Ime silikona. Hemijska svojstva silicijuma
CPU? Pijesak? Koje asocijacije imate na ovu riječ? Ili možda Silicijumska dolina?
Kako god bilo, na silicijum nailazimo svaki dan, a ako vas zanima šta je Si i sa čime se jede, obratite se mačku.
Uvod
Kao student na jednom od moskovskih univerziteta, sa specijalnošću nanomaterijala, želeo sam da vas, dragi čitaoče, upoznam sa najvažnijim hemijskim elementima naše planete. Dugo sam birao odakle da počnem, ugljenik ili silicijum, i ipak sam odlučio da se zaustavim na Si, jer je srce svakog modernog gadžeta zasnovano na njemu, da tako kažem, naravno. Pokušaću da izrazim svoja razmišljanja na krajnje jednostavan i pristupačan način. Pišući ovaj materijal, računao sam uglavnom na početnike, ali će i napredniji ljudi moći da nauče nešto zanimljivo napisano isključivo da proširi vidike zainteresovanih. I tako da počnemo.
Silicijum
Silicijum (lat. Silicium), Si, hemijski element Grupa IV Mendeljejevljevog periodnog sistema; atomski broj 14, atomska masa 28.086.
U prirodi je element predstavljen sa tri stabilna izotopa: 28Si (92,27%), 29Si (4,68%) i 30Si (3,05%).
Gustina (na br.) 2,33 g/cm?
Tačka topljenja 1688 K
Powder Si
Istorijska referenca
Jedinjenja silicijuma, rasprostranjena na zemlji, poznata su čovjeku još od kamenog doba. Upotreba kamenog oruđa za rad i lov nastavljena je nekoliko milenijuma. Upotreba silicijumskih spojeva vezanih za njihovu preradu - proizvodnju stakla - počela je oko 3000. godine prije Krista. e. (V Drevni Egipat). Najranije poznato jedinjenje silicijuma je SiO2 oksid (silicijum dioksid). U 18. veku, silicijum se smatrao jednostavnom čvrstom materijom i klasifikovan kao "zemlja" (kao što se ogleda u njegovom nazivu). Složenost sastava silicijum dioksida utvrdio je I. Ya. Po prvi put, 1825. godine, dobio je elementarni silicijum iz silicijum fluorida SiF4, redukujući potonjeg metalnim kalijumom. Novi element je dobio naziv "silicijum" (od latinskog silex - kremen). Rusko ime uveo G. I. Hess 1834.
Silicijum je veoma čest u prirodi kao deo običnog peska.
Rasprostranjenost silicijuma u prirodi
Silicijum je drugi najzastupljeniji element u zemljinoj kori (posle kiseonika), njegov prosečan sadržaj u litosferi je 29,5% (po masi). U zemljinoj kori silicijum igra istu primarnu ulogu kao i ugljenik kod životinja i flora. Za geohemiju silicijuma važna je njegova izuzetno jaka veza sa kiseonikom. Oko 12% litosfere čini silicijum SiO2 u obliku minerala kvarca i njegovih varijanti. 75% litosfere je sastavljeno od raznih silikata i aluminosilikata (feldspati, liskuni, amfiboli itd.). Ukupan broj minerala koji sadrže silicijum prelazi 400.
Fizička svojstva silicijuma
Mislim da nema smisla živjeti ovdje, sva fizička svojstva su slobodno dostupna, ali ću navesti one najosnovnije.
Tačka ključanja 2600 °C
Silicijum je transparentan za dugotalasne infracrvene zrake
Dielektrična konstanta 11.7
Silicijum Mohs tvrdoća 7.0
Želio bih reći da je silicij krhak materijal, primjetna plastična deformacija počinje na temperaturama iznad 800°C.
Silicijum je poluprovodnik, zbog čega se široko koristi. Električna svojstva silicijuma veoma zavise od nečistoća.
Hemijska svojstva silicijuma
Ovdje bi se, naravno, moglo puno toga reći, ali ja ću se fokusirati na najzanimljivije. U jedinjenjima Si (slično ugljeniku) 4-valenten.
U zraku je silicij stabilan čak i na povišenim temperaturama zbog stvaranja zaštitnog oksidnog filma. U kiseoniku oksidira počevši od 400 °C, formirajući silicijum oksid (IV) SiO2.
Silicijum je otporan na kiseline i rastvara se samo u mešavini azotne i fluorovodonične kiseline, a lako se otapa u vrućim alkalnim rastvorima uz oslobađanje vodonika.
Silicijum formira 2 grupe silana koji sadrže kiseonik - siloksane i siloksene. Silicijum reaguje sa azotom na temperaturama iznad 1000 °C Od velike je praktične važnosti nitrid Si3N4, koji ne oksidira na vazduhu ni na 1200 °C, otporan je na kiseline (osim azotne) i lužine, kao i na rastopljene metale i metale. šljake, što ga čini vrijednim materijalom za hemijsku industriju, kao i za proizvodnju vatrostalnih materijala. Jedinjenja silicijuma sa ugljenikom (silicijum karbid SiC) i borom (SiB3, SiB6, SiB12) odlikuju se velikom tvrdoćom, kao i termičkom i hemijskom otpornošću.
Dobivanje silicijuma
Mislim da je ovo najzanimljiviji dio, hajde da pogledamo pobliže ovdje.
U zavisnosti od namjene postoje:
1.
Elektronski kvalitetni silicij(tzv. “elektronski silicijum”) - najkvalitetniji silicijum sa sadržajem silicijuma od preko 99,999% po težini, električna otpornost silicijuma elektronskog kvaliteta može biti u rasponu od približno 0,001 do 150 Ohm cm, ali vrednost otpora mora biti osigurana isključivo zadata nečistoća, odnosno ulazak drugih nečistoća u kristal, čak i ako daju zadanu električnu otpornost, po pravilu je neprihvatljiv.
2.
Solarni silicijum(tzv. “solarni silicij”) - silicijum sa sadržajem silicijuma od preko 99,99% masenog udjela, koji se koristi za proizvodnju fotonaponskih pretvarača (solarnih baterija).
3.
Tehnički silicij- silicijumski blokovi polikristalne strukture dobijeni karbotermičkom redukcijom iz čistog kvarcnog peska; sadrži 98% silicija, glavna nečistoća je ugljik, karakteriziran visokim sadržajem legirajućih elemenata - bora, fosfora, aluminija; uglavnom se koristi za proizvodnju polikristalnog silicija.
Silicijum tehničke čistoće (95-98%) se dobija u električnom luku redukcijom silicijum-dioksida SiO2 između grafitnih elektroda. U vezi sa razvojem tehnologije poluprovodnika, razvijene su metode za proizvodnju čistog i visoko čistog silicijuma. To zahtijeva preliminarnu sintezu najčistijih početnih silicijumskih spojeva, iz kojih se silicijum ekstrahuje redukcijom ili termičkom razgradnjom.
Polikristalni silicij („polisilicij“) je najčistiji oblik industrijski proizvedenog silicija – poluproizvod koji se dobiva prečišćavanjem tehničkog silicija hloridnim i fluoridnim metodama i koristi se za proizvodnju mono- i multikristalnog silicija.
Tradicionalno, polikristalni silicijum se dobija iz tehničkog silicijuma pretvaranjem u isparljive silane (monosilan, hlorosilani, fluorosilani), nakon čega sledi odvajanje nastalih silana, rektifikaciono prečišćavanje odabranog silana i redukcija silana u metalni silicijum.
Čisti poluprovodnički silicijum se dobija u dva oblika: polikristalni(redukcija SiCl4 ili SiHCl3 cinkom ili vodonikom, termička razgradnja SiI4 i SiH4) i monokristalna(zonsko topljenje bez lončića i „izvlačenje” jednog kristala iz rastopljenog silicijuma - metoda Čohralskog).
Ovdje možete vidjeti proces uzgoja silicija metodom Czochralski.
Czochralski metoda- metoda uzgoja kristala povlačenjem prema gore sa slobodne površine velike zapremine taline uz iniciranje kristalizacije dovođenjem sjemenog kristala (ili nekoliko kristala) date strukture i kristalografske orijentacije u kontakt sa slobodnom površinom rastopiti.
Primena silicijuma
Posebno dopirani silicijum se široko koristi kao materijal za proizvodnju poluvodičkih uređaja (tranzistori, termistori, energetski ispravljači, tiristori; solarne fotoćelije koje se koriste u svemirski brodovi, kao i puno drugih stvari).
Pošto je silicijum providan za zrake talasnih dužina od 1 do 9 mikrona, koristi se u infracrvenoj optici.
Silicij ima različite i sve šire primjene. U metalurgiji Si
koristi se za uklanjanje kisika otopljenog u rastopljenim metalima (deoksidacija).
Silicijum je sastavni deo velikog broja legura gvožđa i obojenih metala.
Tipično, silicij daje legurama povećanu otpornost na koroziju, poboljšava njihova svojstva livenja i povećava mehaničku čvrstoću; međutim, na višim nivoima, silicijum može uzrokovati lomljivost.
Najvažnije su legure gvožđa, bakra i aluminijuma koje sadrže silicijum.
Silicijum se prerađuje u staklenoj, cementnoj, keramičkoj, elektro i drugim industrijama.
Ultra čisti silicijum se prvenstveno koristi za proizvodnju pojedinačnih elektronskih uređaja (na primer, procesor vašeg računara) i mikrokola sa jednim čipom.
Čisti silicijum, ultra čisti silicijumski otpad, prečišćeni metalurški silicijum u obliku kristalnog silicijuma su glavne sirovine za solarnu energiju.
Monokristalni silicijum - pored elektronike i solarne energije, koristi se za pravljenje ogledala za gasni laser.
Ultračisti silicij i njegovi proizvodi
Silicijum u telu
Silicijum se u organizmu nalazi u obliku različitih jedinjenja, uglavnom uključenih u formiranje tvrdih delova i tkiva skeleta. Neke morske biljke (na primjer, dijatomeje) i životinje (na primjer, silicijumske spužve, radiolarije) mogu akumulirati posebno velike količine silicija, stvarajući debele naslage silicijum (IV) oksida kada umiru na dnu oceana. U hladnim morima i jezerima prevladavaju biogeni mulj obogaćen silicijumom, u tropskim morima prevladavaju vapnenački muljevi sa niskim sadržajem silicija. Među kopnenim biljkama, žitarice, šaš, palme i preslice nakupljaju mnogo silicija. Kod kičmenjaka sadržaj silicijum (IV) oksida u pepelnim supstancama iznosi 0,1-0,5%. Silicijum se u najvećim količinama nalazi u gustom vezivnom tkivu, bubrezima i pankreasu. Dnevna ljudska ishrana sadrži do 1 g silicijuma. Kada je u vazduhu visok sadržaj prašine silicijum (IV) oksida, ona ulazi u ljudska pluća i izaziva bolest silikozu.
Zaključak
E, to je sve, ako pročitate do kraja i zadubite se malo dublje, onda ste korak bliže uspjehu. Nadam se da nisam uzalud pisao i da se bar nekom dopao post. Hvala vam na pažnji.
>> Hemija: Silicijum i njegova jedinjenja
Drugi predstavnik elemenata glavne podgrupe grupe IV je silicijum Si.
U prirodi silicijum- drugi najčešći hemijski element nakon kiseonika. Više od četvrtine zemljine kore čine njeni spojevi. Najčešći spoj silicijuma je njegov dioksid SiO2, drugo ime je silicijum dioksid. U prirodi formira mineral kvarc (sl. 46) i mnoge varijante, poput gorskog kristala i njegovog čuvenog ljubičastog oblika - ametista, kao i ahata, opala, jaspisa, kalcedona, karneola, koji su poznati kao ukrasni i polu- drago kamenje. Silicijum dioksid je takođe uobičajen i kvarcni pesak.
Od varijeteta minerala na bazi silicijum dioksida - kremen, kalcedon i dr. primitivni ljudi izrađeni alati. Upravo je kremen, ovaj neupadljiv i ne baš izdržljiv kamen, postavio temelj kameno doba- doba kremenog oruđa. Dva su razloga za to: rasprostranjenost i dostupnost kremena, kao i njegova sposobnost da formira oštre rezne ivice prilikom usitnjavanja.
Rice. 46. Prirodni kristal kvarca (lijevo) i umjetno uzgojen (desno)
Druga vrsta prirodnih spojeva silicija su silikati. Među njima su najčešći aluminosilikati (jasno je da ti silikati sadrže aluminij). Aluminosilikati uključuju granit, različite vrste glina, liskun. Silikat koji ne sadrži aluminij je, na primjer, azbest.
Najvažnije jedinjenje silicijuma- SiO2 oksid je neophodan za život biljaka i životinja. Daje snagu stabljikama biljaka i zaštitnim omotačima životinja. Zahvaljujući njemu trska, trska i preslica stoje jaki kao bajoneti, oštri listovi šaša sečeni kao noževi, strnište u pokošenoj njivi ubode kao iglice, a stabljike žitarica su tako jake da ne daju da se polja u poljima leći od kiše i vjetra. Riblje krljušti, školjke insekata, krila leptira, ptičje perje i životinjsko krzno su izdržljivi jer sadrže silicijum dioksid.
Silicijum daje glatkoću i snagu ljudskim kostima.
Silicijum je također dio nižih živih organizama - dijatomeja i radiolarija - najosjetljivijih grudvica žive tvari koje od silicijum-dioksida stvaraju svoje nenadmašno lijepe kosture.
Svojstva silicijuma.
Ako koristite kalkulator na solarni pogon, vjerovatno ste upoznati sa kristalnim silicijumom. Ovo je poluprovodnik. Za razliku od metala, njegova električna provodljivost raste s porastom temperature. Solarni paneli se postavljaju na satelite, letjelice i stanice, pretvarajući solarnu energiju u električnu energiju. Koriste poluvodičke kristale, prvenstveno silicijum.
Silicijumske solarne ćelije mogu pretvoriti do 10% apsorbirane sunčeve energije u električnu energiju.
Silicijum sagoreva u kiseoniku, formirajući već poznati silicijum dioksid, ili silicijum oksid (1U):
Budući da je nemetal, kada se zagrije, spaja se s metalima i formira silicide, na primjer:
Si + 2Mg = Mg2 Si
Silicidi se lako razlažu vodom ili kiselinama, oslobađajući gasovito vodikovo jedinjenje silicijuma - silan:
Mg2 Si + 2H2SO4 = 2MgSO4 + SiH4
Za razliku od ugljikovodika, silan se spontano zapali u zraku i sagorijeva stvarajući silicijum dioksid i vodu:
SiH4 + 202 = SiO2 + 2H2O
Povećana reaktivnost silana u odnosu na metan CH4 objašnjava se činjenicom da silicijum veća veličina atoma nego ugljenika, pa su -H hemijske veze slabije od C-H veza.
Silicijum reaguje sa koncentriranim vodenim rastvorima alkalija, formirajući silikate i vodik:
Si + 2NaON + N20 = Na2SiO3 + 2N2
Silicijum se dobija redukovanjem iz dioksida magnezijumom ili ugljenikom.
Silicijum(IV) oksid, ili silicijum dioksid, ili silicijum, poput CO2, je kiseli oksid. Međutim, za razliku od CO2, on nema molekularnu, već atomsku kristalnu rešetku. Stoga je SiO2 tvrda i vatrostalna supstanca. Ne otapa se u vodi i kiselinama, osim, kao što znate, fluorovodonične kiseline, ali na visokim temperaturama reagira s alkalijama i formira soli silicijumske kiseline - silikate.
Silikati se također mogu dobiti fuzijom silicijum dioksida sa metalnim oksidima ili karbonatima:
SiO2 + CaO = CaSiO3
SiO2 + CaC03 = CaSiO3 + C02
Natrijum i kalijum silikati se nazivaju rastvorljivo staklo. Njihove vodene otopine su dobro poznato silikatno ljepilo.
Od otopina silikata, djelovanjem jačih kiselina na njih - hlorovodonične, sumporne, octene, pa čak i ugljične, dobija se silicijeva kiselina H2SiO3:
K2SiO3 + 2HCl = 2KCl + N2SiO3
Stoga je H2SiO3 vrlo slaba kiselina. Nerastvorljiv je u vodi i ispada iz reakcione smjese u obliku želatinoznog taloga, ponekad kompaktno ispunjavajući cijeli volumen otopine, pretvarajući je u polučvrstu masu sličnu želeu ili želeu. Kada se ova masa osuši, formira se visoko porozna tvar - silika gel, koji se široko koristi kao adsorbent - apsorber drugih tvari.
Primena silicijuma. Već znate da se silicij koristi za proizvodnju poluvodičkih materijala, kao i legura otpornih na kiseline. Kada se kvarcni pijesak stapa s ugljem na visokim temperaturama, nastaje silicijum karbid SiC, koji je po tvrdoći drugi iza dijamanta. Zbog toga se koristi za oštrenje rezača metalorezačkih mašina i poliranje dragog kamenja.
Od rastopljenog kvarca izrađuje se različita kvarcna hemijska staklena posuda, koja može izdržati visoke temperature i ne puca kada je podvrgnuta naglom hlađenju.
Silikonska jedinjenja služe kao osnova za proizvodnju stakla i cementa.
Obicno prozorsko staklo ima sastav koji se može izraziti formulom
Na20 CaO 6SiO2
Proizvodi se u specijalnim staklenim pećima spajanjem mješavine sode, krečnjaka i pijeska.
Posebnost stakla je sposobnost da omekša i da, u rastopljenom stanju, poprimi bilo koji oblik koji je sačuvan kada se staklo stvrdne. Na tome se temelji proizvodnja stolnog posuđa i drugih proizvoda od stakla.
Staklo je jedan od najstarijih izuma čovečanstva. Već prije 3-4 hiljade godina proizvodnja stakla je razvijena u Egiptu, Siriji, Feniciji i Crnom moru. Majstori su dostigli visoko savršenstvo u staklarstvu Drevni Rim. Znali su da dobiju staklo u boji i da od komada takvog stakla prave mozaike.
Staklo je materijal ne samo za zanatlije, već i za umjetnike. Umjetnička djela od stakla obavezni su atribut svakog velikog muzeja. A vitraži crkava i mozaički paneli su živopisni primjeri toga. U jednoj od prostorija filijale u Sankt Peterburgu Ruska akademija Nauke postoji mozaik portret Petra I, koji je napravio M. V. Lomonosov.
Dodatni kvalitet staklu daju različiti aditivi. Tako se uvođenjem olovnog oksida dobija kristalno staklo, hrom oksid boji staklo zelene boje, kobaltov oksid - plavi, itd.
Područja primjene stakla su vrlo široka. Ovo je prozor, boca, lampa, ogledalo; optičko staklo - od naočara do naočala za fotoaparate; sočiva bezbrojnih optičkih instrumenata - od mikroskopa do teleskopa.
Drugi važan materijal koji se dobija od silicijumskih jedinjenja je cement. Dobiva se sinterovanjem gline i krečnjaka u specijalnim rotacionim pećima. Ako se cementni prah pomiješa s vodom, formira se cementna pasta ili, kako je nazivaju graditelji, "malter" koji se postepeno stvrdne. Kada se cementu kao punilo doda pijesak ili drobljeni kamen, dobije se beton. Čvrstoća betona se povećava ako se u njega uvede željezni okvir - dobije se armirani beton od kojeg se pripremaju zidne ploče, podni blokovi, nosači mostova itd.
Industrija silikata proizvodi staklo i cement. Takođe proizvodi silikatnu keramiku - ciglu, porculan, zemljano posuđe i proizvode od njih.
Otkriće silicijuma . Iako su ljudi već u antičko doba naširoko koristili silicijumske spojeve u svom svakodnevnom životu, sam silicijum u elementarnom stanju je prvi put dobio 1825. švedski hemičar J. Ya. Međutim, 12 godina prije njega, silicijum su nabavili J. Gay-Lussac i L. Thénard, ali je bio veoma kontaminiran nečistoćama.
Latinski naziv silicijum potiče od lat. silex - kremen. Ruski naziv "silicijum" dolazi od grčkog. kremnos - litica, stijena.
1. Prirodna jedinjenja silicijuma: silicijum dioksid, kvarc i njegove vrste, silikati, aluminosilikati, azbest.
2. Biološki značaj silicijum.
3. Osobine silicijuma: poluvodič, interakcija sa kiseonikom, metalima, alkalijama.
5. Silicijum(IV) oksid. Njegova struktura i svojstva: interakcija sa alkalijama, bazičnim oksidima, karbonatima i magnezijumom.
6. Silicijumska kiselina i njene soli. Topljivo staklo.
7. Primjena silicijuma i njegovih spojeva.
8. Staklo.
9. Cement.
Navedite sličnosti i razlike između ugljik(IV) oksida i silicijum(IV) oksida u strukturi i svojstvima (interakcija sa vodom, alkalijama, bazičnim oksidima i magnezijumom). Napišite jednačine reakcije.
Zašto se ugljik naziva glavnim elementom žive prirode, a silicijum - glavnim elementom nežive prirode?
Kada je višak rastvora natrijum hidroksida reagovao sa 16 g silicijuma, dobijeno je 22,4 litara vodonika. Koliki je maseni udio silicijuma u uzetom uzorku? Koliko grama silicijum oksida je sadržavao? Koliko je grama 60% alkalne otopine bilo potrebno za reakciju?
Napišite jednadžbe reakcije koje se mogu koristiti za izvođenje sljedećih transformacija:
a) SiO2 -> Si -> Ca2Si -> SiH4 -> SiO2 -> Si
b) Si -> SiO2 -> Na2SiO3 -> H2SiO3 -> SiO2 -> Si
Razmotrite oksidaciono-redukcione procese.
Čuveni naučnik u oblasti mineralogije A.E. Fersman je napisao: „Pokazuju široku paletu predmeta: prozirnu kuglu koja blista na suncu čistoćom hladne izvorske vode, prelep, šareni ahat, sjajnu igru raznobojnog opala , čisti pijesak na morskoj obali, tanak kao svila, nit topljenog kvarca ili od njega otporno posuđe, divno izrezane gomile gorskog kristala, misteriozni dizajn od fantastičnog jaspisa, okamenjeno drvo pretvoreno u kamen, grubo obrađeno. vrh strijele drevnog čovjeka... sve je to jedna te ista smjesa...” ? Dovršite ponudu.
Sadržaj lekcije beleške sa lekcija podrška okvirnoj prezentaciji lekcija metode ubrzanja interaktivne tehnologije Vježbajte zadaci i vježbe radionice za samotestiranje, treninzi, slučajevi, potrage domaća zadaća diskusija pitanja retorička pitanja učenika Ilustracije audio, video i multimedija fotografije, slike, grafike, tabele, dijagrami, humor, anegdote, vicevi, stripovi, parabole, izreke, ukrštene reči, citati Dodaci sažetakačlanci trikovi za radoznale jaslice udžbenici osnovni i dodatni rečnik pojmova ostalo Poboljšanje udžbenika i lekcijaispravljanje grešaka u udžbeniku ažuriranje fragmenta u udžbeniku, elementi inovacije u lekciji, zamjena zastarjelog znanja novim Samo za nastavnike savršene lekcije kalendarski plan za godinu smjernice diskusioni programi Integrisane lekcijeKao samostalni hemijski element, silicijum je postao poznat čovečanstvu tek 1825. godine. Što, naravno, nije spriječilo upotrebu silikonskih spojeva u toliko područja da je lakše navesti ona gdje se element ne koristi. Ovaj članak će rasvijetliti fizička, mehanička i korisna kemijska svojstva silicija i njegovih spojeva, primjene, a govorit ćemo i o tome kako silicij utječe na svojstva čelika i drugih metala.
Prvo, pogledajmo opšte karakteristike silicijum. Od 27,6 do 29,5% mase zemljine kore čini silicijum. IN morska voda koncentracija elementa je također značajna – do 3 mg/l.
U pogledu zastupljenosti u litosferi, silicijum je na drugom mestu posle kiseonika. Međutim, njegov najpoznatiji oblik, silicijum dioksid, je dioksid, a njegova svojstva su postala osnova za tako široku upotrebu.
Ovaj video će vam reći šta je silicij:
Koncept i karakteristike
Silicijum je nemetal, ali pod različitim uslovima može pokazati i kisela i bazična svojstva. To je tipičan poluvodič i izuzetno se koristi u elektrotehnici. Njegova fizička i hemijska svojstva su u velikoj mjeri određena njegovim alotropnim stanjem. Najčešće se radi o kristalnom obliku, jer su njegove kvalitete traženije u nacionalnoj ekonomiji.
- Silicijum je jedan od osnovnih makroelemenata u ljudskom tijelu. Njegov nedostatak štetno utiče na stanje koštanog tkiva, kose, kože i noktiju. Osim toga, silicijum utiče na performanse imunog sistema.
- U medicini su element, odnosno njegovi spojevi, svoju prvu primjenu našli upravo u tom svojstvu. Voda iz bunara obloženih silicijumom bila je ne samo čista, već je pozitivno uticala i na otpornost zarazne bolesti. Danas jedinjenja sa silicijumom služe kao osnova za lekove protiv tuberkuloze, ateroskleroze i artritisa.
- Općenito, nemetal je neaktivan, ali ga je teško pronaći u čistom obliku. To je zbog činjenice da se na zraku brzo pasivizira slojem dioksida i prestaje reagirati. Kada se zagrije, hemijska aktivnost se povećava. Kao rezultat toga, čovječanstvo je mnogo bolje upoznato sa spojevima materije, a ne sa samim sobom.
Dakle, silicijum formira legure sa gotovo svim metalima - silicidima. Svi se odlikuju vatrostalnošću i tvrdoćom i koriste se u odgovarajućim područjima: plinske turbine, peći za grijanje.
Nemetal se nalazi u tabeli D.I. Mendeljejeva u grupi 6 zajedno sa ugljenikom i germanijumom, što ukazuje na izvesnu sličnost sa ovim supstancama. Dakle, ono što ima zajedničko sa ugljenikom je njegova sposobnost da formira jedinjenja organskog tipa. Istovremeno, silicijum, kao i germanijum, može pokazati svojstva metala u nekim hemijskim reakcijama, koji se koristi u sintezi.
Prednosti i nedostaci
Kao i svaka druga tvar sa stanovišta upotrebe u nacionalnoj ekonomiji, silicij ima određene korisne ili ne baš korisne kvalitete. Važni su upravo za određivanje područja upotrebe.
- Značajna prednost supstance je njena dostupnost. Istina je da se u prirodi ne nalazi u slobodnom obliku, ali ipak, tehnologija proizvodnje silicija nije tako komplikovana, iako je energetski zahtjevna.
- Druga najvažnija prednost je formiranje mnogih jedinjenja sa neobično korisna svojstva. To uključuje silane, silicide, dioksid i, naravno, široku lepezu silikata. Sposobnost silicijuma i njegovih spojeva da formiraju složene čvrste otopine je gotovo beskonačna, što omogućava beskonačno dobivanje širokog spektra varijacija stakla, kamena i keramike.
- Poluprovodnička svojstva nemetal mu daje mjesto kao osnovni materijal u elektrotehnici i radiotehnici.
- Nemetalni je netoksičan, koji omogućava upotrebu u bilo kojoj industriji, a istovremeno ne pretvara tehnološki proces u potencijalno opasan.
Nedostaci materijala uključuju samo relativnu krhkost s dobrom tvrdoćom. Silicijum se ne koristi za nosive konstrukcije, ali ova kombinacija omogućava da se površina kristala pravilno obradi, što je važno za izradu instrumenata.
Razgovarajmo sada o osnovnim svojstvima silicijuma.
Svojstva i karakteristike
Budući da se kristalni silicijum najčešće koristi u industriji, važnija su njegova svojstva, a upravo ona su data u tehničke specifikacije. Fizička svojstva supstance su sljedeća:
- tačka topljenja – 1417 C;
- tačka ključanja – 2600 C;
- gustina je 2,33 g/cu. cm, što ukazuje na krhkost;
- toplotni kapacitet, kao ni toplotna provodljivost, nisu konstantni ni na najčistijim uzorcima: 800 J/(kg K), ili 0,191 cal/(g deg) i 84-126 W/(m K), ili 0,20-0, 30 cal/(cm·sec·deg) respektivno;
- transparentno do dugovalnog infracrvenog zračenja, koje se koristi u infracrvenoj optici;
- dielektrična konstanta – 1,17;
- tvrdoća po Mohsovoj skali – 7.
Električna svojstva nemetala u velikoj mjeri zavise od nečistoća. U industriji, ova karakteristika se koristi modulacijom željenog tipa poluprovodnika. Na normalnim temperaturama silicijum je krhak, ali kada se zagrije iznad 800 C, moguća je plastična deformacija.
Svojstva amorfnog silicijuma su upadljivo različita: vrlo je higroskopan i mnogo aktivnije reagira čak i na normalnim temperaturama.
Struktura i hemijski sastav, kao i svojstva silicijuma razmatraju se u videu ispod:
Sastav i struktura
Silicijum postoji u dva alotropna oblika, koji su podjednako stabilni na normalnim temperaturama.
- Crystal ima izgled tamno sivog praha. Supstanca, iako ima kristalnu rešetku nalik dijamantu, krhka je zbog pretjerano dugih veza između atoma. Zanimljiva su njegova poluprovodnička svojstva.
- Pri vrlo visokim pritiscima možete dobiti hexagonal modifikacija sa gustinom od 2,55 g/cu. cm, međutim, ova faza još nije našla praktičan značaj.
- Amorfna– smeđe-smeđi prah. Za razliku od kristalnog oblika, on reagira mnogo aktivnije. To nije toliko zbog inertnosti prvog oblika, koliko zbog činjenice da je u zraku tvar prekrivena slojem dioksida.
Osim toga, potrebno je uzeti u obzir još jednu vrstu klasifikacije koja se odnosi na veličinu kristala silicija, koji zajedno čine supstancu. Kristalna rešetka, kao što je poznato, podrazumijeva urednost ne samo atoma, već i struktura koje ovi atomi formiraju - takozvani poredak dugog dometa. Što je veća, to će supstanca biti homogenija po svojstvima.
- Monocrystalline– uzorak je jedan kristal. Njegova struktura je maksimalno uređena, svojstva su homogena i dobro predvidljiva. Ovo je materijal koji je najtraženiji u elektrotehnici. Međutim, to je i jedna od najskupljih vrsta, jer je proces dobijanja složen, a stopa rasta niska.
- Multikristalna– uzorak se sastoji od većeg broja krupnih kristalnih zrna. Granice između njih formiraju dodatne nivoe defekata, što smanjuje performanse uzorka kao poluprovodnika i dovodi do bržeg trošenja. Tehnologija uzgoja multikristala je jednostavnija, a samim tim i jeftiniji materijal.
- Polycrystalline- sadrži velika količina zrna koja se nalaze nasumično jedno u odnosu na drugo. Ovo je najčistiji tip industrijskog silicija koji se koristi u mikroelektronici i solarnoj energiji. Često se koristi kao sirovina za uzgoj multi- i monokristala.
- Amorfni silicijum takođe zauzima posebno mesto u ovoj klasifikaciji. Ovdje se red atoma održava samo na najkraćim udaljenostima. Međutim, u elektrotehnici se još uvijek koristi u obliku tankih filmova.
Proizvodnja bez metala
Dobivanje čistog silicijuma nije tako lako, s obzirom na inertnost njegovih spojeva i visoku tačku topljenja većine njih. U industriji najčešće pribjegavaju redukciji ugljikom iz dioksida. Reakcija se odvija u lučnim pećima na temperaturi od 1800 C. Na taj način se dobija nemetal čistoće 99,9%, što nije dovoljno za njegovu upotrebu.
Dobiveni materijal se hlorira kako bi se dobili kloridi i hidrokloridi. Zatim se spojevi pročišćavaju svim mogućim metodama od nečistoća i redukuju vodonikom.
Supstanca se takođe može pročistiti dobijanjem magnezijum silicida. Silicid je izložen hlorovodoničnom ili sirćetnom kiselinom. Dobija se silan i ovaj se prečišćava Različiti putevi– sorpcija, rektifikacija i tako dalje. Zatim se silan razlaže na vodonik i silicijum na temperaturi od 1000 C. U ovom slučaju se dobija supstanca sa udjelom nečistoća od 10 -8 -10 -6%.
Primjena supstance
Za industriju, elektrofizičke karakteristike nemetala su od najvećeg interesa. Njegov monokristalni oblik je poluprovodnik sa indirektnim procepom. Njegova svojstva određuju nečistoće, što omogućava dobijanje kristala silicija sa određenim svojstvima. Dakle, dodavanje bora i indija omogućava uzgoj kristala s provodljivošću rupa, a uvođenje fosfora ili arsena omogućava uzgoj kristala elektronske provodljivosti.
- Silicijum doslovno služi kao osnova moderne elektrotehnike. Od njega se prave tranzistori, fotoćelije, integrirana kola, diode i tako dalje. Štaviše, funkcionalnost uređaja gotovo uvijek je određena samo prizemnim slojem kristala, što određuje vrlo specifične zahtjeve za površinsku obradu.
- U metalurgiji se tehnički silicijum koristi i kao modifikator legure - daje veću čvrstoću, i kao komponenta - u, na primer, i kao deoksidaciono sredstvo - u proizvodnji livenog gvožđa.
- Ultračisti i pročišćeni metalurški materijali čine osnovu solarne energije.
- Nemetalni dioksid se u prirodi pojavljuje u mnogo različitih oblika. Njegove kristalne sorte - opal, ahat, karneol, ametist, gorski kristal - našle su svoje mjesto u nakitu. U metalurgiji, građevinarstvu i radioelektronici koriste se modifikacije koje nisu toliko atraktivne - kremen, kvarc.
- Jedinjenje nemetala sa ugljenikom, karbida, koristi se u metalurgiji, izradi instrumenata i hemijskoj industriji. To je širokopojasni poluprovodnik, koji se odlikuje visokom tvrdoćom - 7 po Mohsovoj skali, i čvrstoćom, što mu omogućava da se koristi kao abrazivni materijal.
- Silikati - odnosno soli silicijumske kiseline. Nestabilan, lako se raspada pod uticajem temperature. Njihova izuzetna karakteristika je da formiraju brojne i raznovrsne soli. Ali potonji su osnova za proizvodnju stakla, keramike, zemljanog posuđa, kristala itd. Možemo sa sigurnošću reći da je moderna konstrukcija zasnovana na raznim silikatima.
- Staklo ovdje predstavlja najzanimljiviji slučaj. Njegova osnova su aluminosilikati, ali beznačajne primjese drugih tvari - obično oksida - daju materijalu mnogo različitih svojstava, uključujući boju. -, zemljano posuđe, porcelan, zapravo, ima istu formulu, ali sa drugačijim omjerom komponenti, a i njegova raznolikost je zadivljujuća.
- Nemetal ima još jednu sposobnost: formira spojeve poput ugljičnih, u obliku dugog lanca atoma silicija. Takva jedinjenja se nazivaju organosilicijumska jedinjenja. Opseg njihove primjene nije ništa manje poznat - to su silikoni, brtvila, maziva i tako dalje.
Silicijum je vrlo čest element i ima neobičan veliki značaj u mnogim oblastima nacionalne ekonomije. Štoviše, aktivno se koristi ne samo sama tvar, već i svi njeni različiti i brojni spojevi.
Ovaj video će vam reći o svojstvima i upotrebi silicija:
Silicijum u slobodnom obliku izolovali su 1811. J. Gay-Lussac i L. Thénard propuštanjem pare silicijum fluorida preko metalnog kalijuma, ali ga oni nisu opisali kao element. Švedski hemičar J. Berzelius je 1823. dao opis silicijuma koji je dobio tretiranjem kalijeve soli K 2 SiF 6 metalnim kalijumom na visoke temperature. Novi element je dobio naziv "silicijum" (od latinskog silex - kremen). Ruski naziv "silicijum" uveo je 1834. godine ruski hemičar German Ivanovič Hes. Prevedeno sa starogrčkog. krhmnoz- "litica, planina."
Boravak u prirodi, primanje:
U prirodi se silicij nalazi u obliku dioksida i silikata različitih sastava. Prirodni silicijum se prvenstveno javlja u obliku kvarca, iako postoje i drugi minerali kao što su kristobalit, tridimit, kitit i kuzit. Amorfni silicijum se nalazi u naslagama dijatomeja na dnu mora i okeana - ove naslage su nastale od SiO 2, koji je bio deo dijatomeja i nekih cilijata.
Slobodni silicijum se može dobiti kalcinacijom finog belog peska sa magnezijumom, koji je po hemijskom sastavu gotovo čisti silicijum oksid, SiO 2 +2Mg=2MgO+Si. U industriji, tehnički silicijum se dobija redukcijom taline SiO 2 koksom na temperaturi od oko 1800°C u lučnim pećima. Čistoća silicijuma dobijenog na ovaj način može dostići 99,9% (glavne nečistoće su ugljenik i metali).
Fizička svojstva:
Amorfni silicijum ima oblik smeđeg praha, čija je gustina 2,0 g/cm 3 . Kristalni silicijum je tamno siva, sjajna kristalna supstanca, krhka i vrlo tvrda, koja kristališe u dijamantskoj rešetki. Ovo je tipičan poluprovodnik (provodi električnu energiju bolje od izolatora poput gume i lošije od provodnika poput bakra). Silicijum je krhak samo kada se zagreje iznad 800 °C, postaje plastična tvar. Zanimljivo je da je silicijum providan za infracrveno zračenje, počevši od talasne dužine od 1,1 mikrometar.
Hemijska svojstva:
Hemijski, silicijum je neaktivan. Na sobnoj temperaturi reaguje samo sa gasovitim fluorom, što dovodi do stvaranja isparljivog silicijum tetrafluorida SiF 4 . Kada se zagrije na temperaturu od 400-500 °C, silicijum reaguje sa kiseonikom i formira dioksid, sa hlorom, bromom i jodom - da bi se formirali odgovarajući veoma isparljivi tetrahalid SiHal 4. Na temperaturi od oko 1000°C, silicijum reaguje sa azotom i formira nitrid Si 3 N 4, a sa borom - termički i hemijski stabilne boride SiB 3, SiB 6 i SiB 12. Silicijum ne reaguje direktno sa vodonikom.
Za jetkanje silikona najčešće se koristi mješavina fluorovodonične i dušične kiseline.
Silicijum se rastvara u vrućim alkalnim rastvorima: Si + 2KOH + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2
Silicijum karakterišu jedinjenja sa stepenom oksidacije +4 ili -4.
Najvažnije veze:
Silicijum dioksid, SiO 2- (silicijum anhidrid), bezbojan. christ. supstanca, vatrostalna (1720 C), visoke tvrdoće. Kiseli oksid, kemijski neaktivan, stupa u interakciju s fluorovodoničnom kiselinom i otopinama alkalija, u potonjem slučaju stvarajući soli silicijumskih kiselina - silikate. Silikati nastaju i kada se silicijum oksid stopi sa alkalijama, bazičnim oksidima i nekim solima
SiO 2 + 4NaOH = Na 4 SiO 4 + 2H 2 O; SiO 2 + CaO = CaSiO 3;
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 CaSi 6 O 14 + 2CO 2 (mješoviti natrijum-kalcijum silikat, staklo)
Silicijumske kiseline- slaba, nerastvorljiva, nastaje kada se kiselina doda silikatnoj otopini u obliku gela (tvar slična želatini). H 4 SiO 4 (ortosilicijum) i H 2 SiO 3 (metasilicijum ili silicijum) postoje samo u rastvoru i nepovratno se pretvaraju u SiO 2 kada se zagreju i osuše. Dobiveni čvrsti porozni proizvod je silika gel, ima razvijenu površinu i koristi se kao adsorbent gasa, desikant, katalizator i nosač katalizatora.
Silikati- soli silicijumskih kiselina najvećim delom (osim natrijum i kalijum silikata) su nerastvorljive u vodi. Rastvorljivi silikati u rastvoru podležu ozbiljnoj hidrolizi.
Jedinjenja vodonika- analozi ugljovodonika, silani, spojevi u kojima su atomi silicija povezani jednom vezom, jaka, ako su atomi silicijuma povezani dvostrukom vezom. Poput ugljovodonika, ova jedinjenja formiraju lance i prstenove. Svi silani mogu spontano da se zapale, formiraju eksplozivne mešavine sa vazduhom i lako reaguju sa vodom: SiH 4 + 2H 2 O = SiO 2 + 4H 2
Silicijum tetrafluorid SiF 4, plin neugodnog mirisa, otrovan, nastaje djelovanjem fluorovodonične kiseline na silicij i mnoge njegove spojeve, uključujući staklo:
Na 2 SiO 3 + 6HF = 2NaF + SiF 4 + 3H 2 O
Reaguje sa vodom stvarajući silicijum i heksafluorosilicijum(H 2 SiF 6) kiseline:
3SiF 4 + 3H 2 O = 2H 2 SiF 6 + H 2 SiO 2
H 2 SiF 6 je po jačini blizak sumpornoj kiselini, soli su fluorosilikati.
primjena:
Silicijum se najviše koristi u proizvodnji legura za davanje čvrstoće aluminijumu, bakru i magnezijumu i za proizvodnju ferosilicida, koji su važni u proizvodnji čelika i poluvodičkoj tehnologiji. Kristali silikona se koriste u solarnim ćelijama i poluvodičkim uređajima - tranzistorima i diodama. Silicijum služi i kao sirovina za proizvodnju organosilicijumskih jedinjenja, odnosno siloksana, koji se dobijaju u obliku ulja, maziva, plastike i sintetičke gume. Anorganska jedinjenja silicija koriste se u tehnologiji keramike i stakla, kao izolacioni materijal i piezokristali
Za neke organizme silicijum je važan biogeni element. Dio je potpornih struktura u biljkama i skeletnih struktura kod životinja. Silicijum u velikim količinama koncentrišu morski organizmi - dijatomeje, radiolarije, spužve. Velike količine silicijuma su koncentrisane u preslici i žitaricama, prvenstveno u potfamiliji bambusa i riže, uključujući rižu. Ljudsko mišićno tkivo sadrži (1-2)·10 -2% silicijuma, koštano tkivo - 17·10 -4%, krv - 3,9 mg/l. Do 1 g silicijuma ulazi u ljudski organizam sa hranom svakog dana.
Antonov S.M., Tomilin K.G.
HF Tjumenski državni univerzitet, 571 grupa.
Izvori: Silicijum Wikipedia; Silicijum u onlajn enciklopediji "Oko sveta", ;
Silicijum na licu mesta
CPU? Pijesak? Koje asocijacije imate na ovu riječ? Ili možda Silicijumska dolina?
Kako god bilo, na silicijum nailazimo svaki dan, a ako vas zanima šta je Si i sa čime se jede, obratite se mačku.
Uvod
Kao student na jednom od moskovskih univerziteta sa specijalnosti nanomaterijala, želeo sam da vas, dragi čitaoče, upoznam sa najvažnijim hemijskim elementima naše planete. Dugo sam birao odakle da počnem, ugljenik ili silicijum, i ipak sam odlučio da se zaustavim na Si, jer je srce svakog modernog gadžeta zasnovano na njemu, da tako kažem, naravno. Pokušaću da izrazim svoja razmišljanja na krajnje jednostavan i pristupačan način. Pišući ovaj materijal, računao sam uglavnom na početnike, ali će i napredniji ljudi moći da nauče nešto zanimljivo napisano isključivo da proširi vidike zainteresovanih. Pa počnimo.Silicijum
Silicijum (lat. Silicium), Si, hemijski element IV grupe periodnog sistema Mendeljejeva; atomski broj 14, atomska masa 28.086.U prirodi je element predstavljen sa tri stabilna izotopa: 28Si (92,27%), 29Si (4,68%) i 30Si (3,05%).
Gustina (na br.) 2,33 g/cm³
Tačka topljenja 1688 K
![](https://i1.wp.com/habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/57e/a07/a5c/57ea07a5cda95b3dca9b8c5759a423db.jpg)
Powder Si
Istorijska referenca
Jedinjenja silicijuma, rasprostranjena na zemlji, poznata su čovjeku još od kamenog doba. Upotreba kamenog oruđa za rad i lov nastavljena je nekoliko milenijuma. Upotreba silicijumskih spojeva vezanih za njihovu preradu - proizvodnju stakla - počela je oko 3000. godine prije Krista. e. (u starom Egiptu). Najranije poznato jedinjenje silicijuma je SiO2 oksid (silicijum dioksid). U 18. veku, silicijum se smatrao jednostavnom čvrstom materijom i klasifikovan kao "zemlja" (kao što se ogleda u njegovom nazivu). Složenost sastava silicijum dioksida utvrdio je I. Ya. Po prvi put, 1825. godine, dobio je elementarni silicijum iz silicijum fluorida SiF4, redukujući potonjeg metalnim kalijumom. Novi element je dobio naziv "silicijum" (od latinskog silex - kremen). Rusko ime je uveo G. I. Hess 1834. godine.
Silicijum je veoma čest u prirodi kao deo običnog peska.
Rasprostranjenost silicijuma u prirodi
Silicijum je drugi najzastupljeniji element u zemljinoj kori (posle kiseonika), njegov prosečan sadržaj u litosferi je 29,5% (po masi). U zemljinoj kori silicijum igra istu primarnu ulogu kao ugljenik u životinjskom i biljnom svetu. Za geohemiju silicijuma važna je njegova izuzetno jaka veza sa kiseonikom. Oko 12% litosfere čini silicijum SiO2 u obliku minerala kvarca i njegovih varijanti. 75% litosfere je sastavljeno od raznih silikata i aluminosilikata (feldspati, liskuni, amfiboli itd.). Ukupan broj minerala koji sadrže silicijum prelazi 400.Fizička svojstva silicijuma
Mislim da nema smisla živjeti ovdje, sva fizička svojstva su slobodno dostupna, ali ću navesti one najosnovnije.Tačka ključanja 2600 °C
Silicijum je transparentan za dugotalasne infracrvene zrake
Dielektrična konstanta 11.7
Silicijum Mohs tvrdoća 7.0
Želio bih reći da je silicij krhak materijal, primjetna plastična deformacija počinje na temperaturama iznad 800°C.
Silicijum je poluprovodnik, zbog čega se široko koristi. Električna svojstva silicijuma veoma zavise od nečistoća.
Hemijska svojstva silicijuma
Ovdje bi se, naravno, moglo puno toga reći, ali ja ću se fokusirati na najzanimljivije. U jedinjenjima Si (slično ugljeniku) 4-valenten.U zraku je silicij stabilan čak i na povišenim temperaturama zbog stvaranja zaštitnog oksidnog filma. U kiseoniku oksidira počevši od 400 °C, formirajući silicijum oksid (IV) SiO2.
Silicijum je otporan na kiseline i rastvara se samo u mešavini azotne i fluorovodonične kiseline, a lako se otapa u vrućim alkalnim rastvorima uz oslobađanje vodonika.
Silicijum formira 2 grupe silana koji sadrže kiseonik - siloksane i siloksene. Silicijum reaguje sa azotom na temperaturama iznad 1000 °C Od velike je praktične važnosti nitrid Si3N4, koji ne oksidira na vazduhu ni na 1200 °C, otporan je na kiseline (osim azotne) i lužine, kao i na rastopljene metale i metale. šljake, što ga čini vrijednim materijalom za hemijsku industriju, kao i za proizvodnju vatrostalnih materijala. Jedinjenja silicijuma sa ugljenikom (silicijum karbid SiC) i borom (SiB3, SiB6, SiB12) odlikuju se velikom tvrdoćom, kao i termičkom i hemijskom otpornošću.
Dobivanje silicijuma
Mislim da je ovo najzanimljiviji dio, hajde da pogledamo pobliže ovdje.U zavisnosti od namjene postoje:
1. Elektronski kvalitetni silicij(tzv. “elektronski silicijum”) - najkvalitetniji silicijum sa sadržajem silicijuma od preko 99,999% po težini, električna otpornost silicijuma elektronskog kvaliteta može biti u rasponu od približno 0,001 do 150 Ohm cm, ali vrednost otpora mora biti osigurana isključivo zadata nečistoća, odnosno ulazak drugih nečistoća u kristal, čak i ako daju zadanu električnu otpornost, po pravilu je neprihvatljiv.
2. Solarni silicijum(tzv. “solarni silicij”) - silicijum sa sadržajem silicijuma od preko 99,99% masenog udjela, koji se koristi za proizvodnju fotonaponskih pretvarača (solarnih baterija).
3. Tehnički silicij- silicijumski blokovi polikristalne strukture dobijeni karbotermičkom redukcijom iz čistog kvarcnog peska; sadrži 98% silicija, glavna nečistoća je ugljik, karakteriziran visokim sadržajem legirajućih elemenata - bora, fosfora, aluminija; uglavnom se koristi za proizvodnju polikristalnog silicija.
Silicijum tehničke čistoće (95-98%) se dobija u električnom luku redukcijom silicijum-dioksida SiO2 između grafitnih elektroda. U vezi sa razvojem tehnologije poluprovodnika, razvijene su metode za proizvodnju čistog i visoko čistog silicijuma. To zahtijeva preliminarnu sintezu najčistijih početnih silicijumskih spojeva, iz kojih se silicijum ekstrahuje redukcijom ili termičkom razgradnjom.
Polikristalni silicij („polisilicij“) je najčistiji oblik industrijski proizvedenog silicija – poluproizvod koji se dobiva prečišćavanjem tehničkog silicija hloridnim i fluoridnim metodama i koristi se za proizvodnju mono- i multikristalnog silicija.
Tradicionalno, polikristalni silicijum se dobija iz tehničkog silicijuma pretvaranjem u isparljive silane (monosilan, hlorosilani, fluorosilani), nakon čega sledi odvajanje nastalih silana, rektifikaciono prečišćavanje odabranog silana i redukcija silana u metalni silicijum.
Čisti poluprovodnički silicijum se dobija u dva oblika: polikristalni(redukcija SiCl4 ili SiHCl3 cinkom ili vodonikom, termička razgradnja SiI4 i SiH4) i monokristalna(zonsko topljenje bez lončića i „izvlačenje” jednog kristala iz rastopljenog silicijuma - metoda Čohralskog).
Ovdje možete vidjeti proces uzgoja silicija metodom Czochralski.
Czochralski metoda- metoda uzgoja kristala povlačenjem prema gore sa slobodne površine velike zapremine taline uz iniciranje kristalizacije dovođenjem sjemenog kristala (ili nekoliko kristala) date strukture i kristalografske orijentacije u kontakt sa slobodnom površinom rastopiti.
Primena silicijuma
Posebno dopirani silicijum se široko koristi kao materijal za izradu poluvodičkih uređaja (tranzistori, termistori, energetski ispravljači, tiristori; solarne fotonaponske ćelije koje se koriste u svemirskim letjelicama, kao i mnoge druge stvari).Pošto je silicijum providan za zrake talasnih dužina od 1 do 9 mikrona, koristi se u infracrvenoj optici.
Silicij ima različite i sve šire primjene. U metalurgiji Si
koristi se za uklanjanje kisika otopljenog u rastopljenim metalima (deoksidacija).
Silicijum je sastavni deo velikog broja legura gvožđa i obojenih metala.
Tipično, silicij daje legurama povećanu otpornost na koroziju, poboljšava njihova svojstva livenja i povećava mehaničku čvrstoću; međutim, na višim nivoima, silicijum može uzrokovati lomljivost.
Najvažnije su legure gvožđa, bakra i aluminijuma koje sadrže silicijum.
Silicijum se prerađuje u staklenoj, cementnoj, keramičkoj, elektro i drugim industrijama.
Ultra čisti silicijum se prvenstveno koristi za proizvodnju pojedinačnih elektronskih uređaja (na primer, procesor vašeg računara) i mikrokola sa jednim čipom.
Čisti silicijum, ultra čisti silicijumski otpad, prečišćeni metalurški silicijum u obliku kristalnog silicijuma su glavne sirovine za solarnu energiju.
Monokristalni silicijum - pored elektronike i solarne energije, koristi se za pravljenje ogledala za gasni laser.
Ultračisti silicij i njegovi proizvodi
Silicijum u telu
Silicijum se u organizmu nalazi u obliku različitih jedinjenja, uglavnom uključenih u formiranje tvrdih delova i tkiva skeleta. Neke morske biljke (na primjer, dijatomeje) i životinje (na primjer, silicijumske spužve, radiolarije) mogu akumulirati posebno velike količine silicija, stvarajući debele naslage silicijum (IV) oksida kada umiru na dnu oceana. U hladnim morima i jezerima prevladavaju biogeni mulj obogaćen silicijumom, u tropskim morima prevladavaju vapnenački muljevi sa niskim sadržajem silicija. Među kopnenim biljkama, žitarice, šaš, palme i preslice nakupljaju mnogo silicija. Kod kičmenjaka sadržaj silicijum (IV) oksida u pepelnim supstancama iznosi 0,1-0,5%. Silicijum se u najvećim količinama nalazi u gustom vezivnom tkivu, bubrezima i pankreasu. Dnevna ljudska ishrana sadrži do 1 g silicijuma. Kada je u vazduhu visok sadržaj prašine silicijum (IV) oksida, ona ulazi u ljudska pluća i izaziva bolest silikozu.Zaključak
E, to je sve, ako pročitate do kraja i zadubite se malo dublje, onda ste korak bliže uspjehu. Nadam se da nisam uzalud pisao i da se bar nekom dopao post. Hvala vam na pažnji.- Ikona "Sveta porodica" - u čemu pomaže, kako se moliti Ikona Svete porodice ima posebnu moć
- Književni pokreti i pokreti: klasicizam, sentimentalizam, romantizam, realizam, modernizam (simbolizam, akmeizam, futurizam)
- Ruska književnost 18. veka Čuveni ruski pesnik 18. veka bio je
- Glavni trendovi ruskog modernizma: simbolizam, akmeizam, futurizam