Silikon kimyosining tarkibi. Toza kremniy olishning yangi usulini optimallashtirish
Toza kremniyni chiqarishga, kimyogarlar magniy bilan kvarts qumini olib borishadi. Shuningdek, kremniy yuqori haroratlarda to'lanadi va hatto "o'sdi". CZokRalskiy usuli toza moddaning kristallarini olish uchun bosim, harorat va kremniy aralashmasidan foydalanishga imkon beradi.
Hayot
Silikon aralashmalari uy va qishloq xo'jaligida, sanoatda faol qo'llaniladi. Kvarts qumi shisha va tsement olishda ishlatiladi. Silikat sanoati kremniy sharafiga, uning "kremniy" ning "ikkinchi ismi" deb nomlanadi. Silikatlar ishlatiladi qishloq xo'jaligi, Tuproqni o'g'itlashda. Shuningdek, silikatli elim, shuningdek, kremniy birikmalari asosida olinadi.Radioelektronika
Silikon noyob radioelektron xususiyatlariga ega. Toza kremicon yarimo'tkazgich hisoblanadi. Bu shuni anglatadiki, uni o'tkazuvchanlik zonasi kichik bo'lganda, bu oqimlarning ayrim shartlari ostida amalga oshirishi mumkin. Agar o'tkazuvchanlik maydoni katta bo'lsa, kremniy yarim semiruk esa kremniy izolyatoriga aylanadi.Metallol bo'lmagan kremniyning yarimo'tkazgich xususiyatlari tranzistorni yaratishga olib keldi. Transtistor - bu kuchlanish va hozirgi kuchni boshqarish imkonini beradigan qurilma Chiziq direktorlardan farqli o'laroq, kremniy tranzistorlari uchta asosiy elementga ega - kollektor, "yig'ish", "yig'ish" va emitent tokni kuchaytirish. Transistorning paydo bo'lishi "elektron boom" ni keltirib chiqardi, birinchi kompyuterlar va maishiy texnika yaratilishiga olib keldi.
Kompyuterlar
Silikonning elektronikadagi yutuqlari kompyuter texnikasida e'tibor berilmagan. Dastlab, protsessorlar "qimmat" tipik yarimo'tkazgichlardan, masalan, Germaniya. Biroq, uning yuqori narxi Germaniya taxtalarini oqimga qo'yishga imkon bermadi. Keyin IBM murvatlari tavakkal qilishga va "yurak" kompyuter tizimining "yurak" uchun material sifatida harakat qilishga qaror qildi. Natijalar kutmagan.Silikon taxtalari juda arzon bo'lib, bu juda ko'p, ayniqsa, kompyuter sanoatining avlod avlod avlodining boshlanishida juda ko'p narsa bo'lganida va potentsial xaridorlar bo'lgan.
Bugungi kunda kompyuter sanoatida kremniy mikrosjirinlari ustunlik qiladi. Protsessorlar va kontrollerchilar uchun toza kremniy kristallari zavod sharoitida o'sishni o'rgandilar, materiallar ishlashi oson. Va asosiy narsa - kremniy har ikki yilda (Mur qonuni) protsessordagi elementlar sonini ikki baravar oshirishga imkon berdi. Shunday qilib, bir xil o'lchamdagi kremniy sxemasida, tranzistor va boshqa mantiqiy elementlar tobora ko'payib bormoqda. Silikon qilishga ruxsat berdi axborot texnologiyalari Iloji boricha maksimal darajada samarali.
Mavzu bo'yicha kurs:
Kvitansiyaning yangi usulini optimallashtirish
silikonni tozalang.
Tayyorlandi: qirg'oqda Daniel
Subbotin dmitry.
Lider:
moskva. Sunz Moskva davlat universiteti
2012 yil
Kirish
Alyuminermiya tomonidan policrystall silikonni olish mavzusi moddiy va vaqt resurslari bo'lmagan pocromrine kremniy ishlab chiqarishda yangi usulni ko'rib chiqish uchun muhim ahamiyatga ega. Ushbu usulda ishlab chiqarilgan mahsulot keyingi ishlov berish uchun arzon xom ashyo bo'lishi mumkin.
Bu ish yangi bo'lib, u toza kremniy olish uchun eng oson, ilgari ishlatilmayotgan usuldan foydalanadi.
Kelgusida, operatsiya doirasida zarur mahsulot olinadi - policroine kremniy, alyuminiy dioksidini tiklash usuli.
Ish vazifalari:
1. Silimon olish uchun zamonaviy usullarni tahlil qilish;
2. Yakuniy mahsulotni olishning yangi usulini optimallashtirish.
Kremniy element sifatida.
Tabiatdagi kremniy.
Yerning kremniy qobig'ining tarqalishiga ko'ra, barcha elementlar orasida ikkinchi o'rinni egallaydi (kisloroddan keyin). Silikon Yer qobig'ining 27,7% ni tashkil qiladi. Silikon bir necha yuz xilma-xil tabiiy silikatlarning bir qismidir. Ular orasida Al4 (Oh) 8 kaolinit, Topz Al2 (SiO4) Fe2, aluminozitsiyalar (dala, loy minerallari va boshqalar). Keng tarqalgan va kremniy yoki kremniy oksidi (IV) - SiO2 (daryo qumi, kvarts, kvarts va boshqalar), bu Yer qobig'ining 12 foizini tashkil etadi. Tabiatdagi kremniyning erkin shaklida topilmaydi. SiO2 kremniy ham o'simlik va hayvonlarning organizmlarining tarkibiga kiradi.
Kremniyning kimyoviy va fizik xususiyatlari.
Silikon (silikum) Si, kimyoviy element IV guruhi davriy tizim14 atom raqami, atomning og'irligi 28.0855. U uchta turg'un uchta izotopdan (92,27%), (4.05%) va (3,05%). Silikon atomining tashqi elektron qobig'ining konfiguratsiyasi -; Silikon oksidlanish darajasi eng barqaror, shuningdek +3, +2 va +1. Atomik radius -0,133, ion radiusi - 4-sonli va 0.054 NM Muvofiqlashtiruvchi 6-sonli, 6175 nm.
Ixcham kremniy - bu metall yaltiraydigan kulrang modda. Kubik yog 'markazining barqaror o'zgarishi, olmos turi. (Ilovaga qarang.) Yuqori bosimlarda boshqa polimorfik o'zgartirishlar mavjud: 20 GPA - I kremniy panjasi, 20 gPA - kremniy va kremniy II bilan olti burchakli panjara bilan. Oddiy sharoitlarda kremniy mo'rt va 800 ° C dan yuqori haroratda plastik bo'ladi. Silikonning elektrofizik xususiyatlari hozirgi va tarkibiy kamchiliklarning aralashmalarining tabiati va kontsentratsiyasiga bog'liq. Sog'liqni saqlash olib borilayotgan silikka monompristanlarini olish uchun, elektron o'tkazuvchanlik - P, masalan, elektron o'tkazuvchanligi bilan - P, masalan, Elektron o'tkazuvchanligi bilan - P, masalan, elektron o'tkazuvchanligi bilan. Au, Cu, Fe, MN, V ning aralashmalari, ba'zilari esa kremniy monompristanlaridagi hozirgi tashuvchilarning umrini sezilarli darajada kamaytiradi. Silikon nopokliklarning maksimal etuklik darajasi ° C haroratda kuzatiladi. Termal ishlov berish paytida kremniyning elektr xususiyatlari keskin o'zgarishi mumkin. Shunday qilib, kislorod tarkibidagi yagona kristallarni isitish, 400-500 ° C gacha elektr pul o'tkazuvchanligining ko'payishiga va ° C ga ketma-ket isitish bilan olib keladi. Odatda, issiqlik bilan ishlash hozirgi karnay hayotining sezilarli darajada pasayishiga olib keladi.
Kam haroratlarda kremniy kimyoviy inert, ammo isitilganda, uning reaktsiyasi keskin oshadi. Ayniqsa faol eritilgan kremniy. Silikon atomining 4, ba'zan 6, masalan, anion bo'lgan ftormatik vositalarda koinitatsion raqami. Silikon rasmiy ravishda biviy bo'lgan aralashmalar, ehtimol, Si-Si ulanishini va qoida tariqasida, polimer mavjud. Silikon tufayli, hatto yuqori haroratda ham er yuzasida hosil bo'lgan kilogramm. Amorf kremniylari turli xil gazlarni, birinchi navbatda H2 eritishi qobiliyatiga ega. Bunday holda, qattiq echim vodorod tarkibi bilan 47% gacha, deyiladi: H, yarimo'tkazgichlar mavjud. Azot bilan 1000 ° C haroratda, si3n4 nitrid kritikasi, fosfor - Sias2 va Sialga chidamli Boron, Sib3 va Sib12. Ko'pgina metallar reprakter yuqori qirrali kremnidlarni beradi.
Silikonning biologik xususiyatlari.
Ba'zi organizmlar uchun kremniy muhim biogen element hisoblanadi. Bu o'simliklar va skeletdagi qo'llab-quvvatlovchi shakllarning bir qismidir - hayvonlarda. Ko'p miqdorda kremniyda dengiz organizmlari jamlangan - yosun, radiolar, gubkalari diatotlari. Mushak mato tarkibida (1-2), silikon, suyak to'qima -%, qon - 3,9 mg / l. Har kuni inson tanasida oziq-ovqat bilan 1 g kremniygacha keladi.
Silikon aralashmalari zaharli emas, balki yuqori darajada tarqaladigan zarralarni inhalatsiyalash, masalan, pirovardliklar va silika dioksidi shakllangan, masalan, pirovardliklar va silika dioksidi shakllangan, ularda zımparadagi zotli qurilmalarning ishlashi paytida juda xavflidir. SiO2 o'pkaga tushgan mikrofartalar ularda kristallanadi va kristalli qurol o'pka to'qimasini yo'q qiladi va kuchli kasalliklarga olib keladi.
To'liq matnni olingIlovaiyat tarixi
Silikon tabiiy birikmalari - kremniy dioksid (silika) - juda uzoq vaqtdan beri ma'lum. Qadimgi yaxshi biladigan rineston yoki kvarts, shuningdek, turli rangdagi kvarts, birinchi rangdagi topaz, topaz, topaz, topaz, topaz, topaz, topaz, topaz, topaz, topaz va boshqalar O'qlar va nusxalar, kazıyıcı, olovlar uchun. 5-asrlar davomida flints qurolli qurol va qurol yiqilib tushganidan beri, miltillab, krepostni pufalar bilan qichqirayotganda, uzoq vaqt davomida uchiragan. Aleksandr Makedonskiyning jangchilari, ular bilan kremniy bilan to'ldirilgan sumkani va Butrus men va Butrus I kremniyning suvini tozalash uchun ipakchilikni bilar edi. Suvni tozalash uchun Rossiyada Silikon quduqlarning tubini berish uchun qilingan. Ularni qayta ishlash bilan bog'liq kremniy birikmalaridan foydalanish stakan ishlab chiqarishdir - hozircha boshlangan Qadimgi Misr Miloddan avvalgi 3000 yil e.
Berzelius tomonidan silikiya yoki Kiesel, Flintning) nomi taklif qilindi. Hatto Tomson Angliya va AQShda, Boron (Boror) va uglerod (uglerod) bilan taqqoslangan Silicon (Silikon) ismini taklif qildi. Silikiy (silikum) so'zi kremniy (silika) dan keladi; "A" oxiri XVIII va XIX asrlarda olib borildi. Er belgilari uchun (silika, aluminiya, torigia, tativ, glyukina, CADMIA va boshqalar). O'z navbatida, kremniy kaliti lat bilan bog'liq. Silex (kuchli, flint).
Rus tilida Silikonning nomi uzum slavyan so'zlaridan, kremimits, kuchli, kondensatsiya, cessacticaldan (temirni olish uchun kamar) va boshqalar. Rossiya kimyoviy adabiyotida xIX. Ichida. "Sillica" nomlari (Zaxarov, 1810), "Silia" (Solovyov, Di-177), "Silli" (Iovk, 1827), "Silli" va "kremniy" (Ichki »)," Silli "va" kremniy "(ISSK) (Iovk, 1827). , 1831).
Elementar kremniy faqat XIX asrda olingan bo'lsa ham, kremniyni parchalashga urinishlar Shaxele va Lavoiy, Gay Loussak va tenr (kimyoviy yo'ldan foydalangan holda). Sil'a-ni 1500 ° C gacha temir kukun va ko'mir bilan aralashib, uni 1500 ° C gacha bo'lgan aralashmani suratga olmoqchi bo'lib, Ferrosinikaga ega bo'lgan Britzenius. Faqatgina 1823 yilda, o'chli kislota aralashmalari, shu jumladan Sif4, u bepul amorf kremnoni ("radikal silika") bilan kremniy va kaliy bug 'bilan o'zaro ta'siri olib borildi. 1855 yilda Sance Cole devoriyasi kristall kremniy oldi.
Zamonaviy sanoatda kremniydan foydalanish.
Bugungi kunga qadar kremniy sanoatning ko'p sohalarida keng tarqalgan.
Texnik kremniy metallurgiya sanoatlari uchun xom ashyo sifatida talabnomalarni topadi. U qotishmalarning tarkibiy qismi sifatida ishlatiladi (bronza, shifoin); quyma temirni eritish uchun deoksidizm; Masalan, metallarning xususiyatlari yoki aldash elementidir, masalan, transformator po'latlar ishlab chiqarishda ma'lum miqdordagi kremniyni (demagnizatsiya qiluvchi tashqi magnit maydonini) oshiradi.
Shuningdek, texnik kremniy toza policystalle kremniy va tozalangan metallurgiya kremniylarini ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida ishlatiladi.
Silikon - silikon materiallar ishlab chiqarish uchun xom ashyo (aralashmalar, kremniy va uglerod atomlari) va silanlar o'rtasidagi bog'liqlik mavjud.
Ba'zida dazmolni temirni temir durdisikatsiya qilish uchun texnik tozalik va uning qotishmasi - bu dazmolni tayyorlash uchun ishlatiladi. Silikon xijolatli alkali eritmada eriydi: Si + 4naox \u003d Na4sio4 + 2h2.
Ultrapeur kremnoni bitta elektron qurilmalarni (elektr sektitrlarining passiv bo'lmagan elementlari) va bitta chip chipini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Toza kremniy, superkinli kremniy chiqindilari, tozalangan metallurgiya kremniysi - bu quyosh energiyasining asosiy xom ashyoidir.
Monokristalin silikon - gazni lazerlar ishlab chiqarishda ishlatiladigan elektronika va quyosh energiyasidan tashqari.
Silikon metallarining aralashmalari - kremnidlar keng ko'lamli foydali kimyoviy, elektr va yadro xususiyatlari (oksidlanish, neytronga chidamliligi (oksidlanish, neytron va boshqalar) tarkibiy qismida (masalan, oksidlanish, neytron va boshqalar) keng miqyosda (masalan, elektron va atom) materiallar keng tarqalgan. Bir qator elementlarning silikidlari muhim issiqlik materiallari hisoblanadi.
Silikon aralashmalari shisha va tsement ishlab chiqarish uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Silikat sanoat shisha va tsement ishlab chiqarishda shug'ullanadi. Shuningdek, u silikatlar silikatxonasini ishlab chiqaradi - g'isht, chinni, fayans va ularning mahsulotlari ishlab chiqaradi.
Qurilishda silikat va pirotexnika va yelimlash uchun kundalik hayot sifatida ishlatiladigan silikat elim.
Silikon moylari va kremniylari ham kremniy birikmalariga asoslangan materiallar olinadi.
O'sib borayotgan kristallar
Toza kremniyni olishning asosiy usullari poliosib yoki bitta kristallarni olish bilan bog'liq.
Kristallarni shakllantirish uchun sabablar va shartlar
To'liq matnni olingModdiy zarralar (atomlar, molekulalar, ionlar), gorges yoki suyuq (eritet) moddalar, doimiy harakatda. Vaqti-vaqti bilan ular duch kelayotgan, mikroblarni shakllantirish - kelajakdagi tuzilishning mikroskopik parchalari. Ko'pincha bunday embrionlari o'z osistiklari bilan bog'liq yoki ularning bepul zarralari bilan portlash bilan bog'liq. Biroq, kristallanishni boshlash uchun mikrob muhim ahamiyatga ega bo'lishi kerak, i.e. Keyingi zarrachalar qo'shma qismining ko'payishi uning parchalanishidan ko'ra embrionning o'sishini yanada foydali qiladi. Aksariyat moddalarning bunday imkoniyatlari harorat pasayishi bilan namoyon bo'ladi, natijada harorat o'zgarishi yoki eritma yoki gazning konsentratsiyasining ko'payishi bilan bog'liqdir, bu ehtimollikning ko'payishiga olib keladi zarralarning bir-biri bilan, ya'ni embrion paydo bo'lishiga bog'liq.
Shunday qilib, billur o'sishi eng kichik kristalli zarralar embrion bo'lgan jarayon sifatida ko'rib chiqilishi mumkin - makroskopik o'lchamlarga mos keladi. Bundan tashqari, kristallanish har xil hajmda emas, balki embrionlar yuzaga keladi. Embrionlarning paydo bo'lishiga ta'sir qiluvchi omillar nafaqat gipotermiya va eritmaning eritmasining yoki yopishqoqligi, shuningdek, zarrachalar yig'ilgan, uning yuzasi boshlanishni soddalashtiradi kristallanish.
Kristallanish jarayoni baquvvat jihatdan foydali. O'sib borayotgan billur muvozanat shaklini amalga oshirmaydi, chunki turli xil o'zgaruvchan kristallanish shartlari unga ta'sir qiladi: harorat, bosim, tortishish, kimyoviy tarkibi va o'rta dinamika va boshqalar.
Kristallarning o'sish mexanizmlari
XIX asr oxirida. Amerikalik fizik J. Gibbs (), frantsuz fizik p. curie va rus kristalnogiyasi termodinamik asosda, kristallarning kelib chiqishi va o'sishining miqdoriy nazariyasi ishlab chiqilgan va kristallarning o'sishi nazariyasi. Biroz keyinchalik, 20-yillarda. XX asr, nemis fizigi M. Volmer () Kristallarning o'z-o'zidan nasldor nuklematsiyasi nazariyasi va ularning o'sishi oldinga surildi.
1927 yilda Gibodnamik ta'limotga binoan, nemis fizik-kimyo-kimyomi V. Kossel (1888 - 1956) va bilichur o'sishning molekulyar o'sish nazariyasining boshlanishini ma'lum qildi. Ular ko'rib chiqildi Zo'r kristalning o'sishi (haqiqiy kristallarda, haqiqiy kristallarda muqarrar, kamchiliklardan mahrum) ahamiyatsiz ravishda nazorat qilinadi. Ushbu nazariya nuqtai nazaridan qatlam qatlamining kristal o'sishi hodisasini tushuntirdi Er usti kamchiliklar kristallaridan xoli bo'lgan sirtlarda turli pozitsiyalarda turli xil pozitsiyalarda energiyani iste'mol qilishning energiya samaradorligiga asoslangan atom molekulyarining atom molekulyar holati.
O'sish jarayonida, atom silliq yoki atomlarning qo'pol qirralari paydo bo'ladi. Atom-silliq yuzlar moddaning yonma-yon cho'qqisida o'sib bormoqda va makroskopik tekislikda o'sish jarayonida qoladi. Bunday o'sish tangensial yoki qatlamlar deb ataladi. Shu bilan birga, turli yuzlarning o'sish sur'ati boshqacha bo'ladi. Natijada kristallar polietron shaklida o'sadi.
Atomik kesilgan qirralar kalroskopik nuqtai nazaridan zarrachalarni makroskopik nuqtai nazaridan havoning deyarli har qanday nuqtasiga biriktirishi mumkin. Bunday o'sish normal deb nomlanadi. Shu bilan birga, kristallning chetlarini turli yo'nalishlarda turli yo'nalishlarda bo'ladi va kristallar yumaloq shakllarga ega bo'ladi. Atom qo'pol samolyotlar va qadamlarning uchlari faqat individual atomlar yoki molekulalarni joylashtirish uchun potentsial to'siqlarni talab qiladi. Atomliq silliq yuzalar o'sishi har bir yangi qatlamning o'sishi uchun qadamlarning shakllanishi talab etiladi, ammo yangi embrion yuzasida paydo bo'lishi kerak, ammo bu har doim ham assimilyatsiya etishmasligi uchun mumkin emas. Bunday holda, o'sish faqat mavjud qadamlarni o'tkazish orqali sodir bo'ladi. Shunday qilib, energiya nuqtai nazaridan birinchi jarayon yanada foydali.
Bundan tashqari, haqiqiy kristallarning yonishi deyarli hech qachon ideal emas. Ularning yuzalarida har doim buzilishlar mavjud - nuqsonlar, vint va qirralarning pasayishi yuzaga keladi. Yuzlarning ko'tarilishi Helixda boshqasiga bir qatlamni qaytarib bermasdan sodir bo'ladi. Va bunday o'sish juda kichik va hatto buglardan ham paydo bo'lishi mumkin. Shuning uchun dislolas, doimiy ravishda faol manba bo'lib, ikki o'lchovli embrionlarning o'sib borayotgan yuzida paydo bo'lishi kerakligini olib tashlaydi.
Kristal o'sishi shakllari
Monokristallar butunlay boshqacha shakllar va o'lchamlar (Ilovaga qarang), ammo ideal kristallanish sharoitlaridan turli xil og'ishlar (masalan, qovurg'alar, ifloslangan yoki jiddiy odamlarda ekzotik shakllanishlar o'sadi). Tajriba shuni ko'rsatadiki, kichik takliflar va o'sish zavodida superkoule mukammal - baholar - kristallarning shakllari mavjud. Muvozanatdan og'ishning kuchayishi bilan kristallar uning tashqi ko'rinishiga, dendron - daraxtdan (dentron - daraxtdan), iplangan shakllar yoki sharsimon kristallar paydo bo'lishini o'zgartiradi. Ushbu shakllar skelet kristallari bitta kristallar bo'lganligi sababli, dendritlar ko'pincha policrystall shakllanishlari.
To'liq matnni olingKristallarning kamchiliklari(Ilovaga qarang)
Kristal nuqsonlari kristalli panjaraning ideal davriyligini buzish deb nomlanadi va o'lchovdagi kamchiliklarning bir nechta navlarini ajratadi: nol o'lchovli (nuqta), bir o'lchovli (chiziqli), ikki o'lchovli (tekis) va uch o'lchovli (tekis) va uch o'lchovli (tekis) va uch o'lchovli (tekis) nuqsonlar.
Zerimer kristalli nuqsonlari uchun kichik bir atomlarning (o'ziga xos nuqsonlari) ni almashtirish yoki almashtirish bilan bog'liq barcha kamchiliklar. Ular isitilgan, doping, billur o'sishi jarayonida va radiatsion nurlanish natijasida yuzaga keladi.
Nuqta kamchiliklarga quyidagilar kiradi:
Raster ElectlLon mikroskopiyasi bilan tahlil qilish leo subra 50 vp (Germaniya) qurilmasida amalga oshirildi. Mikrograflarni otishning ko'payishi × 500 dan × 100 000 gacha edi.
Mikrogrogramm fuzzy paydo bo'ldi, chunki bu mikroskop usulida namuna konduktor bo'lishi kerak va kremniy yarimo'tkazgich bo'lib, semicon. Ammo shunga qaramay, kristalli tanalarda kichik kattaligi bilan fotosuratlarda ko'rib chiqish mumkin.
X-ray diagrammaning cho'qqisidagi tahlili, mahsulot mavjudligini ko'rsatdi katta miqdorda alyuminiy va kremniy oksidlarining qiyinchiliklari va ta'sirchan aralashmalari. Ushbu ma'lumotlarga asoslanib, texnik nomukammal va yanada takomillashtirishga muhtoj deb xulosa qilish mumkin.
Adabiyotlar:
1., 1969 yil milentous kristallari;
2. Zamonaviy kompozit materiallar, tahrir. L. butman va R. Kroka, bo'lak. Ingliz tilidan, M., 1970;
3. Monokristal tolalari va ular tomonidan mustahkamlangan materiallar, patlar. 1973 yil ingliz tilidan; Kelli A.,
4. Yuqori kuchli materiallar, har bir. 1976 yil ingliz tilidan; .
5. Bug 'va lamellar kristallarining o'sishi, 1977 yil;
6. Zamonaviy kompozit materiallar uchun to'ldiruvchilar uchun. Ingliz tilidan, 1981; .
7. Kelajak materiallari. Metallarning shilliq kristallarida. M., 1989 yil.
8., ferroalloy va ligalar, 1963 yilgi ferroalloylar va ligalar ishlab chiqarish alyuminiy ishlab chiqarish.
90-yil "Kimyo va hayot" jurnali 1982, 3-sonli ozod, p. 63.
10. Kristallografiya bazalari bilan Iyaka. M .: Alfa-M, 1989 yil. - 156 p.
11. Egorov-Tismenko va kristalokimyo: darslik. - m.: KDU, 2005. - 592 p.
12., Shofranovskiy. M .: gosgeo - ltehizdat, 1955 yil - 215s.
Silikon Yer qobig'idagi eng keng tarqalgan elementlardan biridir. Bu (massa.) Yer qobig'ining bir qismi bizning tadqiqotimiz uchun mavjud bo'lib, kisloroddan keyin ikkinchi o'rinni egallaydi. Tabiatda kremniy faqat kremniy dioksidi (dioksid), shuningdek kremniy anhidid yoki silikat (silikatlar), shuningdek, alyuminiy qo'shilgan silikatlar, ya'ni silikatlar, ya'ni alyuminiy kiradi maydonning siljishi, Mika, Kaolin va boshqalar.
Uglerod sifatida barcha organik moddalarni kiritish zavod va hayvonlar qirolligining muhim elementi bo'lib, silikon foydali qazilmalar va qoyalarning asosiy elementidir.
Ko'pgina organizmlarda kremniy miqdori juda kichik. Biroq, ba'zi dengiz organizmlari katta miqdordagi kremniy to'playdi. Ularning boy dengiz o'simliklariga algoning diatomilar kiradi, ko'plab kremniy hayvonlar tarkibida radioliniyalar, silikon gubkalari mavjud.
Free kremnoni magniy nozik oq qum bilan hisoblash orqali olish mumkin, bu kremniy dioksid:
Shu bilan birga, amorf kremniyning jigarrang kukuni shakllanadi.
Silikon eritilgan metallarda eriydi. Silikon eritmasining alytifoqda yoki alyitikonda silikon echimini sekin sovutish bilan okredral shakldagi yaxshi hosil bo'lgan kristallar shaklida chiqariladi. Kristalli kremniyga po'lat yog'di.
Minimal tarkibiy qismlarga ega bo'lgan kamchiliklarning yuqori darajadagi nuqsonli kristallar juda past elektr o'tkazuvchanligi bilan ajralib turadi. Tarkib tuzilishining aralashmalari va buzilishi ularning o'tkazuvchanligini keskin oshiradi.
Silikon asosan metallurgiyada va yarimo'tkazgichda ishlatiladi. Metallurgiyada u eritgen metallardan kislorodni olib tashlash uchun ishlatiladi va ko'plab qotishmalarning ajralmas qismi sifatida xizmat qiladi. Ularning eng muhimi - temir, mis va alyuminiy asosida qotishmalar. Yarimo'tkazgich texnologiyasida kremniy fotokellar, kuchaytirgichlar, ratifikatorlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Silikon asosida yarimo'chig'li qurilmalari yuqoriga ko'tarilib, ularning hajmini kengaytiradi.
San'at sohasida kremniy elektr pyurelarida koks bilan kremniy dioksidini tiklash orqali olinadi:
Ushbu usul bo'yicha olingan kremniy aralashmalar mavjud. Yuqori tozali kritikon yarimo'tkazgich qurilmalarini ishlab chiqarish talab etiladi. Tabiiy kremniy chuqur tozalash uchun qulay bo'lgan kremniy tarkibiga tarjima qilinadi. Keyinchalik kremniy termal parchalanish yoki agentni kamaytiradigan toza moddalardan ajratiladi. Ushbu usullardan biri silika kremniy xloridiga va undan yuqori tozali sink bilan silikonni tiklash, juda toza kremniyni kremniy yoki kreanning issiqlik parchalanishi bilan olishdir.
Olingan kremniy juda kam nopokliklarni o'z ichiga oladi va ba'zi yarimo'tkazgich qurilmalarini ishlab chiqarish uchun javob beradi. Tozalash mahsulotini olish uchun qo'shimcha tozalash uchun, masalan, zonali eritma kabi (193-§ga qarang).
Silikonda, ayniqsa kristallar, ayniqsa kristalli, past samarali; Xona haroratida u bevosita fluon bilan bog'liq. Isitish, amorf kremniy kislorod, gijogen va kul rangga ulanadi.
Kislotalar, ftorid vodorod va nitrat kislotasi aralashmasi kremniyga qo'shilmaydi, ammo ishqorli vodorodni ta'kidlab, vodorodni yoritadi:
Satriyaning rolini o'ynaydigan alkali izlari mavjud bo'lganda vodorodni suvdan saqlaydi.
Agar biron bir nisbatda olingan qum va koks aralashmasi elektr energiyasida olinadi, keyin kremniy aralashmasi karbord deb nomlangan uglerod karbidi bilan olinadi:
Sof karburund - rangsiz juda qattiq kristallar (zichlik 3.2). Texnik mahsulot odatda qorong'i kul rangda aralashmalar bilan bo'yalgan.
Ichki tuzilishga ko'ra, Karbarund bu olmos, uglerod atomlarining yarmi emikon atomlari bilan bir tekis almashtiriladi. Har bir uglerod atomi tetraedrining markazida, uning uchida kremniy atomlari bo'lgan. O'z navbatida, har bir kremniy atomi shunga o'xshash tarzda to'rtta uglerod atomlari bilan o'ralgan. Olmosdagi kabi barcha atomlarni ushbu tuzilmada bog'laydigan kovatent aloqalar juda bardoshli. Bu karbordning katta qattiqligini tushuntiradi.
Karbord katta miqdorda olinadi; Uning ishlatilishi xilma-xil va u yuqori qattiqligi va refrakteri bilan bog'liq. Karbard kukuni g'ildiraklar, barlar, silliqlash qog'ozini ishlab chiqaradi. Unda metro va stantsiyada qavatlar, platformalar va o'tish joylarini qurish uchun plitalar ishlab chiqaradi. Undan turli xil pechlar uchun cho'zilgan va astar tayyorlanadi. Kartdard va kremniy kukuni aralashmasi elektr pechlari uchun silita rodlarni ishlab chiqarish uchun material bo'lib xizmat qiladi.
Yuqori haroratda kremniy ko'plab metallar bilan aloqalarni shakllantiradi. Masalan, kremniy dioksid metall magniydan oshganda, kremniyni rekonstruktsiya qilish, magniy silkinishi hosil qiluvchi magniy bilan birlashtirilgan.
Kimyoviy kremniy Si, atomning og'irligi 28,086, yadro zaryadlangan. Chiqarilganidek, IV guruhining asosiy kichik guruhida uchinchi davrda joylashgan. Bu uglerodning analogidir. Elektr qatlamlarining elektron konfiguratsiyasi LS 2 2 2 3 3 3 3p 2. Tashqi elektron qatlamning tuzilishi
Tashqi elektron sathining tuzilishi uglerod atomining tarkibiga o'xshash.
U ikkita Alotropik modifikatsiya shaklida uchraydi - amorf va kristallar.
Amorf - jigarrang rangli kukun, bu kristalga qaraganda bir nechta kimyoviy faoliyatga ega. Oddiy haroratda fluon bilan reaktsiya qilinadi:
Si + 2F2 \u003d Sif4 400 ° - kislorod bilan
Si + O2 \u003d SiO2
Meterlar bilan eritmalarda:
2mg + si \u003d mg2si
Kristall kremniy - bu metall yaltiroq bo'lgan qattiq mo'ylovli modda. Bu yaxshi issiqlik va elektr o'tkazuvchanligiga ega, erigan metallarda osonlikcha eriydi va hosil bo'ladi. Silikon qotishmasi temir-firrilikiy bilan kremniy, kremniy qotishmasi deb ataladi. Silikon zichligi 2.4. 1415 ° eritib, qaynab turgan strelka 2360 °. Kristall kremniy - mazmuni murakkab va kimyoviy reaktsiyalarda qiyinchiliklarga duch keladi. Kislotalar bilan, juda muhim metall xususiyatlariga qaramay, kremniylar reaktsiya qilinmaydi va ishqorli kislota tuzlarini shakllantirish va:
Si + 2hak + h2o \u003d K2sio2 + 2h2
■ 36. Silikon va uglerod atomlarining elektron tuzilmalari o'rtasidagi o'xshashligi nima va qanday farq bor?
37. Silikon atomining elektron tuzilmasi nuqtai nazaridan qanday tushuntirish mumkin, nega metall xususiyatlari uglerodga qaraganda kremniyga ko'proq xosdir?
38. Silikonning kimyoviy xususiyatlarini sanab bering.
85. Tabiatdagi kremniy. Silika
Tabiatda kremniy keng tarqalgan. Er qobig'ining taxminan 25 foizi kremniyga tushadi. Tabiiy kremniyning muhim qismi SiO2 kremniy dioksidi tomonidan taqdim etiladi. Sof kristalli holatda silikal dioksid tog 'kristalli mineral shaklida uchraydi. Silikon diokide va karbonat angidrid kimyoviy tarkibi Ammo analoglar - bu karbonat angidrid gaz va kremniy dioksidi - qattiq. Molekulyar kristalli CR2, SiO2 simukon dioksidi atom kristalli panjarasi, uning har bir hujayrasi esa markaziy va burchaklardagi silika atomi bilan kristalli panjara shaklida kristallanadi. Buning sababi, silikon atomi 2 ta emas, 2 ta emas va 4 kislorod atomlariga ega bo'lishi mumkin. Ushbu moddalarning xususiyatlarining farqligi kristall panjara tarkibida tushuntirilgan. Shaklda. 69 ko'rsatilgan tashqi ko'rinish Toza kremniy dioksididan iborat tabiiy kvarts kristallari va uning tarkibiy formulasi.
Kristalli kremniy dioksid ko'pincha qum shaklida topiladi oq rangSariqning loy aralashmalari bilan ifloslangan. Qumga qo'shimcha ravishda, kremniy dioksid ko'pincha juda qattiq mineral - kremniy shaklida uchraydi (gidratlangan kremnon dioksidi). Turli xil aralashmalar, qimmatbaho va yarim qimmatbaho toshlarni tashkil etuvchi kristall siokall dioksidi - Agage, Ametist, Yashma. Deyarli silikon dioksid ham kvarts va kvartsit shaklida ham uchraydi. Er qobig'idagi erkin kremniy dioksidi 12%, turli tog 'jinslarining bir qismi - taxminan 43% ni tashkil qiladi. Yer qobig'ining 50% dan ortig'i kremniy dioksididan iborat.
Silikon turli xil jinslar va minerallar - loy, granitlar, shenititlar, mika, dala silliqlari va boshqalar.
Qattiq karbonat angidrid, eriymasdan, -78,5 ° da olib tashlanadi. Silikon dioksidning erishi 1,713 ° ga teng. U juda o'zgarmoqda. Zichligi 2.65. Silikon diokide kengayishi koeffitsienti juda kichik. Binin shisha idishlarini qo'llash juda muhimdir. Suvda silikon dioksid eritmaydi va unga kislotali oksid bo'lganiga qaramay, bunga ta'sir qilmaydi va u H2sio3 kremniyga to'g'ri keladi. Suvda karbonat angidrid, shuningdek eriydi. Kislotalar bilan, gidrofluorik kislotadan tashqari, gidrofluorik kislotadan tashqari, kremniy dioksidi bunga reaktmaydi, ishqorlar tuzlarni beradi.
Anjir. 60. Silikon dioksid (a) va tabiiy kvarts kristallarining tarkibiy formulasi (b)
Anjir. 69. Silikon dioksid (a) va tabiiy kvarts kristallarining tarkibiy formulasi (b).
Silikon dioksidni ko'mir bilan quvvatlantirganda, kremniy tiklanadi, so'ngra uglerod bilan aralashadi va uning uglerod bilan aralashishi va tenglamadagi karbarundni shakllantirish:
SiO2 + 2C \u003d SIC + CO2. Carbarundning qattiqligi, kislotalar barqarorligi va ishqorlari yo'q qilinadi.
■ 39. Silikon dioksidning qaysi xususiyatlari billur panjarasi bilan baholanishi mumkin?
40. Qanday qilib kremniy dioksid shaklida hosil bo'ladi?
41. Karbord nima?
§ 86. Ichki kislota. Silikat
H2sio3 kremniy kislotasi juda zaif va kichik bardoshli kislota. Isitilganda, u asta-sekin suvga aylantiradi va silikon dioksid:
H2sio3 \u003d h2o + SiO22
Suvda silikik kislota deyarli erimaydi, ammo osonlikcha berishi mumkin.
Silikon kislotasi silikatlar deb ataladigan tuzlarni hosil qiladi. Tabiatda keng uchraydi. Tabiiy tabiiydir. Ularning tarkibi odatda bir nechta oksidlarni ulash sifatida tasvirlangan. Agar alyuminiy oksidi tabiiy silikatlarga kirsa, ularga aluminiyliklar deb nomlanadi. Masalan, oq loy, (kaolin) Al2o3 · 2siO22o, maydon surasi K2o · AL2O3 · 6
K2o · Al2o3 · 6Osio2o. Sof shaklda juda ko'p tabiiy qimmatbaho toshlar, masalan, akvamarin, zumrad va boshqalar.
Sun'iy silikatlarni simulyatsiya qilish kerakki, Silikat Na2sio3 - bir nechta suv eriydigan silikatlardan biridir. U eriydigan shisha, echimi - suyuq shisha.
Silikatlar texnikada keng qo'llaniladi. Eritnoqli shisha ularni ateşlemedan himoya qilish uchun matolar va yog'ochni singdiradi. Suyuq suyuqlik shisha qismidir, ko'zoynak, chinni, tosh. Silikatlar shisha, chinni, fayans, tsement, beton, g'isht va turli xil keramika mahsulotlarini ishlab chiqarishda asosdir. Silliq echimlar osongina eritmada gidrolized.
§ 87. Shisha
Shisha ishlab chiqarish uchun xom ashyo sodali Na2Co3, Ohaktosh SASO3 va SOO2-qum. Shisha zaryadining barcha tarkibiy qismlari yaxshilab tozalanadi, aralashtirilgan va taxminan 1400 ° haroratda aralashtiriladi. Fusion jarayonida quyidagi reaktsiyalar amalga oshiriladi:
Na2co3 + SiO2 \u003d Na2sio3 + CO2
Caco3 + SiO2 \u003d Casio 3+ CO2
Aslida, stakan tarkibiga natriy silikatlar va kaltsiy kiradi, shuningdek, an'anaviy derazalar oynasining tarkibi: Na2 kaou2. Shisha aralashmasi 500 ° haroratda uglerod dioksidi butunlay olib tashlanadi. Keyin vopsakga aylangan 1200 ° haroratga sovutilgan. Har qanday amorf moddasi, shisha yumshatilgan va asta-sekin, shuning uchun u yaxshi plastik materialdir. Visikoz shisha bo'shliqdan o'tib, natijada shisha varaq hosil bo'ladi. Issiq shisha varaqli rulonlar tomonidan tortib olinadi, ma'lum o'lchamlarga olib keladi va havo oqimini asta-sekin sovutadi. Keyin u qirralarning atrofida kesilgan va ma'lum bir formatda kesilgan.
■ 44. Shishta olinganda va deraza oynasining tarkibi bo'lganda reaktsiya tenglamasini olib keling.
Shisha - Moddalar amorf, shaffof, suvda erimaydi, ammo agar u mayda tuproqqa aylantirilsa va oz miqdordagi suv bilan aralashtirilsa, bu ishqorni aniqlay olasiz. Uchun uzoq vaqt saqlash SiOwar-da stakan rozetkada ishqorli SiO2 dan yuqori SiO2-ni juda sekin ta'sir qiladi, alkali va shisha rang-barang raqsonni yo'qotadi.
Shisha bizning davrimizdan 3000 yildan ko'proq vaqt davomida odamlar bilan tanishdi. Antik davrda ko'zoynaklar hozirgi paytda deyarli bir xil tarkibga ega bo'lishdi, ammo qadimiy ustalar faqat o'zlarining sezgi faoliyati bilan boshqarildi. 1750 yilda rivojlanib bordi ilmiy asos Shisha ishlab chiqarish. 4 yil davomida 4 yil davomida turli xil ko'zoynaklar, ayniqsa rangli bo'lmagan holda ko'plab retseptlar to'pladi. U tomonidan qurilgan shisha zavodida bugungi kungacha saqlanib qolgan ko'plab shisha namunalari tayyorlangan. Ayni paytda turli xil xususiyatlarga ega turli xil kompozitsiyalar qo'llaniladi.
Kvarts oynasi deyarli silikon dioksiddan iborat bo'lib, tog 'kristalidan hal qilinadi. Uning juda muhim xususiyati shundaki, u ozgina kengayish koeffitsientiga ega, oddiy shishadan deyarli 15 baravar kam. Bunday stakandan pishirish chayqalish olovi bilan taqqoslashi mumkin sovuq suv; Bunday holda, shisha bilan bog'liq o'zgarishlar bo'lmaydi. Kvarts stakanlari ultrabinafsha nurlarini kechiktirmaydi va agar siz uni qora rangdagi nikel tuzlari bilan bo'yashingiz mumkin bo'lsa, u spektrning barcha ko'rinadigan nurlarini kechiktiradi, ammo ultrabinafsha nurlari shaffof bo'lib qoladi.
Kislotalar kvarts stakanida harakat qilmaydi va alkalis sezilarli darajadadir. Kvarts oyna odatdagidan ko'ra ko'proq mo'rtdir. Laboratoriya oynasida 70% Sio2, 9%, 5% K2o 8% SOO, 5% AL2O3, 3% B2O3 (yodlash uchun ko'zoynak tarkibi berilmaydi).
Sanoatda shisha yen-parri va pirexidan foydalanishni toping. IEN styineda 65% Si02, 15% b2O3, 4% zno, 4% al2o3. Bu mexanik ta'sirga qat'iy bog'liq, ishqorga chidamli kichik kengaytirish koeffitsientiga ega.
Pirekiha tarkibida 81% SiO2, 12% NA2O, 2% AL2O3, 0,2% ase2o3, 0,3% SOO, 0,3% gacha. U ien stakaniga nisbatan bir xil xususiyatlarga ega, ammo bundan ham ko'proq, ayniqsa qoniqishdan keyin, ammo kamroq barqaror ishqorli ishqorli ishqorli. Pireks oynalari issiqlik iste'mol qilinayotgan uy-ro'zg'or buyumlari, shuningdek past va yuqori haroratlarda ishlaydigan ba'zi sanoat inshootlarining qismlari.
Turli xil sifat oynasi ba'zi qo'shimchalarni beradi. Masalan, vanadiy oksidentlar aralashmalari shisha berib, ultrabinafsha nurlarini to'liq qoldiradi.
Turli xil ranglarda bo'yalgan shisha. Ko'proq mozaika rasmlari uchun turli xil rang va soyalarning bir necha ming rangli shisha namuna yasadi. Hozirda shisha ranglar usullari batafsil ishlab chiqilgan. Monganets binafsha rangdagi rang stakan, kobalt - ko'k rangda. To'liq zarralar shaklida stakan massasiga püskürtülür, unga yoqut rangini va hokazolarni beradi, tokestonning yorqinligiga o'xshash shisha yaltiroq, shuning uchun u kristal deyiladi. Bunday shisha osonlikcha qayta ishlash, kesish. Undan olingan mahsulotlar yorug'likni juda chiroyli tarzda qaytarib beradi. Ushbu stakanni bo'yashda rangli kristalli oynalar turli xil qo'shimchalar bilan olinadi.
Agar eritilgan stakan miqdori, parchalanib, ko'p miqdordagi gazlarni, ikkinchisini chiqaradi, ko'pik shisha, ko'pikli shisha hosil qiladi. Bunday shisha juda engil, yaxshi ishlov berilgan, bu juda yaxshi elektr va issiqlik-izolyator. Avval prof. I. I. Xilorodskiy.
Ko'z stakandan ipni tortib olish, siz deb ataladigan fiberglasni olishingiz mumkin. Agar u sintetik qatronlar bilan fiberglas qatlamlari bilan singdirilgan bo'lsa, unda u juda bardoshli, deklaratsiya, mukammal qayta ishlangan qurilish materiallari, deb ataladigan shisha emas. Qizig'i shundaki, ingichka tolali shisha, uning kuchi qanchalik yuqori bo'ladi. Fiberglas shuningdek, umumiy ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Shisha jun qimmatli material bo'lib, ularda kuchli kislotalar va ishqorli moddalar qog'oz orqali filtrlanmaydi. Bundan tashqari, shisha jun yaxshi issiqlik izolyatsion modda.
■ 44. Shisha xususiyatlari bog'liq turli xil turlar?
§ 88. Keramika
Aluminiyotatlar ayniqsa, chindan ham muhim - Kaolin, bu chinni va fayansni olish uchun asosdir. Chinni ishlab chiqarish iqtisodiyotning juda qadimiy sohasidir. Vatan chinni - Xitoy. Rossiyada chinni XVIII asrda birinchi marta olingan. D, I. Vinogradov.
Kaolindan tashqari chinni va fayansni tayyorlash uchun xom ashyo, qum kabi va. Kaolin, qum va suv aralashmasi to'p filtrlarida ingichka silliqlashadi, so'ngra ortiqcha suv va yaxshi singan plastik massa shakllantirish mahsulotlarini shakllantirishga yo'naltiriladi. Mahsulotni shakllantirishdan so'ng, u tunnelni uzluksiz harakat pechlarida quritiladi va yonib turadi, ular birinchi bo'lib qizib ketadi, keyin kuyib, nihoyat kuyib ketdi. Shundan so'ng, mahsulot yana qayta ishlanadi - keramik bo'yoqlar bilan chizilgan muzlik qoplamasi. Har bir bosqichdan keyin mahsulot yoqib yuboriladi. Natijada chinni oq, silliq va porloq. Yupqa qatlamlarda u porlaydi. Fayans pyuresi va porlamaydi.
Qizil loydan g'isht, plitkalar, gil idishlar, turli xil kimyoviy ishlab chiqarishni, gul idishlarini yutish va yuvish uchun keramik halqalar. Ular, shuningdek, ular suv bilan yumshatmasliklari uchun, ular ham mexanik bardoshli.
§ 89. Tsement. Beton
Silikon aralashmalari tsement-bog'lam materialini olish uchun asos bo'lib, qurilishda ajralmas hisoblanadi. Tsementni olish uchun xom ashyo loy va ohaktoshdir. Ushbu aralashma juda katta egilli naycha aylanadigan pechda yoqiladi, bu erda xom ashyo doimiy ravishda yuklanadi. Ochig'ini otishdan keyin 1200-1300 ° dan keyin o'choqning boshqa uchida joylashgan, tegishli massa doimiy ravishda chiqadi - klinker. Klinker silliqlashdan keyin. Tsement asosan silikatlarni o'z ichiga oladi. Agar suv bilan qalin kashtomni shakllantirish uchun aralashtirilsa, u bir muncha vaqtdan keyin bir muncha vaqt qoling, bu konditalloh va boshqa qattiq birikmalarni shakllantiradi, bu esa qotilliklarga olib keladi. Bu endi oldingi holatga tarjima qilinmaydi, shunda tsementni iste'mol qilish suvni boqishga harakat qilmoqda. Tsementni qattiqlash jarayoni uzoq vaqtdan beri, bu faqat bir oy ichida haqiqiy kuchga ega bo'ladi. To'g'ri, tsementning boshqa navlari mavjud. Biz tomonidan ko'rib chiqilgan odatiy tsement silikat yoki portlandts tsement deb nomlanadi. Alumina, ohaktosh va kremniy dioksid ishlab chiqarishi tsementni tezda qattiqlashmoqda.
Agar tsementni vayron yoki shag'al bilan aralashtirsangiz, unda mustaqil qurilish materiallari bo'lgan beton hosil bo'ladi. Kuchlangan tosh va shag'allar tolalilar deb ataladi. Beton kuchli kuchga ega va og'ir yuklarga ega. Bu suv transport vositalari, yong'inlar. Isitilganda deyarli kuch yo'qotmasa, bu juda oz issiqlik o'tkazuvchanligi. Baliqlar, radioaktiv nurlanishni susaytiradi, shuning uchun u yadro reaktorlarining himoya qobig'i uchun gidrotexnika inshootlari uchun qurilish materiallari sifatida ishlatiladi. Beton kanallangan qozonlar tanlanadi. Agar ko'pikli vosita bilan aralashtirilgan tsement, ko'pikli beton hujayralar hosil bo'ladi. Bunday beton - bu yaxshi ovoz o'tkazuvchi va oddiy betondan ham kamroq, issiqlikni amalga oshiradi.
Xususiyatlar 14 Si.
|
Atom massasi |
28,086 |
klark,% (Tabiatdagi keng tarqalgan) |
16,7 |
|
Elektron konfiguratsiya * |
O'tgan o'sish holati (n.). |
qattiq |
|
|
0,132 |
Rang |
quyuq kulrang yorqin |
|
|
0,034 |
1423 |
||
|
Ionlashtirish energiyasi |
8,151 |
2355 |
|
|
Nisbiy elektr salbiylik darajasi |
1,74 |
Zichlik |
2,3263 |
|
Mumkin bo'lgan oksidlanish |
4, +2, +4 |
Standart elektrod potentsial |
* Element Atomning tashqi elektron darajadagi konfiguratsiyasi beriladi. Qolgan elektron darajadagi konfiguratsiya avvalgi davr va yuqorida keltirilgan oqim uchun to'g'ri keladigan xususiy gaz uchun to'g'ri keladi.
Tabiatda topish.Kisloroddan keyin kremniy er qobig'idagi eng keng tarqalgan elementdir. Tabiatdagi bepul kremniy holatida ugleroddan farqli o'laroq. Eng keng tarqalgan birikmalar kremlik oksid (IV) SiO 2 va krem \u200b\u200bkislota tuzlari silikatlar. Ular er qobig'ining qadimiyligini hosil qiladi. Silikon aralashmalari o'simlik va hayvonlar organizmlarida mavjud.
Tabiiy silikatlar murakkab tarkib va \u200b\u200btuzilishga ega. Mana, ba'zi tabiiy silikatlar tarkibi: da × al × AL 2 O 3 × 2ht 2 oy × 2ht 2 o × 2 soat 2 o, kaolinit 35 2 1 3 × 2sio 2 × 2h 2 O
Ularning tarkibidagi alyuminiy oksidi bo'lgan silikatlar deyiladi aluminozitsiyalar. Yuqorida aytib o'tilgan silikatlardan, alyuminozikalar dala spat, kaolinit va Mika. Tabiatda, alyuminozikalar ko'p jihatdan keng tarqalgan, masalan, dala matbuotlari. Turli silikatlarning aralashmalari ham keng tarqalgan. Shunday qilib, jinslar va gnnisslar - kristall kvarts, dala spagi va Mika.
Zo'ravonlikning asosiy samarasi mineral kaolinit - oq loyning asosiy tarkibiy qismi. Voyaga olingan jinslar, loy, qum va tuzlarning nurlanishi natijasida hosil bo'lgan.
Olish.San'atda kremniy elektr pechlarida SiO 2 koksini tiklash orqali olinadi:
Laboratoriyada magniy yoki alyuminiy kamaytirish agentlari sifatida ishlatiladi:
Eng toza kremikon rux juftligi bilan kritin tetraxloridni tiklash orqali olinadi:
Ilova. Kremniy yarimo'tkazgich sifatida ishlatiladi. Undan yorug'lik energiyasini elektr energiyasiga aylantiradigan quyosh panellari (kosmik kema radiolarini elektr ta'minoti) deb nomlangan. Silikon metallurgiyada yuqori issiqlik chidamliligi va kislota so'rilishi bilan kritik po'latlarni olish.
Jismoniy xususiyatlar. Kristall kremniy - bu qora kulrang moddadir. Silikon tarkibi olmosning tuzilishiga o'xshash. Har bir atomning har bir irodasi to'rtta boshqa bilan o'ralgan va kovalent aloqasi bilan bog'liq, bu uglerod atomlari orasidagi uglerod atomlari orasidagi anamosdagi mushak atomlari orasida ancha zaif. Silikon kristalli bo'lsa ham, normal sharoitlarda ham, ba'zi kovalent aloqalar yo'q qilinadi. Shuning uchun u kichik elektr o'tkazuvchanligini aniqlaydigan bepul elektronlar mavjud. Yorug'lik va isitish paytida vayron bo'lgan obligatsiyalar soni ortib bormoqda, bu esa erkin elektronlar soni ortib bormoqda va elektr o'tkazuvchanligi oshadi. Bu kremniyning yarimo'tkazgichli xususiyatlarini tushuntirishi kerak.
Silikon juda mo'rt, uning zichligi 2,33 g / sm 3 ni tashkil qiladi. Ko'mir kabi, reporse moddalarini anglatadi.
Silikon uchta turg'un uchta izotopdan iborat: 28 14 Si (92,27%), 29 14 14 Si (4,68%) va 30 14 S.i (3.05%).
Kimyoviy xususiyatlar.Silikonning kimyoviy xususiyatlariga ko'ra, uglerod singari metal emas, ammo u kengroq atom radiusi bo'lganligi sababli, unchalik ravshan emas. Silikon atomlari tashqi energiya darajasida 4 ta elektronadir, so'ngra kremitsiya darajasi oksidlanish darajasi bilan ajralib turadi (kooparning aralashmasi ma'lum, uning oksidik darajasi +2).
Oddiy sharoitda kremniy juda inertni, bu uning kristalli panjaraning kuchi bilan izohlash kerak. U to'g'ridan-to'g'ri ftor bilan o'zaro ta'sir qiladi:
Kislotalar (plavik hf va azot HNO 3 aralashmasidan tashqari) kremniyga harakat qilmang. Biroq, ishqorli metall gidroksidlarda eriydi, silikat va vodorodni shakllantiradi:
Ikkita silikonning ikkita alomat modifikasi - kristalli va amorf - kimyoviy jihatdan faollik amorf kremniy hisoblanadi. SiO 2 shakllantirishda isitilganda kislorod bilan reaktsiya qiladi:
shuningdek, barcha gologenlar bilan, masalan:
Yuqori haroratda kremniy uglerod bilan birlashtirilgan karborund SIC:
Karbordda har bir kremniy atomlari to'rtta uglerod atomlari va aksincha, kovalent aloqalar juda bardoshli bo'lgan. Shuning uchun, qattiqligi bilan u olmosga yaqin. Silikon karberi maydalash toshlari va silliqlash doirasi.
Magniy silkinish.Faol metallar bilan reaktsiyalarda hosil bo'ladi silikat Silikon oksidlovchi agent sifatida ishlaydi:
Yuqori haroratda kremniy ko'plab metallardan oksidlardan tiklaydi.
Suvan.Eng sodda xlorid kislotidlaridagi harakat ostida vodorod ulanishi Kremniy sil SIH 4:
Sylan - yoqimsiz hid bilan zaharli gaz, havoda o'zini o'zi taklif qilish:
Silikon oksidi (IV).Silikon oksidi (IV) Silica deb ham ataladi. Bu qattiq refirpersiya (eritilgan nuqtasi 1700 ° C), tabiatda keng tarqalgan holda: 1) kristalli kremniy - kvarts minerallari va uning navlari shaklida (tog 'kristalli, tarangligi, qarindosh, jarlik, flint); Kvarts qurilishda va silikat sanoatida keng qo'llaniladigan kvarts qumlari asosidir; 2) Amorf kremniy - mineral opal tarkibi shaklida SiO 2 × pechka H 2 O; Amorf kremniyning er uchlari diatomit, trepal (ma'lumotsiz er); Sun'iy amorf anhidsimon kremniyning misoli, natriy metashatikatsiyasidan olingan silika jeli bo'lib xizmat qiladi:
Sillia Gel rivojlangan yuzasiga ega, shuning uchun u namlikni yaxshilaydi.
1710 ° da kvarts eriydi. Erigan ommaviy iste'molchilarning tez sovishi bilan kvarts oynasi. Bu juda kichik kengayish koeffitsientiga ega, buning natijasida issiq kvarts oynasi tez suv sovulishi bilan yorilib ketmaydi. Kvarts shonidan laboratoriya idishlari va ilmiy izlanishlar uchun asboblar ishlab chiqaradi.
Silikon oksiidining eng oddiy formulasi (IV) Shunday qilib, 2. uglerod oksid formulasiga o'xshash (IV)O 2. . Shu bilan birga, ularning jismoniy xususiyatlari keskin farq qiladi (SiO 2 - qattiq CO 2 - gaz). Bu farq billur panjara tuzilishi bilan izohlanadi. C0. 2 molekulyar panjara ichida kristallanadi, SiO 2 - Atomda. TuzilishSiO 2. Samolyot tasviri quyidagicha ifodalanishi mumkin:
Kasaldagi uglerod atomining kooperatsion soni 2 ga teng va SiO 2-da kremniy 4 ga teng. Har bir kremnor atomlarining har bir simkeedrida tuziladi. Shu bilan birga, kremniy atom markazda joylashgan va kislorod atomlari tetraedrining tepalarida joylashgan. Silli kralakning butun formulasi (SiO 2) Nga tegishli kristal sifatida qaralishi mumkin. Silikon oksidining ushbu tuzilishi (IV) uning yuqori qattiqligi va refrakterini aniqlaydi.
Silikon oksidining kimyoviy xususiyatlari bo'yicha (IV) SiO 2 kislotali oksidlarni anglatadi. Uni qattiq ishqorlar bilan urganda, silika kislotasi tuzlari asosiy oksid va karbonatlar tomonidan shakllanadi:
Silli (IV) oksidi bilan faqat melic kislotasi o'zaro ta'sir qiladi:
Ushbu reaktsiya bilan oynalar etardi.
Suvda kremniy oksidi (IV) eriymaydi va u bilan aloqada bo'lmaydi. Shuning uchun silikik kislota kaliy silikat yoki natriy eritmaida kislota bilan harakatlanadigan bilvosita olinadi:
Shu bilan birga, silikik kislota (tuz va kislotalarning dastlabki eritmalarining kontsentratsiyasiga qarab) suvni o'z ichiga olgan turli xil suv va kolloid eritmasi shakli shaklida olinishi mumkin.
Krem kislotalari. SiO 2 - bu silikik kislotalarning isidi, uning tarkibi umumiy formula xsio 2 × yh 2 o, bu erda x va y tomonidan ifodalanishi mumkin — butun sonlar:
1) x \u003d 1, y \u003d 1: SiO 2 × H 2 O, I.E. H 2 SiO 3 - metakrema kislotasi;
2) x \u003d 1, y \u003d 2: SiO 2 × 2h 2 o, i.e. h 4 SiO 4 - orthesum kislotasi;
3) h. \u003d 2, y \u003d 1: 2sio 2 × H 2 O, i.e 2 Si 2 O 5 - ikki starren kislotasi.
Silikali kislota tetrareedral tarkibiy bo'linmalardan qurilgan (har bir ana shunday havolada, silikon atomi tetraedrining markazida joylashgan va kislorod atomlari uch tomonda joylashgan). Zanjirlarni birlashtirgan tarkibiy havolalar, barqaror polium kislotalarini shakllantirish:
Bunday aralashmaning tarkibi formulasi bilan ifodalanishi mumkin (H 2 SiO 3) N. Biroq, odatda silika kislotasi H 2 SiO 3 formulasi tasvirlangan. H 2 SiO 3 - juda zaif, suvda ozgina eriydi. Isitilganda, u osonlikcha tarmoq kislota bilan bir xil tarzda parchalanadi:
Barcha silikat kislotalar juda zaif (kuchsiz ko'mir).
Silikatlar.Barcha silikik kislotalarning tuzlari silikat Garchi, qoida tariqasida, o'quv adabiyotida silikatlarda metakremiya kislotasi tuzi nazarda tutilgan. Ularning tarkibi odatda formulalar tomonidan oksidlarning aralashmalari shaklida tasvirlangan. Masalan, Kassi 3 Kaltsiy silikatini quyidagicha ifodalash mumkin: San × SiO 2.
R 2 o × Nsio 2, bu erda r 2 o omik oksidi yoki kaliy deb nomlanadi eriydigan oyna Va ularning konsentrlangan suvli echimlari - suyuq shisha. Natriy eriydigan oynalar eng katta qiymatga ega.
Havoda turganida, Silliq echimlar tozalanadi, chunki havodagi uglerod oksidi (IV) silikik kislotadan silikik kislotani o'zgartiradi:
Silikak kislotasi deyarli suvda erimaydi - bu mol SiO 3 ioniga yuqori sifatli reaktsiya sifatida ishlatiladi.
Silikatlar grammatik okksidning ishqorli yoki karbonatlari bilan olinadi:
Silikatlardan foydalanish.Natriy va kaliy silikatlar juda ko'p qo'llaniladi. Ushbu tuzlarning konsentrlangan eritmasi deyiladi suyuq shisha;ular gidroliz tufayli kuchli musoboli reaktsiyaga ega. Suyuq shisha elim va suv o'tkazmaydigan to'qimalarda ishlatiladi. Suyuq shisha kislotaga chidamli beton ishlab chiqarishda, shuningdek, leumni ulaydigan botqoqlikda ishlab chiqarishda bog'lovchi sifatida ishlatiladi. Ularga yong'inga chidamli va suv o'tkazmaydigan qilib, ular mato, yog'och va qog'oz bilan singdiriladi.
