Silicium (grundstof) egenskaber karakteristisk formel. Silicon åbning historie

Mange moderne teknologisk udstyr og apparater er blevet skabt på grund af de unikke egenskaber af stoffer, der findes i naturen. Menneskeheden ved eksperimenter og omhyggelig undersøgelse af de elementer, der omgiver os opgraderer løbende sin egen opfindelse - denne proces kaldes teknologiske fremskridt. Den er baseret på enkle, tilgængelige for alle ting, der omgiver os i hverdagen. For eksempel, sandet, hvad det kan være overraskende og usædvanligt? Forskerne var i stand til at isolere det fra silicium - et grundstof, uden hvilken der ikke ville være nogen computerudstyr. Dens anvendelsesområde er forskelligartet og er konstant voksende. Dette opnås ved de unikke egenskaber af siliciumatomet, dens struktur og muligheden for simple forbindelser med andre stoffer.

funktion

I det periodiske system, udviklet D. I. Mendeleevym, silicium (grundstof) angivet ved symbolet Si. Den henviser til de ikke-metaller, ligger i hovedsagen den fjerde gruppe af tredje periode, har atomnummer 14. Dens nærhed til carbon er ikke tilfældig: i mange af deres egenskaber er sammenlignelige. Ikke findes i naturen i ren form, som et aktivt element og har en tilstrækkelig stærk binding med oxygen. Basismateriale - silica, som er et oxid, og silicater (sand). Når dette silicium (dets naturlige forbindelse) er en af de mest almindelige kemiske elementer i verden. Masseindholdet af det fraktion er det kun oxygen (over 28%). Den øverste skorpe lag indeholder siliciumdioxid i form (denne kvarts), forskellige typer af lerarter og sand. Den næsthyppigste gruppe udgøres af sine silicater. I en dybde på omkring 35 km fra overfladelagene er anbragt granit og basalt aflejringer, som omfatter siliciumforbindelser. Procentdelen for jordens kerne ikke regnet ud endnu, men nærmest overfladelag kappen (op til 900 km) Der omfatter silicater. Sammensætningen af havvand silicium koncentrationen er 3 mg / l, månestøv 40% består af forbindelser. Cosmos, som menneskeheden hidtil har undersøgt indeholder dette grundstof i store mængder. Fx spektralanalyse af meteoritter, der nærmer jorden på en afstand, der er til rådighed for forskere, har vist, at de består af 20% af silicium. Der er mulighed for dannelse af liv på grundlag af dette element i vores galakse.

forskningsprocessen

Historie af opdagelsen af grundstoffet silicium har flere etaper. Mange stoffer, systematiseret Mendeleev, der benyttes af menneskeheden i århundreder. Endvidere er elementerne i den naturlige form, dvs. i forbindelser, som ikke er blevet kemisk behandlet, og alle deres egenskaber var ikke kendt af mennesker. I processen med at studere alle de funktioner af et stof optrådte han nye anvendelser. Egenskaberne for silicium til dato er ikke blevet undersøgt indtil udgangen - dette element er tilstrækkelig bred og varieret vifte af applikationer giver plads til nye opdagelser for fremtidige generationer af forskere. Moderne teknologi vil betydeligt fremskynde denne proces. I det XIX århundrede, har mange berømte kemikere forsøgt at få en ren silicium. For første gang var det muligt at foretage Tenaru L. og J. Gay-Lussac i 1811, men opdagelsen af elementet tilhører J. Berzelius, der var i stand til ikke kun at identificere stoffet, men også til at beskrive det. Kemiker fra Sverige fik silicium i 1823, for det han brugte metallisk kalium og kaliumsalt. Reaktionen fandt sted på katalysatoren i form af varme. Den resulterende simple stof grå-brun farve er en amorf silicium. Crystal ren element blev opnået i 1855 Sainte-Kler Devilem. Kompleksiteten er direkte relateret til tildelingen af et højstyrke atomare bindinger. I begge tilfælde er den kemiske reaktion rettet mod en fremgangsmåde til oprensning fra urenheder, de amorfe og krystallinske modeller har forskellige egenskaber.

Silicium: grundstof udtale

Det første navn på det resulterende pulver - Kizel - blev foreslået af Berzelius. I Det Forenede Kongerige og USA silicium, og i dag blev omtalt som silicium (Silicium) eller silikone (Silicon). Udtrykket stammer fra det latinske ord "flint" (eller "sten"), og i de fleste tilfælde det er bundet til begrebet "jord" på grund af en stor spredning i naturen. Russisk udtale af kemikaliet er anderledes, det hele afhænger af kilden. Han blev kaldt silica (Zakharov anvendt udtrykket i 1810), Sicilien (1824 Dvigubsky, Solovyov), silica (1825, frygt), og kun i 1834, den russiske kemiker tyske Ivanovich Gess introducerer et navn, som indtil nu brugt de fleste kilder - silicium. Den periodiske Mendeleyev System han udpeget symbol Si. Sådan læses grundstoffet silicium? Mange forskere i engelsktalende lande udtale hans navn som "B" eller bruge ordet "silicone". Derfor den verdensberømte navn af dalen, som er en forskning og produktion af computer hardware platform. Russisktalende befolkning refererer til silicium element (fra det græske ord "klippe Mountain").

At være i naturen: felter

Hele bjergsystemer sammensat af siliciumforbindelser, som ikke findes i en ren form, fordi alle kendte mineraler er dioxider eller silicater (aluminosilicater). Den fantastiske skønhed af stenene bruges af mennesker som en ornamental materiale - det opaler, ametyster, kvarts typen, Jasper, chalcedony, agat, bjergkrystal, karneol og mange andre. De dannes på grund af forekomsten af de forskellige siliciumforbindelser der var bestemmende for tæthed, struktur, farve og retning af brug. Anmelder uorganisk verden kan være forbundet med den samme grundstof, hvor miljøet danner stærke bindinger med metaller eller metaller (zink, magnesium, calcium, mangan, titan osv. D.). Ved sammenligning med andre stoffer, silicium forholdsvis let tilgængelige for ekstraktion i industriel skala: det findes i de fleste typer af malm og mineraler. Derfor er aktivt minerede indlån knyttet til de mest overkommelige energikilder end til de territoriale klynger af sagen. Quartzites og kvartssand er tilgængelige i alle lande. De fleste større producenter og silicium leverandører er: Kina, Frankrig, Norge, USA (West Virginia, Ohio, Alabama, New York), Australien, Sydafrika, Canada, Brasilien. Alle producenter bruger en række forskellige måder, som afhænger af, hvilken type produkt (tekniske, halvleder, høj-silicium). Grundstof beriget yderligere eller alternativt, oprenset fra alle typer af urenheder har individuelle egenskaber afhænger af den videre brug. Dette gælder også for stoffet. Silicium struktur definerer dens anvendelsesområde.

Historien om brug

Meget ofte, på grund af ligheden af navne på mennesker forveksler silicium og flint, men disse begreber er ikke identiske. Vi er klare. Som allerede nævnt i naturen, silicium ikke findes i sin rene form, kan ikke siges om hans forbindelser (den samme silica). De vigtigste mineraler og bjergarter dannet dioxid vi overvejer stoffet - er sand (vand og silica), kvarts og kvartsit, feldspat og flint. Sidstnævnte havde hørt skal have alle, fordi det er givet stor betydning i menneskehedens historie. Med denne binde stenredskaber af mennesker i stenalderen. Dens skarpe kanter som følge af skår af grundfjeldet, i høj grad letter arbejdet for de gamle husmødre, og muligheden for afslibning - jægere og fiskere. Flint havde ikke styrken af metalprodukter, men de mislykkede instrumenter kunne nemt udskiftes. Dets anvendelse som flint varede mange århundreder - indtil opfindelsen af alternative kilder.

Med hensyn til dagens realiteter, egenskaberne af silicium gør det muligt at udnytte det materiale til dekoration eller oprettelse af Bordservice, med, ud over en flot æstetisk udseende, det har en række fremragende funktionelle kvaliteter. En separat retning af dens anvendelse på grund af opfindelsen af glas omkring 3000 år siden. Denne begivenhed gav mulighed for at skabe spejle, fade, farvede glas mosaik af forbindelser indeholdende silicium. Formel oprindelige stoffer suppleres nødvendige komponenter, således at produktet til opnåelse af den ønskede farve og effekt på styrken af glasset. Fantastisk skønhed og variation af kunstværker blev foretaget af en mand fra mineraler og sten indeholdende silicium. De helbredende egenskaber af dette element er blevet beskrevet af forskere fra oldtiden og anvendes i hele menneskehedens historie. De lagde ud brøndene til drikkevand opbevaring af produkter, der anvendes i dagligdagen og i medicin. Resten opnået ved formaling pulver blev påført på sårene. Særlig opmærksomhed blev udbetalt til vand, som kræver i en potte fremstillet af forbindelser indeholdende silicium. Grundstof præparat interagerede med det, så nummeret ødelægge sygdomsfremkaldende bakterier og mikroorganismer. Og det er ikke alle de sektorer, hvor vi overvejer stoffet er meget, meget efterspurgt. silicium struktur forårsager sin multifunktionalitet.

egenskaber

For yderligere oplysninger om funktionerne i materialet er det nødvendigt at overveje, under hensyntagen til alle de mulige egenskaber. Plan element silicium kemiske egenskaber omfatter fysiske egenskaber, elektriske parametre, undersøgelsens forbindelser og reaktionsbetingelser, og så deres passage. G. Silicon i den krystallinske form har en mørkegrå farve med en metallisk skær. Fladecentreret kubisk gitter af Ligner carbon (diamant), men på grund af den større længde af leddene er ikke så stærk. Plastik det gør varme op til 800 ^{° C,} i andre tilfælde, er det stadig skrøbelig. De fysiske egenskaber af silicium gør det helt unikt stof: det er transparent for infrarød stråling. Smeltepunkt - 1410 ⁰ C og koge- - 2600 ⁰ C, densiteten under normale forhold - 2330 kg / ^m3. Varmeledningsevne ikke er konstant for de forskellige prøver er det modtaget i en tilnærmet værdi på 25 ⁰ C. Egenskaberne af siliciumatomet tillade dens anvendelse som en halvleder. Sådanne anvendelser er mest efterspurgt i dagens verden. Størrelsen af ledningsevne påvirker sammensætningen af silicium og elementer, er sammen med dem. Så for forbedret elektronisk ledningsevne anvendes antimon, arsen, fosfor, til perforeret - aluminium, gallium, bor, indium. Når indretninger med silicium anvendes som en guide overfladebehandling med midlet, som påvirker driften af apparatet.

Egenskaberne af silicium som en fremragende leder, som anvendes ganske udførligt i moderne instrument. Særlig vigtigt dens anvendelse til fremstilling af avanceret udstyr (fx moderne computeranordninger, computere).

Silicium: karakteristisk grundstof

I de fleste tilfælde, silicium er tetravalent, er der også meddelelse, hvori den kan indstilles til to. Under normale forhold er det dårligt aktiv, har stærk forbindelse ved stuetemperatur kan kun reagere med fluor i gasformig aggregattilstand. Dette skyldes den blokerende virkning Dioxide overfladefilm, som observeres i interaktionen med den omgivende oxygen eller vand. At stimulere de reaktioner, der er nødvendige for at anvende en katalysator: en stigning i temperatur er ideel til et stof, såsom silicium. Grundstof reagerer med oxygen ved 400-500 ⁰ C, hvilket resulterede dioxid film stiger, processen med oxidation. Når temperaturen hæves til 50 ⁰ C omsætningen med brom, chlor, iod, hvorved flygtige tetrahalides dannet. Med syrer silicium ikke reagerer, med undtagelse af en blanding af flussyre og salpetersyre, mens enhver alkali i en opvarmet tilstand er solvent. Silaner fremstillet kun ved nedbrydning af silicider i reaktionen med hydrogen ikke angive den. Den højeste styrke og kemiske forbindelser afviger passivitet med bor og carbon. Høj modstandsdygtighed over for baser og syrer, med en forbindelse med nitrogen, der foregår ved temperaturer over 1000 ⁰ C. silicider opnås ved omsætning med metaller, og i dette tilfælde afhænger af valensen af det komplementære element, som viser silicium. Formel stof dannet med deltagelse af et overgangsmetal er resistent over for syrer. Strukturen af siliciumatomet direkte påvirker dets egenskaber og evnen til at interagere med andre elementer. Processen for dannelse af bindinger i naturen, og når udsat for stoffet (i laboratoriet, industrielle miljø) adskiller sig væsentligt. Silicium struktur antager sin kemiske aktivitet.

struktur

Kredsløbet struktur siliciumatomet har sine egne karakteristika. Ladningen kerne 14, som svarer til sekvensen nummer i det periodiske system. Antallet af ladede partikler: protoner - 14; elektron - 14; neutroner - 14. Kredsløbet struktur siliciumatomer er følgende: Si +14) 2) 8) 4. På den sidste (ekstern) elektron niveau er 4, der bestemmer graden af oxidation med tegnet "+" eller "-". Siliciumoxid har formlen _SiO2 (valens 4+), en flygtig hydrogenforbindelse - _SiH4 (valens på -4). Store mængder af silicium kan atomer i nogle forbindelser har et koordinationstal på 6, såsom en forbindelse med fluor. Molarmasse - 28 Atomradien - 132 ps, elektron shell konfiguration: 1S 2S ^{2 2} 3S ^{2 6} 2P 3P ^2.

ansøgning

Overfladeaktive midler eller fuldt doteret silicium anvendes som halvleder ved oprettelsen af mange, herunder præcision, indretninger (fx solceller, transistorer, ensretter og t. D.). Ultrarent silicium bruges til at skabe solceller (energi). Typen enkelt krystal anvendes til fremstilling af spejle og en laser gas. Siliciumforbindelser opnåede glas, keramiske fliser, keramik, porcelæn og keramik. De mange forskellige typer af varer, der produceres, er svært at beskrive, udnyttelsen sker i hverdagen, i kunst og videnskab, på arbejdspladsen. Den resulterende cement er råmaterialet for at skabe blandinger og mursten efterbehandling materialer. Fordeling af olier, kan smøremidler baseret på siliconeforbindelser reducere friktionen betydeligt i de bevægelige dele af mange mekanismer. Silicider grund unikke egenskaber i aggressive medier tæller (syrer, temperaturer) er meget udbredt i industrien. Deres elektriske, nukleare og kemiske indikatorer tage hensyn til de eksperter i komplekse produktioner, spiller ingen lille rolle og struktur silicium atom.

Vi har listet de mest højteknologiske og avancerede til dato ansøgning. Den mest almindelige, som produceres i store mængder Teknisk silicium anvendes på flere måder:

1. Som råmateriale til fremstilling af et rent stof.
2. For at legere metalindustrien: tilstedeværelsen af silicium forøger modstandsdygtigheden, forbedrer korrosionsbestandighed og mekanisk styrke (med et overskud af dette element, kan legeringen blive for skørt).
3. Som deoxidationsmiddel til fjernelse af overskydende oxygen fra metallet.
4. Råvarer til fremstilling af silaner (Si-forbindelser med organiske stoffer).
5. Til hydrogenproduktion af silicium-jern-legering.
6. Produktion af solpaneler.

Stor værdi af stoffet, og for den normale funktion af den menneskelige organisme. Silicon struktur, dens egenskaber er i dette tilfælde afgørende. I dette tilfælde et overskud eller mangel på det fører til alvorlige sygdomme.

Det menneskelige legeme

Medicin i lang tid ved hjælp af silicium som et bakteriedræbende og antiseptisk. Men med alle fordelene ved udendørs brug dette element skal løbende fornyes i den menneskelige krop. Det normale niveau af dens indhold vil forbedre livet i almindelighed. I tilfælde af en mangel på mere end 70 sporstoffer og vitaminer de metaboliseres af kroppen, hvilket er væsentligt lavere resistens over for en række sygdomme. Den højeste procentdel af silicium observeres i knogler, hud, sener. Han spiller rollen som et strukturelt element, som understøtter styrke og giver elasticitet. Alle skeletal hårde væv dannet på bekostning af dets forbindelser. Som et resultat af nylige undersøgelser fundet et siliciumindhold i nyrerne, pancreas og bindevæv. Den rolle, som disse organer i driften af kroppen er ret stort, så reducere dens indhold er skadelig indvirkning på mange vigtige indikatorer for levebrød. Dagen med mad og vand organ bør modtage 1 gram silicium - dette vil bidrage til at undgå mulige sygdomme såsom betændelse i huden, blødgøring af knogler, dannelse af sten i lever, nyrer, sløret syn, hår og negle betingelser, åreforkalkning. Når et tilstrækkeligt niveau af indholdet af dette element stiger immunitet, normaliserer stofskiftet, forbedrer optagelsen af mange elementer, der er nødvendige for menneskers sundhed. Den største mængde af silica - i kornafgrøder, radiser, boghvede. Vil bringe betydelige fordele for silicium vand. For at bestemme antallet og hyppigheden af dets anvendelse er bedst at rådføre sig med en specialist.