Silikon (element kimiku) proprjetajiet formula karatteristika. Silikon istorja ftuħ

Bosta apparati teknoloġiċi moderni u apparati ġew maħluqa minħabba l-proprjetajiet uniċi tas-sustanzi jinstabux fin-natura. Umanità bl-esperimentazzjoni u studju bir-reqqa ta 'l-elementi ta' madwarna kontinwament promozzjonijiet invenzjoni tagħha stess - dan il-proċess jissejjaħ progress teknoloġiku. Hija bbażata fuq sempliċi, aċċessibbli għal kulħadd affarijiet li jdawru magħna fil-ħajja ta 'kuljum. Per eżempju, ir-ramel, dak li jista 'jkun sorprendenti u mhux tas-soltu? Xjenzati kienu kapaċi tiżolah mill-silikon - element kimiku, li mingħajrhom ma jkun hemm l-ebda tagħmir tal-kompjuter. qasam ta 'applikazzjoni hija diversa u qiegħed dejjem jikber. Dan jinkiseb billi l-proprjetajiet uniċi tal-atomu silikon, l-istruttura tagħha u l-possibbiltà ta 'komposti sempliċi ma' sustanzi oħra.

karatteristika

Fil -sistema perjodika, żviluppata D. I. Mendeleevym, silikon (element kimiku) indikat bis-simbolu Si. Hija tirreferi għall-non-metalli, tinsab fil-prinċipali-raba grupp tat-tielet perijodu, għandha l-numru atomiku 14. Prossimità tagħha mal-karbonju mhux aċċidentali: f'ħafna mill-proprjetajiet tagħhom huma komparabbli. Ma jinstabux fin-natura fil-forma pura, bħala element attiv u għandha rabta qawwija biżżejjed bl-ossiġnu. materjal tal-bażi - silika, li hija ossidu, u silikati (ramel). Meta dan silikon (kompost naturali tagħha) huwa wieħed mill-elementi kimiċi aktar komuni fid-dinja. kontenut frazzjoni tal-massa ta 'dan huwa t-tieni biss għall-ossiġnu (aktar minn 28%). Is-saff qoxra ta 'fuq tinkludi dijossidu tas-silikon fil-forma (dan kwarz), it-tipi varji ta' tafal u ramel. It-tieni grupp l-aktar komuni huwa magħmul minn silikati tagħha. F'fond ta 'madwar 35 km mill-saffi tal-wiċċ huma rranġati granit u bażalt depożiti, li jinkludu komposti silikon. Perċentwali tal-kontenut tal-qalba tad-dinja mhix dehret s'issa, iżda eqreb lejn is-saffi tal-wiċċ tal-mantell (sa 900 km) jinkludu silikati. Il-kompożizzjoni tal-konċentrazzjoni silikon ilma baħar hija ta '3 mg / l, ħamrija Lunar 40% tikkonsisti komposti. Cosmos, li umanità sal-lum eżaminati fihom dan l-element kimiku fi kwantitajiet kbar. Per eżempju, analiżi spettrali ta 'meteorites, li approċċi-art f'distanza li tkun disponibbli għar-riċerkaturi, wriet li dawn jikkonsistu ta' 20% ta 'silikon. Hemm possibbiltà ta 'formazzjoni tal-ħajja fuq il-bażi ta' dan l-element fil-galaxie tagħna.

proċess ta 'riċerka

Storja ta 'l-iskoperta tal-silikon element kimiku għandu diversi stadji. ħafna sustanzi, systematized Mendeleev, użati mill-bniedem għal sekli. Barra minn hekk, l-elementi huma fil-forma naturali, i OE. f'komposti li ma jkunux ġew ittrattati kimikament, u l-proprjetajiet tagħhom ma kinux magħrufa lin-nies. Fil-proċess ta 'studju l-karatteristiċi kollha ta' sustanza deher użi ġodda. Il-proprjetajiet ta 'silikon sal-lum għadhom ma ġewx studjati sa l-aħħar - dan l-element huwa biżżejjed firxa wiesgħa u diversa ta' applikazzjonijiet iħalli spazju għal skoperti ġodda għall-ġenerazzjonijiet futuri ta 'xjenzjati. Teknoloġija moderna se jaċċellera b'mod sinifikattiv il-proċess. Fis-seklu XIX, kimiċi famużi ħafna kienu qed jippruvaw jiksbu silikon pur. Għall-ewwel darba kien possibbli li jagħmlu Tenaru L. u J. Gay-Lussac 1,811, iżda l-iskoperta ta 'l-element jappartjeni għal J. Berzelius, li kien kapaċi mhux biss identifikata s-sustanza, iżda wkoll li din tiġi deskritta. Chemist mill-Iżvezja ltqajna silikon fl-1823, għal dan huwa użat potassju metalliku u melħ tal-potassju. Ir-reazzjoni saret fil-katalista fil-forma ta 'sħana. Is-sustanza sempliċi kulur griż fil-kannella li tirriżulta hija silikon amorfu. Kristall element pur inkisbet 1855 Sainte-KLER Devilem. Il-kumplessità hija direttament relatata mal-allokazzjoni ta 'xi qawwa għolja bonds atomika. Fiż-żewġ każijiet, ir-reazzjoni kimika hija diretta lejn proċess ta 'purifikazzjoni mill-impuritajiet, il-mudelli amorfu u kristallin għandhom proprjetajiet differenti.

Silicon: kimiċi pronunzja element

L-ewwel isem tas-trab li joħroġ - Kizel - kien propost mill Berzelius. Fir-Renju Unit u l-Istati Uniti silikon u llum kien imsemmi bħala silikon (Silicium) jew silikon (Silicon). It-terminu ġej mill-kelma Latina "żnied" (jew "ġebel"), u f'ħafna każijiet huwa marbut mal-kunċett ta ' "art" minħabba firxa wiesgħa fin-natura. pronunzja Russa tal-kimika hija differenti, dan kollu jiddependi fuq is-sors. Huwa kien talab silika (Zakharov applikata it-terminu fl-1810), Sqallija (1824, Dvigubsky, Solovyov), silika (1825, biża), u biss fil 1834,-ispiżjar Russu Ġermaniż Ivanovich GESs jintroduċi isem li sa issa użat sorsi aktar - silikon. Il Perjodika Mendeleyev Sistema hu simbolu nominati Si. Kif taqra l silikon element kimiku? Ħafna studjużi ta 'pajjiżi jitkellmu bl-Ingliż jippronunzja isem tiegħu bħala "B" jew jużaw il-kelma "silikon". Għalhekk l-isem famużi fid-dinja tal-wied, li huwa ta 'riċerka u l-manifattura ta' pjattaforma ta 'hardware tal-kompjuter. popolazzjoni Russu taħdit jirreferi għall-element silikon (mill-kelma Griega "cliff Muntanji").

Li tkun fin-natura:-oqsma

Sistemi muntanji kollu magħmul minn komposti silikon, li mhix misjuba fil-forma pura, minħabba minerali kollha magħrufa huma diossidi jew silikati (aluminjusilikati). Il-sbuħija aqwa ta 'l-ġebel użat minn nies bħala materjal ornamentali - li opals, amethysts, tip kwarz, JASPER, chalcedony, agate, kristall blat, carnelian u ħafna oħrajn. Dawn huma ffurmati minħabba l-okkorrenza tal-komposti varji tas-silikon li ddeterminaw id-densità, l-istruttura, kulur u d-direzzjoni ta 'użu. Tirrevedi dinja inorganiċi jistgħu jkunu assoċjati mal-istess element kimiku, li fiha l-ambjent jifforma rabtiet qawwija ma 'metalli jew metalli (żingu, manjeżju, kalċju, manganiż, titanju u l-bqija. D.). B'paragun ma 'sustanzi oħra, silikon pjuttost faċilment aċċessibbli għall-estrazzjoni fuq skala industrijali: jinstab f'ħafna tipi ta' minerali u minerali. Għalhekk, id-depożiti imminat attivament huma marbuta mal-sorsi l-aktar affordabbli ta 'enerġija milli l-gruppi territorjali tal-materja. Quartzites u ramel tal-kwarz huma disponibbli fil-pajjiżi kollha. Ħafna fabbrikanti kbar u l-fornituri tas-silikon huma: iċ-Ċina, Franza, in-Norveġja, l-Istati Uniti (West Virginia, Ohio, Alabama, New York), l-Awstralja, l-Afrika t'Isfel, il-Kanada, il-Brażil. Manifatturi kollha jużaw varjetà ta 'modi, li jiddependu fuq it-tip ta' prodott (tekniċi, semikondutturi, silikon għolja). element kimiku arrikkit addizzjonali jew b'mod alternattiv, purifikat mill-tipi kollha ta 'impuritajiet għandu proprjetajiet individwali li minnhom jiddependi fuq l-użu ulterjuri tiegħu. Dan japplika wkoll għas-sustanza. istruttura tas-silikon jiddefinixxi l-kamp ta 'applikazzjoni tagħha.

Istorja ta 'użu

Ħafna drabi, minħabba x-xebh ta 'ismijiet ta' nies jikkonfondi silikon u żnied, iżda dawn il-kunċetti mhumiex l-istess. Aħna huma ċari. Kif diġà msemmi, fin-natura, silikon ma tinstabx fil-forma pura tagħha, ma jistax jingħad dwar konnessjonijiet tiegħu (l-istess silika). Il-minerali ewlenin u blat ffurmati dijossidu aħna qed jikkunsidraw is-sustanza - huwa ramel (ilma u silika), kwarz u kwarżit, feldspar u żnied. L-aħħar kien sema jrid ikollhom kollox, minħabba li huwa mogħti importanza kbira fl-istorja tal-umanità. Ma 'dan jorbtu l-għodda tal-ġebel mill-bnedmin waqt il-Ħaġar. truf li jaqtgħu tagħha li jirriżultaw mill-laqx tal-blat, tiffaċilita ħafna l-ħidma tal-nisa tad-dar qedem, u l-possibbiltà ta 'sann - kaċċaturi u s-sajjieda. Flint ma jkollhomx il-qawwa ta 'prodotti tal-metall, iżda l-istrumenti fallew setgħetx tiġi sostitwita faċilment. L-użu tiegħu bħala żnied dam ħafna sekli - sa l-invenzjoni ta 'sorsi alternattivi.

Fir-rigward tal realtajiet tal-lum, il-proprjetajiet ta 'silikon jagħmluha possibbli li jiġi sfruttat l-materjal għat-tiżjin jew il-ħolqien ta' oġġetti tal-mejda taċ-ċeramika, ma ', flimkien ma' dehra estetika sabiħa, hija għandha numru ta 'kwalitajiet funzjonali eċċellenti. A direzzjoni separata ta 'applikazzjoni tagħha minħabba l-invenzjoni tal-ħġieġ madwar 3000 sena ilu. Dan l-avveniment ipprovda opportunità biex joħolqu mirja, platti, mużajk tal-ħġieġ mtebbgħin ta 'komposti li fihom silikon. sustanzi inizjali formula supplimentati komponenti meħtieġa, li jippermetti l-prodott li tagħti l-kulur mixtieqa u l-effett fuq is-saħħa tal-ħġieġ. sbuħija aqwa u l-varjetà ta 'xogħlijiet ta' arti saru minn raġel minn minerali u ġebel li jkun fihom silikon. Il-proprjetajiet fejqan ta 'dan l-element ġew deskritti minn xjentisti ta' antikità u użati matul l-istorja tal-umanità. Huma stabbiliti l-bjar għall-ħażna tal-ilma tax-xorb għall-prodotti użati fil-ħajja ta 'kuljum u fil-mediċina. It-trab miksuba mill tħin kienet applikata għall-feriti. ingħatat attenzjoni partikolari għall-ilma li jinsisti fi pot magħmula minn komposti li fihom silikon. kompożizzjoni element kimiku jinteraġixxi magħha, li jippermettu l-għadd jeqirdu batterji patoġeniċi u mikro-organiżmi. U li mhux is-setturi kollha fejn aħna qed jikkunsidraw is-sustanza hija ħafna, ħafna fid-domanda. istruttura tas-silikon kawżi multifunzjonalità tagħha.

proprjetajiet

Għal aktar dettalji dwar il-karatteristiċi tal-materjal li jiġi eżaminat, filwaqt li jitqiesu l-proprjetajiet kollha possibbli. Karatteristiċi kimiċi silikon element pjan jinkludu proprjetajiet fiżiċi, parametri elettriċi, il-komposti ta 'studju u l-kondizzjonijiet tar-reazzjoni, u għalhekk passaġġ tagħhom. G. silikon fil-forma kristallina għandha kulur griż skur ma ileqq metalliku. -Wiċċ ċċentrata kannizzata kubu ta 'karbonju tixbah (djamant), iżda minħabba t-tul akbar tar-rabtiet mhix kbira. Plastik li ma sħana sa 800 ^{° C,} f'każijiet oħra, din tibqa 'fraġli. Il-proprjetajiet fiżiċi tal silikon jagħmilha sustanza tassew unika: huwa trasparenti għar-radjazzjoni infra-ħamra. punt tat-tidwib - 1410 ⁰ Ċ u l togħlija - 2600 ⁰ Ċ, id-densità taħt kondizzjonijiet normali - 2330 kg / ^m3. konduttività termali mhux kostanti għad-diversi kampjuni huwa li waslu fl-valur approssimattiv ta '25 ⁰ C. Il-proprjetajiet tal-atomu silikon tippermetti li din tintuża bħala semikondutturi. Dawn l-applikazzjonijiet huma l-aktar fid-domanda fid-dinja tal-lum. Il-kobor tal-konduttività jinfluwenza l-kompożizzjoni ta 'silikon u elementi, huma flimkien magħhom. Għalhekk, għal konduttività elettroniċi msaħħa huma użati antimonju, arseniku, fosfru, għal imtaqqab - aluminju, il-gallju, boron, indju. Meta jkun qed jinħoloq apparati mad-silikon jintuża bħala trattament tal-wiċċ gwida bl-aġent, li jaffettwa l-operat tal-apparat.

Il-proprjetajiet ta 'silikon bħala konduttur eċċellenti użati pjuttost estensiv fl-istrument moderna. Partikolarment importanti l-użu tagħhom fil-manifattura ta 'tagħmir sofistikat (eż, apparat kompjuters moderni, kompjuters).

Silicon: element kimiku karatteristiku

F'ħafna każijiet, il-silikon huwa tetravalenti, hemm ukoll komunikazzjoni li fiha jista 'jiġi stabbilit għal tnejn. Taħt kondizzjonijiet normali huwa ħażin attiva, għandha kompost qawwija f'temperatura ambjentali jista 'biss jirreaġixxu ma' fluworin fl-istat aggregat gassuż. Dan huwa dovut għall-film imblukkar wiċċ effett Diossidu, li tkun osservata fit-interazzjoni mal-ossiġnu fl-ambjent jew l-ilma. Biex jistimulaw ir-reazzjonijiet meħtieġa li jużaw katalista: żieda fit-temperatura hija ideali għal sustanza bħal silikon. element kimiku jirreaġixxi mal-ossiġenu fl 400-500 ⁰ Ċ, li jirriżulta żidiet film Diossidu, il-proċess ta 'ossidazzjoni. Meta t-temperatura togħla għal 50 ⁰ Ċ-reazzjoni ma bromin, klorin, jodju, fejn tetrahalides volatili ffurmati. Ma 'aċidi silikon ma jirreaġixxix, bl-eċċezzjoni ta' taħlita ta 'aċidu idrofluworiku u nitriku, filwaqt li kwalunkwe alkali fi stat msaħħna hija solventi. Silanes prodotti biss minn dekompożizzjoni tal siliċidi fir-reazzjoni bl-idroġenu ma jidħolx fiha. L-ogħla qawwa u kimiċi komposti differenti passività ma boron u karbonju. reżistenza għolja għall alkali u aċidi, bil-kompost ta 'nitroġenu, li jseħħ f'temperaturi aktar minn 1000 ⁰ C. Il siliċidi huma miksuba permezz ta' reazzjoni ma 'metalli, u f'dan il-każ jiddependi fuq il-valenza tal-element kumplimentari, li turi silikon. sustanza Formula iffurmat bil-parteċipazzjoni ta 'metalli ta' transizzjoni huwa reżistenti għall-aċidi. L-istruttura tal-atomu silikon taffettwa direttament proprjetajiet tiegħu u l-abbiltà li jinteraġixxu ma 'elementi oħra. Il-proċess ta 'formazzjoni ta' bonds fin-natura u meta esposti għas-sustanza (fil-laboratorju, l-ambjent industrijali) tvarja b'mod sinifikanti. istruttura silikon jassumi attività kimika tagħha.

istruttura

L-istruttura ċirkwit 'l-atomu silikon għandha l-karatteristiċi tiegħu stess. Il-qalba ħlas 14, li jikkorrispondi għan-numru tas-sekwenza fis-sistema perjodika. In-numru ta 'partiċelli ċċarġjati: protoni - 14; elettroni - 14; newtroni - 14. L-istruttura ċirkwit ta 'atomi tas-silikon hija din li ġejja: Si 14) 2) 8) 4. Fl-aħħar () livell elettron esterna huma 4 li jiddetermina l-grad ta' ossidazzjoni bis-sinjal "+" jew "-". ossidu tas-silikon għandu l-formola SiO ₂ (valenza 4+), kompost idroġenu volatili - SiH ₄ (valenza tal -4). ammont kbir ta 'atomi tista f'xi komposti silikon għandhom numru koordinazzjoni ta' 6, bħal kompost ma fluworin. Molari massa - 28 atomika raġġ - 132 ps, il-qoxra konfigurazzjoni elettron: 1s 2S ^{2 2} 3S ^{2 6} 2P 3P ^2.

applikazzjoni

Surfactants jew doped kompletament jintuża bħala l-semikondutturi meta tinħoloq is ħafna, inklużi preċiżjoni, apparat (eż, ċelloli solari, transisters, rectifier u t. D.). Ultrapure silikon hija użata biex jinħolqu ċelluli solari (enerġija). Tip monokristallin huwa użat għall-manifattura ta 'mirja u gass bil-laser. Komposti silikon ħġieġ miksuba, madum taċ-ċeramika, fuħħar, porċellana u fajjenza. Il-varjetà ta 'tipi ta' merkanzija prodotta huwa diffiċli biex jiddeskrivu, l-isfruttament tagħhom iseħħ fil-ħajja ta 'kuljum, fl-arti u x-xjenza, fil-post tax-xogħol. Il siment li tirriżulta hija l-materja prima biex jinħolqu taħlitiet u materjali briks irfinar. Distribuzzjoni ta 'żjut, lubrikanti ibbażati fuq komposti silikon jistgħu jnaqqsu b'mod sinifikanti frizzjoni fil-partijiet li jiċċaqilqu ta' ħafna mekkaniżmi. Siliċuri minħabba proprjetajiet uniċi fil-kontro-midja aggressivi (aċidi, temperaturi) huma użati fl-industrija. elettriku, indikaturi nukleari u kimiċi tagħhom iqisu l-esperti dwar produzzjonijiet kumplessi, m'għandux rwol żgħir u l-istruttura tal-atomu silikon.

Għandna elenkati l-aktar ta 'teknoloġija għolja u avvanzati għall-applikazzjoni lum. L-aktar komuni, li huwa prodott fi kwantitajiet kbar silikon teknika hija użata f'diversi modi:

1. Bħala materja prima għall-produzzjoni ta 'sustanza pura.
2. Għal liga industrija metallurġika: il-preżenza ta 'silikon iżid il-refrazzjoni, itejjeb reżistenza għall-korrużjoni u saħħa mekkanika (li tifforma aktar minn dan l-element, il-liga tista' ssir wisq fraġli).
3. Bħala deoxidizer għat-tneħħija ossiġenu żejjed mill-metall.
4. Materja prima għall-produzzjoni ta 'silanes (Si komposti b'sustanzi organiċi).
5. Għall-produzzjoni tal-idroġenu ta 'liga silikon ħadid.
6. Produzzjoni ta 'pannelli solari.

valur kbir tas-sustanza u għall-funzjonament normali tal-organiżmu uman. istruttura tas-silikon, il-proprjetajiet tiegħu huma f'dan il-każ deċiżiv. F'dan il-każ, żieda jew nuqqas ta 'dan iwassal għal mard serju.

Il-ġisem uman

Mediċina għal żmien twil bl-użu tas-silikon bħala batteriċida u antisettiku. Iżda bil-benefiċċji kollha ta 'użu fil-beraħ dan l-element trid tkun kostantement imġedded fil-ġisem uman. Il-livell normali ta 'kontenut tiegħu se ttejjeb il-ħajja b'mod ġenerali. Fil-każ ta 'nuqqas ta' aktar minn 70 oligoelementi u l-vitamini li huma metabolizzati mill-ġisem, li huwa r-reżistenza aktar baxx b'mod sinifikanti għal varjetà ta 'mard. L-ogħla persentaġġ ta 'silikon huma osservati fi għadam, ġilda, tendini. Huwa jilgħab l-irwol ta 'element strutturali li jappoġġja l-qawwa u tagħti elastiċità. Kollha tessut iebes skeletali ffurmat għad-detriment ta 'komposti tiegħu. Bħala riżultat ta 'studji reċenti sabet b'kontenut ta' silikon fil-kliewi, frixa u tessut konnettiv. Ir-rwol ta 'dawn il-korpi fil-funzjonament tal-ġisem huwa pjuttost kbir, hekk tnaqqis tal-kontenut tagħha hija l-impatt detrimentali fuq ħafna indikaturi ewlenin ta' għajxien. Il-jum mal-ikel u l-korp ilma għandhom jirċievu 1 gramma ta 'silikon - dan se jgħin biex jiġu evitati mard possibbli bħal infjammazzjoni tal-ġilda, trattib ta' għadam, il-formazzjoni ta 'ġebel fil-fwied, kliewi, vista mċajpra, xagħar u l-kondizzjonijiet tad-dwiefer, aterosklerożi. Meta livell suffiċjenti tal-kontenut ta 'din l-immunità żidiet element, normalizes metaboliżmu, itejjeb l-assorbiment ta' ħafna elementi meħtieġa għas-saħħa umana. L-akbar ammont ta 'silika - f'għelejjel ċereali, ravanell, buckwheat. Ser iġġib benefiċċji sinifikanti lill-ilma tas-silikon. Biex jiddetermina n-numru u l-frekwenza tal-użu tagħha huwa aħjar li tikkonsulta ma 'speċjalista.