Resumen: “El silicio, sus propiedades y los cambios alotrópicos. El silicio es un elemento biogénico. Silicio, sus propiedades y modificaciones alotrópicas - características químicas del silicio
El silicio cristalino es un material gris oscuro con un brillo de acero. La estructura del silicio es similar a la estructura del diamante: la red cristalina es cúbica centrada en la cara, pero debido al enlace más largo entre los átomos Si-si longitud de enlace versus C-C La dureza del silicio es mucho menor que el diamante. El silicio es muy frágil, su densidad es de 2,33 g / cm 3.
Al igual que el carbón, se refiere a sustancias refractarias.
La estructura cristalina del silicio (fig. 2).
La red cristalina de silicio es un tipo de diamante cúbico centrado en la cara, el parámetro a = 0.54307 nm (otras modificaciones polimórficas de silicio se obtienen a altas presiones), pero debido a la mayor longitud de enlace entre los átomos Si-si longitud de enlace versus C-C La dureza del silicio es mucho menor que el diamante. El silicio es frágil, solo cuando se calienta a más de 800 ° C se convierte en una sustancia plástica. Curiosamente, el silicio es transparente a la radiación infrarroja, comenzando a una longitud de onda de 1.1 micrómetros. Concentración del propio portador - 13.1 × 10 28 m? 3
Figura 2. Esquema de enlace de la cadena de covalente y celosía de silicio: a - enlace covalente; b - vista general
Propiedades quimicas
En los compuestos, el silicio tiende a exhibir un estado de oxidación de +4 o? 4, ya que el átomo de silicio es más característico del estado sp 3 - la hibridación de orbitales. Por lo tanto, en todos los compuestos excepto sílice (II) Sio, el silicio es tetravalente.
Químicamente, el silicio está inactivo. A temperatura ambiente, reacciona solo con flúor gaseoso y se forma tetrafluoruro de silicio volátil. SiF 4 . Cuando se calienta a una temperatura de 400–500 ° C, el silicio reacciona con el oxígeno para formar dióxido Sio 2 , con cloro, bromo y yodo, con la formación de los correspondientes tetrahaluros fácilmente volátiles SiHalogen 4 .
El silicio no reacciona directamente con el hidrógeno, los compuestos de silicio con hidrógeno son silanos con la fórmula general Si n H 2n + 2 - Obtenido indirectamente. Monosilano Sih 4 (a menudo se llama simplemente silano) se libera cuando los siliciuros metálicos interactúan con soluciones ácidas, por ejemplo:
Ca 2 Si + 4HCl\u003e 2CaCl 2 + SiH 4 ^
Silano formado en esta reacción. Sih 4 contiene una mezcla de otros silanos, en particular, disilano Si 2 H 6 y trisilano Si 3 H 8 en el que hay una cadena de átomos de silicio interconectados por enlaces simples (-Si-Si-Si-).
Con nitrógeno, el silicio a una temperatura de aproximadamente 1000 ° C forma un nitruro. Si 3 N 4 , con boro - boruros térmicamente y químicamente resistentes Sib 3 SiB 6 y sib 12 . El compuesto de silicio y su análogo más cercano en la tabla periódica - carbono - carburo de silicio SiC (Carborundum) se caracteriza por alta dureza y baja actividad química. El carborundum es ampliamente utilizado como abrasivo.
Cuando el silicio se calienta con metales, se producen siliciuros. Los siliciuros se pueden dividir en dos grupos: iónico-covalente (silicatos de metales alcalinos, alcalinotérreos y magnesio). Ca 2 Si, Mg 2 Si y otros.) y similares al metal (siliciuros de metales de transición). Los siliciuros de metales activos se descomponen bajo la acción de los ácidos, los siliciuros de los metales de transición son químicamente estables y no se descomponen bajo la acción de los ácidos. Los siliciuros tipo metal tienen altos puntos de fusión (hasta 2000 ° C). Con mayor frecuencia se forman siliciuros de tipo metal de composiciones. Mesi me 3 Si 2 Yo 2 Si 3 Yo 5 Si 3 y mesi 2 . Las siliciuros de tipo metálico son químicamente inertes, resistentes a la acción del oxígeno incluso a altas temperaturas.
Al restaurar Sio 2 Silicio a altas temperaturas forma sílice (II). Sio.
El silicio se caracteriza por la formación de compuestos organosilícicos en los cuales los átomos de silicio están conectados en largas cadenas al unir átomos de oxígeno. Oh-, ya cada átomo de silicio, excepto dos átomos. OhAñadidos dos radicales más orgánicos. R 1 y R 2 = CH 3 , C 2 H 5 , C 6 H 5 CH 2 CH 2 CF 3 y otros
Para el grabado del silicio, el más utilizado es una mezcla de ácidos fluorhídrico y nítrico. Algunos recolectores especiales prevén la adición de anhídrido crómico y otras sustancias. Durante el grabado, la solución de grabado ácido se calienta rápidamente hasta el punto de ebullición, mientras que la velocidad de grabado aumenta muchas veces.
Si + 2HNO 3 = SiO 2 + NO + NO 2 + H 2 O
Sio 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O
3SiF 4 + 3H 2 O = 2H 2 SiF 6 + vH 2 Sio 3
Para el grabado de silicio se pueden utilizar soluciones acuosas de álcalis. El grabado del silicio en soluciones alcalinas comienza a una temperatura de la solución de más de 60 ° C.
Si + 2KOH + H 2 O = k 2 Sio 3 + 2H 2 ^
K 2 Sio 3 + 2H 2 O-h 2 Sio 3 + 2KOH
Propiedades fisicas
La celosía de cristal de silicona cúbica centrada en la cara tipo diamante, parámetro un = 0.54307 nm (otras modificaciones polimórficas de silicio se obtuvieron a altas presiones), pero debido a la mayor longitud de enlace entre los átomos Si-si en comparación con la longitud del enlace C - C, la dureza del silicio es considerablemente menor que la del diamante. El silicio es frágil, solo cuando se calienta a más de 800 ° C se convierte en una sustancia plástica. Curiosamente, el silicio es transparente a la radiación infrarroja, comenzando a una longitud de onda de 1.1 micrómetros. Concentración del portador de carga propia - 13.1 · 10 28 m? 3
Propiedades electrofisicas
El silicio elemental en forma monocristalina es un semiconductor sin separación directa. El intervalo de banda a temperatura ambiente es de 1.12 eV, y en T = 0 K es de 1.21 eV. La concentración de portadores de carga intrínseca en el silicio en condiciones normales es de aproximadamente 1,5 · 10 10 cm - 3
Las propiedades electrofísicas del silicio cristalino están muy influenciadas por las impurezas que contiene. Para obtener cristales de silicio con conductividad de orificio, se introducen en el silicio los átomos de los elementos del tercer grupo, como el boro, el aluminio, el galio, el indio. Para obtener cristales de silicio con conductividad electrónica, los átomos de los elementos del grupo Vth, como el fósforo, el arsénico y el antimonio, se introducen en el silicio. (foto 3)
Figura 3. Cristales de silicio y obleas para la fabricación de semiconductores.
Al crear dispositivos electrónicos basados en silicio, se utiliza la capa cercana a la superficie del material (hasta decenas de micrones), por lo que la calidad de la superficie del cristal puede tener un impacto significativo en las propiedades eléctricas del silicio y, en consecuencia, en las propiedades del dispositivo terminado. Al crear algunos dispositivos, se utilizan técnicas relacionadas con la modificación de la superficie, por ejemplo, tratando la superficie del silicio con varios agentes químicos.
1. Permeabilidad dieléctrica: 12
2. Movilidad electrónica: 1300-1450 cm50 / (in · c).
3. Movilidad del agujero: 500 cm² / (in · c).
4. El ancho de la zona prohibida de 1.205-2.84 · 10 -4 · T
5. Vida útil del electrón: 5 ns - 10 ms
6. El camino libre medio del electrón: aproximadamente 0,1 cm.
7. La longitud de la carrera libre del agujero: alrededor de 0.02 - 0.06 cm
Institución educativa municipal
"Escuela secundaria № 6"
Ciudades de murom
Resumen en química sobre el tema:
“El silicio, sus propiedades y los cambios alotrópicos. El silicio - un elemento biogénico "
Estudiante cumplido 8 en clase
Shvetsova Tatyana
Jefe Kornyshova S.S.
Introducción 3
Historia de Silicon Discovery 4
El silicio en la naturaleza y su minería industrial. 5
Silicio, sus propiedades y modificaciones alotrópicas. 7
Formas de obtener silicio 10
Compuestos de silicio y sus propiedades 11
Silicio - Nutriente 14
Industria del silicato 17
Conclusión 19
Literatura 20
Introducción
Las propiedades curativas del silicio se conocían mucho antes de nuestros días: en la antigua India y China, las propiedades curativas del silicio que contiene bambú joven se usaban durante mucho tiempo en Rusia, y la arcilla blanca se usaba en Rusia para tratar a niños anémicos y ancianos frágiles por envenenamiento y ardor de estómago, por enfermedades de la piel. Incluso en la práctica farmacéutica de la antigua India y China, y más tarde, la medicina popular de muchos países utilizaba decocciones, infusiones y extractos de plantas que contenían silicio, como la cola de caballo, la ortiga, el alpinista, el bambú y el famoso ginseng. Durante más de 200 años, el silicio se ha utilizado en la homeopatía clásica, es muy popular en la cosmetología moderna y se usa ampliamente en la mesoterapia para la revitalización de la piel (rejuvenecimiento).
Objetivo: Estudiar las propiedades del silicio y sus compuestos naturales, para mejorar el conocimiento sobre la estructura de los átomos.
· Determinar la estructura del silicio, el valor del silicio y sus compuestos y su aplicación práctica.
· Destacar el valor del silicio como nutriente
· Identificar las principales áreas de la industria del silicato.
Historia de Silicon Discovery
El silicio es un elemento del subgrupo principal del cuarto grupo del tercer período de la tabla periódica de elementos químicos. I. Mendeleev, con número atómico 14. Denotado por el símbolo Si (lat. Silicio).
Pure Creme fue aislada en 1811 por los científicos franceses Joseph Louis Gay-Lussac y Louis Jacques Tenard.
En 1825, el químico sueco Johns Jakob Berzelius, por la acción del potasio metálico sobre el fluoruro de silicio SiF 4, obtuvo silicio elemental puro. El nuevo elemento recibió el nombre de "silicium" (del latín. Silex - flint). El nombre ruso "silicio" fue introducido en 1834 por el químico ruso German Ivanovich Hess. Traducido del griego antiguo.κρημνός - "acantilado, montaña".
(del latín. silicis - flint; nombre ruso del griego - kremnos - cliff) Si - descubierto por J.
Berzelius (Estocolmo, Suecia) en 1824. Y aquí está el elemento químico de silicio (Silicium - lat.), Número atómico 14, grupo IV del sistema periódico.
En 1825, el químico sueco Johns Jacob Berzelius, por la acción del potasio metálico sobre el fluoruro de silicio SiF 4, obtuvo silicio elemental puro. Al nuevo elemento se le dio el nombre de "silicio" (del latín. Silex - flint). El nombre ruso "silicio" fue introducido en 1834 por el químico ruso German Ivanovich Hess. Traducido del griego kremnos - "acantilado, montaña".
Estar en la naturaleza
El silicio en la naturaleza y su minería industrial.
Más a menudo en la naturaleza, el silicio se encuentra en forma de sílice, compuestos a base de dióxido de silicio (IV) SiO 2 (alrededor del 12% de la masa de la corteza terrestre). Los principales minerales formados por el dióxido de silicio son arena (río y cuarzo), cuarzo y cuarcita, pedernal. El segundo grupo más común de compuestos de silicio en la naturaleza son los silicatos y los aluminosilicatos.
Hay hechos aislados de encontrar silicio puro en su forma nativa: silicio metálico en ijolitah del macizo Hot Mining, petrología de condritas ordinarias.
· SiO 2 + 2Mg = 2MgO + Si,
El silicio, sus propiedades y modificaciones alotrópicas.
El silicio cristalino es una sustancia gris oscura con un brillo de acero. La estructura del silicio es similar a la del diamante: la red cristalina es cúbica centrada en la cara, pero debido a la unión más larga entre los átomos de Si-Si en comparación con la longitud del enlace C - C, la dureza del silicio es mucho menor que la del diamante. El silicio es muy frágil, su densidad es de 2,33 g / cm 3.
Al igual que el carbón, se refiere a sustancias refractarias.
Estructura cristalina de silicio.
Propiedades quimicas
1. Si + 2HNO 3 = SiO 2 + NO + NO 2 + H 2 O
2. SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O
3. 3SiF 4 + 3H 2 O = 2H 2 SiF 6 + ↓ H 2 SiO 3
1. Si + 2KOH + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2
2. K 2 SiO 3 + 2H 2 O↔H 2 SiO 3 + 2KOH
Propiedades fisicas
La red cristalina de silicio es un tipo de diamante cúbico centrado en la cara, parámetro a = 0.54307 nm (otras modificaciones polimórficas de silicio se obtuvieron a altas presiones), pero debido a la mayor longitud del enlace entre los átomos de Si-Si en comparación con la longitud del enlace C - C, la dureza del silicio es significativamente menos que un diamante El silicio es frágil, solo cuando se calienta a más de 800 ° C se convierte en una sustancia plástica. Curiosamente, el silicio es transparente a la radiación infrarroja, comenzando a una longitud de onda de 1.1 micrómetros. La concentración intrínseca de portadores de carga es 13.1 × 10 28 m −3
Propiedades electrofisicas
El silicio elemental en forma de monocristal es un semiconductor de banda prohibida indirecta. Brecha de banda en la habitación
la temperatura es de 1.12 eV, y en T = 0 K es de 1.21 eV. La concentración de portadores de carga intrínseca en silicio en condiciones normales es de aproximadamente 1,5 × 10 10 cm −3 [fuente no especificada 342 días].
Las propiedades electrofísicas del silicio cristalino están muy influenciadas por las impurezas que contiene. Para obtener cristales de silicio con conductividad de orificio, se introducen en el silicio los átomos de los elementos del tercer grupo, como el boro, el aluminio, el galio, el indio. Para obtener cristales de silicio con conductividad electrónica, los átomos de los elementos del grupo Vth, como el fósforo, el arsénico y el antimonio, se introducen en el silicio.
Al crear dispositivos electrónicos basados en silicio, se utiliza la capa cercana a la superficie del material (hasta decenas de micrones), por lo que la calidad de la superficie del cristal puede tener un impacto significativo en las propiedades eléctricas del silicio y, en consecuencia, en las propiedades del dispositivo terminado. Al crear algunos dispositivos, se utilizan técnicas relacionadas con la modificación de la superficie, por ejemplo, tratando la superficie del silicio con varios agentes químicos.
1. Permeabilidad dieléctrica: 12
2. La movilidad de los electrones: 1300-1450 cm² / (in · c).
3. Movilidad del agujero: 500 cm² / (in · c).
4. El ancho de la zona prohibida de 1,205-2,84 × 10 -4 · T
5. Vida útil del electrón: 5 ns - 10 ms
6. El camino libre medio del electrón: aproximadamente 0,1 cm.
7. La longitud de la carrera libre del agujero: alrededor de 0.02 - 0.06 cm
Maneras de obtener silicona
El silicio libre se puede obtener calcinando arena blanca y fina con magnesio, que por su composición química es óxido de silicio casi puro,
· SiO 2 + 2Mg = 2MgO + Si,
el silicio amorfo formado en este caso tiene la forma de un polvo marrón, cuya densidad es de 2.0 g / cm ³
En la industria, el silicio de calidad técnica se obtiene reduciendo la masa fundida de SiO 2 con coque a aproximadamente 1800 ° C en hornos de arco. La pureza del silicio así obtenido puede alcanzar el 99.9% (las principales impurezas son carbono, metales).
Posible purificación adicional del silicio a partir de impurezas.
· La limpieza en condiciones de laboratorio se puede llevar a cabo mediante la preparación preliminar de siliciuro de magnesio Mg 2 Si. Además, el monosilano gaseoso SiH4 se obtiene a partir de siliciuro de magnesio usando ácidos clorhídrico o acético. El monosilano se purifica por destilación, sorción y otros métodos, y luego se descompone en silicio e hidrógeno a una temperatura de aproximadamente 1000 ° C.
· La purificación del silicio a escala industrial se realiza mediante cloración directa del silicio. Se forman compuestos de la composición SiCl 4 y SiCl 3 H. Estos cloruros se purifican a partir de impurezas de varias maneras (generalmente por destilación y desproporción) y se reducen en la etapa final con hidrógeno puro a temperaturas de 900 a 1100 ° C.
· Desarrollar tecnologías de purificación de silicio industrial más baratas, más limpias y más eficientes. Para 2010, estos incluyen tecnología de purificación de silicio con flúor (en lugar de cloro); tecnologías para la destilación de monóxido de silicio; Tecnologías basadas en el grabado de impurezas, concentrándose en los límites intercristalinos.
El método de producir silicio en su forma pura fue desarrollado por Nikolai Nikolayevich Beketov.
El mayor productor de silicio en Rusia es OKRusal: el silicio se produce en plantas en la ciudad de Kamensk-Uralsky (región de Sverdlovsk) y en la ciudad de Shelekhov (región de Irkutsk).
Compuestos de silicio y sus propiedades.
Conexiones silicio
Carburo de silicio (SiC) Silanos (Si n H 2n + 2) Ácido fluorosilícico (H 2) Ácidos silícicos (SiO 2 · n H2O) Óxido de silicio (II) (SiO) Óxido de silicio (IV) (SiO2) Gel de sílice de feldespato ( n SiO2 · m H2O) Aceite de silicona Siliconas (n) Silicida de vanadio (V3-S) Silicosa de renio (ReSi) Silicida de molibdeno (MoSi2) Silicato de antimonio (Si 3 Sb 4) Silicona de bismuto (Si 3 Bi 4) Silicida de polonio (SiPo2) Silicide de calcio (CaSi 2) Silicone de manganeso (Mg 2 Si) Triclorosilano (SiHCl 3) Cloruro de silicio (IV) (SiCl 4) Cloruros de silicio Nitruro de silicio (Si 3 N 4) Tetraioduro de silicio (SiI 4) Tetrabromuro de silicio (SiBr 4) Sulfuro Silicio (SiS 2) Moissanite
Por sus propiedades químicas, el silicio es un no metal. Dado que en el nivel de energía externa hay 4 electrones, el grado de oxidación de -4 y +4 es característico del silicio. Químicamente, el silicio es poco activo. A temperatura ambiente, solo reacciona con gas fluorado y se forma tetrafluoruro de silicio volátil:
Si + 2F 2 = SiF 4
Cuando se calienta, el silicio triturado reacciona con el oxígeno para formar óxido de silicio (IV):
Si + O 2 = SiO 2
Los ácidos (excepto la mezcla de fluoruro de hidrógeno y nitrógeno) no afectan al silicio. Sin embargo, se disuelve en los álcalis, formando silicato e hidrógeno.
Si + 2 NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2
En los compuestos, el silicio tiende a exhibir un grado de oxidación de +4 o -4, ya que el estado de hibridación sp 3 de los orbitales es más característico del átomo de silicio. Por lo tanto, en todos los compuestos excepto el óxido de silicio (II) SiO, el silicio es tetravalente.
Químicamente, el silicio está inactivo. A temperatura ambiente reacciona solo con flúor gaseoso y se forma tetrafluoruro de silicio volátil SiF 4. Cuando se calienta a una temperatura de 400-500 ° C, el silicio reacciona con el oxígeno para formar dióxido de SiO 2, con cloro, bromo y yodo para formar los correspondientes tetrahaluros fácilmente volátiles de SiHalogen 4.
El silicio no reacciona directamente con el hidrógeno, los compuestos de silicio con hidrógeno - silanos con la fórmula general Si n H 2n + 2 - se obtienen indirectamente. El monosilano SiH 4 (a menudo se llama simplemente silano) se libera cuando los siliciuros metálicos interactúan con soluciones ácidas, por ejemplo:
Ca 2 Si + 4HCl → 2CaCl 2 + SiH 4.
El silano SiH 4 formado en esta reacción contiene una mezcla de otros silanos, en particular, disilano Si 2 H 6 y trisilano Si 3 H 8, en el que hay una cadena de átomos de silicio unidos por enlaces simples (-Si-Si-Si-). .
Con nitrógeno, el silicio a una temperatura de aproximadamente 1000 ° C forma un nitruro de Si 3 N 4, con boro, boruros térmicos y químicamente resistentes, SiB 3, SiB 6 y SiB 12. El compuesto de silicio y su análogo más cercano en la tabla periódica - carbono - carburo de silicio SiC (carborundum) se caracteriza por su alta dureza y baja actividad química. El carborundum es ampliamente utilizado como abrasivo.
Cuando el silicio se calienta con metales, se producen siliciuros. Los siliciuros se pueden dividir en dos grupos: iónicos-covalentes (silicatos de metales alcalinos, alcalinotérreos y tipos Ca 2 Si, Mg 2 Si, etc.) y similares a los metales (siliciuros de metales de transición). Los siliciuros de metales activos se descomponen bajo la acción de los ácidos, los siliciuros de los metales de transición son químicamente estables y no se descomponen bajo la acción de los ácidos. Los siliciuros tipo metal tienen altos puntos de fusión (hasta 2000 ° C). Lo más a menudo se forman siliciuros de tipo metálico de las composiciones MeSi, Me 3 Si 2, Me 2 Si 3, Me 5 Si 3 y MeSi 2. Las siliciuros de tipo metálico son químicamente inertes, resistentes a la acción del oxígeno incluso a altas temperaturas.
Cuando el SiO 2 se reduce por el silicio a altas temperaturas, se forma el óxido de silicio (II) SiO.
El silicio se caracteriza por la formación de compuestos organosilícicos en los cuales los átomos de silicio están unidos en cadenas largas por los átomos de oxígeno puente -O-, y a cada átomo de silicio, excepto dos átomos de O, dos radicales orgánicos más R 1 y R 2 = CH 3, C están unidos 2 H 5, C 6 H 5, CH 2 CH 2 CF 3, etc.
Para el grabado del silicio, el más utilizado es una mezcla de ácidos fluorhídrico y nítrico. Algunos recolectores especiales prevén la adición de anhídrido crómico y otras sustancias. Durante el grabado, la solución de grabado ácido se calienta rápidamente hasta el punto de ebullición, mientras que la velocidad de grabado aumenta muchas veces.
4. Si + 2HNO 3 = SiO 2 + NO + NO 2 + H 2 O
5. SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O
6. 3SiF 4 + 3H 2 O = 2H 2 SiF 6 + ↓ H 2 SiO 3
Para el grabado de silicio se pueden utilizar soluciones acuosas de álcalis. El grabado del silicio en soluciones alcalinas comienza a una temperatura de la solución de más de 60 ° C.
3. Si + 2KOH + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2
4. K 2 SiO 3 + 2H 2 O↔H 2 SiO 3 + 2KOH
es un material sobre el compuesto natural más resistente del silicio - óxido de silicio (IV). Estos son sílice, cuarzo, cristales de cuarzo transparentes (cristal de roca, una variedad cristalina fina de jaspe, granos de cuarzo finos) - arena (todas las muestras se presentan en la exposición y se muestran). Los silicatos también son extremadamente comunes en la naturaleza.
Por ejemplo:
La caolinita es el componente principal de la arcilla blanca.
De los silicatos artificiales, la cerámica, el vidrio y el cemento son de la mayor importancia. Familiarizémonos con la producción de algunos de los materiales producidos por la industria del silicato, más.
Silicon - Nutriente
En el cuerpo humano, el contenido de silicio es de 7 a 10 años, se encuentra en la sangre, en los músculos, en los órganos inmunológicamente competentes: la glándula timo y las glándulas suprarrenales. El silicio es el principal elemento estructural en el cuerpo humano. Si el calcio es un elemento de las estructuras óseas rígidas del sistema musculoesquelético, el silicio es un elemento de las estructuras flexibles, es necesario para la formación y el desarrollo de tejido conectivo, que está ampliamente representado en nuestro cuerpo: huesos, articulaciones, cartílago, Tendones, lentes del ojo, vasos sanguíneos, así como piel, membranas mucosas, cabello y uñas. El tejido conectivo tiene una propiedad que lo distingue de otros tejidos del cuerpo: la capacidad de regenerarse (restaurar). El alto contenido de silicio en el tejido conjuntivo se debe a su presencia en la composición de complejos de proteínas que forman el esqueleto de los tejidos y les dan fuerza y elasticidad. El silicio interviene en las reacciones químicas que mantienen las fibras individuales de colágeno y elastina, previenen la formación de arrugas, normalizan la hidratación de la piel, fortalecen el cabello y las uñas. Los compuestos de silicio son activadores esenciales de la regeneración del tejido conectivo en el cuerpo humano, aceleran los procesos metabólicos en el cuerpo, tienen un efecto estimulante sobre el crecimiento de las células de la piel, la producción de colágeno, elastina y queratina. La capacidad del silicio para estructurar el agua y los fluidos corporales es conocida, reduce la tensión superficial del agua y la hace más biodisponible, por lo que el silicio promueve la hidratación de las células y los tejidos. Se ha revelado que en los niños la saturación de los tejidos corporales con líquido es mayor que la de las personas mayores, por lo que el silicio desempeña un papel importante en la prevención del proceso de envejecimiento del cuerpo. Al ser un antioxidante estructural, el silicio bloquea los procesos de peroxidación de lípidos, lo que tiene un efecto positivo en la mejora de la función protectora de la piel y el aumento de la resistencia del cabello y las uñas a la acción oxidativa de los radicales libres. Dado que la edad biológica de una persona está determinada precisamente por la tasa de procesos metabólicos, la falta de silicona en el cuerpo es una de las causas del envejecimiento.
Los estudios científicos han demostrado que el silicio está involucrado en el metabolismo de más de 70 oligoelementos (calcio, magnesio, flúor, sodio, azufre, aluminio, zinc, molibdeno, manganeso, cobalto y muchos otros); no se absorben si el cuerpo carece de silicona. La falta de silicona en el cuerpo implica microelementosis, trastornos de las funciones de muchos sistemas corporales y trastornos metabólicos. La violación del metabolismo del silicio produce anemia, osteoporosis, pérdida de cabello, enfermedades de las articulaciones, tuberculosis, diabetes, erisipela de la piel, cálculos biliares y urolitiasis.
La capacidad única del silicio para purificar organismos vivos se conoce desde hace mucho tiempo, sus compuestos orgánicos pueden formarse en el medio ambiente acuático del cuerpo, los sistemas cargados de forma bioeléctrica que "pegan" virus de influenza, hepatitis, herpes, patógenos, hongos y los desactivan. Se sabe que la deficiencia de silicio siempre se acompaña de disbacteriosis, cuya manifestación más frecuente es la candidiasis, que se manifiesta como lesiones ulcerativas de la mucosa oral, la nariz, el tracto respiratorio superior, el tracto digestivo y el sistema urinario. Los coloides de silicio forman compuestos complejos con Candides y sus toxinas y los eliminan del cuerpo. La flora normal del intestino, que incluye bifidobacterias y lactobacilos, no tiene la capacidad de conectarse con los sistemas de silicio coloidal y permanece en el intestino, lo cual es muy importante para el funcionamiento normal.
tracto digestivo. Sin mencionar el valor del silicio para el sistema inmunológico: las células sanguíneas que son responsables de las funciones protectoras del cuerpo (monocitos, linfocitos) y producen anticuerpos protectores, son representantes del tejido conectivo. Es por eso que la deficiencia de silicio reduce la inmunidad y aparecen varias enfermedades que son prolongadas, en la mayoría de los casos son procesos purulentos: furunculosis, abscesos, sinusitis, otitis, amigdalitis, heridas que no sanan y fístulas. Ya se ha demostrado que muchas enfermedades graves (cáncer, tuberculosis, lepra, cataratas, hepatitis, disentería, reumatismo, artritis) están asociadas con la falta de silicona en los tejidos o con una violación de su metabolismo. El silicio tiene efecto antiinflamatorio e inmunoestimulante en infecciones respiratorias y bronquitis crónica, reduce las reacciones alérgicas en el asma bronquial. Los científicos han prestado atención durante mucho tiempo al hecho de que en áreas donde el suelo es rico en silicio, el cáncer es extremadamente raro.
Obtenemos silicio con agua, plantas y alimentos para animales, la necesidad diaria de silicio es de 20-30 mg, especialmente las mujeres embarazadas, madres lactantes y niños que necesitan silicio especialmente. Los órganos y sistemas se forman activamente en el organismo de los niños y la necesidad de un elemento de unión es mucho mayor que la de un adulto. Con la deficiencia de silicio en los cuerpos de los niños, se desarrolla el raquitismo, se destruyen los dientes y la caries avanza, los niños se quedan atrás en el desarrollo físico e intelectual. En los adultos, la caries se une a la caída del cabello, la fragilidad y las uñas quebradizas. Con la edad, la ingesta de silicio disminuye, el calcio ocupa su lugar en los huesos, por lo que los huesos pierden su elasticidad, se endurecen, se vuelven frágiles, se produce osteoporosis. Aproximadamente de la misma manera en que se desarrolla la osteocondrosis en el cuerpo: los cartílagos intervertebrales se llenan de calcio, pierden su elasticidad, se adelgazan y su movilidad se deteriora. Al reducir la cantidad de silicio en el cuerpo, el calcio no es absorbido por el tejido óseo, en forma de sales, se deposita en las articulaciones y en forma de arena y piedras, en la vesícula biliar y los riñones, lo que provoca la aparición del síndrome gotoso. En el proceso de envejecimiento, el riesgo de fracturas aumenta significativamente, se demuestra que se produce una acumulación poderosa de silicio en el lugar de la fractura y su cantidad aumenta 50 veces en comparación con las áreas óseas sanas. El cuerpo lo envía al área del problema "para ayudar" a la rápida formación de nuevo tejido óseo. La inscripción de silicona promueve la fijación de calcio en los huesos, mejora la elasticidad y el tono muscular, fortalece los ligamentos y el cartílago de las articulaciones. Se sabe que la edad de una persona puede ser juzgada por el estado de sus vasos sanguíneos. En 1957, los científicos franceses describieron los hechos que confirman que la aterosclerosis tiene un contenido de silicio muy bajo en las paredes de los vasos sanguíneos. Cuando el silicio es deficiente, el calcio lo reemplaza, por lo tanto, la elasticidad de los vasos sanguíneos disminuye, y al mismo tiempo que aumenta la permeabilidad de sus paredes, el colesterol penetra en la sangre a través de los defectos que se forman a partir de los tejidos y se acumula en las paredes de los vasos sanguíneos para formar placas de colesterol. Este proceso conduce a la vasoconstricción y causa angina de pecho, ataque cardíaco, arritmia, accidente cerebrovascular, hipertensión, trastornos mentales, deterioro de la memoria, etc. Con una deficiencia de silicio, la elasticidad y los vasos venosos sufren, las venas se estiran y cambian de posición, y aparece una enfermedad varicosa de las extremidades inferiores. Una cantidad suficiente de silicio en la ración diaria puede restaurar el revestimiento interno de los vasos sanguíneos, devolverles su elasticidad, mejorar la circulación venosa y ayudar a reducir el colesterol de baja densidad. El silicio es un estimulador universal y completamente seguro de la producción de energía en el cuerpo cuando ingresa a las células del cuerpo.
hay una síntesis activa de trifosfato de adenosina (ATP), una molécula que proporciona energía para todos los procesos bioquímicos que ocurren en las células.
Papel biologico
Para algunos organismos, el silicio es un nutriente importante. Es parte de las formaciones de soporte en plantas y esqueleto - en animales. El silicio se concentra en grandes cantidades por organismos marinos: diatomeas, radiolarios, esponjas. Grandes cantidades de cola de caballo concentrada de silicio y gramíneas, en primer lugar, la subfamilia de Bambú y Risovodnye, incluida la siembra de arroz. El tejido muscular humano contiene (1-2) × 10 −2% de silicona, tejido óseo - 17 × 10 −4%, sangre - 3.9 mg / l. Todos los días, hasta 1 g de silicio ingresa al cuerpo humano con alimentos.
Los compuestos de silicio son relativamente no tóxicos. Pero es muy peligroso inhalar partículas altamente dispersas de silicatos y dióxido de silicio, que se forman, por ejemplo, durante trabajos explosivos, al martillar rocas en minas, durante máquinas de arenado, etc. Las micropartículas de SiO 2 que caen en los pulmones cristalizan en ellas, y los cristales resultantes destruyen el tejido pulmonar y causan una enfermedad grave, la silicosis. Para evitar que entre polvo peligroso en los pulmones, debe usarse un respirador para proteger los órganos respiratorios.
Industria del silicato
Gzhel es uno de los centros tradicionales rusos para la producción de cerámica. Esta es una vasta área que consta de 27 aldeas unidas en el "arbusto Gzhelsky" ubicado aproximadamente a 60 kilómetros de Moscú a lo largo de la línea ferroviaria Moscú-Murom-Kazan. Ahora, este es el distrito Ramensky de la región de Moscú (que se muestra en el mapa de la región de Moscú).
Hace mucho que Gzhel era famoso por sus arcillas. El gran científico ruso M. V. Lomonosov, quien apreciaba la arcilla gzheliana, escribió palabras tan elevadas sobre ellos: "Casi no hay tierra que sea más pura y sin uso donde los químicos del mundo nos llaman Gzhelian, que nunca he visto más bella que blanco" Hasta mediados del siglo XVIII, Gzhel hizo cerámica, habitual en esa época, ladrillos, pipas de cerámica, así como juguetes primitivos para niños.
La segunda mitad del siglo XVIII: semi-faience, obtenida como material intermedio en busca de una receta de porcelana, pintada con esmalte azul sobre un fragmento gris, grueso y poroso. La pintura en kvasniki, jarras, platos llevaba un carácter gráfico y parecía un dibujo de contorno pintado.
El comienzo del siglo XIX - la era de la porcelana. La porcelana de las fábricas privadas en Gzhel se distinguía por su gran brillo, una combinación de pinturas contrastantes de diversas formas de objetos cotidianos.
En 1972, el estilo moderno del producto Gzhel se creó con pintura azul cobalto.
El esbelto sistema artístico de las técnicas de escritura de Gzhel se consolidó en caligrafías individuales y modales peculiares de los artistas. Utilizando el mismo conjunto de elementos pictóricos en su obra, cada artista creó su propia historia de pintura individual: un ramo de flores o un mundo de flores, animales o plantas, e imágenes de personas.
Una característica importante en la pintura de porcelana azul y blanca de Gzhel es un comienzo pintoresco. Se otorga gran importancia al movimiento del pincel, capaz de crear una multitud de gradaciones más sutiles de color azul: desde el sonoro saturado hasta el azul borroso. En combinación con un fondo blanco, la imagen crea un patrón de calado en la superficie del producto: en el centro - un punto brillante y grande - una imagen de una flor, y alrededor de una ramita de ramitas con hojas y bayas, rizos, zarcillos.
Pinturas para pintar porcelana pintadas con óxido de cobalto (II).
Ahora es imposible decir exactamente quién y cuándo inventó el vidrio. Solo se sabe que el vidrio es uno de los inventos más antiguos de la humanidad. Por lo tanto, el collar que se encuentra en el cuello de la momia de la reina egipcia Hatshepsut, que consiste en cuentas de vidrio negro verdoso, tiene 3.400 años. Los grandes maestros de la producción de varios productos de vidrio fueron los fabricantes de vidrio romanos. Hicieron jarras para agua, aceite y vino, tazas y vasos, jarrones, lágrimas: diminutos frascos de perfume. Lomonosov realizó una importante contribución al desarrollo de la vidriería artística en Rusia. En el creado por él en 1748.
el laboratorio químico llevó a cabo alrededor de 4000 experimentos con vidrio coloreado, para lo cual Lomonosov "no solo compuso recetas, sino también materiales ... con sus propias manos en su mayoría colgadas y puestas en el horno ..." Basado en las recetas desarrolladas por Lomonosov, una fábrica de vidrio en Ust - Ruditsa en 1753 comenzó a producir vidrio transparente de varios colores para la fabricación de cuentas, platos y otros artículos de mercería y opacos para mosaicos. Desde este tipo de vidrio, Lomonosov realizó varias imágenes en mosaico, entre las cuales "la batalla de Poltava", que recibió la mayor fama y ha sobrevivido hasta nuestros días.
La composición del vidrio de ventana convencional se expresa como Na 2 O * CaO * 6SiO 2
Utilizamos arena de cuarzo, soda y piedra caliza para producir vidrio ordinario. Estas sustancias se mezclan bien y se someten a un fuerte calentamiento. La química del proceso se puede representar de la siguiente manera: durante la fusión, se forman silicatos de sodio y calcio, que luego se fusionan con sílice (en exceso):
SiO 2 + Na 2 CO 3 = Na 2 SiO 3 + CO 2
SiO 2 + CaCO 3 = CaSiO 3 + CO 2
Na 2 SiO 3 + CaSiO 3 + 4SiO 2 = Na 2 O * CaO * 6SiO 2
Para vidrio especial cambiar la composición de la mezcla inicial. Al reemplazar la soda de Na 2 CO 3 con potasa K 2 CO 3, obtenga vidrio refractario (para productos de vidrio químicos). Reemplazo de tiza CaCO 3 óxido de plomo (II) PbO, y soda de potasio, obtiene vidrio de cristal. Es bastante suave y fusible, pero muy pesado, se distingue por un brillo intenso y un alto coeficiente de refracción de la luz, descomponiendo los rayos de luz a todos los colores del arco iris y causando el juego de la luz.
La inclusión de óxido de boro en lugar de constituyentes alcalinos da a este vidrio propiedades refractarias.
La masa de vidrio ordinaria después del enfriamiento tiene un tono verde amarillento o verde azulado. El vidrio puede ser coloreado si la composición de la mezcla hace la inclusión de ciertos óxidos metálicos. Los compuestos ferrosos pintan el vidrio en colores (desde verde azulado y amarillo hasta marrón rojizo, óxido de manganeso (IV)), desde amarillo y marrón hasta púrpura, óxido de cromo (III) en verde hierba, óxido de cobalto (II) en azul. Óxido de níquel (II): de violeta a marrón grisáceo, sulfuro de sodio, a amarillo, óxido de cobre (II), a rojo.
En la vida humana, el vidrio ha ganado una tremenda importancia. Es visible en todas partes, a cada paso: en la vida cotidiana de nuestra vida, en la industria, en la tecnología, en la ciencia, en las obras de arte. Ventana, botella, lámpara, espejo, vidrio de vidrio para el hogar y de laboratorio, vidrio óptico (desde anteojos hasta anastigmats de cámara complejos), lentes de dispositivos ópticos sin fin, desde microscopios hasta telescopios. Es difícil enumerar todos los usos del vidrio y es imposible contar los diversos objetos hechos de él. Este material, debido a sus propiedades únicas, agrada y, probablemente, es encantador, siempre estará presente en la vida capaz de apreciar su belleza.
Conclusión
Entonces, hoy está comprobado que el silicio contribuye a:
· Limpieza y fortalecimiento del cuerpo y absorción eficiente de nutrientes, macro y micronutrientes.
· Aumenta el tono general, aumenta los recursos energéticos del cuerpo, mejora la actividad mental, frena el proceso de envejecimiento
· Eliminación de los trastornos causados por los efectos dañinos de los radicales libres, previniendo el desarrollo de muchas enfermedades crónicas.
Los átomos de silicio forman la base de arcilla, arena y rocas. La mayor parte de la corteza se compone de compuestos de silicio inorgánicos (28% en volumen). Se puede decir que todo el mundo inorgánico está asociado con el silicio. En condiciones naturales, los minerales de silicio también se encuentran en calcitas y tizas. El silicio es el segundo elemento después del oxígeno en términos de reservas en la corteza y constituye aproximadamente un tercio de su peso total. Cada 6 átomos en la corteza terrestre es un átomo de silicio. El silicio en el agua de mar contiene incluso más que el fósforo, que es tan necesario para la vida en la Tierra. En nuestro cuerpo, el silicio se encuentra en la glándula tiroides, las glándulas suprarrenales, la glándula pituitaria. Su mayor concentración se encuentra en el cabello y las uñas. El silicio también es un componente del colágeno, la principal proteína del tejido conectivo. Su papel principal es la participación en una reacción química, sujetando las fibras individuales de colágeno y elastina, dando fuerza y elasticidad al tejido conectivo. La falta de silicona en el cuerpo conduce a: osteomalacia (reblandecimiento de los huesos), enfermedades de los ojos, dientes, uñas, piel y cabello; deterioro acelerado del cartílago articular; erisipela de la piel; cálculos en el hígado y riñones; disbacteriosis; aterosclerosis Se encontró la relación entre la concentración de silicio en el agua potable y las enfermedades cardiovasculares. La tuberculosis, la diabetes, la lepra, la hepatitis, la hipertensión, las cataratas, la artritis, el cáncer se acompañan de una disminución de la concentración de silicio en los tejidos y órganos, o trastornos de su metabolismo. Mientras tanto, nuestro cuerpo pierde silicona diariamente: en promedio, consumimos 3.5 mg de silicona por día con alimentos y agua, y perdemos aproximadamente 9 mg por día.
La literatura
· Samsonov. Los siliciuros GV y su uso en tecnología. Kiev, Editorial de la Academia de Ciencias de la RSS de Ucrania, 1959. 204 pp.
· Aleshin E. P., Aleshin N. E. Fig. Moscú, 1993. 504 p. 100 fig.
"Carbono y silicio" - Un diamante bien pulido - un diamante. El grafito blando tiene una estructura en capas. Óxido de silicio (IV). El carbono especular tiene una estructura en capas. Propiedades quimicas El carbono Grafito Métodos de obtención: de laboratorio e industriales. Vidrio Uno de los más suaves entre los sólidos. Más del 99% del carbono en la atmósfera está en forma de dióxido de carbono.
"Silicio" - Interacción con metales. Características generales del silicio en la posición en el sistema periódico. Aplicacion Productos de la industria del silicato. Silicatos - sales de ácido silícico. Siliciuros En los laboratorios, el silicio se produce reduciendo el óxido de silicio SiO2. La estructura del átomo de silicio. Hasta el final del nivel exterior, el silicio carece de 4 electrones.
"Lección de silicio" - Sobre la manifestación de propiedades no metálicas y metálicas. Elija las afirmaciones correctas: ¿Óxidos, hidróxidos de carbono y silicio? La naturaleza del óxido: a) básico, b) ácido, c) anfótero. Tipos de enlaces y celosías cristalinas en sustancias simples. Industria del silicato. Encuesta expreso Flor - cinco flores.
"Compuestos de silicio" - Celosía cúbica centrada en la cara. Jaspe Minerales a base de SiO2. Agat El silicio y sus compuestos. Silicatos e hidrógeno. Amatista Obtención de silicatos. Obtención de silicona en el laboratorio. El uso del silicio. Propiedades químicas del SiO2. Silicatos naturales. Variedades de cuarzo. El descubrimiento del silicio. Óxido de silicio.
"Isótopos de silicio" - Producción de semilla monocristalina. La distribución de la concentración de isótopos a lo largo de la longitud de la semilla. Perspectivas para el uso del silicio monoisotópico. Conductividad térmica del silicio-28 enriquecido con isótopos. Espectros Raman de silicio enriquecido isotópicamente. Crisol Dependencia de la brecha de banda del silicio en la masa atómica.
"El silicio y sus compuestos": el silicio puede ser tanto un agente oxidante como un agente reductor. La red cristalina de silicio se asemeja a la estructura de un diamante. Silicatos Los silicatos representan más de 1/4 de la masa de toda la corteza. La ceramica El silicio fue descubierto por primera vez en 1811 por Gay-Lussac y Tenar. Platos de cerámica modernos. Considerar compuestos naturales de silicio.
Hay 6 presentaciones en total.
Institución educativa municipal
"Escuela secundaria № 6"
Ciudades de murom
Resumen en química sobre el tema:
“El silicio, sus propiedades y los cambios alotrópicos. El silicio - un elemento biogénico "
Estudiante cumplido 8 en clase
Shvetsova Tatyana
Jefe Kornyshova S.S.
Introducción 3
Historia de Silicon Discovery 4
El silicio en la naturaleza y su minería industrial. 5
Silicio, sus propiedades y modificaciones alotrópicas. 7
Formas de obtener silicio 10
Compuestos de silicio y sus propiedades 11
Silicio - Nutriente 14
Industria del silicato 17
Conclusión 19
Literatura 20
Introducción
Las propiedades curativas del silicio se conocían mucho antes de nuestros días: en la antigua India y China, las propiedades curativas del silicio que contiene bambú joven se usaban durante mucho tiempo en Rusia, y la arcilla blanca se usaba en Rusia para tratar a niños anémicos y ancianos frágiles por envenenamiento y ardor de estómago, por enfermedades de la piel. Incluso en la práctica farmacéutica de la antigua India y China, y más tarde, la medicina popular de muchos países utilizaba decocciones, infusiones y extractos de plantas que contenían silicio, como la cola de caballo, la ortiga, el alpinista, el bambú y el famoso ginseng. Durante más de 200 años, el silicio se ha utilizado en la homeopatía clásica, es muy popular en la cosmetología moderna y se usa ampliamente en la mesoterapia para la revitalización de la piel (rejuvenecimiento).
Objetivo: Estudiar las propiedades del silicio y sus compuestos naturales, para mejorar el conocimiento sobre la estructura de los átomos.
· Determinar la estructura del silicio, el valor del silicio y sus compuestos y su aplicación práctica.
· Destacar el valor del silicio como nutriente
· Identificar las principales áreas de la industria del silicato.
Historia de Silicon Discovery
El silicio es un elemento del subgrupo principal del cuarto grupo del tercer período de la tabla periódica de elementos químicos. I. Mendeleev, con número atómico 14. Denotado por el símbolo Si (lat. Silicio).
Pure Creme fue aislada en 1811 por los científicos franceses Joseph Louis Gay-Lussac y Louis Jacques Tenard.
En 1825, el químico sueco Johns Jakob Berzelius, por la acción del potasio metálico sobre el fluoruro de silicio SiF 4, obtuvo silicio elemental puro. El nuevo elemento recibió el nombre de "silicium" (del latín. Silex - flint). El nombre ruso "silicio" fue introducido en 1834 por el químico ruso German Ivanovich Hess. Traducido del griego antiguo.κρημνός - "acantilado, montaña".
(del latín. silicis - flint; nombre ruso del griego - kremnos - cliff) Si - descubierto por J.
Berzelius (Estocolmo, Suecia) en 1824. Y aquí está el elemento químico de silicio (Silicium - lat.), Número atómico 14, grupo IV del sistema periódico.
En 1825, el químico sueco Johns Jacob Berzelius, por la acción del potasio metálico sobre el fluoruro de silicio SiF 4, obtuvo silicio elemental puro. Al nuevo elemento se le dio el nombre de "silicio" (del latín. Silex - flint). El nombre ruso "silicio" fue introducido en 1834 por el químico ruso German Ivanovich Hess. Traducido del griego kremnos - "acantilado, montaña".
Estar en la naturaleza
El silicio en la naturaleza y su minería industrial.
Más a menudo en la naturaleza, el silicio se encuentra en forma de sílice, compuestos a base de dióxido de silicio (IV) SiO 2 (alrededor del 12% de la masa de la corteza terrestre). Los principales minerales formados por el dióxido de silicio son arena (río y cuarzo), cuarzo y cuarcita, pedernal. El segundo grupo más común de compuestos de silicio en la naturaleza son los silicatos y los aluminosilicatos.
Hay hechos aislados de encontrar silicio puro en su forma nativa: silicio metálico en ijolitah del macizo Hot Mining, petrología de condritas ordinarias.
· SiO 2 + 2Mg = 2MgO + Si,
El silicio, sus propiedades y modificaciones alotrópicas.
El silicio cristalino es una sustancia gris oscura con un brillo de acero. La estructura del silicio es similar a la del diamante: la red cristalina es cúbica centrada en la cara, pero debido a la unión más larga entre los átomos de Si-Si en comparación con la longitud del enlace C - C, la dureza del silicio es mucho menor que la del diamante. El silicio es muy frágil, su densidad es de 2,33 g / cm 3.
Al igual que el carbón, se refiere a sustancias refractarias.
Estructura cristalina de silicio.
Propiedades quimicas
1. Si + 2HNO 3 = SiO 2 + NO + NO 2 + H 2 O
2. SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O
3. 3SiF 4 + 3H 2 O = 2H 2 SiF 6 + ↓ H 2 SiO 3
1. Si + 2KOH + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2
2. K 2 SiO 3 + 2H 2 O↔H 2 SiO 3 + 2KOH
Propiedades fisicas
La red cristalina de silicio es un tipo de diamante cúbico centrado en la cara, parámetro a = 0.54307 nm (otras modificaciones polimórficas de silicio se obtuvieron a altas presiones), pero debido a la mayor longitud del enlace entre los átomos de Si-Si en comparación con la longitud del enlace C - C, la dureza del silicio es significativamente menos que un diamante El silicio es frágil, solo cuando se calienta a más de 800 ° C se convierte en una sustancia plástica. Curiosamente, el silicio es transparente a la radiación infrarroja, comenzando a una longitud de onda de 1.1 micrómetros. La concentración intrínseca de portadores de carga es 13.1 × 10 28 m −3
Propiedades electrofisicas
El silicio elemental en forma de monocristal es un semiconductor de banda prohibida indirecta. Brecha de banda en la habitación
la temperatura es de 1.12 eV, y en T = 0 K es de 1.21 eV. La concentración de portadores de carga intrínseca en silicio en condiciones normales es de aproximadamente 1,5 × 10 10 cm −3 [fuente no especificada 342 días].
Las propiedades electrofísicas del silicio cristalino están muy influenciadas por las impurezas que contiene. Para obtener cristales de silicio con conductividad de orificio, se introducen en el silicio los átomos de los elementos del tercer grupo, como el boro, el aluminio, el galio, el indio. Para obtener cristales de silicio con conductividad electrónica, los átomos de los elementos del grupo Vth, como el fósforo, el arsénico y el antimonio, se introducen en el silicio.
Al crear dispositivos electrónicos basados en silicio, se utiliza la capa cercana a la superficie del material (hasta decenas de micrones), por lo que la calidad de la superficie del cristal puede tener un impacto significativo en las propiedades eléctricas del silicio y, en consecuencia, en las propiedades del dispositivo terminado. Al crear algunos dispositivos, se utilizan técnicas relacionadas con la modificación de la superficie, por ejemplo, tratando la superficie del silicio con varios agentes químicos.
1. Permeabilidad dieléctrica: 12
2. La movilidad de los electrones: 1300-1450 cm² / (in · c).
3. Movilidad del agujero: 500 cm² / (in · c).
4. El ancho de la zona prohibida de 1,205-2,84 × 10 -4 · T
5. Vida útil del electrón: 5 ns - 10 ms
6. El camino libre medio del electrón: aproximadamente 0,1 cm.
7. La longitud de la carrera libre del agujero: alrededor de 0.02 - 0.06 cm
Maneras de obtener silicona
El silicio libre se puede obtener calcinando arena blanca y fina con magnesio, que por su composición química es óxido de silicio casi puro,
· SiO 2 + 2Mg = 2MgO + Si,
el silicio amorfo formado en este caso tiene la forma de un polvo marrón, cuya densidad es de 2.0 g / cm ³
En la industria, el silicio de calidad técnica se obtiene reduciendo la masa fundida de SiO 2 con coque a aproximadamente 1800 ° C en hornos de arco. La pureza del silicio así obtenido puede alcanzar el 99.9% (las principales impurezas son carbono, metales).
Posible purificación adicional del silicio a partir de impurezas.
· La limpieza en condiciones de laboratorio se puede llevar a cabo mediante la preparación preliminar de siliciuro de magnesio Mg 2 Si. Además, el monosilano gaseoso SiH4 se obtiene a partir de siliciuro de magnesio usando ácidos clorhídrico o acético. El monosilano se purifica por destilación, sorción y otros métodos, y luego se descompone en silicio e hidrógeno a una temperatura de aproximadamente 1000 ° C.
· La purificación del silicio a escala industrial se realiza mediante cloración directa del silicio. Se forman compuestos de la composición SiCl 4 y SiCl 3 H. Estos cloruros se purifican a partir de impurezas de varias maneras (generalmente por destilación y desproporción) y se reducen en la etapa final con hidrógeno puro a temperaturas de 900 a 1100 ° C.
· Desarrollar tecnologías de purificación de silicio industrial más baratas, más limpias y más eficientes. Para 2010, estos incluyen tecnología de purificación de silicio con flúor (en lugar de cloro); tecnologías para la destilación de monóxido de silicio; Tecnologías basadas en el grabado de impurezas, concentrándose en los límites intercristalinos.
El método de producir silicio en su forma pura fue desarrollado por Nikolai Nikolayevich Beketov.
El mayor productor de silicio en Rusia es OKRusal: el silicio se produce en plantas en la ciudad de Kamensk-Uralsky (región de Sverdlovsk) y en la ciudad de Shelekhov (región de Irkutsk).
Compuestos de silicio y sus propiedades.
Conexiones silicio
Carburo de silicio (SiC) Silanos (Si n H 2n + 2) Ácido fluorosilícico (H 2) Ácidos silícicos (SiO 2 · n H2O) Óxido de silicio (II) (SiO) Óxido de silicio (IV) (SiO2) Gel de sílice de feldespato ( n SiO2 · m H2O) Aceite de silicona Siliconas (n) Silicida de vanadio (V3-S) Silicosa de renio (ReSi) Silicida de molibdeno (MoSi2) Silicato de antimonio (Si 3 Sb 4) Silicona de bismuto (Si 3 Bi 4) Silicida de polonio (SiPo2) Silicide de calcio (CaSi 2) Silicone de manganeso (Mg 2 Si) Triclorosilano (SiHCl 3) Cloruro de silicio (IV) (SiCl 4) Cloruros de silicio Nitruro de silicio (Si 3 N 4) Tetraioduro de silicio (SiI 4) Tetrabromuro de silicio (SiBr 4) Sulfuro Silicio (SiS 2) Moissanite
Por sus propiedades químicas, el silicio es un no metal. Dado que en el nivel de energía externa hay 4 electrones, el grado de oxidación de -4 y +4 es característico del silicio. Químicamente, el silicio es poco activo. A temperatura ambiente, solo reacciona con gas fluorado y se forma tetrafluoruro de silicio volátil:
Si + 2F 2 = SiF 4
Cuando se calienta, el silicio triturado reacciona con el oxígeno para formar óxido de silicio (IV):
Si + O 2 = SiO 2
Los ácidos (excepto la mezcla de fluoruro de hidrógeno y nitrógeno) no afectan al silicio. Sin embargo, se disuelve en los álcalis, formando silicato e hidrógeno.
Si + 2 NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2
En los compuestos, el silicio tiende a exhibir un grado de oxidación de +4 o -4, ya que el estado de hibridación sp 3 de los orbitales es más característico del átomo de silicio. Por lo tanto, en todos los compuestos excepto el óxido de silicio (II) SiO, el silicio es tetravalente.
Químicamente, el silicio está inactivo. A temperatura ambiente reacciona solo con flúor gaseoso y se forma tetrafluoruro de silicio volátil SiF 4. Cuando se calienta a una temperatura de 400-500 ° C, el silicio reacciona con el oxígeno para formar dióxido de SiO 2, con cloro, bromo y yodo para formar los correspondientes tetrahaluros fácilmente volátiles de SiHalogen 4.
El silicio no reacciona directamente con el hidrógeno, los compuestos de silicio con hidrógeno - silanos con la fórmula general Si n H 2n + 2 - se obtienen indirectamente. El monosilano SiH 4 (a menudo se llama simplemente silano) se libera cuando los siliciuros metálicos interactúan con soluciones ácidas, por ejemplo:
Ca 2 Si + 4HCl → 2CaCl 2 + SiH 4.
El silano SiH 4 formado en esta reacción contiene una mezcla de otros silanos, en particular, disilano Si 2 H 6 y trisilano Si 3 H 8, en el que hay una cadena de átomos de silicio unidos por enlaces simples (-Si-Si-Si-). .
Con nitrógeno, el silicio a una temperatura de aproximadamente 1000 ° C forma un nitruro de Si 3 N 4, con boro, boruros térmicos y químicamente resistentes, SiB 3, SiB 6 y SiB 12. El compuesto de silicio y su análogo más cercano en la tabla periódica - carbono - carburo de silicio SiC (carborundum) se caracteriza por su alta dureza y baja actividad química. El carborundum es ampliamente utilizado como abrasivo.
Cuando el silicio se calienta con metales, se producen siliciuros. Los siliciuros se pueden dividir en dos grupos: iónicos-covalentes (silicatos de metales alcalinos, alcalinotérreos y tipos Ca 2 Si, Mg 2 Si, etc.) y similares a los metales (siliciuros de metales de transición). Los siliciuros de metales activos se descomponen bajo la acción de los ácidos, los siliciuros de los metales de transición son químicamente estables y no se descomponen bajo la acción de los ácidos. Los siliciuros tipo metal tienen altos puntos de fusión (hasta 2000 ° C). Lo más a menudo se forman siliciuros de tipo metálico de las composiciones MeSi, Me 3 Si 2, Me 2 Si 3, Me 5 Si 3 y MeSi 2. Las siliciuros de tipo metálico son químicamente inertes, resistentes a la acción del oxígeno incluso a altas temperaturas.
Cuando el SiO 2 se reduce por el silicio a altas temperaturas, se forma el óxido de silicio (II) SiO.
El silicio se caracteriza por la formación de compuestos organosilícicos en los cuales los átomos de silicio están unidos en cadenas largas por los átomos de oxígeno puente -O-, y a cada átomo de silicio, excepto dos átomos de O, dos radicales orgánicos más R 1 y R 2 = CH 3, C están unidos 2 H 5, C 6 H 5, CH 2 CH 2 CF 3, etc.
Para el grabado del silicio, el más utilizado es una mezcla de ácidos fluorhídrico y nítrico. Algunos recolectores especiales prevén la adición de anhídrido crómico y otras sustancias. Durante el grabado, la solución de grabado ácido se calienta rápidamente hasta el punto de ebullición, mientras que la velocidad de grabado aumenta muchas veces.
4. Si + 2HNO 3 = SiO 2 + NO + NO 2 + H 2 O
5. SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O
6. 3SiF 4 + 3H 2 O = 2H 2 SiF 6 + ↓ H 2 SiO 3
Para el grabado de silicio se pueden utilizar soluciones acuosas de álcalis. El grabado del silicio en soluciones alcalinas comienza a una temperatura de la solución de más de 60 ° C.
3. Si + 2KOH + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2
4. K 2 SiO 3 + 2H 2 O↔H 2 SiO 3 + 2KOH
es un material sobre el compuesto natural más resistente del silicio - óxido de silicio (IV). Estos son sílice, cuarzo, cristales de cuarzo transparentes (cristal de roca, una variedad cristalina fina de jaspe, granos de cuarzo finos) - arena (todas las muestras se presentan en la exposición y se muestran). Los silicatos también son extremadamente comunes en la naturaleza.
Por ejemplo:
La caolinita es el componente principal de la arcilla blanca.
De los silicatos artificiales, la cerámica, el vidrio y el cemento son de la mayor importancia. Familiarizémonos con la producción de algunos de los materiales producidos por la industria del silicato, más.
Silicon - Nutriente
En el cuerpo humano, el contenido de silicio es de 7 a 10 años, se encuentra en la sangre, en los músculos, en los órganos inmunológicamente competentes: la glándula timo y las glándulas suprarrenales. El silicio es el principal elemento estructural en el cuerpo humano. Si el calcio es un elemento de las estructuras óseas rígidas del sistema musculoesquelético, el silicio es un elemento de las estructuras flexibles, es necesario para la formación y el desarrollo de tejido conectivo, que está ampliamente representado en nuestro cuerpo: huesos, articulaciones, cartílago, Tendones, lentes del ojo, vasos sanguíneos, así como piel, membranas mucosas, cabello y uñas. El tejido conectivo tiene una propiedad que lo distingue de otros tejidos del cuerpo: la capacidad de regenerarse (restaurar). El alto contenido de silicio en el tejido conjuntivo se debe a su presencia en la composición de complejos de proteínas que forman el esqueleto de los tejidos y les dan fuerza y elasticidad. El silicio interviene en las reacciones químicas que mantienen las fibras individuales de colágeno y elastina, previenen la formación de arrugas, normalizan la hidratación de la piel, fortalecen el cabello y las uñas. Los compuestos de silicio son activadores esenciales de la regeneración del tejido conectivo en el cuerpo humano, aceleran los procesos metabólicos en el cuerpo, tienen un efecto estimulante sobre el crecimiento de las células de la piel, la producción de colágeno, elastina y queratina. La capacidad del silicio para estructurar el agua y los fluidos corporales es conocida, reduce la tensión superficial del agua y la hace más biodisponible, por lo que el silicio promueve la hidratación de las células y los tejidos. Se ha revelado que en los niños la saturación de los tejidos corporales con líquido es mayor que la de las personas mayores, por lo que el silicio desempeña un papel importante en la prevención del proceso de envejecimiento del cuerpo. Al ser un antioxidante estructural, el silicio bloquea los procesos de peroxidación de lípidos, lo que tiene un efecto positivo en la mejora de la función protectora de la piel y el aumento de la resistencia del cabello y las uñas a la acción oxidativa de los radicales libres. Dado que la edad biológica de una persona está determinada precisamente por la tasa de procesos metabólicos, la falta de silicona en el cuerpo es una de las causas del envejecimiento.
Los estudios científicos han demostrado que el silicio está involucrado en el metabolismo de más de 70 oligoelementos (calcio, magnesio, flúor, sodio, azufre, aluminio, zinc, molibdeno, manganeso, cobalto y muchos otros); no se absorben si el cuerpo carece de silicona. La falta de silicona en el cuerpo implica microelementosis, trastornos de las funciones de muchos sistemas corporales y trastornos metabólicos. La violación del metabolismo del silicio produce anemia, osteoporosis, pérdida de cabello, enfermedades de las articulaciones, tuberculosis, diabetes, erisipela de la piel, cálculos biliares y urolitiasis.
La capacidad única del silicio para purificar organismos vivos se conoce desde hace mucho tiempo, sus compuestos orgánicos pueden formarse en el medio ambiente acuático del cuerpo, los sistemas cargados de forma bioeléctrica que "pegan" virus de influenza, hepatitis, herpes, patógenos, hongos y los desactivan. Se sabe que la deficiencia de silicio siempre se acompaña de disbacteriosis, cuya manifestación más frecuente es la candidiasis, que se manifiesta como lesiones ulcerativas de la mucosa oral, la nariz, el tracto respiratorio superior, el tracto digestivo y el sistema urinario. Los coloides de silicio forman compuestos complejos con Candides y sus toxinas y los eliminan del cuerpo. La flora normal del intestino, que incluye bifidobacterias y lactobacilos, no tiene la capacidad de conectarse con los sistemas de silicio coloidal y permanece en el intestino, lo cual es muy importante para el funcionamiento normal.
tracto digestivo. Sin mencionar el valor del silicio para el sistema inmunológico: las células sanguíneas que son responsables de las funciones protectoras del cuerpo (monocitos, linfocitos) y producen anticuerpos protectores, son representantes del tejido conectivo. Es por eso que la deficiencia de silicio reduce la inmunidad y aparecen varias enfermedades que son prolongadas, en la mayoría de los casos son procesos purulentos: furunculosis, abscesos, sinusitis, otitis, amigdalitis, heridas que no sanan y fístulas. Ya se ha demostrado que muchas enfermedades graves (cáncer, tuberculosis, lepra, cataratas, hepatitis, disentería, reumatismo, artritis) están asociadas con la falta de silicona en los tejidos o con una violación de su metabolismo. El silicio tiene efecto antiinflamatorio e inmunoestimulante en infecciones respiratorias y bronquitis crónica, reduce las reacciones alérgicas en el asma bronquial. Los científicos han prestado atención durante mucho tiempo al hecho de que en áreas donde el suelo es rico en silicio, el cáncer es extremadamente raro.
Obtenemos silicio con agua, plantas y alimentos para animales, la necesidad diaria de silicio es de 20-30 mg, especialmente las mujeres embarazadas, madres lactantes y niños que necesitan silicio especialmente. Los órganos y sistemas se forman activamente en el organismo de los niños y la necesidad de un elemento de unión es mucho mayor que la de un adulto. Con la deficiencia de silicio en los cuerpos de los niños, se desarrolla el raquitismo, se destruyen los dientes y la caries avanza, los niños se quedan atrás en el desarrollo físico e intelectual. En los adultos, la caries se une a la caída del cabello, la fragilidad y las uñas quebradizas. Con la edad, la ingesta de silicio disminuye, el calcio ocupa su lugar en los huesos, por lo que los huesos pierden su elasticidad, se endurecen, se vuelven frágiles, se produce osteoporosis. Aproximadamente de la misma manera en que se desarrolla la osteocondrosis en el cuerpo: los cartílagos intervertebrales se llenan de calcio, pierden su elasticidad, se adelgazan y su movilidad se deteriora. Al reducir la cantidad de silicio en el cuerpo, el calcio no es absorbido por el tejido óseo, en forma de sales, se deposita en las articulaciones y en forma de arena y piedras, en la vesícula biliar y los riñones, lo que provoca la aparición del síndrome gotoso. En el proceso de envejecimiento, el riesgo de fracturas aumenta significativamente, se demuestra que se produce una acumulación poderosa de silicio en el lugar de la fractura y su cantidad aumenta 50 veces en comparación con las áreas óseas sanas. El cuerpo lo envía al área del problema "para ayudar" a la rápida formación de nuevo tejido óseo. La inscripción de silicona promueve la fijación de calcio en los huesos, mejora la elasticidad y el tono muscular, fortalece los ligamentos y el cartílago de las articulaciones. Se sabe que la edad de una persona puede ser juzgada por el estado de sus vasos sanguíneos. En 1957, los científicos franceses describieron los hechos que confirman que la aterosclerosis tiene un contenido de silicio muy bajo en las paredes de los vasos sanguíneos. Cuando el silicio es deficiente, el calcio lo reemplaza, por lo tanto, la elasticidad de los vasos sanguíneos disminuye, y al mismo tiempo que aumenta la permeabilidad de sus paredes, el colesterol penetra en la sangre a través de los defectos que se forman a partir de los tejidos y se acumula en las paredes de los vasos sanguíneos para formar placas de colesterol. Este proceso conduce a la vasoconstricción y causa angina de pecho, ataque cardíaco, arritmia, accidente cerebrovascular, hipertensión, trastornos mentales, deterioro de la memoria, etc. Con una deficiencia de silicio, la elasticidad y los vasos venosos sufren, las venas se estiran y cambian de posición, y aparece una enfermedad varicosa de las extremidades inferiores. Una cantidad suficiente de silicio en la ración diaria puede restaurar el revestimiento interno de los vasos sanguíneos, devolverles su elasticidad, mejorar la circulación venosa y ayudar a reducir el colesterol de baja densidad. El silicio es un estimulador universal y completamente seguro de la producción de energía en el cuerpo cuando ingresa a las células del cuerpo.
hay una síntesis activa de trifosfato de adenosina (ATP), una molécula que proporciona energía para todos los procesos bioquímicos que ocurren en las células.
Papel biologico
Para algunos organismos, el silicio es un nutriente importante. Es parte de las formaciones de soporte en plantas y esqueleto - en animales. El silicio se concentra en grandes cantidades por organismos marinos: diatomeas, radiolarios, esponjas. Grandes cantidades de cola de caballo concentrada de silicio y gramíneas, en primer lugar, la subfamilia de Bambú y Risovodnye, incluida la siembra de arroz. El tejido muscular humano contiene (1-2) × 10 −2% de silicona, tejido óseo - 17 × 10 −4%, sangre - 3.9 mg / l. Todos los días, hasta 1 g de silicio ingresa al cuerpo humano con alimentos.
Los compuestos de silicio son relativamente no tóxicos. Pero es muy peligroso inhalar partículas altamente dispersas de silicatos y dióxido de silicio, que se forman, por ejemplo, durante trabajos explosivos, al martillar rocas en minas, durante máquinas de arenado, etc. Las micropartículas de SiO 2 que caen en los pulmones cristalizan en ellas, y los cristales resultantes destruyen el tejido pulmonar y causan una enfermedad grave, la silicosis. Para evitar que entre polvo peligroso en los pulmones, debe usarse un respirador para proteger los órganos respiratorios.
Industria del silicato
Gzhel es uno de los centros tradicionales rusos para la producción de cerámica. Esta es una vasta área que consta de 27 aldeas unidas en el "arbusto Gzhelsky" ubicado aproximadamente a 60 kilómetros de Moscú a lo largo de la línea ferroviaria Moscú-Murom-Kazan. Ahora, este es el distrito Ramensky de la región de Moscú (que se muestra en el mapa de la región de Moscú).
Hace mucho que Gzhel era famoso por sus arcillas. El gran científico ruso M. V. Lomonosov, quien apreciaba la arcilla gzheliana, escribió palabras tan elevadas sobre ellos: "Casi no hay tierra que sea más pura y sin uso donde los químicos del mundo nos llaman Gzhelian, que nunca he visto más bella que blanco" Hasta mediados del siglo XVIII, Gzhel hizo cerámica, habitual en esa época, ladrillos, pipas de cerámica, así como juguetes primitivos para niños.
La segunda mitad del siglo XVIII: semi-faience, obtenida como material intermedio en busca de una receta de porcelana, pintada con esmalte azul sobre un fragmento gris, grueso y poroso. La pintura en kvasniki, jarras, platos llevaba un carácter gráfico y parecía un dibujo de contorno pintado.
El comienzo del siglo XIX - la era de la porcelana. La porcelana de las fábricas privadas en Gzhel se distinguía por su gran brillo, una combinación de pinturas contrastantes de diversas formas de objetos cotidianos.
En 1972, el estilo moderno del producto Gzhel se creó con pintura azul cobalto.
El esbelto sistema artístico de las técnicas de escritura de Gzhel se consolidó en caligrafías individuales y modales peculiares de los artistas. Utilizando el mismo conjunto de elementos pictóricos en su obra, cada artista creó su propia historia de pintura individual: un ramo de flores o un mundo de flores, animales o plantas, e imágenes de personas.
Una característica importante en la pintura de porcelana azul y blanca de Gzhel es un comienzo pintoresco. Se otorga gran importancia al movimiento del pincel, capaz de crear una multitud de gradaciones más sutiles de color azul: desde el sonoro saturado hasta el azul borroso. En combinación con un fondo blanco, la imagen crea un patrón de calado en la superficie del producto: en el centro - un punto brillante y grande - una imagen de una flor, y alrededor de una ramita de ramitas con hojas y bayas, rizos, zarcillos.
Pinturas para pintar porcelana pintadas con óxido de cobalto (II).
Ahora es imposible decir exactamente quién y cuándo inventó el vidrio. Solo se sabe que el vidrio es uno de los inventos más antiguos de la humanidad. Por lo tanto, el collar que se encuentra en el cuello de la momia de la reina egipcia Hatshepsut, que consiste en cuentas de vidrio negro verdoso, tiene 3.400 años. Los grandes maestros de la producción de varios productos de vidrio fueron los fabricantes de vidrio romanos. Hicieron jarras para agua, aceite y vino, tazas y vasos, jarrones, lágrimas: diminutos frascos de perfume. Lomonosov realizó una importante contribución al desarrollo de la vidriería artística en Rusia. En el creado por él en 1748.
el laboratorio químico llevó a cabo alrededor de 4000 experimentos con vidrio coloreado, para lo cual Lomonosov "no solo compuso recetas, sino también materiales ... con sus propias manos en su mayoría colgadas y puestas en el horno ..." Basado en las recetas desarrolladas por Lomonosov, una fábrica de vidrio en Ust - Ruditsa en 1753 comenzó a producir vidrio transparente de varios colores para la fabricación de cuentas, platos y otros artículos de mercería y opacos para mosaicos. Desde este tipo de vidrio, Lomonosov realizó varias imágenes en mosaico, entre las cuales "la batalla de Poltava", que recibió la mayor fama y ha sobrevivido hasta nuestros días.
La composición del vidrio de ventana convencional se expresa como Na 2 O * CaO * 6SiO 2
Utilizamos arena de cuarzo, soda y piedra caliza para producir vidrio ordinario. Estas sustancias se mezclan bien y se someten a un fuerte calentamiento. La química del proceso se puede representar de la siguiente manera: durante la fusión, se forman silicatos de sodio y calcio, que luego se fusionan con sílice (en exceso):
SiO 2 + Na 2 CO 3 = Na 2 SiO 3 + CO 2
SiO 2 + CaCO 3 = CaSiO 3 + CO 2
Na 2 SiO 3 + CaSiO 3 + 4SiO 2 = Na 2 O * CaO * 6SiO 2
Para vidrio especial cambiar la composición de la mezcla inicial. Al reemplazar la soda de Na 2 CO 3 con potasa K 2 CO 3, obtenga vidrio refractario (para productos de vidrio químicos). Reemplazo de tiza CaCO 3 óxido de plomo (II) PbO, y soda de potasio, obtiene vidrio de cristal. Es bastante suave y fusible, pero muy pesado, se distingue por un brillo intenso y un alto coeficiente de refracción de la luz, descomponiendo los rayos de luz a todos los colores del arco iris y causando el juego de la luz.
La inclusión de óxido de boro en lugar de constituyentes alcalinos da a este vidrio propiedades refractarias.
La masa de vidrio ordinaria después del enfriamiento tiene un tono verde amarillento o verde azulado. El vidrio puede ser coloreado si la composición de la mezcla hace la inclusión de ciertos óxidos metálicos. Los compuestos ferrosos pintan el vidrio en colores (desde verde azulado y amarillo hasta marrón rojizo, óxido de manganeso (IV)), desde amarillo y marrón hasta púrpura, óxido de cromo (III) en verde hierba, óxido de cobalto (II) en azul. Óxido de níquel (II): de violeta a marrón grisáceo, sulfuro de sodio, a amarillo, óxido de cobre (II), a rojo.
En la vida humana, el vidrio ha ganado una tremenda importancia. Es visible en todas partes, a cada paso: en la vida cotidiana de nuestra vida, en la industria, en la tecnología, en la ciencia, en las obras de arte. Ventana, botella, lámpara, espejo, vidrio de vidrio para el hogar y de laboratorio, vidrio óptico (desde anteojos hasta anastigmats de cámara complejos), lentes de dispositivos ópticos sin fin, desde microscopios hasta telescopios. Es difícil enumerar todos los usos del vidrio y es imposible contar los diversos objetos hechos de él. Este material, debido a sus propiedades únicas, agrada y, probablemente, es encantador, siempre estará presente en la vida capaz de apreciar su belleza.
Conclusión
Entonces, hoy está comprobado que el silicio contribuye a:
· Limpieza y fortalecimiento del cuerpo y absorción eficiente de nutrientes, macro y micronutrientes.
· Aumenta el tono general, aumenta los recursos energéticos del cuerpo, mejora la actividad mental, frena el proceso de envejecimiento
· Eliminación de los trastornos causados por los efectos dañinos de los radicales libres, previniendo el desarrollo de muchas enfermedades crónicas.
Los átomos de silicio forman la base de arcilla, arena y rocas. La mayor parte de la corteza se compone de compuestos de silicio inorgánicos (28% en volumen). Se puede decir que todo el mundo inorgánico está asociado con el silicio. En condiciones naturales, los minerales de silicio también se encuentran en calcitas y tizas. El silicio es el segundo elemento después del oxígeno en términos de reservas en la corteza y constituye aproximadamente un tercio de su peso total. Cada 6 átomos en la corteza terrestre es un átomo de silicio. El silicio en el agua de mar contiene incluso más que el fósforo, que es tan necesario para la vida en la Tierra. En nuestro cuerpo, el silicio se encuentra en la glándula tiroides, las glándulas suprarrenales, la glándula pituitaria. Su mayor concentración se encuentra en el cabello y las uñas. El silicio también es un componente del colágeno, la principal proteína del tejido conectivo. Su papel principal es la participación en una reacción química, sujetando las fibras individuales de colágeno y elastina, dando fuerza y elasticidad al tejido conectivo. La falta de silicona en el cuerpo conduce a: osteomalacia (reblandecimiento de los huesos), enfermedades de los ojos, dientes, uñas, piel y cabello; deterioro acelerado del cartílago articular; erisipela de la piel; cálculos en el hígado y riñones; disbacteriosis; aterosclerosis Se encontró la relación entre la concentración de silicio en el agua potable y las enfermedades cardiovasculares. La tuberculosis, la diabetes, la lepra, la hepatitis, la hipertensión, las cataratas, la artritis, el cáncer se acompañan de una disminución de la concentración de silicio en los tejidos y órganos, o trastornos de su metabolismo. Mientras tanto, nuestro cuerpo pierde silicona diariamente: en promedio, consumimos 3.5 mg de silicona por día con alimentos y agua, y perdemos aproximadamente 9 mg por día.
La literatura
· Samsonov. Los siliciuros GV y su uso en tecnología. Kiev, Editorial de la Academia de Ciencias de la RSS de Ucrania, 1959. 204 pp.
· Aleshin E. P., Aleshin N. E. Fig. Moscú, 1993. 504 p. 100 fig.
Alotropía (del griego antiguo. Αλλος - "otro", τροπος - "giro, propiedad") - la existencia de dos o más sustancias simples del mismo elemento químico, diferentes en estructura y propiedades - las llamadas modificaciones o formas alotrópicas.
El fenómeno de la alotropía se debe a la diferente composición de las moléculas de una sustancia simple (alotropía de la composición) o al método de colocar átomos o moléculas en la red cristalina (alotropía de la forma).
2.1 Crystal Silicon
El silicio cristalino es la forma principal en la que el silicio se utiliza en la producción de convertidores fotoeléctricos y dispositivos electrónicos de estado sólido que utilizan tecnología plana. El uso de silicio en forma de películas delgadas (capas epitaxiales) de una estructura cristalina y amorfa sobre diversos sustratos se está desarrollando activamente. Sustancia gris oscuro con brillo metálico, gran dureza, fragilidad, semiconductor, inerte.
Según el destino se distingue:
1 Silicio de calidad electrónica (el llamado "silicio electrónico"): el silicio de la más alta calidad con un contenido de silicio de más del 99,999% en peso, mayores tasas de vida útil (más de 25 μs), utilizado para producir dispositivos electrónicos de estado sólido, microcircuitos, etc. La resistividad eléctrica del silicio de calidad electrónica puede estar en el rango de aproximadamente 0,001 a 150 Ohm · cm, pero la resistencia debe ser proporcionada únicamente por la impureza, es decir, otras impurezas entran en el cristal, aunque s y proporcionar la resistividad eléctrica especificada, como regla, es inaceptable. El grueso de los cristales de silicio de calidad electrónica es el llamado. "Cristales libres de dislocación", es decir, la densidad de dislocación en ellos no excede los 10 cm - 2, sin embargo, en algunos casos, los lingotes con una estructura hermanada o incluso policristalina también se utilizan para fabricar dispositivos electrónicos.
2 El silicio de grado solar (el llamado “silicio solar”) es un silicio con un contenido de silicio de más de 99.99% en peso, con valores promedio de vida útil de portadores no equilibrados y resistividad eléctrica (hasta 25 μs y hasta 10 Ω cm) utilizados para producción de células fotovoltaicas (células solares);
3 Silicio técnico: bloques de silicio de estructura policristalina, obtenidos por el método de reducción carbotérmica a partir de arena de cuarzo pura; contiene 98% de silicio, la principal impureza es el carbono, tiene un alto contenido de elementos de aleación: boro, fósforo, aluminio; Se utiliza principalmente para producir policristalino.
silicio en 2006-2009 Debido a la falta de materias primas de silicio de grado solar, se intentó utilizar este material para la producción de silicio cristalino de calidad solar: para este fin, se realizó una purificación adicional de silicio técnico mediante trituración en los límites intercristalinos y el grabado de impurezas concentrándose en los límites, luego se realizó una recristalización mediante uno de los métodos anteriores).
Dependiendo del método de recristalización, existen:
- Silicio monocristalino - lingotes de silicio cilíndricos de estructura mono y policristalina con un diámetro de hasta 400 mm, obtenidos por el método Czochralski. En el monosilicio, la estructura cristalina es uniforme, sin límites de grano (que se nota incluso en apariencia). La disposición ordenada de los átomos de silicio en la red cristalina única del silicio crea una estructura de banda clara. Cada átomo de silicio tiene 4 electrones en la capa externa. Los electrones de los átomos vecinos forman pares que pertenecen a ambos átomos al mismo tiempo, por lo que cada átomo tiene 4 enlaces con los átomos vecinos.
El comportamiento del silicio monocristalino es bien predecible, sin embargo, debido a la baja tasa de crecimiento y la complejidad del proceso de fabricación, es el tipo de silicio más caro. El silicio monocristalino es la base de la tecnología electrónica moderna. Se le hacen extremadamente altas exigencias en cuanto a la pureza y la perfección de la estructura. Las concentraciones de dopantes eléctricamente activos suelen estar dentro de 10 13 –10 18 cm ³, las impurezas de fondo eléctricamente activas son inferiores a 10 15 cm ³ y las impurezas eléctricamente inactivas son inferiores a 10 18 –10 19 cm ³. Los principales tipos de defectos estructurales son los llamados microdefectos. Como regla general, son pequeños bucles de dislocación o grupos de defectos puntuales intrínsecos e impurezas.
- Sin cruces de silicio monocristalino - lingotes cilíndricos de silicio de estructura de monocristales con un diámetro de hasta 150 mm, obtenidos por el método de fusión de zonas sin cruces;
- multi-silicio - bloques rectangulares de silicio de estructura policristalina con dimensiones de hasta 1000x1000x600mm, obtenidos por el método de cristalización direccional en un contenedor. Ocupa una posición intermedia entre el silicio policristalino y monocristalino en tamaño y número de cristales. Es mucho más fácil cultivar multicristales de silicio que los cristales simples, por lo que su costo es menor. Sin embargo, la calidad del multicristal en comparación con un solo cristal también es menor debido a la presencia de múltiples límites de grano de los cristales individuales de los que se compone el multicristal. Los límites de grano crean niveles defectuosos adicionales en el intervalo de banda del semiconductor, siendo centros locales con una alta tasa de recombinación, lo que conduce a una disminución en el total
vida de los portadores minoritarios. Además, los límites de grano reducen el rendimiento al evitar la corriente portadora y crear rutas de derivación para la corriente que fluye a través de la unión p-n.
Para evitar pérdidas de recombinación demasiado grandes en los límites de grano, el tamaño del grano debe ser de al menos varios milímetros. Esta condición también significa que el tamaño de un solo grano será mayor que el grosor de la célula solar, lo que reducirá la resistencia a la corriente portadora y la longitud total de las regiones límite en la célula solar. Dicho silicio multicristalino se usa ampliamente en células solares comerciales.
- el polisilicio es un silicio de alta pureza con un contenido de impurezas de menos de 0.0001%, que consiste en un gran número de pequeños granos de cristal orientados al azar entre sí.
De hecho, el silicio técnico también es policristalino; sin embargo, para evitar confusiones, el concepto de "silicio policristalino" se aplica solo al silicio semiconductor de alta pureza. El polisilicio es la forma más pura de silicio producido industrialmente y el material principal para microelectrónica y energía solar: un producto semiacabado obtenido por purificación de silicio técnico con métodos de cloruro y utilizado para la producción de silicio monocristalino y multicristalino.
En la actualidad, se distinguen la calidad de polisilicio "electrónico" (semiconductor) (contenido de impureza inferior a 1 · 10-10%) y de polisilicio "solar" (contenido de impureza inferior a 1 · 10-5%). La mayoría de silicio policristalino en el mundo se produce en la forma Varillas cilíndricas de color gris con una superficie dendrítica rugosa. En el centro de la varilla hay una "semilla" de mono o polisilicio de sección transversal redonda o cuadrada con un diámetro (lado) de 8–10 mm. Cristalitos compactos en forma de agujas cortas, con una sección transversal de menos de 1 mm, brotan de la "semilla" perpendicular a la generatriz.
El polisilicio es una materia prima para la producción de tipos más avanzados de silicio: silicio multicristalino (multisilicio) y silicio monocristalino (monosilicio), y también en algunos campos de aplicación se puede utilizar en su forma pura.
-. chatarra, restos, y otros desechos puros de la producción de silicio por los métodos descritos anteriormente sin oxidación, las partes fusionadas del crisol o revestimiento - a su vez, se pueden dividir en subgrupos según el origen - se utilizan como materia prima reciclable en la producción de silicio cristalino;
-. umg-scrap - silicio técnico purificado metalúrgicamente - es silicio técnico sometido a purificación por la interacción de un fundido de silicio con otras sustancias (para extraer impurezas o transferirlas a una fase insoluble o gaseosa, etc.) y después
tras la cristalización direccional y posterior eliminación de la zona de concentración de contaminantes;
-. podredumbre - fragmentos, recortes y otros desechos de la producción de silicio cristalino mediante los métodos descritos anteriormente con crisol o residuos de revestimiento, trazas de oxidación, escoria - como norma, esta también es un área donde las impurezas (la mayoría del silicio sucio) se retiraron durante la cristalización; a su vez, se pueden separar en subgrupos, dependiendo de su origen, después de la purificación de impurezas de sustancias extrañas se puede utilizar como aditivo para materias primas reciclables al recibir calidades de silicona con requisitos de calidad reducidos.
El crisol monocristalino de silicona se produce solo en calidad electrónica. El multi-silicio se produce solo con calidad solar. El silicio monocristalino, los tubos y las cintas obtenidos mediante el método Czochralski pueden ser de calidad tanto electrónica como solar.