الخلاصة: "السيليكون ، خواصه والتغيرات الخافتة. السيليكون عنصر حيوي. السيليكون ، خواصه والتعديلات الخواص - السمات الكيميائية للسيليكون

السيليكون البلوري هو مادة رمادية داكنة مع بريق من الصلب. يشبه تركيب السيليكون هيكل الماس: شعرية البلورة ذات محور مكعب ، ولكن بسبب الارتباط الطويل بين الذرات سي سي مقابل طول السندات C-C صلابة السيليكون أقل بكثير من الماس. السيليكون هش للغاية ، وكثافته 2.33 جم / سم 3.

مثل الفحم ، يشير إلى المواد المقاومة للحرارة.

التركيب البلوري للسيليكون (الشكل 2).

الشبكة البلورية للسيليكون عبارة عن نوع من الماس مكعب محوره الوجه ، والمعلمة أ = 0.54307 نانومتر (يتم الحصول على تعديلات متعددة الأشكال للسيليكون في ضغوط عالية) ، ولكن بسبب طول الرابطة الطويل بين الذرات سي سي مقابل طول السندات C-C صلابة السيليكون أقل بكثير من الماس. السيليكون هش ، إلا أنه عند تسخينه فوق 800 درجة مئوية ، يصبح مادة بلاستيكية. ومن المثير للاهتمام ، أن السيليكون شفاف للإشعاع تحت الأحمر ، حيث يبدأ بطول موجة يبلغ 1.1 ميكرومتر. تركيز الناقل الخاص - 13.1 × 10 28 م؟ 3

الشكل 2 الشكل 2. شبكة السيليكون ومخطط الربط سلسلة التساهمية: أ - الرابطة التساهمية. ب - منظر عام

الخواص الكيميائية

في المركبات ، يميل السيليكون إلى إظهار حالة أكسدة تبلغ +4 أو 4 ، نظرًا لأن ذرة السيليكون هي أكثر خصائص الحالة sp 3 - تهجين المدارات. لذلك ، في جميع المركبات باستثناء السيليكا (II) شافيوالسيليكون رباعي التكافؤ.

كيميائيا ، والسيليكون غير نشط. في درجة حرارة الغرفة ، يتفاعل فقط مع الفلور الغازي ، ويتكون رباعي فلوريد السيليكون المتطاير. SIF 4 . عند تسخينه إلى درجة حرارة 400 - 500 درجة مئوية ، يتفاعل السيليكون مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد شافي 2 ، مع الكلور والبروم واليود - مع تشكيل رباعي هيدريد المقابلة المتقلبة بسهولة SiHalogen 4 .

لا يتفاعل السيليكون مباشرة مع الهيدروجين ، ومركبات السيليكون مع الهيدروجين هي سيلانات مع الصيغة العامة سي ن H 2n + 2 - تم الحصول عليها بشكل غير مباشر. silicomethane سيح 4 (يطلق عليها في الغالب ببساطة silane) عندما تتفاعل المبيدات الحشرية مع المحاليل الحمضية ، على سبيل المثال:

كاليفورنيا 2 Si + 4HCl\u003e 2CaCl 2 + سيه 4 ^

تشكل سيلاني في هذا التفاعل سيح 4 يحتوي على النجاسة وغيرها من سيلانيس ، على وجه الخصوص ، disilane سي 2 H 6 و trisilane سي 3 H 8 حيث توجد سلسلة من ذرات السيليكون مترابطة بواسطة روابط مفردة (-Si-سي األحجام).

مع النيتروجين ، يشكل السيليكون عند درجة حرارة حوالي 1000 درجة مئوية نيتريد سي 3 N 4 ، مع البورون - بوريدات مقاومة حراريا وكيميائيا مصرف الشارقة الإسلامي 3 ، مصرف الشارقة الإسلامي 6 والأشقاء 12 . مركب السيليكون وأقرب تماثله على الجدول الدوري - كربيد الكربون - السيليكون كربيد (الكربوراندم) يتميز بالصلابة العالية والنشاط الكيميائي المنخفض. يستخدم على نطاق واسع Carborundum كمادة كاشطة.

عندما يتم تسخين السيليكون بالمعادن ، تحدث المبيدات الحشرية. يمكن تقسيم المبيدات الحشرية إلى مجموعتين: التساهمية الأيونية (الفلزات القلوية ، والسيليكات المعدنية الفلزية القلوية ، والمغنيسيوم) كاليفورنيا 2 سي ، ملغ 2 سي وغيرها.) وتشبه المعادن (الانتقال مبيدات الآفات المعدنية). تتحلل السيليكات من المعادن النشطة تحت تأثير الأحماض ، ومبيدات الآفات المعدنية الانتقالية تكون كيميائية ولا تتحلل تحت تأثير الأحماض. تحتوي المبيدات الحشرية الشبيهة بالمعادن على نقاط انصهار عالية (تصل إلى 2000 درجة مئوية). غالبًا ما تتشكل السيليكات المعدنية التي تشبه التراكيب. ميسي لي 3 سي 2 ، عني 2 سي 3 ، عني 5 سي 3 وميسي 2 . السيليكات الشبيهة بالمعادن خاملة كيميائياً ، ومقاومة لعمل الأكسجين حتى في درجات الحرارة العالية.

عند استعادة شافي 2 السيليكون في درجات حرارة عالية أشكال السيليكا (II) شافي.

يتميز السيليكون بتكوين مركبات السيليكون العضوي التي ترتبط بها ذرات السيليكون في سلاسل طويلة عن طريق سد ذرات الأكسجين - يا- ، ولكل ذرة من السيليكون ، باستثناء ذرتين ياإضافة اثنين من أكثر الجذور العضوية R 1 و R 2 = CH 3 ، ج 2 H 5 ، ج 6 H 5 ، CH 2 CH 2 CF 3 وغيرها

لحفر السيليكون ، الأكثر استخدامًا هو خليط من أحماض الهيدروفلوريك والنتريك. توفر بعض أدوات الالتقاط الخاصة إضافة أنهيدريد الكروم ومواد أخرى. أثناء الحفر ، يتم تسخين محلول النقش الحمضي بسرعة إلى درجة الغليان ، بينما يزيد معدل الحفر عدة مرات.

Si + 2HNO 3 = سيو 2 + لا + لا 2 + ح 2 O

شافي 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O

3SiF 4 + 3H 2 يا = 2H 2 SIF 6 + vH 2 شافي 3

لحفر السيليكون يمكن استخدام المحاليل المائية للقلويات. يبدأ حفر السيليكون في المحاليل القلوية عند درجة حرارة المحلول لأكثر من 60 درجة مئوية.

Si + 2KOH + H 2 يا = ك 2 شافي 3 + 2H 2 ^

K 2 شافي 3 + 2H 2 O-H 2 شافي 3 + 2KOH

الخصائص الفيزيائية

شعرية الكريستال من السيليكون نوع الماس التي تركز على الوجه ، المعلمة و = 0.54307 نانومتر (تم الحصول على تعديلات متعددة الأشكال للسيليكون في ضغوط عالية) ، ولكن بسبب طول الرابطة الأطول بين الذرات سي سي بالمقارنة مع طول رابطة C - C ، فإن صلابة السيليكون أقل بكثير من صلابة الماس. السيليكون هش ، إلا أنه عند تسخينه فوق 800 درجة مئوية ، يصبح مادة بلاستيكية. ومن المثير للاهتمام ، أن السيليكون شفاف للإشعاع تحت الأحمر ، حيث يبدأ بطول موجة يبلغ 1.1 ميكرومتر. تركيز حاملة الشحنة الخاصة - 13.1 · 10 28 م 3

الخصائص الكهربية

السيليكون الأولي في شكل أحادي البلورية هو أشباه الموصلات غير الفجوة المباشرة. تبلغ فجوة الشريط عند درجة حرارة الغرفة 1.12 فولت ، وعند T = 0 K تبلغ 1.21 فولت. تركيز ناقلات الشحنة الداخلية في السليكون في الظروف العادية حوالي 1.5 * 10 10 سم 3.

تتأثر الخصائص الكهربية الفيزيائية للسيليكون البلوري بدرجة كبيرة بالشوائب الموجودة فيه. للحصول على بلورات السيليكون ذات التوصيل بالثقب ، يتم إدخال ذرات عناصر المجموعة الثالثة ، مثل البورون ، الألومنيوم ، الغاليوم ، الإنديوم ، في السيليكون). للحصول على بلورات السيليكون ذات الموصلية الإلكترونية ، يتم إدخال ذرات عناصر المجموعة Vth ، مثل الفوسفور والزرنيخ والأنتيمون ، في السيليكون. (صورة 3)

الشكل 3. بلورات السيليكون ويفر لتصنيع أشباه الموصلات

عند إنشاء أجهزة إلكترونية قائمة على السيليكون ، يتم استخدام الطبقة القريبة من السطح (حتى عشرات المايكرونات) ، وبالتالي يمكن أن يكون لجودة السطح البلوري تأثير كبير على الخواص الكهربائية للسيليكون ، وبالتالي ، خصائص الجهاز النهائي. عند إنشاء بعض الأجهزة ، يتم استخدام التقنيات المتعلقة بتعديل السطح ، على سبيل المثال ، من خلال معالجة سطح السيليكون بعوامل كيميائية مختلفة.

1. نفاذية عازلة: 12

2. التنقل الإلكتروني: 1300-1450 سم مكعب / (في · ج).

3. ثقب التنقل: 500 سم² / (في · ج).

4. عرض المنطقة المحرمة من 1.205-2.84 · 10 -4 · T

5. عمر الإلكترون: 5 نانوثانية - 10 مللي ثانية

6. الإلكترون يعني المسار الحر: حوالي 0.1 سم

7. طول المدى الحر للثقب: حوالي 0.02 - 0.06 سم

مؤسسة تعليمية بلدية

"المدرسة الثانوية № 6"

مدن موروم

ملخص في الكيمياء حول الموضوع:

"السيليكون ، خواصه وتغيرات التآثر. السيليكون - عنصر حيوي "

طالب محقق 8 في الفصل

شيفتسوفا تاتيانا

رئيس كورنيشوفا إس.

مقدمة 3

تاريخ اكتشاف السيليكون 4

السيليكون في الطبيعة والتعدين الصناعي 5

السيليكون وخصائصه والتعديلات الخواص 7

طرق الحصول على السيليكون 10

مركبات السيليكون وخصائصها 11

السيليكون - المغذيات 14

صناعة السيليكات 17

الاستنتاج 19

الأدب 20

مقدمة

كانت خصائص الشفاء من السيليكون معروفة قبل أيامنا بوقت طويل: في الهند والصين القديمة ، استخدمت خصائص الشفاء من السيليكون الشاب الذي يحتوي على الخيزران في روسيا ، واستخدم الطين الأبيض في روسيا لعلاج الأطفال المصابين بفقر الدم والمسنين الضعفاء من التسمم والحرقة المعوية ، من أمراض الجلد. حتى في الممارسة الصيدلانية القديمة للهند والصين ، وفي وقت لاحق استخدم الطب الشعبي في العديد من البلدان ديكوتيونس ، ودفعات ومستخلصات من النباتات التي تحتوي على السيليكون مثل ذيل الحصان ، نبات القراص ، متسلق الجبال ، الخيزران وجينسنغ الشهير. لأكثر من 200 عام ، تم استخدام السيليكون في المعالجة المثلية الكلاسيكية ، وهو شائع جدًا في مستحضرات التجميل الحديثة ويستخدم على نطاق واسع في ميزوثيرابي لتنشيط البشرة (تجديد).

الهدف: دراسة خصائص السيليكون ومركباته الطبيعية ، لتحسين المعرفة حول بنية الذرات.

· تحديد بنية السيليكون ، وقيمة السيليكون ومركباته وتطبيقاتها العملية.

تسليط الضوء على قيمة السيليكون كمغذيات

تحديد المجالات الرئيسية لصناعة السيليكات

تاريخ اكتشاف السيليكون

يعتبر السيليكون أحد عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الرابعة من الفترة الثالثة للجدول الدوري للعناصر الكيميائية. 1. مندليف ، برقم ذري 14. يرمز له بالرمز Si (lat. Silicium).

تم عزل بيور كريم في عام 1811 من قبل العلماء الفرنسيين جوزيف لويس غاي لوساك ولويس جاك تينارد.

في عام 1825 ، حصل الكيميائي السويدي Johns Jakob Berzelius ، بفعل البوتاسيوم المعدني على فلوريد السيليكون SiF 4 ، على السيليكون النقي. أعطيت العنصر الجديد اسم "السيليسيوم" (من اللاتينية. Silex - فلينت). تم تقديم الاسم الروسي "السيليكون" في عام 1834 من قبل الكيميائي الروسي الألماني إيفانوفيتش هيس. ترجم من اليونانية القديمة. - "جرف ، جبل".

(من اللاتينية. silicis - فلينت ؛ الاسم الروسي من اليونانية - kremnos - جرف) سي - اكتشفها J.
Berzelius (ستوكهولم ، السويد) في عام 1824. وهنا هو السيليكون (Silicium - lat.) العنصر الكيميائي ، العدد الذري 14 ، المجموعة الرابعة من النظام الدوري.

في عام 1825 ، حصل الكيميائي السويدي Johns Jacob Berzelius ، بفعل البوتاسيوم المعدني على فلوريد السيليكون SiF 4 ، على السيليكون النقي. أعطيت العنصر الجديد اسم "السيليكون" (من اللاتينية. Silex - فلينت). تم تقديم الاسم الروسي "السيليكون" في عام 1834 من قبل الكيميائي الروسي الألماني إيفانوفيتش هيس. ترجم من اليونانية kremnos - "جرف ، جبل".

يجري في الطبيعة

السيليكون في الطبيعة والتعدين الصناعي

في الغالب في الطبيعة ، يوجد السيليكون في صورة السيليكا - المركبات القائمة على ثاني أكسيد السيليكون (IV) SiO 2 (حوالي 12 ٪ من كتلة قشرة الأرض). المعادن الرئيسية التي تشكلها ثاني أكسيد السيليكون هي الرمال (النهر والكوارتز) والكوارتز والكوارتزيت ، الصوان. ثاني أكثر مجموعة من مركبات السيليكون شيوعًا في الطبيعة هي السيليكات والألمنيوم سيليكات.

هناك حقائق منعزلة لإيجاد السيليكون النقي في شكله الأصلي: السيليكون المعدني في ijolitah من كتلة التعدين الحار ، علم الصخور من chondrites العاديين.

· SiO 2 + 2Mg = 2MgO + Si ،

السيليكون ، خواصه والتعديلات متآثر

السيليكون البلوري هو مادة رمادية داكنة مع بريق من الصلب. تشبه بنية السيليكون تلك الخاصة بالماس: شعرية البلورة محورية الوجه ، ولكن بسبب الارتباط الطويل بين ذرات Si-Si مقارنة بطول الرابطة C - C ، فإن صلابة السليكون أقل بكثير من الماس. السيليكون هش للغاية ، وكثافته 2.33 جم / سم 3.

مثل الفحم ، يشير إلى المواد المقاومة للحرارة.

التركيب البلوري للسيليكون.

الخواص الكيميائية

1. Si + 2HNO 3 = SiO 2 + NO + NO 2 + H 2 O

2. SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O

3. 3SiF 4 + 3H 2 O = 2H 2 SiF 6 + ↓ H 2 SiO 3

1. Si + 2KOH + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2

2. K 2 SiO 3 + 2H 2 O↔H 2 SiO 3 + 2KOH

الخصائص الفيزيائية

إن الشبكة البلورية للسيليكون هي نوع من الماس مكعب محوره الوجه ، والمعلمة a = 0.54307 نانومتر (تم الحصول على تعديلات متعددة الأشكال للسيليكون عند ضغوط عالية) ، ولكن نظرًا لطول السندات الأطول بين ذرات Si-Si ، فإن صلابة السليكون تكون كبيرة أقل من الماس. السيليكون هش ، إلا أنه عند تسخينه فوق 800 درجة مئوية ، يصبح مادة بلاستيكية. ومن المثير للاهتمام ، أن السيليكون شفاف للإشعاع تحت الأحمر ، حيث يبدأ بطول موجة يبلغ 1.1 ميكرومتر. التركيز الجوهري لحاملات الشحن هو 13.1 × 10 28 م −3

الخصائص الكهربية

السيليكون الأولي في شكل أحادي البلورة هو أشباه الموصلات فجوة غير مباشرة. فجوة الفرقة في الغرفة

درجة الحرارة 1.12 فولت ، وعند T = 0 K هي 1.21 فولت. يتراوح تركيز حاملات الشحنة الداخلية في السليكون في الظروف العادية حوالي 1.5 × 10 10 سم −3 [المصدر غير محدد 342 يومًا].

1. نفاذية عازلة: 12

2. تنقل الإلكترونات: 1300-1450 سم² / (في · ج).

3. ثقب التنقل: 500 سم² / (في · ج).

4. عرض المنطقة المحرمة من 1،205-2،84 × 10 -4 · T

5. عمر الإلكترون: 5 نانوثانية - 10 مللي ثانية

6. الإلكترون يعني المسار الحر: حوالي 0.1 سم

7. طول المدى الحر للثقب: حوالي 0.02 - 0.06 سم

طرق للحصول على السيليكون

يمكن الحصول على السيليكون الحر من خلال تكليس الرمل الأبيض الناعم بالمغنيسيوم ، والذي يكون عن طريق التركيب الكيميائي أكسيد السيليكون النقي تقريبًا ،

· SiO 2 + 2Mg = 2MgO + Si ،

يحتوي السيليكون غير المتبلور المكون في هذه الحالة على شكل مسحوق بني ، تبلغ كثافته 2.0 جم / سم ³

في الصناعة ، يتم الحصول على السيليكون عالي الجودة عن طريق تقليل ذوبان SiO 2 مع فحم الكوك عند حوالي 1800 درجة مئوية في أفران القوس. يمكن أن تصل درجة نقاوة السيليكون التي تم الحصول عليها إلى 99.9٪ (الشوائب الرئيسية هي الكربون والمعادن).

ممكن تنقية إضافية من السيليكون من الشوائب.

· يمكن إجراء التنظيف تحت ظروف المختبر من خلال التحضير الأولي لسيليسيد المغنيسيوم Mg 2 Si. علاوة على ذلك ، يتم الحصول على أحادي السيلان الغازي SiH 4 من سيليسيد المغنيسيوم باستخدام أحماض الهيدروكلوريك أو الخل. يتم تنقية Monosilane بالتقطير ، الامتصاص ، وغيرها من الطرق ، ثم تتحلل إلى السيليكون والهيدروجين عند درجة حرارة حوالي 1000 درجة مئوية.

تتم عملية تنقية السيليكون على نطاق صناعي عن طريق الكلورة المباشرة للسيليكون. يتم تكوين مركبات من SiCl 4 و SiCl 3 H. يتم تنقية هذه الكلوريدات من الشوائب بطرق مختلفة (عادة عن طريق التقطير وعدم التناسب) ويتم تقليلها في المرحلة النهائية باستخدام الهيدروجين النقي عند درجات حرارة من 900 إلى 1100 درجة مئوية.

· تطوير تقنيات تنقية السيليكون الصناعي الأرخص والأنظف والأكثر كفاءة. بالنسبة لعام 2010 ، تشمل هذه التقنيات تقنية تنقية السيليكون التي تستخدم الفلور (بدلاً من الكلور) ؛ تقنيات تقطير أول أكسيد السيليكون ؛ التقنيات القائمة على الحفر من الشوائب ، مع التركيز على الحدود بين البلورات.

تم تطوير طريقة إنتاج السيليكون بشكله النقي بواسطة نيكولاي نيكولايفيتش بيكيتوف.

أكبر منتج للسيليكون في روسيا هو OKRusal - يتم إنتاج السيليكون في مصانع في مدينة كامينسك-أورالسكي (منطقة سفيردلوفسك) ومدينة شيليكوف (منطقة إيركوتسك).

مركبات السيليكون وخصائصها

روابط السيليكون

كربيد السيليكون (SiC) Silanes (Si n H 2n + 2) حمض الفلوروسيليك (H 2) أحماض السيليك (SiO 2 ·) ن H 2 O) أكسيد السيليكون (II) (SiO) أكسيد السيليكون (IV) (SiO 2) Feldspar Silica gel ( ن SiO2 · م H 2 O) زيت السيليكون Silicones (n) سيليد الفاناديوم (V 3 Si) سيليد الرينيوم (ReSi) موليبدينوم سيليسيد (MoSi 2) سيليكات الأنتيمون (Si 3 Sb 4) Silicide silism (Si 3 Bi 4) سيليسيد البولونيوم (SiPo 2) سيليسيد الكالسيوم (CaSi 2) سيليسيد المنغنيز (Mg 2 Si) ترايكلوروسيلان (SiHCl 3) كلوريد السيليكون (IV) (SiCl 4) كلوريد السيليكون Nitride السيليكون (Si 3 N 4) Tetraiodide السيليكون (SiI 4) السيليكون (SiS 2) المويسانتي

حسب الخواص الكيميائية ، السيليكون غير معدن. نظرًا لوجود 4 إلكترونات على مستوى الطاقة الخارجية ، فإن درجة الأكسدة لكل من -4 و +4 هي خاصية السيليكون. من الناحية الكيميائية ، يكون السيليكون قليل النشاط ، وفي درجة حرارة الغرفة ، يتفاعل فقط مع غاز الفلور ، ويتكون رباعي فلوريد السيليكون المتطاير:

Si + 2F 2 = SiF 4

عند تسخينه ، يتفاعل السيليكون المسحوق مع الأكسجين لتكوين أكسيد السيليكون (IV):

Si + O 2 = SiO 2

لا تؤثر الأحماض (باستثناء مزيج فلوريد الهيدروجين والنيتروجين) على السيليكون. ومع ذلك ، يذوب في القلويات ، ويشكل السيليكات والهيدروجين.

Si + 2 NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2

في المركبات ، يميل السيليكون إلى إظهار درجة من أكسدة +4 أو −4 ، لأن حالة تهجين sp 3 للمدارات هي أكثر خصائص ذرة السيليكون. لذلك ، في جميع المركبات باستثناء أكسيد السيليكون (II) SiO ، يكون السيليكون رباعي التكافؤ.

السيليكون كيميائيا غير نشط. في درجة حرارة الغرفة ، يتفاعل فقط مع الفلور الغازي ، ويتكون رباعي فلوريد السيليكون المتطاير SiF 4. عند تسخينه إلى درجة حرارة تتراوح بين 400 و 500 درجة مئوية ، يتفاعل السيليكون مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد ثاني أكسيد الكبريت ، مع الكلور والبروم واليود لتشكيل رباعي الهيدريد المقابل المتطاير بسهولة من SiHalogen 4.

لا يتفاعل السيليكون مباشرة مع الهيدروجين ، ويتم الحصول على مركبات السيليكون بالهيدروجين - سيلاني مع الصيغة العامة Si n H 2n + 2 - بشكل غير مباشر. يتم إطلاق Monosilane SiH 4 (غالباً ما يطلق عليه ببساطة silane) عندما تتفاعل المبيدات الحشرية المعدنية مع المحاليل الحمضية ، على سبيل المثال:

Ca 2 Si + 4HCl → 2CaCl 2 + SiH 4.

يحتوي silane SiH 4 المتشكل في هذا التفاعل على مزيج من silanes أخرى ، على وجه الخصوص disilane Si 2 H 6 و trisilane Si 3 H 8 ، حيث توجد سلسلة من ذرات السيليكون مرتبطة بواسطة روابط مفردة (-Si-Si-Si-) .

مع النيتروجين ، يشكل السيليكون عند درجة حرارة حوالي 1000 درجة مئوية نيتريد Si 3 N 4 ، مع البورون - بورايدات مقاومة حرارياً وكيميائياً SiB 3 و SiB 6 و SiB 12. يتميز مركب السيليكون وأقرب ما يماثله على الجدول الدوري - كربيد الكربون - كربيد السيليكون (carborundum) بالصلابة العالية والنشاط الكيميائي المنخفض. يستخدم على نطاق واسع Carborundum كمادة كاشطة.

عندما يتم تسخين السيليكون بالمعادن ، تحدث المبيدات الحشرية. يمكن تقسيم المبيدات الحريرية إلى مجموعتين: التساهمية الأيونية (الفلزات القلوية ، السيليكات الأرضية الفلزية القلوية والنوع Ca 2 Si ، Mg 2 Si ، إلخ) والمشابه بالمعادن (مبيدات انتقالية معدنية). تتحلل السيليكات من المعادن النشطة تحت تأثير الأحماض ، ومبيدات الآفات المعدنية الانتقالية تكون كيميائية ولا تتحلل تحت تأثير الأحماض. تحتوي المبيدات الحشرية الشبيهة بالمعادن على نقاط انصهار عالية (تصل إلى 2000 درجة مئوية). تتشكل في الغالب سليكات معدنية مثل التراكيب MeSi و Me 3 Si 2 و Me 2 Si 3 و Me 5 Si 3 و MeSi 2. السيليكات الشبيهة بالمعادن خاملة كيميائياً ، ومقاومة لعمل الأكسجين حتى في درجات الحرارة العالية.

عندما يتم تقليل SiO 2 بواسطة السيليكون في درجات حرارة عالية ، يتم تشكيل أكسيد السيليكون (II) SiO.

يتميز السيليكون بتكوين مركبات السيليكون العضوي التي يتم فيها ربط ذرات السيليكون في سلاسل طويلة بواسطة ذرات الأكسجين التي تسد - إلى - ولكل ذرة من السيليكون ، باستثناء ذرتين O ، يتم ربط جذرتين عضويين آخرين R 1 و R 2 = CH 3 ، C 2 H 5 ، C 6 H 5 ، CH 2 CH 2 CF 3 ، إلخ.

4. Si + 2HNO 3 = SiO 2 + NO + NO 2 + H 2 O

5. SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O

6. 3SiF 4 + 3H 2 O = 2H 2 SiF 6 + ↓ H 2 SiO 3

3. Si + 2KOH + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2

4. K 2 SiO 3 + 2H 2 O↔H 2 SiO 3 + 2KOH

إنها مادة حول المركب الطبيعي الأكثر مقاومة لأكسيد السيليكون - السيليكون (IV). هذه هي بلورات السيليكا والكوارتز والكوارتز الشفافة - البلور الصخري ، ومجموعة متنوعة بلورية من الكوارتز - يشب ، وحبوب الكوارتز الرفيعة - الرمال (يتم تقديم جميع العينات في المعرض ويتم عرضها). السيليكات هي أيضا شائعة للغاية في الطبيعة.

على سبيل المثال:

الكاولينيت هو المكون الرئيسي للطين الأبيض.

من السيراميك السيليكات الاصطناعي ، والزجاج والاسمنت هي ذات أهمية قصوى. دعونا نتعرف على إنتاج بعض المواد التي تنتجها صناعة السيليكات ، أكثر.

السيليكون - المغذيات

في جسم الإنسان ، يكون محتوى السيليكون من 7 إلى 10 سنوات ، ويوجد في الدم ، وفي العضلات ، وفي الأعضاء المناعية المختصة - غدة الغدة الصعترية والغدد الكظرية. السيليكون هو العنصر الهيكلي الرئيسي في جسم الإنسان ، إذا كان الكالسيوم عنصرًا في الهياكل العظمية الجامدة في الجهاز العضلي الهيكلي ، فإن السيليكون هو عنصر من الهياكل المرنة ، وهو ضروري لتكوين وتطوير النسيج الضام ، والذي يتم تمثيله على نطاق واسع في عظامنا ، المفاصل ، الغضاريف ، الأوتار ، عدسة العين ، الأوعية الدموية ، وكذلك الجلد والأغشية المخاطية والشعر والأظافر. الأنسجة الضامة لها خاصية تميزها عن أنسجة الجسم الأخرى - القدرة على التجدد (الاستعادة). يرجع ارتفاع نسبة السيليكون في النسيج الضام إلى وجوده في تكوين مجمعات البروتين التي تشكل الهيكل العظمي للأنسجة ويمنحها القوة والمرونة. يشارك السيليكون في التفاعلات الكيميائية التي تحتوي على ألياف فردية من الكولاجين والإيلاستين ، وتمنع تكوين التجاعيد ، وتطبيع ترطيب البشرة ، وتقوية الشعر والأظافر. مركبات السيليكون هي منشط أساسي لتجديد الأنسجة الضامة في جسم الإنسان ، فهي تسرع عمليات التمثيل الغذائي في الجسم ، ولها تأثير محفز على نمو خلايا الجلد ، وإنتاج الكولاجين والإيلاستين والكيراتين. قدرة السيليكون على تكوين الماء وسوائل الجسم معروفة ، فهي تقلل من التوتر السطحي للماء ، مما يجعلها أكثر توفراً حيوياً ، وبالتالي يعزز السيليكون ترطيب الخلايا والأنسجة. لقد تبيّن أن تشبع أنسجة الجسم بالسوائل عند الأطفال أعلى من نظيرتها في كبار السن ، وبالتالي يلعب السيليكون دورًا مهمًا في منع عملية شيخوخة الجسم. نظرًا لكونه مادة مضادة للأكسدة هيكلية ، فإن كتل السيليكون تعمل على تحفيز عملية بيروكسيد الدهون ، والتي لها تأثير إيجابي على تعزيز وظيفة وقائية الجلد وزيادة مقاومة الشعر والأظافر للعمل المؤكسد للجذور الحرة. نظرًا لأن العمر البيولوجي للشخص يتحدد بدقة من خلال معدل عمليات التمثيل الغذائي ، فإن نقص السيليكون في الجسم هو أحد أسباب الشيخوخة.

أظهرت الدراسات العلمية أن السيليكون يشارك في عملية الأيض لأكثر من 70 عنصرًا من العناصر النزرة (الكالسيوم والمغنيسيوم والفلور والصوديوم والكبريت والألمنيوم والزنك والموليبدينوم والمنغنيز والكوبالت والكثير غيرها) ؛ ولا يتم امتصاصها إذا كان الجسم يفتقر إلى السيليكون. إن عدم وجود السيليكون في الجسم يستلزم عناصر دقيقة ، اضطرابات وظائف العديد من أجهزة الجسم واضطرابات التمثيل الغذائي. انتهاك عملية التمثيل الغذائي للسيلكون يؤدي إلى فقر الدم وهشاشة العظام وفقدان الشعر وأمراض المفاصل والسل والسل ومرض الحمى الحمضية في الجلد وحصى الحصى والبول.

إن القدرة الفريدة للسيلكون على تنقية الكائنات الحية معروفة منذ فترة طويلة ، ويمكن أن تتشكل مركباتها العضوية في البيئة المائية للجهاز المشحون بالكهرباء الحيوية الذي "يلصق" فيروسات الأنفلونزا والتهاب الكبد والهربس ومسببات الأمراض والفطريات ويعطّل نشاطها عن نفسها. من المعروف أن نقص السليكون يكون مصحوبًا دائمًا بخلل النطق ، وهو أكثر مظاهره شيوعًا هو داء المبيضات ، والذي يتجلى في الآفات التقرحية للغشاء المخاطي للفم والأنف والجهاز التنفسي العلوي والجهاز الهضمي والجهاز البولي. غرواني السيليكون تشكل مركبات معقدة مع Candides والسموم وإزالتها من الجسم. لا تملك النباتات الطبيعية للأمعاء ، والتي تشمل bifidobacteria و lactobacilli ، القدرة على الاتصال بأنظمة السيليكون الغروية وتبقى في الأمعاء ، وهو أمر مهم للغاية للأداء الطبيعي

الجهاز الهضمي. ناهيك عن قيمة السيليكون للجهاز المناعي: خلايا الدم المسؤولة عن وظائف وقائية الجسم (حيدات ، الخلايا اللمفاوية) وتنتج أجسامًا مضادة واقية - تمثل النسيج الضام. هذا هو السبب في أن نقص السيليكون يقلل من المناعة ويبدو أن العديد من الأمراض التي طال أمدها ، وغالبا ما تكون هذه هي عمليات صديدي - furunculosis ، خراجات ، التهاب الجيوب الأنفية ، التهاب الأذن الوسطى ، التهاب اللوزتين ، جروح غير شفاء والناسور. لقد ثبت بالفعل أن العديد من الأمراض الخطيرة (السرطان ، السل ، الجذام ، إعتام عدسة العين ، التهاب الكبد ، الزحار ، الروماتيزم ، التهاب المفاصل) ترتبط إما بعدم وجود السيليكون في الأنسجة ، أو مع انتهاك لعملية التمثيل الغذائي. السيليكون له تأثير مضاد للالتهابات ومحفز للمناعة في التهابات الجهاز التنفسي والتهاب الشعب الهوائية المزمن ، ويقلل من ردود الفعل التحسسية في الربو القصبي. لقد اهتم العلماء لفترة طويلة بحقيقة أنه في المناطق التي تكون فيها التربة غنية بالسليكون ، يكون السرطان نادرًا للغاية.

نحصل على السيليكون مع الماء والنبات والطعام الحيواني ، والحاجة اليومية للسيليكون هي 20-30 ملغ ، والنساء الحوامل والأمهات المرضعات والأطفال بحاجة خاصة السيليكون. تتشكل الأعضاء والأنظمة بنشاط في كائن الطفل ، والحاجة إلى عنصر ملزم أعلى بكثير من حاجة الشخص البالغ. مع نقص السيليكون في أجسام الأطفال ، يتطور الكساح ، ويتم تدمير الأسنان وتطور الأسنان ، ويتخلف الأطفال عن التطور البدني والفكري. في البالغين ، ينضم التسوس إلى تساقط الشعر والهشاشة والأظافر الهشة. مع تقدم العمر ، يتناقص تناول السيليكون ، يأخذ الكالسيوم مكانه في العظام ، لذلك تفقد العظام مرونتها وتصلبها وتصبح هشة ، ويحدث هشاشة العظام. بنفس الطريقة تقريبًا ، يتطور هشاشة العظام في الجسم: تمتلئ الغضاريف بين الفقرات بالكالسيوم ، وتفقد مرونتها ، وتصبح أكثر نحافة ، وتدهور حركتها. عند تقليل كمية السيليكون في الجسم ، لا يتم امتصاص الكالسيوم بواسطة النسيج العظمي ، في شكل أملاح يتم ترسبه في المفاصل ، وفي شكل رمل وحجارة - في المثانة والكلى ، مما يتسبب في حدوث متلازمة النقرس. في عملية الشيخوخة ، يزداد خطر الاصابة بالكسور بشكل كبير ، وقد ثبت أن التراكم القوي للسيلكون يحدث في مكان الكسر وزادت كميته 50 مرة مقارنة بالأجزاء الصحية للعظم. يرسلها الجسم إلى منطقة المشكلة "للمساعدة" على التكوين السريع للأنسجة العظمية الجديدة. إن تسجيل السيليكون يعزز تثبيت الكالسيوم في العظام ، ويحسن المرونة ونغمة العضلات ، ويقوي الأربطة وغضاريف المفاصل. من المعروف أن عمر الشخص يمكن الحكم عليه من خلال حالة الأوعية الدموية. في عام 1957 ، وصف العلماء الفرنسيون الحقائق التي تؤكد أن تصلب الشرايين هناك محتوى السيليكون منخفضة للغاية في جدران الأوعية الدموية. مع نقص السيليكون ، يحل الكالسيوم محلها ، وبالتالي تقل مرونة الأوعية الدموية وفي نفس الوقت تزداد نفاذية جدرانها ، يدخل الكوليسترول في الدم من خلال العيوب المشكلة من الأنسجة ويستقر على جدران الأوعية الدموية ، ويشكل لويحات الكوليسترول. تؤدي هذه العملية إلى تضيق الأوعية الدموية وتسبب الذبحة الصدرية ، والنوبات القلبية ، وعدم انتظام ضربات القلب ، والسكتة الدماغية ، وارتفاع ضغط الدم ، والاضطرابات النفسية ، وضعف الذاكرة ، إلخ. مع نقص السيليكون ، تعاني المرونة والأوعية الدموية الوريدية ، وتمتد الأوردة وتغير موضعها ، ويظهر مرض الدوالي في الأطراف السفلية. يمكن لكمية كافية من السيليكون في النظام الغذائي اليومي استعادة البطانة الداخلية للأوعية الدموية ، واستعادة مرونة لهم ، وتحسين الدورة الدموية الوريدية والمساعدة في تقليل نسبة الكوليسترول المنخفض الكثافة. السيليكون هو محفز عالمي وآمن تمامًا لإنتاج الطاقة في الجسم عندما يدخل خلايا الجسم.

هناك توليف نشط لأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) - وهو جزيء يوفر الطاقة لجميع العمليات الكيميائية الحيوية التي تحدث في الخلايا.

الدور البيولوجي

بالنسبة لبعض الكائنات الحية ، يعتبر السيليكون من العناصر الغذائية المهمة. إنها جزء من تشكيلات الدعم في النباتات والهيكل العظمي - في الحيوانات. يتركز السيليكون بكميات كبيرة عن طريق الكائنات البحرية - الدياتومات ، الإشعاعية ، الإسفنج. تركّز كميات كبيرة من السيليكون على ذيل الحصان والحبوب ، أولاً وقبل كل شيء - العائلة الفرعية Bamboks و Risovidnyh ، بما في ذلك - زراعة الأرز. يحتوي أنسجة العضلات البشرية على (1-2) × 10 −2 ٪ من السيليكون ، الأنسجة العظمية - 17 × 10 −4 ٪ ، والدم - 3.9 ملغ / لتر. كل يوم يصل إلى 1 غرام من السيليكون يدخل جسم الإنسان بالطعام.

مركبات السيليكون غير سامة نسبيًا. ولكن من الخطير للغاية استنشاق جزيئات شديدة التشتت من السيليكات وثاني أكسيد السيليكون ، والتي تتشكل ، على سبيل المثال ، عن طريق التفجير ، عن طريق إزميل الصخور في المناجم ، أو عن طريق أجهزة السفع الرملي ، إلخ. الجسيمات الدقيقة SiO 2 التي تسقط في الرئتين تتبلور فيها ، البلورات الناتجة تدمر أنسجة الرئة وتسبب المرض الشديد - السيليكات. لمنع دخول الغبار الخطير إلى الرئتين ، يجب استخدام جهاز التنفس لحماية أعضاء الجهاز التنفسي.

صناعة السيليكات

Gzhel هي واحدة من المراكز الروسية التقليدية لإنتاج السيراميك. هذه منطقة شاسعة تتكون من 27 قرية متحدة في "غيلسكي بوش" على بعد حوالي 60 كم من موسكو على طول خط سكة حديد موسكو-موروم-كازان ، والآن هذه هي منطقة رامنسكي في منطقة موسكو (كما هو موضح على خريطة منطقة موسكو).

اشتهر Gzhel منذ فترة طويلة بالطين. كتب العالم الروسي الكبير M. V. Lomonosov ، الذي يقدر الطين الطيني في Gzhelian ، مثل هذه الكلمات النبيلة عنهم: "لا توجد أرض أنقى ودون أي استخدام أينما اتصل بنا الكيميائيون العالميون Gzhel ، وهو ما لم أره أبدًا بشكل جميل في أي مكان" حتى منتصف القرن الثامن عشر ، صنع Gzhel الفخار ، المعتاد في ذلك الوقت ، وصنع الطوب وأنابيب الفخار ، وكذلك لعب الأطفال البدائية.

في النصف الثاني من القرن الثامن عشر - شبه قشور ، تم الحصول عليه كمادة وسيطة بحثًا عن وصفة البورسلين ، مطلية بطبقة زرقاء ساتلت على قشرة رمادية سميكة ، مسامية. كانت اللوحة على kvasniki والأباريق واللوحات ترتدي طابعًا رسوميًا وتشبه رسمًا مرسومًا.

بداية القرن التاسع عشر - عصر الخزف. تميزت البورسلان في المصانع الخاصة في غزيل بسطوع كبير ، وهو مزيج من الدهانات المتناقضة لمختلف أشكال الأشياء اليومية.

في عام 1972 ، تم تصميم أسلوب منتج Gzhel الحديث باستخدام طلاء أزرق من الكوبالت.

تم دمج النظام الفني الرفيع لكتابة Gzhel في كتابات فردية يدوية وآداب غريبة لفناني الأداء. باستخدام نفس المجموعة من العناصر التصويرية في عمله ، ابتكر كل فنان قصته الفردية في الرسم: باقة أو زهرة منفصلة ، عالم حيوان أو نبات ، صور لأشخاص.

ميزة مهمة في اللوحة الخزفية باللونين الأزرق والأبيض من Gzhel هي بداية رائعة. تعلق أهمية كبيرة على حركة الفرشاة ، القادرة على إنشاء العديد من التدرجات اللونية الأكثر دقة من اللون الأزرق: بدءًا من المشبعة الرنانة إلى اللون الأزرق غير الواضح. بالاقتران مع خلفية بيضاء ، تخلق الصورة نقشًا مفتوحًا على سطح المنتج: في المنتصف - بقعة مشرقة وكبيرة - صورة للزهرة ، وحول تناثر خفيف للأغصان بأوراق الشجر والتوت ، الضفائر ، المحلاق.

يرسم الرسام البورسلين بأكسيد الكوبالت (II).

الآن من المستحيل أن نقول بالضبط من ومتى اخترع الزجاج. من المعروف فقط أن الزجاج هو أحد أقدم الاختراعات البشرية. وهكذا ، فإن العقد الموجود على رقبة مومياء الملكة حتشبسوت المصرية ، المكونة من خرز زجاجي أسود مخضر ، يبلغ عمره 3400 عام. كان كبار صناع الزجاج في صناعة الزجاج الروماني هم أسياد صناعة الزجاج. لقد صنعوا أباريق للمياه والنفط والنبيذ والأكواب والأكواب والمزهريات والدموع - زجاجات العطور الصغيرة. قدمت Lomonosov مساهمة كبيرة في تطوير صناعة الزجاج في روسيا. في خلق من قبله في 1748

تم إجراء حوالي 4000 تجربة على غليان الزجاج الملون من قبل المختبر الكيميائي ، حيث قام Lomonosov "ليس فقط بكتابة الوصفات ، ولكن أيضًا المواد ... قام بتعليقها في الغالب ووضعها في الفرن ..." على أساس الوصفات التي طورها Lomonosov ، وهو مصنع للزجاج في Ust– بدأت Ruditsa في عام 1753 في إنتاج الزجاج الشفاف متعدد الألوان لصناعة الخرز والأطباق وغيرها من الخردوات غير الشفافة وغير الشفافة. من هذا الزجاج ، صنع لومونوسوف العديد من لوحات الفسيفساء ، من بينها "معركة بولتافا" ، التي حصلت على أكبر شهرة واستمرت حتى يومنا هذا.

يتم التعبير عن تركيبة زجاج النوافذ العادي بالصيغة Na 2 O * CaO * 6SiO 2

نحن نستخدم رمل الكوارتز والصودا والحجر الجيري لإنتاج الزجاج العادي. يتم خلط هذه المواد تمامًا وتعريضها لتسخين قوي. يمكن تمثيل كيمياء العملية على النحو التالي: أثناء الانصهار ، تتشكل سيليكات الصوديوم والكالسيوم ، والتي تنصهر بعد ذلك بالسيليكا (زيادة):

SiO 2 + Na 2 CO 3 = Na 2 SiO 3 + CO 2

SiO 2 + CaCO 3 = CaSiO 3 + CO 2

Na 2 SiO 3 + CaSiO 3 + 4SiO 2 = Na 2 O * CaO * 6SiO 2

للزجاج خاص تغيير تكوين الخليط الأولي. استبدل الصودا بـ Na 2 CO 3 potash K 2 CO 3 ، واحصل على الزجاج المقاوم للحرارة (بالنسبة إلى الأواني الزجاجية الكيميائية). استبدال الطباشير CaCO 3 الرصاص أكسيد (II) PbO ، وصودا البوتاس ، والحصول على زجاج الكريستال. إنها لينة وقابلة للانصهار ، ولكنها ثقيلة جدًا ، تتميز ببراعة قوية ومعامل عالٍ من انكسار الضوء ، وتتحلل أشعة الضوء إلى جميع ألوان قوس قزح وتسبب في تشغيل الضوء.

إدراج أكسيد البورون بدلا من المكونات القلوية يعطي هذه الخصائص الحرارية الزجاجية.

تحتوي الكتلة الزجاجية العادية بعد التبريد على ظل أخضر مصفر أو أخضر مزرق. يمكن تلوين الزجاج إذا كانت تركيبة الخليط تجعل إدراج أكاسيد معدنية معينة. ترسم المركبات الحديدية الزجاج بألوان - من الأخضر المزرق والأصفر إلى أكسيد البني والأحمر المنغنيز (IV) - من الأصفر والبني إلى الأرجواني ، وأكسيد الكروم (III) في أكسيد العشب الأخضر ، وأكسيد الكوبالت (II) - باللون الأزرق ، أكسيد النيكل (II) - من البنفسجي إلى الرمادي والبني ، كبريتيد الصوديوم - إلى الأصفر ، أكسيد النحاس (II) - إلى الأحمر.

في حياة الإنسان ، اكتسب الزجاج أهمية هائلة. إنه مرئي في كل مكان ، إنه في كل خطوة - في الحياة اليومية لحياتنا ، في الصناعة ، في التكنولوجيا ، في العلوم ، في الأعمال الفنية. نافذة ، زجاجة ، مصباح ، مرآة ، زجاجيات منزلية وأواني زجاجية للمختبرات ، زجاج بصري (من نظارات النظارات إلى أناستيجمات معقدة من الكاميرات) ، عدسات أجهزة بصرية لا نهاية لها - من المجاهر إلى التلسكوبات. يصعب سرد جميع تطبيقات الزجاج ومن المستحيل حساب مختلف الأشياء المصنوعة منه. هذه المادة ، نظرًا لخصائصها الفريدة ، والسرور ، وربما الساحرة ، ستكون موجودة دائمًا في الحياة القادرة على تقدير جمالها.

استنتاج

لذلك ، ثبت اليوم أن السيليكون يساهم في:

· تطهير وتقوية الجسم وفعالية امتصاص المواد الغذائية والصغرى والكبيرة

· زيادة النغمة الإجمالية ، وزيادة موارد الطاقة في الجسم ، وتحسين الأداء العقلي ، وإبطاء عملية الشيخوخة

· القضاء على الاضطرابات الناجمة عن الآثار الضارة للجذور الحرة ، ومنع تطور العديد من الأمراض المزمنة

تشكل ذرات السيليكون أساس الطين والرمل والصخور. تتكون معظم القشرة من مركبات السيليكون غير العضوية (28 المجلد. ٪). يمكننا القول أن العالم غير العضوي بأكمله مرتبط بالسيليكون. في ظل الظروف الطبيعية ، توجد معادن السيليكون أيضًا في الكالسيت والطباشير. السيليكون هو العنصر الثاني بعد الأكسجين من حيث الاحتياطيات في القشرة ويشكل حوالي ثلث وزنه الإجمالي. كل 6 ذرات في قشرة الأرض هي ذرة من السيليكون. يحتوي السيليكون في مياه البحر على أكثر من الفسفور ، وهو ضروري جدًا للحياة على الأرض. في جسمنا ، يوجد السيليكون في الغدة الدرقية والغدد الكظرية والغدة النخامية. تم العثور على أعلى تركيز في الشعر والأظافر. يعتبر السيليكون أيضًا أحد مكونات الكولاجين ، وهو البروتين الرئيسي للأنسجة الضامة. دورها الرئيسي هو المشاركة في التفاعل الكيميائي ، وتثبيت الألياف الفردية من الكولاجين والإيلاستين ، مما يعطي قوة النسيج الضام ومرونة. يؤدي نقص السيليكون في الجسم إلى: تلين العظام (تليين العظام) ، وأمراض العيون والأسنان والأظافر والجلد والشعر ؛ ارتداء تسارع الغضروف المفصلي. الحمرة من الجلد. الحجارة في الكبد والكلى. دسباقتريوز. تصلب الشرايين. تم العثور على العلاقة بين تركيز السيليكون في مياه الشرب وأمراض القلب والأوعية الدموية. يرافق السل والسكري والجذام والتهاب الكبد وارتفاع ضغط الدم وإعتام عدسة العين والتهاب المفاصل والسرطان انخفاض في تركيز السيليكون في الأنسجة والأعضاء ، أو اضطرابات التمثيل الغذائي. وفي الوقت نفسه ، يفقد جسمنا السيليكون يوميًا - في المتوسط ، نستهلك 3.5 ملغ من السيليكون يوميًا مع الطعام والماء ، ونفقد حوالي 9 ملغ يوميًا.

أدب

سامسونوف. مبيدات الحشرات GV واستخدامها في الهندسة. كييف ، دار النشر التابعة لأكاديمية العلوم في جمهورية أوكرانيا الاشتراكية السوفياتية ، 1959. 204 ص.

· Aleshin E. P. ، Aleshin N. E. Fig. موسكو ، 1993. 504 صفحة 100 تين.

"الكربون والسيليكون" - الماس المطحون - الماس. لينة الجرافيت لديها بنية الطبقات. أكسيد السيليكون (الرابع). الكربون براق له هيكل الطبقات. الخواص الكيميائية الكربون. الجرافيت. طرق الحصول على: المختبر والصناعية. الزجاج. واحدة من أنعم بين المواد الصلبة. أكثر من 99 ٪ من الكربون في الغلاف الجوي في شكل ثاني أكسيد الكربون.

"السيليكون" - التفاعل مع المعادن. الخصائص العامة للسليكون على الموضع في النظام الدوري. التطبيق. منتجات صناعة السيليكات. السيليكات - أملاح حمض السيليك. Silicides. في المختبرات ، يتم إنتاج السيليكون عن طريق تقليل أكسيد السيليكون SiO2. هيكل ذرة السيليكون. حتى نهاية المستوى الخارجي ، يفتقر السيليكون إلى 4 إلكترونات.

"درس السيليكون" - عن مظاهر الخواص غير المعدنية والمعدنية. اختر العبارات الصحيحة: أكاسيد وهيدروكسيدات السيليكون؟ طبيعة أكسيد: أ) الأساسية ، ب) الحمضية ، ج) مذبذب. أنواع السندات و المشابك البلورية في مواد بسيطة. صناعة السيليكات. مسح صريح. زهرة - خمسة الزهور.

"مركبات السيليكون" - شعرية مكعبة تركز على الوجه. يشب. المعادن على أساس SiO2. العقيق. السيليكون ومركباته. السيليكات والهيدروجين. الجمشت. الحصول على السيليكات. الحصول على السيليكون في المختبر. استخدام السيليكون. الخواص الكيميائية ل SiO2. السيليكات الطبيعية. أصناف من الكوارتز. اكتشاف السيليكون. أكسيد السيليكون.

"نظائر السيليكون" - إنتاج البذور أحادية البلورية. توزيع تركيز النظائر على طول البذرة. آفاق استخدام السيليكون أحادي النظر. الموصلية الحرارية للسيليكون المخصب نظريا 28. أطياف رامان من السيليكون المخصب نظريا. بوتقة. اعتماد فجوة شريط السيليكون على الكتلة الذرية.

"السيليكون ومركباته" - يمكن أن يكون السيليكون كعامل مؤكسد وعامل اختزال. تشبه الشبكة البلورية للسيليكون هيكل الماس. السيليكات يمثل السيليكات أكثر من 1/4 من كتلة القشرة بأكملها. الفخار. تم اكتشاف السيليكون لأول مرة في عام 1811 بواسطة Gay-Lussac و Tenar. أطباق الفخار الحديثة. النظر في مركبات السيليكون الطبيعية.

هناك 6 عروض في المجموع.

مؤسسة تعليمية بلدية

"المدرسة الثانوية № 6"

مدن موروم

ملخص في الكيمياء حول الموضوع:

"السيليكون ، خواصه وتغيرات التآثر. السيليكون - عنصر حيوي "

طالب محقق 8 في الفصل

شيفتسوفا تاتيانا

رئيس كورنيشوفا إس.

مقدمة 3

تاريخ اكتشاف السيليكون 4

السيليكون في الطبيعة والتعدين الصناعي 5

السيليكون وخصائصه والتعديلات الخواص 7

طرق الحصول على السيليكون 10

مركبات السيليكون وخصائصها 11

السيليكون - المغذيات 14

صناعة السيليكات 17

الاستنتاج 19

الأدب 20

مقدمة

الهدف: دراسة خصائص السيليكون ومركباته الطبيعية ، لتحسين المعرفة حول بنية الذرات.

· تحديد بنية السيليكون ، وقيمة السيليكون ومركباته وتطبيقاتها العملية.

تسليط الضوء على قيمة السيليكون كمغذيات

تحديد المجالات الرئيسية لصناعة السيليكات

تاريخ اكتشاف السيليكون

تم عزل بيور كريم في عام 1811 من قبل العلماء الفرنسيين جوزيف لويس غاي لوساك ولويس جاك تينارد.

يجري في الطبيعة

السيليكون في الطبيعة والتعدين الصناعي

· SiO 2 + 2Mg = 2MgO + Si ،

السيليكون ، خواصه والتعديلات متآثر

مثل الفحم ، يشير إلى المواد المقاومة للحرارة.

التركيب البلوري للسيليكون.

الخواص الكيميائية

1. Si + 2HNO 3 = SiO 2 + NO + NO 2 + H 2 O

2. SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O

3. 3SiF 4 + 3H 2 O = 2H 2 SiF 6 + ↓ H 2 SiO 3

1. Si + 2KOH + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2

2. K 2 SiO 3 + 2H 2 O↔H 2 SiO 3 + 2KOH

الخصائص الفيزيائية

الخصائص الكهربية

السيليكون الأولي في شكل أحادي البلورة هو أشباه الموصلات فجوة غير مباشرة. فجوة الفرقة في الغرفة

1. نفاذية عازلة: 12

2. تنقل الإلكترونات: 1300-1450 سم² / (في · ج).

3. ثقب التنقل: 500 سم² / (في · ج).

4. عرض المنطقة المحرمة من 1،205-2،84 × 10 -4 · T

5. عمر الإلكترون: 5 نانوثانية - 10 مللي ثانية

6. الإلكترون يعني المسار الحر: حوالي 0.1 سم

7. طول المدى الحر للثقب: حوالي 0.02 - 0.06 سم

طرق للحصول على السيليكون

· SiO 2 + 2Mg = 2MgO + Si ،

يحتوي السيليكون غير المتبلور المكون في هذه الحالة على شكل مسحوق بني ، تبلغ كثافته 2.0 جم / سم ³

ممكن تنقية إضافية من السيليكون من الشوائب.

تم تطوير طريقة إنتاج السيليكون بشكله النقي بواسطة نيكولاي نيكولايفيتش بيكيتوف.

مركبات السيليكون وخصائصها

روابط السيليكون

Si + 2F 2 = SiF 4

عند تسخينه ، يتفاعل السيليكون المسحوق مع الأكسجين لتكوين أكسيد السيليكون (IV):

Si + O 2 = SiO 2

Si + 2 NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2

Ca 2 Si + 4HCl → 2CaCl 2 + SiH 4.

عندما يتم تقليل SiO 2 بواسطة السيليكون في درجات حرارة عالية ، يتم تشكيل أكسيد السيليكون (II) SiO.

4. Si + 2HNO 3 = SiO 2 + NO + NO 2 + H 2 O

5. SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O

6. 3SiF 4 + 3H 2 O = 2H 2 SiF 6 + ↓ H 2 SiO 3

3. Si + 2KOH + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2

4. K 2 SiO 3 + 2H 2 O↔H 2 SiO 3 + 2KOH

على سبيل المثال:

الكاولينيت هو المكون الرئيسي للطين الأبيض.

السيليكون - المغذيات

الدور البيولوجي

صناعة السيليكات

في عام 1972 ، تم تصميم أسلوب منتج Gzhel الحديث باستخدام طلاء أزرق من الكوبالت.

يرسم الرسام البورسلين بأكسيد الكوبالت (II).

يتم التعبير عن تركيبة زجاج النوافذ العادي بالصيغة Na 2 O * CaO * 6SiO 2

SiO 2 + Na 2 CO 3 = Na 2 SiO 3 + CO 2

SiO 2 + CaCO 3 = CaSiO 3 + CO 2

Na 2 SiO 3 + CaSiO 3 + 4SiO 2 = Na 2 O * CaO * 6SiO 2

إدراج أكسيد البورون بدلا من المكونات القلوية يعطي هذه الخصائص الحرارية الزجاجية.

استنتاج

لذلك ، ثبت اليوم أن السيليكون يساهم في:

· تطهير وتقوية الجسم وفعالية امتصاص المواد الغذائية والصغرى والكبيرة

· زيادة النغمة الإجمالية ، وزيادة موارد الطاقة في الجسم ، وتحسين الأداء العقلي ، وإبطاء عملية الشيخوخة

· القضاء على الاضطرابات الناجمة عن الآثار الضارة للجذور الحرة ، ومنع تطور العديد من الأمراض المزمنة

أدب

· Aleshin E. P. ، Aleshin N. E. Fig. موسكو ، 1993. 504 صفحة 100 تين.

تباين (من اليونانية القديمة. ςος - "الآخر" ، τροτρος - "بدوره ، الملكية") - وجود اثنين أو أكثر من المواد البسيطة من نفس العنصر الكيميائي ، مختلفة في التركيب والخصائص - ما يسمى التعديلات أو الأشكال متآثر.

ترجع ظاهرة تباين الخواص إما إلى التكوين المختلف لجزيئات مادة بسيطة (تباين التكوين) أو إلى طريقة وضع الذرات أو الجزيئات في الشبكة البلورية (تباين الشكل).

2.1 كريستال السيليكون

السيليكون البلوري هو الشكل الرئيسي الذي يستخدم فيه السيليكون في إنتاج محولات كهروضوئية وأجهزة إلكترونية صلبة تستخدم تقنية مستوية. يتطور بنشاط استخدام السيليكون في شكل أغشية رقيقة (طبقات الفوقي) لهيكل بلوري وغير متبلور على ركائز مختلفة. مادة رمادية داكنة مع بريق معدني ، صلابة كبيرة ، هشاشة ، أشباه الموصلات ، خاملة.

حسب الغرض ، هناك:

1 السيليكون ذي الجودة الإلكترونية (ما يسمى "السيليكون الإلكتروني") - السيليكون عالي الجودة مع محتوى سيليكون يزيد عن 99.999٪ بالوزن ، ومعدلات أعلى من العمر (أكثر من 25 overs) ، وتستخدم لإنتاج الأجهزة الإلكترونية ذات الحالة الصلبة ، والدوائر الدقيقة ، إلخ. يمكن أن تتراوح المقاومة الكهربائية لسيليكون الجودة الإلكترونية بين 0.001 و 150 أوم تقريبًا ، ولكن يجب توفير المقاومة فقط من قبل النجاسة ، أي الشوائب الأخرى التي تدخل في البلورة ، على الرغم من s وتوفير المقاومة الكهربائية المحددة ، كقاعدة عامة ، أمر غير مقبول. الجزء الأكبر من بلورات السيليكون من الجودة الإلكترونية هو ما يسمى. "بلورات خالية من الإزاحة" ، أي أن كثافة الإزاحة فيها لا تتجاوز 10 سم - 2 ، ومع ذلك ، في بعض الحالات ، يتم استخدام سبائك ذات بنية مزدوجة أو حتى متعددة البلورات في بعض الحالات.

2 السيليكون من الدرجة الشمسية (يُطلق عليه "السيليكون الشمسي") هو سيليكون يحتوي على محتوى من السيليكون يزيد وزنه عن 99.99٪ ، مع متوسط قيم عمر الناقل غير الرباعي والمقاومة الكهربائية (حتى 25 ands وما يصل إلى 10 Ω سم) المستخدمة في إنتاج الخلايا الكهروضوئية (الخلايا الشمسية) ؛

3 - السيليكون التقني - كتل السيليكون ذات التركيبة المتعددة البلورات ، التي يتم الحصول عليها من خلال طريقة تقليل الكربوثيرات من رمل الكوارتز النقي ؛ يحتوي على 98 ٪ من السيليكون ، والشوائب الرئيسية هي الكربون ، ويحتوي على نسبة عالية من عناصر صناعة السبائك - البورون والفوسفور والألومنيوم ؛ تستخدم أساسا لإنتاج الكريستالات

السيليكون. في الفترة 2006-2009 بسبب نقص المواد الخام المصنوعة من السيليكون التي تعمل بالطاقة الشمسية ، بذلت محاولات لاستخدام هذه المواد لإنتاج السيليكون البلوري ذي الجودة الشمسية: لهذا الغرض ، تم إجراء تنقية إضافية للسيلكون التقني عن طريق التكسير عند الحدود البينية وإزالة الشوائب التي تركز على الحدود ، ثم تمت عملية إعادة التبلور بواسطة إحدى الطرق المذكورة أعلاه)

اعتمادًا على طريقة التبلور ، هناك:

- السيليكون أحادي البلورية - سبائك السيليكون الأسطوانية ذات التركيب الأحادي والبلوري بقطر يصل إلى 400 مم ، تم الحصول عليها باستخدام طريقة Czochralski. في أحادية السيليكون ، يكون التركيب البلوري موحدًا ، دون حدود للحبوب (وهو ملحوظ حتى في المظهر). يؤدي الترتيب المنظم لذرات السيليكون في شبكة من الكريستال أحادية السيليكون إلى إنشاء هيكل شريطي واضح. كل ذرة من السيليكون بها 4 إلكترونات على الغلاف الخارجي. تشكل إلكترونات الذرات المجاورة أزواجًا تنتمي إلى كلتا الذرتين في نفس الوقت ، لذلك لكل ذرة 4 روابط مع ذرات مجاورة.

سلوك السيليكون أحادي البلورية يمكن التنبؤ به جيدًا ، ومع ذلك ، نظرًا لانخفاض معدل النمو وتعقيد عملية التصنيع ، فإنه يعد أغلى نوع من السيليكون. السيليكون أحادي البلورية هو أساس التكنولوجيا الإلكترونية الحديثة. مصنوعة مطالب عالية للغاية على نقاء والكمال من هيكل لذلك. تكون تركيزات المنشطات النشطة كهربائياً في حدود 10 13 إلى 10 سم cm ، والشوائب الخلفية النشطة كهربائياً أقل من 10 15 سم ³ ، والشوائب غير النشطة كهربائياً أقل من 10 18–10 19 سم ³. الأنواع الرئيسية من العيوب الهيكلية هي ما يسمى العيوب الدقيقة. وكقاعدة عامة ، فهي حلقات خلع صغيرة أو مجموعات من عيوب نقطة الشوائب الجوهرية.

- السيليكون أحادي البوتقة غير القابل للصهر - سبائك السيليكون الأسطوانية ذات البنية أحادية البلورة التي يصل قطرها إلى 150 مم ، والتي تم الحصول عليها عن طريق ذوبان المنطقة الخالية من البوتقة ؛

- كتل متعددة من السيليكون - مستطيلة من السيليكون لهيكل متعدد البلورات بأبعاد تصل إلى 1000x1000x600mm ، تم الحصول عليها من خلال طريقة بلورة الاتجاه في حاوية. يحتل موقعًا وسيطًا بين السليكون متعدد البلورية وأحجامه وعدد البلورات. من الأسهل بكثير تطوير بلورات السيليكون المتعددة مقارنة بالبلورات المفردة ، وبالتالي تكون تكلفتها أقل. ومع ذلك ، فإن جودة الكريستالات المتعددة بالمقارنة مع بلورة واحدة منخفضة أيضًا بسبب وجود حدود حبيبية متعددة للبلورات المفردة التي تتكون منها البلورات المتعددة. تخلق حدود الحبوب مستويات معيبة إضافية في فجوة شريط أشباه الموصلات ، كونها مراكز محلية ذات معدل إعادة تركيب عالٍ ، مما يؤدي إلى انخفاض في المجموع

عمر ناقلات الأقلية. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل حدود الحبوب على تقليل الأداء عن طريق منع تيار الناقل وإنشاء مسارات تحويل للتيار المتدفق عبر تقاطع p-n.

لتجنب خسائر إعادة التركيب الكبيرة جدًا عند حدود الحبوب ، يجب أن يكون حجم الحبوب على الأقل عدة ملليمترات. تعني هذه الحالة أيضًا أن حجم حبة واحدة سيكون أكبر من سمك الخلية الشمسية ، مما يقلل من مقاومة التيار الحامل والطول الكلي للمناطق الحدودية في الخلية الشمسية. يستخدم هذا السيليكون متعدد البلورات على نطاق واسع في الخلايا الشمسية التجارية.

- البولي سيليكون عالي النقاء مع نسبة شوائب أقل من 0.0001 ٪ ، ويتكون من عدد كبير من حبيبات الكريستال الصغيرة الموجهة بشكل عشوائي بالنسبة لبعضها البعض.

في الواقع ، السيليكون التقني متعدد الكريستالات أيضًا ، ولكن لتجنب الالتباس ، يتم تطبيق مفهوم "السيليكون متعدد البلورات" فقط على السيليكون شبه الموصل عالي النقاء. Polysilicon هو أنقى أشكال السيليكون المنتج صناعيًا والمواد الرئيسية للإلكترونيات الدقيقة والطاقة الشمسية - منتج شبه نهائي تم الحصول عليه عن طريق تنقية السيليكون التقني باستخدام طرق الكلوريد ويستخدم لإنتاج السيليكون أحادي البلورات.

حاليًا ، يتم تمييز جودة polysilicon "الإلكترونية" (أشباه الموصلات) (محتوى الشوائب أقل من 1 · 10 -10٪) وجودة polysilicon "الشمسية" (محتوى الشوائب أقل من 1 · 10 -5٪). يتم إنتاج معظم السيليكون متعدد البلورات في العالم في النموذج قضبان أسطوانية من اللون الرمادي مع سطح شجيري الخام. يوجد في وسط القضيب "بذرة" من البولي سيليكون أحادي أو مقطع دائري أو مربع بقطر (جانبي) 8-10 مم. تنمو البلورات المزدحمة المغلفة في شكل إبر قصيرة ، ذات مقطع عرضي أقل من 1 مم ، من "البذرة" بشكل عمودي إلى النوع العام.

Polysilicon عبارة عن مادة خام لإنتاج أنواع أكثر تقدماً من السيليكون - السيليكون متعدد البلورات (multisilicon) والسيليكون أحادي البلورية (monosilicon) ، وفي بعض التطبيقات يمكن استخدامه في شكله النقي.

- خردة السيليكون - قصاصات ، شظايا وغيرها من منتجات النفايات السليمة لإنتاج السيليكون بالطرق الموضحة أعلاه دون أكسدة ، الأجزاء القابلة للانصهار من البوتقة أو البطانة - بدورها ، يمكن تقسيمها إلى مجموعات فرعية اعتمادًا على الأصل - تستخدم كمواد خام قابلة لإعادة التدوير في إنتاج السيليكون البلوري ؛

- خردة umg - السيليكون التقني المطهر بالمعادن - هو السيليكون التقني الخاضع للتنقية عن طريق تفاعل ذوبان السيليكون مع المواد الأخرى (لاستخراج الشوائب أو نقلها إلى مرحلة غير قابلة للذوبان أو غازية ، وما إلى ذلك) وبعد

بعد تبلور الاتجاه والإزالة اللاحقة لمنطقة تركيز الملوثات ؛

- خردة التعفن - شظايا ، قصاصات ونفايات أخرى لإنتاج السليكون البلوري بالطرق الموضحة أعلاه مع بقايا بوتقة أو بطانية ، آثار الأكسدة ، الخبث - وكقاعدة عامة ، هذه هي أيضًا المنطقة التي تم فيها إعادة الشوائب - معظم السيليكون المتسخ - إلى الوراء أثناء البلورة - بدورها ، على المجموعات الفرعية ، اعتمادًا على مصدرها - بعد التنقية من شوائب المواد الأجنبية ، يمكن استخدامها كمادة مضافة للمواد الخام القابلة لإعادة التدوير عند استلام درجات السيليكون مع انخفاض متطلبات الجودة.

يتم إنتاج السيليكون أحادي البلورية بوتقة فقط الجودة الإلكترونية. يتم إنتاج متعدد السيليكون جودة الطاقة الشمسية فقط. يمكن أن يكون السيليكون أحادي البلورية والأنابيب والأشرطة التي تم الحصول عليها بواسطة طريقة Czochralski جودة إلكترونية وشمولية.