Silika, sifat dan aplikasinya. Silikat semula jadi dan perindustrian. Penggunaannya dalam pembinaan. Silikon dan sebatiannya: formula

Silikon dalam bentuk bebas telah diasingkan pada tahun 1811 oleh J. Gay-Lussac dan L. Thénard dengan menghantar wap silikon fluorida ke atas kalium logam, tetapi ia tidak diterangkan oleh mereka sebagai unsur. Ahli kimia Sweden J. Berzelius pada tahun 1823 memberi penerangan tentang silikon yang diperolehinya dengan merawat garam kalium K 2 SiF 6 dengan logam kalium pada suhu tinggi. Unsur baru itu diberi nama "silikon" (dari bahasa Latin silex - batu api). Nama Rusia "silikon" diperkenalkan pada tahun 1834 oleh ahli kimia Rusia Jerman Ivanovich Hess. Diterjemah daripada bahasa Yunani kuno. krhmnoz- "tebing, gunung."

Berada di alam semula jadi, menerima:

Secara semula jadi, silikon berlaku dalam bentuk dioksida dan silikat. komposisi berbeza. Silika semulajadi berlaku terutamanya dalam bentuk kuarza, walaupun mineral lain seperti cristobalite, tridymite, kitite, dan cousite juga wujud. Silika amorfus ditemui dalam mendapan diatom di dasar laut dan lautan - mendapan ini terbentuk daripada SiO 2, yang merupakan sebahagian daripada diatom dan beberapa ciliate.
Silikon percuma boleh diperolehi dengan pengkalsinan dengan magnesium halus Pasir Putih, yang dalam komposisi kimianya hampir tulen silikon oksida, SiO 2 +2Mg=2MgO+Si. Dalam industri, silikon gred teknikal diperoleh dengan mengurangkan leburan SiO 2 dengan kok pada suhu kira-kira 1800°C dalam relau arka. Ketulenan silikon yang diperolehi dengan cara ini boleh mencapai 99.9% (kekotoran utama ialah karbon dan logam).

Ciri-ciri fizikal:

Silikon amorf mempunyai bentuk serbuk coklat, ketumpatannya ialah 2.0 g/cm 3 . Silikon hablur ialah bahan hablur berwarna kelabu gelap, berkilat, rapuh dan sangat keras, menghablur dalam kekisi berlian. Ini adalah semikonduktor biasa (ia mengalirkan elektrik lebih baik daripada penebat seperti getah, dan lebih teruk daripada konduktor seperti tembaga). Silikon rapuh; hanya apabila dipanaskan melebihi 800 °C, ia menjadi bahan plastik. Menariknya, silikon adalah lutsinar kepada sinaran inframerah, bermula pada panjang gelombang 1.1 mikrometer.

Sifat kimia:

Secara kimia, silikon tidak aktif. Pada suhu bilik ia bertindak balas hanya dengan gas fluorin, mengakibatkan pembentukan silikon tetrafluorida SiF 4 yang meruap. Apabila dipanaskan pada suhu 400-500 °C, silikon bertindak balas dengan oksigen untuk membentuk dioksida, dan dengan klorin, bromin dan iodin untuk membentuk tetrahalida sangat meruap yang sepadan dengan SiHal 4. Pada suhu kira-kira 1000°C, silikon bertindak balas dengan nitrogen untuk membentuk nitrida Si 3 N 4, dengan boron - borida yang stabil dari segi haba dan kimia SiB 3, SiB 6 dan SiB 12. Silikon tidak bertindak balas secara langsung dengan hidrogen.
Untuk etsa silikon, campuran asid hidrofluorik dan nitrik paling banyak digunakan.
Sikap terhadap alkali...
Silikon dicirikan oleh sebatian dengan keadaan pengoksidaan +4 atau -4.

Sambungan yang paling penting:

Silikon dioksida, SiO 2- (silikon anhidrida) ...
...
Asid silisik- lemah, tidak larut, terbentuk apabila asid ditambah kepada larutan silikat dalam bentuk gel (bahan seperti gelatin). H 4 SiO 4 (ortosilikon) dan H 2 SiO 3 (metasilikon, atau silikon) hanya wujud dalam larutan dan tidak boleh diubah kepada SiO 2 apabila dipanaskan dan dikeringkan. Produk berliang pepejal yang terhasil ialah Gel silika, mempunyai permukaan yang maju dan digunakan sebagai penjerap gas, bahan pengering, pemangkin dan pembawa mangkin.
silikat- garam asid silisik untuk sebahagian besar (kecuali natrium dan kalium silikat) tidak larut dalam air. Hartanah....
Sebatian hidrogen- analog hidrokarbon, silanes, sebatian di mana atom silikon disambungkan oleh satu ikatan, kuat, jika atom silikon disambungkan oleh ikatan berganda. Seperti hidrokarbon, sebatian ini membentuk rantai dan cincin. Semua silanes boleh menyala secara spontan, membentuk campuran letupan dengan udara dan mudah bertindak balas dengan air.

Permohonan:

Silikon mendapati penggunaan terbesarnya dalam pengeluaran aloi untuk memberikan kekuatan kepada aluminium, kuprum dan magnesium dan untuk pengeluaran ferrosilisida yang mempunyai penting dalam pengeluaran keluli dan teknologi semikonduktor. Kristal silikon digunakan dalam sel suria dan peranti semikonduktor - transistor dan diod. Silikon juga berfungsi sebagai bahan mentah untuk penghasilan sebatian organosilicon, atau siloksan, yang diperolehi dalam bentuk minyak, pelincir, plastik dan getah sintetik. Sebatian silikon tak organik digunakan dalam teknologi seramik dan kaca, sebagai bahan penebat dan piezocrystals

Bagi sesetengah organisma, silikon ialah unsur biogenik yang penting. Ia adalah sebahagian daripada struktur sokongan dalam tumbuhan dan struktur rangka pada haiwan. Silikon tertumpu dalam kuantiti yang banyak oleh organisma laut - diatom, radiolarians, span. Sebilangan besar silikon tertumpu pada ekor kuda dan bijirin, terutamanya dalam subfamili Buluh dan Beras, termasuk beras. Tisu otot manusia mengandungi (1-2)·10 -2% silikon, tisu tulang - 17·10 -4%, darah - 3.9 mg/l. Sehingga 1 g silikon memasuki tubuh manusia dengan makanan setiap hari.

Antonov S.M., Tomilin K.G.
HF Tyumen State University, 571 kumpulan.

Banyak peranti dan radas teknologi moden dicipta kerana sifat unik bahan yang terdapat di alam semula jadi. Kemanusiaan, melalui percubaan dan kajian teliti terhadap unsur-unsur di sekeliling kita, sentiasa memodenkan ciptaan sendiri - proses ini dipanggil kemajuan teknikal. Ia berdasarkan asas, boleh diakses oleh semua orang, perkara yang mengelilingi kita dalam kehidupan seharian. Sebagai contoh, pasir: apa yang boleh mengejutkan dan luar biasa mengenainya? Para saintis dapat mengasingkan silikon daripadanya - unsur kimia, tanpanya ia tidak akan wujud kelengkapan komputer. Skop aplikasinya adalah pelbagai dan sentiasa berkembang. Ini dicapai kerana sifat unik atom silikon, strukturnya dan kemungkinan sebatian dengan bahan mudah lain.

Ciri

Dalam versi yang dibangunkan oleh D.I. Mendeleev, silikon ditetapkan dengan simbol Si. Ia tergolong dalam bukan logam, terletak dalam kumpulan keempat utama tempoh ketiga, dan mempunyai nombor atom 14. Kedekatannya dengan karbon tidak disengajakan: dalam banyak cara, sifatnya adalah setanding. Ia tidak ditemui dalam alam semula jadi dalam bentuk tulen, kerana ia adalah unsur aktif dan mempunyai ikatan yang agak kuat dengan oksigen. Bahan utama adalah silika, yang merupakan oksida, dan silikat (pasir). Selain itu, silikon (sebatian semula jadinya) adalah salah satu unsur kimia yang paling biasa di Bumi. Dari segi pecahan jisim kandungan, ia menduduki tempat kedua selepas oksigen (lebih daripada 28%). Lapisan atas kerak bumi mengandungi silikon dalam bentuk dioksida (ini adalah kuarza), pelbagai jenis tanah liat dan pasir. Kumpulan kedua yang paling biasa ialah silikatnya. Pada kedalaman kira-kira 35 km dari permukaan terdapat lapisan endapan granit dan basalt, yang termasuk sebatian batu api. Peratusan kandungan dalam teras bumi belum lagi dikira, tetapi lapisan mantel yang paling hampir dengan permukaan (sehingga 900 km) mengandungi silikat. Dalam komposisi air laut, kepekatan silikon ialah 3 mg/l, 40% terdiri daripada sebatiannya. Keluasan ruang yang diterokai oleh manusia sehingga kini mengandungi unsur kimia ini dalam kuantiti yang banyak. Sebagai contoh, meteorit yang menghampiri Bumi pada jarak yang boleh diakses oleh penyelidik menunjukkan bahawa ia terdiri daripada 20% silikon. Terdapat kemungkinan pembentukan kehidupan berdasarkan unsur ini dalam galaksi kita.

Proses penyelidikan

Sejarah penemuan unsur kimia silikon mempunyai beberapa peringkat. Banyak bahan yang disusun oleh Mendeleev telah digunakan oleh manusia selama berabad-abad. Dalam kes ini, unsur-unsur berada dalam bentuk semula jadi, iaitu dalam sebatian yang tidak tertakluk kepada rawatan kimia, dan semua sifatnya tidak diketahui orang. Dalam proses mengkaji semua ciri bahan, arahan baru untuk penggunaannya muncul. Sifat-sifat silikon hari ini belum dikaji sepenuhnya - elemen ini, dengan julat aplikasi yang agak luas dan pelbagai, memberi ruang kepada penemuan baharu untuk generasi saintis akan datang. Teknologi moden akan mempercepatkan proses ini dengan ketara. Pada abad ke-19, ramai ahli kimia terkenal cuba mendapatkan silikon dalam bentuk tulennya. Ini pertama kali dilakukan oleh L. Tenard dan J. Gay-Lussac pada tahun 1811, tetapi penemuan unsur itu dimiliki oleh J. Berzelius, yang bukan sahaja dapat mengasingkan bahan itu, tetapi juga untuk menerangkannya. Seorang ahli kimia dari Sweden memperoleh silikon pada tahun 1823, untuk ini dia menggunakan logam kalium dan garam kalium. Tindak balas berlaku di bawah mangkin dalam bentuk suhu tinggi. Bahan coklat kelabu ringkas yang terhasil ialah silikon amorfus. Unsur tulen kristal diperolehi pada tahun 1855 oleh Sainte-Clair Deville. Kesukaran pengasingan secara langsung berkaitan dengan kekuatan tinggi ikatan atom. Dalam kedua-dua kes tindak balas kimia bertujuan untuk proses penulenan daripada kekotoran, manakala model amorf dan kristal mempunyai sifat yang berbeza.

Sebutan silikon bagi unsur kimia

Nama pertama serbuk yang dihasilkan - kiesel - dicadangkan oleh Berzelius. Di UK dan Amerika Syarikat, silikon masih dipanggil tidak lebih daripada silikon (Silicium) atau silikon (Silicon). Istilah ini berasal dari bahasa Latin "batu" (atau "batu"), dan dalam kebanyakan kes ia terikat dengan konsep "bumi" kerana kejadiannya yang meluas di alam semula jadi. Sebutan bahasa Rusia bagi bahan kimia ini berbeza-beza, bergantung pada sumbernya. Ia dipanggil silika (Zakharov menggunakan istilah ini pada tahun 1810), sicilium (1824, Dvigubsky, Soloviev), silika (1825, Strakhov), dan hanya pada tahun 1834 ahli kimia Rusia Jerman Ivanovich Hess memperkenalkan nama yang masih digunakan hari ini dalam kebanyakan sumber. - silikon. Di dalamnya ditetapkan oleh simbol Si. Bagaimanakah silikon unsur kimia dibaca? Ramai saintis di negara berbahasa Inggeris menyebut namanya sebagai "si" atau menggunakan perkataan "silikon". Dari sinilah nama lembah yang terkenal di dunia, yang merupakan tapak penyelidikan dan pengeluaran peralatan komputer. Penduduk berbahasa Rusia memanggil unsur silikon (dari perkataan Yunani kuno "tebing, gunung").

Kejadian dalam alam semula jadi: deposit

Keseluruhan sistem gunung terdiri daripada sebatian silikon, yang tidak terdapat dalam bentuk tulennya, kerana semua mineral yang diketahui adalah dioksida atau silikat (aluminosilicates). Batu yang sangat indah digunakan oleh orang sebagai bahan hiasan - ini adalah opal, kecubung, kuarza pelbagai jenis, jasper, chalcedony, agate, batu kristal, carnelian dan banyak lagi. Mereka terbentuk kerana kemasukan pelbagai bahan dalam silikon, yang menentukan ketumpatan, struktur, warna dan arah penggunaannya. Seluruh dunia bukan organik boleh dikaitkan dengan unsur kimia ini, yang persekitaran semula jadi membentuk ikatan kuat dengan logam dan bukan logam (zink, magnesium, kalsium, mangan, titanium, dll.). Berbanding dengan bahan lain, silikon agak mudah diakses untuk pengeluaran pada skala pengeluaran: ia ditemui dalam kebanyakan jenis bijih dan mineral. Oleh itu, deposit yang dibangunkan secara aktif terikat kepada sumber tenaga yang ada dan bukannya kepada pengumpulan jirim wilayah. Kuarzit dan pasir kuarza tersedia di semua negara di dunia. Pengeluar dan pembekal silikon terbesar ialah: China, Norway, Perancis, Amerika Syarikat (Virginia Barat, Ohio, Alabama, New York), Australia, Afrika Selatan, Kanada, Brazil. Semua pengilang menggunakan kaedah yang berbeza, yang bergantung pada jenis produk yang dikeluarkan (teknikal, semikonduktor, silikon frekuensi tinggi). Unsur kimia, diperkaya tambahan atau, sebaliknya, disucikan daripada semua jenis kekotoran, mempunyai sifat-sifat individu yang penggunaan selanjutnya. Ini juga terpakai kepada bahan ini. Struktur silikon menentukan skop penggunaannya.

Sejarah penggunaan

Selalunya, kerana persamaan nama, orang mengelirukan silikon dan batu api, tetapi konsep ini tidak sama. Biar jelas. Seperti yang telah disebutkan, silikon tidak berlaku di alam semula jadi dalam bentuk tulennya, yang tidak boleh dikatakan tentang sebatiannya (silika yang sama). Mineral dan batuan utama yang terbentuk oleh dioksida bahan yang sedang kita pertimbangkan ialah pasir (sungai dan kuarza), kuarza dan kuarzit, dan batu api. Semua orang pasti pernah mendengar tentang yang terakhir, kerana ia diberikan sangat penting dalam sejarah perkembangan manusia. Alat pertama yang dicipta oleh orang semasa Zaman Batu dikaitkan dengan batu ini. Tepi tajamnya, terbentuk apabila terkelupas dari batu utama, sangat memudahkan kerja suri rumah kuno, dan kemungkinan mengasah memudahkan pemburu dan nelayan. Flint tidak mempunyai kekuatan produk logam, tetapi instrumen yang gagal mudah diganti dengan yang baharu. Penggunaannya sebagai batu api bertahan selama berabad-abad - sehingga penciptaan sumber alternatif.

Bagi realiti moden, sifat silikon membolehkan bahan itu digunakan untuk menghias premis atau mencipta pinggan mangkuk seramik, sementara, sebagai tambahan kepada penampilan estetiknya yang cantik, ia mempunyai banyak kualiti fungsian yang sangat baik. Kawasan berasingan penggunaannya dikaitkan dengan penciptaan kaca kira-kira 3000 tahun yang lalu. Acara ini memungkinkan untuk mencipta cermin, pinggan mangkuk dan tingkap kaca berwarna mozek daripada sebatian yang mengandungi silikon. Formula bahan awal telah ditambah dengan komponen yang diperlukan, yang memungkinkan untuk memberikan produk warna yang diperlukan dan mempengaruhi kekuatan kaca. Karya seni dengan keindahan dan kepelbagaian yang menakjubkan dibuat oleh manusia daripada mineral dan batu yang mengandungi silikon. Sifat penyembuhan Unsur ini diterangkan oleh saintis purba dan digunakan sepanjang sejarah manusia. Mereka meletakkan telaga untuk air minuman, pantri untuk menyimpan makanan, digunakan dalam kehidupan seharian dan dalam perubatan. Serbuk yang diperoleh dengan mengisar disapu pada luka. Perhatian istimewa telah diberikan kepada air, yang diselitkan dalam hidangan yang diperbuat daripada sebatian yang mengandungi silikon. Unsur kimia berinteraksi dengan komposisinya, yang memungkinkan untuk memusnahkan sejumlah bakteria dan mikroorganisma patogen. Dan ini bukan semua industri di mana bahan yang kami pertimbangkan adalah sangat-sangat dalam permintaan. Struktur silikon menentukan serba bolehnya.

Hartanah

Untuk menjadi lebih biasa dengan ciri-ciri bahan, adalah perlu untuk mempertimbangkannya dengan mengambil kira semua sifat yang mungkin. Pelan pencirian bagi silikon unsur kimia termasuk sifat fizikal, sifat elektrik, kajian sebatian, tindak balas dan keadaan laluannya, dsb. Silikon dalam bentuk kristal berwarna kelabu gelap dengan kilauan logam warna. Kekisi kubik berpusat muka adalah serupa dengan kekisi karbon (berlian), tetapi disebabkan oleh ikatan yang lebih panjang ia tidak begitu kuat. Pemanasan hingga 800 o C menjadikannya plastik; dalam kes lain, ia kekal rapuh. Ciri-ciri fizikal silikon menjadikan bahan ini benar-benar unik: ia telus kepada sinaran inframerah. Takat lebur - 1410 0 C, takat didih - 2600 0 C, ketumpatan dalam keadaan normal - 2330 kg/m 3. Kekonduksian terma tidak tetap, untuk pelbagai sampel ia diambil pada nilai anggaran 25 0 C. Sifat-sifat atom silikon membolehkan ia digunakan sebagai semikonduktor. Kawasan aplikasi ini paling mendapat permintaan di dunia moden. Nilai kekonduksian elektrik dipengaruhi oleh komposisi silikon dan unsur-unsur yang digabungkan dengannya. Oleh itu, untuk peningkatan kekonduksian elektronik, antimoni, arsenik, dan fosforus digunakan, untuk kekonduksian berlubang - aluminium, galium, boron, dan indium. Apabila mencipta peranti dengan silikon sebagai konduktor, rawatan permukaan dengan agen tertentu digunakan, yang menjejaskan operasi peranti.

Sifat silikon sebagai konduktor yang sangat baik digunakan secara meluas dalam pembuatan alat moden. Penggunaannya amat relevan dalam pengeluaran peralatan kompleks (contohnya, peranti pengkomputeran moden, komputer).

Silikon: ciri-ciri unsur kimia

Dalam kebanyakan kes, silikon adalah tetravalen, tetapi terdapat juga ikatan di mana ia boleh mempunyai nilai +2. Di bawah keadaan biasa, ia tidak aktif, mempunyai sebatian kuat, dan pada suhu bilik hanya boleh bertindak balas dengan fluorin, yang berada dalam keadaan agregat gas. Ini dijelaskan oleh kesan menyekat permukaan dengan filem dioksida, yang diperhatikan apabila berinteraksi dengan oksigen atau air ambien. Untuk merangsang tindak balas, perlu menggunakan mangkin: meningkatkan suhu adalah sesuai untuk bahan seperti silikon. Unsur kimia berinteraksi dengan oksigen pada 400-500 0 C, akibatnya, filem dioksida meningkat, dan proses pengoksidaan berlaku. Apabila suhu meningkat kepada 50 0 C, tindak balas dengan bromin, klorin, dan iodin diperhatikan, mengakibatkan pembentukan tetrahalida meruap. Silikon tidak berinteraksi dengan asid, kecuali campuran asid hidrofluorik dan nitrik, manakala sebarang alkali dalam keadaan panas adalah pelarut. Silikon hidrogen hanya terbentuk melalui penguraian silisid; ia tidak bertindak balas dengan hidrogen. Sebatian dengan boron dan karbon dicirikan oleh kekuatan terbesar dan pasif kimia. Rintangan tinggi terhadap alkali dan asid mempunyai hubungan dengan nitrogen, yang berlaku pada suhu melebihi 1000 0 C. Silisid diperoleh melalui tindak balas dengan logam, dan dalam kes ini valensi yang ditunjukkan oleh silikon bergantung pada unsur tambahan. Formula bahan, yang terbentuk dengan penyertaan logam peralihan, tahan terhadap asid. Struktur atom silikon secara langsung mempengaruhi sifat dan keupayaannya untuk berinteraksi dengan unsur lain. Proses pembentukan ikatan dalam alam semula jadi dan semasa pendedahan kepada bahan (dalam makmal, keadaan industri) berbeza dengan ketara. Struktur silikon menunjukkan aktiviti kimianya.

Struktur

Silikon mempunyai ciri tersendiri. Caj teras +14, yang sepadan dengan nombor siri dalam jadual berkala. Bilangan zarah bercas: proton - 14; elektron - 14; neutron - 14. Gambar rajah struktur atom silikon adalah seperti berikut: Si +14) 2) 8) 4. Pada peringkat terakhir (luaran) terdapat 4 elektron, yang menentukan keadaan pengoksidaan dengan “+” atau “- ” tanda. Silikon oksida mempunyai formula SiO 2 (valensi 4+), sebatian hidrogen meruap ialah SiH 4 (valensi -4). Isipadu besar atom silikon membolehkan sesetengah sebatian mempunyai nombor koordinasi 6, contohnya, apabila digabungkan dengan fluorin. Jisim molar- 28, jejari atom - 132 petang, konfigurasi kulit elektron: 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 2 .

Permohonan

Permukaan atau silikon terdop sepenuhnya digunakan sebagai semikonduktor dalam penciptaan banyak, termasuk peranti berketepatan tinggi (contohnya, fotosel suria, transistor, penerus semasa, dll.). Atas silikon tulen digunakan untuk mencipta panel solar(tenaga). Jenis monohablur digunakan untuk membuat cermin dan laser gas. Kaca diperoleh daripada sebatian silikon jubin seramik, pinggan mangkuk, porselin, tembikar. Sukar untuk menggambarkan kepelbagaian jenis barangan yang diperoleh; eksploitasi mereka berlaku di peringkat isi rumah, dalam seni dan sains, dan dalam pengeluaran. Simen yang dihasilkan berfungsi sebagai bahan mentah untuk mencipta campuran bangunan dan batu bata bahan kemasan. Penyebaran minyak dan pelincir boleh mengurangkan daya geseran dengan ketara pada bahagian yang bergerak pada banyak mekanisme. Silicide kerana sifat melawannya yang unik persekitaran yang agresif(asid, suhu) digunakan secara meluas dalam industri. Ciri-ciri elektrik, nuklear dan kimia mereka diambil kira oleh pakar dalam industri kompleks; struktur atom silikon juga memainkan peranan penting.

Kami telah menyenaraikan bidang aplikasi yang paling intensif pengetahuan dan maju hari ini. Silikon teknikal yang paling biasa, dihasilkan dalam jumlah besar, digunakan dalam beberapa bidang:

1. Sebagai bahan mentah untuk penghasilan bahan yang lebih tulen.
2. Untuk aloi mengaloi dalam industri metalurgi: kehadiran silikon meningkatkan refraktori, meningkatkan rintangan kakisan dan kekuatan mekanikal (jika terdapat lebihan unsur ini, aloi mungkin terlalu rapuh).
3. Sebagai deoxidizer untuk membuang oksigen berlebihan daripada logam.
4. Bahan mentah untuk penghasilan silanes (sebatian silikon dengan bahan organik).
5. Untuk penghasilan hidrogen daripada aloi silikon dan besi.
6. Pembuatan panel solar.

Bahan ini juga sangat penting untuk berfungsi normal badan manusia. Struktur silikon, sifatnya adalah dalam dalam kes ini mentakrifkan. Dalam kes ini, lebihan atau kekurangannya membawa kepada penyakit yang serius.

Dalam badan manusia

Ubat telah menggunakan silikon untuk masa yang agak lama sebagai agen bakteria dan antiseptik. Tetapi dengan semua faedah penggunaan luaran, elemen ini mesti sentiasa diperbaharui dalam tubuh manusia. Tahap normal kandungannya akan meningkatkan aktiviti kehidupan secara umum. Sekiranya kekurangannya, lebih daripada 70 mikroelemen dan vitamin tidak akan diserap oleh badan, yang akan mengurangkan ketahanan terhadap beberapa penyakit dengan ketara. Peratusan tertinggi silikon diperhatikan dalam tulang, kulit, dan tendon. Ia memainkan peranan sebagai elemen struktur yang mengekalkan kekuatan dan memberikan keanjalan. Semua tisu keras rangka terbentuk kerana sambungannya. Kajian terbaru telah mendedahkan kandungan silikon dalam buah pinggang, pankreas dan tisu penghubung. Peranan organ-organ ini dalam fungsi badan agak besar, jadi penurunan kandungannya akan memberi kesan buruk pada banyak petunjuk asas sokongan hidup. Tubuh harus menerima 1 gram silikon setiap hari dengan makanan dan air - ini akan membantu mengelakkan kemungkinan penyakit, seperti proses keradangan kulit, melembutkan tulang, pembentukan batu di hati, buah pinggang, kemerosotan penglihatan, keadaan rambut dan kuku, aterosklerosis. Dengan tahap yang mencukupi unsur ini, imuniti meningkat dan normal proses metabolik, penyerapan banyak unsur yang diperlukan untuk kesihatan manusia bertambah baik. Kuantiti terbesar silikon - dalam bijirin, lobak, soba. Air silikon akan membawa faedah yang ketara. Untuk menentukan jumlah dan kekerapan penggunaannya, lebih baik untuk berunding dengan pakar.

silikon

SILIKON-saya; m.[dari bahasa Yunani krēmnos - tebing, batu] Unsur kimia (Si), hablur kelabu gelap dengan kilauan logam ditemui dalam kebanyakan batu.

◁ Silikon, oh, oh. garam K. Siliceous (lihat 2.K.; 1 markah).

(lat. Silicium), unsur kimia kumpulan IV jadual berkala. Kristal kelabu gelap dengan kilauan logam; ketumpatan 2.33 g/cm 3, t pl 1415ºC. Tahan terhadap pengaruh kimia. Ia membentuk 27.6% daripada jisim kerak bumi (tempat ke-2 di antara unsur), mineral utama ialah silika dan silikat. Salah satu bahan semikonduktor yang paling penting (transistor, termistor, fotosel). Sebahagian daripada banyak keluli dan aloi lain (meningkatkan kekuatan mekanikal dan rintangan kakisan, meningkatkan sifat tuangan).

SILIKON (lat. Silicium daripada silex - batu api), Si (baca "silicium", tetapi pada masa kini agak kerap sebagai "si"), unsur kimia dengan nombor atom 14, jisim atom 28.0855. Nama Rusia berasal dari kremnos Yunani - tebing, gunung.
Silikon semulajadi terdiri daripada campuran tiga nuklida yang stabil (cm. NUKLID) dengan nombor jisim 28 (terutama dalam campuran, ia mengandungi 92.27% mengikut jisim), 29 (4.68%) dan 30 (3.05%). Konfigurasi lapisan elektronik luar bagi atom silikon tidak teruja neutral 3 s 2 R 2 . Dalam sebatian ia biasanya menunjukkan keadaan pengoksidaan +4 (valensi IV) dan sangat jarang +3, +2 dan +1 (valensi III, II dan I, masing-masing). Dalam jadual berkala Mendeleev, silikon terletak dalam kumpulan IVA (dalam kumpulan karbon), dalam tempoh ketiga.
Jejari atom silikon neutral ialah 0.133 nm. Tenaga pengionan berjujukan atom silikon ialah 8.1517, 16.342, 33.46 dan 45.13 eV, dan pertalian elektron ialah 1.22 eV. Jejari ion Si 4+ dengan nombor koordinasi 4 (yang paling biasa dalam kes silikon) ialah 0.040 nm, dengan nombor koordinasi 6 - 0.054 nm. Menurut skala Pauling, keelektronegatifan silikon ialah 1.9. Walaupun silikon biasanya dikelaskan sebagai bukan logam, dalam beberapa sifat ia menduduki kedudukan pertengahan antara logam dan bukan logam.
Dalam bentuk bebas - serbuk coklat atau bahan padat kelabu muda dengan kilauan logam.
Sejarah penemuan
Sebatian silikon telah diketahui manusia sejak dahulu lagi. Tetapi manusia mula mengenali silikon bahan mudah hanya kira-kira 200 tahun yang lalu. Malah, penyelidik pertama yang mendapatkan silikon ialah J. L. Gay-Lussac Perancis (cm. GAY LUSSAC Joseph Louis) dan L. J. Tenard (cm. TENAR Louis Jacques). Mereka menemui pada tahun 1811 bahawa pemanasan silikon fluorida dengan logam kalium membawa kepada pembentukan bahan coklat-coklat:
SiF 4 + 4K = Si + 4KF, bagaimanapun, penyelidik sendiri tidak membuat kesimpulan yang betul tentang mendapatkan bahan ringkas baharu. Penghormatan untuk menemui unsur baru adalah milik ahli kimia Sweden J. Berzelius (cm. BERZELIUS Jens Jacob), yang juga memanaskan sebatian komposisi K 2 SiF 6 dengan logam kalium untuk menghasilkan silikon. Dia memperoleh serbuk amorf yang sama seperti ahli kimia Perancis, dan pada tahun 1824 mengumumkan bahan unsur baru, yang dipanggilnya "silikon." Silikon kristal diperoleh hanya pada tahun 1854 oleh ahli kimia Perancis A. E. Sainte-Clair Deville (cm. SAINT-CLAIR DEVILLE Henri Etienne) .
Berada di alam semula jadi
Dari segi kelimpahan dalam kerak bumi, silikon menduduki tempat kedua di antara semua unsur (selepas oksigen). Silikon menyumbang 27.7% daripada jisim kerak bumi. Silikon adalah komponen beberapa ratus silikat semula jadi yang berbeza (cm. SILIKAT) dan aluminosilikat (cm. SILIKAT ALUMINIUM). Silika, atau silikon dioksida, juga meluas (cm. SILIKON DIOKSIDA) SiO2 ( pasir sungai (cm. PASIR), kuarza (cm. KUARTZ), batu api (cm. FINT) dsb.), membentuk kira-kira 12% daripada kerak bumi (mengikut jisim). Silikon tidak berlaku dalam bentuk bebas dalam alam semula jadi.
resit
Dalam industri, silikon dihasilkan dengan mengurangkan leburan SiO 2 dengan kok pada suhu kira-kira 1800°C dalam relau arka. Ketulenan silikon yang diperoleh dengan cara ini adalah kira-kira 99.9%. Oleh kerana silikon dengan ketulenan yang lebih tinggi diperlukan untuk kegunaan praktikal, silikon yang terhasil adalah berklorin. Sebatian komposisi SiCl 4 dan SiCl 3 H terbentuk. Klorida ini disucikan lagi dalam pelbagai cara daripada kekotoran dan pada peringkat akhir ia dikurangkan hidrogen tulen. Ia juga mungkin untuk menulenkan silikon dengan terlebih dahulu mendapatkan magnesium silisid Mg 2 Si. Seterusnya, monosilane meruap SiH 4 diperoleh daripada magnesium silisid menggunakan asid hidroklorik atau asetik. Monosilane disucikan lagi melalui pembetulan, penyerapan dan kaedah lain, dan kemudian diuraikan menjadi silikon dan hidrogen pada suhu kira-kira 1000°C. Kandungan kekotoran dalam silikon yang diperoleh melalui kaedah ini dikurangkan kepada 10 -8 -10 -6% mengikut berat.
Fizikal dan Sifat kimia
Kekisi kristal jenis berlian padu berpusat muka silikon, parameter a = 0.54307 nm (pada tekanan tinggi pengubahsuaian polimorfik silikon lain juga telah diperolehi), tetapi disebabkan oleh panjang ikatan yang lebih panjang antara atom Si-Si berbanding dengan panjang Sambungan S-S Kekerasan silikon jauh lebih rendah daripada berlian.
Ketumpatan silikon ialah 2.33 kg/dm3. Takat lebur 1410°C, takat didih 2355°C. Silikon adalah rapuh, hanya apabila dipanaskan melebihi 800°C ia menjadi bahan plastik. Menariknya, silikon adalah lutsinar kepada sinaran inframerah (IR).
Silikon unsur ialah semikonduktor biasa (cm. SEMIKONDUKTOR). Jurang jalur pada suhu bilik ialah 1.09 eV. Kepekatan pembawa arus dalam silikon dengan kekonduksian intrinsik pada suhu bilik ialah 1.5·10 16 m -3. Sifat elektrik silikon kristal sangat dipengaruhi oleh kekotoran mikro yang terkandung di dalamnya. Untuk mendapatkan kristal tunggal silikon dengan kekonduksian lubang, bahan tambahan dimasukkan ke dalam silikon unsur III kumpulan - boron (cm. BOR (unsur kimia)), aluminium (cm. ALUMINIUM), galium (cm. GALLIUM) dan India (cm. INDIUM), dengan kekonduksian elektronik - penambahan unsur kumpulan V - fosforus (cm. FOSFORUS), arsenik (cm. ARSENIK) atau antimoni (cm. ANTIMONI). Sifat elektrik silikon boleh diubah dengan mengubah keadaan pemprosesan kristal tunggal, khususnya, dengan merawat permukaan silikon dengan pelbagai agen kimia.
Secara kimia, silikon tidak aktif. Pada suhu bilik ia bertindak balas hanya dengan gas fluorin, mengakibatkan pembentukan silikon tetrafluorida SiF 4 yang meruap. Apabila dipanaskan pada suhu 400-500°C, silikon bertindak balas dengan oksigen untuk membentuk dioksida SiO 2, dengan klorin, bromin dan iodin untuk membentuk tetrahalida sangat meruap yang sepadan dengan SiHal 4.
Silikon tidak bertindak balas secara langsung dengan hidrogen; sebatian silikon dengan hidrogen adalah silanes (cm. SILANS) dengan formula am Si n H 2n+2 - diperolehi secara tidak langsung. Monosilane SiH 4 (sering dipanggil silane) dibebaskan apabila silisid logam bertindak balas dengan larutan asid, contohnya:
Ca 2 Si + 4HCl = 2CaCl 2 + SiH 4
Silane SiH 4 yang terbentuk dalam tindak balas ini mengandungi campuran silanes lain, khususnya, disilane Si 2 H 6 dan trisilane Si 3 H 8, di mana terdapat rantaian atom silikon yang saling berkaitan oleh ikatan tunggal (-Si-Si-Si). -) .
Dengan nitrogen, silikon pada suhu kira-kira 1000°C membentuk nitrida Si 3 N 4, dengan boron - borida yang stabil dari segi haba dan kimia SiB 3, SiB 6 dan SiB 12. Sebatian silikon dan analog terdekatnya mengikut jadual berkala - karbon - silikon karbida SiC (karborundum (cm. KARBORUNDUM)) dicirikan oleh kekerasan yang tinggi dan kereaktifan kimia yang rendah. Carborundum digunakan secara meluas sebagai bahan pelelas.
Apabila silikon dipanaskan dengan logam, silisid terbentuk (cm. SILICIDE). Silisid boleh dibahagikan kepada dua kumpulan: ionik-kovalen (silisida alkali, logam alkali tanah dan magnesium seperti Ca 2 Si, Mg 2 Si, dll.) dan seperti logam (silisid logam peralihan). Silisid logam aktif terurai di bawah pengaruh asid, silisid logam peralihan adalah stabil secara kimia dan tidak terurai di bawah pengaruh asid. Silisid seperti logam mempunyai takat lebur yang tinggi (sehingga 2000°C). Silisid seperti logam bagi komposisi MSi, M 3 Si 2, M 2 Si 3, M 5 Si 3 dan MSi 2 paling kerap terbentuk. Silisid seperti logam adalah lengai secara kimia dan tahan terhadap oksigen walaupun pada suhu tinggi.
Silikon dioksida SiO 2 ialah oksida berasid yang tidak bertindak balas dengan air. Wujud dalam bentuk beberapa polimorf (kuarza (cm. KUARTZ), tridimit, cristobalite, berkaca SiO 2). Daripada pengubahsuaian ini, kuarza adalah kepentingan praktikal yang paling besar. Kuarza mempunyai sifat piezoelektrik (cm. BAHAN PIEZOELEKTRIK), ia telus kepada sinaran ultraungu (UV). Ia dicirikan oleh pekali pengembangan haba yang sangat rendah, jadi hidangan yang diperbuat daripada kuarza tidak retak di bawah perubahan suhu sehingga 1000 darjah.
Kuarza tahan secara kimia kepada asid, tetapi bertindak balas dengan asid hidrofluorik:
SiO 2 + 6HF =H 2 + 2H 2 O
dan gas hidrogen fluorida HF:
SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O
Kedua-dua tindak balas ini digunakan secara meluas untuk etsa kaca.
Apabila SiO 2 bercantum dengan alkali dan oksida asas, serta dengan karbonat logam aktif, silikat terbentuk (cm. SILIKAT)- garam asid silisik tak larut air yang sangat lemah yang tidak mempunyai komposisi tetap (cm. ASID SILICIC) formula am xH 2 O·ySiO 2 (selalunya dalam kesusasteraan mereka menulis tidak begitu tepat bukan tentang asid silisik, tetapi tentang asid silisik, walaupun sebenarnya mereka bercakap tentang perkara yang sama). Sebagai contoh, natrium ortosilikat boleh diperolehi:
SiO 2 + 4NaOH = (2Na 2 O) SiO 2 + 2H 2 O,
kalsium metasilikat:
SiO 2 + CaO = CaO SiO 2
atau campuran kalsium dan natrium silikat:
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2CO 2
Kaca tingkap diperbuat daripada Na 2 O·CaO·6SiO 2 silikat.
Perlu diingatkan bahawa kebanyakan silikat tidak mempunyai komposisi yang tetap. Daripada semua silikat, hanya natrium dan kalium silikat larut dalam air. Larutan silikat ini dalam air dipanggil kaca larut. Disebabkan oleh hidrolisis, larutan ini dicirikan oleh persekitaran yang sangat beralkali. Silikat terhidrolisis dicirikan oleh pembentukan penyelesaian yang tidak benar, tetapi koloid. Apabila larutan natrium atau kalium silikat diasidkan, mendakan putih bergelatin asid silisik terhidrat akan mendakan.
Utama elemen struktur Kedua-dua silikon dioksida pepejal dan semua silikat mempunyai kumpulan di mana atom silikon Si dikelilingi oleh tetrahedron empat atom oksigen O. Dalam kes ini, setiap atom oksigen disambungkan kepada dua atom silikon. Serpihan boleh disambungkan antara satu sama lain dengan cara yang berbeza. Di antara silikat, mengikut sifat sambungan dalam serpihannya, ia dibahagikan kepada pulau, rantai, reben, berlapis, bingkai dan lain-lain.
Apabila SiO 2 dikurangkan oleh silikon pada suhu tinggi, silikon monoksida komposisi SiO terbentuk.
Silikon dicirikan oleh pembentukan sebatian organosilikon (cm. SEBATIAN ORGANOSILON), di mana atom silikon disambungkan dalam rantai panjang kerana merapatkan atom oksigen -O-, dan kepada setiap atom silikon, sebagai tambahan kepada dua atom O, dua lagi radikal organik R 1 dan R 2 = CH 3, C 2 H 5, C 6 dilampirkan H 5, CH 2 CH 2 CF 3, dsb.
Permohonan
Silikon digunakan sebagai bahan semikonduktor. Kuarza digunakan sebagai piezoelektrik, sebagai bahan untuk pembuatan alat memasak bahan kimia (kuarza) tahan panas, dan lampu UV. Silikat ditemui aplikasi yang luas Bagaimana Bahan Binaan. Kaca tingkap adalah silikat amorf. Bahan organosilikon dicirikan oleh rintangan haus yang tinggi dan digunakan secara meluas dalam amalan sebagai minyak silikon, pelekat, getah, dan varnis.
Peranan biologi
Bagi sesetengah organisma, silikon ialah unsur biogenik yang penting (cm. ELEMEN BIOGENIK). Ia adalah sebahagian daripada struktur sokongan dalam tumbuhan dan struktur rangka pada haiwan. Silikon tertumpu dalam kuantiti yang banyak oleh organisma laut - diatom. (cm. ALGA DIATOM), radiolarians (cm. RADIOLARIA), span (cm. SPONG). Tisu otot manusia mengandungi (1-2)·10 -2% silikon, tisu tulang - 17·10 -4%, darah - 3.9 mg/l. Sehingga 1 g silikon memasuki tubuh manusia dengan makanan setiap hari.
Sebatian silikon tidak beracun. Tetapi penyedutan zarah-zarah yang sangat tersebar bagi kedua-dua silikat dan silikon dioksida, yang terbentuk, sebagai contoh, semasa operasi letupan, apabila memahat batu di lombong, semasa operasi mesin letupan pasir, dsb., adalah sangat berbahaya. Zarah mikro SiO 2 yang masuk ke dalam paru-paru mengkristal di dalamnya, dan kristal yang terhasil memusnahkan tisu paru-paru dan menyebabkan penyakit serius - silikosis (cm. SILICOSIS). Untuk mengelakkan habuk berbahaya ini daripada memasuki paru-paru anda, anda harus menggunakan alat pernafasan untuk melindungi sistem pernafasan anda.

Kamus ensiklopedia. 2009 .

Lihat apa "silikon" dalam kamus lain:

- (simbol Si), unsur kimia kelabu yang meluas kumpulan IV jadual berkala, bukan logam. Ia pertama kali diasingkan oleh Jens BERZELIUS pada tahun 1824. Silikon hanya terdapat dalam sebatian seperti SILIKA (silikon dioksida) atau dalam... ... Kamus ensiklopedia saintifik dan teknikal

silikon- dihasilkan hampir secara eksklusif melalui pengurangan karboterma silika menggunakan relau arka elektrik. Ia adalah pengalir haba dan elektrik yang lemah, lebih keras daripada kaca, biasanya dalam bentuk serbuk atau lebih kerap kepingan tidak berbentuk... ... Istilah rasmi

SILIKON- kimia. unsur, bukan logam, simbol Si (lat. Silicium), at. n. 14, pada. m. 28.08; silikon amorfus dan kristal (yang dibina daripada jenis kristal yang sama seperti berlian) diketahui. Serbuk perang K. amorfus dengan struktur padu dalam sangat tersebar... ... Ensiklopedia Politeknik Besar

- (Silicium), Si, unsur kimia kumpulan IV jadual berkala, nombor atom 14, jisim atom 28.0855; bukan logam, takat lebur 1415°C. Silikon adalah unsur kedua paling banyak di Bumi selepas oksigen, kandungannya dalam kerak bumi ialah 27.6% berat.… … Ensiklopedia moden

Si (lat. Silicium * a. silicium, silikon; n. Silizium; f. silicium; i. siliseo), kimia. unsur kumpulan IV berkala. Sistem Mendeleev, di. n. 14, pada. m. 28,086. Terdapat 3 isotop stabil yang terdapat di alam semula jadi: 28Si (92.27), 29Si (4.68%), 30Si (3 ... Ensiklopedia geologi

Penerangan dan sifat silikon

Silikon - unsur, kumpulan keempat, tempoh ketiga dalam jadual unsur. Nombor atom 14. Formula silikon- 3s2 3p2. Ditakrifkan sebagai unsur pada tahun 1811, dan pada tahun 1834 diterima nama Rusia"silikon", bukannya "sicily" sebelumnya. Mencair pada 1414º C, mendidih pada 2349º C.

Ia menyerupai struktur molekul, tetapi lebih rendah daripadanya dalam kekerasan. Agak rapuh, apabila dipanaskan (sekurang-kurangnya 800º C) ia menjadi plastik. Lutsinar dengan sinaran inframerah. Silikon monokristalin mempunyai sifat semikonduktor. Mengikut beberapa ciri atom silikon serupa dengan struktur atom karbon. Elektron silikon mempunyai nombor valens yang sama dengan struktur karbon.

Pekerja sifat silikon bergantung kepada kandungan kandungan tertentu di dalamnya. Silikon mempunyai pelbagai jenis kekonduksian. Khususnya, ini adalah jenis "lubang" dan "elektronik". Untuk mendapatkan yang pertama, boron ditambah kepada silikon. Jika anda menambah fosforus, silikon memperoleh jenis kekonduksian kedua. Jika silikon dipanaskan bersama dengan logam lain, sebatian khusus yang dipanggil "silisida" terbentuk, sebagai contoh, dalam tindak balas " silikon magnesium«.

Silikon yang digunakan untuk keperluan elektronik dinilai terutamanya oleh ciri-cirinya. lapisan atas. Oleh itu, adalah perlu untuk memberi perhatian khusus kepada kualiti mereka, kerana ia secara langsung mempengaruhi prestasi keseluruhan. Operasi peranti yang dihasilkan bergantung kepada mereka. Untuk mendapatkan ciri-ciri yang paling boleh diterima dari lapisan atas silikon, mereka dirawat dengan pelbagai dengan cara kimia atau terdedah kepada sinaran.

Kompaun "sulfur-silikon" membentuk silikon sulfida, yang mudah berinteraksi dengan air dan oksigen. Apabila bertindak balas dengan oksigen, dalam keadaan suhu di atas 400º C, ternyata silika. Pada suhu yang sama, tindak balas dengan klorin dan iodin, serta bromin, menjadi mungkin, di mana bahan yang tidak menentu terbentuk - tetrahalida.

Tidak mungkin untuk menggabungkan silikon dan hidrogen melalui sentuhan langsung; untuk ini terdapat kaedah tidak langsung. Pada 1000º C, tindak balas dengan nitrogen dan boron adalah mungkin, menghasilkan silikon nitrida dan borida. Pada suhu yang sama, dengan menggabungkan silikon dengan karbon, adalah mungkin untuk menghasilkan silikon karbida, apa yang dipanggil "karborundum". Komposisi ini mempunyai struktur pepejal, aktiviti kimia adalah lembap. Digunakan sebagai pelelas.

Berkaitan dengan besi, silikon membentuk campuran khas, ini membolehkan lebur unsur-unsur ini, yang menghasilkan seramik ferrosilicon. Selain itu, takat leburnya jauh lebih rendah berbanding jika ia dilebur secara berasingan. Pada keadaan suhu di atas 1200º C, pembentukan bermula dari unsur silikon oksida, juga dalam keadaan tertentu ternyata silikon hidroksida. Apabila mengetsa silikon, larutan berasaskan air beralkali digunakan. Suhu mereka mestilah sekurang-kurangnya 60º C.

Deposit silikon dan perlombongan

Unsur itu adalah yang kedua paling banyak di planet ini bahan. silikon membentuk hampir satu pertiga daripada isipadu kerak bumi. Hanya oksigen yang lebih biasa. Ia kebanyakannya dinyatakan oleh silika, sebatian yang pada asasnya mengandungi silikon dioksida. Derivatif utama silikon dioksida ialah batu api, pelbagai pasir, kuarza, dan medan . Selepas mereka datang sebatian silikat silikon. Kelahiran adalah fenomena yang jarang berlaku untuk silikon.

Aplikasi Silikon

Silikon, sifat kimia yang menentukan skop penggunaannya, terbahagi kepada beberapa jenis. Silikon yang kurang tulen digunakan untuk keperluan metalurgi: contohnya, untuk bahan tambahan dalam aluminium, silikon secara aktif mengubah sifatnya, penyahoksida, dsb. Ia secara aktif mengubah suai sifat logam dengan menambahkannya kepada kompaun. silikon aloi mereka, menukar kerja ciri, silikon Jumlah yang sangat kecil sudah memadai.

Juga, derivatif berkualiti tinggi dihasilkan daripada silikon mentah, khususnya, silikon mono dan polihabluran, serta silikon organik - ini adalah silikon dan pelbagai minyak organik. Ia juga telah menemui penggunaannya dalam pengeluaran simen dan industri kaca. Ia tidak memintas pengeluaran bata; kilang-kilang menghasilkan porselin juga tidak boleh melakukannya tanpanya.

Silikon adalah sebahagian daripada gam silikat yang terkenal, yang digunakan untuk kerja pembaikan, dan sebelum ini ia digunakan untuk keperluan pejabat sehingga lebih banyak pengganti praktikal muncul. Sesetengah produk piroteknik juga mengandungi silikon. Hidrogen boleh dihasilkan daripadanya dan aloi besinya di udara terbuka.

Untuk apa kualiti yang lebih baik digunakan? silikon? Pinggan Bateri solar juga mengandungi silikon, secara semula jadi bukan teknikal. Silikon diperlukan untuk keperluan ini. kebersihan yang sempurna atau sekurang-kurangnya silikon teknikal darjat tertinggi pembersihan.

kononnya "silikon elektronik" yang mengandungi hampir 100% silikon, mempunyai prestasi yang lebih baik. Oleh itu, ia lebih disukai dalam pengeluaran peranti elektronik ultra-tepat dan litar mikro yang kompleks. Pengeluaran mereka memerlukan pengeluaran berkualiti tinggi litar, silikon yang mana hanya kategori tertinggi yang patut diambil. Operasi peranti ini bergantung pada berapa banyak mengandungi silikon kekotoran yang tidak diingini.

Silikon menduduki tempat penting dalam alam semula jadi, dan kebanyakan makhluk hidup sentiasa memerlukannya. Bagi mereka ini adalah pelik komposisi pembinaan, kerana ia amat penting untuk kesihatan sistem muskuloskeletal. Setiap hari seseorang menyerap sehingga 1 g sebatian silikon.

Bolehkah silikon berbahaya?

Ya, atas sebab silikon dioksida sangat terdedah kepada pembentukan habuk. Ia mempunyai kesan merengsa pada permukaan mukus badan dan boleh terkumpul secara aktif di dalam paru-paru, menyebabkan silikosis. Untuk tujuan ini, dalam pengeluaran yang berkaitan dengan pemprosesan unsur silikon, penggunaan alat pernafasan adalah wajib. Kehadiran mereka amat penting apabila ia berkaitan dengan silikon monoksida.

Harga silikon

Seperti yang anda ketahui, semua teknologi elektronik moden, daripada telekomunikasi kepada teknologi komputer, adalah berdasarkan penggunaan silikon, menggunakan sifat semikonduktornya. Analognya yang lain digunakan pada tahap yang lebih rendah. Sifat unik silikon dan derivatifnya masih tiada tandingan untuk beberapa tahun akan datang. Walaupun penurunan harga pada tahun 2001 silikon, jualan cepat kembali normal. Dan sudah pada tahun 2003, perolehan perdagangan berjumlah 24 ribu tan setahun.

Untuk teknologi terkini, memerlukan hampir ketulenan kristal silikon, analog teknikalnya tidak sesuai. Dan disebabkan sistem pembersihannya yang kompleks, harganya meningkat dengan ketara. Jenis silikon polihablur adalah lebih biasa; prototaip monohablurnya agak kurang dalam permintaan. Pada masa yang sama, bahagian silikon yang digunakan untuk semikonduktor mengambil bahagian terbesar daripada pusing ganti dagangan.

Harga produk berbeza bergantung pada kesucian dan tujuan silikon, beli yang boleh bermula daripada 10 sen setiap kg bahan mentah mentah dan sehingga $10 dan ke atas untuk silikon "elektronik".

SILIKON (Latin Silicium), Si, unsur kimia kumpulan IV bentuk pendek (kumpulan 14 bentuk panjang) sistem berkala; nombor atom 14, jisim atom 28.0855. Silikon semulajadi terdiri daripada tiga isotop stabil: 28 Si (92.2297%), 29 Si (4.6832%), 30 Si (3.0872%). Radioisotop dengan nombor jisim 22-42 telah diperoleh secara buatan.

Rujukan sejarah. Tersebar luas di bumi, sebatian silikon telah digunakan oleh manusia sejak Zaman Batu; contohnya, dari zaman dahulu hingga Zaman Besi, batu api digunakan untuk membuat alatan batu. Pemprosesan sebatian silikon - pengeluaran kaca - bermula pada alaf ke-4 SM dalam Mesir Purba. Silikon asas diperolehi pada tahun 1824-25 oleh J. Berzelius dengan mengurangkan fluorida SiF 4 dengan logam kalium. Unsur baru itu diberi nama "silikon" (dari bahasa Latin silex - batu api; nama Rusia "silikon", yang diperkenalkan pada tahun 1834 oleh G. I. Hess, juga berasal dari perkataan "batu api").

Kelaziman dalam alam semula jadi. Dari segi kelaziman dalam kerak bumi, silikon ialah unsur kimia kedua (selepas oksigen): kandungan silikon dalam litosfera ialah 29.5% mengikut jisim. Ia tidak ditemui dalam keadaan bebas dalam alam semula jadi. Mineral terpenting yang mengandungi silikon ialah aluminosilikat dan silikat semula jadi (amphibol semula jadi, feldspar, mika, dll.), serta mineral silika (kuarza dan pengubahsuaian polimorfik silikon dioksida yang lain).

Hartanah. Konfigurasi kulit elektron terluar atom silikon ialah 3s 2 3p 2. Dalam sebatian ia mempamerkan keadaan pengoksidaan +4, jarang +1, +2, +3, -4; Keelektronegatifan Pauling ialah 1.90, potensi pengionan Si 0 → Si + → Si 2+ → Si 3+ → Si 4+ masing-masing ialah 8.15, 16.34, 33.46 dan 45.13 eV; jejari atom 110 malam, jejari ion Si 4+ 40 petang (nombor koordinasi 4), 54 petang (nombor koordinasi 6).

Silikon ialah bahan kristal rapuh pepejal kelabu gelap dengan kilauan logam. sel kristal berpusatkan muka kubik; t takat lebur 1414 °C, takat didih 2900 °C, ketumpatan 2330 kg/m 3 (pada 25 °C). Kapasiti haba 20.1 J/(mol∙K), kekonduksian terma 95.5 W/(m∙K), pemalar dielektrik 12; Kekerasan Mohs 7. Dalam keadaan biasa, silikon ialah bahan rapuh; ubah bentuk plastik yang ketara diperhatikan pada suhu melebihi 800 °C. Silikon adalah lutsinar kepada sinaran inframerah dengan panjang gelombang lebih daripada 1 mikron (indeks biasan 3.45 pada panjang gelombang 2-10 mikron). Diamagnet (kecenderungan magnetik - 3.9∙10 -6). Silikon ialah semikonduktor, jurang jalur 1.21 eV (0 K); khusus rintangan elektrik 2.3∙10 3 Ohm∙m (pada 25 °C), mobiliti elektron 0.135-0.145, mobiliti lubang - 0.048-0.050 m 2 / (V s). Sifat elektrik silikon sangat bergantung kepada kehadiran bendasing. Untuk mendapatkan kristal tunggal silikon dengan kekonduksian jenis p, bahan tambahan doping B, Al, Ga, In (kotoran penerima) digunakan, dan dengan kekonduksian jenis n - P, As, Sb, Bi (kotoran penderma).

Silikon dalam udara menjadi ditutup dengan filem oksida, jadi apabila suhu rendah lengai secara kimia; apabila dipanaskan melebihi 400 °C, ia berinteraksi dengan oksigen (oksida SiO dan dioksida SiO 2 terbentuk), halogen (silikon halida), nitrogen (silikon nitrida Si 3 N 4), karbon (silikon karbida SiC), dll. Sebatian silikon dengan hidrogen - silanes - diperoleh secara tidak langsung. Silikon bertindak balas dengan logam untuk membentuk silisid.

Silikon halus ialah agen penurunan: apabila dipanaskan, ia bertindak balas dengan wap air untuk membebaskan hidrogen, mengurangkan oksida logam kepada logam bebas. Asid bukan pengoksida memasifkan silikon kerana pembentukan filem oksida tidak larut asid pada permukaannya. Silikon larut dalam campuran HNO 3 pekat dengan HF, dan asid hidrofluorosilisik terbentuk: 3Si + 4HNO 3 + 18HF = 3H 2 + 4NO + 8H 2 O. Silikon (terutamanya tersebar secara halus) bertindak balas dengan alkali untuk membebaskan hidrogen, contohnya: Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2. Silikon membentuk pelbagai sebatian organosilikon.

Peranan biologi. Silikon ialah unsur mikro. Keperluan harian manusia untuk silikon ialah 20-50 mg (unsur itu diperlukan untuk ketinggian yang betul tulang dan tisu penghubung). Silikon memasuki tubuh manusia dengan makanan, serta dengan udara yang disedut dalam bentuk SiO 2 seperti debu. Dengan penyedutan berpanjangan habuk yang mengandungi SiO 2 percuma, silikosis berlaku.

resit. Silikon ketulenan teknikal (95-98%) diperoleh dengan mengurangkan SiO 2 dengan karbon atau logam. Silikon polihabluran ketulenan tinggi diperoleh dengan pengurangan SiCl 4 atau SiHCl 3 dengan hidrogen pada suhu 1000-1100 ° C, penguraian terma Sil 4 atau SiH 4; silikon monohabluran dengan ketulenan tinggi - dengan zon lebur atau dengan kaedah Czochralski. Jumlah pengeluaran silikon global adalah kira-kira 1600 ribu tan/tahun (2003).

Permohonan. Silikon adalah bahan utama peranti mikroelektronik dan semikonduktor; digunakan dalam pembuatan kaca yang lutsinar kepada sinaran inframerah. Silikon ialah komponen aloi besi dan logam bukan ferus (dalam kepekatan rendah, silikon meningkatkan rintangan kakisan dan kekuatan mekanikal aloi, meningkatkan sifat tuangannya; dalam kepekatan tinggi ia boleh menyebabkan kerapuhan); Yang paling penting ialah aloi yang mengandungi besi, tembaga dan aluminium silikon. Silikon digunakan sebagai bahan permulaan untuk penghasilan sebatian organosilikon dan silisid.

Lit.: Baransky P.I., Klochkov V.P., Potykevich I.V. Elektronik semikonduktor. Sifat bahan: Direktori. K., 1975; Drozdov A. A., Zlomanov V. P., Mazo G. N., Spiridonov F. M. Kimia tak organik. M., 2004. T. 2; Shriver D., Atkins P. Kimia tak organik. M., 2004. T. 1-2; Silikon dan aloinya. Ekaterinburg, 2005.