Sažetak: “Silicij, njegova svojstva i alotropne promjene. Silicij je biogeni element. Silicij, njegova svojstva i alotropne modifikacije - kemijske značajke silicija

Kristalni silicij je tamno sivi materijal s čeličnim sjajem. Struktura silikona slična je strukturi dijamanta: kristalna rešetka je kubična u sredini, ali zbog duže veze između atoma Si-si u odnosu na dužinu veze C-C Tvrdoća silicija je mnogo manja od dijamanta. Silicij je vrlo krhak, njegova gustoća je 2,33 g / cm3.

Kao i ugljen, odnosi se na vatrostalne tvari.

Kristalna struktura silicija (slika 2).

Kristalna rešetka silicija je kubični oblik dijamantnog centra, a parametar a = 0,54307 nm (druge polimorfne modifikacije silicija dobivene su pri visokim tlakovima), ali zbog dužine dužine veze između atoma Si-si u odnosu na dužinu veze C-C Tvrdoća silicija je mnogo manja od dijamanta. Silicij je krhak, samo kada se zagrijava iznad 800 ° C postaje plastična tvar. Zanimljivo je da je silicij transparentan za infracrveno zračenje, počevši od valne duljine od 1,1 mikrometara. Koncentracija vlastitog nosača - 13,1 × 10 28 m 3

Slika 2. Shema vezanja silikonske rešetke i kovalentnog lanca: a - kovalentna veza; b - opći prikaz

Kemijska svojstva

U spojevima silicij ima tendenciju da pokazuje oksidacijsko stanje od 4 ili 4, budući da je atom silicija karakterističniji za sp 3 stanje - hibridizacija orbitala. Stoga, u svim spojevima osim silike (II) SiOSilicij je tetravalentan.

Kemijski silicij je neaktivan. Na sobnoj temperaturi reagira samo s plinovitim fluorom, te nastaje hlapljivi silicij tetrafluorid. SIF 4 , Kada se zagrijava na temperaturu od 400 - 500 ° C, silicij reagira s kisikom i tvori dioksid SiO 2 s klorom, bromom i jodom - uz formiranje odgovarajućih lako hlapivih tetrahalida SiHalogen 4 .

Silicij izravno ne reagira s vodikom, silicijevi spojevi s vodikom su silani opće formule si n H 2n + 2 - Dobiveno posredno. silicomethane SiH 4 (često se naziva jednostavno silan) oslobađa se kada metalni silikidi djeluju s kiselim otopinama, na primjer:

Ca 2 Si + 4HCl\u003e 2CaCl 2 + SiH 4 ^

U ovoj reakciji nastaje silan SiH 4 sadrži smjesu drugih silana, posebno disilana si 2 H 6 i trisilan si 3 H 8 u kojima postoji lanac atoma silicija međusobno povezanih pojedinačnim vezama (-Si-Si-Si-).

S dušikom, silicij na temperaturi od oko 1000 ° C tvori nitrid si 3 N 4 s bor - termički i kemijski otpornim boridima Sib 3 , Sib 6 i sib 12 , Spoj silicija i njegov najbliži analog na periodnom sustavu - ugljik - silicijev karbid SiC (karborundum) karakterizira visoka tvrdoća i niska kemijska aktivnost. Karborund se široko koristi kao abraziv.

Kada se silicij zagrijava s metalima, nastaju silicidi. Silikidi se mogu podijeliti u dvije skupine: ionsko-kovalentni (alkalni metal, silikati zemnoalkalijskih metala i magnezij) Ca 2 Si, Mg 2 si i drugi.) i slični metalima (silicidi prijelaznih metala). Silikidi aktivnih metala razgrađuju se pod djelovanjem kiselina, silikidi prijelaznih metala su kemijski stabilni i ne raspadaju se pod djelovanjem kiselina. Silikidi nalik metalima imaju visoke točke taljenja (do 2000 ° C). Najčešće se formiraju silikati smjesa poput metala. Mesi me 3 si 2 , me 2 si 3 , me 5 si 3 i mesi 2 , Silikidi nalik metalu kemijski su inertni, otporni na djelovanje kisika čak i na visokim temperaturama.

Prilikom obnavljanja SiO 2 silicij pri visokim temperaturama tvori silicij (II) SiO.

Silikon karakterizira stvaranje organosilicijevih spojeva u kojima su atomi silicija povezani u duge lance premošćivanjem atoma kisika - oh-, i na svaki atom silicija, osim dva atoma ohdodana su još dva organska radikala R 1 i R 2 = CH 3 C 2 H 5 C 6 H 5 , CH 2 CH 2 CF 3 i drugi

Za jetkanje silicija najčešće se koristi smjesa fluorovodične i dušične kiseline. Neki specijalni berači osiguravaju dodavanje anhidrida kroma i drugih tvari. Tijekom jetkanja, otopina za nagrizanje kiseline se brzo zagrijava do točke vrenja, dok se brzina nagrizanja povećava mnogo puta.

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

Alkalne vodene otopine mogu se koristiti za graviranje silicija. Nagrizanje silicija u alkalnim otopinama počinje pri temperaturi otopine iznad 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

Fizička svojstva

Kristalna rešetka silikonskog kubičnog lica orijentiranog tipa dijamanta, parametar i = 0.54307 nm (ostale polimorfne modifikacije silicija dobivene su pri visokim tlakovima), ali zbog dulje dužine veze između atoma Si-si u usporedbi s duljinom veze C - C, tvrdoća silicija je znatno manja od tvrdoće dijamanta. Silicij je krhak, samo kada se zagrijava iznad 800 ° C postaje plastična tvar. Zanimljivo je da je silicij transparentan za infracrveno zračenje, počevši od valne duljine od 1,1 mikrometara. Sopstvena koncentracija nositelja naboja - 13,1 · 10 28 m 3

Elektrofizička svojstva

Elementarni silicij u monokristalnom obliku je ne-izravni poluvodič. Raspon zona na sobnoj temperaturi je 1,12 eV, a pri T = 0 K 1,21 eV. Koncentracija intrinzičnih nosača naboja u siliciju u normalnim uvjetima je oko 1,5 · 10 10 cm3.

Elektrofizička svojstva kristalnog silicija uvelike su pod utjecajem nečistoća koje se u njemu nalaze. Da bi se dobili kristali silicija s provodljivošću rupa, atomi elemenata treće skupine, kao što su bor, aluminij, galij, indij, uvode se u silicij). Da bi se dobili kristali silicija s elektroničkom vodljivošću, atomi elemenata V-ove skupine, kao što su fosfor, arsen i antimon, uvode se u silicij. (sl. 3)

Slika 3. Kristali i obloge od silicija za proizvodnju poluvodiča

Pri izradi elektroničkih uređaja na bazi silicija koristi se površinski sloj materijala (do nekoliko desetaka mikrona), tako da kvaliteta površine kristala može imati značajan utjecaj na električna svojstva silicija i, sukladno tome, na svojstva gotovog uređaja. Kada se stvaraju neki uređaji, koriste se tehnike koje se odnose na modifikaciju površine, na primjer, obradom površine silicija različitim kemijskim agensima.

1. Dielektrična propusnost: 12

2. Mobilnost elektrona: 1300-1450 cm / / (u · c).

3. Mobilnost rupa: 500 cm² / (u · c).

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

5. Vijek trajanja elektrona: 5 ns - 10 ms

6. Slobodna staza elektrona: oko 0,1 cm

7. Duljina slobodnog izvođenja rupe: oko 0,02 - 0,06 cm

Općinska obrazovna ustanova

"Srednja škola br. 6"

Gradovi Muroma

Sažetak u kemiji na temu:

„Silicij, njegova svojstva i alotropne promjene. Silicij - biogeni element "

Ispunjena studentica 8 U razredu

Shvetsova Tatyana

Voditeljica Kornyshova S.S.

Uvod 3

Povijest otkrivanja silicija 4

Silicij u prirodi i industrijsko rudarstvo 5

Silicij, njegova svojstva i alotropne modifikacije 7

Načini dobivanja silicija 10

Silikonski spojevi i njihova svojstva 11

Silicij - hranjiva 14

Silikatna industrija 17

Zaključak 19

Literatura 20

uvod

Ljekovita svojstva silicija poznata su davno prije: u drevnoj Indiji i Kini ljekovita svojstva mladog bambusa koji sadrži silicij dugo su se koristila u Rusiji, a bijela glina korištena je u Rusiji za liječenje anemične djece i krhkih starih ljudi od trovanja i žgaravice, od kožnih bolesti. Čak iu farmaceutskoj praksi drevne Indije i Kine, a kasnije iu narodnoj medicini mnogih zemalja koristile su se odljeve, infuzije i ekstrakti takvih biljaka koje sadrže silicij kao konjski rep, kopriva, planinar, bambus i poznati ginseng. Više od 200 godina, silicij se koristi u klasičnoj homeopatiji, vrlo je popularan u modernoj kozmetologiji i široko se koristi u mezoterapiji za revitalizaciju kože (pomlađivanje).

Cilj: Proučiti svojstva silicija i njegovih prirodnih spojeva, poboljšati znanje o strukturi atoma.

· Odrediti strukturu silicija, vrijednost silicija i njegovih spojeva i njihovu praktičnu primjenu.

· Označite vrijednost silicija kao hranjivu tvar

· Identificirati glavna područja industrije silikata

Povijest otkrivanja silicija

Silicij je element glavne podskupine četvrte skupine trećeg razdoblja periodnog sustava kemijskih elemenata. I. Mendeleev, s atomskim brojem 14. Označen simbolom Si (lat. Silicij).

Pure Creme su 1811. godine izolirali francuski znanstvenici Joseph Louis Gay-Lussac i Louis Jacques Tenard.

Godine 1825. švedski kemičar Johns Jakob Berzelius, djelovanjem metalnog kalija na silicijev fluorid SiF 4, dobio je čisti elementarni silicij. Novi element dobio je naziv "silicij" (od latinskog. Silex - kremen). Ruski naziv "silicij" uveo je 1834. ruski kemičar German Ivanovič Hess. Prevedeno iz drevne Grčke. Κρημνός - "litica, planina".

(od latinskog. silicis - kremen; rusko ime od grčkog - kremnos - litica) Si - otkrio J.
Berzelius (Stockholm, Švedska) 1824. A ovdje je silicij (Silicij - lat.) Kemijski element, atomski broj 14, skupina IV periodičkog sustava.

Godine 1825. švedski kemičar Johns Jacob Berzelius, djelovanjem metalnog kalija na silicijev fluorid SiF 4, dobio je čisti elementarni silicij. Novi element dobio je naziv "silicij" (od latinskog. Silex - kremen). Ruski naziv "silicij" uveo je 1834. ruski kemičar German Ivanovič Hess. Prevedeno s grčkog kremnosa - "litica, planina".

Biti u prirodi

Silicij u prirodi i industrijsko rudarstvo

Najčešće u prirodi, silicij se nalazi u obliku silicijevog dioksida - spojeva na bazi silicijevog dioksida (IV) SiO 2 (oko 12% mase zemljine kore). Glavni minerali koje formira silicijev dioksid su pijesak (rijeka i kvarc), kvarc i kvarcit, kremen. Druga najčešća skupina silicijevih spojeva u prirodi su silikati i aluminosilikati.

Postoje izolirane činjenice pronalaženja čistog silicija u njegovom izvornom obliku: Metalni silicij u ijolitah masiva vrućeg rudarstva, Petrologija običnih hondrita.

· Si02 + 2Mg = 2MgO + Si,

Silicij, njegova svojstva i alotropne modifikacije

Kristalni silicij je tamno siva tvar s čeličnim sjajem. Struktura silicija slična je onoj dijamanta: kristalna rešetka je kubična licemjerna, ali zbog duže veze između Si-Si atoma u odnosu na dužinu veze C - C, tvrdoća silicija je mnogo manja od dijamanta. Silicij je vrlo krhak, njegova gustoća je 2,33 g / cm3.

Kao i ugljen, odnosi se na vatrostalne tvari.

Kristalna struktura silicija.

Kemijska svojstva

1. Si + 2HNO3 = Si02 + NO + NO2 + H20

2. Si02 + 4HF = SiF4 + 2H20

3. 3SiF4 + 3H2O = 2H2SiF6 + H2Sio3

1. Si + 2KOH + H20 = K2Si03 + 2H2

2. K2Si03 + 2H2OiH2Si03 + 2KOH

Fizička svojstva

Kristalna rešetka silikona je kubični licementrirani dijamantni tip, parametar a = 0,54307 nm (druge polimorfne modifikacije silicija dobivene su pri visokim tlakovima), ali zbog dulje dužine veze između Si-Si atoma u odnosu na dužinu veze C - C, tvrdoća silicija je značajno manje od dijamanta. Silicij je krhak, samo kada se zagrijava iznad 800 ° C postaje plastična tvar. Zanimljivo je da je silicij transparentan za infracrveno zračenje, počevši od valne duljine od 1,1 mikrometara. Intrinzična koncentracija nosača naboja je 13,1 × 10 28 m -3

Elektrofizička svojstva

Elementarni silicij u monokristalnom obliku je neizravni poluvodič. Šupljina u sobi

temperatura je 1,12 eV, a pri T = 0 K 1,21 eV. Koncentracija intrinzičnih nosača naboja u siliciju u normalnim uvjetima je oko 1,5 × 10 10 cm-3 [izvor nije naveden 342 dana].

1. Dielektrična propusnost: 12

2. Pokretljivost elektrona: 1300-1450 cm² / (u · c).

3. Mobilnost rupa: 500 cm² / (u · c).

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

5. Vijek trajanja elektrona: 5 ns - 10 ms

6. Slobodna staza elektrona: oko 0,1 cm

7. Duljina slobodnog izvođenja rupe: oko 0,02 - 0,06 cm

Načini dobivanja silikona

Slobodni silicij može se dobiti kalciniranjem finog bijelog pijeska s magnezijem, koji je po kemijskom sastavu gotovo čist silicij oksid

· Si02 + 2Mg = 2MgO + Si,

amorfni silicij formiran u ovom slučaju ima oblik smeđeg praha, čija je gustoća 2,0 g / cm3.

U industriji, tehnički stupanj silicija dobiven je redukcijom taline SiO2 s koksom na oko 1800 ° C u elektrolučnim pećima. Čistoća tako dobivenog silicija može doseći 99,9% (glavne nečistoće su ugljik, metali).

Moguće daljnje pročišćavanje silicija od nečistoća.

Čišćenje u laboratorijskim uvjetima može se provesti preliminarnom pripremom magnezijevog silicida Mg 2 Si. Nadalje, plinoviti monosilan SiH4 se dobiva iz magnezijevog silicida upotrebom klorovodične ili octene kiseline. Monosilan se pročišćava destilacijom, sorpcijom i drugim metodama, a zatim se razgrađuje na silicij i vodik na temperaturi od oko 1000 ° C.

· Pročišćavanje silicija u industrijskom mjerilu provodi se izravnim kloriranjem silicija. Nastaju spojevi sastava SiCl4 i SiCl3H, koji se pročišćavaju od nečistoća na različite načine (obično destilacijom i dispergiranjem) i reduciraju se u završnoj fazi čistim vodikom pri temperaturama od 900 do 1100 ° C.

· Razvijanje jeftinije, čišće i učinkovitije tehnologije industrijskog pročišćavanja silicija. Za 2010. godinu to uključuje tehnologiju pročišćavanja silicija koja koristi fluor (umjesto klora); tehnologije za destilaciju silicijevog monoksida; tehnologije bazirane na jetkanju nečistoća, koncentrirajući se na interkristalne granice.

Metodu proizvodnje silicija u čistom obliku razvio je Nikolaj Nikolayevich Beketov.

Najveći proizvođač silicija u Rusiji je OKRusal - silicij se proizvodi u tvornicama u gradu Kamensk-Uralsky (regija Sverdlovsk) i gradu Shelekhov (regija Irkutsk).

Silikonski spojevi i njihova svojstva

veze silicij

Silanski karbid (SiC) silani (Si n H 2n + 2) Fluorosilikatna kiselina (H 2) Silikatne kiseline (SiO 2 · n H 2 O) Silicijev oksid (II) (SiO) silicijev oksid (IV) (SiO2) silikagel ( n SiO2 · m H 2 O) Silikonsko ulje Silikoni (n) Silikid renija (ReSi) silikid molibdena (MoSi 2) Silikat antimona (Si 3 Sb 4) Sisicid bizmuta (Si 3 Bi 4) Polonijev silicid (SiPo 2) Kalcijev silicid (CaSi 2) Manganov silicid (Mg 2 Si) triklorosilan (SiHCl 3) silicijev klorid (IV) (SiCl 4) silicijevi kloridi silicijev nitrid (Si 3 N 4) silicij tetraiodid (SiI 4) silicijev tetrabromid (SiBr 4) sulfid silicij (SiS 2) Moissanite

Po kemijskim svojstvima silicij je nemetal. Budući da na razini vanjske energije ima 4 elektrona, stupanj oksidacije i -4 i +4 je karakterističan za silicij. Kemijski, silicij je malo aktivan, a na sobnoj temperaturi samo reagira s plinom fluora, i nastaje hlapljivi silicij tetrafluorid:

Si + 2F2 = SiF4

Kada se zagrijava, drobljeni silicij reagira s kisikom i tvori silicij oksid (IV):

Si + O2 = Si02

Kiseline (osim mješavine vodikovog fluorida i dušika) ne utječu na silicij. Međutim, otapa se u alkalijama, tvoreći silikat i vodik.

Si + 2 NaOH + H20 = Na2Si03 + 2H2

U spojevima silicij pokazuje stupanj oksidacije od +4 ili -4, budući da je stanje sp3 hibridizacije orbitala više karakteristično za atom silicija. Stoga je u svim spojevima osim silicijevog oksida (II) SiO silicij tetravalentan.

Kemijski silicij je neaktivan. Na sobnoj temperaturi reagira samo s plinovitim fluorom, te nastaje hlapljivi silicij tetrafluorid SiF4. Kada se zagrije na temperaturu od 400-500 ° C, silicij reagira s kisikom da bi se formirao Si02 dioksid, s klorom, bromom i jodom da se formiraju odgovarajući lako hlapljivi tetrahalidi SiHalogena 4.

Silicij ne reagira izravno s vodikom, a posredno se dobivaju silicijevi spojevi s vodikom - silanima s općom formulom Si n H 2n + 2 -. Monosilan SiH 4 (često se naziva jednostavno silan) oslobađa se kada metalni silikidi reagiraju s kiselinskim otopinama, na primjer:

Ca2Si + 4HCl → 2CaCl2 + SiH4.

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

S dušikom, silicij na temperaturi od oko 1000 ° C tvori nitrid Si 3 N 4, s bor - termički i kemijski otpornim boridima SiB 3, SiB 6 i SiB 12. Spoj silicija i njegov najbliži analog na periodnom sustavu - ugljik - silicijev karbid SiC (karborund) karakterizira visoka tvrdoća i niska kemijska aktivnost. Karborund se široko koristi kao abraziv.

Kada se silicij zagrijava s metalima, nastaju silicidi. Silikidi se mogu podijeliti u dvije skupine: ionsko-kovalentni (alkalijski metali, silicidi zemnoalkalijskih metala i tip Ca 2 Si, Mg 2 Si, itd.) I metal-slični (silicidi prijelaznih metala). Silikidi aktivnih metala razgrađuju se pod djelovanjem kiselina, silikidi prijelaznih metala su kemijski stabilni i ne raspadaju se pod djelovanjem kiselina. Silikidi nalik metalima imaju visoke točke taljenja (do 2000 ° C). Najčešće se formiraju silikati nalik na metal sastava MeSi, Me3Si2, Me2Si3, Me5Si3 i MeSi2. Silikidi nalik metalu kemijski su inertni, otporni na djelovanje kisika čak i na visokim temperaturama.

Kada se Si02 reducira silicijem na visokim temperaturama, nastaje silicijev oksid (II) SiO.

Silicij je karakteriziran formiranjem organosilicijevih spojeva u kojima su atomi silicija spojeni u dugim lancima pomoću premoštavajućih atoma kisika —O-, a na svaki silicij atom, osim dva O atoma, vezana su još dva organska radikala R1 i R2 = CH3, C. 2H5, C6H5, CH2CH2CF3, itd.

4. Si + 2HNO3 = Si02 + NO + NO2 + H20

Si02 + 4HF = SiF4 + 2H20

6. 3SiF4 + 3H2O = 2H2SiF6 + H2Sio3

Alkalne vodene otopine mogu se koristiti za graviranje silicija. Nagrizanje silicija u alkalnim otopinama počinje pri temperaturi otopine iznad 60 ° C.

3. Si + 2KOH + H20 = K2Si03 + 2H2

4. K2Si03 + 2H2OiH2Si03 + 2KOH

to je materijal o najotpornijem prirodnom spoju silicija - silicijevog oksida (IV). To su silicij, kvarc, prozirni kvarcni kristali - kameni kristal, fino-kristalna sorta kvarca - jaspis, fina kvarcna zrna - pijesak (svi su uzorci predstavljeni na izložbi i prikazani). Silikati su također iznimno česti u prirodi.

Na primjer:

Kaolinit je glavna komponenta bijele gline.

Od umjetnih silikata od najveće su važnosti keramika, staklo i cement. Upoznajte se s proizvodnjom nekih od materijala proizvedenih u industriji silikata, više.

Silicij - hranjiva

U ljudskom tijelu, sadržaj silicija je 7-10 godina, nalazi se u krvi, u mišićima, u imunološki kompetentnim organima - timusnoj žlijezdi i nadbubrežnoj žlijezdi. Silicij je glavni strukturni element u ljudskom tijelu, ako je kalcij element krutih koštanih struktura mišićno-koštanog sustava, onda je silicij element fleksibilnih struktura, potreban je za formiranje i razvoj vezivnog tkiva, koje je široko zastupljeno u našem tijelu - kosti, zglobovi, hrskavica, tetive, leće oka, krvne žile, kao i koža, sluznice, kosa i nokti. Vezivno tkivo ima svojstvo koje ga razlikuje od drugih tkiva tijela - sposobnost regeneracije (vraćanja). Visok sadržaj silicija u vezivnom tkivu posljedica je njegove prisutnosti u sastavu proteinskih kompleksa koji tvore skelet tkiva i daju im snagu i elastičnost. Silicij je uključen u kemijske reakcije koje drže pojedinačna vlakna kolagena i elastina, sprječavaju nastanak bora, normaliziraju hidrataciju kože, jačaju kosu i nokte. Silikonski spojevi bitni su aktivatori regeneracije vezivnog tkiva u ljudskom tijelu, ubrzavaju metaboličke procese u tijelu, imaju stimulirajući učinak na rast stanica kože, proizvodnju kolagena, elastina i keratina. Poznata je sposobnost silikona da strukturira vodu i tjelesne tekućine, smanjuje površinsku napetost vode, čineći je bioraspoloživijom, pa silicij potiče hidrataciju stanica i tkiva. Pokazalo se da je kod djece zasićenost tjelesnih tkiva tekućinom veća od one kod starijih osoba, stoga silicij igra značajnu ulogu u sprječavanju procesa starenja tijela. Kao strukturni antioksidans, silicij blokira procese lipidne peroksidacije, što pozitivno utječe na poboljšanje zaštitne funkcije kože i povećava otpornost kose i noktiju na oksidativno djelovanje slobodnih radikala. Kako je biološka starost osobe određena upravo brzinom metaboličkih procesa, nedostatak silicija u tijelu jedan je od uzroka starenja.

Znanstvene studije su pokazale da je silicij uključen u metabolizam više od 70 elemenata u tragovima (kalcij, magnezij, fluor, natrij, sumpor, aluminij, cink, molibden, mangan, kobalt i mnoge druge), a oni se ne apsorbiraju ako tijelu nedostaje silikon. Nedostatak silicija u tijelu podrazumijeva mikroelementoze, poremećaje funkcija mnogih tjelesnih sustava i poremećaje metabolizma. Kršenje metabolizma silicija dovodi do anemije, osteoporoze, gubitka kose, bolesti zglobova, tuberkuloze, dijabetesa, erizipela kože, žučnog kamenca i urolitijaze

Jedinstvena sposobnost silicija za pročišćavanje živih organizama već je dugo poznata, a njezini organski spojevi mogu u vodenom okolišu tijela oblikovati bioelektrično nabijene sustave koji “štite” viruse gripe, hepatitisa, herpesa, patogena, gljivica i deaktiviraju ih sami. Poznato je da nedostatak silicija uvijek prati disbakterioza, čija je najčešća manifestacija kandidijaza, koja se manifestira kao ulcerozne lezije usne šupljine, nosa, gornjih dišnih putova, probavnog trakta i mokraćnog sustava. Silicijski koloidi tvore kompleksne spojeve s Candidesom i njihovim toksinima i uklanjaju ih iz tijela. Normalna flora crijeva, koja uključuje bifidobakterije i laktobacile, nema sposobnost povezivanja s koloidnim silicijskim sustavima i ostaje u crijevu, što je vrlo važno za normalno funkcioniranje

probavni trakt. Da ne spominjemo vrijednost silicija za imunološki sustav: krvne stanice koje su odgovorne za zaštitne funkcije tijela (monociti, limfociti) i proizvode zaštitna antitijela - predstavnici su vezivnog tkiva. Zbog toga nedostatak silicija smanjuje imunitet i pojavljuju se raznolike bolesti koje su dugotrajne, najčešće su to gnojni procesi - furunkuloza, apscesi, sinusitis, otitis, tonzilitis, neozliječe rane i fistule. Već je dokazano da su mnoge ozbiljne bolesti (rak, tuberkuloza, guba, katarakta, hepatitis, dizenterija, reumatizam, artritis) povezane ili s nedostatkom silicija u tkivima ili s povredom njegovog metabolizma. Silicij ima protuupalno i imunostimulirajuće djelovanje u respiratornim infekcijama i kroničnom bronhitisu, smanjuje alergijske reakcije kod bronhijalne astme. Znanstvenici već dugo obraćaju pozornost na činjenicu da je u područjima gdje je tlo bogato silicijem, rak izuzetno rijedak.

Dobivamo silicij vodom, biljnom i životinjskom hranom, dnevna potreba za silicijem je 20-30 mg, trudnicama, dojiljama i djeci je potreban silicij. Organi i sustavi se aktivno formiraju u organizmu djece, a potreba za obvezujućim elementom mnogo je viša od potrebe odrasle osobe. S nedostatkom silicija u dječjim tijelima razvija se rahitis, uništavaju zubi i napreduje karijes, djeca zaostaju u fizičkom i intelektualnom razvoju. Kod odraslih osoba karijes se pridružuje gubitku kose, krhkosti i lomljivim noktima. S godinama se gutanje silicija smanjuje, kalcij zauzima svoje mjesto u kostima, tako da kosti gube elastičnost, otvrdnjavaju se, postaju krhke i javlja se osteoporoza. Otprilike na isti način razvija se osteohondroza u tijelu: intervertebralne hrskavice pune se kalcijem, gube svoju elastičnost, postaju tanje i njihova pokretljivost se pogoršava. Kada se smanjuje količina silicija u tijelu, kalcij se ne apsorbira u koštanom tkivu, u obliku soli se taloži u zglobovima, u obliku pijeska i kamenja - u žučnom mjehuru i bubrezima, uzrokujući pojavu gihtnog sindroma. U procesu starenja značajno se povećava rizik od prijeloma, dokazano je da se u mjestu frakture pojavljuje snažna akumulacija silicija, a količina se povećava 50 puta u usporedbi sa zdravim dijelovima kosti. Tijelo ga šalje na problematično područje "kako bi pomoglo" za brzo formiranje novog koštanog tkiva. Upis silicija potiče fiksaciju kalcija u kostima, poboljšava elastičnost i tonus mišića, jača ligamente i hrskavicu zglobova. Poznato je da se dob osobe može prosuđivati prema stanju njegovih krvnih žila. Godine 1957. francuski su znanstvenici opisali činjenice koje potvrđuju da ateroskleroza ima vrlo nizak sadržaj silicija u zidovima krvnih žila. S nedostatkom silicija, kalcij ga zamjenjuje, stoga se smanjuje elastičnost krvnih žila i istovremeno se povećava propusnost njihovih zidova, kolesterol ulazi u krv kroz formirane defekte iz tkiva i taloži se na zidove krvnih žila, tvoreći kolesterolne plakove. Ovaj proces dovodi do vazokonstrikcije i uzrokuje anginu, srčani udar, aritmiju, moždani udar, hipertenziju, mentalne poremećaje, oštećenje pamćenja itd. S nedostatkom silicija trpe elastičnost i venske žile, vene se protežu i mijenjaju, a pojavljuje se i proširena bolest donjih ekstremiteta. Dovoljna količina silikona u svakodnevnoj prehrani može obnoviti unutarnju sluznicu krvnih žila, vratiti im elastičnost, poboljšati vensku cirkulaciju i smanjiti kolesterol niske gustoće. Silicij je univerzalni i apsolutno siguran stimulator proizvodnje energije u tijelu kada ulazi u stanice tijela.

postoji aktivna sinteza adenozin trifosfata (ATP) - molekule koja daje energiju za sve biokemijske procese koji se odvijaju u stanicama.

Biološka uloga

Za neke organizme silicij je važan nutrijent. Dio je potpora u biljkama i skeletnim životinjama. Silicij je u velikim količinama koncentriran na morske organizme - dijatomeje, radiolarije, spužve. Velike količine silicij koncentrat horsetails i žitarice, prije svega - subfamily Bamboks i Risovidnyh, uključujući - sjetvu riže. Tkivo ljudskog mišića sadrži (1-2) × 10 -2% silicija, koštano tkivo - 17 × 10 -4%, krv - 3,9 mg / l. Svaki dan do 1 g silicija ulazi u ljudsko tijelo s hranom.

Silikonski spojevi su relativno netoksični. Međutim, vrlo je opasno udisati visoko raspršene čestice silikata i silicijevog dioksida, koje nastaju, primjerice, miniranjem, klesanjem stijena u rudnicima, uređajima za pjeskarenje, itd. U njima kristaliziraju mikročestice SiO 2, nastali kristali uništavaju plućno tkivo i uzrokuju tešku bolest - silikozu. Da bi se spriječio ulazak opasne prašine u pluća, treba koristiti respirator za zaštitu dišnih organa.

Silikatna industrija

Gzhel je jedan od tradicionalnih ruskih centara za proizvodnju keramike. Ovo je veliko područje koje se sastoji od 27 sela ujedinjenih u “Gzhelsky Bush” koji se nalazi oko 60 kilometara od Moskve uz željezničku prugu Moskva-Murom-Kazan, a ovo je Ramensko područje Moskve (prikazano na karti Moskovske regije).

Gzhel je odavno poznat po svojoj glini. Veliki ruski znanstvenik M. V. Lomonosov, koji je cijenio geljansku glinu, napisao je o njima tako uzvišene riječi: "Teško da postoji najčišća zemlja i bez ikakve upotrebe gdje god nas svjetski kemičari nazivaju Gzhel, što nikada nisam vidio ljepše nigdje" Do sredine XVIII. Stoljeća Gzhel je napravio keramiku, uobičajenu za to vrijeme, izradivši cigle, lončarske cijevi, kao i primitivne dječje igračke.

Druga polovica XVIII stoljeća - polu-faience, dobivena kao intermedijalni materijal u potrazi za porculanskim receptom, obojena plavom smaltom na sivom, debelom, poroznom krhotinu. Slika na kvasniki, vrčevi, tanjuri nosili su grafički karakter i izgledali su kao oslikani crtež.

Početak XIX stoljeća - doba porculana. Porculan privatnih tvornica u Gzhelu odlikovao se sjajnošću, kombinacijom kontrastnih boja različitih oblika svakodnevnih predmeta.

Godine 1972. moderni stil Gzhelovog proizvoda nastao je kobaltno plavom bojom.

Vitki umjetnički sustav pisanja Gzhel bio je konsolidiran u pojedinačnim rukopisima i osebujnim načinima izvođača. Koristeći isti skup slikovnih elemenata u svom djelu, svaki je umjetnik stvorio vlastitu individualnu slikarsku priču: buket ili zasebni cvijet, životinjski ili biljni svijet, slike ljudi.

Važno obilježje Gzhelove plavo-bijele porculanske slike je slikovit početak. Veliku važnost pridaje kretanje kista, sposobno stvoriti mnoštvo suptilnih gradacija plave boje: od zvučno zasićenog do mutnog plavog. U kombinaciji s bijelom pozadinom, slika stvara površinski uzorak na površini proizvoda: u središtu - svijetlo, veliko mjesto - sliku cvijeta, a oko svjetlosnog raspršivanja grančica lišćem i bobicama, kovrčama, viticama.

Boje izrađene od porculana obojane kobaltovim (II) oksidom.

Sada je nemoguće točno reći tko je i kada izumio staklo. Poznato je samo da je staklo jedan od najstarijih izuma čovječanstva. Tako je ogrlica pronađena na vratu mumije egipatske kraljice Hatshepsut, koja se sastoji od zelenkasto-crnih staklenih perli, stara 3400 godina. Veliki majstori proizvodnje raznih staklenih proizvoda bili su rimski proizvođači stakla. Pravili su vrčeve za vodu, ulje i vino, šalice i čaše, vaze, suze - male bočice parfema. Velik doprinos razvoju umjetničkog stakla u Rusiji dao je Lomonosov. Stvorio ga je 1748

oko 4000 eksperimenata na kipu stakla u boji provodio je kemijski laboratorij, za koji je Lomonosov "ne samo pisao recepte, nego i materijale ... uglavnom ih je objesio i stavio u pećnicu ..." Na temelju recepata koje je razvila Lomonosov, tvornica stakla u Ustju Rudita je 1753. godine počela proizvoditi višeslojno prozirno staklo za proizvodnju perli, posuđa i ostale galanterije te neprozirno za mozaik. Iz takvog stakla, Lomonosov je napravio nekoliko mozaičkih slika, među kojima je bila i "Poltavska bitka", koja je dobila najveću slavu i koja je preživjela do danas.

Sastav običnih prozorskih stakala izražava se formulom Na2O * CaO * 6SiO2

Za proizvodnju običnog stakla koristimo kvarcni pijesak, soda i vapnenac. Te se tvari temeljito miješaju i podvrgavaju jakom zagrijavanju. Kemija procesa može se prikazati na sljedeći način: tijekom fuzije nastaju silikati natrija i kalcija, koji se zatim stapaju sa silicijem (u suvišku):

Si02 + Na2C03 = Na2Si03 + COz

Si02 + CaC03 = CaSiO3 + CO2

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

Za posebno staklo promijenite sastav početne smjese. Zamjenom sode s kalijevom Na2C03 K 2 CO 3, dobiti vatrostalno staklo (za kemijsko stakleno posuđe). Zamjenom krede CaCO 3 olovnog oksida (II) PbO i kalijeve sode dobije se kristalno staklo. To je prilično mekano i taljivo, ali vrlo teško, odlikuje se snažnim sjajem i visokim koeficijentom prelamanja svjetlosti, raspadanjem svjetlosnih zraka u sve boje duge i uzrokujući igru svjetla.

Uključivanje borovog oksida umjesto alkalnih sastojaka daje ovoj vatrostalnim svojstvima stakla.

Obična staklena masa nakon hlađenja ima žućkasto-zelenu ili plavičasto-zelenu nijansu. Staklo se može obojiti ako sastav smjese uključi određene metalne okside. Spojevi željeza boje staklo u bojama - od plavičasto-zelene i žute do crveno-smeđe, mangan (IV) oksida - od žute i smeđe do ljubičaste, krom (III) oksida u travno-zelenoj, kobalt (II) oksid - u plavoj, Nikal (II) oksid - od ljubičaste do sivo-smeđe, natrijev sulfid - do žute, bakar (II) oksid - do crvene.

U ljudskom životu, staklo je dobilo ogromnu važnost. Ona je vidljiva svugdje, ona je na svakom koraku - u svakodnevnom životu našeg života, u industriji, u tehnologiji, u znanosti, u umjetničkim djelima. Prozor, boca, lampa, ogledalo, staklo kućnog i laboratorijskog stakla, optičko staklo (od naočala za stakla do složenih anastigmata kamera), leće beskrajnih optičkih uređaja - od mikroskopa do teleskopa. Teško je nabrojati sve primjene stakla i nemoguće je izbrojati razne predmete od nje. Ovaj materijal, zbog svojih jedinstvenih svojstava, zadovoljava i, vjerojatno, je šarmantan, uvijek će biti prisutan u životu sposobnom da cijeni njegovu ljepotu.

zaključak

Tako je danas dokazano da silicij doprinosi:

· Čišćenje i jačanje tijela te učinkovita apsorpcija hranjivih tvari, makro i mikroelemenata

· Povećajte ukupni ton, povećajte energetske resurse tijela, poboljšajte mentalne performanse, usporite proces starenja

· Uklanjanje poremećaja uzrokovanih štetnim djelovanjem slobodnih radikala, sprječavanje razvoja mnogih kroničnih bolesti

Silikonski atomi čine osnovu gline, pijeska i stijena. Najveći dio kore sastoji se od anorganskih silicijevih spojeva (28 vol.%). Može se reći da je cijeli anorganski svijet povezan sa silicijem. U prirodnim uvjetima silikonske minerale nalazimo iu kalcitima i kredi. Silicij je drugi element nakon kisika u smislu rezervi u kori i čini oko trećinu njegove ukupne težine. Svakih 6 atoma u zemljinoj kori je atom silicija. Silicij u morskoj vodi sadrži čak i više od fosfora, koji je toliko potreban za život na Zemlji. U našem tijelu silicij se nalazi u štitnoj žlijezdi, nadbubrežnoj žlijezdi, hipofizi. Njegova najveća koncentracija nalazi se u kosi i noktima. Silicij je također sastavni dio kolagena, glavnog proteina vezivnog tkiva. Njegova glavna uloga je sudjelovanje u kemijskoj reakciji, učvršćivanje pojedinačnih vlakana kolagena i elastina, čime se dobiva čvrstoća i elastičnost vezivnog tkiva. Nedostatak silicija u tijelu dovodi do: osteomalacije (omekšavanje kostiju), bolesti očiju, zuba, noktiju, kože i kose; ubrzano trošenje zglobne hrskavice; erizipela kože; kamenje u jetri i bubrezima; dysbacteriosis; ateroskleroza. Utvrđena je povezanost koncentracije silicija u pitkoj vodi i kardiovaskularnim bolestima. Tuberkuloza, dijabetes, guba, hepatitis, hipertenzija, katarakte, artritis, rak popraćeni su smanjenjem koncentracije silicija u tkivima i organima, ili poremećajima u metabolizmu. U međuvremenu, naše tijelo gubi silicij dnevno - u prosjeku konzumiramo 3,5 mg silikona dnevno s hranom i vodom, a gubimo oko 9 mg dnevno.

književnost

· Samsonov. GV Silicidi i njihova primjena u inženjerstvu. Kijev, Izdavačka kuća Akademije znanosti ukrajinskog SSR-a, 1959. 204 str.

Aleshin E.P., Aleshin N.E. Moskva, 1993. 504 str.

"Ugljik i silicij" - dijamant - dijamant. Mekani grafit ima slojevitu strukturu. Silicijev oksid (IV). Ogledni ugljik ima slojevitu strukturu. Kemijska svojstva Carbon. Grafit. Metode dobivanja: laboratorijske i industrijske. Staklo. Jedan od najmekših među krutim tvarima. Više od 99% ugljika u atmosferi je u obliku ugljičnog dioksida.

"Silicij" - Interakcija s metalima. Opće značajke silicija na položaju u periodičnom sustavu. Primjena. Proizvodi silikatne industrije. Silikati - soli silicijeve kiseline. Silicides. U laboratorijima se silicij proizvodi redukcijom silicijevog oksida SiO2. Struktura silicijevog atoma. Do kraja vanjske razine silicija nema 4 elektrona.

"Silicijska lekcija" - O manifestiranju nemetalnih i metalnih svojstava. Odaberite ispravne tvrdnje: Oksidi, ugljik i silicijevi hidroksidi? Priroda oksida: a) bazični, b) kiseli, c) amfoterni. Vrste veza i kristalne rešetke u jednostavnim tvarima. Silikatna industrija. Ekspresna anketa. Cvijet - pet cvijeća.

"Silikonski spojevi" - kubična rešetka usmjerena na lice. Jasper. Minerali na bazi SiO2. Agate. Silicij i njegovi spojevi. Silikati i vodik. Ametist. Dobivanje silikata. Dobivanje silikona u laboratoriju. Upotreba silicija. Kemijska svojstva Si02. Prirodni silikati. Sorte kvarca. Otkriće silicija. Silicij oksid.

"Izotopi silicija" - proizvodnja monokristalnog sjemena. Raspodjela koncentracije izotopa duž duljine sjemena. Izgledi za upotrebu monoizotopnog silicija. Toplinska provodljivost izotopno obogaćenog silicija-28. Ramanski spektri izotopno obogaćenog silicija. Lončić. Ovisnost raspona silicija za atomsku masu.

"Silicij i njegovi spojevi" - Silicij može biti i oksidacijsko sredstvo i redukcijsko sredstvo. Kristalna rešetka silicija podsjeća na strukturu dijamanta. Silikati Silikati čine više od 1/4 mase cijele kore. Keramika. Silicij je prvi put otkrio 1811. Gay-Lussac i Tenar. Suvremena posuđa od keramike. Razmotrite prirodne silicijeve spojeve.

Ukupno je 6 prezentacija.

Općinska obrazovna ustanova

"Srednja škola br. 6"

Gradovi Muroma

Sažetak u kemiji na temu:

„Silicij, njegova svojstva i alotropne promjene. Silicij - biogeni element "

Ispunjena studentica 8 U razredu

Shvetsova Tatyana

Voditeljica Kornyshova S.S.

Uvod 3

Povijest otkrivanja silicija 4

Silicij u prirodi i industrijsko rudarstvo 5

Silicij, njegova svojstva i alotropne modifikacije 7

Načini dobivanja silicija 10

Silikonski spojevi i njihova svojstva 11

Silicij - hranjiva 14

Silikatna industrija 17

Zaključak 19

Literatura 20

uvod

Cilj: Proučiti svojstva silicija i njegovih prirodnih spojeva, poboljšati znanje o strukturi atoma.

· Odrediti strukturu silicija, vrijednost silicija i njegovih spojeva i njihovu praktičnu primjenu.

· Označite vrijednost silicija kao hranjivu tvar

· Identificirati glavna područja industrije silikata

Povijest otkrivanja silicija

Silicij je element glavne podskupine četvrte skupine trećeg razdoblja periodnog sustava kemijskih elemenata. I. Mendeleev, s atomskim brojem 14. Označen simbolom Si (lat. Silicij).

Pure Creme su 1811. godine izolirali francuski znanstvenici Joseph Louis Gay-Lussac i Louis Jacques Tenard.

Biti u prirodi

Silicij u prirodi i industrijsko rudarstvo

Postoje izolirane činjenice pronalaženja čistog silicija u njegovom izvornom obliku: Metalni silicij u ijolitah masiva vrućeg rudarstva, Petrologija običnih hondrita.

· Si02 + 2Mg = 2MgO + Si,

Silicij, njegova svojstva i alotropne modifikacije

Kao i ugljen, odnosi se na vatrostalne tvari.

Kristalna struktura silicija.

Kemijska svojstva

1. Si + 2HNO3 = Si02 + NO + NO2 + H20

2. Si02 + 4HF = SiF4 + 2H20

3. 3SiF4 + 3H2O = 2H2SiF6 + H2Sio3

1. Si + 2KOH + H20 = K2Si03 + 2H2

2. K2Si03 + 2H2OiH2Si03 + 2KOH

Fizička svojstva

Elektrofizička svojstva

Elementarni silicij u monokristalnom obliku je neizravni poluvodič. Šupljina u sobi

temperatura je 1,12 eV, a pri T = 0 K 1,21 eV. Koncentracija intrinzičnih nosača naboja u siliciju u normalnim uvjetima je oko 1,5 × 10 10 cm-3 [izvor nije naveden 342 dana].

1. Dielektrična propusnost: 12

2. Pokretljivost elektrona: 1300-1450 cm² / (u · c).

3. Mobilnost rupa: 500 cm² / (u · c).

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

5. Vijek trajanja elektrona: 5 ns - 10 ms

6. Slobodna staza elektrona: oko 0,1 cm

7. Duljina slobodnog izvođenja rupe: oko 0,02 - 0,06 cm

Načini dobivanja silikona

Slobodni silicij može se dobiti kalciniranjem finog bijelog pijeska s magnezijem, koji je po kemijskom sastavu gotovo čist silicij oksid

· Si02 + 2Mg = 2MgO + Si,

amorfni silicij formiran u ovom slučaju ima oblik smeđeg praha, čija je gustoća 2,0 g / cm3.

Moguće daljnje pročišćavanje silicija od nečistoća.

Metodu proizvodnje silicija u čistom obliku razvio je Nikolaj Nikolayevich Beketov.

Najveći proizvođač silicija u Rusiji je OKRusal - silicij se proizvodi u tvornicama u gradu Kamensk-Uralsky (regija Sverdlovsk) i gradu Shelekhov (regija Irkutsk).

Silikonski spojevi i njihova svojstva

veze silicij

Si + 2F2 = SiF4

Kada se zagrijava, drobljeni silicij reagira s kisikom i tvori silicij oksid (IV):

Si + O2 = Si02

Kiseline (osim mješavine vodikovog fluorida i dušika) ne utječu na silicij. Međutim, otapa se u alkalijama, tvoreći silikat i vodik.

Si + 2 NaOH + H20 = Na2Si03 + 2H2

Ca2Si + 4HCl → 2CaCl2 + SiH4.

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

Kada se Si02 reducira silicijem na visokim temperaturama, nastaje silicijev oksid (II) SiO.

4. Si + 2HNO3 = Si02 + NO + NO2 + H20

Si02 + 4HF = SiF4 + 2H20

6. 3SiF4 + 3H2O = 2H2SiF6 + H2Sio3

Alkalne vodene otopine mogu se koristiti za graviranje silicija. Nagrizanje silicija u alkalnim otopinama počinje pri temperaturi otopine iznad 60 ° C.

3. Si + 2KOH + H20 = K2Si03 + 2H2

4. K2Si03 + 2H2OiH2Si03 + 2KOH

Na primjer:

Kaolinit je glavna komponenta bijele gline.

Od umjetnih silikata od najveće su važnosti keramika, staklo i cement. Upoznajte se s proizvodnjom nekih od materijala proizvedenih u industriji silikata, više.

Silicij - hranjiva

postoji aktivna sinteza adenozin trifosfata (ATP) - molekule koja daje energiju za sve biokemijske procese koji se odvijaju u stanicama.

Biološka uloga

Silikatna industrija

Početak XIX stoljeća - doba porculana. Porculan privatnih tvornica u Gzhelu odlikovao se sjajnošću, kombinacijom kontrastnih boja različitih oblika svakodnevnih predmeta.

Godine 1972. moderni stil Gzhelovog proizvoda nastao je kobaltno plavom bojom.

Boje izrađene od porculana obojane kobaltovim (II) oksidom.

Sastav običnih prozorskih stakala izražava se formulom Na2O * CaO * 6SiO2

Si02 + Na2C03 = Na2Si03 + COz

Si02 + CaC03 = CaSiO3 + CO2

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

Uključivanje borovog oksida umjesto alkalnih sastojaka daje ovoj vatrostalnim svojstvima stakla.

zaključak

Tako je danas dokazano da silicij doprinosi:

· Čišćenje i jačanje tijela te učinkovita apsorpcija hranjivih tvari, makro i mikroelemenata

· Povećajte ukupni ton, povećajte energetske resurse tijela, poboljšajte mentalne performanse, usporite proces starenja

· Uklanjanje poremećaja uzrokovanih štetnim djelovanjem slobodnih radikala, sprječavanje razvoja mnogih kroničnih bolesti

književnost

· Samsonov. GV Silicidi i njihova primjena u inženjerstvu. Kijev, Izdavačka kuća Akademije znanosti ukrajinskog SSR-a, 1959. 204 str.

Aleshin E.P., Aleshin N.E. Moskva, 1993. 504 str.

Allotropija (od starogrčkoga. Αλλος - "drugo", τροπος - "turn, property") - postojanje dvije ili više jednostavnih tvari istog kemijskog elementa, različite strukture i svojstava - takozvane alotropne modifikacije ili oblici.

Fenomen alotropije posljedica je ili različitog sastava molekula jednostavne tvari (alotropija sastava) ili metode stavljanja atoma ili molekula u kristalnu rešetku (alotropija oblika).

2.1 Kristalni silicij

Kristalni silicij je glavni oblik u kojem se silicij koristi u proizvodnji fotoelektričnih pretvarača i poluvodičkih elektroničkih uređaja koji koriste planarnu tehnologiju. Aktivno se razvija uporaba silicija u obliku tankih filmova (epitaksijalnih slojeva) kristalne i amorfne strukture na različitim supstratima. Tamno siva tvar s metalnim sjajom, velika tvrdoća, lomljivost, poluvodič, inertan.

Ovisno o svrsi, postoje:

1 Silicij elektronske kvalitete (tzv. "Elektronski silicij") - silicij najviše kvalitete sa sadržajem silicija većim od 99,999% po masi, višim životnim vijekom (preko 25 μs), koji se koristi za proizvodnju čvrstih elektroničkih uređaja, mikro Električna otpornost silicija elektronske kvalitete može biti u rasponu od oko 0.001 do 150 Ohm · cm, ali otpor treba osigurati isključivo nečistoćom, tj. Druge nečistoće ulaze u kristal, iako i davanje specificiranog električnog otpora, u pravilu, je neprihvatljivo. Glavnina silikonskih kristala elektroničke kvalitete je tzv. "Kristali bez dislokacija", tj. Gustoća dislokacija u njima ne prelazi 10 cm-2, međutim, u nekim slučajevima, za proizvodnju elektroničkih uređaja, također se koriste ingoti s dvostrukom ili čak polikristalnom strukturom.

2 Silikat solarne klase (takozvani "solarni silicij") je silicij sa sadržajem silicija većim od 99,99% po masi, s prosječnim vrijednostima životnog vijeka nejednakosti i električnom otpornošću (do 25 μs i do 10 Ω cm) koja se koristi za proizvodnja fotonaponskih ćelija (solarne ćelije);

3 Tehnički silicij - blokovi od silicija polikristalne strukture, dobiveni metodom karbotermne redukcije iz čistog kvarcnog pijeska; sadrži 98% silicija, glavna nečistoća je ugljik, ima visok sadržaj legirajućih elemenata - bor, fosfor, aluminij; uglavnom se koristi za proizvodnju polikristalina

silicij; u razdoblju od 2006. do 2009. godine Zbog nedostatka silikonskih sirovina solarnog stupnja nastojalo se upotrijebiti ovaj materijal za proizvodnju kristalnog silicija solarne kakvoće: u tu svrhu provedeno je dodatno pročišćavanje tehničkog silicija drobljenjem na interkristalnim granicama i nagrizanjem nečistoća koncentriranih na granice, a zatim je provedena rekristalizacija jednom od gore navedenih metoda)

Ovisno o metodi rekristalizacije postoje:

- monokristalni silicijum - cilindrični silikonski ingoti mono- i polikristalne strukture promjera do 400 mm, dobiveni Czochralski metodom. U monosilikonu je kristalna struktura jednolika, bez granica zrna (što je vidljivo čak i po izgledu). Uredno raspoređivanje atoma silicija u jednoj kristalnoj rešetki silikona stvara jasnu strukturu trake. Svaki atom silicija ima 4 elektrona na vanjskoj ljusci. Elektroni susjednih atoma tvore parove koji pripadaju oba atoma u isto vrijeme, tako da svaki atom ima 4 veze sa susjednim atomima.

Ponašanje monokristalnog silicija je dobro predvidljivo, međutim, zbog niske stope rasta i složenosti proizvodnog procesa, to je najskuplji tip silicija. Monokristalni silicij temelj je suvremene elektroničke tehnologije. Izuzetno visoke zahtjeve na čistoću i savršenstvo strukture su napravljene da ga. Koncentracije električki aktivnih dodataka obično su u rasponu od 10 13 do 10 18 cm3, električki aktivne pozadinske nečistoće su manje od 10 15 cm3, a električno neaktivne nečistoće su manje od 10 18 –10 19 cm3. Glavni tipovi strukturnih oštećenja su takozvani mikro-defekti. U pravilu, to su male dislokacijske petlje ili nakupine vlastitih i nečistoća.

- silikonski monokristalni nemlijep - cilindrični silikonski ingoti monokristalne strukture promjera do 150 mm, dobiveni postupkom taljenja zone bez lonca;

- multisilicon - pravokutni blokovi od silicija polikristalne strukture dimenzija do 1000x1000x600mm, dobiveni metodom usmjerene kristalizacije u spremniku. Ona zauzima međupoložaj između poli- i monokristalnog silicija u veličini i broju kristala. Mnogo je lakše uzgajati višebojne silikone nego monokristale, tako da je njihova cijena niža. Međutim, kvaliteta multikristala u usporedbi s jednim kristalom također je niža zbog prisutnosti višestrukih granica zrna pojedinačnih kristala od kojih je sastavljen multikristal. Granice zrna stvaraju dodatne neispravne razine u pojasu poluprovodnika, koje su lokalna središta s visokom brzinom rekombinacije, što dovodi do smanjenja ukupne brzine

životni vijek manjinskih prijevoznika. Osim toga, granice zrna smanjuju učinkovitost sprječavanjem struje nosača i stvaranjem skretnih putova za struju koja teče kroz p-n spoj.

Kako bi se izbjegli preveliki gubici rekombinacije na granicama zrna, veličina zrna bi trebala biti najmanje nekoliko milimetara. Ovo stanje također znači da će veličina pojedinačnog zrna biti veća od debljine solarne ćelije, što će smanjiti otpornost na noseću struju i ukupnu dužinu graničnih područja u solarnoj ćeliji. Takav multikristalni silicij široko se koristi u komercijalnim solarnim ćelijama.

- polisilicij je silicij visoke čistoće sa sadržajem nečistoće manjim od 0,0001%, koji se sastoji od velikog broja malih kristalnih zrnaca nasumično usmjerenih međusobno.

Zapravo, tehnički silicij je također polikristaliničan, međutim, da bi se izbjegla zabuna, koncept "polikristalnog silicija" primjenjuje se samo na vrlo čisti poluvodički silicij. Polisilicij je najčišći oblik industrijski proizvedenog silicija i glavni materijal za mikroelektroniku i solarnu energiju - poluproizvod dobiven pročišćavanjem tehničkog silicija kloridnim metodama i koristi se za proizvodnju mono- i multikristalnog silicija.

Razlikuju se trenutno polisilicijska "elektronička" (poluvodička) kvaliteta (sadržaj nečistoća ispod 1 · 10 -10%) i polisilicijska »solarna« kvaliteta (sadržaj nečistoća manje od 1 · 10 -5%) .Polikristalni silicij u svijetu proizvodi se u obliku cilindrične šipke sive boje s grubom dendritskom površinom. U središtu štapa nalazi se "sjeme" mono- ili polisilicija okruglog ili kvadratnog presjeka promjera (strana) od 8-10 mm. Zatvoreni kristaliti u obliku kratkih iglica, s presjekom manjim od 1 mm, rastu iz "sjemena" okomito na tvorbu.

Polisilicij je sirovina za proizvodnju naprednijih vrsta silicija - multikristalnog silicija (multisilicon) i monokristalnog silicija (monosilikona), au nekim se primjenama može koristiti u čistom obliku.

-. Silikonski otpad - reznice, fragmenti i drugi čisti otpadni proizvodi proizvodnje silicija na gore opisani način bez oksidacije, spojeni dijelovi lonca ili obloge - mogu se podijeliti u podskupine ovisno o podrijetlu - koristi se kao sirovina koja se može reciklirati u proizvodnji kristalnog silicija;

-. umg-otpad - metalurški pročišćeni tehnički silicij - je tehnički silicij podvrgnut pročišćavanju međudjelovanjem taline silicija s drugim tvarima (za vađenje nečistoća ili njihov prijenos u netopljivu ili plinovitu fazu, itd.) i nakon

pratećom kristalizacijom i naknadnim uklanjanjem zone koncentracije kontaminanata;

-. truleži - krhotine, reznice i drugi otpad nastajanja kristalnog silicija metodama opisanim gore s ostacima lonca ili obloge, tragovima oksidacije, šljake - u pravilu to je također područje na kojem su nečistoće - najprljaviji silicij - potisnute tijekom kristalizacije - mogu se odvojiti. na podskupine, ovisno o njihovom podrijetlu - nakon pročišćavanja od nečistoća stranih tvari mogu se koristiti kao dodatak sirovinama koje se mogu reciklirati po primitku stupnjeva silicija sa smanjenim zahtjevima kvalitete.

Silikonski monokristalni lončić proizveden je isključivo elektroničkom kvalitetom. Multi-silicij se proizvodi samo solarne kvalitete. Monokristalni silicij, cijevi i trake dobivene Czochralskim postupkom mogu biti i elektroničke i solarne kvalitete.