السيليكون: تطبيق والكيميائية والخصائص الفيزيائية

واحدة من العناصر الأكثر شيوعا في الطبيعة - هو السليكون، أو السيليكون. يشير هذا التوزيع الواسع النطاق على أهمية ومغزى هذه المسألة. وسرعان ما فهمت وعلمت الناس الذين تعلموا كيفية استغلال السيليكون. ويستند استخدامه على الممتلكات الخاصة والتي سنقوم مزيد من الكلام.

السيليكون - عنصر كيميائي

إذا كنت تعطي وصفا لهذا البند المتعلق بالحالة في نظام الدوري، فمن الممكن لتحديد النقاط الهامة التالية:

1. الرقم التسلسلي - 14.
2. فترة - صغيرة الثالثة.
3. المجموعة - IV.
4. فرعية - الصفحة الرئيسية.
5. وأعرب هيكل قذيفة الإلكترون الخارجي من صيغة ² 3S 3P ^2.
6. يرمز السيليكون عنصر كيميائي سي برمز، الذي هو واضح بأنها "السليكون".
7. حالة الأكسدة التي يسلك: -4. +2. 4.
8. التكافؤ للذرة هو IV.
9. السيليكون الوزن الذري هو 28.086.
10. في الطبيعة، وهناك ثلاثة نظائر المستقرة للعنصر مع أرقام كتلة 28 و 29 و 30.

وهكذا، ذرات السيليكون من وجهة نظر كيميائية - العنصر درست بما فيه الكفاية، ووصف مجموعة متنوعة من خصائص مختلفة.

تاريخ الاكتشاف

منذ طبيعة المحتوى الشعبي والجماهيري ومركبات مختلفة للعنصر، منذ العصور القديمة، كان الناس للتعرف على خصائص وأسماء العديد منهم. وبقي السيليكون النقي طويلة خارج حدود المعرفة البشرية في الكيمياء.

وكانت المركبات الأكثر شعبية، والتي كانت تستخدم في الدول المنزلية والصناعية الثقافات القديمة (المصريون والرومان وrusichi الصينية والفارسية وغيرها) الثمينة والأحجار شبه الكريمة على أساس أكسيد السيليكون. وتشمل هذه:

• أوبال.
• صخرة وضوح الشمس؛
• توباز.
• عقيق اخضر.
• الجزع.
• العقيق وغيرها.

قدم أيضا استخدام الكوارتز القديمة و رمل الكوارتز في مجال التشييد والبناء. ومع ذلك، لا يزال السيليكون عنصر دون حل حتى القرن التاسع عشر، على الرغم من أن العديد من العلماء وحاولت عبثا لتمييزه عن المركبات المختلفة، وذلك باستخدام والمحفزات، وارتفاع درجات الحرارة، وحتى الكهرباء. هذه هي العقول النيرة، مثل:

• كارل شيل.
• مثلي الجنس لوساك.
• Tenar.
• Gemfri ديفي.
• Antuan Lavuaze.

تنفيذ الحصول بنجاح السيليكون النقي نجح ينس جاكوبس برزليوس في عام 1823. لهذا أمضى تجربة فلوريد بخار صناعة السبائك السليكون والبوتاسيوم المعدني. ونتيجة لذلك، وهو تعديل غير متبلور عنصر. دعيت نفس العلماء إلى الاسم اللاتيني للذرة المفتوحة.

لا يزال في وقت لاحق، في عام 1855، عالم اخر - سانت كلير ديفيل - تمكن من تجميع مجموعة متنوعة من المتآصلة مختلفة - السليكون البلوري. منذ المعرفة لهذا العنصر وخصائصه أصبحت تتجدد بسرعة كبيرة. وقد أدرك الناس أن لديها السمات الفريدة التي من الممكن جدا أن تستخدم لتلبية احتياجاتهم الخاصة. لذلك، اليوم واحدة من أكثر المناطق المرغوبة العناصر في الالكترونيات والتكنولوجيا - هو السيليكون. استخدامه هو فقط توسيع حدودها من كل عام.

اسم الروسية نظرا ذرة عالم هيس عام 1831. هذا هو وتمسك حتى يومنا هذا.

محتويات في الطبيعة

الانتشار في الطبيعة، والسيليكون هو الثاني فقط للأوكسجين. النسبة المئوية في مقارنة مع ذرات أخرى تتكون من قشرة - 29.5٪. وبالإضافة إلى ذلك، الكربون والسيليكون - وهما عنصر خاص التي يمكن أن تشكل دائرة الاتصال مع بعضها البعض. هذا هو السبب لآخر أكثر من 400 المعادن الطبيعية المختلفة، وذلك كجزء من الذي وجد في الغلاف الصخري والغلاف المائي والكتلة الحيوية.

أين بالضبط يرد السيليكون؟

1. في الطبقات العميقة من التربة.
2. الصخور والخزانات والمصفوفات.
3. في الجزء السفلي من المسطحات المائية، وخاصة في المحيطات والبحار.
4. في النباتات والحياة البحرية في مملكة الحيوان.
5. في البشر والحيوانات البرية.

يمكنك وضع علامة بعض المعادن والصخور الأكثر شيوعا كجزء من التي هي موجودة في كميات كبيرة من السيليكون. المواد الكيميائية منهم هو من هذا القبيل أن مضمون وزن العنصر النقي يصل فيها 75٪. ومع ذلك، يعتمد الرقم الدقيق على أنواع المواد. لذا، الصخور والمعادن مع محتوى السيليكون:

• الفلسبار.
• الميكا.
• امفيبوليه.
• الأوبال.
• العقيق الأبيض.
• السيليكات.
• الحجر الرملي.
• سيليكات الألومنيوم.
• الطين وغيرها.

تتراكم في القذائف والهياكل الخارجية من الحيوانات البحرية، والسيليكون في نهاية المطاف تشكل الودائع السيليكا قوية على الجزء السفلي من البرك. هذا هو واحد من المصادر الطبيعية لهذا العنصر.

وعلاوة على ذلك، فقد وجد أن السليكون قد تكون موجودة في شكل الأصلي النقي - في شكل بلورات. ولكن هذه الودائع هي نادرة جدا.

الخصائص الفيزيائية من السيليكون

إذا كنت تعطي توصيف عنصر من مجموعة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية، أولا وقبل كل ذلك لا بد من تعيين المعلمات المادية. عدد قليل الأساسية هنا:

1. كان موجودا في تعديلين تآصلي - غير متبلور والبلورية، والتي تختلف في كافة الخصائص.
2. الكريستال المشبك هي مشابهة جدا لتلك التي الماس، لأن الكربون والسليكون في هذا الصدد متطابقة تقريبا. ومع ذلك، فإن المسافة بين ذرات مختلفة (أكثر من ذلك من السيليكون)، وبالتالي فإن الماس أصعب بكثير وأقوى. نوع شعرية - مكعب محورها الوجه.
3. والمنتج هو هش للغاية، ويصبح البلاستيك في درجات حرارة عالية.
4. درجة حرارة انصهار هو 1415˚S.
5. نقطة الغليان - 3250˚S.
6. كثافة مادة - 2.33 جم / سم ^3.
7. اللون اتصال - الرمادي الفضي، أعرب البريق المعدني المميز.
8. لديها خصائص شبه موصلة جيدة، والتي هي قادرة أن تختلف مع إضافة عوامل مختلفة.
9. غير قابلة للذوبان في الماء والمذيبات العضوية والأحماض.
10. قابل للذوبان وتحديدا في القلويات.

الرجوع إلى الخصائص الفيزيائية من السيليكون تمكين الناس لإدارتها واستخدامها لخلق مجموعة متنوعة من المنتجات. على سبيل المثال، خصائص تعتمد على استخدام semiconductivity الالكترونيات السيليكون النقي.

الخواص الكيميائية

الخصائص الكيميائية من السيليكون تعتمد بشدة على ظروف التفاعل. إذا كنا نتحدث عن مادة نقية في الأوضاع العادية، تحتاج للإشارة إلى النشاط منخفضة جدا. كلا البلورية وغير متبلور السليكون وخامل جدا. لا تتفاعل مع أي تأكسد قوية (عدا الفلور) أو مع وكلاء تخفيض قوي.

ويرجع ذلك إلى حقيقة أن سطح فيلم أكسيد المادي شافي ₂ تتشكل على الفور، والذي يمنع المزيد من التفاعلات هذا. وهو قادر على أن تتشكل تحت تأثير الماء والهواء والأبخرة.

إذا تغيرت الظروف القياسية وجعل تسخين السيليكون لدرجة حرارة أعلى 400S، والتفاعل في زيادة بقوة. في هذه الحالة، فإنه سوف تتفاعل مع:

• الأكسجين.
• جميع أنواع الهالوجين.
• الهيدروجين.

مع مزيد من الزيادة في درجة الحرارة، وتشكيل المنتجات من خلال التفاعل مع البورون والنيتروجين والكربون. أهمية خاصة هو كربيد السيليكون - كربيد، لأنه هو مادة كاشطة جيدة.

أيضا، وتعتبر الخصائص الكيميائية من السيليكون بوضوح في ردود الفعل مع المعادن. ضدهم أنه مؤكسد، وبالتالي فإن المنتجات تسمى السيليسيد. وتعرف هذه المركبات ل:

• قلوية.
• قلوية.
• الفلزات الانتقالية.

مركب له خصائص غير عادية عندما حصلت صناعة السبائك من الحديد والسليكون. انها تحمل اسم السيراميك الفيروسيليكون وأنها طبقت بنجاح في هذه الصناعة.

مع المواد المعقدة في رد فعل السيليكون لا يدخل، لذلك كل من الأنواع قادرة على حل فقط:

• الماء الملكي (مزيج من حمض النيتريك والهيدروكلوريك الأحماض)؛
• القلويات الكاوية.

وهكذا ينبغي أن تكون درجة حرارة المحلول لا يقل عن 60 درجة مئوية. كل هذا يؤكد المواد أساس الفيزيائية - الماس مستقر البلورية شعرية، ويعطيها قوة وهمود.

طرق لإعداد

إعداد السيليكون في شكل نقي - عملية مكلفة جدا من الناحية الاقتصادية. وعلاوة على ذلك، بحكم خصائصه إما الأسلوب يعطي منتج نقي٪ فقط 90-99، في حين لا تزال الشوائب في شكل المعادن والكربون لا يزال. حتى مجرد الحصول على الاشياء ليست كافية. وينبغي أيضا واضحة نوعيا من عناصر أجنبية.

بشكل عام، ويتم إنتاج السيليكون بطريقتين رئيسيتين:

1. الرمال البيضاء، وهو أكسيد السيليكون النقي شافي _2. تكليس مع المعادن النشطة (عادة المغنيسيوم) وشكلت عنصر حر في شكل تعديل غير متبلور. نقاء هذه الطريقة عالية، يتم الحصول على المنتج بعائد 99.9 في المئة.
2. وهناك طريقة أكثر شيوعا على نطاق صناعي - الرمال تذوب تلبد مع فحم الكوك في أفران الحرارية المتخصصة. وقد تم تطوير هذه الطريقة من قبل العلماء الروس Beketovym N. N.

مزيد من العلاج هو التعرض لمنتجات التنظيف الأساليب. لهذا الغرض، والأحماض أو الهالوجينات (الكلور، الفلور).

السيليكون غير المتبلور

وصفة السيليكون تكون ناقصة إذا لم نكن النظر بشكل منفصل كل من في التعديلات تآصلي. أولهم - غير متبلور. في هذه الحالة تعتبر مادة الاتصال هو البني مسحوق البني، وفرقت بدقة. هو استرطابي للغاية، فإنه يسلك من تفاعل عالية بما فيه الكفاية عند التسخين. في ظل ظروف قياسية، غير قادرة على التفاعل فقط مع أقوى مؤكسد - الفلور.

ودعا السيليكون غير المتبلور هو نوع من الكريستال ليست صحيحة تماما. معارض شعرية من أن مادة - هو شكل من السيليكون حبيبات الموجودة في شكل بلورات. لذلك، على هذا النحو، هذه التعديلات - المجمع نفسه.

ومع ذلك، تختلف خصائصها، إذا جاز التعبير من المتآصلة. في حد ذاته، والسيليكون غير المتبلور لديه قدرة عالية لsvetopoglotitelnoy. وبالإضافة إلى ذلك، في ظل ظروف معينة، وهذا المؤشر هو أسرع بكثير من من شكل بلوري مماثل. لذلك، يتم استخدامه للأغراض الصناعية. في هذا النموذج يتم تطبيق (مسحوق) مجمع بسهولة على أي سطح، سواء كانت من البلاستيك أو الزجاج. لذلك، وهي مناسبة للاستخدام غير متبلور السليكون. ويستند هذا التطبيق على تصنيع الخلايا الشمسية من مختلف الأحجام.

على الرغم من أن ارتداء بطاريات من هذا النوع سريع جدا، وذلك بسبب تآكل المواد رقيقة، ولكن استخدام والطلب ينمو فقط. بعد كل شيء، حتى في خدمة الحياة قصيرة من الخلايا الشمسية على أساس السيليكون غير المتبلور تكون قادرة على توفير الطاقة لكامل المشروع. وبالإضافة إلى ذلك، فإن إنتاج هذه المواد دون النفايات، مما يجعلها اقتصادية للغاية.

أعدها الحد من تعديل للمركبات المعادن النشطة، على سبيل المثال، الصوديوم أو المغنيسيوم.

السليكون البلوري

لامعة تعديل الرمادي الفضي للعنصر. هذا هو النموذج الأكثر شيوعا والأكثر شعبية. وهذا يفسر مجموعة من الخصائص النوعية التي تمتلكها هذه المادة.

خصائص شعرية السليكون البلوري وتشمل أنواع تصنيفها، وكذلك العديد منها:

1. جودة الإلكترونية - أنظف وأكثر عالية. هذا هو من النوع الذي يستخدم في مجال الالكترونيات لبناء أدوات حساسة للغاية.
2. الصف الشمسية. الاسم نفسه ويحدد مجال الاستخدام. وإنما هو أيضا السيليكون عالية النقاء إلى حد ما، واستخدام وهو أمر ضروري لخلق ذات جودة عالية وطويلة الامد الألواح الشمسية. المحولات الكهروضوئية التي تعتمد على التركيب البلوري هي أكثر نوعية ومقاومة للارتداء من تلك التي تستخدم فيها تعديل غير متبلور من قبل الاخرق على أنواع مختلفة من الصخور.
3. السيليكون التقني. في هذا النوع من المواد يتم إدراج تلك العينات، والتي تحتوي على العنصر النقي حوالي 98٪. كل الباقي على أنواع مختلفة من الشوائب:

• البورون.
• الألومنيوم.
• كلورو.
• الكربون؛
• الفوسفور وغيرها.

ويستخدم هذا النوع الأخير من المادة المعنية للحصول على polycrystals السيليكون. للقيام بذلك، تنفيذ عملية التبلور. ونتيجة لذلك، ونقاء الحصول عليها عن طريق مثل هذه المنتجات، والتي يمكن أن تعزى إلى مجموعات نوعية الشمسية والإلكترونية.

من الطبيعة البولي سيليكون - هو وسيط بين التعديل غير متبلور والكريستال. مع مثل هذا التجسيد هو أسهل للعمل، فمن الأفضل أن تكون قابلة لإعادة التدوير وتنظيف الفلور والكلور.

المنتجات التي هي نتيجة يمكن تصنيفها على النحو التالي:

• multisilicon.
• أحادية.
• بلورات على شكل.
• الخردة السيليكون.
• السيليكون التقني؛
• إنتاج النفايات في شكل شظايا وبقايا من المواد.

يستخدم كل منها في صناعة والتي يستخدمها الشخص تماما. لذلك، عمليات الإنتاج، على السيليكون، تعتبر غير النفايات. هذا يخفف كثيرا من قيمتها الاقتصادية، دون التأثير على الجودة.

باستخدام السيليكون النقي

تم تأسيس السيليكون الصناعة التحويلية بشكل جيد، وحجمها ضخمة جدا. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن العنصر باعتبارها فارغة، وفي شكل مركبات مختلفة، على نطاق واسع والطلب في مختلف مجالات العلوم والتكنولوجيا هذا.

حيث يتم استخدامه البلورية وغير متبلور السليكون في أنقى صورها؟

1. في علم المعادن كإضافة صناعة السبائك، والقدرة على تغيير خصائص المعادن وسبائكها. وهكذا، يتم استخدامه في ذوبان الفولاذ و الزهر.
2. أنواع مختلفة من المواد ترك تجسيد تصنيع نظافة - البولي سيليكون.
3. مركبات السيليكون مع مواد عضوية - هي صناعة الكيميائية، التي كانت تحظى بشعبية خاصة اليوم. وتستخدم مواد السيليكون في الطب، في صناعة الأواني والأدوات وأكثر من ذلك بكثير.
4. إنتاج الألواح الشمسية المختلفة. هذه طريقة للحصول على الطاقة هو واحد من أكثر واعدة في المستقبل. صديقة للبيئة، وهاردويارينغ فعالة من حيث التكلفة - المزايا الرئيسية لهذا الكهرباء.
5. الولاعات السيليكون المستخدمة لفترة طويلة جدا. حتى في العصور القديمة كان الناس الشرارة الصوان لإشعال النار. هذا المبدأ هو الأساس لإنتاج أنواع مختلفة من الولاعات. اليوم، هناك أنواع التي يتم استبدال الصوان من سبيكة من تكوين معين، مما يعطي المزيد من النتائج السريعة (الانحناء).
6. الإلكترونيات والطاقة الشمسية.
7. zerkalets الإنتاج في أجهزة ليزر الغاز.

وهكذا، السيليكون النقي لديه الكثير من خصائص مفيدة والخاصة التي تسمح لاستخدامها لخلق منتجات هامة وضرورية.

استخدام مركبات السيليكون

بالإضافة إلى مادة بسيطة تستخدم ومختلف مركبات السيليكون التي هي على نطاق واسع جدا. هناك صناعة كاملة الذي يسمى سيليكات. لأنه يقوم على استخدام مختلف المواد، والتي تشمل هذا البند رهيبة. ما هي العلاقة والتي يتم إنتاجها؟

1. رمل الكوارتز أو النهر - شافي _2. وهي تستخدم لصناعة البناء ومواد الديكور، مثل الاسمنت والزجاج. باستخدام هذه المواد هو معروف. أيا من البناء لا يخلو من عناصر البيانات، والذي يؤكد على أهمية مركبات السيليكون.
2. السيراميك السيليكات، والذي يتضمن مواد مثل خزف والخزف والطوب والمنتجات القائمة عليها. وتستخدم هذه المكونات في الطب، في صناعة أدوات المائدة وأدوات الزينة، والأدوات المنزلية، والبناء وغيرها من المناطق الداخلية من النشاط البشري.
3. مركبات السيليكون - سيليكون، السيليكا، زيت السيليكون.
4. الطين سيليكات - يستخدم كمكتب، في الألعاب النارية والبناء.

السيليكون، وسعر الذي يختلف في السوق العالمية، ولكن لا يعبر حاجز الهبوط من 100 روبل روسي للكيلوغرام الواحد (من الكريستال) هو عبارة عن مادة شعبية وقيمة. بطبيعة الحال، فإن مركبات من هذا العنصر وكذلك وقابلة للتطبيق على نطاق واسع.

الدور البيولوجي من السيليكون

من حيث الأهمية للجسم من السيليكون دون أهمية. مضمونه وتوزيعها على الأنسجة هو كما يلي:

• 0.002٪ - العضلات.
• 0.000017٪ - العظام.
• الدم - 3.9 ملغ / لتر.

ينبغي أن تندرج كل يوم إلى حوالي غرام واحد من السيليكون، أو سوف يصابون بالمرض. القاتل ليس من بينها، ولكن لفترات طويلة السيليكون الجوع يؤدي إلى:

• تساقط الشعر.
• ظهور حب الشباب والبثور.
• هشاشة العظام وهشاشة.
• ضوء نفاذية الشعيرات الدموية.
• التعب والصداع.
• ظهور العديد من الكدمات والرضوض.

بالنسبة للنباتات، والسيليكون - عنصر اساسي أثر اللازمة للنمو والتطور الطبيعي. وقد أظهرت الدراسات على الحيوانات أن هؤلاء الأفراد تنمو على نحو أفضل، الذين يستهلكون يوميا كمية كافية من السيليكون.