Gdje se koristi silicijum. Silicijum: svojstva i terapeutska upotreba. Silicij kao građevinski materijal


Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavan. Koristite donji obrazac.

Početak grafena

Pored toga, ugljenik takođe ima tendenciju da generiše manje toplote i, čineći mnogo manje tranzistore, moguće je da ih ima više u istom prostoru. Početna korisnost ovog čipa će biti u mobilnim telefonima, gdje se može koristiti kao radio prijemnik, koji vam omogućuje prevođenje signala u jasne informacije koje se mogu poslati i primiti. Negativan dio, kao i obično, kada govorimo o upotrebi grapena kao materijala, je visok trošak njegove proizvodnje, što trenutno onemogućava da se komercijalno koristi u kratkom roku.

Studenti, diplomirani studenti, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svojim studijama i radu će vam biti veoma zahvalni.

Posted at http://www.allbest.ru/

MINOBRAINS OF RUSSIA

federalna državna obrazovna institucija

više stručno obrazovanje

"Sankt Peterburški državni institut za tehnologiju

U ovom radu, ruski fizičari Andrei Geim i Konstantin Novosilov rade zajedno sa istraživačima sa Univerziteta u Mančesteru, sa kojima su uspeli da stvore tunelski tranzistor na bazi grafena, pogodan za industrijsku proizvodnju. Tranzistor sa tunelskim efektom, za razliku od konvencionalnih tranzistora sa efektom polja, koristi električno polje za kontrolu provođenja kanala u poluvodičkom materijalu. Prema tome, njegovi kanali su kontrolirani kvantnim efektom tunela. Prema kvantnoj teoriji, elektroni mogu preći barijeru, čak i ako nemaju dovoljno energije za to.

(tehnički univerzitet) "(SPbSTI (TU))

DEPT OF HNT MET

UGS 240100.62

SPECIALTY Kemijska tehnologija

UPRAVLJANJE Hemija supstanci i materijala

DISCIPLINA Uvod u specijalnost

TEMA: Silicijum, njegova svojstva i primjena u modernoj elektronici

Završen student prve godine, grupa 131

Zhukovskaya Ekaterina Olesevna

Smanjenjem širine barijere, može se povećati kvantni efekat, a energija koju elektroni moraju preći barijeru naglo se smanjuje. Kao rezultat toga, sa efektom tunela, može se smanjiti napon tranzistora, što će smanjiti potrošnju energije.

Mikroprocesori inspirisani strukturom mozga

Stoga se očekuje pojavljivanje novih generacija informaciono-tehnoloških sistema koji nadopunjuju postojeće strojeve von Neumann, obdareni evolucijskim ekosistemom sistema, softvera i usluga. Memristor je ideja koju je razvio elektro inženjer Leon Chua i ima svojstvo da je veoma sličan u svom radu neuronima koji kodiraju, prenose i čuvaju informacije. Dakle, informacije moraju biti primljene i obrađene i pohranjene, ali ne istovremeno. Memorisanje može raditi u isto vrijeme, tako da možete stvoriti kompjuter koji može napraviti izračun mnogo brže, riješiti ga i sačuvati rješenje, a istovremeno uštedjeti svu energiju koja je prethodno potrošena slanjem informacija s jedne strane na drugu.

Yezhovsky Yuri Konstantinovich

St. Petersburg 2013

Uvod

1. Silicijum

2. Istorija

3. Poreklo imena

4. Biti u prirodi

5. Primanje

6. Fizička svojstva

7. Elektrofizička svojstva

8. Hemijska svojstva

10. Aplikacija

Reference

Uvod

Silicij je jedan od važnih elemenata. Vernadski je napisao svoje čuveno delo: "Nijedan organizam ne može postojati bez silikona" (1944). Referenca hemije za učenike 9. razreda (ed. Minsk: Slovo, 1977) u Silicijumskom dijelu navodi: "... silicij je izuzetno važan poluprovodnički materijal koji se koristi za proizvodnju mikroelektronskih uređaja -" mikročipova ". Koristi se u proizvodnji solarnih ćelija, pretvara solarnu energiju u električnu energiju. Među 104 elementa periodičnog sistema, silikon ima posebnu ulogu. To je piezoelement. Može pretvoriti jednu vrstu energije u drugu. Mehanički u električni, svjetlost u toplinu, itd. To je silikon koji je osnova energetske razmjene informacija u prostoru i na Zemlji. Iz tabele hemijskog sastava Zemlje, njenih "živih supstanci" i kosmičkih zvezdanih sistema, Sunce pokazuje da je najčešći element na ovom svetu kiseonik - 47%, drugo mesto zauzima silicij - 29,5%, a sadržaj ostalih elemenata je mnogo manji. .

Da bi ovaj novi kompjuterski model postao stvarnost, neophodno je razviti novi operativni sistem na kojem kompanija već posluje, što će poslužiti i kao pomoć u postizanju cilja sticanja prestiža u svijetu informacionih tehnologija. Ekstremna ultraljubičasta litografija je još jedna tehnika na kojoj velike elektronike rade na tome da prevaziđu problem usporavanja Moorovog zakona zbog ograničenja silikona kao poluvodiča.

Do kvantnog računanja

To je tehnologija bazirana na kvantnom stanju elektrona i koristi se u naprednim hard diskovima za pohranjivanje podataka i pristup nasumičnoj magnetnoj memoriji. Kvantni kompjuter radi na potpuno drugačiji način sa sadašnjim računalima: umjesto da se zasniva na logičnim vratima ili kombinaciji logičkih vrata za obradu informacija, on će raditi sa pravilima kvantne fizike. Kvantni računari mogu koristiti ove zakone za brže i efikasnije rješavanje problema.

Najčešći poluprovodnik u proizvodnji elektronskih komponenti je silicijum, jer su njegove rezerve na planeti gotovo beskrajne.

1. Silicijum

Silicijum je element glavne podgrupe četvrte grupe trećeg perioda periodnog sistema hemijskih elemenata DI Mendeleev, sa atomskim brojem 14. Označava se simbolom Si (lat. Silicijum).

U Španiji imamo jednog od najvećih svetskih stručnjaka u oblasti kvantnog računarstva, fizičar Juan Ignacio Cirac, koji radi kao direktor teorijskog odeljenja Instituta za kvantnu optiku. Max Planck. Kvantni kompjuter neće biti korišćen za čitanje e-pošte ili kupovinu putem Interneta, jer već imamo svoje računare, i to takođe dobro funkcioniše. Kvantni kompjuter bi poslužio kao snažan proračun, koji ljudi obično ne moraju da rade, već oni koji se bave dizajnom materijala ili razvojem droge.

Pojava jednostavne supstance

U amorfnom obliku - smeđi prah, u kristalnom obliku - tamno siva, blago sjajna.

Atom svojstva

Naziv, simbol, broj: Silicij / Silicijum (Si), 14

Atomska masa (molarna masa) 28.0856 amu (g / mol)

Elektronska konfiguracija: 3s2 3p2, u vezi. 3s 3p3 (hibridizacija)

Atomski radijus 132 nm

Hemijska svojstva

Juan Ignacio Chirac. Juan Ignacio Chirac jasno otkriva probleme s kojima se suočava razvoj kvantnih računala: na klasičnim računalima, ako nakon nekog vremena pohranimo neke informacije, ona i dalje postoji. Ne ide od nule do jedne, samo ostaje. Međutim, u kvantnim kompjuterima, kvantni bitovi, bit-ekvivalenti, su veoma osjetljivi, a svaka interakcija sa okruženjem može u potpunosti promijeniti izračun. Stoga ih treba dobro izolirati, evo glavnog problema: kako ih izolirati.

Ako nisu potpuno izolovani ili ako postoji bilo kakva greška, trebali bismo razmisliti o tome kako to popraviti ili kako to popraviti. Ovo je osnovni dio tekućih istraga. Nakon početnog skepticizma s kojim je vijest primljena, postoji sve veći interes kompanija i institucija da pristupe svojoj tehnologiji i prodru u svijet kvantnog računanja. Ako se to uradi tačno, strojni kubiti traže stanje niske energije, što je odgovor na dati problem.

Kovalentni radijus 111 nm

Radijus iona 42 (+ 4e) 271 (-4e) nm

Elektronegativnost 1,90 (Paulingova skala)

Potencijal elektrode 0

Brzine oksidacije: +4, +2, 0, -4

Ionizaciona energija (prvi elektron) 786.0 (8.15) kJ / mol (eV)

Termodinamička svojstva jednostavne supstance

Gustina (na NU) 2.33 g / cm

Tačka topljenja 1414.85 ° C (1688 K)

Zbog toga, mašina je idealna za rješavanje takozvanih "optimizacijskih problema", koji imaju niz kriterija koji moraju biti ispunjeni istovremeno, i koji imaju nenadmašno rješenje koje zadovoljava većinu njih, na primjer, najbolji put za kamion kako bi se smanjilo vrijeme i udaljenost. Takođe može biti veoma korisno pronaći suštinu složenih struktura podataka, koje se mogu koristiti, na primjer, za pretraživanje i obradu podataka u društvenim mrežama ili za prepoznavanje uzoraka u slikama.

Tačka ključanja 2349.85 ° C (2623 K)

Toplina fuzije 50,6 kJ / mol

Toplina isparavanja 383 kJ / mol

Molarni toplinski kapacitet 20,16 J / (K · mol)

Molarni volumen 12,1 cm / mol

Kristalna rešetka jednostavne materije

Struktura rešetke: kubični, dijamant

Parametri mreže: 5.4307 E

Debee temperatura 625 K

Ostale značajke

Kvantni kompjuter će moći naučiti ključne funkcije na određeni način, na primjer, automobil, prikazujući mnoge slike automobila. Kada ih jednom prepoznate, možete ih lakše prepoznati nego obične sisteme. Osim toga, kada odredite karakteristike onoga što automobil čini prepoznatljivim, možete ga koristiti za „obuku“ tradicionalnih računara kako bi lakše prepoznali automobil. Preplitanjem čestica, topološki kvantni kompjuteri bi stvorili imaginarne niti, čije bi čvorovi i skretanja stvorila moćan računarski sistem.

Toplotna provodljivost (300 K) 149 W / (m · K)

2. Istorija

Prirodni silicijumski spojevi ili silicij (engleski silicij, francuski i nemački. Silicijum) - silicijum (silicijum) - poznati su već dugo vremena. Drevni ljudi su dobro poznavali kamenčiće ili kvarc, kao i dragocjeno kamenje, koje su kvarcno obojene u različitim bojama (ametist, dimni kvarc, kalcedon, hrizopraz, topaz, oniks i dr.) Elementarni silicijum je dobiven tek u XIX vijeku, iako pokušaji silicijum dioksid su razložili Scheele i Lavoisier, Dzvi (uz pomoć voltičke kolone), Gay-Lussac i Tenar (kemijskim sredstvima). Vercelius, pokušavajući da razgradi silicijum dioksid, zagreje ga u smeši sa prahom gvožđa i uglja do 1500 ° C i dobije ferrosilicij. Samo u 1823. proučavajući spojeve fluorovodične kiseline, uključujući SiF4, on je dobivao slobodni amorfni silicij ("silicijumski radikal") interakcijom silicijum-fluorida i para kalijuma. St. Clair-Deville je 1855. godine primio kristalni silicij.

Što je još važnije, matematika njegovih pokreta će ispraviti greške koje su do sada predstavljale najvažniji zadatak koji se suočava sa programerima kvantnih računara. U vreme kada su radili u ovoj oblasti, kompanija kaže da su postigli ogroman uspeh u poluprovodničkom interfejsu, koji omogućava da se provodni materijali ponašaju kao da su supravodiči.

Zbog toga poluprovodnici mogu raditi na ekstremno visokim taktnim frekvencijama sa malom ili nikakvom disipacijom topline. Imamo nadu i optimizam da će ova dostignuća dovesti do praktičnih rezultata, ali je teško znati kada i gdje. Ovo je važan korak da se olakša stvaranje potrebnih kompjuterskih alata koji će raditi u savremenim kvantnim računarima.

3. Poreklo imena

Ime Silium ili Kizel (Kiesel, Flint) je predložio Berzelius. Ranije je Thomson predložio ime silikon (Silicon), usvojen u Engleskoj i Sjedinjenim Američkim Državama, po analogiji sa drvama (bor) i ugljenom (Carbon). Riječ silicij (Silicij) potječe od silicijevog dioksida (silicijev dioksid); kraj "a" usvojen je u XVIII i XIX veku. za označavanje zemljišta (Silica, Aluminija, Thoria, Terbia, Glucina, Cadmia, itd.). S druge strane, riječ silicij je povezana s latinskim. Silex (jak, kremen).

U tu svrhu predstavljena je studija sa novim izumom, u kojoj se pravi kvantni bitovi mogu prenijeti između zasebnih kvantnih računskih modula kako bi mogli stvoriti potpuno modularnu mašinu velikih razmjera. Do sada su naučnici predložili korišćenje optičkih veza za povezivanje odvojenih računskih modula, ali se u ovom projektu oslanjamo na električna polja koja vam omogućavaju da prenosite naelektrisane atome iz jednog modula u drugi.

Zahvaljujući ovom novom dizajnu, možete postići brzinu povezivanja od 1000 puta brže između različitih kvantnih računarskih modula koji čine stroj. Tokom godina, ljudi su rekli da je nemoguće izgraditi pravi kvantni računar. Svojim radom, ne samo da smo pokazali da se to može uraditi, već sada predstavljamo i konkretan plan izgradnje. Winfried Hensinger, naučnik sa Univerziteta u Sussexu.

Rusko ime silicij dolazi iz staroslovenskih reči kremen (ime kamena), kremik, jak, kresmen, kresati (udara u pojas sa gvožđem za proizvodnju varnica), itd. U ruskoj hemijskoj literaturi početkom XIX veka. Pronađena su imena silica (Zakharov, 1810), silicij (Solovjev, Dvigubski, 1824), kremen (Fears, 1825), silikatnost (Jobsky, 1827), silicij i silicij (Hess, 1831).

Biološki kompjuteri kao novi način razumijevanja informatike

Biološki proračuni se sastoje od upotrebe živih organizama ili njihovih komponenti za obavljanje računskih proračuna ili drugih operacija povezanih s izračunom. U njemu je rešio uzorak sa sedam čvorova Hamiltonovog problema trajektorije. Među različitim dostignućima u biološkom računanju može se spomenuti rad naučnika Tehnion-Izraelskog instituta za tehnologiju, koji su razvili i stvorili napredni biološki pretvarač koji funkcionira kao kompjuter koji može manipulirati genetskim kodovima i koristiti rezultate za naknadne izračune.

4. Biti u prirodi

Najčešće u prirodi, silicij se nalazi u obliku silicijum dioksida - jedinjenja na bazi silicijum dioksida (IV) SiO2 (oko 12% mase zemljine kore). Glavni minerali i stijene koje formira silicijum dioksid su pijesak (rijeka i kvarc), kvarc i kvarcit, kremen i feldspat. Druga najzastupljenija grupa silicijumskih jedinjenja u prirodi su silikati i aluminosilikati.

Napredak može dovesti do novih mogućnosti u biotehnologiji, kao što je individualna genska terapija. Istraživači sa Univerziteta McGill u Kanadi takođe rade sa naučnicima iz Nemačke, Švedske i Holandije na razvoju biološkog računanja koristeći novi pristup koji može da reši trenutne probleme koristeći ove tehnologije. Njegov posao je da stvori biološki računski model u kome se, umjesto elektrona, koriste proteinska vlakna za prenos informacija.

Radi se o mikročipu male veličine, približno 1,5 cm2, sa retikularnom strukturom kanala kroz koji protiču proteinski lanci. Jedna od prednosti ovog prototipa u poređenju sa elektronskim superkompjuterima je da se jedva zagreva i zahteva mnogo manje energije za rad, tako da je ovaj model mnogo stabilniji. U dokazivanju dosadašnjeg koncepta, biološki mikročip je pokazao da je u stanju da efikasno riješi složeni matematički problem, ali još uvijek nije usporediv s učinkovitošću elektronskih mikročipova, tako da istraživači još uvijek imaju puno posla kako bi dobili potpuno funkcionalan tim. .

Zabilježene su jedinstvene činjenice pronalaženja čistog silicija u izvornom obliku.

Silicij se nalazi u većini minerala i ruda. Neophodne naslage kvarcita i kvarcnog peska nalaze se u mnogim zemljama sveta. Međutim, da bi se dobio kvalitetniji proizvod ili povećala profitabilnost, povoljnije je koristiti sirovine sa maksimalnim sadržajem silicija (do 99% SiO2). Takva bogata nalazišta su izuzetno rijetka i aktivno i dugo se koriste u konkurentnoj industriji stakla širom svijeta. Potonji, međutim, nevoljko obrađuje sirovine čak i uz minimalno zagađenje željezom, ali u proizvodnji ferolegura to je malo kritično. Uopšteno gledano, širom svijeta, dostupnost sirovina za proizvodnju silicija se smatra visokom, a odgovarajući udio troškova u njegovoj osnovnoj cijeni je neznatan (manje od 10%).

Tokovi genetskog koda su kodirani, a binarna vrijednost je dodijeljena svakoj od njihovih baza. I na kraju, vidimo primer onoga što ostaje da se uradi u svetu računara, kao i kako ponekad šansa može da otvori novi svet opcija kada je reč o tome kako računari rade u ovom trenutku. Međutim, na prvi pogled to može izgledati kao besmislica je prednost kada je u pitanju rješavanje nekih od najtežih problema za računala, kao što je razumijevanje videa ili drugih nezgrapnih podataka iz stvarnog svijeta, jer čip koji jamči netočne izračune može dobiti dobre rezultate na mnogo načina. problemi koji zahtijevaju manje lanaca i troše manje energije.

silicijumski amorfni atom

5. Primanje

“Slobodni silicijum se može dobiti kalcinacijom finog bijelog pijeska s magnezijem, koji je silicijev dioksid:

Ovo formira smeđi prah amorfnog silicija. "

U industriji, tehnički silikon se dobija redukcijom taline SiO2 s koksom na temperaturi od oko 1800 ° C u peći za topionicu rude. Čistoća tako dobivenog silicija može doseći 99,9% (glavne nečistoće su ugljik, metali).

Moguće dalje prečišćavanje silikona od nečistoća.

Pročišćavanje u laboratorijskim uslovima može se izvršiti preliminarnom pripremom magnezijum silicida Mg2Si. Nadalje, plinoviti monosilan SiH4 se dobiva iz magnezij silicida koristeći klorovodičnu ili octenu kiselinu. Monosilan se prečišćava destilacijom, sorpcijom i drugim metodama, a zatim se razlaže na silicij i vodik na temperaturi od oko 1000 ° C.

Pročišćavanje silikona u industrijskim razmjerima vrši se direktnim kloriranjem silicija. U ovom slučaju nastaju jedinjenja sastava SiCl4 i SiCl3H. Ovi hloridi se prečišćavaju od nečistoća na različite načine (obično destilacijom i disproporcijacijom) i u završnoj fazi redukuju se čistim vodikom na temperaturama od 900 do 1100 ° C.

Razvijaju se jeftinije, čišće i efikasnije industrijske tehnologije čišćenja silicija. Za 2010. godinu to uključuje tehnologiju pročišćavanja silicija koristeći fluor (umjesto klora); tehnologije koje uključuju destilaciju silicijevog monoksida; tehnologije bazirane na jetkanju nečistoća, koncentrišući se na interkristalne granice.

Metodu proizvodnje silikona u svom čistom obliku razvio je Nikolaj Nikolayevic Beketov.

U Rusiji, tehnički silikon proizvodi “OK Rusal” u postrojenjima u gradu Kamensk-Uralsky (regija Sverdlovsk) i gradu Shelekhov (regija Irkutsk); Silicijum rafinisan hloridnom tehnologijom proizvodi grupa Nitol Solar u pogonu u Usolye-Sibirskoye.

6. Fizička svojstva

Silikonska kristalna struktura

Kristalna rešetka silikona je kubični licemjerni tip dijamanta, parametar a \u003d 0,54307 nm (ostale polimorfne modifikacije silikona dobivene su pri visokim tlakovima), ali zbog dužine dužine veze između Si-Si atoma u odnosu na dužinu veze C - C, tvrdoća silicij je mnogo manji od dijamanta. Silicij je krhak, samo kada se zagreje na 800 ° C postaje plastična supstanca. Zanimljivo je da je silikon transparentan za infracrveno zračenje sa talasnom dužinom od 1,1 mikrona. Unutrašnja koncentracija nosača naboja je 5,81 · 1015 m 3 (za temperaturu od 300 K).

7. Elektrofizička svojstva

Elementarni silicijum u monokristalnom obliku je indirektni poluvodič. Raspon zona na sobnoj temperaturi je 1,12 eV, a kod T \u003d 0 K 1,21 eV. Koncentracija unutrašnjih nosilaca naboja u silikonu u normalnim uslovima je oko 1,5 · 1010 cm3.

Elektrofizička svojstva kristalnog silicija su pod velikim uticajem nečistoća koje se u njemu nalaze. Da bi se dobili kristali silicija sa provodljivošću rupa, atomi elemenata treće grupe, kao što su bor, aluminijum, galijum i indijum, uvode se u silicij. Da bi se dobili kristali silicija sa elektronskom provodljivošću, atomi elemenata V-te grupe, kao što su fosfor, arsen i antimon, uvode se u silicij.

Prilikom izrade elektronskih uređaja na bazi silicija koristi se površinski sloj materijala (do nekoliko desetina mikrona), tako da kvalitet površine kristala može imati značajan uticaj na elektrofizička svojstva silicija i, shodno tome, na svojstva gotovog uređaja. Prilikom izrade nekih uređaja koriste se tehnike povezane sa modifikacijom površine, na primjer, površinska obrada silikona različitim kemijskim agensima.

Dopuštenost: 12

Mobilnost elektrona: 1200–1450 cm² / (V · s).

Mobilnost rupa: 500 cm² / (V · c).

Širina zabranjene zone 1,205-2,84 · 10? 4 · T

Radni vek elektrona: 5 ns - 10 ms

Putanja bez elektrona: oko 0,1 cm

Dužina slobodnog puta rupe: oko 0,02 - 0,06 cm

Sve vrijednosti su date za normalne uvjete.

8. Hemijska svojstva

Kao i atomi ugljenika, atomi silicija imaju karakteristično stanje hibridizacije sp3 orbitala. U vezi sa hibridizacijom, čisti kristalni silicijum formira rešetku sličnu dijamantu u kojoj je silicij tetravalentan. U jedinjenjima se silicij obično manifestuje i kao tetravalentni element sa oksidacionim stanjem od 4 ili 4. Nailazimo na bivalentne silikonske spojeve, na primer, silikon oksid (II) - SiO.

U normalnim uslovima, silicij je hemijski neaktivan i aktivno reaguje samo sa gasovitim fluorom, uz formiranje isparljivog silicijum tetrafluorida SiF4. Ova "neaktivnost" silikona povezana je sa pasivizacijom površine nanometarskim slojem silicijum dioksida, koji se odmah formira u prisustvu kiseonika, vazduha ili vode (vodene pare).

Kada se zagreje na temperaturu iznad 400 - 500 ° C, silicij reaguje sa kiseonikom u obliku SiO2 dioksida, proces je praćen povećanjem debljine sloja dioksida na površini, a brzina procesa oksidacije je ograničena difuzijom atomskog kiseonika kroz film dioksida.

Kada se zagreje na temperaturu iznad 400 - 500 ° C, silicij reaguje sa hlorom, bromom i jodom da bi formirao odgovarajuće lako isparljive tetrahalide SiHal4 i eventualno halide složenijeg sastava.

Silikon ne reaguje direktno sa vodonikom, a indirektno se dobijaju silikonska jedinjenja sa vodonikom - silanima sa opštom formulom SinH2n + 2 -. SiH4 monosilan (koji se često naziva jednostavno silan) oslobađa se kada metalni silicidi reagiraju sa kiselim rastvorima, na primjer:

Silan SiH4 formiran u ovoj reakciji sadrži dodatak drugih silana, posebno disilana Si2H6 i trisilana Si3H8, u kojima postoji lanac atoma silicija vezanih pojedinačnim vezama (- Si - Si - Si--).

Sa azotom, silicijum na temperaturi od oko 1000 ° C formira Si3N4 nitrid, a sa borom je termički i hemijski otporan boridi SiB3, SiB6 i SiB12.

Na temperaturama iznad 1000 ° C može se dobiti jedinjenje silicija i njegov najbliži analog prema periodnom sistemu - ugljenik - silicijum karbid SiC (karborund), koji se odlikuje visokom tvrdoćom i niskom hemijskom aktivnošću. Karborund se široko koristi kao abraziv. Istovremeno, ono što je interesantno, talina silikona (1415 ° C) može dugo da bude u kontaktu sa ugljenikom u vidu velikih komada zgusnutog finozrnatog grafita izostatskog presovanja, praktično bez rastvaranja i na bilo koji način ne interaguje sa njim.

Elementi 4. grupe (Ge, Sn, Pb) su neograničeno rastvorljivi u siliciju, kao i većina drugih metala. Kada se silicij zagreva metalima, mogu se formirati silicidi. Silikidi se mogu podeliti u dve grupe: jonsko-kovalentni (alkalni metali, silikidi zemnoalkalnih metala i tip Ca2Si, Mg2Si, itd.) I metal-slični (silicidi tranzicionih metala). Silikidi aktivnih metala razgrađuju se pod dejstvom kiselina, silikidi prelaznih metala su hemijski stabilni i ne raspadaju se pod dejstvom kiselina. Silikidi nalik na metal imaju visoke tačke topljenja (do 2000 ° C). Najčešće se formiraju metalički silicidi jedinjenja MeSi, Me3Si2, Me2Si3, Me5Si3 i MeSi2. Silikidi nalik na metal su hemijski inertni, otporni na dejstvo kiseonika čak i na visokim temperaturama.

Posebno treba napomenuti da silicij formira eutektičnu smjesu sa željezom, što omogućava sinteriranje (taljenje) ovih materijala kako bi se formirala ferrosilicijska keramika na temperaturama znatno nižim od tališta željeza i silicija.

Kada se SiO2 reducira silicijumom na temperaturama iznad 1200 ° C, formira se silicij (II) -SiO. Ovaj proces se konstantno posmatra u proizvodnji kristala silicija Ckohralskim metodom, usmjerenom kristalizacijom, jer se kao silikonska materija koja najmanje zagađuje koriste posude od silicij-dioksida.

Silicijum karakterizira stvaranje organosilikonskih jedinjenja u kojima su atomi silicija povezani u duge lance premošćivanjem kisikovih atoma - O-, i na svaki atom silicija, osim dva O atoma, dva više organskih radikala R1 i R2 \u003d CH3, C2H5, C6H5, CH2CH2CF3, itd.

Za graviranje silicijuma, najčešće se koristi smjesa fluorovodične i azotne kiseline. Neki specijalni berači obezbeđuju dodavanje hromnog anhidrida i drugih supstanci. Za vrijeme jetkanja, otopina za nagrizanje kiseline se brzo zagrijava do točke vrenja, dok se brzina nagrizanja povećava mnogo puta.

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

SiO2 + 4HF \u003d SiF4 + 2H2O

3SiF4 + 3H2O \u003d 2H2SiF6 + vH2SiO3

Za graviranje silicija mogu se koristiti vodene otopine alkalija. Graviranje silikona u alkalnim rastvorima počinje pri temperaturi rastvora iznad 60 ° C.

Si + 2KOH + H2O \u003d K2SiO3 + 2H2 ^

K2SiO3 + 2H2O-H2SiO3 + 2KOH

9. Silicij u ljudima

Si je najvažniji element u tragovima ljudskog tijela. Glavna uloga silicijuma u ljudskom organizmu je da učestvuje u hemijskoj reakciji, čija je suština vezivanje podjedinica vlaknastih tkiva tela (kolagena i elastina) zajedno, što im daje snagu i elastičnost. On je takođe direktno uključen u proces mineralizacije kostiju. Nalazi se u mnogim organima i tkivima, kao što su pluća, nadbubrežne žlijezde, dušnik, kosti i ligamenti, što ukazuje na povećanu biokompatibilnost, a druga važna funkcija silikona je održavanje normalnog metabolizma u tijelu. Tačnije - ako silikon nije dovoljan, onda se oko 70 tijela ne apsorbuje. Silicij stvara koloidne sisteme koji apsorbuju štetne mikroorganizme i viruse, čisteći tako telo. Osobi je potrebno najmanje 10 miligrama silikona dnevno. Silicij se može dostaviti u tijelo na dva načina: voda koja sadrži silicij, i konzumiranje određenih biljaka Uz hranu, do 1 g Si se unosi u ljudski organizam dnevno, nedostatak ovog elementa može dovesti do slabljenja koštanog tkiva i razvoja zaraznih bolesti.

Ljekovita svojstva silikonske vode su široko poznata. Silikonska voda je jednostavno sredstvo za obnavljanje koncentracije ove vitalne supstance u tijelu. Jedan od najzasićenijih silikona je prirodni izvor plave, ljekovite i jestive gline.

10. Aplikacija

Upotreba u medicini:

U medicini se silicij koristi u sastavu silikona, - visoko-molekularnih inertnih spojeva, koji se koriste kao premazi za medicinsku tehnologiju. Poslednjih godina pojavili su se dodaci ishrani i lekovi obogaćeni silicijumom, koji se koriste za prevenciju i lečenje osteoporoze, ateroskleroze, bolesti noktiju, kose i kože.

Primjena u građevinarstvu i lakoj industriji:

Silikonski spojevi se široko koriste iu visokoj tehnologiji iu svakodnevnom životu. Kvarc i prirodni silikati su polazni materijali u proizvodnji stakla, keramike, porculana, cementa, betonskih proizvoda, abrazivnih materijala itd. U kombinaciji sa nizom sastojaka, silicijum dioksid se koristi u proizvodnji optičkih kablova. Mica i azbest se koriste kao elektroizolacioni i izolacioni materijali.

Mrežni mlaz koji je modificiran polimerom je ekonomičan materijal za postavljanje tunela. Silikoni sprečavaju oštećenje od vlage i štetnih hemikalija. Krovni premazi na bazi silikonskih disperzija mogu predstavljati smele ideje dizajna i imati impresivne tehničke karakteristike. Kopolimerne disperzije obezbeđuju neophodnu ravnotežu vezivanja i fleksibilnosti za visokokvalitetne zaptivače koji se koriste u sistemima za grejanje, ventilaciju i klimatizaciju.

Silikoni su odlični za završnu obradu kože i tekstila, zaštitu krajnjeg proizvoda i optimizaciju proizvodnih procesa.

Različita silikonska jedinjenja pogodna su kao dodatak protiv pjenjenja za različite vrste sredstava za čišćenje.

Disperzije na bazi silikona omogućavaju efikasnu apsorpciju i koriste se u proizvodnji apsorbenata.

Silikoni se mogu naći ispod haube, u transmisiji, elektroniki i električnim sistemima, u unutrašnjosti automobila ili u šavovima na kućištu. Čak i na visokim temperaturama, silicij štiti od djelovanja agresivnih tvari, ili djeluje kao skakač, prigušivač vibracija, provodnik ili izolator. Sve je to moguće samo zbog činjenice da polimeri koji sadrže silicij imaju neverovatno širok spektar korisnih svojstava.

Ljepila i brtvila su osnovni proizvodi u mnogim ključnim industrijama. Silicij se koristi u raznim industrijskim područjima, počevši od proizvodnje papira, ljepila za pakiranje, drva i ljepila za pod i završava automobilskim sektorom i energijom vjetra.

Primjena teške industrije:

"Na sluh" upotreba silicija kao osnova za čitav niz poluprovodnika - od solarnih ćelija do kompjuterskih procesora, stoga je ovaj materijal osnova većine "visokih tehnologija". Količina svjetske proizvodnje poluprovodničkog silicija visoke čistoće raste već nekoliko decenija sa prosječnom stopom od 20% godišnje i nema analoga među ostalim rijetkim metalima.

Silicij visoke čistoće koristi se u poluvodičkoj tehnologiji, a tehnička čistoća (96-99% Si) - u metalurgiji obojenih i obojenih metala za proizvodnju legura obojenih metala (silumin itd.), Legiranje (silicijumski čelici i legure koje se koriste u električnoj opremi) i deoksidaciju čelik i legure (uklanjanje kiseonika), proizvodnja silicida, itd.

U industriji, silikon tehničkog kvaliteta se dobija redukcijom taline SiO2 sa koksom na temperaturi od oko 1800 stepeni Celzijusa u rudno-termalnim peći. Čistoća tako dobivenog silicija može doseći 99,9% (glavne nečistoće su ugljik, metali).

Korištenje čistog silicija i njegovih spojeva u kemijskoj industriji raste brzim tempom (rast od oko 8% godišnje). Posljednjih desetljeća razvijene zemlje ubrzano razvijaju tehnologije za proizvodnju asortimana silikonskih (silikonskih) materijala koji se koriste u proizvodnji plastike, boja i lakova, maziva itd.

Međutim, većina primena silicija u svetu (skoro 80%) ostaje tradicionalna - to je ligatura u proizvodnji niza specijalnih čelika (električnih, otpornih na toplotu) i raznih legura (silumin itd.). Značajan dio silicija i njegovih legura koristi se u crnoj metalurgiji, kao vrlo učinkovit deoksidirajući čelik.

Željezne legure i ostale legure silicija se uglavnom koriste u crnoj metalurgiji. Oni su jeftiniji i prilagodljiviji za upotrebu, a sadržaj gvožđa (au nekim slučajevima i aluminijum) nije toliko kritičan. Sastav električnih čelika, po pravilu, uključuje 3,8-4,2% silikona, tako da samo ovi pogoni za proizvodnju čelika u svijetu troše više od 0,5 miliona tona silikona godišnje kao glavnu leguru. Još jedna značajna upotreba ferosilicija (uključujući i silikomangane i složene kompozicije) je efikasan i relativno jeftin deoksidacioni čelik.

Široka primena metalnog magnezijuma je u obojenoj metalurgiji (i hemijskoj industriji). Najveću primenu pronalazi u ligaturi očvrslog aluminijuma (silumin) i magnezijumskih legura.

Silicijum (kao silicijum karbid i složene kompozicije) nalazi određenu upotrebu u proizvodnji abrazivnih i karbidnih proizvoda i alata.

Upotreba u električnoj i električnoj energiji:

Dvostruka svojstva silikona, kao što su električna provodljivost i kvaliteta izolacije, kao i fleksibilnost, omogućavaju korištenje silikona u cijeloj proizvodnoj liniji, kao što su uređaji za rasvjetu, kondenzatori, izolatori, kao i čips i dielektrici. Tako se silicij izolira od svih vrsta spoljnih efekata, kao što su prljavština, vlaga, zračenje ili toplota.

U potrošačkoj elektronici i mjernim senzorima, silikoni osiguravaju pouzdanost i sigurnost električnih i osjetljivih komponenti elektroničke opreme. Koriste se u automobilskoj industriji, lakoj industriji, poluprovodničkoj industriji i optoelektroniki, kao iu instrumentaciji i tehnologiji upravljanja i osvjetljenja.

U otpornicima i kondenzatorima, metil silikonske smole služe kao efikasan premaz za sprečavanje požara u slučaju strujnih udara.

U izolatorima, kablovima i transformatorima, pirogeni silikat pokazuje odličnu toplinsku izolaciju u širokom temperaturnom opsegu: od sobne temperature do preko 1000 ° C.

Savremene i obećavajuće informacione tehnologije (kompjuteri, elektronika, telekomunikacije itd.) Zasnivaju se i zasnivaće se na upotrebi poluprovodničkog silicija. Najpopularniji su poluproizvodi - precizni (zemljani) silicijumski pločice prečnika do 300 mm, na osnovu kojih se stvaraju najmoderniji čipovi (veličina elemenata je do 0.065 μm).

Upotreba silicija u vazduhoplovnoj industriji zbog sposobnosti generisanja energije kroz visokokvalitetne solarne ćelije, kao i služi kao supstrat u složenim krugovima i štiti trup broda od spoljnih uticaja.

Silicij (c-Si) u raznim oblicima (kristalni, polikristalni, amorfni) će sada i u doglednoj budućnosti ostati osnovni materijal mikroelektronike. To je zbog niza njegovih jedinstvenih fizičkih i hemijskih svojstava, od kojih se mogu razlikovati:

1. Silicij kao početni materijal je dostupan i jeftin, a tehnologija za njegovu proizvodnju, pročišćavanje, preradu i doping je dobro razvijena, što osigurava visok stepen kristalografskog savršenstva proizvedenih struktura. Posebno treba naglasiti da je silicijum u ovom indikatoru daleko superiorniji od čelika.

2. Silikon ima dobre mehaničke osobine. Prema Youngovom modulu, silicijum prilazi nehrđajućem čeliku i daleko premašuje kvarc i razne čaše. Silikon je blizu tvrdoće od kvarca i gotovo je dvostruko jači od gvožđa. Jednostruki kristali silikona imaju granicu tečenja koja je tri puta veća od čvrstoće nerđajućeg čelika. Međutim, tokom deformacije, on se urušava bez vidljivih promjena u veličini, dok se metali obično podvrgavaju plastičnoj deformaciji. Uzroci razaranja silicija povezani su sa strukturnim defektima kristalne rešetke koja se nalazi na površini silikonskih monokristala.

Industrija poluvodiča uspješno rješava problem visokokvalitetne površinske obrade silikona, tako da su mehaničke komponente silicija (npr. Elastični elementi u senzorima tlaka) superiornije u odnosu na čelik.

Mikroelektronska tehnologija proizvodnje silikonskih uređaja zasniva se na korištenju tankih slojeva stvorenih ionskom implantacijom ili termičkom difuzijom atoma dopanta, što se, u kombinaciji s metodama vakuumskog taloženja metala na silicijskoj površini, pokazalo vrlo pogodnim za minijaturizaciju proizvoda.

Silikonski mikroelektronski uređaji proizvedeni su prema grupnoj tehnologiji. To znači da se svi proizvodni procesi provode za cijelu silicijumsku pločicu, koja sadrži nekoliko stotina pojedinačnih kristala ("čips"). I samo u posljednjoj fazi proizvodnje ploča se dijeli na kristale, koji se zatim koriste u montaži pojedinačnih uređaja, što u konačnici drastično smanjuje njihovu cijenu.

Da bi se reprodukovala veličina i oblik struktura silicijumskih uređaja, koristi se metoda fotolitografije, koja omogućava visoku preciznost izrade.

Za proizvodnju senzora posebno je važna sposobnost silicija da reaguje na različite tipove uticaja: mehanička, termička, magnetska, hemijska i električna. Univerzalnost silicija pomaže u smanjenju troškova senzora i ujedinjenju njihove proizvodne tehnologije. U senzorima, silicij služi kao pretvarač, čija je glavna svrha pretvaranje izmjerenog fizičkog ili kemijskog efekta u električni signal. Funkcije silicija u senzorima su mnogo šire nego u konvencionalnim integriranim krugovima. To dovodi do nekih specifičnih karakteristika tehnologije proizvodnje silikonskih osjetljivih elemenata.

Reference

1. Hemijska enciklopedija: u 5 tona. / Uvodnik: Knunyants I.L. (ch. Red.). - Moskva: Soviet Encyclopedia, 1990. - T. 2. - 508. - 671 p. - 100 000 primjeraka

2. J.P. Riley i Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965

3. Metalni silicij u ijolitima masiva Goryachegorsk, Petrologija običnih hondrita

4. Glinka N.L. General chemistry. - 24. izd., Rev. - L .: Chemistry, 1985. - 492. - 702 p.

5. R Smith., Poluvodiči: Trans. from English - M: Mir, 1982. - 560 s, il.

6. Pakhomova, TB, Aleksandrova, EA, Simanova, S.A. Silicon: Study Guide. - SPb .: SPbSTI (TU), 2003. - 24s.

7. Zi S., Fizika poluprovodničkih uređaja: U 2 knjige. Prince 1. Trans. from English - M: Mir, 1984. - 456 s, il.

8. Koledov L. A. Tehnologije i konstrukcije mikrokontrolera, mikroprocesora i mikrosembli: Tutorial // 2. izd., Corr. i dodaj. - SPb .: Izdavačka kuća Lan, 2007.

9. Samsonov. GV Silicidi i njihova upotreba u inženjerstvu. - Kijev, Izdavačka kuća Akademije nauka ukrajinskog SSR-a, 1959. - 204 str. sa bolesnim.

Posted on Allbest.ru

...

Slični dokumenti

    Struktura atoma silicija, njegove osnovne hemijske i fizičke osobine. Distribucija silikata i silicijuma u prirodi, upotreba kristala kvarca u industriji. Metode za dobijanje čistog i vrlo čistog silikona za poluvodičku tehnologiju.

    sažetak, dodan 25/24/2014

    Drugi najčešći (nakon kisika) element zemljine kore. Jednostavna supstanca i element silicij. Silikonski spojevi. Područja primjene silicijevih spojeva. Silikonski spojevi. Silicon life.

    sažetak, dodan 14.08.2007

    S obzirom na prevalenciju u zemljinoj kori, silicijum zauzima 2 mjesto nakon kisika. Metalni silicijum i njegova jedinjenja našla su primenu u različitim oblastima tehnologije. U obliku legirajućih aditiva u proizvodnji različitih vrsta čelika i obojenih metala.

    semestarski rad dodan 04.01.2009

    Silicijum je element glavne podgrupe četvrte grupe trećeg perioda periodne tabele hemijskih elemenata D.I. Mendeleev; šire u prirodi. Sorte minerala na bazi silike. Područja primjene silicijevih spojeva; stakla

    prezentacija je dodata na dan 16.05.2011

    Kemijska svojstva jednostavnih supstanci. Opće informacije o ugljiku i siliciju. Hemijski spojevi ugljenika, njegovih kiseonika i derivata koji sadrže azot. Karbidi, rastvorljivi i nerastvorljivi u vodi i razrijeđenim kiselinama. Kisikova silikonska jedinjenja.

    sažetak, dodan 7.10.2010

    Fizičke osobine elemenata glavne podgrupe grupe III. Opće karakteristike aluminija, bora. Prirodni neorganski ugljikovi spojevi. Kemijska svojstva silicija. Interakcija ugljenika sa metalima, nemetalima i vodom. Svojstva oksida.

    prezentacija je dodana 04/09/2017

    Direktno nitriranje silikona. Procesi taloženja pare. Kemijsko taloženje plazme i reaktivno prskanje. Struktura tankih filmova silicij nitrida. Uticaj površine podloge na sastav, strukturu i morfologiju nanetih slojeva silicij nitrida.

    semestarski rad dodan 12.03.2014

    Silikonske legure sa niklom, njihova svojstva i industrijska primjena. Termodinamičko modeliranje svojstava čvrstih metalnih otopina. Teorija "regularnih" rješenja. Termodinamičke funkcije formiranja intermetalnih spojeva. Proračun aktivnosti komponenti.

    teza, dodana 13.03.2011

    Pregled peći za topljenje rude koje se koriste u proizvodnji silikona. Rekalkulacija hemijskog sastava sirovina i karbonatnih redukcionih sredstava koji se koriste u proizvodnji silicija u molarnim količinama hemijskih elemenata, uzimajući u obzir faktore opterećenja.

    semestarski rad dodan 12.4.2015

    Istorija otkrića fosfora. Prirodna jedinjenja, distribucija fosfora u prirodi i njena proizvodnja. Hemijska svojstva, konfiguracija elektrona i tranzicija fosfornog atoma u pobuđeno stanje. Interakcija sa kiseonikom, halogenom, sumporom i metalima.

Ministarstvo za opšte i stručno obrazovanje

Novosibirsk State Technical

univerzitet.

RGR u organskoj hemiji.

"SILIKON"

Fakultet: EM

Grupa: EM-012

Završeno: Danilov I.V.

Predavač: Shevnitsyna LV

Novosibirsk, 2001

Silicij (lat. Silicij), Si, hemijski element IV grupe, periodično

periodični sistem; atomski broj 14, atomska masa 28.086. U prirodi

element je predstavljen sa tri stabilna izotopa: 28Si (92.27%), 29Si

(4,68%) i 30Si (3,05%).

Silicij u živim organizmima.

Silicij u tijelu je u obliku raznih spojeva koji su uključeni

uglavnom u formiranju čvrstih skeletnih dijelova i tkiva. Posebno

mnoge vodene biljke mogu akumulirati neke morske biljke (na primjer, dijatomeje

alge) i životinje (npr. kremnernerog spužve, radiolarije),

formiranje snažnih naslaga silicijum dioksida nakon odumiranja na dnu okeana. In

u hladnim morima i jezerima, biogenim blatom dominira K, u

tropska mora - krečnjački muljevi s niskim sadržajem K. Među kopnom

mnoge K biljke akumuliraju žitarice, šašove, dlanove i preslice. Kod kičmenjaka

najveće količine K. nalaze se u gustim vezivnim tkivima, bubrezima,

pankreas. Dnevni obrok osobe sadrži do 1 g K.

ljudski i uzrokuje bolest - silikoza (od latinskog. silex -

kremena), ljudska bolest uzrokovana dugotrajnim udisanjem prašine,

bolesti. Dolazi u rudarstvu, porculanskoj,

metalurška, mašinska industrija. C. - najviše

nepovoljna bolest iz grupe pneumokonioze; češće nego

kod drugih bolesti uočen je pristup tuberkuloznog procesa

(t. N. silicotuberculosis) i druge komplikacije.

Istorija otkrivanja i upotrebe.

Historical background. Spojevi K., rasprostranjeni na zemlji, bili su

poznato čovjeku još od kamenog doba. Korišćenje kamenih oruđa za rad

a lov traje nekoliko milenija. Upotreba jedinjenja K.,

povezane sa njihovom preradom, - proizvodnja stakla - počelo je oko 3000

godina pre nove ere er (u drevnom Egiptu). Prethodno poznato jedinjenje K. -

siO2 dioksid (silika). U 18. stoljeću silicijum dioksid je smatran jednostavnim tijelom i

pripisuje se "zemlji" (kao što se odražava u njenom imenu). Složenost kompozicije

silicijev dioksid pronašao I. Ya Berzelius. Silicijum u slobodnom stanju po prvi put

dobila je 1811. godine francuski naučnik J. Gay-Lussac i O. Tenard. In

Godine 1825. švedski mineralog i hemičar Jens Jakob Berzelius dobio je amorfan

silicij. Smeđim prahom amorfnog silicijuma dobiven je oporavak

metalni kalijum gasoviti silicij tetrafluorid:

SiF4 + 4K \u003d Si + 4KF

Kasnije je dobiven kristalni oblik silicija. Rekristalizacija

silicijum iz rastopljenog metala su dobiveni sivi čvrsti, ali

lomljivi kristali sa metalnim sjajem. Ruska imena elementy

silicij je uveden u upotrebu od strane G. Hess 1834. godine.

Distribucija u prirodi.

Silicijum nakon kisika je najčešći element (27,6%) na Zemlji.

To je element koji je uključen u većinu minerala i stijena,

koji čine tvrdu ljusku zemljine kore. U Zemljinoj kori K. igra isto

primarna uloga ugljika u životinjskom i biljnom svijetu. For

u geokemiji, K. je njegova izuzetno jaka veza sa kiseonikom važna. Najviše

zajednički silicijumski spojevi - silicijum oksid SiO2 i

derivate silicijeve kiseline nazvane silikati. Silicijum oksid (IV)

javlja se u obliku kvarcnog minerala (silicijum, kremen). U prirodi ovoga

veze su složene cijele planine. Vrlo velika, težine do 40 tona,

kristali kvarca. Pijesak se sastoji od finog kvarca zagađenog

razne nečistoće. Godišnja globalna potrošnja pijeska dostiže 300

mt

Od silikata najčešće su alumosilikati u prirodi (kaolin

Al2O3 * 2SiO2 * 2H2O, azbest CaO * 3MgO * 4SiO2, ortoklas K2O * Al2O3 * 6SiO2, itd.).

Ako su mineralni sastav pored oksida silicija i aluminija oksidi

natrijum, kalijum ili kalcijum, mineral se zove feldspat (beli

tinjac, itd.). Feldspat čini oko polovinu poznatih

priroda silikata. Granitne i gneisove stijene uključuju kvarc, liskun,

feldspar.

Silicijum je dio biljnog i životinjskog svijeta u neznatnim količinama

zbog povećane čvrstoće stabljika ovih biljaka. Shells ciliates,

spužve za tijelo, jaja i perje ptica, životinjska dlaka, kosa, staklasto tijelo

oči takođe sadrže silicij.

Prikazana je analiza uzoraka lunarnog tla isporučenog s brodova

prisustvo silicijum oksida u broju više od 40 posto. Sastavljen je od kamena

sadržaj meteorita silicija dostiže 20%.

Struktura atoma i glavni hemijski i fizički. Sveti otok.

K. formira tamno sivu boju sa metalnim sjajnim kristalima

kubna rešetka tipa dijamantnog centra sa periodom od a \u003d 5.431E,

gustoća 2.33 g / cm3. Pri vrlo visokim pritiscima, dobijen je novi (

naizgled heksagonalna) modifikacija sa gustinom od 2.55 g / cm3. K. se topi

na 1417 ° C, vri na 2600 ° C. Specifična toplota (na 20-100 ° C) 800

j / (kgChK), ili 0.191 cal / (gChgrad); toplinska provodljivost čak i za najčišće

uzorci nisu konstantni i nalaze se unutar (25 ° C) 84-126 W / (MChK), ili

0.20-0.30 cal / (smCSchechChrad). Temperaturni koeficijent linearnog širenja

2.33CH10-6 K-1; ispod 120K postaje negativno. K. je transparentan

infracrvene zrake dugih valova; indeks refrakcije (za l \u003d 6 μm) 3.42;

dielektrična konstanta od 11,7. K. je dijamagnetni, atomski magnetni

osjetljivost -0,13 CH10-6. K. Mohsova tvrdoća 7.0, Brinell 2.4

GN / m2 (240 kgf / mm2), modul elastičnosti 109 GN / m2 (10890 kgf / mm2),

faktor stišljivosti 0,325Č10-6 sm2 / kg. K. lomljivi materijal; primetno

plastična deformacija počinje na temperaturama iznad 800 ° C.

K. - poluprovodnik, koji se sve više koristi. Electric

karakteristična svojstva K. jako ovise o nečistoći. Sopstveni volumen

pretpostavlja se da je električni otpor K. na sobnoj temperaturi

2.3 × 103 ohm (2.3 × 105 ohmcm).

Poluprovodnik K. sa p-tipom provodljivosti (aditivi B, Al, In ili Ga) i n-

tip (P, Bi, As ili Sb aditivi) ima znatno manju otpornost.

Električni zazor u električnim mjerenjima je 1.21 ev, s

0 K i smanjuje se na 1.119 eV na 300 K.

U skladu sa pozicijom K. u periodnom sistemu Mendelejeva 14

elektroni atoma K. su raspoređeni u tri ljuske: u prvom (iz jezgre) 2

elektron, u drugom 8, u trećem (valenca) 4; elektronska konfiguracija

shell 1s22s22p63s23p2. Sekvencijalni jonizacijski potencijali (eV):

8,149; 16.34; 33.46 i 45.13. Atomski radijus 1.33E, kovalentni radijus

1.17E, ionski radijusi Si4 + 0.39E, Si4-1.98E.

U spojevima K. (kao ugljenik) 4-valenca. Međutim, za razliku od

ugljenik, K., zajedno sa koordinacionim brojem 4, pokazuje koordinaciju

broj 6, što se objašnjava velikom količinom atoma (primjer takvog

spojevi su silikofluoridi koji sadrže grupu 2-).

Hemijska veza atoma K. sa drugim atomima se obično izvodi

hibridne sp3 orbitale, ali je moguće uključiti i dvije od njegovih pet

(prazna) 3d orbitale, posebno kada je K. šest koordinata.

Posjedovanje male vrijednosti elektronegativnosti od 1,8 (u odnosu na 2,5 g

ugljenik; 3.0 u dušiku, itd.), K. u spojevima sa nemetalima

elektropozitivni, a ova jedinjenja su polarne prirode. Velika

energija vezivanja sa Si-O kiseonikom, jednaka 464 kJ / mol (111 kcal / mol),

uzrokuje otpornost njegovih kisikovih spojeva (SiO2 i silikati).

Energija vezanja Si-Si je mala, 176 kJ / mol (42 kcal / mol); ne sviđa

ugljenik, K. nije karakteriziran formiranjem dugih lanaca i dvostrukom vezom

između atoma Si. U zraku, K. zbog formiranja zaštitnog oksida

film je stabilan i na povišenim temperaturama. Oksidira u kiseoniku

počevši od 400 ° C, formirajući silicijum dioksid SiO2. Poznat je i monoksid.

SiO, stabilan na visokim temperaturama u obliku gasa; kao rezultat oštrog

hlađenjem se može dobiti čvrsti proizvod, koji se lako razlaže na

tanka smjesa Si i SiO2. K. je otporan na kiseline i rastvara se samo u

mješavine nitratne i fluorovodične kiseline; lako se otopi u vrućoj

alkalne otopine s evolucijom vodika. K. reaguje sa fluorom kada

sobna temperatura, sa ostalim halogenima - kada se greje sa

formiranje spojeva opće formule SiX4 (vidi Silicijum halidi).

Vodonik ne reagira direktno s K., a silicij (silan)

dobiju razgradnju silicida (vidi dolje). Poznata silika iz SiH4

do Si8H18 (po sastavu sličan zasićenim ugljikovodicima). K. oblici 2

grupe silana koje sadrže kiseonik su siloksani i silokseni. Sa dušikom K.

reaguje na temperaturama iznad 1000 ° C. Važna praktična važnost

si3N4 nitrid, neoksidiran u zraku čak i na 1200 ° C, otporan na

u odnosu na kiseline (osim azotne) i alkalije, kao i rastopljene

metali i šljake, čineći ga vrednim materijalom za hemikalije

industrija, za proizvodnju vatrostalnih materijala, itd. Visoka tvrdoća, i

takođe se razlikuju jedinjenja K sa termičkom i hemijskom otpornošću.

ugljenik (silicijum-karbid SiC) i bor (SiB3, SiB6, SiB12). Sa

zagrijavanje K. reagira (u prisustvu metalnih katalizatora,

na primer bakar) sa organohlornim jedinjenjima (na primer, sa CH3Cl) sa

formiranje organohalosilana [na primer, Si (CH3) 3CI], koji služe

sinteza brojnih organosilikonskih jedinjenja.

Receipt.

Najjednostavniji i najpogodniji laboratorijski postupak za proizvodnju silicija je

redukcija silicijum oksida SiO2 na visokim temperaturama sa metalima

restauratori. Zbog stabilnosti silicijevog oksida za obnovu

koriste se aktivni reduktanti kao što su magnezijum i aluminijum:

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

Kristalni aluminij se dobija redukcijom sa metalnim aluminijem.

silicij. Metoda dobijanja metala iz njihovih metalnih oksida

aluminijum je 1865. godine otvorio ruski kemičar NN Beketov. Sa

za oporavak silicijum oksida aluminijem, oslobođena toplota nije dovoljna

topljenje proizvoda reakcije - silicijum i aluminijum oksid, koji

se topi na 2050 C. Da bi se smanjila tačka topljenja proizvoda reakcije

sumpor i višak aluminija se dodaju u reakcionu smešu. Kada se formira reakcija

aluminijum sulfid koji se slabo topi:

2Al + 3S \u003d Al2S3

Kapi rastopljenog silikona padaju na dno lonca.

K. Tehnička čistoća (95-98%) se proizvodi u električnom luku

restauracija silika SiO2 između grafitnih elektroda.

U vezi sa razvojem poluprovodničke tehnologije razvijene su metode za dobijanje

čista i veoma čista K. Za to je potrebna prethodna sinteza najčišćeg

originalna jedinjenja K., iz kojih se K. ekstrahuje redukcijom ili

termička razgradnja.

Čisti poluprovodnik K. dobiva se u dva oblika: polikristalni

(redukcija SiCl4 ili SiHCl3 sa cinkom ili vodonikom, termička

razgradnje Sil4 i SiH4) i monokristalnog (taljenje zona bez kamenja)

i “izvlačenje” jednog kristala iz rastopljene K. - Čohralski metod).

Tehničkim silicijumom za hloriranje dobija se silicijum-tetraklorid.

Najstarija razgradnja silicijevog tetraklorida je metoda

istaknuti ruski hemičar akademik NN Beketov. Ovaj metod može

pošalji po jednadžbi:

SiCl4 + Zn \u003d Si + 2ZnCl2.

Ovdje se nalaze parovi silicijevog tetraklorida koji vriju na 57,6 ° C,

u interakciji sa cink para.

Trenutno se silicijum tetraklorid reducira vodikom. Reakcija

nastavlja se prema jednadžbi:

SiCl4 + 2H2 \u003d Si + 4HCl.

Silicijum se dobija u obliku praha. Primena i jodidna metoda

za dobijanje silikona, slično prethodno opisanom jodidnom postupku dobijanja

čisti titan.

Da bi se dobio čisti silicijum, prečišćava se od nečistoća zonskim topljenjem.

slično onome kako se dobija čist titan.

Preporučuje se za niz poluvodičkih uređaja

poluprovodnički materijali dobiveni u obliku monokristala, kao u

polikristalni materijal ima nekontrolisane promjene

električna svojstva.

Za vrijeme rotacije monokristala primjenom Czochralski metode, koja se sastoji

u sledećem: šipka se spušta u rastopljeni materijal, na kraju kojeg se

tu je kristal ovog materijala; on služi kao klica budućnosti

single crystal. Šipka se izvlači iz rastopa na maloj brzini do 1-2

mm / min Kao rezultat, postepeno raste jedan kristal željene veličine. Of the

izrezao je ploče koje se koriste u poluvodičkim uređajima.

Application.

Posebno legirani K. se široko koristi kao materijal za proizvodnju

poluprovodničke naprave (tranzistori, termistori, ispravljači snage)

strujne, kontrolirane diode - tiristori; solarne ćelije u kojima se koriste

svemirski brodovi, itd.). Pošto je K. prozirna za zrake dužine

talasa od 1 do 9 mikrona, koristi se u infracrvenoj optici (vidi i Kvarc).

Ima raznovrsne i sve šire primenjene oblasti. In

metalurgija K. se koristi za uklanjanje otopljenog u rastopljenom stanju

kiseonik metali (deoksidacija). K. je dio velikog

broj legura željeza i obojenih metala. Obično K. daje legure

povećana otpornost na koroziju, poboljšava njihova svojstva lijevanja i

povećava mehaničku čvrstoću; međutim, sa svojim većim sadržajem, K. može

izazvati krhkost. Gvožđe, bakar i aluminijum su najvažniji.

organosilikonska jedinjenja i silicidi. Silicijum i mnogi silikati

(glina, feldspat, liskun, talk, itd.) su obrađena stakla,

cement, keramika, električna i druge industrije.

Silikacija, površinska ili masa zasićenja materijala silicijumom.

Izrađuje se preradom materijala u dimu silicija, koji se formiraju na visokom nivou

temperatura iznad silikonske zapune, ili u gasovitom mediju koji sadrži

hlorosilani koji redukuju vodonik (na primer, reakcijom SiCI4 + 2H2

Si + 4HC1). Koristi se prvenstveno kao sredstvo za zaštitu vatrostalnog materijala

metali (W, Mo, Ta, Ti, itd.) od oksidacije. Otpornost na oksidaciju

zbog formiranja guste difuzije na S.

"Samozapaljivi" silikidni premazi (WSi2, MoSi2, itd.). Wide

koristi se silikonizirani grafit.

Connections.

Silicides

Silicidi (od latinskog. Silicijum - silicijum), hemijski spojevi silicija sa

metali i neki nemetali. C. Po tipu hemijske veze može biti

podeljena u tri glavne grupe: jonsko-kovalentne, kovalentne i

metal-like. Ion-kovalentni S. se formiraju alkalno (osim

natrijuma i kalijuma) i zemnoalkalnih metala, kao i metala podgrupa

bakar i cink; kovalentno - bor, ugljenik, azot, kiseonik, fosfor,

sumpor, oni se zovu i boridi, karbidi, silicijum nitridi, itd.;

metalne prelazne metale.

C. se dobija stapanjem ili sinteriranjem praškaste smjese Si i

odgovarajući metal: zagrijavanjem metalnih oksida sa Si, SiC, SiO2 i

prirodni ili sintetički silikati (ponekad pomiješani s ugljikom);

interakcija metala sa smjesom SiCl4 i H2; elektroliza taline,

koji se sastoji od K2SiF6 i oksida odgovarajućeg metala. Covalent i

metal-nalik S. vatrostalni, otporan na oksidaciju, djelovanje minerala

kiseline i razni agresivni gasovi. C. Koristi se u sastavu otpornog na toplinu

metal-keramički kompozitni materijali za avijaciju i projektile

tehnologije. MoSi2 se koristi za proizvodnju otpornih grijača,

rad na zraku na temperaturi do 1600 ° C. FeSi2, Fe3Si2, Fe2Si

su dio ferrosilicija koji se koristi za deoksidaciju i doping

čelika. Silicijum karbid je jedan od poluvodičkih materijala.

Siliconized graphite

Silikirani grafit, grafit zasićen silicijumom. Proizvedeno procesiranjem

porozni grafit u silikonskom zatrpavanju na 1800-2200 ° C (pri tome, parovi

silicij koji se nanosi u pore). Sastoji se od grafitne baze, silicijum karbida

i slobodni silicij. Kombinira visoku otpornost na toplinu svojstvenu grafitu.

i čvrstoću na povišenim temperaturama sa gustinom, nepropusnošću gasa,

visoka otpornost na oksidaciju na temperaturama do 1750 ° C i eroziji

otpornost. Koristi se za oblaganje visokotemperaturnih peći, u

uređaji za lijevanje metala, u grijaćim elementima, za

proizvodnja delova vazduhoplovne i svemirske tehnologije, rad u

visoke temperature i erozija

Silal (od latinskog. Silicij - silicijumska i engleska legura. Alloy), liveno gvožđe

sa visokim sadržajem silicija (5-6%). 2 sorte proizvedene u SSSR-u

C. - sa lamelarnim i sferičnim grafitom. Od S. čine relativno

jeftini dijelovi od lijevanog materijala koji rade u uvjetima visoke temperature (800-900

° C), na primjer, vrata iz otvorenih peći, rešetke, detalji parnih kotlova.

Silumin (od latinskog. Silicij - silicij i aluminij - aluminij), zajedničko ime

grupe legura na bazi aluminijuma koje sadrže silicij (4-13% u

neke marke do 23%). Ovisno o željenoj kombinaciji

tehnološka i operativna svojstva legiranja ugljika, katkad Cu, Mn, Mg

Zn, Ti, Be i drugi metali. C. imaju visoko lijevanje i dovoljno

visoke mehaničke osobine, mehaniĉki

svojstva livenih legura na bazi sistema Al - Cu. Za zasluge S.

njihova povećana otpornost na koroziju u mokrim i morskim uvjetima

atmosfere. C. koji se koristi u proizvodnji dijelova složene konfiguracije,

uglavnom u automobilskoj i avionskoj industriji. U SSSR izdao S. ocjene AL2,

AL4, AL9, itd.

Silica manganese

Silikomanganske ferolegure čiji su glavni sastojci silicij i mangan;

se topi u rudno-termalnim pećima kroz proces vraćanja ugljika. C.

sa 10-26% Si (ostatak Mn, Fe i nečistoća) dobijenih od manganove rude,

manganska šljaka i kvarcit, koristi se u topljenju čelika kao

dezoksidator i legirajući aditiv, kao i za taljenje feromangana

silicotermički proces s niskim sadržajem ugljika. Sa 28-30% Si

(sirovina za koju se dobija posebno visoki mangan

niskofosforna šljaka) koristi se u proizvodnji metala mangana.

Silikochrome

Silikohrom, ferosilikrom, ferolegura, čije su glavne komponente

silicij i hrom; topi se u peći za regeneraciju rude

proces iz kvarcita i granuliranog ferohroma ili

krom rude. C. sa 10-46% Si (ostatak Cr, Fe i nečistoća) se koristi kada

za topljenje niskolegiranog čelika, kao i za proizvodnju ferohroma

silicotermički proces s niskim sadržajem ugljika. C. sa 43-55% Si

koristi se u proizvodnji ferohroma bez ugljika i u taljenju

nerđajući čelik.

Silchrome

Silchrome (od latinskog. Silicij - silicij i hrom - hrom), zajedničko ime

grupe čelika otpornih na toplotu i toplotu otporne na Cr (5-14%) i Si

(1-3%). Ovisno o potrebnom nivou operativnih svojstava C.

dodatno legirano Mo (do 0,9%) ili Al (do 1,8%). C. otporan na

oksidacija u zraku i medijum koji sadrži sumpor do 850–950 ° C; primijeniti

uglavnom za proizvodnju ventila motora s unutarnjim izgaranjem,

kao i pojedinosti o instalacijama kotlova, glačalima itd

mehanička opterećenja, dijelovi iz S. rade dugo i pouzdano

na temperaturama do 600-800 ° C. U SSSR-u se izdaje S. oznake 4H9S2,

4X10C2M i drugi

Silicon Halides

Silicijevi halogenidi, silicijska jedinjenja sa halogenima. Poznati K. g.

sljedeće vrste (X-halogen): SiX4, SiHnX4-n (halogensilani), SinX2n + 2 i

mješoviti halidi, na primjer SiClBr3. U normalnim uvjetima SiF4 je plin,

SiCl4 i SiBr4 - tekućine (tpl - 68,8 i 5 ° S), SiI4 - čvrste (tnl)

124 ° C). SiX4 jedinjenja se lako hidrolizuju: SiX4 + 2H2O \u003d SiO2 + 4HX;

vazduh se puši zbog formiranja veoma malih čestica SiO2;

silicijum tetrafluorid reagira različito: 3SiF4 + 2H2O \u003d SiO2 + 2H2SiF6. Chlorosilanes

(SiHnX4-n), na primjer SiHCl3 (dobiven djelovanjem plinovitog HCl na Si),

pod dejstvom vode formiraju polimerna jedinjenja sa jakim siloksanom

si-O-Si lanac. Razlikujući visoku reaktivnost, hlorosilani

služe kao polazni materijali za proizvodnju organosilikonskih jedinjenja.

Jedinjenja tipa SinX2n + 2, koji sadrže lance atoma Si, sa X - hlorom, daju

broj, uključujući Si6Cl14 (tnl 320 ° C); preostali halogeni formiraju samo Si2X6.

Dobijeni su spojevi tipova (SiX2) n i (SiX) n. SiX2 i SiX Molecules

postoje na visokim temperaturama u obliku gasa i sa oštrim hlađenjem

(tečni azot) čine čvrste polimerne supstance koje su nerastvorne u

uobičajeni organski rastvarači.

SiCl4 silicij tetraklorid se koristi u proizvodnji maziva,

električna izolacija, nosači toplote, vodoodbojne tekućine, itd.

Silicon carbide.

Silikonski karbid, karborund, SiC, silicijum-karbonski spoj; jedan od

najvažniji karbidi koji se koriste u inženjerstvu. U čistom obliku K. k - bezbojan

diamond crystal; tehnički proizvod zelene ili plavo-crne

boje. K. k. Postoji u dvije glavne kristalne modifikacije -

heksagonalni (a-SiC) i kubični (b-SiC), sa šesterokutnim bićem

"Giant molecule", izgrađen na principu nekakve strukturne

usmjerena polimerizacija jednostavnih molekula. Slojevi ugljikovih atoma i

silicij u a-SiC postavljaju se međusobno na različite načine, formirajući mnoge

strukturni tipovi. Prijelaz b-SiC u a-SiC se odvija na temperaturi

2100-2300 ° C (obrnuti prelaz se obično ne poštuje). K. K. Refractory

(topi se sa razgradnjom na 2830 ° C), ima izuzetno visoku tvrdoću

(mikrotvrdoća 33400 Mn / m2 ili 3.34 tf / mm2), odmah iza dijamanta i bora

karbid B4C; krhke; gustoća 3,2 g / cm3. K. k

hemijska okruženja, uključujući i visoke temperature.

K. k. Se proizvodi u električnim pećima na 2000-2200 ° C iz mješavine kvarcnog pijeska

(51-55%), koks (35-40%) sa dodatkom NaCI (I-5%) i piljevinom (5-10%).

Zbog svoje visoke tvrdoće, kemijske otpornosti i otpornosti na habanje K.

široko se koristi kao abrazivni materijal (pri brušenju), za rezanje

tvrde materijale, tačke alata, kao i za izradu raznih

dijelovi kemijske i metalurške opreme koja djeluje u kompleksu

visokotemperaturni uslovi. K. k., Dopiran sa različitim nečistoćama,

koristi se u poluprovodničkoj tehnologiji, posebno na povišenim

temperature. Interesantno je koristiti K. k

proizvodnja grijača visokotemperaturnih električnih peći za otpornost

(silikonske šipke), gromobrani za električne dalekovode

strujni, nelinearni otpori, kao dio električno izolacionih uređaja, itd.

Silicon Dioxide

SILIKON DIOKSID (silika), SiO2, kristali. Najčešće

mineral je kvarc; obični pijesak je također silicij-dioksid. Used in

proizvodnju stakla, porculana, keramike, betona, opeke, keramike, kao

gumeni punjač, \u200b\u200badsorbent u kromatografiji, u elektronici, akusto-optici

minerali silike, broj mineralnih vrsta koje predstavljaju

polimorfne modifikacije silicij-dioksida; otporan na određene

temperaturni opsezi zavise od pritiska.

Ime | | Sistem | Pritisak, | Temperatura | | Gustina |

| mineral | | | am * | | | t, | |

| | | | | tura, ° C | kg / m "|

| b-cristobali | | kubni | 1 | 1728-147 | 2190 |

| t | | | | 0 | |

| b-tridimit | | Šesterokut | 1 | 1470-870 | 2220 |

| | | Naya | | | |

| a-kvarc | | hexagonal | 1 | 870-573 | 2530 |

| | | Naya | | | |

| b-kvarc | | trigonal | 1 | ispod 573 | 2650 |

| b1-tridimit | | hexagonal | 1 | 163-117 | |

| | | Naya | | | 2260 |

| a-tridimit | metastabilan | rombični | 1 | ispod 117 | cca. |

| | y | | | | 2260 |

| a-cristobali | Tetragonal | 1 | ispod 200 | 2320 |

| t | | Naya | | | |

| Coesit | Metastable | monoclinic | 35 tisuća | 1700-500 | 2930 |

| | e na niskom nivou | | | |

| | temper- | | | | |

| | Raturah i | | | | |

| | pritisak | | | | |

| Stishovit | | tetragonal | 100-180 | 1400-600 | 4350 |

| | | Naya | | | | |

| Kitit | | tetragonal | 350-1260 | 585-380 | 2500 |

| | | Naya | | | |

* 1 am \u003d 1 kgf / cm2 @ 0,1 Mn / m2.

Osnova kristalne strukture K. m. Je trodimenzionalni okvir,

izgrađen od tetraedara koji se povezuju preko zajedničkih kisika (5104).

Međutim, simetrija njihove lokacije, gustoće pakovanja i obostrane

orijentacija je različita, što se odražava u simetriji pojedinih kristala

minerali i njihova fizička svojstva. Izuzetak je stishovit,

na čijoj osnovi su oktahedre (SiO6), koje čine strukturu,

slično rutilu. Sve K. m. (Osim nekih vrsta kvarca)

obično bezbojan. Tvrdoća na mineraloškoj skali je različita: od 5.5 (a-

tridymite) do 8-8.5 (stishovit).

K. m. Obično se nalazi u obliku vrlo sitnih zrnaca, kriptokristalno

fibrozni (a-kristobalit, tzv. lussatite) i ponekad sferoidni

formacije. Manje - u obliku tabularnih ili pločastih kristala

izgled (tridimit), oktaedarska, dipiramidna (a- i b-kristobalit),

fina igla (coesit, stishovit). Većina C. m. (Osim kvarca) je vrlo

retki iu uslovima površinskih zona zemljine kore su nestabilni.

Visokotemperaturne modifikacije SiO2 - b-tridimita, b-kristobalita -

formirane u plitkim šupljinama mladih izlivnih stijena (daciti, bazalti,

lipariti, itd.). Nisko-temperaturni a-kristobalit, zajedno sa a-tridimitom,

je jedan od sastavnih delova ahata, kalcedona, opala; deponovan

iz vrelih vodenih rastvora, ponekad iz koloidnog SiO2. Stishovit i coesit

pronađeno u peščarima meteorskog kratera Devil Canyon u Arizoni (SAD)

gde se formiraju na račun kvarca sa trenutnim visokim pritiskom i

kada temperatura raste tokom pada meteorita. I u prirodi

tu su: kvarcno staklo (tzv. leschelerit), formirano u

topljenje kvarcnog peska od udara groma, i melanoflogita

kao mali kubični kristali i kore (pseudomorfi koji se sastoje od

opal i kalcent kalcedona), koji se pripisuje prirodnom sumporu u

talože Sicilije (Italija). Kitit u prirodi nije ispunjen.

Kvarc (njegov. Quarz), mineral; pod imenom K. dva kristalna

modifikacije silicijum dioksida SiO2: heksagonalna K. (ili a-K.), stabilna

sa pritiskom od 1 atm (ili 100 kn / m2) u temperaturnom opsegu od 870-573 ° C, i

trigonal (b-K.), stabilan na temperaturama ispod 573 ° C. bk najviše

široko rasprostranjena u prirodi. Kristalizira se u trigonalnoj klasi.

trapezohedron trigonalnog sistema. Kristalna struktura okvira

izrađeni od silikonsko-kisikovih tetrahedrona raspoređenih na način na koji se vijak (sa

desno ili lijevo okretanje vijka) u odnosu na glavnu os kristala. In

u zavisnosti od toga, desna i leva strukturalna i morfološka

kristalni oblici koji se spolja razlikuju u simetriji rasporeda nekih

lica (na primjer, trapezohedron, itd.). Nedostatak aviona i centra

simetrija u kristalima K. uzrokuje prisustvo piezoelektričnih i

piroelektrična svojstva.

Najčešće kristalni kristali imaju izduženi prizmatični izgled

dominantni razvoj lica šesterokutne prizme i dva romboedrona

(kristalna glava). Rjeđe, kristali imaju oblik pseudoheksagonala

dipiramide Vanjski pravilni kristali K. su obično kompleksni,

formiranje najčešćih dvostrukih sekcija prema tzv. brazilian or

dauphine zakoni. Potonji se javljaju ne samo sa rastom kristala

ali i kao rezultat unutrašnjeg strukturalnog prilagođavanja termalnim a - b

tranzicije, praćene kompresijom, kao i mehaničke deformacije.

Boja kristala, žitarica, agregata K. najraznovrsnija: najčešća

bezbojna, mliječno bijela ili siva K. Prozirno ili prozirno

prekrasno obojeni kristali, nazvani posebno: bezbojni, prozirni -

rock crystal; ljubičasta - ametist; smoky - rauchtopaz; crna

Morion; zlatno žuta - citrin. Obično se pojavljuju različite mrlje

strukturne greške prilikom zamjene Si4 + sa Fe3 + ili Al3 + uz istovremenu

ulazi u rešetku Na1 +, Li1 + ili (OH) 1-. Tu je i teško

obojene K. zbog mikro-uključivanja stranih minerala: zeleni prasem

Uključivanje mikrokristalnog aktinolita ili klorita; zlatni shimmer

aventurin - inkluzije liskuna ili hematita, i dr

sorte K. - ahat i kalcedon - sastoje se od najfinijeg vlaknastog

formacije. K. Optički jednoosni, pozitivni. Indeks refrakcije

(za dnevnu svjetlost l \u003d 589,3): ne \u003d 1,555; ne \u003d \u003d 1,544. Transparentno

ultraljubičaste i djelomično infracrvene zrake. Kada prolazi svjetlo

ravninski polarizirani snop u smjeru optičke osi lijevih kristala K.

rotirati ravninu polarizacije na lijevo, a desno - na desno. U vidljivom delu

spektar, vrijednost kuta rotacije (prema debljini ploče K. u 1 mm) varira od

32.7 (za 486 nm) do 13.9 ° (728 nm). Dielektrična vrijednost

propusnost (eij), piezoelektrični modul (djj) i elastičnost

koeficijenti (Sij) su sledeći (na sobnoj temperaturi): e11 \u003d 4,58; e33 \u003d

4.70; d11 \u003d -6,76 * 10-8; d14 \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. Linearni koeficijenti

produžeci su: okomiti na osu 3. reda od 13.4 * 10-6 i

paralelno sa osi 8 * 10-6. Toplina transformacije b - a K. je jednaka 2,5 kcal / mol.

(10,45 kj / mol). Tvrdoća na mineraloškoj skali od 7; gustina je 2650

kg / m3. Topi se na temperaturi od 1710 ° C i zamrzava kada se ohladi u tzv.

kvarcno staklo. Fused K. je dobar izolator; otpor kocke sa

rub 1 cm na 18 ° C je 5 * 1018 ohm / cm, koeficijent linearnog širenja

0.57 * 10-6 cm / ° S. Razvijena je ekonomski održiva tehnologija uzgoja.

sintetski monokristali K. koji se dobija iz vodenih rastvora SiO2

na povišenim tlakovima i temperaturama (hidrotermalna sinteza). Kristali

sintetička K. ima stabilna piezoelektrična svojstva,

otporna na zračenje, visoka optička homogenost, itd

tehnička svojstva.

Prirodni K. je veoma rasprostranjen mineral, neophodan je.

dio mnogih stijena, kao i ležišta korisnih

fosili najrazličitije geneze. Najvažnije za

kvarcni materijali - kvarcni pijesci, kvarciti i

kristalni monokristal K. Ovo je retko i vrlo

much appreciated. U SSSR-u, najznačajniji nalazi kristala K. su na Uralu, u

SSSR (Volyn), u Pamiru, u slivu reke. Aldan; u inostranstvu - depoziti u

Brazil i Republika Madagaskar. Kvarcni pesak je važna sirovina

industrija keramike i stakla. Pojedinačni kristali

primjena u radio inženjerstvu (piezoelektrični stabilizatori frekvencije,

filteri, rezonatori, piezoplate u ultrazvučnim instalacijama, itd.); u

izrada optičkih instrumenata (prizme za spektrografe, monokromatore, leće

za ultraljubičastu optiku itd.). Fused K. se koristi za

izradu specijalnih hemijskih proizvoda. K. se takođe koristi

dobiti hemijski čist silicij. Prozirno, lijepo oslikano

k. sorte su poludrago kamenje i široko se koriste u

nakit.

Silicijum kvarcno staklo, jednokomponentno silikatno staklo

prirodne vrste silicija - kameni kristal, kvarcna vena i

kvarcni pesak i sintetički silicijum. Postoje dva

tip industrijskog C. s.: transparentan (optički i tehnički) i

opaque. Opacity K. p. Dodaje veliki broj

u njoj su raspoređeni mali mjehurići plina (promjera od 0,03 do 0,3

um), rasipanje svjetlosti. Optički transparentni K. s., Dobijeno topljenjem

kameni kristal, savršeno ujednačen, ne sadrži vidljivi plin

mjehurići; ima najniži indeks među silikatnim čašama

refrakcija (nD \u003d 1.4558) i najveći prenos svetlosti, posebno za

ultraljubičaste zrake. Za K. sa. karakterizira visoka toplinska i

hemijska otpornost; temperatura omekšavanja K. s. 1400 ° C. K. p. a good

dielektrična, specifična električna provodljivost na 20 ° S-10-14 - 10-16th-

1m-1, dielektrični gubici tangenta pri temperaturi od 20 ° C i frekvenciji

106 Hz - 0,0025-0,0006. K. p. koristi se za proizvodnju laboratorije

posuđe, lonci, optički uređaji, izolatori (posebno za visoke

temperature), proizvodi otporni na temperaturne fluktuacije.

Silani (od latinskog. Silicijum - silicijum), silikonska jedinjenja sa zajedničkim vodonikom

formule SinH2n + 2. Dobijeni su silani do oktasilana Si8H18. Sa

sobna temperatura prva dva K. - monosilan SiH4 i disilan Si2H6 -

gasovito, ostalo - isparljive tečnosti. Sve C. imaju neugodan miris,

otrovno. K. mnogo manje stabilan od alkana, u vazduhu

samozapaljivost, na primjer 2Si2H6 + 7O2 \u003d 4SiO2 + 6H2O. Voda se razlaže:

Si3H8 + 6H2O \u003d 3SiO2 + 10H2. U prirodi, K. se ne javlja. U laboratoriji po akciji

razblažene kiseline na magnezijum silikidu dobijaju mešavinu raznih K., njenih

snažno ohlađen i odvojen (frakcionom destilacijom u potpunom odsustvu

vazduh).

Silicic acid

Silikatne kiseline, derivati \u200b\u200bsilicijevog anhidrida SiO2; vrlo slaba

kiselina, slabo rastvorljiva u vodi. U čistom obliku su dobijeni

metasilikatnu kiselinu H2SiO3 (preciznije, polimerni oblik H8Si4O12) i

H2Si2O5. Amorfni silicijum (amorfni silicijum dioksid) u vodenom rastvoru

(topivost oko 100 mg u 1 l) formira pretežno ortosilikon

kiselina H4SiO4. U supersaturiranim rastvorima dobijenim različitim metodama K.

variraju sa formiranjem koloidnih čestica (molarna masa do 1500), na

čije površine su OH grupe. Obrazovan tako dalje. sol in

pH zavisnost može biti stabilna (pH oko 2)

ili može agregirati, odlazeći u gel (pH 5-6). Resilient

visoko koncentrirani solovi K. do. koji sadrže posebne supstance -

stabilizatori, koji se koriste u proizvodnji papira, u tekstilu

industrije, za tretman vode. Fluorosilikatna kiselina, H2SiF6,

jaka neorganska kiselina. Postoji samo u vodenoj otopini; u

slobodni oblik razlaže se u silicijum tetrafluorid SiF4 i vodikov fluorid

Hf Koristi se kao jako dezinficijens, ali uglavnom -

za primanje soli K. to. - kremneftoridov.

Silikati

SILIKATI, soli silikonskih kiselina. Najrasprostranjenije u zemljinoj kori

(80% po težini); poznato je više od 500 minerala, među kojima su dragoceni

kamenje, kao što je smaragd, beril, akvamarin. Silikati - osnova cementa,

keramika, emajli, silikatno staklo; sirovine u proizvodnji mnogih metala,

ljepila, boje itd.; radio elektroničke materijale, itd. Krem-fluoridi,

fluorosilikati, soli hidrofluorosilikatne kiseline H2SiF6. Kada se zagreje

raspada, na primjer, CaSiF6 \u003d CaF2 + SiF4. Na, K, Rb, Cs i Ba soli su teške

rastvorljiv u vodi i formira karakteristične kristale u kojima se koristi

kvantitativne i mikrohemijske analize. Najveća praktična vrijednost

ima natrijum silicofluorid Na2SiF6 (posebno u proizvodnji

cementi, emajli, itd.). Značajan udio Na2SiF6

reciklirajte na NaF. Na2SiF6 se dobija iz otpada koji sadrži SiF4

superfosfatne biljke. Silikofluoridi Mg, Zn i Al rastvorljivi u vodi

(tehnički naziv fluates) se koristi za pružanje otpornosti na vodu

građevinski kamen. Sve K. (kao i H2SiF6) su otrovne.

Aplikacije.

Slika 1. Desni i lijevi kvarc.

Sl.2 Minerali od silicijevog dioksida.

Slika 3 Kvarc (struktura)