أين يستخدم السيليكون؟ السيليكون: خصائص واستخدامات للأغراض الطبية. السيليكون كمادة بناء

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

عمل جيد إلى الموقع "\u003e

بداية عصر الجرافين

بالإضافة إلى ذلك ، يميل الكربون أيضًا إلى توليد حرارة أقل ومن خلال صنع ترانزستورات أصغر بكثير يمكن للمرء الحصول عليها كمية كبيرة لهم في نفس المساحة. ستكون الفائدة الأولية لهذه الشريحة في الهواتف المحمولة ، حيث يمكن استخدامها كمستقبل لاسلكي يسمح بترجمة الإشارات إلى معلومات واضحة يمكن إرسالها واستلامها. الجزء السلبي ، كالعادة عندما نتحدث عن استخدام الجرافين كمادة ، هو التكلفة العالية لإنتاجه ، مما يجعله في الوقت الحالي مستحيلًا للاستخدام التجاري على المدى القصير.

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين للغاية لك.

تم النشر على http://www.allbest.ru/

وزارة فرع روسيا

مؤسسة تعليمية موازنة الدولة الفيدرالية

التعليم المهني العالي

"معهد سانت بطرسبرغ الحكومي التكنولوجي

(جامعة تقنية) "(SPbSTI (TU))

كرسي HNT MET

UGS 240100.62

التكنولوجيا الكيميائية التخصصية

الاتجاه كيمياء المواد والمواد

مقدمة في التخصص

حول الموضوع: السيليكون وخصائصه وتطبيقه في الإلكترونيات الحديثة

يؤديها طالب في السنة الأولى مجموعة 131

جوكوفسكايا إيكاترينا أولسيفنا

يزوفسكي يوري كونستانتينوفيتش

سانت بطرسبرغ 2013

المقدمة

1. السيليكون

2. التاريخ

3. أصل الاسم

4. التواجد في الطبيعة

5. الاستلام

6. الخصائص الفيزيائية

7. الخصائص الكهربية

8. الخواص الكيميائية

10. التطبيق

قائمة المراجع

المقدمة

السيليكون هو أحد العناصر المهمة. كتب Vernadsky عمله الشهير: "لا يمكن أن يوجد كائن حي بدون السيليكون" (1944). في كتيب عن الكيمياء لأطفال المدارس من الصف التاسع (دار النشر مينسك: "Slovo" ، 1977) في قسم "السيليكون" يقال: "... السيليكون مادة بالغة الأهمية من أشباه الموصلات تستخدم في تصنيع الأجهزة الإلكترونية الدقيقة -" الدوائر الدقيقة ". تستخدم في إنتاج البطاريات الشمسية ، وتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. ومن بين 104 عنصر من الجدول الدوري ، يلعب السيليكون دورًا خاصًا. فهو عنصر كهرضغطية. ويمكنه تحويل نوع من الطاقة إلى آخر. ميكانيكي إلى كهربائي ، والضوء إلى حرارة ، إلخ. " السيليكون هو أساس تبادل معلومات الطاقة في الفضاء وعلى الأرض. من الطاولة التركيب الكيميائي يمكن ملاحظة أن العنصر الأكثر انتشارًا في هذا العالم هو الأكسجين - 47٪ ، يحتل السيليكون المرتبة الثانية - 29.5٪ ، ومحتوى العناصر الأخرى أقل بكثير.

أكثر أشباه الموصلات انتشارًا في إنتاج المكونات الإلكترونية هو السيليكون ، نظرًا لأن احتياطياته على الكوكب غير محدودة عمليًا.

1. السيليكون

السيليكون هو عنصر من المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الرابعة من الفترة الثالثة من النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ DI Mendeleev ، بالرقم الذري 14. ويتم تحديده بالرمز Si (السيليسيوم اللاتيني).

ظهور مادة بسيطة

في شكل غير متبلور - مسحوق بني ، في شكل بلوري - رمادي غامق ، لامع قليلاً.

خصائص الذرة

الاسم والرمز والرقم: السيليكون / السيليكون (Si) ، 14

الكتلة الذرية (الكتلة المولية) 28.0856 amu (جم / مول)

التكوين الإلكتروني: 3s2 3p2 ، conn. 3s 3p3 (تهجين)

نصف القطر الذري 132 نانومتر

الخواص الكيميائية

نصف القطر التساهمي 111 نانومتر

نصف القطر الأيوني 42 (+ 4 هـ) 271 (-4 هـ) نانومتر

1.90 الكهربية (مقياس بولينج)

جهد القطب 0

حالات الأكسدة: +4 ، +2 ، 0 ، -4

طاقة التأين (الإلكترون الأول) 786.0 (8.15) كيلوجول / مول (eV)

الخصائص الديناميكية الحرارية لمادة بسيطة

الكثافة (عند المستوى الطبيعي) 2.33 جم / سم 3

نقطة الانصهار 1414.85 درجة مئوية (1688 كلفن)

درجة حرارة التبخير 2349.85 درجة مئوية (2623 كلفن)

حرارة الانصهار 50.6 كيلو جول / مول

حرارة التبخير 383 كيلو جول / مول

السعة الحرارية المولية 20.16 J / (K · mol)

الحجم المولي 12.1 سم 3 / مول

الشبكة البلورية لمادة بسيطة

هيكل شعرية: مكعب ، الماس

معلمات شعرية: 5.4307 هـ

درجة حرارة ديباي 625 ك

مميزات وخصائص اخرى

الموصلية الحرارية (300 كلفن) 149 واط / (م · ك)

2. التاريخ

مركبات السيليكون الطبيعي أو السيليكون (السيليكون الإنجليزي ، السيليكون الفرنسي والألماني) - ثاني أكسيد السيليكون (السيليكا) - معروفة منذ فترة طويلة. عرف القدماء جيدًا الكريستال الصخري ، أو الكوارتز ، وكذلك الأحجار الكريمة ، وهي عبارة عن كوارتز مطلي بألوان مختلفة (جمشت ، كوارتز مدخن ، عقيق أبيض ، عقيق أحمر ، توباز ، أونيكس ، إلخ.) تم الحصول على السيليكون الأولي فقط في القرن التاسع عشر ، على الرغم من المحاولات قام كل من Scheele و Lavoisier و Dzvi (بمساعدة العمود Voltaic) و Gay-Lussac و Thénard (كيميائيًا) بتحليل السيليكا. سعياً وراء تحلل السيليكا ، قام فرسليوس بتسخينه في خليط مع مسحوق الحديد والفحم إلى 1500 درجة مئوية والحصول على السيليكون الحديدي. فقط في عام 1823 ص. عند دراسة مركبات حمض الهيدروفلوريك ، بما في ذلك SiF4 ، حصل على السيليكون غير المتبلور الحر ("جذور السيليكا") عن طريق تفاعل أبخرة فلوريد السيليكون والبوتاسيوم. حصل القديس كلير ديفيل على السيليكون البلوري في عام 1855.

3. أصل الاسم

الاسم silicium أو kizel (Kiesel ، flint) اقترحه Berzelius. في وقت سابق ، اقترح طومسون اسم السيليكون (السيليكون) ، المعتمد في إنجلترا والولايات المتحدة ، عن طريق القياس مع المسلفات (البورون) والكربون (الكربون). تأتي كلمة silicon (Silicium) من السيليكا (silica) ؛ تم اعتماد النهاية "أ" في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر. لتعيين الأراضي (سيليكا ، ألومينيا ، ثوريا ، تربيا ، جلوسينا ، كادميا ، إلخ). في المقابل ، ترتبط كلمة السيليكا باللات. سيليكس (قوي ، صوان).

يأتي الاسم الروسي للسيليكون من الكلمات السلافية القديمة flint (اسم الحجر) ، kremyk ، strong ، kresmen ، kresati (ضرب حزام بمكواة لإنتاج شرارات) ، إلخ. في الأدب الكيميائي الروسي في أوائل القرن التاسع عشر. هناك أسماء السيليكا (زاخاروف ، 1810) ، السيليسيوم (سولوفييف ، دفيجوبسكي ، 1824) ، الصوان (ستراخوف ، 1825) ، السيليكا (يوفسكي ، 1827) ، السيليكا والسيليكون (هيس ، 1831).

4. التواجد في الطبيعة

غالبًا في الطبيعة ، يوجد السيليكون على شكل سيليكا - مركبات تعتمد على ثاني أكسيد السيليكون (IV) SiO2 (حوالي 12 ٪ من كتلة قشرة الأرض). المعادن والصخور الرئيسية المكونة من ثاني أكسيد السيليكون هي الرمل (النهر والكوارتز) والكوارتز والكوارتزيت والصوان والفلسبار. المجموعة الثانية الأكثر شيوعًا من مركبات السيليكون في الطبيعة هي السيليكات والألومينوسيليكات.

لوحظت الحقائق المعزولة لإيجاد السيليكون النقي في الشكل الأصلي.

يوجد السيليكون في معظم المعادن والخامات. هناك رواسب ضرورية من رمل الكوارتزيت والكوارتز في العديد من دول العالم. ومع ذلك ، للحصول على المزيد جودة المنتج أو لزيادة مؤشرات الربحية ، من المربح استخدام المواد الخام ذات المحتوى الأقصى من السيليكون (تصل إلى 99٪ SiO2). هذه الرواسب الغنية نادرة للغاية وقد تم استخدامها بنشاط ولفترة طويلة من قبل صناعة الزجاج المنافسة في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك ، فإن هذا الأخير يحجم عن معالجة المواد الخام حتى مع الحد الأدنى من تلوث الحديد ، ولكن في إنتاج السبائك الحديدية ، فإنه ليس حرجًا للغاية. بشكل عام ، في جميع أنحاء العالم ، يعتبر توفير إنتاج السيليكون بالمواد الخام مرتفعًا ، والحصة المقابلة من التكاليف في تكلفتها ضئيلة (أقل من 10 ٪).

ذرة السيليكون غير متبلور

5. الاستلام

"يمكن الحصول على السيليكون الحر عن طريق تكليس الرمل الأبيض الناعم بالمغنيسيوم ، وهو ثاني أكسيد السيليكون:

هذا يشكل مسحوق بني السيليكون غير المتبلور».

في الصناعة ، يتم الحصول على السيليكون من الدرجة التقنية عن طريق تقليل ذوبان SiO2 بفحم الكوك عند درجة حرارة حوالي 1800 درجة مئوية في أفران حرارية من نوع العمود. يمكن أن يصل نقاوة السيليكون التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة إلى 99.9٪ (الشوائب الرئيسية هي الكربون والمعادن).

مزيد من تنقية السيليكون من الشوائب ممكن.

يمكن إجراء التنظيف في ظل ظروف معملية عن طريق التحضير الأولي لمبيد السيليس المغنسيوم Mg2Si. علاوة على ذلك ، يتم الحصول على SiH4 أحادي السيلان الغازي من سيليسيد المغنيسيوم باستخدام أحماض الهيدروكلوريك أو الأسيتيك. يتم تنقية مونوسيلان عن طريق التصحيح والامتصاص وطرق أخرى ، ثم يتحلل إلى سيليكون وهيدروجين عند درجة حرارة حوالي 1000 درجة مئوية.

يتم تنقية السيليكون على نطاق صناعي عن طريق الكلورة المباشرة للسيليكون. في هذه الحالة ، يتم تشكيل مركبات تكوين SiCl4 و SiCl3H. يتم تنقية هذه الكلوريدات من الشوائب بطرق مختلفة (عادةً عن طريق التقطير وعدم التناسب) ، وفي المرحلة النهائية ، يتم تقليلها باستخدام الهيدروجين النقي عند درجات حرارة تتراوح من 900 إلى 1100 درجة مئوية.

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

تم تطوير طريقة الحصول على السيليكون في شكله النقي بواسطة نيكولاي نيكولايفيتش بيكيتوف.

في روسيا ، يتم إنتاج السيليكون التقني بواسطة OK Rusal في المصانع في Kamensk-Uralsky (منطقة Sverdlovsk) و Shelekhov (منطقة Irkutsk) ؛ يتم إنتاج السيليكون المكرر باستخدام تقنية الكلوريد بواسطة مجموعة Nitol Solar في المصنع الواقع في Usolye-Sibirskoye.

6. الخصائص الفيزيائية

التركيب البلوري للسيليكون

الشبكة البلورية للسيليكون هي مكعب ، محورها الوجه ، من نوع الماس ، المعلمة a \u003d 0.54307 نانومتر (عند ضغوط عالية ، تم الحصول على تعديلات أخرى متعددة الأشكال للسيليكون) ، ولكن بسبب طول الرابطة الأطول بين ذرات Si-Si مقارنة بالطول الروابط ج - ج صلابة السيليكون أقل بكثير من صلابة الماس. السيليكون هش ، فقط عند تسخينه فوق 800 درجة مئوية يصبح مادة مطيلة. ومن المثير للاهتمام أن السيليكون شفاف للأشعة تحت الحمراء من طول موجي يبلغ 1.1 ميكرومتر. التركيز الذاتي ناقلات الشحن - 5.81 · 1015 م 3 (لدرجة حرارة 300 كلفن).

7. الخصائص الكهربية

عنصر السيليكون في شكل أحادي البلورية هو أشباه موصلات ذات فجوة غير مباشرة. فجوة النطاق في درجة حرارة الغرفة هو 1.12 eV ، وعند T \u003d 0 K يساوي 1.21 eV. تركيز حاملات الشحنة الذاتية في السيليكون في ظل الظروف العادية حوالي 1.5 × 1010 سم 3.

تتأثر الخصائص الكهربية الفيزيائية للسيليكون البلوري بشكل كبير بالشوائب الموجودة فيه. للحصول على بلورات السيليكون ذات الموصلية الكهربية للثقب ، يتم إدخال ذرات عناصر المجموعة الثالثة ، مثل البورون والألمنيوم والغاليوم والإنديوم في السيليكون. للحصول على بلورات السيليكون ذات الموصلية الإلكترونية ، يتم إدخال الذرات في السيليكون عناصر الخامس مجموعات مثل الفوسفور والزرنيخ والأنتيمون.

عند إنشاء أجهزة إلكترونية تعتمد على السيليكون ، تشارك الطبقة السطحية للمادة بشكل أساسي (تصل إلى عشرات الميكرونات) ، وبالتالي فإن جودة السطح البلوري يمكن أن يكون لها تأثير كبير على الخصائص الكهربية الفيزيائية للسيليكون ، وبالتالي على خصائص الجهاز النهائي. تستخدم بعض الأجهزة تقنيات تعديل السطح ، مثل المعالجة السطحية للسيليكون بعوامل كيميائية مختلفة.

ثابت العزل: 12

تنقل الإلكترون: 1200-1450 سم 2 / (V).

تنقل الفتحة: 500 سم 2 / (V).

النطاق الممنوع 1.205-2.84 10 4 ت

عمر الإلكترون: 5 نانوثانية - 10 مللي ثانية

المسار الحر للإلكترون: حوالي 0.1 سم

المسار الخالي من الفتحات: حوالي 0.02 - 0.06 سم

تستند جميع القيم إلى الظروف العادية.

8. الخصائص الكيميائية

مثل ذرات الكربون ، تتميز ذرات السيليكون بحالة sp3- تهجين المدارات. فيما يتعلق بالتهجين ، يشكل السيليكون البلوري النقي شبكة تشبه الماس ، حيث يكون السيليكون رباعي التكافؤ. في المركبات ، يظهر السيليكون أيضًا كعنصر رباعي التكافؤ مع حالة أكسدة +4 أو −4. هناك مركبات السيليكون ثنائية التكافؤ ، على سبيل المثال ، أكسيد السيليكون (II) - SiO.

في ظل الظروف العادية ، يكون السيليكون غير نشط كيميائيًا ولا يتفاعل بنشاط إلا مع الفلورين الغازي ، مما يؤدي إلى تكوين رباعي فلوريد السيليكون المتطاير SiF4. يرتبط "خمول" السيليكون هذا بتخميل السطح بطبقة نانوية من ثاني أكسيد السيليكون ، والتي تتشكل فورًا في وجود الأكسجين أو الهواء أو الماء (بخار الماء).

عند تسخينه إلى درجات حرارة أعلى من 400-500 درجة مئوية ، يتفاعل السيليكون مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد SiO2 ، ويصاحب العملية زيادة في سمك طبقة ثاني أكسيد على السطح ، ويقتصر معدل عملية الأكسدة على انتشار الأكسجين الذري عبر فيلم ثنائي أكسيد.

عند تسخينه إلى درجات حرارة أعلى من 400-500 درجة مئوية ، يتفاعل السيليكون مع الكلور والبروم واليود لتكوين رباعي الهاليدات المتطايرة بسهولة SiHal4 وربما هاليدات ذات تركيبة أكثر تعقيدًا.

لا يتفاعل السيليكون بشكل مباشر مع الهيدروجين ، ويتم الحصول على مركبات السيليكون مع الهيدروجين - السيلانات ذات الصيغة العامة SinH2n + 2 - بشكل غير مباشر. يتم إطلاق Monosilane SiH4 (يطلق عليه غالبًا silane ببساطة) عندما تتفاعل مبيدات السيليكات المعدنية مع المحاليل الحمضية ، على سبيل المثال:

يحتوي silane SiH4 المتكون في هذا التفاعل على شوائب من السيلانات الأخرى ، على وجه الخصوص ، disilane Si2H6 و trisilane Si3H8 ، والتي تحتوي على سلسلة من ذرات السيليكون مرتبطة بروابط مفردة (--Si - Si - Si -).

مع النيتروجين ، يشكل السيليكون عند درجة حرارة حوالي 1000 درجة مئوية نيتريد Si3N4 ، مع البورون - بوريدات مقاومة حرارياً وكيميائياً SiB3 و SiB6 و SiB12.

عند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية ، يمكنك الحصول على مركب السيليكون وأقرب نظيره وفقًا للجدول الدوري - كربيد السيليكون - كربيد السيليكون (كربورندوم) ، والذي يتميز بصلابة عالية ونشاط كيميائي منخفض. يستخدم الكربوراندوم على نطاق واسع كمادة كاشطة. في الوقت نفسه ، من المثير للاهتمام ، أن ذوبان السيليكون (1415 درجة مئوية) يمكن أن يتصل بالكربون لفترة طويلة على شكل قطع كبيرة من الجرافيت الدقيق المتكلس بكثافة عن طريق الضغط المتساوي الساكن ، عمليا لا يذوب أو يتفاعل مع الأخير.

العناصر الأساسية للمجموعة الرابعة (Ge ، Sn ، Pb) قابلة للذوبان بشكل لا نهائي في السيليكون ، مثل معظم المعادن الأخرى. عندما يتم تسخين السيليكون بالمعادن ، يمكن أن تتشكل مبيدات السيليكون. يمكن تقسيم مبيدات السيليكات إلى مجموعتين: التساهمية الأيونية (مبيدات السيليكات القلوية ، الفلزات القلوية الترابية والمغنيسيوم مثل Ca2Si ، Mg2Si ، إلخ) وشبيهة بالمعادن (مبيدات السيليكات المعدنية الانتقالية). تتحلل مبيدات السيليكا الخاصة بالمعادن النشطة تحت تأثير الأحماض ، ومبيدات السيليكات للمعادن الانتقالية مستقرة كيميائياً ولا تتحلل تحت تأثير الأحماض. تحتوي مبيدات السيليكات الشبيهة بالمعادن على نقاط انصهار عالية (تصل إلى 2000 درجة مئوية). في أغلب الأحيان ، يتم تشكيل مبيدات السيليكات الشبيهة بالمعادن من التراكيب MeSi و Me3Si2 و Me2Si3 و Me5Si3 و MeSi2. مبيدات السيليكات الشبيهة بالمعادن خاملة كيميائيا ومقاومة للأكسجين حتى في درجات الحرارة العالية.

وتجدر الإشارة بشكل خاص إلى أن السيليكون يشكل خليطًا سهل الانصهار مع الحديد ، مما يسمح بتلبيد (صهر) هذه المواد لتشكيل سيراميك الفيروسيليكون في درجات حرارة أقل بشكل ملحوظ من درجات حرارة انصهار الحديد والسيليكون.

عندما يتم تقليل SiO2 بالسيليكون عند درجات حرارة أعلى من 1200 درجة مئوية ، يتشكل أكسيد السيليكون (II) - SiO. يتم ملاحظة هذه العملية باستمرار في إنتاج بلورات السيليكون باستخدام طرق Czochralski ، التبلور الموجه ، لأنها تستخدم حاويات من ثاني أكسيد السيليكون ، باعتبارها المادة الأقل تلويثًا للسيليكون.

يتميز السيليكون بتكوين مركبات السيليكون العضوي التي ترتبط فيها ذرات السيليكون في سلاسل طويلة بسبب سد ذرات الأكسجين - O - ولكل ذرة سيليكون ، بالإضافة إلى ذرتين من O ، يتم إرفاق جذرين عضويين آخرين R1 و R2 \u003d CH3 ، C2H5 ، C6H5 ، CH2CH2CF3 ، إلخ.

يستخدم خليط من أحماض الهيدروفلوريك والنتريك على نطاق واسع لنقش السيليكون. بعض المؤثرات الخاصة تشمل إضافة أنهيدريد الكروم ومواد أخرى. أثناء الحفر ، يسخن محلول النقش الحمضي بسرعة إلى درجة الغليان ، بينما يزيد معدل الحفر عدة مرات.

Si + 2HNO3 \u003d SiO2 + NO + NO2 + H2O

SiO2 + 4HF \u003d SiF4 + 2H2O

3SiF4 + 3H2O \u003d 2H2SiF6 + vH2SiO3

لنقش السيليكون ، يمكن استخدام المحاليل المائية للقلويات. يبدأ حفر السيليكون في المحاليل القلوية عند درجة حرارة محلول تزيد عن 60 درجة مئوية.

سي + 2KOH + H2O \u003d K2SiO3 + 2H2 ^

K2SiO3 + 2H2O-H2SiO3 + 2KOH

9. السيليكون في جسم الإنسان

Si هو عنصر أساسي أساسي في جسم الإنسان. يتمثل الدور الرئيسي للسيليكون في جسم الإنسان في المشاركة في تفاعل كيميائي ، يتمثل جوهره في ربط الوحدات الفرعية لأنسجة الجسم الليفية (الكولاجين والإيلاستين) معًا ، مما يمنحها القوة والمرونة. كما أنه يشارك بشكل مباشر في عملية تمعدن العظام. يوجد السليكون في العديد من الأعضاء والأنسجة ، مثل الرئتين والغدد الكظرية والقصبة الهوائية والعظام والأربطة ، مما يدل على توافقها الحيوي المتزايد.وظيفة أخرى مهمة للسيليكون هي الحفاظ على التمثيل الغذائي الطبيعي في الجسم. بتعبير أدق ، إذا لم يكن السيليكون كافيًا ، فلن يمتص الجسم حوالي 70 عنصرًا آخر. يخلق السيليكون أنظمة غروانية تمتص الكائنات الحية الدقيقة الضارة والفيروسات ، وبالتالي تنقية الجسم. يحتاج الشخص ما لا يقل عن 10 ملليجرام من السيليكون يوميًا. يمكن توصيل السيليكون إلى الجسم بطريقتين: ماء يحتوي على السيليكون وأكل نباتات معينة ، مع الطعام ، يتم توفير ما يصل إلى 1 غرام من Si إلى جسم الإنسان كل يوم ، يمكن أن يؤدي نقص هذا العنصر إلى إضعاف أنسجة العظام وتطور الأمراض المعدية.

معروف بكثرة الخصائص الطبية ماء السيليكون. ماء السيليكون هو وسيلة بسيطة لتجديد تركيز هذه المادة الحيوية في الجسم. يعتبر الطين الأزرق والطب والغذاء من أكثر المصادر الطبيعية الغنية بالسيليكون.

10. التطبيق

التطبيق في الطب:

في الطب ، يستخدم السيليكون في السيليكون ، وهي مركبات خاملة جزيئية عالية تستخدم كطلاءات للتكنولوجيا الطبية. في السنوات الأخيرة ، المكملات الغذائية و الأدويةالمخصب بالسيليكون ، يستخدم للوقاية والعلاج من هشاشة العظام وتصلب الشرايين وأمراض الأظافر والشعر والجلد.

التطبيق في البناء والصناعات الخفيفة:

تستخدم مركبات السيليكون على نطاق واسع في مجال التكنولوجيا العالية وفي الحياة اليومية. السيليكا والسيليكات الطبيعية هي السلائف في إنتاج الزجاج والسيراميك والبورسلين والأسمنت والمنتجات الخرسانية والمواد الكاشطة ، إلخ. يستخدم ثاني أكسيد السيليكون مع عدد من المكونات لصنع كابلات الألياف البصرية. تستخدم الميكا والأسبستوس كمواد عازلة كهربائية وحرارية.

الخرسانة المرشوشة المعدلة بالبوليمر هي مادة فعالة من حيث التكلفة في حفر الأنفاق. تمنع السيليكون التلف الناتج عن الرطوبة والمواد الكيميائية الضارة. تسمح عوازل الأسقف القائمة على مشتتات السيليكون بأفكار تصميم جريئة ولها خصائص تقنية رائعة. توفر مشتتات البوليمر المشترك التوازن الضروري بين الالتصاق والمرونة لمانعات التسرب عالية الجودة.

تعتبر السيليكات رائعة لإنهاء الجلود والمنسوجات وحماية المنتج النهائي وتحسين عمليات التصنيع.

مركبات السيليكون المختلفة مناسبة كعوامل مضادة للرغوة لجميع أنواع عوامل التنظيف.

توفر المشتتات القائمة على السيليكون امتصاصًا فعالًا وتستخدم في تصنيع المواد الماصة.

يمكن العثور على السيليكونات تحت غطاء المحرك ، أو في أجهزة نقل الحركة ، أو في الأجهزة الإلكترونية ، أو الأنظمة الكهربائية ، أو داخل السيارة ، أو في طبقات الجسم. حتى في درجات الحرارة المرتفعة ، يحمي السيليكون من المواد العدوانية ، أو يعمل كجسر أو مثبط اهتزاز أو موصل أو عازل. كل هذا ممكن فقط بسبب حقيقة أن البوليمرات المحتوية على السيليكون لها مجموعة واسعة بشكل مذهل من الخصائص المفيدة.

تعتبر المواد اللاصقة ومانعات التسرب من المنتجات الهامة في العديد من الصناعات الرئيسية. يستخدم السيليكون في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية ، من الورق والتعبئة والتغليف والمواد اللاصقة للخشب والأرضيات إلى قطاعي السيارات وطاقة الرياح.

تطبيقات الصناعات الثقيلة:

إن استخدام السيليكون كأساس لمجموعة كاملة من أشباه الموصلات - من البطاريات الشمسية إلى معالجات الكمبيوتر - "مسموع" ، وبالتالي فإن هذه المادة هي أساس معظم "التقنيات العالية". تزايدت كمية الإنتاج العالمي من السيليكون عالي النقاء لأشباه الموصلات لعدة عقود بمتوسط \u200b\u200bمعدل يصل إلى 20٪ سنويًا وليس لها نظائر بين المعادن النادرة الأخرى.

يستخدم السيليكون عالي النقاء في تكنولوجيا أشباه الموصلات ، والنقاء التقني (96-99٪ Si) - في المعادن الحديدية وغير الحديدية للحصول على سبائك على قاعدة غير حديدية (سيلومين ، إلخ) ، وسبائك (فولاذ السيليكون وسبائكه المستخدمة في المعدات الكهربائية) وإزالة الأكسدة الصلب والسبائك (إزالة الأكسجين) ، وإنتاج السيليسيد ، إلخ.

في الصناعة ، يتم الحصول على السيليكون ذو النقاوة التقنية عن طريق تقليل ذوبان SiO2 بفحم الكوك عند درجة حرارة حوالي 1800 درجة مئوية في أفران حرارية من نوع العمود. يمكن أن يصل نقاوة السيليكون التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة إلى 99.9٪ (الشوائب الرئيسية هي الكربون والمعادن).

يتزايد استخدام السيليكون النقي ومركباته في الصناعة الكيميائية بمعدل تفوق (حوالي 8٪ من النمو سنويًا). في العقود الأخيرة ، طورت البلدان المتقدمة بسرعة تقنيات لإنتاج مجموعة من مواد السيليكون (السيليكون العضوي) المستخدمة في إنتاج البلاستيك والدهانات والورنيش ومواد التشحيم وما إلى ذلك.

ومع ذلك ، تظل معظم تطبيقات السيليكون في العالم (80٪ تقريبًا) تقليدية - فهي سبيكة رئيسية في إنتاج مجموعة من الفولاذ الخاص (كهربائي ، مقاوم للحرارة) وسبائك مختلفة (سيلومين ، إلخ). يستخدم جزء كبير من السيليكون وسبائكه في المعادن الحديدية كمزيل مؤكسد فعال للغاية للفولاذ.

تستخدم السبائك الحديدية وسبائك السيليكون الأخرى بشكل رئيسي في تعدين المعادن الحديدية. إنها أرخص وأكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية في الاستخدام ، ومحتوى الحديد (وفي بعض الحالات الألومنيوم) ليس بالغ الأهمية. يحتوي تكوين الفولاذ الكهربائي ، كقاعدة عامة ، على 3.8-4.2٪ سيليكون ، وبالتالي ، فإن صناعات الصلب هذه فقط في العالم تستهلك أكثر من 0.5 مليون طن من السيليكون سنويًا كسبائك رئيسي. من التطبيقات المهمة الأخرى للسيليكون الحديدي (بما في ذلك أيضًا المنغنيز السليكي والتركيبات المعقدة) في مزيلات الأكسدة الفولاذية الفعالة وغير المكلفة نسبيًا.

في علم المعادن غير الحديدية (والصناعة الكيميائية) ، يستخدم المغنيسيوم المعدني على نطاق واسع. يجد أكبر تطبيق كسبيكة رئيسية للألمنيوم المتصلب (السيلومين) وسبائك المغنيسيوم.

يجد السيليكون بعض التطبيقات (مثل كربيد السيليكون والتركيبات المعقدة) في إنتاج المنتجات والأدوات الكاشطة والكربيد.

تطبيقات في الطاقة والكهرباء والإلكترونيات:

تسمح الخصائص المزدوجة للسيليكون ، مثل التوصيل الكهربائي وخصائص العزل ، بالإضافة إلى المرونة ، باستخدام السيليكون عبر خط الإنتاج بأكمله ، مثل أجهزة الإضاءة والمكثفات والعوازل والرقائق والعوازل الكهربائية. وبالتالي ، فإن السيليكون يعزل ضد جميع أنواع التأثيرات الخارجية مثل الأوساخ أو الرطوبة أو الإشعاع أو الحرارة.

في الإلكترونيات الاستهلاكية وأجهزة استشعار القياس ، توفر السيليكون موثوقية وسلامة المعدات الإلكترونية الكهربائية والحساسة. يتم استخدامها في صناعة السيارات ، والصناعات الخفيفة ، وصناعة أشباه الموصلات ، والإلكترونيات الضوئية ، وكذلك في الأجهزة والتحكم وتكنولوجيا الإضاءة.

في المقاومات والمكثفات ، تعمل راتنجات ميثيل السيليكون كطلاء فعال لمنع الحرائق في حالة ارتفاع الطاقة.

في العوازل والكابلات والمحولات ، تُظهر السيليكا البيروجينية عزلًا حراريًا ممتازًا على مدى درجة حرارة واسعة ، من درجة حرارة الغرفة إلى أكثر من 1000 درجة مئوية.

تعتمد تقنيات المعلومات الحديثة والمتقدمة (أجهزة الكمبيوتر والإلكترونيات والاتصالات السلكية واللاسلكية ، وما إلى ذلك) وستعتمد على استخدام السيليكون أشباه الموصلات. الأكثر طلبًا الآن هي المنتجات شبه المصنعة - رقائق السيليكون الدقيقة (المصقولة) التي يصل قطرها إلى 300 مم ، والتي على أساسها يتم إنشاء أحدث الدوائر الدقيقة (أحجام العناصر حتى 0.065 ميكرون).

يرجع استخدام السيليكون في صناعة الطيران إلى قدرته على توليد الطاقة من خلال الألواح الشمسية عالية الجودة ، فضلاً عن كونه بمثابة ركيزة في الدوائر الدقيقة المعقدة وحماية أجسام السفن من التأثيرات الخارجية.

سيظل السيليكون (c-Si) بأشكاله المختلفة (بلوري ، متعدد الكريستالات ، غير متبلور) الآن وفي المستقبل المنظور المادة الرئيسية للإلكترونيات الدقيقة. ويرجع ذلك إلى عدد من خصائصه الفيزيائية والكيميائية الفريدة ، والتي يمكن تمييز ما يلي:

1. يتوفر السيليكون كمواد أولية ورخيصة ، وقد تم تطوير تكنولوجيا إنتاجه وتنقيته ومعالجته وسبائك بشكل جيد ، مما يوفر درجة عالية من الإتقان البلوري للهياكل المصنعة. يجب التأكيد بشكل خاص على أن السيليكون أفضل بكثير من الفولاذ في هذا المؤشر.

2. السيليكون له خصائص ميكانيكية جيدة. من حيث معامل يونغ ، يقترب السيليكون من الفولاذ المقاوم للصدأ ويتفوق كثيرًا على الكوارتز والنظارات المختلفة. من حيث الصلابة ، فإن السيليكون قريب من الكوارتز ويقارب ضعف صلابة الحديد. بلورات السليكون المفردة لها نقطة غلة تعادل ثلاثة أضعاف الفولاذ المقاوم للصدأ. ومع ذلك ، عند التشوه ، ينهار دون تغيرات واضحة في الحجم ، في حين أن المعادن عادة ما تتعرض لتشوه البلاستيك. ترتبط أسباب تدمير السيليكون بالعيوب الهيكلية للشبكة البلورية الموجودة على سطح بلورات السيليكون المفردة.

نجحت صناعة أشباه الموصلات في حل مشكلة المعالجة السطحية عالية الجودة للسيليكون ، بحيث غالبًا ما تكون المكونات الميكانيكية للسيليكون (على سبيل المثال ، العناصر المرنة في مستشعرات الضغط) أقوى من الفولاذ.

تعتمد التقنية الإلكترونية الدقيقة لتصنيع أجهزة السيليكون على استخدام الطبقات الرقيقة الناتجة عن غرس الأيونات أو الانتشار الحراري للذرات الشائبة ، والتي ، بالاقتران مع طرق الترسيب الفراغي للمعادن على سطح السيليكون ، اتضح أنها مريحة للغاية لغرض تصغير المنتجات.

يتم تصنيع الأجهزة الإلكترونية الدقيقة السيليكونية باستخدام تقنية المجموعة. وهذا يعني أن جميع عمليات التصنيع تتم من أجل رقاقة سيليكون كاملة تحتوي على عدة مئات من البلورات الفردية ("الرقائق"). وفقط في المرحلة الأخيرة من التصنيع ، يتم تقسيم اللوحة إلى بلورات ، والتي تُستخدم بعد ذلك في تجميع الأجهزة الفردية ، مما يقلل في النهاية من تكلفتها بشكل حاد.

لإعادة إنتاج أحجام وأشكال هياكل أجهزة السيليكون ، يتم استخدام طريقة الليثوغرافيا الضوئية ، والتي تضمن دقة تصنيع عالية.

لإنتاج المستشعرات ، تعتبر قدرة السيليكون على الاستجابة لأنواع مختلفة من التأثيرات مهمة بشكل خاص: الميكانيكية والحرارية والمغناطيسية والكيميائية والكهربائية. يساعد تعدد استخدامات تطبيق السيليكون على تقليل تكلفة أجهزة الاستشعار وتوحيد تقنيات التصنيع الخاصة بهم. في المستشعرات ، يعمل السيليكون كمحول ، والغرض الرئيسي منه هو تحويل التأثير الفيزيائي أو الكيميائي المقاس إلى إشارة كهربائية. وظائف السيليكون في المستشعرات أوسع بكثير مما هي عليه في الدوائر المتكاملة التقليدية. يحدد هذا بعض الميزات المحددة لتقنية تصنيع العناصر الحساسة للسيليكون.

قائمة المراجع

1. الموسوعة الكيميائية: في 5 مجلدات. / هيئة التحرير: I.L. Knunyants (رئيس التحرير). - موسكو: الموسوعة السوفيتية ، 1990. - T. 2. - ص 508. - 671 ص. - 100،000 نسخة

2. جي بي. رايلي وسكيرو ج.علم المحيطات الكيميائي V.1 ، 1965

3. السليكون المعدني في ijolites من كتلة Goryachegorsk ، Petrology من الكوندريت العادي

4 - جلينكا ن. كيمياء عامة. - الطبعة 24 ، القس. - لام: الكيمياء ، 1985. - ص 492. - 702 ص.

5. آر سميث. ، أشباه الموصلات: لكل. من الانجليزية. - م: مير ، 1982. - 560 صفحة ، إلينوي.

6. Pakhomova T.B.، Alexandrova E.A.، Simanova S.A. السيليكون: دليل دراسة. - SPb.: SPbGTI (TU) ، 2003. - 24 ص.

7. Zi S. ، فيزياء أجهزة أشباه الموصلات: في كتابين. كتاب. 1. لكل. من الانجليزية. - م: مير ، 1984 ، 456 ص ، إلينوي.

8. Koledov LA تقنيات وتصميمات الدوائر الدقيقة والمعالجات الدقيقة والتجمعات الدقيقة: كتاب مدرسي // الطبعة الثانية ، القس. و أضف. - SPb: دار النشر Lan 2007.

9. سامسونوف. مبيدات السليكون G.V. واستخدامها في التكنولوجيا. - كييف ، دار النشر التابعة لأكاديمية العلوم في جمهورية أوكرانيا الاشتراكية السوفياتية 1959. - 204 ص من التين.

تم النشر في Allbest.ru

...

وثائق مماثلة

هيكل ذرة السيليكون وخصائصها الكيميائية والفيزيائية الأساسية. توزيع السيليكات والسيليكا في الطبيعة ، واستخدام بلورات الكوارتز في الصناعة. طرق الحصول على سيليكون نقي ونقي للغاية لتكنولوجيا أشباه الموصلات.

تمت إضافة الملخص بتاريخ 12/25/2014


ثاني أكثر العناصر شيوعًا (بعد الأكسجين) في قشرة الأرض. مادة بسيطة وعنصر السيليكون. مركبات السيليكون. تطبيقات مركبات السيليكون. مركبات السليكون العضوي. حياة السيليكون.

تمت إضافة الملخص بتاريخ 08/14/2007


من حيث الانتشار في قشرة الأرض ، يحتل السيليكون المرتبة الثانية بعد الأكسجين. وجد السيليكون المعدني ومركباته تطبيقًا في مختلف مجالات التكنولوجيا. في شكل مضافات صناعة السبائك في إنتاج درجات مختلفة من الفولاذ والمعادن غير الحديدية.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 01/04/2009


السيليكون هو عنصر من عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الرابعة من الفترة الثالثة من النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D.I. منديليف. التوزيع في الطبيعة. أنواع المعادن القائمة على أكسيد السيليكون. تطبيقات مركبات السيليكون. زجاج.

تمت إضافة العرض بتاريخ 16/05/2011


الخواص الكيميائية للمواد البسيطة. معلومات عامة عن الكربون والسيليكون. المركبات الكيميائية للكربون وأكسجينه ومشتقاته المحتوية على النيتروجين. كربيدات قابلة للذوبان وغير قابلة للذوبان في الماء والأحماض المخففة. مركبات الأكسجين من السيليكون.

الملخص ، تمت الإضافة 10/07/2010


الخصائص الفيزيائية لعناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الثالثة. الخصائص العامة للألمنيوم والبورون. طبيعي \u003e\u003e صفة مركبات غير عضوية كربون. الخواص الكيميائية للسيليكون. تفاعل الكربون مع المعادن واللافلزات والماء. خصائص الأكاسيد.

تمت إضافة العرض بتاريخ 04/09/2017


النيترة المباشرة للسيليكون. عمليات ترسيب البخار. ترسب البلازما الكيميائي والرشاشات التفاعلية. هيكل الأغشية الرقيقة من نيتريد السيليكون. تأثير سطح الركيزة على تكوين وهيكل ومورفولوجيا طبقات نيتريد السيليكون المترسبة.

ورقة مصطلح ، تمت إضافة 12/03/2014


سبائك السيليكون والنيكل وخصائصها وتطبيقاتها الصناعية. النمذجة الديناميكية الحرارية لخصائص المحاليل المعدنية الصلبة. نظرية الحلول "العادية". الوظائف الديناميكية الحرارية للتكوين المعدني. حساب أنشطة المكونات.

أطروحة تمت إضافة 03/13/2011


مراجعة أفران صهر الخام المستخدمة في إنتاج السيليكون. تحويل التركيب الكيميائي للمواد الخام وعوامل الاختزال الكربوني المستخدمة في إنتاج السيليكون بكميات مولارية من العناصر الكيميائية ، مع مراعاة عوامل التحميل.

تمت إضافة ورقة مصطلح في 04/12/2015


تاريخ اكتشاف الفوسفور. المركبات الطبيعية وتوزيع الفسفور في الطبيعة وإنتاجه. الخواص الكيميائية والتكوين الإلكتروني وانتقال ذرة الفوسفور إلى حالة الإثارة. التفاعل مع الأكسجين والهالوجينات والكبريت والمعادن.

وزارة التعليم العام والمهني

نوفوسيبيرسك الدولة التقنية

جامعة.

RGR في الكيمياء العضوية.

"سيليكون"

الكلية: م

المجموعة: EM-012

أنجزه: Danilov I.V.

المعلم: Shevnitsyna LV

نوفوسيبيرسك ، 2001

السيليكون (السيليسيوم اللاتيني) ، سي ، العنصر الكيميائي للمجموعة الرابعة الدورية

أنظمة مندليف. العدد الذري 14 ، الكتلة الذرية 28.086. في الطبيعة

يتم تمثيل العنصر بثلاثة نظائر مستقرة: 28Si (92.27٪) ، 29Si

(4.68٪) و 30 شي (3.05٪).

السيليكون في الكائنات الحية.

يكون السيليكون في الجسم على شكل مركبات مختلفة

بشكل رئيسي في تكوين أجزاء وأنسجة الهيكل العظمي الصلبة. مميز

يمكن أن يتراكم الكثير من K. بعض النباتات البحرية (على سبيل المثال ، الدياتومات

الطحالب) والحيوانات (على سبيل المثال ، الإسفنج الصوان ، الراديولاريين) ،

أثناء الاحتضار في قاع المحيط ، مما يشكل رواسب قوية من ثاني أكسيد السيليكون. في

تهيمن الطمي الحيوي المنشأ المخصب بـ K ، in

البحار الاستوائية - الطين الجيري مع محتوى منخفض K. بين الأراضي

العديد من النباتات ك تتراكم الأعشاب والنخيل وذيل الحصان. في الفقاريات

تم العثور على أكبر كميات من K. في الأنسجة الضامة الكثيفة والكلى ،

البنكرياس. يحتوي النظام الغذائي اليومي للإنسان على ما يصل إلى 1 جم ك. متى

الإنسان ويسبب المرض - داء السليكات (من silex اللاتيني -

الصوان) ، وهو مرض يصيب الإنسان بسبب استنشاق الغبار لفترات طويلة ،

الأمراض. يوجد بين عمال التعدين والبورسلين

الصناعات المعدنية وبناء الآلات. S. - الأكثر

مرض غير موات من مجموعة التهاب الرئة. أكثر من

مع أمراض أخرى ، يتم ملاحظة انضمام العملية السلية

(ما يسمى بداء السل السيليكي) ومضاعفات أخرى.

تاريخ الاكتشاف والاستخدام.

مرجع تاريخي. مركبات K. ، على نطاق واسع على الأرض ، كانت

معروف للإنسان من العصر الحجري. استخدام الأدوات الحجرية في العمل

واستمر البحث لعدة آلاف من السنين. استخدام K.

المتعلقة بمعالجتها - صناعة الزجاج - بدأت حوالي 3000

سنوات قبل الميلاد ه. (في مصر القديمة). أول مركب معروف K. هو

ثاني أكسيد SiO2 (السيليكا). في القرن ال 18. اعتبرت السيليكا جسما بسيطا و

يُنسب إلى "الأراضي" (والذي ينعكس في اسمه). تعقيد التكوين

تم إنشاء السيليكا بواسطة I. Ya. Berzelius. سيليكون مجاني لأول مرة

تم الحصول عليها في عام 1811 من قبل العالم الفرنسي جاي جاي لوساك و O. Thénard. في

1825 تلقى عالم المعادن والكيميائي السويدي Jens Jacob Berzelius صورة غير متبلورة

السيليكون. تم الحصول على مسحوق السيليكون البني غير المتبلور عن طريق الاختزال

معدن البوتاسيوم من رباعي فلوريد السيليكون الغازي:

SiF4 + 4K \u003d Si + 4KF

في وقت لاحق ، تم الحصول على شكل بلوري من السيليكون. عن طريق إعادة التبلور

تم الحصول على السيليكون من المعادن المنصهرة صلبة رمادية اللون ، ولكن

بلورات هشة ذات لمعان معدني. أسماء روسية للتخلص

تم إدخال السيليكون للاستخدام بواسطة GI Hess في عام 1834.

التوزيع في الطبيعة.

بعد الأكسجين ، يعتبر السيليكون العنصر الأكثر وفرة (27.6٪) على وجه الأرض.

وهو عنصر موجود في معظم المعادن والصخور ،

تشكل القشرة الصلبة لقشرة الأرض. يلعب K. نفس الشيء في قشرة الأرض

دور أساسي ككربون في عالم الحيوان والنبات. إلى عن على

تعتبر الكيمياء الجيولوجية لـ K. مهمة للغاية لارتباطها القوي بالأكسجين. معظم

مركبات السيليكون واسعة الانتشار - أكسيد السيليكون SiO2 و

مشتقات حمض السيليك تسمى السيليكات. أكسيد السيليكون (IV)

يحدث كمعدن الكوارتز (السيليكا ، الصوان). في الطبيعة من هذا

تتراكم الجبال كلها. يوجد منها كبيرة جدًا يصل وزنها إلى 40 طنًا ،

بلورات الكوارتز. يتكون الرمل العادي من كوارتز ناعم ملوث

شوائب مختلفة. يصل الاستهلاك العالمي السنوي من الرمال إلى 300

مليون طن.

من السيليكات ، aluminosilicates (الكاولين

Al2O3 * 2SiO2 * 2H2O ، الأسبستوس CaO * 3MgO * 4SiO2 ، orthoclase K2O * Al2O3 * 6SiO2 ، إلخ.).

إذا كان المعدن يحتوي على أكاسيد بالإضافة إلى أكاسيد السيليكون والألمنيوم

الصوديوم أو البوتاسيوم أو الكالسيوم ، وهذا المعدن يسمى الفلسبار (أبيض

الميكا ، إلخ). تمثل الفلسبارس حوالي نصف المعروف

طبيعة السيليكات. تشمل الصخور الجرانيتية والجنيس الكوارتز والميكا

الفلسبار.

في النباتات والحيوانات ، يتم تضمين السيليكون بكميات ضئيلة

يشرح القوة المتزايدة لسيقان هذه النباتات. قذائف الهدبية

أجسام الإسفنج والبيض وريش الطيور وشعر الحيوانات والشعر والجسم الزجاجي

تحتوي العيون أيضًا على السيليكون.

أظهر تحليل عينات التربة القمرية التي سلمتها السفن

وجود أكسيد السيليكون بكمية تزيد عن 40 بالمائة. كجزء من الحجر

النيازك ، يصل محتوى السيليكون إلى 20 بالمائة.

التركيب الذري والكيميائي والفيزيائي الأساسي. الجزيرة المقدسة.

ك تشكل بلورات رمادية داكنة مع بريق معدني ، والتي لها

شبكة شعرية مكعبة الشكل من نوع الماس مع فترة أ \u003d 5.431E ،

بكثافة 2.33 جم / سم 3. تحت ضغوط عالية جدا ، جديد (

تعديل سداسي على ما يبدو) بكثافة 2.55 جم / سم 3. K. يذوب

عند 1417 درجة مئوية ، يغلي عند 2600 درجة مئوية. حرارة محددة (عند 20-100 درجة مئوية) 800

j / (kgChK) أو 0.191 كالوري / (gChrad) ؛ الموصلية الحرارية حتى للأنظف

العينات ليست ثابتة وتقع في النطاق (25 درجة مئوية) 84-126 واط / (mChK) ، أو

0.20-0.30 كالوري / (سم Chsec Chgrad). معامل درجة حرارة التمدد الخطي

2.33 × 10-6 ك -1 ؛ أقل من 120 ألف يصبح سالبًا. K. شفافة ل

أشعة تحت الحمراء طويلة الموجة معامل الانكسار (ل \u003d 6 ميكرون) 3.42 ؛

ثابت العزل 11.7. ك ، مغناطيسي ذري ، مغناطيسي

القابلية للإصابة -0.13 × 10-6. صلابة K. Mohs 7.0 ، برينل 2.4

Gn / m2 (240 kgf / mm2) ، معامل المرونة 109 Gn / m2 (10890 kgf / mm2) ،

عامل الانضغاط هو 0.325 × 10-6 سم 2 / كجم. مادة هشة ك. ملحوظ

يبدأ تشوه البلاستيك عند درجات حرارة أعلى من 800 درجة مئوية.

K. هو أحد أشباه الموصلات التي تستخدم بشكل متزايد. الكهرباء

خصائص K. تعتمد بشدة على الشوائب. حجم خاص بها

المقاومة الكهربائية K. في درجة حرارة الغرفة يفترض أن تكون

2.3X103 أوم (2.3Ch 105 أوم).

أشباه الموصلات K. مع الموصلية من النوع p (المواد المضافة B ، Al ، In ، أو Ga) و n-

النوع (المواد المضافة P ، Bi ، As أو Sb) لديه مقاومة أقل بكثير.

فجوة الطاقة وفقًا للقياسات الكهربائية هي 1.21 فولت عند

0 كلفن وتنخفض إلى 1.119 فولت عند 300 ك.

وفقًا لموقف K. في النظام الدوري لـ Mendeleev 14

تتوزع إلكترونات الذرة K. على ثلاث قذائف: في الأولى (من النواة) 2

الإلكترون ، في الثانية 8 ، في الثالثة (التكافؤ) 4 ؛ التكوين الإلكتروني

قذائف 1s22s22p63s23p2. إمكانات التأين المتتالية (eV):

8.149 ؛ 16.34 ؛ 33.46 و 45.13. نصف القطر الذري 1.33Е نصف القطر التساهمي

1.17E ، أنصاف أقطار أيونية Si4 + 0.39E ، Si4- 1.98E.

في المركبات ، K. (على غرار الكربون) هو 4-valent. ومع ذلك ، على عكس

يُظهر الكربون ، K. جنبًا إلى جنب مع رقم التنسيق 4 تنسيقًا

رقم 6 ، والذي يفسره الحجم الكبير لذرته (مثال على ذلك

المركبات هي الفلوروسيليكون التي تحتوي على المجموعة 2).

عادة ما يتم تنفيذ الرابطة الكيميائية بين الذرة والذرات الأخرى على حساب

المدارات الهجينة sp3 ، ولكن من الممكن أيضًا إشراك اثنين من خمسة

(شاغرة) مدارات ثلاثية الأبعاد ، خاصة عندما يكون K. منسقًا ستة.

بقيمة كهرسلبية صغيرة 1.8 (مقابل 2.5 لـ

كربون؛ 3.0 للنيتروجين ، وما إلى ذلك) ، ك في مركبات غير فلزية

موجب كهربائيًا ، وهذه المركبات ذات طبيعة قطبية. كبير

طاقة الربط بالأكسجين Si-O ، تساوي 464 كيلو جول / مول (111 كيلو كالوري / مول) ،

يحدد مدى تحمله مركبات الأكسجين (SiO2 والسيليكات).

طاقة رابطة Si-Si منخفضة ، 176 كيلو جول / مول (42 كيلو كالوري / مول) ؛ على عكس

الكربون ، ل K. تشكيل سلاسل طويلة وروابط مزدوجة ليست مميزة

بين ذرات Si. في الهواء K. بسبب تكوين أكسيد واقي

الأفلام مستقرة حتى في درجات حرارة مرتفعة. يتأكسد في الأكسجين

بدءًا من 400 درجة مئوية ، مكونًا ثاني أكسيد السيليكون SiO2. معروف أيضًا بأول أكسيد

SiO ، مستقر عند درجات حرارة عالية كغاز ؛ نتيجة حادة

التبريد ، يمكن الحصول على منتج صلب يتحلل بسهولة إلى

خليط ناعم من SiO2 و SiO2. K. يقاوم الأحماض ويذوب فقط في

مخاليط من أحماض النيتريك والهيدروفلوريك ؛ يذوب بسهولة في الماء الساخن

المحاليل القلوية مع تطور الهيدروجين. K. يتفاعل مع الفلور عندما

درجة حرارة الغرفة ، مع بقية الهالوجينات - عند تسخينها

تشكيل مركبات الصيغة العامة SiX4 (انظر هاليدات السيليكون).

لا يتفاعل الهيدروجين بشكل مباشر مع K. ، والسيليكاس (سيلانات)

الحصول على تحلل مبيدات السيليكون (انظر أدناه). السيليكا المعروفة من SiH4

حتى Si8H18 (مشابه في التركيب للهيدروكربونات المشبعة). أشكال K. 2

مجموعات من السيلانات المحتوية على الأكسجين - السيلوكسانات والسيلوكسينات. مع النيتروجين ك.

يتفاعل عند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية. ذات أهمية عملية كبيرة

نيتريد Si3N4 ، لا يتأكسد في الهواء حتى عند 1200 درجة مئوية ، مقاومة

فيما يتعلق بالأحماض (باستثناء النيتريك) والقلويات ، وكذلك المنصهرة

المعادن والخبث مما يجعلها مادة قيمة للمواد الكيميائية

الصناعة ، لإنتاج الحراريات ، إلخ. صلابة عالية ، و

كما تتميز المقاومة الحرارية والكيميائية بالمركبات K. مع

الكربون (كربيد السيليكون) والبورون (SiB3 ، SiB6 ، SiB12). متي

يتفاعل التسخين K. (في وجود محفزات معدنية ،

على سبيل المثال النحاس) مع مركبات الكلور العضوي (على سبيل المثال ، مع CH3Cl) مع

تشكيل هالوسيلان عضوي [على سبيل المثال ، Si (CH3) 3CI] ، والتي تعمل على

تخليق العديد من مركبات السيليكون العضوي.

يستلم.

أبسط طريقة معملية وأكثرها ملاءمة لإنتاج السيليكون هي

اختزال أكسيد السيليكون SiO2 في درجات حرارة عالية بالمعادن -

المرمم. بسبب استقرار أكسيد السيليكون للاختزال

استخدام عوامل الاختزال النشطة مثل المغنيسيوم والألمنيوم:

3SiO2 + 4Al \u003d 3Si + 2Al2O3

عند الاختزال مع الألومنيوم المعدني ، بلوري

السيليكون. طريقة لتقليل المعادن من أكاسيدها المعدنية

اكتشف عالم الكيمياء الفيزيائية الروسي NN Beketov الألمنيوم في عام 1865. متي

الحد من أكسيد السيليكون مع الألومنيوم ، والحرارة المنبعثة ليست كافية ل

منتجات تفاعل ذوبان - السيليكون وأكسيد الألومنيوم ، والتي

يذوب عند 2050 درجة مئوية لخفض درجة انصهار منتجات التفاعل في

يضاف الكبريت والألمنيوم الزائد إلى خليط التفاعل. يتشكل التفاعل

كبريتيد الألومنيوم منخفض الذوبان:

2Al + 3S \u003d Al2S3

تغرق قطرات من السيليكون المصهور في قاع البوتقة.

يتم الحصول على نقاء تقني (95-98٪) في قوس كهربائي

اختزال السيليكا SiO2 بين أقطاب الجرافيت.

فيما يتعلق بتطوير تكنولوجيا أشباه الموصلات ، طرق الحصول عليها

نقي ونقي بشكل خاص K. وهذا يتطلب توليفة أولية من الأنقى

المركبات الأولية K. ، والتي يتم استخراج K. منها بالاختزال أو

التحلل الحراري.

يتم الحصول على سيليكون أشباه الموصلات النقي في شكلين: متعدد البلورات

(اختزال SiCI4 أو SiHCl3 بالزنك أو الهيدروجين ، حراري

تحلل Sil4 و SiH4) وأحادي البلورية (ذوبان منطقة خالية من البوتقة

وعن طريق "سحب" بلورة واحدة من K. المنصهر - طريقة Czochralski).

يتم الحصول على رابع كلوريد السيليكون عن طريق كلورة السيليكون التجاري.

أقدم طريقة لتحلل رباعي كلوريد السيليكون هي الطريقة

الكيميائي الروسي البارز الأكاديمي N.N. Beketov. يمكن أن تكون هذه الطريقة

ممثلة بالمعادلة:

SiCl4 + Zn \u003d Si + 2ZnCl2.

فيما يلي أبخرة رابع كلوريد السيليكون المغلي عند درجة حرارة 57.6 درجة مئوية ،

تتفاعل مع بخار الزنك.

حاليًا ، يتم تقليل رابع كلوريد السيليكون بالهيدروجين. رد فعل

يستمر وفقًا للمعادلة:

SiCl4 + 2H2 \u003d Si + 4HCl.

يتم الحصول على السيليكون في شكل مسحوق. يتم استخدام طريقة اليوديد أيضًا

الحصول على السيليكون ، على غرار طريقة الحصول على اليوديد الموصوفة سابقًا

تيتانيوم نقي.

للحصول على السيليكون النقي ، يتم تنقيته من الشوائب عن طريق ذوبان المنطقة.

بشكل مشابه لكيفية الحصول على التيتانيوم النقي.

لمجموعة متنوعة من أجهزة أشباه الموصلات ،

تم الحصول على مواد أشباه الموصلات في شكل بلورات مفردة ، منذ عام

مادة متعددة البلورات ، تحدث تغيرات غير منضبطة

الخواص الكهربائية.

عند تدوير بلورات مفردة ، يتم استخدام طريقة Czochralski ، والتي تتكون من

في الآتي: يتم إنزال قضيب في المادة المنصهرة ، في نهايته

هناك بلورة من هذه المادة. إنه بمثابة جنين المستقبل

بلورة واحدة. يتم سحب القضيب من الذوبان بسرعة منخفضة تصل إلى 1-2

مم / دقيقة. ونتيجة لذلك ، يتم تدريجيًا تنمية بلورة واحدة بالحجم المطلوب. من

يتم قطعه بواسطة الرقاقات المستخدمة في أجهزة أشباه الموصلات.

تطبيق.

يستخدم الكربون المخلوط على نطاق واسع كمواد للتصنيع

أجهزة أشباه الموصلات (الترانزستورات ، الثرمستورات ، مقومات القدرة

الثنائيات الحالية الخاضعة للرقابة - الثايرستور ؛ الخلايا الشمسية الكهروضوئية المستخدمة في

سفن الفضاء ، وما إلى ذلك). بما أن K. شفاف للأشعة بطول

موجات من 1 إلى 9 ميكرون ، يتم استخدامه في بصريات الأشعة تحت الحمراء (انظر أيضًا الكوارتز).

لدى K. مجالات تطبيق متنوعة ومتوسعة باستمرار. في

تستخدم التعدين K. لإزالة المذابة في المنصهر

معادن الأكسجين (إزالة الأكسدة). K. جزء لا يتجزأ من ملف

عدد سبائك الحديد والمعادن غير الحديدية. عادة ما يضفي K. على السبائك

زيادة مقاومة التآكل وتحسين خصائص الصب و

يزيد القوة الميكانيكية ومع ذلك ، مع محتوى أكبر منه ، يمكن لـ K.

تسبب الهشاشة. أهمها الحديد والنحاس والألمنيوم

مركبات السيليكون العضوي ومبيدات السيليكون. السيليكا والعديد من السيليكات

(الطين ، الفلسبار ، الميكا ، التلك ، إلخ) تتم معالجتها بالزجاج ،

صناعات الأسمنت والسيراميك والكهرباء وغيرها.

السليكون ، التشبع السطحي أو الحجمي للمادة بالسيليكون.

يتم إنتاجه عن طريق معالجة المادة في بخار السيليكون المتكون على ارتفاع

درجة حرارة أعلى من ردم السيليكون ، أو في بيئة غاز تحتوي على

يتم تقليل الكلوروسيلانات بواسطة الهيدروجين (على سبيل المثال ، عن طريق التفاعل SiCI4 + 2H2

سي + 4HC1). يتم استخدامه بشكل أساسي كوسيلة للحماية للحرارة

المعادن (W ، Mo ، Ta ، Ti ، إلخ) من الأكسدة. مقاومة الأكسدة

بسبب التكوين في S. من الانتشار الكثيف

طلاءات السيليسيد "ذاتية الشفاء" (WSi2 ، MoSi2 ، إلخ). واسع

يستخدم الجرافيت السيليكوني.

روابط.

مبيدات السيليكا.

مبيدات سليكونية (من لات. سيليكون - سيليكون) ، مركبات كيميائية من السيليكون مع

المعادن وبعض اللافلزات. جيم حسب نوع الرابطة الكيميائية يمكن أن يكون

تنقسم إلى ثلاث مجموعات رئيسية: الأيونية التساهمية ، التساهمية و

يشبه المعدن. الأيونية التساهمية S. تتشكل بواسطة قلوية (باستثناء

الصوديوم والبوتاسيوم) ومعادن الأرض القلوية ، وكذلك معادن المجموعات الفرعية

النحاس والزنك التساهمية - البورون والكربون والنيتروجين والأكسجين والفوسفور ،

الكبريت ، وتسمى أيضًا بوريدات ، كربيدات ، نيتريد السيليكون) ، إلخ ؛

المعادن الشبيهة بالمعادن الانتقالية.

يتم الحصول عليها عن طريق صهر أو تلبيد خليط مسحوق من Si و

المعدن المقابل: عن طريق تسخين أكاسيد المعادن باستخدام Si و SiC و SiO2 و

السيليكات الطبيعية أو الاصطناعية (مختلطة أحيانًا بالكربون) ؛

تفاعل المعدن مع خليط من SiCl4 و H2 ؛ التحليل الكهربائي للذوبان ،

تتكون من K2SiF6 وأكسيد المعدن المقابل. التساهمية و

صهر المعادن مثل S. ، مقاومة للأكسدة ، وعمل المعدنية

الأحماض والغازات العدوانية المختلفة. S. تستخدم كجزء من مقاومة للحرارة

مواد مركبة من المعدن والسيراميك للطائرات والصواريخ

تقنية. يستخدم MoSi2 لإنتاج سخانات أفران المقاومة ،

تعمل في الهواء بدرجات حرارة تصل إلى 1600 درجة مئوية. FeSi2 ، Fe3Si2 ، Fe2Si

هي جزء من الفيروسيليكون المستخدم لإزالة الأكسدة وسبائك

فولاذ. كربيد السيليكون هو أحد مواد أشباه الموصلات.

الجرافيت السيليكوني

الجرافيت السيليكوني ، الجرافيت السليكون المشبع. أنتجت عن طريق المعالجة

الجرافيت المسامي في ردم السيليكون عند 1800-2200 درجة مئوية (بينما الأبخرة

يتم ترسيب السيليكون في المسام). تتكون من قاعدة الجرافيت ، كربيد السيليكون

والسيليكون الحر. يجمع بين مقاومة درجات الحرارة العالية المميزة للجرافيت

وقوة في درجات حرارة مرتفعة مع كثافة وضيق الغاز ،

مقاومة عالية للأكسدة عند درجات حرارة تصل إلى 1750 درجة مئوية والتآكل

إصرار. يتم استخدامه لتبطين الأفران ذات درجة الحرارة العالية ، في

أجهزة لصب المعادن ، في عناصر التدفئة ، ل

تصنيع قطع غيار لتكنولوجيا الطيران والفضاء والعمل فيها

ارتفاع درجات الحرارة وظروف التآكل

Silal (من اللاتينية Silicium - السيليكون وسبائك الإنجليزية - سبائك) ، الحديد الزهر المقاوم للحرارة

مع نسبة عالية من السيليكون (5-6٪). يتم إنتاج أصناف 2 في الاتحاد السوفياتي

S. - مع الجرافيت الرقائقي والعقدي. من S. ، نسبيًا

أجزاء مسبوكة رخيصة تعمل بدرجات حرارة عالية (800-900

° C) ، على سبيل المثال أبواب الأفران المفتوحة ، والشبكات ، وأجزاء الغلايات البخارية.

Silumin (من اللاتينية Silicium - السيليكون والألمنيوم - الألومنيوم) ، الاسم الشائع

مجموعة من سبائك الصب القائمة على الألومنيوم تحتوي على السيليكون (4-13٪ ، بوصة

بعض العلامات التجارية تصل إلى 23٪). حسب التركيبة المرغوبة

يتم خلط الخصائص التكنولوجية والتشغيلية لـ C. مع Cu ، Mn ، Mg ، في بعض الأحيان

الزنك ، Ti ، كن ومعادن أخرى. ج. عالية الصب وكافية

خواص ميكانيكية عالية ، أقل شأنا من الناحية الميكانيكية

خصائص سبائك الصب على أساس نظام Al - Cu. لمزايا S.

زيادة مقاومتها للتآكل في المناطق الرطبة والبحرية

أجواء. S. تستخدم في تصنيع أجزاء من التكوين المعقد ،

بشكل رئيسي في صناعة السيارات والطائرات. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، يتم إنتاج S. من الدرجات AL2 ،

AL4 ، AL9 ، إلخ.

سيليكومنجنيز

السليكون والمنغنيز السبائك الحديدية المكونة الرئيسية هي السيليكون والمنغنيز ؛

يتم صهره في أفران حرارية خام عن طريق عملية تقليل الكربون. من عند.

مع 10-26٪ Si (الباقي هو Mn ، Fe والشوائب) ، يتم الحصول عليها من خام المنغنيز ،

خبث المنغنيز والكوارتزيت ، وتستخدم في صناعة الصلب مثل

مزيل الأكسدة ومضافات السبائك ، وكذلك لصهر الحديد والمنغنيز مع

انخفاض محتوى الكربون عن طريق العملية الحرارية السليكونية. C. مع 28-30٪ Si

(المواد الخام التي يتم الحصول عليها خصيصًا عالية المنجنيز

الخبث منخفض الفوسفور) في إنتاج المنغنيز المعدني.

سيليكوكروم

السيليكوكروم ، الفيروسيليكوكروميوم ، السبائك الحديدية ، المكونات الرئيسية منها

السيليكون والكروم. مصهر في فرن حراري خام مع تقليل الكربون

عملية تحويل الكوارتزيت والحبيبات الحبيبية أو

خام الكروم. يستخدم C. مع 10-46٪ Si (الباقي Cr ، Fe والشوائب)

صهر الفولاذ منخفض السبائك ، وكذلك للحصول على حديديك

انخفاض محتوى الكربون عن طريق العملية الحرارية السليكونية. C. مع 43-55٪ Si

تستخدم في إنتاج الفيرروكروم الخالي من الكربون وفي الصهر

من الفولاذ المقاوم للصدأ.

سيلكروم

Silchrome (من اللاتينية Silicium - السيليكون والكروم - الكروم) ، الاسم الشائع

مجموعات من الفولاذ المقاوم للحرارة والمقاوم للحرارة المخلوط بـ Cr (5-14٪) و Si

(1-3٪). اعتمادًا على المستوى المطلوب من الخصائص التشغيلية ، C.

مخلوط بالإضافة إلى Mo (حتى 0.9٪) أو Al (حتى 1.8٪). مقاومة ضد

أكسدة في الهواء وفي الوسائط المحتوية على الكبريت حتى 850-950 درجة مئوية ؛ تطبيق

بشكل أساسي لتصنيع الصمامات لمحركات الاحتراق الداخلي ،

بالإضافة إلى تفاصيل تركيبات الغلايات والشبكات وغيرها.

الأحمال الميكانيكية ، الأجزاء المصنوعة من S. تعمل بشكل موثوق لفترة طويلة

المدى عند درجات حرارة تصل إلى 600-800 درجة مئوية. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، S. من الدرجات 4Х9C2 ،

4X10C2M ، إلخ.

هاليدات السيليكون

هاليدات السيليكون ومركبات السيليكون مع الهالوجينات. المعروف K. g.

من الأنواع التالية (X- هالوجين): SiX4 و SiHnX4-n (هالوجينوسيلان) و SinX2n + 2 و

هاليدات مختلطة مثل SiClBr3. في الظروف العادية ، SiF4 عبارة عن غاز ،

SiCl4 و SiBr4 - السوائل (tm - 68.8 و 5 درجات مئوية) ، SiI4 - صلب (tnl

124 درجة مئوية). يتم تحلل مركبات SiX4 بسهولة: SiX4 + 2H2O \u003d SiO2 + 4HX ؛

الدخان في الهواء بسبب تكوين جزيئات صغيرة جدًا من SiO2 ؛

يتفاعل رباعي فلوريد السيليكون بشكل مختلف: 3SiF4 + 2H2O \u003d SiO2 + 2H2SiF6. الكلوروسيلان

(SiHnX4-n) ، على سبيل المثال SiHCl3 (تم الحصول عليها عن طريق عمل HCl الغازي على Si) ،

تحت تأثير الماء تشكل مركبات بوليمر مع سيلوكسان قوي

سلسلة Si-O-Si. شديدة التفاعل ، الكلوروسيلانات

بمثابة مواد أولية لإنتاج مركبات السليكون العضوي.

مركبات من نوع SinX2n + 2 تحتوي على سلاسل من ذرات Si ، عند X - الكلور ، تعطي

سلسلة ، بما في ذلك Si6Cl14 (tnl 320 درجة مئوية) ؛ تشكل بقية الهالوجينات Si2X6 فقط.

تم الحصول على مركبات من النوعين (SiX2) n و (SiX) n. جزيئات SiX2 و SiX

توجد في درجات حرارة عالية في شكل غاز ومع تبريد حاد

(النيتروجين السائل) تشكل مواد بوليمر صلبة ، غير قابلة للذوبان في

المذيبات العضوية الشائعة.

يستخدم رباعي كلوريد السيليكون SiCl4 في إنتاج زيوت التشحيم ،

العزل الكهربائي ، سوائل نقل الحرارة ، السوائل المقاومة للماء ، إلخ.

كربيد السيليكون.

كربيد السيليكون ، الكربوراندوم ، كربيد السيليكون ، مركب السيليكون والكربون ؛ واحد من

أهم الكربيدات المستخدمة في التكنولوجيا. في شكله النقي ، K. to. هو عديم اللون

الكريستال مع بريق الماس. منتج تقني أخضر أو \u200b\u200bأزرق-أسود

الألوان. إلى. موجود في تعديلين بلوريين رئيسيين -

سداسية (a-SiC) ومكعبة (b-SiC) ، مع كائن سداسي

"الجزيء العملاق" مبني على مبدأ من نوع بنيوي

البلمرة الموجهة للجزيئات البسيطة. طبقات ذرات الكربون و

يتم وضع السيليكون في SiC بالنسبة لبعضها البعض بطرق مختلفة ، وتشكيل العديد

الأنواع الهيكلية. يحدث الانتقال من b-SiC إلى a-SiC عند درجة حرارة

2100-2300 درجة مئوية (عادة لا يتم ملاحظة الانتقال العكسي). K. ك. حرارية

(يذوب مع التحلل عند 2830 درجة مئوية) ، لديه صلابة عالية للغاية

(صلابة دقيقة 33400 Mn / m2 أو 3.34 tf / mm2) ، في المرتبة الثانية بعد الماس والبورون

كربيد B4C ؛ هش. الكثافة 3.2 جم / سم 3. ك إلى غير مستقرة في مختلف

البيئات الكيميائية ، بما في ذلك درجات الحرارة العالية.

يتم الحصول عليها في الأفران الكهربائية عند 2000-2200 درجة مئوية من خليط من رمل الكوارتز

(51-55٪) فحم الكوك (35-40٪) مع إضافة كلوريد الصوديوم (I-5٪) ونشارة الخشب (5-10٪).

نظرًا لصلابته العالية ومقاومته الكيميائية ومقاومته للتآكل ، فإن K.

لأنه يستخدم على نطاق واسع كمادة كاشطة (عند الطحن) ، للقطع

المواد الصلبة ، ونقاط الأدوات ، وكذلك لتصنيع مختلف

أجزاء من المعدات الكيميائية والمعدنية التي تعمل في مجمع

ظروف درجات حرارة عالية. K. to. ، مخلوط بشوائب مختلفة ،

المستخدمة في تكنولوجيا أشباه الموصلات ، وخاصة مع زيادة

درجات الحرارة. من المثير للاهتمام استخدام K. to في الهندسة الكهربائية - من أجل

تصنيع سخانات لأفران المقاومة الكهربائية ذات درجات الحرارة العالية

(غربال) ، مانعات الصواعق لخطوط النقل الكهربائي

المقاومة الحالية وغير الخطية ، كجزء من أجهزة العزل الكهربائية ، إلخ.

ثاني أكسيد السيليكون

ثاني أكسيد السيليكون (السيليكا) ، SiO2 ، بلورات. الاكثر انتشارا

المعدنية - الكوارتز الرمل العادي هو أيضًا ثاني أكسيد السيليكون. مستعمل في

إنتاج الزجاج والخزف والخزف والخرسانة والطوب والسيراميك ، مثل

حشو المطاط ، الممتزات في الكروماتوغرافيا والإلكترونيات والبصريات الصوتية

وغيرها من معادن السيليكا ، وعدد من الأنواع المعدنية ، وهي

تعديلات متعددة الأشكال لثاني أكسيد السيليكون ؛ مستقر في ظل معين

فترات درجات الحرارة حسب الضغط.

| الاسم | | النظام | الضغط | درجة الحرارة | الكثافة |

| المعدنية | | | صباحا * | | ث ، |

| | | | | جولة ، درجة مئوية | كجم / م "|

| ب-كريستوبالي | | مكعب | 1 | 1728-147 | 2190 |

| ر | | | | 0 | |

| b-tridymite | | سداسي | 1 | 1470-870 | 2220 |

| | | نايا | | | |

| كوارتز | | سداسي | 1 | 870-573 | 2530 |

| | | نايا | | | |

| ب-كوارتز | | ثلاثي الزوايا | 1 | أدناه 573 | 2650 |

| b1-tridymite | | سداسية | 1 | 163-117 | تقريبًا. |

| | | نايا | | | 2260 |

| a-tridymite | شبه مستقر | معيني | 1 | أقل من 117 | تقريبًا. |

| | ال | | | | 2260 |

| a-cristobali | | رباعي الزوايا | 1 | أقل من 200 | 2320 |

| ر | | نايا | | | |

| Coesite | غير مستقر | أحادي الميل | 35 ألف | 1700-500 | 2930 |

| | e عند مستوى منخفض | | | | |

| | مؤقت- | | | | |

| | راتوراه و | | | | |

| | الضغوطات | | | | |

| ستيشوفيت | | رباعي الزوايا | 100-180 | 1400-600 | 4350 |

| | | نايا | ألف | | |

| Kitit | | رباعي الزوايا | 350-1260 | 585-380 | 2500 |

| | | نايا | | | |

* 1 صباحًا \u003d 1 كجم / سم 2 عند 0.1 مليون / م 2.

أساس التركيب البلوري للمادة البلورية هو إطار ثلاثي الأبعاد ،

مبني من رباعي السطوح متصل بالأكسجين العادي (5104).

ومع ذلك ، فإن التماثل في ترتيبها وكثافة التعبئة والمتبادلة

الاتجاهات مختلفة ، وهو ما ينعكس في تناظر بلورات الفرد

المعادن و الخصائص الفيزيائية... الاستثناء هو stishovite ،

أساس هيكلها ثماني الوجوه (SiO6) ، والتي تشكل الهيكل ،

على غرار الروتيل. جميع بلورات الكوارتز (باستثناء بعض أنواع الكوارتز)

عادة عديم اللون. تختلف الصلابة على المقياس المعدني: من 5.5 (أ-

tridymite) إلى 8-8.5 (ستيشوفيت).

ك.م. وعادة ما توجد في شكل حبيبات صغيرة جدا ، كريبتوكريستالين

ليفي (a-cristobalite ، ما يسمى lussatite) وأحيانًا كروي

تشكيلات. في كثير من الأحيان - في شكل بلورات مجدولة أو رقائقية

الشكل (ثلاثي الأبعاد) ، ثماني السطوح ، ثنائي الهرمي (a- و b-cristobalite) ،

إبرة رفيعة (coesite ، stishovite). معظم الكوارتز م (ما عدا الكوارتز) جدا

نادرة وغير مستقرة في مناطق سطح قشرة الأرض.

تعديلات درجات الحرارة العالية SiO2 - b-tridymite ، b-cristobalite -

تتشكل في فراغات صغيرة من الصخور الصغيرة المتدفقة (الداسيت ، البازلت ،

ليباريت ، إلخ). درجة حرارة منخفضة من a-cristobalite ، مع a-tridymite ،

هو أحد الأجزاء المكونة للعقيق والعقيق الأبيض والأوبال ؛ أودعت

من المحاليل المائية الساخنة ، أحيانًا من الغروية SiO2. Stishovite و Coesite

وجدت في الأحجار الرملية في فوهة نيزك Devil's Canyon في أريزونا (الولايات المتحدة الأمريكية) ،

حيث تشكلت بسبب الكوارتز عند ضغط عالي لحظي و

عندما ترتفع درجة الحرارة أثناء سقوط النيزك. في الطبيعة أيضا

هناك: زجاج الكوارتز (ما يسمى leschatelite) ، شكلت في

نتيجة ذوبان رمل الكوارتز من ضربة صاعقة ، والميلانوفلوجيت في

في شكل بلورات وقشور مكعبة صغيرة (pseudomorphs تتكون من

كوارتز يشبه العقيق والعقيق الأبيض) ، يزرع على الكبريت الأصلي في

ودائع صقلية (إيطاليا). لم يتم العثور على Kitite في الطبيعة.

كوارتز (كوارتز ألماني) ، معدنية ؛ تحت اسم K. ، اثنان بلوري

تعديلات ثاني أكسيد السيليكون SiO2: سداسية K. (أو a-K) ، مستقرة

عند ضغط 1 atm (أو 100 kn / m2) في نطاق درجة حرارة 870-573 درجة مئوية ، و

ثلاثي الزوايا (ب-ك.) ، مستقر عند درجات حرارة أقل من 573 درجة مئوية. ب- ك. معظم

يوجد على نطاق واسع في الطبيعة. يتبلور في فئة مثلثية

شبه منحرف من نظام ثلاثي الزوايا. هيكل بلوري من نوع الإطار

مبني من السيليكون والأكسجين رباعي السطوح مرتبة في حلزوني (مع

ضربة المسمار اليمنى أو اليسرى) فيما يتعلق بالمحور الرئيسي للبلورة. في

اعتمادا على هذا ، اليمين واليسار الهيكلية والصرفية

تختلف الأشكال البلورية خارجيًا في تناسق ترتيب بعضها

الوجوه (على سبيل المثال ، شبه منحرف ، إلخ). قلة الطائرات والمركز

التناظر في البلورات K. يحدد وجود كهرضغطية و

الخصائص الكهروحرارية.

غالبًا ما يكون لبلورات K. مظهر ممدود مع المنشور

التطور السائد لوجوه المنشور السداسي واثنين من الأشكال المعينية

(رأس الكريستال). في كثير من الأحيان ، تأخذ البلورات شكل شبه سداسي

بيبراميدز. عادة ما تكون بلورات K. المنتظمة خارجياً توأمة معقدة ،

تشكيل أكثر المناطق توأما على ما يسمى. برازيلي أو

قوانين دوفين. هذا الأخير لا ينشأ فقط أثناء نمو البلورات ،

ولكن أيضًا نتيجة لإعادة الترتيب الهيكلي الداخلي عند درجة حرارة أ - ب

التحولات المصحوبة بالضغط ، وكذلك التشوهات الميكانيكية.

لون البلورات والحبوب والركام متنوع للغاية: الأكثر شيوعًا

عديم اللون ، أبيض حليبي أو رمادي K. شفاف أو شبه شفاف

بلورات ملونة بشكل جميل ، تسمى على وجه الخصوص: عديم اللون وشفاف -

حجر الراين. أرجواني - جمشت. مدخن - rauchtopaz. أسود

موريون. أصفر ذهبي - السترين. عادة ما تكون ألوان مختلفة بسبب

العيوب الهيكلية عند استبدال Si4 + بـ Fe3 + أو Al3 + في وقت واحد

الدخول في الشبكة Na1 + أو Li1 + أو (OH) 1-. أيضا من الصعب تلبية

أحجار ملونة بسبب احتوائها على معادن أجنبية دقيقة: البرايز الأخضر

شوائب البلورات الدقيقة من الأكتينوليت أو الكلوريت ؛ وميض ذهبي

افينتورين - شوائب من الميكا أو الهيماتيت ، إلخ

أصناف K. - العقيق والعقيق - تتكون من أجود الألياف

تشكيلات. ل. بصريا أحادي المحور ، إيجابي. مؤشرات الانكسار

(لضوء النهار \u003d 589.3): ني \u003d 1.553 ؛ لا \u003d \u003d 1.544. شفاف لـ

الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء جزئيًا. عند نقل الضوء

شعاع مستقطب في اتجاه المحور البصري ، بلورات أعسر K.

قم بتدوير مستوى الاستقطاب إلى اليسار ، واليمين - إلى اليمين. في الجزء المرئي

الطيف ، تختلف قيمة زاوية الدوران (لكل سمك 1 مم للوحة K.) من

32.7 (لـ 486 نانومتر) إلى 13.9 درجة (728 نانومتر). قيمة عازلة

النفاذية (eij) ، معامل كهرضغطية (djj) والمرونة

المعاملات (Sij) هي كما يلي (في درجة حرارة الغرفة): e11 \u003d 4.58 ؛ e33 \u003d

4.70 ؛ د 11 \u003d -6.76 * 10-8 ؛ د 14 \u003d 2.56 * 10-8 ؛ S11 \u003d 1.279 ؛ S12 \u003d - 0.159 ؛ S13 \u003d

0.110 ؛ S14 \u003d -0.446 ؛ S33 \u003d 0.956 ؛ S44 \u003d 1.978. المعاملات الخطية

التوسعات هي: عمودي على محور الترتيب الثالث 13.4 * 10-6 و

بالتوازي مع المحور 8 * 10-6. حرارة التحول ب - أ ك هي 2.5 كيلو كالوري / مول

(10.45 كيلوجول / مول). الصلابة المعدنية 7؛ الكثافة 2650

كجم / م 3. يذوب عند درجة حرارة 1710 درجة مئوية ويتصلب عند تبريده في ما يسمى.

زجاج الكوارتز. تنصهر ك عازل جيد ؛ مقاومة المكعب مع

حافة 1 سم عند 18 درجة مئوية هي 5 * 1018 أوم / سم ، وهو معامل التمدد الخطي

0.57 * 10-6 سم / درجة مئوية. تم تطوير تقنية زراعة مجدية اقتصاديًا

أحادي البلورات الاصطناعية ، والتي يتم الحصول عليها من المحاليل المائية لـ SiO2

في ضغوط ودرجات حرارة مرتفعة (تخليق مائي حراري). بلورات

k. الاصطناعية لها خصائص كهرضغطية مستقرة ،

مقاومة الإشعاع والتوحيد البصري العالي وغيرها من القيمة

الخصائص التقنية.

K الطبيعي ، معدن واسع الانتشار للغاية ، ضروري

جزء لا يتجزأ من العديد من الصخور وكذلك رواسب مفيدة

حفريات نشأة الأكثر تنوعًا. الأكثر أهمية ل

صناعة مواد الكوارتز - رمال الكوارتز والكوارتزيت و

بلوري بلوري K. هذا الأخير نادر جدا

بتقدير كبير. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، توجد الرواسب البلورية الرئيسية لـ K. في جبال الأورال ، في

أوكرانيا الاشتراكية السوفياتية (فولين) ، في بامير ، في حوض النهر. ألدان. في الخارج - الودائع في

البرازيل وجمهورية مدغشقر. رمال الكوارتز هي مادة خام مهمة ل

صناعة السيراميك والزجاج. أحادي البلورات K. find

التطبيق في هندسة الراديو (مثبتات التردد الكهرضغطية ،

المرشحات ، الرنانات ، الألواح الكهرضغطية في التركيبات فوق الصوتية ، إلخ) ؛ في

الأجهزة البصرية (المنشورات لأجهزة الطيف ، أحادية اللون ، العدسات

للبصريات فوق البنفسجية ، إلخ). يستخدم K. المنصهر ل

صنع الأواني الزجاجية الكيميائية الخاصة. يستخدم K. أيضًا لـ

الحصول على السيليكون النقي كيميائيا. شفافة ، ملونة بشكل جميل

أصناف K. هي أحجار شبه كريمة وتستخدم على نطاق واسع في

تجارة المجوهرات.

زجاج الكوارتز ، زجاج سيليكات مكون واحد تم الحصول عليه عن طريق الصهر

أصناف طبيعية من السيليكا - بلور صخري ، كوارتز عرق و

رمل الكوارتز ، وكذلك ثاني أكسيد السيليكون الاصطناعي. فرّق بين اثنين

نوع K الصناعية: شفاف (بصري وتقني) و

مبهمة. التعتيم على الصفحة. يعطي كمية كبيرة

فقاعات غاز صغيرة موزعة فيه (بقطر من 0.03 إلى 0.3

ميكرومتر) ، تشتت الضوء. تم الحصول عليها عن طريق الانصهار

الكريستال الصخري ، متجانس تمامًا ، لا يحتوي على غاز مرئي

فقاعات؛ لديه أدنى مؤشر بين زجاج السيليكات

الانكسار (nD \u003d 1.4584) وأعلى نفاذية للضوء ، خاصة بالنسبة لـ

الأشعة فوق البنفسجية. بالنسبة لـ K. with. تتميز بالحرارة العالية و

مقاومة كيميائية؛ تليين درجة الحرارة K. الصفحة. 1400 درجة مئوية. ك. جيد

موصلية كهربائية عازلة محددة عند 20 درجة مئوية -10-14-10-16 أوم-

1m-1 ، ظل فقدان العازل عند 20 درجة مئوية والتردد

106 هرتز - 0.0025-0.0006. ك. تستخدم لتصنيع المختبر

الأطباق ، والبوتقات ، والأدوات البصرية ، والعوازل (خاصة للارتفاع

درجات الحرارة) ، والمنتجات المقاومة لتقلبات درجات الحرارة.

Silanes (من Lat. Silicium - silicon) ، مركبات السيليكون مع الهيدروجين الكلي

الصيغ SinH2n + 2. تم الحصول على Silanes حتى octasilane Si8H18. متي

درجة حرارة الغرفة ، الأولين K. - monosilane SiH4 و disilane Si2H6 -

غازي ، والباقي سوائل متطايرة. كل K لها رائحة كريهة ،

سامة. K. أقل استقرارًا بكثير من الألكانات الموجودة في الهواء

الاشتعال الذاتي ، على سبيل المثال 2Si2H6 + 7O2 \u003d 4SiO2 + 6H2O. يتحلل الماء:

Si3H8 + 6H2O \u003d 3SiO2 + 10H2. في الطبيعة ، لم يتم العثور على K. في المختبر عن طريق العمل

الأحماض المخففة إلى سيليسيد المغنيسيوم ، يتم الحصول على خليط من K.

يتم تبريده وفصله بقوة (عن طريق التقطير التجزيئي في حالة الغياب التام لـ

الهواء).

حمض السلسيليك

أحماض السيليك ومشتقات أنهيدريد السيليسيك SiO2 ؛ ضعيف جدا

أحماض قابلة للذوبان في الماء قليلاً. في شكله النقي ،

حمض الميتاسيليسيك H2SiO3 (بتعبير أدق ، شكله البوليمري H8Si4O12) و

H2Si2O5. ثاني أكسيد السيليكون غير المتبلور (السيليكا غير المتبلور) في محلول مائي

(الذوبان حوالي 100 مجم في 1 لتر) أشكال في الغالب orthosilicon

حمض H4SiO4. في المحاليل المفرطة من K. to. تم \u200b\u200bالحصول عليها بطرق مختلفة.

تغير مع تكوين الجسيمات الغروية (الكتلة المولية حتى 1500) ، بواسطة

التي أسطحها مجموعات OH. متعلم وهلم جرا. سول في

اعتمادًا على الرقم الهيدروجيني ، يمكن أن يكون الرقم الهيدروجيني ثابتًا (درجة الحموضة حوالي 2)

أو يمكن أن تتجمع لتشكيل مادة هلامية (درجة الحموضة 5-6). مستدام

مملس عالي التركيز من K. إلى. ، يحتوي على مواد خاصة -

المثبتات المستخدمة في صناعة الورق والمنسوجات

صناعة لتنقية المياه. حمض الفلوروسيليك ، H2SiF6 ،

حمض غير عضوي قوي. يوجد فقط في محلول مائي ؛ في

يتحلل الشكل الحر إلى رباعي فلوريد السيليكون SiF4 وفلوريد الهيدروجين

HF. يتم استخدامه كمطهر قوي ، ولكن بشكل أساسي -

للحصول على أملاح K. إلى. - silicofluorides.

سيليكات

السيليكات ، أملاح حمض السيليكون. الأكثر انتشارًا في قشرة الأرض

(80٪ بالوزن) ؛ أكثر من 500 معدن معروف ، من بينها ثمين

الأحجار مثل الزمرد ، البريل ، الزبرجد. السيليكات هي أساس الأسمنت ،

السيراميك والمينا وزجاج السيليكات. المواد الخام في إنتاج العديد من المعادن ،

المواد اللاصقة والدهانات وما إلى ذلك ؛ مواد إلكترونيات الراديو ، إلخ. فلوريد السيليكون ،

الفلوروسيليكات ، أملاح حمض الهيدروفلوروسيليسيك H2SiF6. عند تسخينها

تتحلل ، على سبيل المثال CaSiF6 \u003d CaF2 + SiF4. أملاح Na و K و Rb و Cs و Ba الصعب

قابل للذوبان في الماء وتشكل بلورات مميزة تستخدم فيه

التحليل الكمي والميكروكيميائي. الأكثر عملية

يحتوي على سيليكوفلوريد الصوديوم Na2SiF6 (على وجه الخصوص ، في الإنتاج

الأسمنت المقاوم للأحماض والمينا وما إلى ذلك). نسبة كبيرة من Na2SiF6

معالجتها إلى NaF. احصل على Na2SiF6 من النفايات المحتوية على SiF4

مصانع السوبر فوسفات. فلوريدات السيليكون Mg و Zn و Al قابلة للذوبان في الماء بسهولة

(الموائع الاسم التقني) تستخدم في العزل المائي

حجر البناء. جميع K. (وكذلك H2SiF6) سامة.

التطبيقات.

الشكل 1 الكوارتز الأيمن والأيسر.

الشكل 2 معادن السيليكا.

الشكل 3 كوارتز (هيكل)