalo mo ang semento sa mga durog na bato o graba, ang isang kongkreto ay nakuha, na kung saan ay isang independiyenteng materyal na gusali. Ang durog na bato at graba ay tinatawag na mga filler. Ang kongkreto ay may mataas na lakas at may mga mabigat na naglo-load. Ito ay mga sasakyan sa tubig, apoy. Kapag pinainit halos hindi mawalan ng lakas, dahil ito ay napakaliit na thermal kondaktibiti. Ang kongkreto ng mga frostotes, ay nagpapahina sa radyasyon ng radyo, kaya ginagamit ito bilang isang materyal na gusali para sa mga hydrotechnical na istruktura, para sa mga proteksiyon na shell ng nuclear reactor. Ang kongkreto ay piniling mga boiler. Kung halo-halong semento sa isang foaming agent, ito ay nabuo ng foam foam concrete cells. Ang ganitong kongkreto ay isang mahusay na soundproofer at kahit na mas mababa sa isang ordinaryong kongkreto, nagdadala ng init.
Properties 14 Si.
|
Atomic Mass. |
28,086 |
clark, sa.% (Karaniwan sa kalikasan) |
16,7 |
|
Electronic configuration * |
State of Aggregation. (n. u.). |
solid. |
|
|
0,132 |
Kulay |
madilim na kulay-abo na makinang |
|
|
0,034 |
1423 |
||
|
Enerhiya ng ionization |
8,151 |
2355 |
|
|
Kamag-anak na de-koryenteng negatibo |
1,74 |
Density. |
2,3263 |
|
Posibleng grado ng oksihenasyon |
4, +2, +4 |
Potensyal na elektrod |
* Ang pagsasaayos ng panlabas na elektronikong antas ng elementong atom ay ibinigay. Ang pagsasaayos ng natitirang mga antas ng electronic ay tumutugma sa na para sa marangal na gas na ang nakaraang panahon at ang nabanggit sa itaas sa mga braket.
Paghahanap sa kalikasan.Ang silikon pagkatapos ng oxygen ay ang pinaka-karaniwang elemento sa crust ng lupa. Hindi tulad ng carbon sa libreng estado ng silikon sa kalikasan ay hindi natagpuan. Ang pinaka-karaniwang compounds ay silikon oksido (IV) Sio 2 at silikon acid salts - silicates. Binubuo nila ang kaluban ng crust ng lupa. Ang mga compound ng silikon ay nakapaloob sa mga organismo ng mga halaman at hayop.
Ang mga natural na silicates ay may isang kumplikadong komposisyon at istraktura. Narito ang komposisyon ng ilang mga natural na silicates: field spar sa 2 o × Ал 2 o 3 × 6sio 2, asbestos 3mgo × 2Sio 2 × 2h 2 O, Cutton to 2 × 2al 2 o 3 × 6sio 2 × 2h 2 O, Kaolinitis 3al 2 o 3 × 2Sio 2 × 2h 2 O.
Ang mga silicates na naglalaman ng aluminyo oksido sa kanilang komposisyon ay tinatawag na. aluminosilicates. Mula sa nabanggit na silicates, ang mga aluminosilicates ay field spat, kaolinitis at mica. Sa likas na katangian, ang mga aluminosilicates ay pinaka-karaniwan, tulad ng field spatts. Ang mga mixtures ng iba't ibang silicates ay karaniwan din. Kaya, Rock Rocks - Granites at Gneisses - binubuo ng mala-kristal kuwarts, field spat at mika.
Ang pangunahing produkto ng pagkasira ay ang mineral kaolinitis - ang pangunahing bahagi ng puting luad. Bilang resulta ng weathelation ng mga bato, luwad, buhangin at asing-gamot ay nabuo.
Pagkuha.Sa industriya, ang silikon ay nakuha sa pamamagitan ng pagpapanumbalik ng Sio 2 Coke sa mga de-koryenteng hurno:
Sa laboratoryo, magnesium o aluminyo ay ginagamit bilang pagbawas ng mga ahente:
Ang pinaka-purong silikon ay nakuha sa pamamagitan ng pagpapanumbalik ng silikon tetrachloride na may sink pairs:
Application. Ang silikon ay ginagamit bilang isang semiconductor. Ginagawa ito mula dito, tinatawag na solar panels na nag-convert ng liwanag na enerhiya sa elektrikal (power supply ng spacecraft radoins). Ang silikon ay ginagamit sa metalurhiya upang makakuha ng siliceous steels na may mataas na init na paglaban at acid-absorption.
Pisikal na mga katangian. Ang mala-kristal na silikon ay isang madilim na kulay-abo na sangkap na may glitter ng bakal. Ang istraktura ng silikon ay katulad ng istraktura ng brilyante. Sa kristal nito, ang bawat atom ay napapalibutan ng tetrahedralically apat na iba pa at nauugnay sa isang covalent bond, na mas mahina kaysa sa pagitan ng mga atomo ng carbon sa brilyante. Sa Silicon Crystal, kahit na sa ilalim ng normal na kondisyon, ang ilan sa mga covalent bond ay nawasak. Samakatuwid, mayroon itong mga libreng elektron na tumutukoy sa isang maliit na koryenteng kondaktibiti. Kapag nag-iilaw at pag-init, ang bilang ng mga treadable bond ay nagdaragdag, na nangangahulugan na ang bilang ng mga libreng elektron ay ang pagtaas at pagtaas ng elektrikal na kondaktibiti. Dapat itong ipaliwanag ang mga katangian ng semiconductor ng silikon.
Ang silikon ay napaka-babasagin, ang density nito ay 2.33 g / cm 3. Tulad ng karbon, tumutukoy sa matigas na sangkap.
Ang silikon ay binubuo ng tatlong matatag na isotopes: 28 14 Si (92.27%), 29 14 Si (4.68%) at 30 14 S.ako (3.05%).
Mga katangian ng kemikal.Ayon sa mga katangian ng kemikal ng silikon, tulad ng carbon, ay di-metal, ngunit ang di-metallium nito ay hindi gaanong binibigkas, dahil mayroon itong mas malaking atomic radius. Dahil ang mga atom ng silikon sa panlabas na antas ng enerhiya ay 4 na mga elektron, pagkatapos ay ang silikon ay nailalarawan sa antas ng oksihenasyon bilang -4 at +4 (isang tambalan ng silikon ay kilala, kung saan ang oxidation degree nito ay +2).
Ang silikon sa ilalim ng normal na kondisyon ay medyo hindi aktibo, na dapat ipaliwanag sa pamamagitan ng lakas ng kristal na sala-sala nito. Siya ay direktang nakikipag-ugnayan sa fluorine lamang:
Acids (maliban sa isang halo ng Plavik HF at nitrogen HNO 3) Huwag kumilos sa silikon. Gayunpaman, ito dissolves sa alkali metal hydroxides, bumubuo silicate at hydrogen:
Ng dalawang allotropic modifications ng silikon - mala-kristal at amorphous - chemically mas aktibo ay walang hugis silikon. Ito ay tumutugon sa oxygen kapag pinainit, bumubuo ng Sio 2:
pati na rin sa lahat ng mga halogens, halimbawa:
Sa mataas na temperatura, ang silikon ay pinagsama sa carbon, na bumubuo carborundum. Sic:
Ang Carborund ay may brilyante-tulad ng kristal na sala-sala, kung saan ang bawat atom ng silikon ay napapalibutan ng apat na atoms ng carbon at sa kabaligtaran, at ang mga covalent bond ay napakatagal, tulad ng sa brilyante. Samakatuwid, sa pamamagitan ng tigas, siya ay malapit sa brilyante. Ang silikon carbide ay gumagawa ng mga grinding stone at grinding circles.
Magnesium silicide.Sa mga reaksyon na may mga aktibong riles na tumulo sa form. silicides. Ang Silicon ay gumaganap bilang isang oxidizing agent:
Sa mataas na temperatura, ang silikon ay nagbabalik ng maraming metal mula sa kanilang mga oxide.
Sylan.Sa ilalim ng pagkilos sa hydrochloric acid silicides, ang pinakasimpleng. hydrogen Connection. Silikon sYLAN SIH 4:
Sylan. - Maluwag na gas na may hindi kanais-nais na amoy, panukala sa sarili sa hangin:
Silikon oksido (iv).Ang silikon oxide (IV) ay tinatawag ding silica. Ito ay isang solid refractory substance (temperatura ng pagkatunaw ng 1700 ° C), malawak na ipinamamahagi sa likas na katangian sa dalawang uri: 1) mala-kristal silica - Sa anyo ng isang quartz mineral at ang mga varieties nito (bundok kristal, chalcedony, agata, jasper, flint); Ang kuwarts ay ang batayan ng kuwarts sands, malawakang ginagamit sa konstruksiyon at sa industriya ng silicate; 2) amorphous silica. - Sa anyo ng mineral opal komposisyon Sio 2 × p. H 2 o; Ang mga porma ng lupa ng amorphous silica ay diatomitis, trepal (libreng lupa); Ang isang halimbawa ng artipisyal na walang hugis walang anhydrous silica ay maaaring maglingkod bilang silica gel, na nakuha mula sa sosa metasilicate:
Ang silica gel ay may binuo na ibabaw, at samakatuwid ito ay mahusay na kahalumigmigan.
Sa 1710 °, quartz melts. Sa mabilis na paglamig ng mga molten mass consumer, ang kuwarts salamin. Mayroon itong napakaliit na koepisyent ng pagpapalawak, dahil sa kung saan ang Hot Quartz glass ay hindi pumutok sa mabilis na paglamig ng tubig. Mula sa kuwarts salamin ginawa laboratoryo pinggan at mga instrumento para sa siyentipikong pananaliksik.
Ang pinakasimpleng formula ng silikon oksido (IV) Kaya 2. Katulad ng Carbon Oxide Formula (IV) sa.O 2. . Samantala, ang pisikal na katangian ng mga ito ay bahagyang naiiba (SiO 2 - solid. CO 2 - gas). Ang pagkakaiba na ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng istraktura ng mga lattices ng kristal. C0. 2 crystallizes sa isang molekular grid, SiO 2 - Sa atomic. IstrakturaSio 2. Ang imahe ng eroplano ay maaaring kinakatawan bilang mga sumusunod:
Ang koordinasyon bilang ng carbon atom sa solid co 2 ay 2, at silikon sa Sio 2 ay 4 na katumbas ng 4. Ang bawat atom ng silikon ay natapos sa isang tetrahedron ng 4 oxygen atoms. Kasabay nito, ang Silicon Atom ay matatagpuan sa sentro, at ang mga atomo ng oxygen ay matatagpuan sa mga tops ng tetrahedron. Ang buong piraso ng silica ay maaaring isaalang-alang bilang isang kristal, na ang formula (SiO 2) N. Ang istraktura ng silikon oksido (IV) ay tumutukoy sa mataas na katigasan at matigas ang ulo nito.
Sa pamamagitan ng kemikal na mga katangian ng silikon oksido (IV) Sio 2 ay tumutukoy sa acid oxides. Kapag fusing ito sa solid alkalis, silicic acid salts ay nabuo sa pamamagitan ng mga pangunahing oxides at carbonates:
Na may silica (iv) oksido, tanging ang melic acid ay nakikipag-ugnayan:
Sa reaksyon na ito, ang salamin ay nakaukit.
Sa tubig, ang silikon oksido (IV) ay hindi natutunaw at hindi nakikipag-ugnayan dito. Samakatuwid, ang silicic acid ay nakuha nang di-tuwiran, kumikilos sa acid sa isang solusyon ng potassium silicate o sodium:
Kasabay nito, ang silicic acid (depende sa konsentrasyon ng mga paunang solusyon ng asin at asido) ay maaaring makuha sa kabuuan ng isang pag-aaral na tulad ng mass na naglalaman ng tubig at sa anyo ng isang koloidal na solusyon (SOL).
Silikon acids. Si SIO 2 ay isang anhydride ng isang hilera ng silicic acids, ang komposisyon na maaaring maipahayag ng pangkalahatang formula XSIO 2 × YH 2 O, kung saan x at y — Buong numero:
1) x \u003d 1, y \u003d 1: SiO 2 × H 2 O, i.e. H 2 SiO 3 - methacremium acid;
2) x \u003d 1, y \u003d 2: SiO 2 × 2h 2 O, i.e. H 4 SiO 4 - orthocremium acid;
3) h. \u003d 2, y \u003d 1: 2sio 2 × H 2 O, i.e. H 2 Si 2 o 5 - dalawang-strand acid.
Ang silicic acid ay itinayo ng mga yunit ng istruktura ng tetrahedral (sa bawat ganoong link, ang silikon atom ay matatagpuan sa gitna ng tetrahedron, at mga atomo ng oxygen ay matatagpuan sa mga vertex). Mga link sa istruktura, pagsasama sa mga tanikala, bumubuo ng mas matatag na polycremium acids:
Ang komposisyon ng naturang tambalan ay maaaring ipahayag ng formula (H 2 Sio 3) N. Gayunpaman, karaniwang ang silicic acid ay naglalarawan sa formula H 2 Sio 3. H 2 Sio 3 ay isang mahina, isang maliit na natutunaw sa tubig. Kapag pinainit, ito ay madaling disintegrated sa pamamagitan ng parehong bilang coalic acid:
Ang lahat ng silicic acids ay mahina (weaker coal).
Silicates.Mga asing-gamot ng lahat ng silicic acids call. silicates. Bagaman, bilang isang panuntunan, sa pang-edukasyon na literatura sa ilalim ng silicates, ang mga asing-gamot ng methacremium acid ay ipinahiwatig. Ang kanilang komposisyon ay karaniwang itinatanghal ng formula sa anyo ng mga compounds ng mga elemento oxide. Halimbawa, ang casio 3 calcium silicate ay maaaring ipahayag tulad ng sumusunod: Sao × SiO 2.
Silicates ng komposisyon r 2 o × nsio 2, kung saan r 2 o - sodium oxides o potasa, ay tinatawag natutunaw na salamin At ang kanilang mga concentrated aqueous solutions - likidong salamin. Ang Sodium Soluble Glass ay may pinakamalaking halaga.
Kapag nakatayo sa hangin, ang mga solusyon sa silicate ay pinadalisay, dahil ang carbon monoxide (IV) sa Air (IV) ay nagpapalabas ng silicic acid mula sa mga asing-gamot nito:
Ang silicic acid ay halos hindi malulutas sa tubig - ang ari-arian na ito ay ginagamit bilang isang mataas na kalidad na reaksyon sa Sio 3 ion 2-.
Ang mga silicates ay nakuha sa pamamagitan ng pagsasanib ng silikon oksido sa alkalis o carbonates:
Ang paggamit ng mga silicates.Ang sosa at potasa silicates ay pinaka-malawak na ginagamit. Ang mga puro solusyon ng mga salts na ito ay tinatawag na. likidong salamin;mayroon silang malakas na reaksyon dahil sa hydrolysis. Ang likidong salamin ay ginagamit sa paggawa ng kola at hindi tinatagusan ng tubig tisyu. Ang likidong salamin ay ginagamit bilang isang panali sa paggawa ng acid-resistant concrete, pati na rin para sa paggawa ng masilya, pagkonekta sa kola. Ang mga ito ay pinapagbinhi ng mga tela, kahoy at papel upang bigyan sila ng sunog na paglaban at hindi tinatagusan ng tubig.
