Abstract: "Il silicio, le sue proprietà e i cambiamenti allotropici. Il silicio è un elemento biogenico. Silicio, sue proprietà e modifiche allotropiche - caratteristiche chimiche del silicio

Il silicio cristallino è un materiale grigio scuro con una lucentezza d'acciaio. La struttura del silicio è simile alla struttura del diamante: il reticolo cristallino è cubico centrato sul volto, ma a causa del legame più lungo tra gli atomi Si-Si contro lunghezza del legame C-C La durezza del silicio è molto inferiore al diamante. Il silicio è molto fragile, la sua densità è 2,33 g / cm 3.

Come il carbone, si riferisce alle sostanze refrattarie.

La struttura cristallina del silicio (figura 2).

Il reticolo cristallino del silicio è un tipo cubico di diamante centrato sul fronte, il parametro a = 0,54307 nm (altre modifiche polimorfiche del silicio sono ottenute ad alte pressioni), ma a causa della maggiore lunghezza del legame tra gli atomi Si-Si contro lunghezza del legame C-C La durezza del silicio è molto inferiore al diamante. Il silicio è fragile, solo quando riscaldato sopra gli 800 ° C diventa una sostanza plastica. È interessante notare che il silicio è trasparente alla radiazione infrarossa, a partire da una lunghezza d'onda di 1,1 micrometri. Concentrazione del proprio vettore - 13,1 × 10 28 m³ 3

Figura 2. Schema del legame del silicio e della catena covalente: legame covalente; b - visione generale

Proprietà chimiche

Nei composti, il silicio tende a mostrare uno stato di ossidazione di +4 o 4, poiché l'atomo di silicio è più caratteristico dello stato sp 3 - ibridizzazione degli orbitali. Pertanto, in tutti i composti ad eccezione del silice (II) SiOil silicio è tetravalente

Il silicio chimico è inattivo. A temperatura ambiente reagisce solo con fluoro gassoso e si forma tetrafluoruro di silicio volatile. SiF 4 . Se riscaldato a una temperatura di 400-500 ° C, il silicio reagisce con l'ossigeno per formare diossido SiO 2 , con cloro, bromo e iodio - con la formazione dei corrispondenti tetraalogenici facilmente volatili SiHalogen 4 .

Il silicio non reagisce direttamente con l'idrogeno, i composti di silicio con l'idrogeno sono silani con la formula generale Si n H 2n + 2 - Ottenuto indirettamente. silicomethane SiH 4 (viene spesso chiamato semplicemente silano) viene rilasciato quando i siliciuri metallici interagiscono con soluzioni acide, ad esempio:

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

Il silano si è formato in questa reazione SiH 4 contiene una mescolanza di altri silani, in particolare, disilano Si 2 H 6 e trisilane Si 3 H 8 in cui c'è una catena di atomi di silicio interconnessi da singoli legami (-Si-Si-Si-).

Con l'azoto, il silicio a una temperatura di circa 1000 ° C forma un nitruro Si 3 N 4 , con boro - boruri resistenti al calore e chimicamente SiB 3 , SiB 6 e Sib 12 . Il composto di silicio e il suo analogo più vicino sulla tavola periodica - carbonio - carburo di silicio SiC (carborundum) è caratterizzato da elevata durezza e bassa attività chimica. Il carborundum è ampiamente usato come abrasivo.

Quando il silicio viene riscaldato con metalli, si verificano siliciuri. I siliciuri possono essere suddivisi in due gruppi: ionico-covalente (metallo alcalino, siliciuri di metalli alcalino-terrosi e magnesio Ca 2 Si, Mg 2 Si e altri.) e metallo-simili (siliciuri di metalli di transizione). I siliciuri dei metalli attivi si decompongono sotto l'azione degli acidi, i siliciuri del metallo di transizione sono chimicamente stabili e non si decompongono sotto l'azione degli acidi. I siliciuri simili al metallo hanno punti di fusione elevati (fino a 2000 ° C). Più spesso si formano siliciuri di composizioni simili a metalli. Mesi me 3 Si 2 , Me 2 Si 3 , Me 5 Si 3 e mesi 2 . I siliciuri simili al metallo sono chimicamente inerti, resistenti all'azione dell'ossigeno anche a temperature elevate.

Quando si ripristina SiO 2 silicio ad alte temperature forma silice (II) SiO.

Il silicio è caratterizzato dalla formazione di composti di organosilicio in cui gli atomi di silicio sono collegati in lunghe catene mediante il collegamento di atomi di ossigeno - oh-, e per ogni atomo di silicio, ad eccezione di due atomi ohaggiunto altri due radicali organici R 1 e R 2 = CH 3 , C 2 H 5 , C 6 H 5 , CH 2 CH 2 CF 3 e altri

Per l'incisione del silicio, la più utilizzata è una miscela di acido fluoridrico e nitrico. Alcuni raccoglitori speciali prevedono l'aggiunta di anidride cromica e altre sostanze. Durante l'incisione, la soluzione di attacco acido viene rapidamente riscaldata al punto di ebollizione, mentre la velocità di attacco aumenta molte volte.

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

Per l'incisione del silicio possono essere utilizzate soluzioni acquose di alcali. L'attacco del silicio in soluzioni alcaline inizia a una temperatura della soluzione superiore a 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

Proprietà fisiche

Il reticolo cristallino del tipo di diamante centrato sul fronte cubico di silicio, parametro e = 0,54307 nm (sono state ottenute altre modificazioni polimorfiche del silicio ad alte pressioni), ma a causa della maggiore lunghezza del legame tra gli atomi Si-Si rispetto alla lunghezza del legame C - C, la durezza del silicio è considerevolmente inferiore a quella del diamante. Il silicio è fragile, solo quando riscaldato sopra gli 800 ° C diventa una sostanza plastica. È interessante notare che il silicio è trasparente alla radiazione infrarossa, a partire da una lunghezza d'onda di 1,1 micrometri. Concentrazione del proprio vettore di carica - 13,1 · 10 28 m³ 3

Proprietà elettrofisiche

Il silicio elementare in forma monocristallina è un semiconduttore non-direct-gap. Il gap di banda a temperatura ambiente è 1,12 eV, mentre a T = 0 K è 1,21 eV. La concentrazione di portatori di carica intrinseca nel silicio in condizioni normali è di circa 1,5 · 10 10 cm 3.

Le proprietà elettrofisiche del silicio cristallino sono fortemente influenzate dalle impurità in esso contenute. Per ottenere cristalli di silicio con conducibilità del foro, gli atomi di elementi del terzo gruppo, come boro, alluminio, gallio, indio, vengono introdotti nel silicio). Per ottenere cristalli di silicio con conduttività elettronica, gli atomi degli elementi del gruppo Vth, come il fosforo, l'arsenico e l'antimonio, vengono introdotti nel silicio. (foto 3)

Figura 3. Cristalli di silicio e wafer per la produzione di semiconduttori

Quando si creano dispositivi elettronici basati su silicio, viene utilizzato lo strato superficiale del materiale (fino a decine di micron), quindi la qualità della superficie cristallina può avere un impatto significativo sulle proprietà elettriche del silicio e, di conseguenza, sulle proprietà del dispositivo finito. Quando si creano alcuni dispositivi, vengono utilizzate tecniche correlate alla modifica della superficie, ad esempio trattando la superficie del silicio con vari agenti chimici.

1. Permeabilità dielettrica: 12

2. Mobilità elettronica: 1300-1450 cmІ / (in-c).

3. Mobilità dei fori: 500 cm² / (in · c).

4. La larghezza della zona proibita di 1.205-2.84 · 10 -4 · T

5. Durata della vita dell'elettrone: 5 ns - 10 ms

6. L'elettrone significa percorso libero: circa 0,1 cm

7. La lunghezza della corsa libera del foro: circa 0,02 - 0,06 cm

Istituto scolastico municipale

"Scuola secondaria № 6"

Città di Murom

Abstract in Chimica sul tema:

"Il silicio, le sue proprietà e i cambiamenti allotropici. Silicio - un elemento biogenico "

Studente compiuto 8 in classe

Shvetsova Tatyana

Testa Kornyshova S.S.

Introduzione 3

Silicon Discovery History 4

Il silicio in natura e la sua estrazione industriale 5

Silicio, sue proprietà e modifiche allotropiche 7

Modi per ottenere il silicio 10

Composti del silicio e loro proprietà 11

Silicio - Nutriente 14

Industria dei silicati 17

Conclusione 19

Letteratura 20

introduzione

Le proprietà curative del silicio erano conosciute molto prima dei nostri giorni: nell'antica India e in Cina, le proprietà curative dei giovani bambù contenenti silicio erano usate a lungo in Russia, e l'argilla bianca veniva usata per curare i bambini anemici e gli anziani fragili dalle malattie della pelle in Russia. Anche nella pratica farmaceutica dell'antica India e della Cina, e in seguito la medicina popolare di molti paesi ha usato decotti, infusi ed estratti di tali piante contenenti silicio come equiseto, ortica, alpinista, bambù e il famoso ginseng. Per oltre 200 anni, il silicio è stato utilizzato nell'omeopatia classica, è molto popolare nella moderna cosmetologia ed è ampiamente usato in mesoterapia per la rivitalizzazione della pelle (ringiovanimento).

Obiettivo: studiare le proprietà del silicio e dei suoi composti naturali, per migliorare la conoscenza della struttura degli atomi.

· Determinare la struttura del silicio, il valore del silicio e dei suoi composti e la loro applicazione pratica.

· Evidenzia il valore del silicio come nutriente

· Identificare le principali aree dell'industria dei silicati

Silicon Discovery History

Il silicio è un elemento del sottogruppo principale del quarto gruppo del terzo periodo della tavola periodica degli elementi chimici. I. Mendeleev, con numero atomico 14. Denotato dal simbolo Si (lat Silicium).

Pure Creme fu isolata nel 1811 dagli scienziati francesi Joseph Louis Gay-Lussac e Louis Jacques Tenard.

Nel 1825, il chimico svedese Johns Jakob Berzelius, con l'azione del potassio metallico sul fluoruro di silicio SiF 4, ottenne pure silicio elementare puro. Il nuovo elemento è stato chiamato "silicium" (dal latino Silex - selce). Il nome russo "silicon" fu introdotto nel 1834 dal chimico russo Ivanovich Hess. Tradotto dall'antica Greek.κρημνός - "scogliera, montagna".

(dal latino silicis - selce, nome russo dal greco - kremnos - cliff) Si - scoperto da J.
Berzelius (Stoccolma, Svezia) nel 1824. Ed ecco il silicio (Silicium - lat.) Elemento chimico, numero atomico 14, gruppo IV del sistema periodico.

Nel 1825, il chimico svedese Johns Jacob Berzelius, con l'azione del potassio metallico sul fluoruro di silicio SiF 4, ottenne pure silicio elementare puro. Il nuovo elemento ha ricevuto il nome di "silicio" (dal latino Silex - selce). Il nome russo "silicon" fu introdotto nel 1834 dal chimico russo Ivanovich Hess. Tradotto dal greco kremnos - "scogliera, montagna".

Essere nella natura

Silicio in natura e la sua estrazione industriale

Molto spesso in natura, il silicio si trova sotto forma di silice - composti a base di biossido di silicio (IV) SiO 2 (circa il 12% della massa della crosta terrestre). I principali minerali formati dal biossido di silicio sono sabbia (fiume e quarzo), quarzo e quarzite, pietra focaia. Il secondo gruppo più comune di composti di silicio in natura è costituito da silicati e alluminosilicati.

Ci sono fatti isolati di trovare il silicio puro nella sua forma originaria: il silicio metallico nell'ijolitah del massiccio delle miniere calde, la petrologia delle condriti ordinarie.

· SiO 2 + 2Mg = 2MgO + Si,

Silicio, sue proprietà e modifiche allotropiche

Il silicio cristallino è una sostanza grigio scuro con una lucentezza d'acciaio. La struttura del silicio è simile a quella del diamante: il reticolo cristallino è cubico centrato sul fronte, ma a causa del legame più lungo tra gli atomi Si-Si rispetto alla lunghezza del legame C-C, la durezza del silicio è molto inferiore al diamante. Il silicio è molto fragile, la sua densità è 2,33 g / cm 3.

Come il carbone, si riferisce alle sostanze refrattarie.

Struttura cristallina di silicio.

Proprietà chimiche

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

Proprietà fisiche

Il reticolo cristallino del silicio è un tipo di diamante cubico centrato sul fronte, parametro a = 0,54307 nm (sono state ottenute altre modificazioni polimorfiche del silicio ad alte pressioni), ma a causa della maggiore lunghezza del legame tra gli atomi di Si-Si rispetto alla lunghezza del legame C-C, il silicio meno di un diamante. Il silicio è fragile, solo quando riscaldato sopra gli 800 ° C diventa una sostanza plastica. È interessante notare che il silicio è trasparente alla radiazione infrarossa, a partire da una lunghezza d'onda di 1,1 micrometri. La concentrazione intrinseca di portatori di carica è 13,1 × 10 28 m -3

Proprietà elettrofisiche

Il silicio elementare nella forma a cristallo singolo è un semiconduttore indiretto a banda proibita. Band gap at room

la temperatura è 1,12 eV, e a T = 0 K è 1,21 eV. La concentrazione di portatori di carica intrinseca nel silicio in condizioni normali è di circa 1,5 × 10 10 cm -3 [fonte non specificata 342 giorni].

1. Permeabilità dielettrica: 12

2. La mobilità degli elettroni: 1300-1450 cm² / (in-c).

3. Mobilità dei fori: 500 cm² / (in · c).

4. La larghezza della zona proibita di 1.205-2,84 × 10 -4 · T

5. Durata della vita dell'elettrone: 5 ns - 10 ms

6. L'elettrone significa percorso libero: circa 0,1 cm

7. La lunghezza della corsa libera del foro: circa 0,02 - 0,06 cm

Modi per ottenere il silicio

Il silicio libero può essere ottenuto calcando sabbia bianca fine con magnesio, che per composizione chimica è quasi puro ossido di silicio,

· SiO 2 + 2Mg = 2MgO + Si,

il silicio amorfo formato in questo caso ha la forma di una polvere marrone, la cui densità è di 2,0 g / cm³

Nell'industria, il silicio di qualità tecnica si ottiene riducendo la fusione di SiO 2 con coke a circa 1800 ° C in forni ad arco. La purezza del silicio così ottenuto può raggiungere il 99,9% (le principali impurità sono carbonio, metalli).

Possibile ulteriore purificazione del silicio dalle impurità.

· La pulizia in condizioni di laboratorio può essere effettuata mediante preparazione preliminare del magnesio silicide Mg 2 Si. Inoltre, il SiH 4 monosilico gassoso è ottenuto da siliciuro di magnesio usando acidi cloridrico o acetico. Il monosilano viene purificato per distillazione, assorbimento e altri metodi e quindi decomposto in silicio e idrogeno ad una temperatura di circa 1000 ° C.

· La purificazione del silicio su scala industriale viene effettuata mediante clorurazione diretta del silicio. Si formano composti della composizione SiCl 4 e SiCl 3 H. Questi cloruri vengono purificati dalle impurità in vari modi (solitamente mediante distillazione e sproporzione) e ridotti allo stadio finale con idrogeno puro a temperature da 900 a 1100 ° C.

· Sviluppo di tecnologie di purificazione del silicio industriali più economiche, pulite e più efficienti. Per il 2010, questi includono la tecnologia di purificazione del silicio usando fluoro (anziché cloro); tecnologie che comportano la distillazione del monossido di silicio; tecnologie basate sull'incisione delle impurità, concentrandosi sui confini intercristallini.

Il metodo di produzione del silicio nella sua forma pura è stato sviluppato da Nikolai Nikolayevich Beketov.

Il più grande produttore di silicio in Russia è OKRusal - il silicio viene prodotto negli stabilimenti nella città di Kamensk-Uralsky (regione di Sverdlovsk) e nella città di Shelekhov (regione di Irkutsk).

Composti del silicio e loro proprietà

connessioni silicio

Silani di carburo di silicio (SiC) (Si n H 2n + 2) Acido fluorosilicico (H 2) Acidi silicici (SiO 2 · n H 2 O) Silicio ossido (II) (SiO) Silicio ossido (IV) (SiO 2) Feldspato Gel di silice ( n SiO2 · m H 2 O) Olio siliconico Siliconi (n) Vanadio silicuro (V 3 Si) Renio siliciuro (ReSi) Silicato di molibdeno (MoSi 2) Silicato di antimonio (Si 3 Sb 4) Siliciuro di bismuto (Si 3 Bi 4) Siliciuro di polonio (SiPo 2) Calcio siliciuro (CaSi 2) Siliciuro di manganese (Mg 2 Si) Triclorosilano (SiHCl 3) Silicio Cloruro (IV) (SiCl 4) Silicio Cloruri Silicio Nitruro (Si 3 N 4) Silicio Tetraioduro (SiI 4) Silicio Tetrabromuro (SiBr 4) Solfuro silicio (SiS 2) Moissanite

Per proprietà chimiche, il silicio non è un metallo. Poiché a livello di energia esterna ci sono 4 elettroni, il grado di ossidazione di entrambi -4 e +4 è caratteristico del silicio. Chimicamente, il silicio è poco attivo, a temperatura ambiente reagisce solo con gas di fluoro e si forma tetrafluoruro di silicio volatile:

Si + 2F 2 = SiF 4

Quando riscaldato, il silicio frantumato reagisce con l'ossigeno per formare l'ossido di silicio (IV):

Si + O 2 = SiO 2

Gli acidi (eccetto la miscela di acido fluoridrico e azoto) non influenzano il silicio. Tuttavia, si dissolve in alcali, formando silicato e idrogeno.

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

Nei composti, il silicio tende ad esibire un grado di ossidazione di +4 o -4, poiché lo stato dell'ibridizzazione sp 3 degli orbitali è più caratteristico dell'atomo di silicio. Pertanto, in tutti i composti ad eccezione dell'ossido di silicio (II) SiO, il silicio è tetravalente.

Il silicio chimico è inattivo. A temperatura ambiente reagisce solo con fluoro gassoso e si forma tetrafluoruro di silicio volatile SiF 4. Quando riscaldato ad una temperatura di 400-500 ° C, il silicio reagisce con l'ossigeno per formare biossido di SiO 2, con cloro, bromo e iodio per formare i tetraalogenuri facilmente volatili corrispondenti di SiALogeno 4.

Il silicio non reagisce direttamente con l'idrogeno, i composti di silicio con idrogeno - silani con la formula generale Si n H 2n + 2 - sono ottenuti indirettamente. Il SiH 4 monosilano (spesso chiamato semplicemente silano) viene rilasciato quando i siliciuri metallici interagiscono con soluzioni acide, ad esempio:

Ca 2 Si + 4HCl → 2CaCl 2 + SiH 4.

Il silano SiH 4 formato in questa reazione contiene una miscela di altri silani, in particolare, Si 2 H 6 disilano e Si 3 H 8 di trisilano, in cui vi è una catena di atomi di silicio collegati da legami singoli (-Si-Si-Si-) .

Con l'azoto, il silicio a una temperatura di circa 1000 ° C forma un nitruro di Si 3 N 4, con boruri resistenti al calore e chimicamente SiB 3, SiB 6 e SiB 12. Il composto di silicio e il suo analogo più vicino sulla tavola periodica - carbonio - carburo di silicio SiC (carborundum) è caratterizzato da elevata durezza e bassa attività chimica. Il carborundum è ampiamente usato come abrasivo.

Quando il silicio viene riscaldato con metalli, si verificano siliciuri. I siliciuri possono essere suddivisi in due gruppi: silici ionico-covalenti (metallo alcalino, metallo alcalino terroso e tipo Ca 2 Si, Mg 2 Si, ecc.) E metallo-simili (siliciuri di metalli di transizione). I siliciuri dei metalli attivi si decompongono sotto l'azione degli acidi, i siliciuri del metallo di transizione sono chimicamente stabili e non si decompongono sotto l'azione degli acidi. I siliciuri simili al metallo hanno punti di fusione elevati (fino a 2000 ° C). Più spesso si formano silici di metallo delle composizioni MeSi, Me 3 Si 2, Me 2 Si 3, Me 5 Si 3 e MeSi 2. I siliciuri simili al metallo sono chimicamente inerti, resistenti all'azione dell'ossigeno anche a temperature elevate.

Quando SiO 2 viene ridotto dal silicio ad alte temperature, si forma SiO di ossido di silicio (II).

Il silicio è caratterizzato dalla formazione di composti di organosilicio in cui gli atomi di silicio sono uniti in lunghe catene dagli atomi di ossigeno a ponte -O-, e ad ogni atomo di silicio, tranne due atomi di O, due ulteriori radicali organici R 1 e R 2 = CH 3, C sono attaccati 2 H 5, C 6 H 5, CH 2 CH 2 CF 3, ecc.

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

Per l'incisione del silicio possono essere utilizzate soluzioni acquose di alcali. L'attacco del silicio in soluzioni alcaline inizia a una temperatura della soluzione superiore a 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

È un materiale sul composto naturale più resistente del silicio - ossido di silicio (IV). Questi sono cristalli di quarzo, quarzo trasparente, cristallo di rocca, una varietà fine-cristallina di quarzo - diaspro, granelli di quarzo fine - sabbia (tutti i campioni sono presentati alla mostra e sono dimostrati). I silicati sono anche estremamente comuni in natura.

Ad esempio:

La caolinite è il componente principale dell'argilla bianca.

Di silicati artificiali ceramica, vetro e cemento sono della massima importanza. Facciamo conoscenza con la produzione di alcuni dei materiali prodotti dall'industria dei silicati, di più.

Silicio - Nutriente

Nel corpo umano, il contenuto di silicio è di 7-10 anni, si trova nel sangue, nei muscoli, negli organi immunitari competenti - la ghiandola del timo e le ghiandole surrenali. Il silicio è il principale elemento strutturale nel corpo umano, se il calcio è un elemento delle strutture ossee rigide del sistema muscolo-scheletrico, quindi il silicio è un elemento di strutture flessibili, è necessario per la formazione e lo sviluppo del tessuto connettivo, che è ampiamente rappresentato nel nostro corpo - ossa, articolazioni, cartilagine, tendini, lenti dell'occhio, vasi sanguigni, nonché pelle, mucose, capelli e unghie. Il tessuto connettivo ha una proprietà che lo distingue dagli altri tessuti del corpo - la capacità di rigenerare (ripristinare). L'alto contenuto di silicio nel tessuto connettivo è dovuto alla sua presenza nella composizione di complessi proteici che formano lo scheletro dei tessuti e danno loro forza ed elasticità. Il silicio è coinvolto in reazioni chimiche che trattengono singole fibre di collagene ed elastina, previene la formazione di rughe, normalizza l'idratazione della pelle, rinforza i capelli e le unghie. I composti di silicio sono essenziali attivatori della rigenerazione del tessuto connettivo nel corpo umano, accelerano i processi metabolici nel corpo, hanno un effetto stimolante sulla crescita delle cellule della pelle, la produzione di collagene, elastina e cheratina. La capacità del silicio di strutturare acqua e fluidi corporei è nota, riduce la tensione superficiale dell'acqua, rendendola più biodisponibile, così il silicio favorisce l'idratazione di cellule e tessuti. È stato rivelato che nei bambini la saturazione dei tessuti corporei con il fluido è superiore a quella delle persone anziane, quindi il silicio svolge un ruolo significativo nel prevenire il processo di invecchiamento del corpo. Essendo un antiossidante strutturale, il silicio blocca i processi di perossidazione lipidica, che ha un effetto positivo sul miglioramento della funzione protettiva della pelle e sull'aumento della resistenza di capelli e unghie all'azione ossidativa dei radicali liberi. Poiché l'età biologica di una persona è determinata precisamente dal tasso di processi metabolici, la mancanza di silicio nel corpo è una delle cause dell'invecchiamento.

Studi scientifici hanno dimostrato che il silicio è coinvolto nel metabolismo di oltre 70 oligoelementi (calcio, magnesio, fluoro, sodio, zolfo, alluminio, zinco, molibdeno, manganese, cobalto e molti altri), che non vengono assorbiti se il corpo manca di silicio. La mancanza di silicio nel corpo comporta microelementosi, disturbi delle funzioni di molti sistemi corporei e disordini metabolici. La violazione del metabolismo del silicio porta a anemia, osteoporosi, perdita di capelli, malattie delle articolazioni, tubercolosi, diabete, erisipela della pelle, calcoli biliari e urolitiasi

La capacità unica del silicio di purificare gli organismi viventi è nota da tempo, i suoi composti organici possono formare nell'ambiente acquatico dei sistemi bioelettricamente caricati del corpo che "attaccano" virus di influenza, epatite, herpes, patogeni, funghi e li disattivano da soli. È noto che la carenza di silicio è sempre accompagnata da dysbacteriosis, la cui manifestazione più frequente è la candidosi, manifestata come lesioni ulcerative della mucosa orale, del naso, del tratto respiratorio superiore, del tratto digestivo e del sistema urinario. I colloidi di silicio formano composti complessi con Candides e le loro tossine e li rimuovono dal corpo. La flora normale dell'intestino, che include i bifidobatteri e i lattobacilli, non ha la capacità di connettersi con i sistemi di silicio colloidale e rimane nell'intestino, il che è molto importante per il normale funzionamento

tratto digestivo. Per non parlare del valore del silicio per il sistema immunitario: le cellule del sangue che sono responsabili delle funzioni protettive del corpo (monociti, linfociti) e producono anticorpi protettivi - sono rappresentanti del tessuto connettivo. Questo è il motivo per cui la carenza di silicio riduce l'immunità e varie malattie appaiono protratte, il più delle volte si tratta di processi purulenti: foruncolosi, ascessi, sinusiti, otiti, tonsilliti, ferite non cicatrizzate e fistole. È già stato dimostrato che molte malattie gravi (cancro, tubercolosi, lebbra, cataratta, epatite, dissenteria, reumatismo, artrite) sono associate o alla mancanza di silicio nei tessuti, oa una violazione del suo metabolismo. Il silicio ha un effetto antinfiammatorio e immunostimolante nelle infezioni respiratorie e nella bronchite cronica, riduce le reazioni allergiche nell'asma bronchiale. Gli scienziati hanno a lungo prestato attenzione al fatto che nelle aree in cui il suolo è ricco di silicio, il cancro è estremamente raro.

Otteniamo silicio con acqua, alimenti vegetali e animali, il fabbisogno giornaliero di silicio è di 20-30 mg, le donne incinte, le madri che allattano e i bambini hanno bisogno soprattutto di silicio. Organi e sistemi sono attivamente formati nell'organismo dei bambini e la necessità di un elemento legante è molto più alta di quella di un adulto. Con la carenza di silicio nei corpi dei bambini, si sviluppa il rachitismo, i denti vengono distrutti e la carie progredisce, i bambini rimangono indietro nello sviluppo fisico e intellettuale. Negli adulti, la carie si unisce a perdita di capelli, fragilità e unghie fragili. Con l'età, l'ingestione di silicio diminuisce, il calcio prende il suo posto nelle ossa, così le ossa perdono elasticità, si induriscono, diventano fragili e si verifica l'osteoporosi. Più o meno nello stesso modo, l'osteocondrosi si sviluppa nel corpo: le cartilagini intervertebrali sono riempite di calcio, perdono la loro elasticità, si assottigliano e la loro mobilità si deteriora. Quando si riduce la quantità di silicio nel corpo, il calcio non viene assorbito dal tessuto osseo, sotto forma di sali che viene depositato nelle articolazioni e sotto forma di sabbia e pietre - nella cistifellea e nei reni, causando la comparsa della sindrome gottosa. Nel processo di invecchiamento, il rischio di fratture aumenta in modo significativo, è dimostrato che un potente accumulo di silicio si verifica nel luogo di una frattura e la sua quantità aumenta di 50 volte rispetto alle parti sane dell'osso. Il corpo lo invia nell'area problematica "per aiutare" la rapida formazione del nuovo tessuto osseo. L'iscrizione del silicio favorisce la fissazione del calcio nelle ossa, migliora l'elasticità e il tono muscolare, rafforza i legamenti e la cartilagine delle articolazioni. È noto che l'età di una persona può essere giudicata dallo stato dei suoi vasi sanguigni. Nel 1957, gli scienziati francesi descrissero i fatti confermando che l'aterosclerosi presenta un contenuto di silicio molto basso nelle pareti dei vasi sanguigni. Con il deficit di silicio, il calcio lo sostituisce, quindi l'elasticità dei vasi sanguigni diminuisce e allo stesso tempo aumenta la permeabilità delle loro pareti, il colesterolo entra nel sangue attraverso i difetti formati dai tessuti e si deposita sulle pareti dei vasi sanguigni, formando placche di colesterolo. Questo processo porta alla vasocostrizione e provoca angina, infarto, aritmia, ictus, ipertensione, disturbi mentali, disturbi della memoria, ecc. Con una deficienza di silicio, l'elasticità e le vene venose soffre, le vene si stirano e cambiano posizione e compare una malattia varicosa degli arti inferiori. Una quantità sufficiente di silicio nella dieta quotidiana può ripristinare il rivestimento interno dei vasi sanguigni, ripristinarne l'elasticità, migliorare la circolazione venosa e aiutare a ridurre il colesterolo a bassa densità. Il silicio è uno stimolatore universale e assolutamente sicuro della produzione di energia nel corpo quando entra nelle cellule del corpo.

c'è una sintesi attiva di adenosina trifosfato (ATP) - una molecola che fornisce energia per tutti i processi biochimici che si verificano nelle cellule.

Ruolo biologico

Per alcuni organismi, il silicio è un nutriente importante. Fa parte delle formazioni di supporto nelle piante e scheletrico - negli animali. Il silicio è concentrato in grandi quantità da organismi marini: diatomee, radiolari, spugne. Grandi quantità di silicio concentrato di equiseto e cereali, prima di tutto - la sottofamiglia Bamboks e Risovidnyh, tra cui - la semina del riso. Il tessuto muscolare umano contiene (1-2) × 10 -2% di silicio, tessuto osseo - 17 × 10 -4%, sangue - 3,9 mg / l. Ogni giorno fino a 1 g di silicio entra nel corpo umano con il cibo.

I composti di silicio sono relativamente non tossici. Ma è molto pericoloso inalare particelle altamente disperse di silicati e diossido di silicio, che si formano, ad esempio, mediante sabbiatura, cesellatura di rocce in miniera, dispositivi di sabbiatura, ecc. SiO 2 microparticelle che cadono nei polmoni cristallizzano in esse, e i cristalli risultanti distruggono il tessuto polmonare e causano gravi malattie - la silicosi. Per evitare che polvere pericolosa penetri nei polmoni, è necessario utilizzare un respiratore per proteggere gli organi respiratori.

Industria dei silicati

Gzhel è uno dei tradizionali centri russi per la produzione di ceramiche. Questa è una vasta area composta da 27 villaggi riuniti nel "Gzhelsky Bush" situato a circa 60 chilometri da Mosca lungo la linea ferroviaria Mosca-Murom-Kazan.Ora questo è il distretto Ramensky della Regione di Mosca (mostrato nella mappa della Regione di Mosca).

Gzhel è stato a lungo famoso per la sua argilla. Il grande scienziato russo M. V. Lomonosov, che apprezzava l'argilla Gzheliana, scrisse parole così alte su di loro: "Non c'è quasi una terra purissima e senza alcun uso ovunque i chimici del mondo ci chiamino Gzhel, che non ho mai visto più meravigliosamente da nessuna parte" Fino alla metà del XVIII secolo Gzhel realizzò la ceramica, usuale per quel tempo, fabbricando mattoni, tubi in ceramica e giocattoli per bambini primitivi.

La seconda metà del XVIII secolo - semi-faience, ottenuta come materiale intermedio alla ricerca della ricetta in porcellana, dipinta con smaltino blu su un frammento grigio, spesso e poroso. Il dipinto su kvasniki, brocche, piatti portava un carattere grafico e sembrava un disegno di contorno dipinto.

L'inizio del XIX secolo - l'era della porcellana. La porcellana delle fabbriche private di Gzhel era caratterizzata da una grande luminosità, una combinazione di colori contrastanti di varie forme di oggetti quotidiani.

Nel 1972, il moderno stile di prodotto Gzhel fu creato usando vernice blu cobalto.

Il sottile sistema artistico della scrittura di Gzhel era consolidato in singole scritture e modi peculiari degli artisti. Usando la stessa serie di elementi pittorici nella sua opera, ogni artista ha creato la sua personale storia pittorica: un bouquet o un fiore separato, un mondo animale o vegetale, immagini di persone.

Una caratteristica importante nella pittura su porcellana blu e bianca di Gzhel è un inizio pittoresco. Grande importanza viene attribuita al movimento del pennello, capace di creare una moltitudine di gradazioni più sottili di colore blu: dal blu sonoro saturo al blu sfumato. In combinazione con uno sfondo bianco, l'immagine crea un motivo traforato sulla superficie del prodotto: al centro - un punto luminoso e ampio - un'immagine di un fiore, e intorno a una leggera dispersione di ramoscelli con foglie e bacche, riccioli, viticci.

Pitture in porcellana dipinte con ossido di cobalto (II).

Ora è impossibile dire esattamente chi e quando ha inventato il vetro. È noto solo che il vetro è una delle più antiche invenzioni dell'umanità. Così, la collana trovata sul collo della mummia della regina egiziana Hatshepsut, composta da perle di vetro nero-verdastro, ha 3400 anni. I grandi maestri della produzione di vari prodotti in vetro erano vetrai romani. Fecero brocche per l'acqua, olio e vino, tazze e tazze, vasi, lacrime - piccole bottiglie di profumo. Un importante contributo allo sviluppo dell'arte vetraria in Russia è stato fatto da Lomonosov. In creato da lui nel 1748

circa 4000 esperimenti sulla bollitura del vetro a colori sono stati effettuati dal laboratorio chimico, per il quale Lomonosov "non solo ha scritto ricette, ma anche materiali ... li ha appesi per lo più e li ha messi nel forno ..." Sulla base delle ricette sviluppate da Lomonosov, una fabbrica di vetro di Ust- Ruditsa nel 1753 iniziò a produrre vetro trasparente multicolore per la fabbricazione di perline, piatti e altre mercerie e opaco al mosaico. Da tale vetro, Lomonosov realizzò diversi dipinti a mosaico, tra cui la "Poltava Battle", che ricevette la più grande fama e che è sopravvissuta fino ai giorni nostri.

La composizione del normale vetro di finestra è espressa dalla formula Na 2 O * CaO * 6SiO 2

Usiamo sabbia di quarzo, soda e calcare per produrre vetro normale. Queste sostanze sono accuratamente miscelate e sottoposte a un forte riscaldamento. La chimica del processo può essere rappresentata come segue: durante la fusione si formano silicati di sodio e calcio che si fondono con silice (in eccesso):

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

Per vetro speciale, cambiare la composizione della miscela iniziale. Sostituzione soda con Na 2 CO 3 potassio K 2 CO 3, ottenere vetro refrattario (per vetreria chimica). Sostituire il gesso CaCO 3 ossido di piombo (II) PbO e la soda di potassio, ottenere un cristallo. È piuttosto morbido e fusibile, ma molto pesante, si distingue per la brillantezza e l'alto coefficiente di rifrazione della luce, la decomposizione dei raggi di luce in tutti i colori dell'arcobaleno e il gioco della luce.

L'inclusione di ossido di boro anziché di componenti alcalini conferisce a questo vetro proprietà refrattarie.

La massa del vetro ordinario dopo il raffreddamento ha una tonalità verde-giallastra o blu-verde. Il vetro può essere colorato se la composizione della miscela consente di includere determinati ossidi metallici. I composti ferrosi colorano il vetro in colori - dal bluastro-verde al giallo-rosso-marrone, al manganese (IV) ossido - dal giallo al marrone al viola, all'ossido di cromo (III) nell'erba-verde, all'ossido di cobalto (II) - in blu, Ossido di nichel (II) - da viola a grigio-marrone, sodio solfuro - a giallo, rame (II) ossido - a rosso.

Nella vita umana, il vetro ha acquisito un'importanza enorme. È visibile ovunque, è ad ogni passo - nella vita quotidiana della nostra vita, nell'industria, nella tecnologia, nella scienza, nelle opere d'arte. Finestra, bottiglia, lampada, specchio, bicchiere di vetro per la casa e il laboratorio, vetro ottico (dagli occhiali alle complesse anastigmat delle fotocamere), lenti di dispositivi ottici senza fine - dai microscopi ai telescopi. È difficile elencare tutte le applicazioni del vetro ed è impossibile contare i vari oggetti realizzati da esso. Questo materiale, per le sue proprietà uniche, piace e, probabilmente, è affascinante, sarà sempre presente nella vita capace di apprezzarne la bellezza.

conclusione

Quindi, oggi è dimostrato che il silicio contribuisce a:

· Pulizia e rafforzamento del corpo e assorbimento efficiente di nutrienti, macro e microelementi

· Aumentare il tono generale, aumentare le risorse energetiche del corpo, migliorare le prestazioni mentali, rallentare il processo di invecchiamento

· Eliminazione dei disturbi causati dagli effetti dannosi dei radicali liberi, prevenendo lo sviluppo di molte malattie croniche

Gli atomi di silicio formano la base di argilla, sabbia e rocce. La maggior parte della crosta è costituita da composti di silicio inorganico (28% in volume). Possiamo dire che l'intero mondo inorganico è associato al silicio. In condizioni naturali, i minerali di silicio si trovano anche in calcite e gesso. Il silicio è il secondo elemento dopo l'ossigeno in termini di riserve nella crosta e costituisce circa un terzo del suo peso totale. Ogni 6 atomi nella crosta terrestre è un atomo di silicio. Il silicio nell'acqua di mare contiene ancora più del fosforo, che è così necessario per la vita sulla Terra. Nel nostro corpo, il silicio si trova nella ghiandola tiroidea, nelle ghiandole surrenali, nella ghiandola pituitaria. La sua massima concentrazione si trova nei capelli e nelle unghie. Il silicio è anche un componente del collagene, la principale proteina del tessuto connettivo. Il suo ruolo principale è la partecipazione a una reazione chimica, il fissaggio di singole fibre di collagene ed elastina, conferendo forza ed elasticità al tessuto connettivo. La mancanza di silicio nel corpo porta a: osteomalacia (ammorbidimento delle ossa), malattie degli occhi, dei denti, delle unghie, della pelle e dei capelli; usura accelerata della cartilagine articolare; erisipela della pelle; pietre nel fegato e nei reni; dysbacteriosis; aterosclerosi. È stata trovata la relazione tra la concentrazione di silicio nell'acqua potabile e le malattie cardiovascolari. La tubercolosi, il diabete, la lebbra, l'epatite, l'ipertensione, la cataratta, l'artrite, il cancro sono accompagnati da una diminuzione della concentrazione di silicio nei tessuti e negli organi, o disturbi del suo metabolismo. Nel frattempo, il nostro corpo perde il silicio ogni giorno - in media, consumiamo 3,5 mg di silicio al giorno con cibo e acqua, e perdiamo circa 9 mg al giorno.

letteratura

· Samsonov. GV Silicidi e loro uso in ingegneria. Kiev, Casa editrice dell'Accademia delle scienze dell'Ucraina SSR, 1959. 204 pp. Con ill.

· Aleshin E. P., Aleshin N. E. Fig. Mosca, 1993. 504 p. 100 fig.

"Carbonio e silicio": diamante ben levigato: un diamante. La grafite morbida ha una struttura a strati. Ossido di silicio (IV). Il carbonio speculare ha una struttura a strati. Proprietà chimiche Carbon. Grafite. Metodi di ottenimento: laboratorio e industriale. Glass. Uno dei più morbidi tra i solidi. Più del 99% del carbonio nell'atmosfera è sotto forma di anidride carbonica.

"Silicio" - Interazione con i metalli. Caratteristiche generali del silicio sulla posizione nel sistema periodico. Applicazione. Prodotti dell'industria dei silicati. Silicati - sali di acido silicico. Siliciuri. Nei laboratori, il silicio viene prodotto riducendo la ossido di silicio SiO2. La struttura dell'atomo di silicio. Fino alla fine del livello esterno, il silicio manca di 4 elettroni.

"Lezione di silicio" - Sulla manifestazione di proprietà non metalliche e metalliche. Scegli le dichiarazioni corrette: Ossidi, idrossidi di carbonio e di silicio? La natura dell'ossido: a) basico, b) acido, c) anfotero. Tipi di legame e reticoli cristallini in sostanze semplici. Industria dei silicati Sondaggio espresso. Fiore - cinque fiori.

"Silicon Compounds" - Reticolo cubico centrato sul fronte. Jasper. Minerali basati su SiO2. Agata. Silicio e suoi composti. Silicati e idrogeno. Ametista. Ottenere silicati. Ottenere il silicio in laboratorio. L'uso del silicio. Proprietà chimiche di SiO2. Silicati naturali Varietà di quarzo La scoperta del silicio. Ossido di silicio

"Isotopi di silicio" - Produzione di semi monocristallini. La distribuzione della concentrazione di isotopi lungo la lunghezza del seme. Prospettive per l'uso del silicio monoisotopico. Conduttività termica del silicio-28 isotopicamente arricchito. Spettri Raman di silicio isotopicamente arricchito. Crogiolo. Dipendenza dal gap di banda del silicio sulla massa atomica.

"Silicio e suoi composti" - Il silicio può essere sia un agente ossidante che un agente riducente. Il reticolo cristallino del silicio ricorda la struttura di un diamante. Silicati I silicati rappresentano oltre 1/4 della massa dell'intera crosta. Ceramica. Il silicio fu scoperto per la prima volta nel 1811 da Gay-Lussac e Tenar. Piatti moderni in ceramica. Considerare composti di silicio naturale.

Ci sono 6 presentazioni in totale.

Istituto scolastico municipale

"Scuola secondaria № 6"

Città di Murom

Abstract in Chimica sul tema:

"Il silicio, le sue proprietà e i cambiamenti allotropici. Silicio - un elemento biogenico "

Studente compiuto 8 in classe

Shvetsova Tatyana

Testa Kornyshova S.S.

Introduzione 3

Silicon Discovery History 4

Il silicio in natura e la sua estrazione industriale 5

Silicio, sue proprietà e modifiche allotropiche 7

Modi per ottenere il silicio 10

Composti del silicio e loro proprietà 11

Silicio - Nutriente 14

Industria dei silicati 17

Conclusione 19

Letteratura 20

introduzione

Obiettivo: studiare le proprietà del silicio e dei suoi composti naturali, per migliorare la conoscenza della struttura degli atomi.

· Determinare la struttura del silicio, il valore del silicio e dei suoi composti e la loro applicazione pratica.

· Evidenzia il valore del silicio come nutriente

· Identificare le principali aree dell'industria dei silicati

Silicon Discovery History

Pure Creme fu isolata nel 1811 dagli scienziati francesi Joseph Louis Gay-Lussac e Louis Jacques Tenard.

Essere nella natura

Silicio in natura e la sua estrazione industriale

Ci sono fatti isolati di trovare il silicio puro nella sua forma originaria: il silicio metallico nell'ijolitah del massiccio delle miniere calde, la petrologia delle condriti ordinarie.

· SiO 2 + 2Mg = 2MgO + Si,

Silicio, sue proprietà e modifiche allotropiche

Come il carbone, si riferisce alle sostanze refrattarie.

Struttura cristallina di silicio.

Proprietà chimiche

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

Proprietà fisiche

Proprietà elettrofisiche

Il silicio elementare nella forma a cristallo singolo è un semiconduttore indiretto a banda proibita. Band gap at room

1. Permeabilità dielettrica: 12

2. La mobilità degli elettroni: 1300-1450 cm² / (in-c).

3. Mobilità dei fori: 500 cm² / (in · c).

4. La larghezza della zona proibita di 1.205-2,84 × 10 -4 · T

5. Durata della vita dell'elettrone: 5 ns - 10 ms

6. L'elettrone significa percorso libero: circa 0,1 cm

7. La lunghezza della corsa libera del foro: circa 0,02 - 0,06 cm

Modi per ottenere il silicio

Il silicio libero può essere ottenuto calcando sabbia bianca fine con magnesio, che per composizione chimica è quasi puro ossido di silicio,

· SiO 2 + 2Mg = 2MgO + Si,

il silicio amorfo formato in questo caso ha la forma di una polvere marrone, la cui densità è di 2,0 g / cm³

Possibile ulteriore purificazione del silicio dalle impurità.

Il metodo di produzione del silicio nella sua forma pura è stato sviluppato da Nikolai Nikolayevich Beketov.

Composti del silicio e loro proprietà

connessioni silicio

Si + 2F 2 = SiF 4

Quando riscaldato, il silicio frantumato reagisce con l'ossigeno per formare l'ossido di silicio (IV):

Si + O 2 = SiO 2

Gli acidi (eccetto la miscela di acido fluoridrico e azoto) non influenzano il silicio. Tuttavia, si dissolve in alcali, formando silicato e idrogeno.

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

Ca 2 Si + 4HCl → 2CaCl 2 + SiH 4.

Quando SiO 2 viene ridotto dal silicio ad alte temperature, si forma SiO di ossido di silicio (II).

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

Per l'incisione del silicio possono essere utilizzate soluzioni acquose di alcali. L'attacco del silicio in soluzioni alcaline inizia a una temperatura della soluzione superiore a 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

Ad esempio:

La caolinite è il componente principale dell'argilla bianca.

Di silicati artificiali ceramica, vetro e cemento sono della massima importanza. Facciamo conoscenza con la produzione di alcuni dei materiali prodotti dall'industria dei silicati, di più.

Silicio - Nutriente

c'è una sintesi attiva di adenosina trifosfato (ATP) - una molecola che fornisce energia per tutti i processi biochimici che si verificano nelle cellule.

Ruolo biologico

Industria dei silicati

Nel 1972, il moderno stile di prodotto Gzhel fu creato usando vernice blu cobalto.

Pitture in porcellana dipinte con ossido di cobalto (II).

La composizione del normale vetro di finestra è espressa dalla formula Na 2 O * CaO * 6SiO 2

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

SiO 2 + CaCO 3 = CaSiO 3 + CO 2

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

L'inclusione di ossido di boro anziché di componenti alcalini conferisce a questo vetro proprietà refrattarie.

conclusione

Quindi, oggi è dimostrato che il silicio contribuisce a:

· Pulizia e rafforzamento del corpo e assorbimento efficiente di nutrienti, macro e microelementi

· Aumentare il tono generale, aumentare le risorse energetiche del corpo, migliorare le prestazioni mentali, rallentare il processo di invecchiamento

· Eliminazione dei disturbi causati dagli effetti dannosi dei radicali liberi, prevenendo lo sviluppo di molte malattie croniche

letteratura

· Samsonov. GV Silicidi e loro uso in ingegneria. Kiev, Casa editrice dell'Accademia delle scienze dell'Ucraina SSR, 1959. 204 pp. Con ill.

· Aleshin E. P., Aleshin N. E. Fig. Mosca, 1993. 504 p. 100 fig.

Allotropia (dal greco antico Αλλος - "altro", τροπος - "virare, proprietà") - l'esistenza di due o più sostanze semplici dello stesso elemento chimico, diverse per struttura e proprietà - le cosiddette modificazioni o forme allotropiche.

Il fenomeno dell'allotropia è dovuto o alla diversa composizione delle molecole di una sostanza semplice (allotropia della composizione) o al metodo di posizionamento di atomi o molecole nel reticolo cristallino (allotropia della forma).

2.1 Crystal Silicon

Il silicio cristallino è la forma principale in cui il silicio viene utilizzato nella produzione di convertitori fotoelettrici e dispositivi elettronici a stato solido che utilizzano la tecnologia planare. L'uso del silicio sotto forma di film sottili (strati epitassiali) di una struttura cristallina e amorfa su vari substrati si sta attivamente sviluppando. Sostanza grigio scuro con lucentezza metallica, grande durezza, fragilità, semiconduttore, inerte.

A seconda dello scopo, ci sono:

1 Silicio di qualità elettronica (il cosiddetto "silicio elettronico") - il silicio di altissima qualità con un contenuto di silicio superiore al 99,999% in peso, più elevati tassi di durata (oltre 25 μs), utilizzati per la produzione di dispositivi elettronici a stato solido, microcircuiti, ecc. La resistività elettrica del silicio di qualità elettronica può essere nell'intervallo da circa 0,001 a 150 Ohm · cm, ma la resistenza dovrebbe essere fornita solo dall'impurità, cioè altre impurità entrano nel cristallo, sebbene s e fornire la resistività elettrica specificata, di regola, è inaccettabile. La maggior parte dei cristalli di silicio di qualità elettronica è il cosiddetto. "Cristalli liberi da dislocazione", cioè la densità di dislocazione in essi non eccede 10 cm - 2, tuttavia, in alcuni casi, per la fabbricazione di dispositivi elettronici, si usano anche lingotti con una struttura gemellare o addirittura policristallina.

2 Il silicio di grado solare (il cosiddetto "silicio solare") è un silicio con un contenuto di silicio superiore al 99,99% in peso, con valori medi delle durate del vettore nonequilibrio e della resistività elettrica (fino a 25 μs e fino a 10 Ω cm) utilizzati per produzione di celle fotovoltaiche (celle solari);

3 Silicio tecnico: blocchi di silicio di struttura policristallina, ottenuti con il metodo della riduzione carbotermica dalla sabbia di quarzo puro; contiene il 98% di silicio, l'impurità principale è carbonio, ha un alto contenuto di elementi leganti - boro, fosforo, alluminio; principalmente usato per produrre policristallino

silicio; nel 2006-2009 A causa della mancanza di materie prime siliconiche di grado solare, si è tentato di utilizzare questo materiale per la produzione di silicio cristallino di qualità solare: a tale scopo, la purificazione aggiuntiva del silicio tecnico è stata eseguita frantumando ai confini intercristallini e incidendo impurità concentrandosi sui confini, quindi ricristallizzazione è stata eseguita con uno dei metodi precedenti).

A seconda del metodo di ricristallizzazione, ci sono:

- silicio monocristallino - lingotti cilindrici in silicio di struttura mono- e policristallina con un diametro fino a 400 mm, ottenuto con il metodo Czochralski. Nel monosilicio, la struttura cristallina è uniforme, senza limiti di grana (che è evidente anche nell'aspetto). La disposizione ordinata degli atomi di silicio in un singolo reticolo cristallino di silicio crea una struttura a banda chiara. Ogni atomo di silicio ha 4 elettroni sul guscio esterno. Gli elettroni degli atomi vicini formano coppie che appartengono ad entrambi gli atomi allo stesso tempo, quindi ogni atomo ha 4 legami con atomi vicini.

Il comportamento del silicio monocristallino è ben prevedibile, tuttavia, a causa del basso tasso di crescita e della complessità del processo di fabbricazione, è il tipo di silicio più costoso. Il silicio monocristallino è la base della moderna tecnologia elettronica. I requisiti estremamente elevati per la purezza e la perfezione della struttura sono fatti ad esso. Le concentrazioni di droganti elettricamente attivi sono in genere entro 10 13 -10 18 cm ³, le impurità di fondo elettricamente attive sono inferiori a 10 15 cm ³ e le impurità elettricamente inattive sono inferiori a 10 18 -10 19 cm ³. I principali tipi di difetti strutturali sono i cosiddetti microdefetti. Di regola, sono piccoli circuiti di dislocazione o gruppi di difetti intrinseci e di punti di impurità.

- silicio monocristallino non crogiolo - lingotti cilindrici in silicio a struttura monocristallina con un diametro fino a 150 mm, ottenuto con il metodo della fusione della zona priva di crogioli;

- multisilicio - blocchi rettangolari di silicio di struttura policristallina con dimensioni fino a 1000x1000x600mm, ottenuti con il metodo della cristallizzazione direzionale in un contenitore. Occupa una posizione intermedia tra silicio poli- e monocristallino per dimensione e numero di cristalli. È molto più facile coltivare più cristalli di silicio rispetto ai singoli cristalli, quindi il loro costo è inferiore. Tuttavia, la qualità del multicrystal rispetto a un singolo cristallo è anche inferiore a causa della presenza di più bordi di grano dei singoli cristalli di cui è composto il multicristallo. I confini dei grani creano ulteriori livelli difettosi nella banda proibita del semiconduttore, essendo centri locali con un alto tasso di ricombinazione, che porta a una diminuzione del totale

vita dei vettori minoritari. Inoltre, i bordi dei grani riducono le prestazioni prevenendo la corrente della portante e creando percorsi di smistamento per la corrente che scorre attraverso la giunzione p-n.

Per evitare perdite di ricombinazione troppo elevate ai bordi dei grani, la dimensione dei grani dovrebbe essere di almeno alcuni millimetri. Questa condizione significa anche che la dimensione di un singolo grano sarà maggiore dello spessore della cella solare, che ridurrà la resistenza alla corrente portante e la lunghezza totale delle regioni di confine nella cella solare. Tale silicio multicristallino è ampiamente usato nelle celle solari commerciali.

- il polisilicio è un silicio di elevata purezza con un contenuto di impurezze inferiore allo 0,0001%, costituito da un gran numero di piccoli granuli di cristallo orientati casualmente l'uno rispetto all'altro.

Infatti, il silicio tecnico è anche policristallino, tuttavia, per evitare confusione, il concetto di "silicio policristallino" viene applicato solo al silicio semiconduttore ad alta purezza. Il polisilicio è la forma più pura di silicio prodotto industrialmente e il principale materiale per la microelettronica e l'energia solare: un prodotto semilavorato ottenuto purificando il silicio tecnico con metodi clorurati e utilizzato per la produzione di silicio monocristallino e multicristallino.

Attualmente si distinguono la qualità "elettronica" di polisilicio (semiconduttore) (contenuto di impurezze inferiore a 1 · 10 -10%) e la qualità "solare" di polisilicio (contenuto di impurezze inferiore a 1 · 10 -5%) .La maggior parte del silicio policristallino nel mondo viene prodotta nella forma aste cilindriche di colore grigio con una superficie dendritica ruvida. Nel centro dell'asta c'è un "seme" di mono o polisilicio di sezione rotonda o quadrata con un diametro (lato) di 8-10 mm. I cristalliti stretti in forma di aghi corti, con una sezione trasversale inferiore a 1 mm, crescono dal "seme" perpendicolare alla generatrice.

Il polisilicio è una materia prima per la produzione di tipi più avanzati di silicio - silicio multicristallino (multisilicio) e silicio monocristallino (monosilicio), e in alcune applicazioni può essere utilizzato nella sua forma pura.

-. Rottami di silicio - talee, frammenti e altri prodotti di scarto puro della produzione di silicio con metodi sopra descritti senza ossidazione, parti fuse del crogiolo o rivestimento - a loro volta, possono essere suddivisi in sottogruppi a seconda dell'origine - sono usati come materie prime riciclabili nella produzione di silicio cristallino;

-. umg-scrap - silicio tecnico metallurgicamente purificato - è un silicio tecnico sottoposto a purificazione mediante l'interazione del silicio fuso con altre sostanze (per estrarre le impurità o trasferirle a una fase insolubile o gassosa, ecc.) e dopo

successiva cristallizzazione direzionale e successiva rimozione della zona di concentrazione dei contaminanti;

-. rottami di rottami - frammenti, talee e altri scarti di produzione di silicio cristallino con metodi sopra descritti con residui di crogioli o fodere, tracce di ossidazione, scorie - di regola, questa è anche l'area in cui le impurità - il silicio più sporco - sono state respinte durante la cristallizzazione - a loro volta, possono essere separate su sottogruppi, a seconda della loro origine - dopo la purificazione da impurità di sostanze estranee può essere utilizzato come additivo per materie prime riciclabili al ricevimento di gradi di silicio con requisiti di qualità ridotti.

Il crogiolo di silicio monocristallino viene prodotto solo con qualità elettronica. Il multi-silicio viene prodotto solo con la qualità solare. Silicio monocristallino, tubi e nastri ottenuti con il metodo Czochralski possono essere sia elettronici che solari.