خواص کاربردی، فیزیکی و شیمیایی: سیلیکون

یکی از عناصر رایج در طبیعت - آن سیلیسیوم، و یا سیلیکون است. چنین توزیع گسترده نشان دهنده اهمیت و اهمیت این موضوع است. آن را به سرعت درک و افرادی که به دست چگونگی بهره برداری از سیلیکون به دست. استفاده از آن بر روی خواص خاص که ما بیشتر صحبت است.

سیلیکون - یک عنصر شیمیایی

اگر شما یک توصیف از این آیتم در وضعیت در سیستم تناوبی را، آن ممکن است به شناسایی نکات مهم زیر:

1. شماره سریال - 14.
2. دوره - یک سوم کوچک است.
3. گروه - IV.
4. زیرگروه - صفحه اصلی.
5. ساختار لایه الکترونی خارجی خود با استفاده از فرمول ² 3S 3P ² بیان شده ^است.
6. سیلیکون عنصر شیمیایی سی با یک سمبل، که به عنوان "سیلیکون" تلفظ مشخص شده است.
7. حالت اکسیداسیون که آن را به نمایشگاه: -4؛ 2. 4.
8. ظرفیت اتم IV است.
9. وزن اتمی 28.086 سیلیکون است.
10. در طبیعت، سه ایزوتوپ پایدار این عنصر با عدد جرمی 28، 29 و 30 وجود دارد.

بنابراین، اتم های سیلیکون از نظر شیمیایی - عنصر به اندازه کافی مورد مطالعه، توصیف انواع خواص مختلف است.

تاریخچه کشف

از آنجا که ماهیت محتوای محبوب و توده ترکیبات مختلف از این عنصر بود، از زمان های قدیم، مردم استفاده می شود که در مورد خواص و نام بسیاری از آنها را می دانیم. سیلیکون خالص طولانی فراتر از مرزهای دانش بشری در شیمی باقی مانده است.

ترکیبات محبوب ترین، که در کشورهای صنعتی و خانگی مورد استفاده قرار گرفت فرهنگ های باستانی (مصری، رومی ها، rusichi چینی، فارسی و دیگران) بر اساس گرانبها و سنگ های نیمه قیمتی بودند اکسید سیلیکون. اینها عبارتند از:

• اپال،
• کریستال سنگ؛
• توپاز؛
• عقیق سبز؛
• عقیق؛
• کلسدونی و دیگران است.

همچنین استفاده از کوارتز ساخته شده قدیمی و شن و ماسه کوارتز در کسب و کار ساخت و ساز. با این حال، عنصر سیلیکن حل نشده تا قرن نوزدهم باقی ماند، گرچه بسیاری از دانشمندان بیهوده تلاش کرده اند تا آن را از ترکیبات مختلف، با استفاده از و کاتالیزور، و درجه حرارت بالا، و حتی برق است. این ذهن روشن، از جمله:

• کارل Scheele؛
• گیلوساک؛
• Tenar؛
• Gemfri دوی؛
• Antuan Lavuaze.

موفقیت پیاده سازی به دست آوردن سیلیکون خالص موفق ینس جیکوبز Berzelius در 1823. برای این که او تجربه صرف بخار فلوراید آلیاژی سیلیکون و پتاسیم فلز. در نتیجه، یک تغییر آمورف این عنصر است. همان دانشمندان به نام لاتین برای اتم باز دعوت شدند.

هنوز هم بعد، در 1855، یکی دیگر از دانشمندان - سنت کلر Deville - موفق به سنتز انواع فرمهای مختلف - سیلیکون کریستالی. از آنجا که دانش این عنصر و خواص آن شد بسیار به سرعت پر شده است. مردم متوجه شده اند که دارای ویژگی های منحصر به فرد که به خوبی می تواند استفاده شود برای رفع نیازهای خود. بنابراین، امروز یکی از بیش از آیتم ها در الکترونیک و فن آوری به دنبال - سیلیکون است. استفاده از آن تنها گسترش مرزهای خود هر سال است.

نام روسی در سال 1831 با توجه به اتم دانشمند هس. این و گیر به این روز است.

مطالب در طبیعت

شیوع در طبیعت، سیلیکون تنها به اکسیژن دوم است. درصد آن در مقایسه با سایر اتم متشکل از پوسته - 29.5٪. علاوه بر این، کربن و سیلیکون - دو عنصر خاص است که می تواند یک مدار اتصال با یکدیگر تشکیل می دهد. به همین دلیل است برای آخرین بیش از 400 مواد معدنی طبیعی متفاوت است، به عنوان بخشی از آن او در پوسته زمین، هیدروسفر و زیست توده پیدا شده است.

که در آن دقیقا سیلیکون موجود؟

1. در لایه های عمیق تر از خاک است.
2. سنگ ها، مخازن و آرایه ها.
3. در پایین بدن از آب، به ویژه اقیانوس ها و دریاها.
4. در گیاهان و حیات دریایی در قلمرو حیوانات.
5. در انسان و حیوانات زمین است.

شما می توانید برخی از مواد معدنی رایج ترین و سنگ به عنوان یک بخشی از آن در حال حاضر مقدار زیادی از سیلیکون است را علامت بزنید. مواد شیمیایی آنها به گونه ای است که محتوای وزن عنصر خالص آن 75٪ می رسد. با این حال، رقم دقیق بستگی به نوع از مواد. بنابراین، سنگ و مواد معدنی با محتوای سیلیکون:

• فلدسپات؛
• میکا؛
• آمفیبول؛
• اپال؛
• کلسدونی؛
• سیلیکات؛
• ماسه سنگ؛
• سیلیکات آلومینیوم؛
• خاک رس و سایر.

جمع آوری در پوسته و اسکلت خارجی از حیوانات دریایی، سیلیکون در نهایت به شکل یک سپرده سیلیکا قوی در ته مخازن. این یکی از منابع طبیعی از این عنصر است.

علاوه بر این، مشخص شد که سیلیکون ممکن است به شکل خالص خالص وجود داشته باشد - در قالب کریستال. اما چنین سپرده بسیار نادر است.

خواص فیزیکی سیلیکون

اگر شما یک خصوصیات عنصر از مجموعه ای از خواص فیزیکی و شیمیایی را، اول از همه آن را به تعیین پارامترهای فیزیکی ضروری است. در اینجا چند اساسی عبارتند از:

1. آمورف و کریستالی، که در تمام خواص متفاوت - آن را در دو اصلاح گوناگونی یافت میشود.
2. شبکه بلوری که بسیار شبیه به الماس است، زیرا کربن و سیلیکون در این رابطه تقریبا یکسان هستند. با این حال، فاصله بین اتم های مختلف (بیش از سیلیکون)، بنابراین الماس بسیار سخت تر و قوی تر. نوع شبکه - چهره محور مکعب است.
3. این محصول بسیار شکننده است، در دمای بالا می شود پلاستیکی.
4. دمای ذوب 1415˚S است.
5. نقطه جوش - 3250˚S.
6. مواد تراکم - 2.33 گرم / سانتی متر ^3.
7. اتصال رنگ - نقره ای خاکستری، ابراز درخشش فلزی مشخصه.
8. این خواص نیمه هادی خوب است، که قادر به است با علاوه بر این از عوامل مختلف است.
9. نامحلول در آب، حلال های آلی و اسیدهای.
10. به طور خاص در مواد قلیایی محلول است.

به خواص فیزیکی از سیلیکون مراجعه مردم را قادر به مدیریت آن و استفاده از آن برای ایجاد یک تنوع محصولات. به عنوان مثال، خواص در استفاده نیمرسانا الکترونیک سیلیکون خالص است.

خواص شیمیایی

خصوصیات شیمیایی سیلیکون به شدت در شرایط واکنش بستگی دارد. اگر ما در مورد ماده خالص در تنظیمات استاندارد صحبت می کنید، شما نیاز به نشان می دهد فعالیت بسیار کم است. هر دو کریستالی و سیلیکن بی نظم بسیار بی اثر هستند. هنوز با هر اکسیدان قوی (به غیر از فلوئور) و یا با عوامل قوی کاهش در تعامل نیست.

این به خاطر این واقعیت است که سطح فیلم اکسید مواد SiO ₂ در بلافاصله تشکیل شده است، که مانع از فعل و انفعالات بیشتر است. این است که قادر به تحت تاثیر آب و هوا و بخارات تشکیل شود.

اگر شرایط استاندارد را تغییر دهید و با حرارت دادن سیلیکون به یک درجه حرارت بالا 400˚S، واکنش خود را به شدت افزایش خواهد یافت. در این مورد، آن را با واکنش نشان می دهند:

• اکسیژن؛
• انواع هالوژن؛
• هیدروژن است.

با افزایش بیشتر در درجه حرارت، شکل گیری محصولات با واکنش با بور، نیتروژن و کربن. از اهمیت ویژه کاربید سیلیکون است - SIC، از آن یک ماده ساینده خوب است.

همچنین، خواص شیمیایی سیلیکون به وضوح در واکنش با فلزات دیده می شود. در برابر آنها او اکسید کننده، به طوری که محصولات به نام سیلیسید. چنین ترکیبات برای شناخته شده است:

• قلیایی،
• قلیایی،
• فلزات واسطه.

ترکیب دارای خواص غیر عادی به دست آمده که آلیاژی از آهن و سیلیکون است. این خرس به نام سرامیک ferrosilicon و با موفقیت در صنعت استفاده می شود.

با مواد پیچیده واکنش سیلیکون را وارد کنید، به طوری که همه از گونه های آنها تنها قادر به حل:

• تیزاب سلطانی (مخلوطی از اسید نیتریک و اسید هیدروکلریک)؛
• بازهای.

بنابراین دمای محلول نباید کمتر از 60 درجه سانتی گراد باشد همه این موضوع را تایید مواد پایه فیزیکی - الماس پایدار شبکه بلوری، به آن قدرت و بیاثری.

مواد و روش ها برای آماده سازی

آماده سازی از سیلیکون در شکل خالص - روند اقتصادی بسیار گران است. علاوه بر این، به موجب خواص هر دو روش آن را می دهد تنها 90-99٪ محصول خالص، در حالی که ناخالصی های موجود در فرم فلزات و کربن همچنان باقی است. پس فقط گرفتن چیزهای کافی نیست. آن را نیز باید کیفی واضح و روشن از عناصر خارجی.

به طور کلی، تولید سیلیکون است که در دو راه اصلی انجام می شود:

1. شن و ماسه سفید، SiO ₂ در است که اکسید سیلیکون خالص _است. تکلیس آن را با فلزات فعال (معمولا منیزیم) است با تشکیل یک عنصر آزاد در قالب یک تغییر بی نظم. خلوص این روش بسیار بالاست، این محصول با عملکرد 99.9 درصد به دست آمد.
2. یک روش معمول تر در مقیاس صنعتی - شن و ماسه مذاب پخت با کک در کوره های حرارتی تخصصی. این روش توسط دانشمندان روسی Beketovym N. N. توسعه داده شد

درمان بیشتر قرار گرفتن در معرض مواد شوینده روش است. برای این منظور، اسیدها، یا هالوژنها (کلرو، فلورو).

سیلیکن بی نظم

مشخصه سیلیکون ناقص خواهد بود اگر ما به طور جداگانه هر یک از آن را در نظر نمی تغییرات شکلی. اولین آنها - آمورف است. در این حالت در نظر گرفته در تماس با مواد پودر قهوه ای قهوه ای، ریز پراکنده است. بسیار جاذب رطوبت، آن را به نمایشگاه واکنش پذیری به اندازه کافی بالا بر اثر حرارت. فلوئور - در شرایط استاندارد، قادر به تعامل با قویترین اکسید کننده است.

به نام سیلیکون آمورف است یک نوع از کریستال کاملا درست نیست. شبکه خود را نشان می دهد که این ماده - یک شکل از سیلیکون ذرات ریز تقسیم موجود به شکل کریستال است. بنابراین، به عنوان مثل، این تغییرات - همان ترکیب.

با این حال، خواص آنها متفاوت باشد، بنابراین به شکل مختلف صحبت می کنند. به خودی خود، سیلیکون آمورف دارای یک توانایی بالا به svetopoglotitelnoy. علاوه بر این، تحت شرایط خاص، این شاخص بسیار سریع تر از از یک فرم کریستالی مشابه است. بنابراین، آن را برای مقاصد صنعتی استفاده می شود. در این فرم (پودر) ترکیب به راحتی به هر سطح اعمال می شود، آن است که آیا پلاستیکی یا شیشه است. بنابراین، آن را برای استفاده مناسب است سیلیکن بی نظم است. برنامه بر روی تولید سلول های خورشیدی با اندازه های مختلف است.

اگرچه لباس از باتری از این نوع بسیار سریع، با توجه به سایش از مواد فیلم نازک است، اما استفاده از و تقاضا فقط در حال رشد. پس از همه، حتی در یک عمر کوتاه از سلول های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون آمورف قادر به ارائه انرژی برای تمام شرکت. علاوه بر این، تولید این گونه مواد بدون زباله، که آن را بسیار مقرون به صرفه.

تهیه شده توسط کاهش اصلاح ترکیبات فلزات فعال، به عنوان مثال، سدیم یا منیزیم است.

سیلیکون کریستالی

براق اصلاح نقره ای خاکستری این عنصر است. این است که این فرم از رایج ترین و محبوب ترین است. این است که با مجموعه ای از خواص کیفی برخوردار شده توسط ماده را توضیح داد.

ویژگی های شبکه بلوری سیلیکون شامل انواع طبقه بندی آن، به عنوان چند تن از آنها عبارتند از:

1. کیفیت الکترونیکی - تمیزترین و بالا ترین. این نوع مورد استفاده در الکترونیک به ساخت ابزار بسیار حساس است.
2. درجه خورشیدی. نام خود را در منطقه استفاده تعریف می کند. این نیز یک سیلیکون خالص نسبتا بالا، استفاده از آن لازم است به ایجاد یک با کیفیت بالا و طولانی مدت پانل های خورشیدی. مبدل فوتوالکتریک است که بر روی ساختار بلوری بر کیفی تر و مقاوم در برابر سایش از آن ساخته شده با استفاده از اصلاح آمورف از طریق کندوپاش در انواع مختلفی از بستر.
3. سیلیکون فنی. در این نوع از مواد را شامل می شوند آن نمونه ها، که شامل حدود 98٪ عنصر خالص است. همه بقیه می رود به انواع مختلفی از ناخالصی:

• بور؛
• آلومینیوم؛
• کلرو؛
• کربن؛
• فسفر و دیگر.

نوع دوم از این ماده در درخواست استفاده شده است برای به دست آوردن پلی کریستال سیلیکون است. برای این کار، انجام فرایند تبلور مجدد. در نتیجه، خلوص به دست آمده توسط این محصولات، که می تواند به گروه های با کیفیت خورشیدی و الکترونیکی نسبت داد.

توسط پلی سیلیکون طبیعت - آن را بین اصلاح آمورف و کریستال متوسط است. با چنین تجسم آسان تر برای کار است، بهتر است به قابل بازیافت و تمیز کردن فلوئور و کلر است.

محصولات که در نتیجه می توان به شرح زیر طبقه بندی کرد:

• multisilicon؛
• و monocrystalline؛
• کریستال به شکل؛
• ضایعات سیلیکون؛
• سیلیکون فنی؛
• تولید زباله در قالب قطعات و تکه از مواد است.

هر یک از آنها در صنعت استفاده می شود و توسط یک فرد کاملا استفاده می شود. بنابراین، فرآیندهای تولید، بر روی سیلیکون، در نظر گرفته غیر زباله. این به طور قابل توجهی کاهش می دهد ارزش اقتصادی آن، بدون تاثیر کیفیت.

با استفاده از سیلیکون خالص

صنعت تولید سیلیکون است که به خوبی برقرار شد، و مقیاس آن کاملا بزرگ است. این به خاطر این واقعیت است که عنصر به عنوان یک خالی، و در قالب ترکیبات مختلف، گسترده و تقاضا در زمینه های مختلف علم و فناوری است.

که در آن است کریستالی و سیلیکن بی نظم در ناب ترین شکل آن استفاده می شود؟

1. در متالورژی به عنوان علاوه بر آلیاژی، توانایی تغییر خواص از فلزات و آلیاژهای آنها. بنابراین، آن است که در ذوب فولاد استفاده می شود و چدن.
2. انواع مختلف مواد ترک تجسم تولید پاک کننده - پلی سیلیکون.
3. ترکیبات سیلیکون با مواد آلی - صنعت مواد شیمیایی، که امروز به خصوص محبوب بود. مواد سیلیکونی در پزشکی استفاده می شود، در تولید ظروف، ابزار و خیلی بیشتر.
4. تولید پانل های مختلف خورشیدی. این روش به دست آوردن انرژی یکی از امیدوار کننده ترین در آینده است. سازگار با محیط زیست، مقرون به صرفه و hardwearing - از مزیت های اصلی مانند برق است.
5. فندک سیلیکونی استفاده برای یک زمان بسیار طولانی است. حتی در زمان های قدیم مردم جرقه سنگ چخماق برای احتراق از آتش استفاده می شود. این اصل پایه ای برای تولید انواع فندک است. امروز، گونه که در آن سنگ چخماق است که توسط یک آلیاژ از ترکیب خاص، که نتایج سریع تر (قوس) جایگزین وجود دارد.
6. الکترونیک و انرژی خورشیدی است.
7. zerkalets تولید در دستگاه های لیزر گاز.

بنابراین، سیلیکون خالص است که بسیاری از خواص سودمند و ویژه ای است که اجازه می دهد به استفاده از آن برای ایجاد محصولات مهم و ضروری است.

استفاده از ترکیبات سیلیکونی

علاوه بر یک ماده ساده ترکیبات سیلیکون استفاده می شود و مختلف که بسیار به طور گسترده ای هستند. است کل صنعت است که به نام سیلیکات وجود دارد. این است که در استفاده از مواد مختلف، که شامل این مورد را ارزیابی بسیار جذاب بر اساس. ارتباط چیست و که تولید می شوند؟

1. شن کوارتز و یا رودخانه - SiO _{2 در.} این برای تولید ساخت و ساز و مواد تزئینی، مانند سیمان و شیشه ای استفاده می شود. با استفاده از چنین مواد است که به خوبی شناخته شده است. هیچ کدام از ساخت و ساز است که بدون اجزاء داده، که تایید اهمیت ترکیبات سیلیکون است.
2. سرامیک سیلیکات، که شامل مواد مانند سفال، پرسلن، آجر و محصولات مبتنی بر آنها. این مولفه ها در طب استفاده می شود، در تولید کارد و چنگال، دکوراسیون، آیتم های خانگی، ساخت و ساز و دیگر مناطق داخلی از فعالیت های انسانی.
3. ترکیبات سیلیکون - سیلیکون، سیلیکا، روغن سیلیکون.
4. خشت سیلیکات - به عنوان یک دفتر، در آتش بازی و ساخت و ساز استفاده می شود.

سیلیکون، قیمت که متفاوت در بازار جهانی، اما علامت رو به پایین از 100 روبل روسیه در هر کیلوگرم (کریستال) عبور نمی کند یک ماده محبوب و ارزشمند است. به طور طبیعی، ترکیبات این عنصر به طور گسترده ای به عنوان خوب و قابل اجرا است.

نقش بیولوژیکی از سیلیکون

از نظر اهمیت برای بدن از سیلیکون بدون اهمیت. محتوا و توزیع آن به بافتهای شرح زیر است:

• .002٪ - عضلانی.
• 0.000017٪ - استخوان؛
• خون - 3.9 میلی گرم / L.

هر روز باید به حدود یک گرم از سیلیکون گیرند، و یا مبتلا به بیماری خواهد. مرگبار در این میان نیست، با این حال طولانی مدت سیلیکون گرسنگی منجر به:

• ریزش مو؛
• ظاهر آکنه و جوش.
• شکنندگی و شکنندگی استخوان؛
• نفوذ پذیری مویرگی نور؛
• خستگی و سردرد؛
• ظهور کبودی و کبودی های متعدد است.

برای گیاهان، سیلیکون - عنصر کمیاب ضروری لازم برای رشد و نمو نرمال. مطالعات بر روی حیوانات نشان داده است که این افراد رشد بهتر، که روزانه مصرف مقدار کافی از سیلیکون است.