Dove viene utilizzato il silicio. Silicio: proprietà e uso terapeutico. Il silicio come materiale da costruzione

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MINOBNAURS DELLA RUSSIA

istituto educativo statale federale

istruzione professionale superiore

"Istituto di tecnologia statale di San Pietroburgo

In questo lavoro, i fisici russi Andrei Geim e Konstantin Novosilov collaborano con i ricercatori dell'Università di Manchester, con i quali sono riusciti a creare un transistor tunnel basato su grafene adatto alla produzione industriale. Il transistor ad effetto tunnel, a differenza dei tradizionali transistor ad effetto di campo, utilizza un campo elettrico per controllare la conduzione di un canale in un materiale semiconduttore. Pertanto, i suoi canali sono controllati da un effetto tunnel quantico. Secondo la teoria quantistica, gli elettroni possono attraversare una barriera, anche se non hanno abbastanza energia per farlo.

(università tecnica) "(SPbSTI (TU))

DEPT OF HNT MET

UGS 240100.62

SPECIALITÀ Tecnologia chimica

DIREZIONE Chimica di sostanze e materiali

DISCIPLINE Introduzione alla specialità

ARGOMENTO: il silicio, le sue proprietà e le sue applicazioni nell'elettronica moderna

Studente del primo anno completato, gruppo 131

Zhukovskaya Ekaterina Olesevna

Riducendo la larghezza della barriera, si può aumentare l'effetto quantico e l'energia che gli elettroni devono attraversare diminuisce bruscamente. Di conseguenza, con l'effetto tunnel, la tensione dei transistor può essere ridotta, il che contribuirà a ridurre il loro consumo energetico.

Microprocessori ispirati alla struttura del cervello

Pertanto, è prevedibile l'emergere di nuove generazioni di sistemi informatici che completano le attuali macchine von Neumann, dotate di un ecosistema evolutivo di sistemi, software e servizi. Il memristor è un'idea sviluppata dall'ingegnere elettrico Leon Chua e ha la proprietà di essere molto simile nel suo lavoro ai neuroni che codificano, trasmettono e memorizzano le informazioni. Pertanto, le informazioni devono essere ricevute, elaborate e archiviate, ma non allo stesso tempo. La memorizzazione può funzionare allo stesso tempo, quindi è possibile creare un computer in grado di rendere il calcolo molto più veloce, risolverlo e salvare la soluzione, risparmiando allo stesso tempo tutta l'energia precedentemente spesa per inviare informazioni da una parte all'altra.

Yezhovsky Yuri Konstantinovich

San Pietroburgo 2013

introduzione

1. Silicio

2. Storia

3. Origine del nome

4. Essere nella natura

5. Ricezione

6. Proprietà fisiche

7. Proprietà elettrofisiche

8. Proprietà chimiche

10. Applicazione

riferimenti

introduzione

Il silicio è uno degli elementi importanti. Vernadsky scrisse la sua famosa opera: "Nessun organismo può esistere senza silicio" (1944). Il riferimento chimico per gli scolari di grado 9 (a cura di Minsk: Slovo, 1977) nella sezione Silicon afferma: "... il silicio è un materiale semiconduttore estremamente importante utilizzato per la fabbricazione di dispositivi microelettronici -" microchip ". utilizzato nella produzione di celle solari, converte l'energia solare in energia elettrica: tra i 104 elementi del sistema periodico, il silicio ha un ruolo speciale: è un piezoelemento che può convertire un tipo di energia in un altro: meccanico in elettrico, luce in calore, ecc. È il silicio la base dello scambio di informazioni sull'energia nello spazio e sulla Terra. Dal tavolo della composizione chimica della Terra, della sua "Sostanza Vivente" e dei sistemi stellari cosmici, il Sole mostra che l'elemento più comune in questo mondo è l'ossigeno - il 47%, il silicio occupa il secondo posto - il 29,5% e il contenuto degli altri elementi è molto meno .

Affinché questo nuovo modello di computer diventi una realtà, sarà necessario sviluppare un nuovo sistema operativo sul quale la società già opera, che servirà anche come aiuto per raggiungere il suo obiettivo di ottenere prestigio nel mondo dell'information technology. La litografia ultravioletta estrema è un'altra tecnica su cui la grande elettronica lavora per superare il problema del rallentamento della legge di Moore a causa delle limitazioni del silicio come semiconduttore.

Fino a quando non arriva la computazione quantistica

È una tecnologia basata sullo stato quantico degli elettroni e utilizzata nei dischi rigidi avanzati per la memorizzazione dei dati e l'accesso alla memoria magnetica casuale. Un computer quantico funziona in un modo completamente diverso con i computer attuali: invece di basarsi su porte logiche o una combinazione di porte logiche per elaborare le informazioni, funzionerà con le regole della fisica quantistica. I computer quantistici possono utilizzare queste leggi per risolvere i problemi in modo più rapido ed efficiente.

Il semiconduttore più comune nella produzione di componenti elettronici è il silicio, dal momento che le sue riserve sul pianeta sono quasi infinite.

1. Silicio

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

In Spagna, abbiamo uno dei più grandi esperti al mondo nel campo dell'informatica quantistica, un fisico Juan Ignacio Cirac, che lavora come direttore del dipartimento teorico dell'Istituto di ottica quantistica. Max Planck. Un computer quantico non verrà utilizzato per leggere e-mail o effettuare acquisti su Internet, poiché abbiamo già i nostri computer e funziona anche molto bene. Un computer quantico servirebbe come un potente calcolo, che la gente di solito non deve fare, ma coloro che sono impegnati nella progettazione dei materiali o nello sviluppo di farmaci.

L'aspetto di una sostanza semplice

In forma amorfa - polvere marrone, in forma cristallina - grigio scuro, leggermente lucido.

Proprietà dell'atomo

Nome, simbolo, numero: Silicio / Silicio (Si), 14

Massa atomica (massa molare) di 28,0856 amu (g / mol)

Configurazione elettronica: 3s2 3p2, in connessione. 3s 3p3 (ibridazione)

Raggio atomico 132 nm

Proprietà chimiche

Juan Ignacio Chirac. Juan Ignacio Chirac rivela chiaramente i problemi che lo sviluppo dei computer quantistici sta attualmente affrontando: sui computer classici, se dopo un po 'immagazziniamo alcune informazioni, esiste ancora. Non va da zero a uno, rimane semplicemente. Tuttavia, nei computer quantistici, i bit quantici, bit-equivalenti, sono molto sensibili e qualsiasi interazione con l'ambiente può cambiare completamente il calcolo. Pertanto, dovresti isolarli bene, ecco il problema principale: come isolarli.

Se non sono completamente isolati o c'è qualche errore, dovremmo pensare a come ripararlo o come risolverlo. Questa è una parte fondamentale delle attuali indagini. Dopo lo scetticismo iniziale con cui sono state ricevute le notizie, c'è un crescente interesse da parte di aziende e istituzioni per accedere alla loro tecnologia e penetrare nel mondo dell'informatica quantistica. Se questo viene fatto con precisione, i qubit macchina cercano uno stato di bassa energia, che è la risposta a un determinato problema.

Raggio covalente 111 nm

Raggio di ioni 42 (+ 4e) 271 (-4e) nm

Elettronegatività 1,90 (scala Pauling)

Potenziale elettrodo 0

Tassi di ossidazione: +4, +2, 0, -4

Energia di ionizzazione (primo elettrone) 786.0 (8.15) kJ / mol (eV)

Proprietà termodinamiche di una sostanza semplice

Densità (a NU) 2,33 g / cm

Punto di fusione 1414.85 ° C (1688 K)

Pertanto, la macchina è ideale per risolvere i cosiddetti "problemi di ottimizzazione", che hanno una serie di criteri che devono essere soddisfatti simultaneamente e che hanno una soluzione insuperabile che soddisfa la maggior parte di essi, ad esempio, il percorso migliore per un camion per ridurre al minimo il tempo e la distanza Può anche essere molto utile trovare l'essenza di strutture dati complesse, che possono essere utilizzate, ad esempio, per cercare ed elaborare dati nei social network o per riconoscere pattern nelle immagini.

Punto di ebollizione 2349,85 ° C (2623 K)

Calore di fusione 50,6 kJ / mol

Calore di vaporizzazione 383 kJ / mol

Capacità termica molare 20,16 J / (K · mol)

Volume molare 12,1 cm / mol

Reticolo cristallino di materia semplice

Struttura reticolare: cubica, diamante

Parametri della griglia: 5.4307 E

Debye temperatura 625 K

Altre caratteristiche

Un computer quantistico sarà in grado di apprendere le funzioni chiave in un certo modo, ad esempio un'auto, mostrando molte immagini di automobili. Una volta che li riconosci, puoi riconoscerli più facilmente dei normali sistemi. Inoltre, una volta determinate le caratteristiche di ciò che rende riconoscibile un'auto, è possibile utilizzarlo per "addestrare" i computer tradizionali per rendere più facile il riconoscimento dell'auto. Intrecciando particelle, i computer quantistici topologici creerebbero fili immaginari, i cui nodi e svolte creerebbero un potente sistema di calcolo.

Conducibilità termica (300 K) 149 W / (m · K)

2. Storia

Composti di silicio naturale o silicio (silicio inglese, francese e tedesco, silicio) - silice (silice) - sono noti da molto tempo. Gli antichi conoscevano bene il rhinestone, o quarzo, così come le pietre preziose, che sono di quarzo colorato in diversi colori (ametista, quarzo fumé, calcedonio, crisoprasio, topazio, onice, ecc.). Il silicio elementare fu ottenuto solo nel XIX secolo, sebbene i tentativi la silice è stata decomposta da Scheele e Lavoisier, Dzvi (con l'aiuto della colonna Voltaic), Gay-Lussac e Tenar (con mezzi chimici). Vercello, cercando di scomporre la silice, lo scaldò in una miscela con polvere di ferro e carbone a 1500 ° C e ottenne ferrosilicio. Solo nel 1823 r. studiando i composti dell'acido fluoridrico, compreso il SiF4, ha ottenuto silicio amorfo libero ("radicale di silice") mediante l'interazione di fluoruro di silicio e vapori di potassio. St. Clair-Deville nel 1855 ricevette silicio cristallino.

Ancora più importante, la matematica dei suoi movimenti correggerà gli errori che fino ad ora costituivano il compito più importante per gli sviluppatori di computer quantistici. In un momento in cui lavoravano in quest'area, la società afferma di aver raggiunto un enorme successo nell'interfaccia semiconduttori, che consente ai materiali conduttivi di comportarsi come se fossero superconduttori.

A causa di ciò, i semiconduttori possono operare a frequenze di clock estremamente elevate con una dissipazione di calore minima o nulla. Abbiamo speranza e ottimismo sul fatto che questi risultati porteranno a risultati pratici, ma è difficile sapere quando e dove. Questo è un passo importante per facilitare la creazione degli strumenti informatici necessari che funzioneranno nei moderni computer quantistici.

3. Origine del nome

Il nome Silium o Kizel (Kiesel, Flint) è stato suggerito da Berzelius. In precedenza, Thomson propose il nome silicone (Silicon), adottato in Inghilterra e negli Stati Uniti, per analogia con gli erpici (Boron) e il carbonio (Carbon). La parola silicio (Silicio) deriva dalla silice (silice); la fine di "a" fu adottata nei secoli XVIII e XIX. per la designazione delle terre (silice, alluminia, thoria, terbia, glucina, cadmia, ecc.). A sua volta, la parola silice è associata al latino. Silex (forte, pietra focaia).

A tal fine, è stato presentato uno studio con una nuova invenzione, in cui i bit quantici reali possono essere trasferiti tra moduli di calcolo quantico separati al fine di essere in grado di creare una macchina su larga scala completamente modulare. Fino ad ora, gli scienziati hanno suggerito di utilizzare connessioni in fibra ottica per collegare moduli computazionali separati, ma in questo progetto ci basiamo su campi elettrici che consentono di trasferire atomi carichi da un modulo a un altro.

Grazie a questo nuovo design, è possibile ottenere una velocità di connessione di migliaia di volte più veloce tra i vari moduli di calcolo quantico che compongono la macchina. Nel corso degli anni, le persone hanno affermato che è impossibile costruire un vero computer quantistico. Con il nostro lavoro, non solo abbiamo dimostrato che ciò può essere fatto, ma ora stiamo presentando un piano di costruzione concreto. Winfried Hensinger, uno scienziato dell'Università del Sussex.

Il nome russo silicio deriva dal vecchio slavo parole selce (il nome della pietra), kremik, forte, kresmen, kresati (colpire la cintura con il ferro per produrre scintille), ecc. Nella letteratura chimica russa dell'inizio del XIX secolo. I nomi di silice (Zakharov, 1810), silicio (Soloviev, Dvigubsky, 1824), selce (Fears, 1825), siliceousness (Jobsky, 1827), silice e silicio (Hess, 1831) sono stati trovati.

Computer biologici come un nuovo modo di intendere l'informatica

I calcoli biologici consistono nell'uso di organismi viventi o dei loro componenti per eseguire calcoli computazionali o altre operazioni associate al calcolo. In esso, ha risolto un campione con sette nodi del problema della traiettoria hamiltoniana. Tra i vari progressi nel campo dell'informatica biologica, si può menzionare il lavoro svolto dagli scienziati dell'Istituto tecnologico Technion-Israele, che ha sviluppato e creato un convertitore biologico avanzato che funziona come un computer in grado di manipolare codici genetici e utilizzare i risultati per calcoli successivi.

4. Essere nella natura

Molto spesso in natura, il silicio si trova sotto forma di silice - composti a base di biossido di silicio (IV) SiO2 (circa il 12% della massa della crosta terrestre). I principali minerali e rocce formati dal biossido di silicio sono sabbia (fiume e quarzo), quarzo e quarzite, selce e feldspato. Il secondo gruppo più comune di composti di silicio in natura è costituito da silicati e alluminosilicati.

Il progresso potrebbe portare a nuove opportunità nelle biotecnologie, come la terapia genica individualizzata. I ricercatori della McGill University in Canada stanno anche lavorando con scienziati provenienti da Germania, Svezia e Paesi Bassi per sviluppare il calcolo biologico utilizzando un nuovo approccio in grado di risolvere i problemi attuali utilizzando queste tecnologie. Il suo compito è quello di creare un modello computazionale biologico in cui, al posto degli elettroni, vengano utilizzate fibre proteiche per trasferire informazioni.

È un microchip di piccole dimensioni, circa 1, 5 cm2, con una struttura reticolare di canali attraverso cui scorrono le catene proteiche. Uno dei vantaggi di questo prototipo rispetto ai supercomputer elettronici è che si riscalda a malapena e richiede molta meno energia per funzionare, quindi questo modello è molto più stabile. Nella dimostrazione del concetto che è stato portato avanti finora, il microchip biologico ha dimostrato che è in grado di risolvere efficacemente un complesso problema matematico, ma non è ancora paragonabile all'efficacia dei microchip elettronici, quindi i ricercatori hanno ancora molto lavoro per ottenere un team completamente funzionale .

Sono noti fatti singoli di ricerca di silicio puro nella forma nativa.

Il silicio si trova nella maggior parte dei minerali e minerali. I depositi necessari di quarzite e sabbia di quarzo sono in moltissimi paesi del mondo. Tuttavia, per ottenere un prodotto di qualità superiore o aumentare la redditività, è più vantaggioso utilizzare materie prime con un contenuto massimo di silicio (fino al 99% di SiO2). Tali ricchi giacimenti sono estremamente rari e sono stati attivamente e per lungo tempo utilizzati dall'industria del vetro in competizione in tutto il mondo. Quest'ultima, tuttavia, elabora con riluttanza le materie prime anche con una minima contaminazione da ferro, ma nella produzione di ferroleghe è poco importante. In generale, in tutto il mondo, la disponibilità di materie prime per la produzione di silicio è considerata elevata e la corrispondente quota di costi nel suo costo principale è insignificante (meno del 10%).

I flussi di codice genetico sono codificati e un valore binario è assegnato a ciascuna delle loro basi. Infine, vediamo un esempio di ciò che resta da fare nel mondo dell'informatica, nonché il modo in cui a volte una possibilità può aprire un nuovo mondo di opzioni quando si tratta di come funzionano i computer in questo momento. Tuttavia, a prima vista può sembrare una sciocchezza un vantaggio quando si tratta di risolvere alcuni dei problemi più difficili per i computer, come la comprensione di video o altri dati ingombranti dal mondo reale, perché un chip che garantisce calcoli imprecisi può ottenere buoni risultati in molti modi. problemi che richiedono meno catene e consumano meno energia.

atomo amorfo di silicio

5. Ricezione

"Il silicio libero può essere ottenuto calcando sabbia bianca fine con magnesio, che è biossido di silicio:

Questo forma una polvere marrone di silicio amorfo. "

Nell'industria, il silicio di qualità tecnica si ottiene riducendo la fusione di SiO2 con coke ad una temperatura di circa 1800 ° C in forni di fusione del minerale tipo albero. 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 purificazione in condizioni di laboratorio può essere effettuata mediante preparazione preliminare del magnesio silicide Mg2Si. Inoltre, il SiH4 monosilico gassoso è ottenuto da siliciuro di magnesio utilizzando 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. In questo caso, si formano composti della composizione SiCl4 e SiCl3H. Questi cloruri vengono purificati dalle impurità in vari modi (di solito mediante distillazione e sproporzione) e, nella fase finale, vengono ridotti con idrogeno puro a temperature da 900 a 1100 ° C.

Sono in fase di sviluppo tecnologie di pulizia 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 per 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.

In Russia, il silicio tecnico è prodotto da "OK Rusal" negli stabilimenti nella città di Kamensk-Uralsky (regione di Sverdlovsk) e nella città di Shelekhov (regione di Irkutsk); Il silicio raffinato utilizzando la tecnologia del cloruro è prodotto dal gruppo Nitol Solar in uno stabilimento di Usolye-Sibirskoye.

6. Proprietà fisiche

Struttura in cristallo di silicio

Il reticolo cristallino del silicio è un tipo di diamante cubico centrato sul fronte, parametro a \u003d 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, la durezza il silicio è molto meno 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 da una lunghezza d'onda di 1,1 micron. La concentrazione intrinseca di portatori di carica è 5,81 · 1015 m³ (per una temperatura di 300 K).

7. Proprietà elettrofisiche

Il silicio elementare in forma monocristallina è un semiconduttore a gap indiretto. Il gap di banda a temperatura ambiente è 1,12 eV, mentre a T \u003d 0 K è 1,21 eV. La concentrazione di portatori di carica intrinseca nel silicio in condizioni normali è di circa 1,5 · 1010 cm3.

Le proprietà elettrofisiche del silicio cristallino sono fortemente influenzate dalle impurità contenute in esso. Per ottenere cristalli di silicio con conducibilità del foro, gli atomi di elementi del terzo gruppo, come boro, alluminio, gallio e indio, vengono introdotti nel silicio. Per ottenere cristalli di silicio con conduttività elettronica, gli atomi degli elementi del gruppo V-th, come fosforo, arsenico e antimonio, vengono introdotti nel silicio.

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 elettrofisiche del silicio e, di conseguenza, sulle proprietà del dispositivo finito. Quando si creano alcuni dispositivi, vengono utilizzate tecniche associate alla modifica della superficie, ad esempio il trattamento superficiale del silicio con vari agenti chimici.

Permittività: 12

Mobilità elettronica: 1200-1450 cm² / (V · s).

Mobilità dei fori: 500 cm² / (V · c).

La larghezza della zona proibita 1,205-2,84 · 10? 4 · T

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

Percorso libero da elettroni: circa 0,1 cm

La lunghezza del percorso libero del foro: circa 0,02 - 0,06 cm

Tutti i valori sono indicati per condizioni normali.

8. Proprietà chimiche

Come gli atomi di carbonio, gli atomi di silicio hanno uno stato caratteristico di ibridazione sp3 degli orbitali. In connessione con l'ibridazione, il silicio cristallino puro forma un reticolo simile al diamante in cui il silicio è tetravalente. Nei composti, il silicio di solito si manifesta anche come un elemento tetravalente con uno stato di ossidazione di +4 o 4. Si incontrano composti di silicio bivalente, ad esempio ossido di silicio (II) - SiO.

In condizioni normali, il silicio è chimicamente inattivo e reagisce attivamente solo con fluoro gassoso, con formazione di tetrafluoruro di silicio volatile SiF4. Questa "inattività" del silicio è associata alla passivazione della superficie da parte di uno strato nanosato di biossido di silicio, che viene immediatamente formato in presenza di ossigeno, aria o acqua (vapore acqueo).

Se riscaldato a temperature superiori a 400-500 ° C, il silicio reagisce con l'ossigeno per formare biossido diossido diossido di azoto, il processo è accompagnato da un aumento dello spessore dello strato di biossido sulla superficie e la velocità del processo di ossidazione è limitata dalla diffusione di ossigeno atomico attraverso il film di biossido.

Quando riscaldato a temperature superiori a 400-500 ° C, il silicio reagisce con cloro, bromo e iodio per formare i corrispondenti tetraalogenici facilmente volatili SiHal4 e, possibilmente, alogenuri di una composizione più complessa.

Il silicio non reagisce direttamente con l'idrogeno, i composti di silicio con idrogeno - silani con la formula generale SinH2n + 2 - sono ottenuti indirettamente. Il silosilano SiH4 (spesso chiamato semplicemente silano) viene rilasciato quando i siliciuri metallici interagiscono con soluzioni acide, ad esempio:

Il silano SiH4 formato in questa reazione contiene una miscela di altri silani, in particolare, Si2H6 disilano e Si3H8 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 nitruro Si3N4, e con il boro è boruro resistente al calore e chimicamente SiB3, SiB6 e SiB12.

A temperature superiori a 1000 ° C, è possibile ottenere il composto di silicio e il suo analogo più vicino in base alla tavola periodica - carbonio - carburo di silicio SiC (carborundum), che è caratterizzato da elevata durezza e bassa attività chimica. Il carborundum è ampiamente usato come abrasivo. Allo stesso tempo, ciò che è interessante, un fuso di silicio (1415 ° C) può essere a lungo contatto con il carbonio sotto forma di grandi pezzi di grafite a grana fine densamente sinterizzata di pressatura isostatica, praticamente senza dissolversi e in nessun modo interagendo con quest'ultimo.

Gli elementi sottostanti del quarto gruppo (Ge, Sn, Pb) sono solubili in modo illimitato nel silicio, come la maggior parte degli altri metalli. Quando il silicio viene riscaldato con metalli, si possono formare siliciuri. I siliciuri possono essere suddivisi in due gruppi: silici ionico-covalenti (metalli alcalini, metalli alcalino-terrosi e tipo Ca2Si, Mg2Si, 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 siliciuri simili ai metalli dei composti MeSi, Me3Si2, Me2Si3, Me5Si3 e MeSi2. I siliciuri simili al metallo sono chimicamente inerti, resistenti all'azione dell'ossigeno anche a temperature elevate.

Va notato in particolare che il silicio forma una miscela eutettica con il ferro, il che rende possibile la sinterizzazione (fusione) di questi materiali per formare ceramiche ferrosiliconiche a temperature significativamente inferiori ai punti di fusione del ferro e del silicio.

Quando il SiO2 viene ridotto dal silicio a temperature superiori a 1200 ° C, si forma silicio (II) -SiO. Questo processo è costantemente osservato nella produzione di cristalli di silicio mediante il metodo Czochralski, diretto alla cristallizzazione, perché utilizzano contenitori di biossido di silicio come il materiale di silicio meno inquinante.

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 - O-- e ad ogni atomo di silicio, tranne due atomi di O, due ulteriori radicali organici R1 e R2 sono attaccati \u003d CH3, C2H5, C6H5, CH2CH2CF3, ecc.

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

SiO2 + 4HF \u003d SiF4 + 2H2O

3SiF4 + 3H2O \u003d 2H2SiF6 + vH2SiO3

Per l'incisione del silicio possono essere utilizzate soluzioni acquose di alcali. L'attacco del silicio in soluzioni alcaline inizia con una temperatura della soluzione superiore a 60 ° C.

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

K2SiO3 + 2H2O-H2SiO3 + 2KOH

9. Silicio nell'uomo

Si è l'elemento traccia più importante nel corpo umano. Il ruolo principale del silicio nel corpo umano è quello di partecipare a una reazione chimica, la cui essenza è il legame delle subunità dei tessuti fibrosi del corpo (collagene ed elastina) insieme, che dà loro forza ed elasticità. È anche direttamente coinvolto nel processo di mineralizzazione delle ossa. Si trova in molti organi e tessuti, come i polmoni, le ghiandole surrenali, la trachea, le ossa e i legamenti, il che indica la sua maggiore biocompatibilità.Un'altra importante funzione del silicio è il mantenimento del normale metabolismo del corpo. Più precisamente - se il silicio non è sufficiente, circa 70 altri elementi non vengono assorbiti dal corpo. Il silicio crea sistemi colloidali che assorbono microrganismi nocivi e virus, ripulendo così il corpo. Una persona ha bisogno di almeno 10 milligrammi di silicio al giorno. Il silicio può essere consegnato al corpo in due modi: acqua contenente silicio e mangiando alcune piante Con il cibo, fino a 1 g di Si viene immesso giornalmente nel corpo umano, la mancanza di questo elemento può portare all'indebolimento del tessuto osseo e allo sviluppo di malattie infettive.

Le proprietà curative dell'acqua silicea sono ampiamente conosciute. L'acqua di silicio è un mezzo semplice per reintegrare la concentrazione di questa sostanza vitale nel corpo. Uno dei più saturi di silicio è una fonte naturale di argilla blu, curativa e commestibile.

10. Applicazione

Uso in medicina:

In medicina, il silicio è usato nella composizione dei siliconi, - composti inerti altamente molecolari, che sono usati come rivestimenti per la tecnologia medica. Negli ultimi anni sono comparsi integratori alimentari e farmaci arricchiti con silicio, usati per prevenire e curare l'osteoporosi, l'aterosclerosi, le malattie delle unghie, i capelli e la pelle.

Applicazione nell'edilizia e nell'industria leggera:

I composti di silicio sono ampiamente usati sia nell'alta tecnologia sia nella vita di tutti i giorni. Silice e silicati naturali sono i materiali di partenza per la produzione di vetro, ceramica, porcellana, cemento, prodotti in calcestruzzo, materiali abrasivi, ecc. In combinazione con un numero di ingredienti, la silice viene utilizzata nella produzione di cavi in \u200b\u200bfibra ottica. La mica e l'amianto sono usati come materiali isolanti e isolanti elettrici.

Lo shotcrete modificato con polimero è un materiale economico per la posa di gallerie. I siliconi prevengono i danni da umidità e sostanze chimiche nocive. Rivestimenti tetto basati su dispersioni di silicone possono incarnare idee di design audaci e avere caratteristiche tecniche impressionanti. Le dispersioni di copolimeri forniscono il necessario equilibrio di legame e flessibilità per sigillanti di alta qualità utilizzati nei sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria.

I siliconi sono ottimi per rifinire pelle e tessuti, proteggere il prodotto finale e ottimizzare i processi di produzione.

Vari composti di silicone sono adatti come additivo antischiuma per vari tipi di prodotti per la pulizia.

Le dispersioni a base di silicone forniscono un assorbimento efficace e sono utilizzate nella produzione di assorbenti.

I siliconi possono essere trovati sotto il cofano, nella trasmissione, nell'elettronica e nei sistemi elettrici, all'interno della vettura o nelle cuciture sulla custodia. Anche a temperature elevate, il silicio protegge dagli effetti di sostanze aggressive o agisce da saltatore, antivibrante, conduttore o isolante. Tutto ciò è possibile solo grazie al fatto che i polimeri contenenti silicio hanno una gamma incredibilmente ampia di proprietà utili.

Adesivi e sigillanti sono prodotti essenziali in molte industrie chiave. Il silicio viene utilizzato in varie aree industriali, a partire dalla produzione di carta, adesivi per imballaggio, colla per legno e per pavimenti e termina con il settore automobilistico e l'energia eolica.

Applicazioni dell'industria pesante:

"Udendo" l'uso del silicio come base per un'intera gamma di semiconduttori - dalle celle solari ai processori per computer, quindi questo materiale è alla base della maggior parte delle "alte tecnologie". La stazza della produzione mondiale di silicio semiconduttore ad alta purezza è in crescita da diversi decenni ad un tasso medio fino al 20% all'anno e non ha analoghi tra gli altri metalli rari.

Silicio di elevata purezza utilizzato nella tecnologia dei semiconduttori e purezza tecnica (96-99% Si) - nella metallurgia ferrosa e non ferrosa per produrre leghe non ferrose (silumin, ecc.), Leghe (acciai al silicio e leghe utilizzate in apparecchiature elettriche) e disossidazione acciaio e leghe (rimozione dell'ossigeno), produzione di siliciuri, ecc.

Nell'industria, il silicio di livello tecnico si ottiene riducendo la fusione di SiO2 con coke ad una temperatura di circa 1800 gradi Celsius in forni a pozzo termico. La purezza del silicio così ottenuto può raggiungere il 99,9% (le principali impurità sono carbonio, metalli).

L'uso del silicio puro e dei suoi composti nell'industria chimica sta crescendo a un ritmo veloce (circa l'8% di crescita all'anno). Negli ultimi decenni, i paesi sviluppati hanno sviluppato rapidamente tecnologie per la produzione di una gamma di materiali siliconici (siliconici) utilizzati nella produzione di materie plastiche, pitture e vernici, lubrificanti, ecc.

Tuttavia, la maggior parte delle applicazioni di silicio nel mondo (quasi l'80%) rimane tradizionale: questa è una legatura nella produzione di una gamma di acciai speciali (elettrici, resistenti al calore) e varie leghe (silumin, ecc.). Una parte significativa del silicio e delle sue leghe viene utilizzata nella metallurgia ferrosa, come un acciaio disossidante molto efficace.

Le leghe ferrose e altre leghe di silicio sono utilizzate principalmente nella metallurgia ferrosa. Sono meno costosi e più adattabili all'uso e il contenuto di ferro (e in alcuni casi l'alluminio) non è così importante. La composizione degli acciai elettrici, di norma, include il 3,8-4,2% di silicio, pertanto, solo queste strutture per la produzione di acciaio al mondo consumano più di 0,5 milioni di tonnellate di silicio all'anno come lega principale. Un altro uso significativo del ferrosilicio (incluso anche il silicomanganese e le composizioni complesse) è un acciaio di disossidazione efficace e relativamente economico.

La metallurgia non ferrosa (e l'industria chimica) è il magnesio metallico più ampiamente usato. Trova la massima applicazione come legatura di alluminio indurito (silumin) e leghe di magnesio.

Il silicio (come il carburo di silicio e le composizioni complesse) trova un certo impiego nella produzione di prodotti e utensili abrasivi e al carburo.

Uso in corrente, elettrico ed elettronico:

Le doppie proprietà del silicio, come la conducibilità elettrica e le qualità di isolamento, nonché la flessibilità, consentono l'uso del silicio nell'intera linea di prodotti, come dispositivi di illuminazione, condensatori, isolanti, nonché chip e dielettrici. Pertanto, il silicio isola da tutti i tipi di effetti esterni, come sporcizia, umidità, radiazioni o calore.

Nell'elettronica di consumo e nei sensori di misurazione, i siliconi garantiscono l'affidabilità e la sicurezza dei componenti elettrici e sensibili delle apparecchiature elettroniche. Sono utilizzati nell'industria automobilistica, nell'industria leggera, nell'industria dei semiconduttori e in optoelettronica, nonché nella tecnologia di strumentazione e controllo e nell'illuminazione.

Nelle resistenze e nei condensatori, le resine metiliche siliconiche fungono da rivestimento efficace per prevenire l'incendio in caso di picchi di elettricità.

In isolatori, cavi e trasformatori, la silice pirogenica presenta un eccellente isolamento termico in un ampio intervallo di temperature: dalla temperatura ambiente a oltre 1000 ° C.

Le moderne e promettenti tecnologie informatiche (computer, elettronica, telecomunicazioni, ecc.) Sono basate e si baseranno sull'uso del silicio semiconduttore. I più popolari ora sono i semilavorati: wafer di silicio di precisione (rettificati) fino a 300 mm di diametro, in base ai quali vengono creati i chip più moderni (la dimensione degli elementi è fino a 0,065 μm).

L'uso del silicio nell'industria aeronautica grazie alla sua capacità di generare energia attraverso celle solari di alta qualità, oltre a fungere da substrato nei circuiti complessi e proteggere lo scafo delle navi dalle influenze esterne.

Il silicio (c-Si) nelle sue varie forme (cristallino, policristallino, amorfo) sarà e nel prossimo futuro rimarrà il materiale di base della microelettronica. Ciò è dovuto a un numero delle sue proprietà fisiche e chimiche uniche, da cui è possibile distinguere quanto segue:

1. Il silicio come materiale iniziale è disponibile ed economico, e la tecnologia per la sua produzione, purificazione, lavorazione e drogaggio è ben sviluppata, il che garantisce un alto grado di perfezione cristallografica delle strutture prodotte. Va sottolineato in particolare che il silicio è di gran lunga superiore all'acciaio in questo indicatore.

2. Il silicio ha buone proprietà meccaniche. Secondo il modulo di Young, il silicio si avvicina all'acciaio inossidabile e supera di gran lunga il quarzo e vari vetri. Il silicio è vicino alla durezza del quarzo ed è quasi due volte più resistente del ferro. I monocristalli di silicio hanno una resistenza allo snervamento tre volte superiore a quella dell'acciaio inossidabile. Tuttavia, durante la deformazione, collassa senza cambiamenti visibili di dimensioni, mentre i metalli di solito subiscono deformazione plastica. Le cause della distruzione del silicio sono associate a difetti strutturali del reticolo cristallino situati sulla superficie dei singoli cristalli di silicio.

L'industria dei semiconduttori risolve con successo il problema del trattamento superficiale di alta qualità del silicio, così spesso i componenti meccanici del silicio (ad esempio gli elementi elastici nei sensori di pressione) hanno una resistenza superiore all'acciaio.

La tecnologia di produzione microelettronica dei dispositivi al silicio si basa sull'uso di strati sottili creati dall'impianto ionico o dalla diffusione termica di atomi droganti, che, in combinazione con i metodi di deposizione sottovuoto di metalli su una superficie di silicio, risulta essere molto conveniente ai fini della miniaturizzazione dei prodotti.

I dispositivi microelettronici al silicio sono fabbricati secondo la tecnologia di gruppo. Ciò significa che tutti i processi di produzione vengono eseguiti per un intero wafer di silicio, che contiene diverse centinaia di singoli cristalli ("chip"). E solo nell'ultima fase della produzione, la lastra viene divisa in cristalli, che vengono poi utilizzati nell'assemblaggio dei singoli dispositivi, che alla fine riduce drasticamente il loro costo.

Per riprodurre la dimensione e la forma delle strutture dei dispositivi in \u200b\u200bsilicio, viene utilizzato il metodo di fotolitografia, che fornisce una produzione di alta precisione.

Per la produzione di sensori, la capacità del silicio di rispondere a vari tipi di influenza è particolarmente importante: meccanica, termica, magnetica, chimica ed elettrica. L'universalità del silicio aiuta a ridurre il costo dei sensori e l'unificazione della loro tecnologia di produzione. Nei sensori, il silicio funge da trasduttore, il cui scopo principale è convertire l'effetto fisico o chimico misurato in un segnale elettrico. Le funzioni del silicio nei sensori si rivelano molto più ampie rispetto ai circuiti integrati convenzionali. Ciò porta ad alcune caratteristiche specifiche della tecnologia di produzione di elementi sensibili al silicio.

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Ministero generale e istruzione professionale

Novosibirsk State Technical

l'università.

RGR in Chimica organica.

"Silicon"

Facoltà: EM

Gruppo: EM-012

Completato: Danilov I.V.

Docente: Shevnitsyna LV

Novosibirsk, 2001

Silicio (lat. Silicium), Si, elemento chimico del gruppo IV, periodico

il sistema periodico; numero atomico 14, massa atomica 28.086. In natura

l'elemento è rappresentato da tre isotopi stabili: 28Si (92,27%), 29Si

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

Silicio negli organismi viventi.

Il silicio nel corpo è sotto forma di vari composti coinvolti

principalmente nella formazione di parti e tessuti scheletrici duri. specialmente

molte piante acquatiche possono accumulare alcune piante marine (ad esempio le diatomee)

alghe) e animali (ad esempio, spugne kremnernerog, radiolari),

formando potenti depositi di biossido di silicio dopo essersi estinti sul fondo oceanico. il

nei mari e laghi freddi, fanghi biogenici dominati da K, in

mari tropicali - limi di calcare con un basso contenuto di K. Tra la terra

molte piante K accumulano cereali, carici, palme e equiseti. Nei vertebrati

la maggiore quantità di K. si trova nel tessuto connettivo denso, i reni,

pancreas. La razione giornaliera di una persona contiene fino a 1 g di K.

umano e causa la malattia - Silicosi (dal latino silex -

selce), una malattia umana causata dall'inalazione prolungata di polvere,

malattie. Si verifica nelle miniere, in porcellana,

metallurgico, industria della costruzione di macchine. C. - il più

malattia sfavorevole dal gruppo di pneumoconiosi; più spesso di

in altre malattie, si nota l'adesione del processo tubercolare

(t. N. silicotuberculosis) e altre complicazioni.

Storia della scoperta e dell'uso.

Sfondo storico Composti K., diffusi sulla terra, erano

conosciuto dall'uomo dall'età della pietra. Usando strumenti di pietra per il lavoro

e la caccia è durata diversi millenni. L'uso dei composti K.

associati al loro trattamento, - la fabbricazione del vetro - è iniziata circa 3000

anni aC e. (nell'antico Egitto). Composto noto in precedenza K. -

siO2 diossido (silice). Nel 18 ° secolo la silice era considerata un corpo semplice e

attribuito alla "terra" (come si legge nel suo nome). La complessità della composizione

la silice ha trovato I. Ya. Berzelius. Silicon in stato libero per la prima volta

fu ottenuto nel 1811 dallo scienziato francese J. Gay-Lussac e O. Tenard. il

Nel 1825, il mineralogista e chimico svedese Jens Jakob Berzelius ricevette un amorfo

silicio. La polvere marrone di silicio amorfo è stata ottenuta mediante recupero

tetrafluoruro di silicio gassoso metallico di potassio:

SiF4 + 4K \u003d Si + 4KF

La forma cristallina di silicio è stata successivamente ottenuta. ricristallizzazione

il silicio dai metalli fusi è stato ottenuto solido grigio, ma

cristalli fragili con una lucentezza metallica. Nomi russi di elementy

il silicio fu introdotto in uso da G.I. Hess nel 1834.

Distribuzione in natura.

Il silicio dopo l'ossigeno è l'elemento più comune (27,6%) sulla terra.

È un elemento che è incluso nella maggior parte dei minerali e rocce,

costituendo il guscio duro della crosta terrestre. Nella crosta terrestre, K. interpreta lo stesso

ruolo primario come carbonio nel mondo animale e vegetale. per

in geochimica, K. la sua connessione estremamente forte con l'ossigeno è importante. Il più

composti di silicio comuni - ossido di silicio SiO2 e

derivati \u200b\u200bdi acido silicico chiamati silicati. Ossido di silicio (IV)

si presenta sotto forma di un minerale di quarzo (silice, pietra focaia). In natura di questo

le connessioni sono accatastate su intere montagne. Molto grande, con un peso fino a 40 tonnellate,

cristalli di quarzo. La sabbia comune è costituita da quarzo fine inquinato

varie impurità. Il consumo annuale globale di sabbia raggiunge i 300

mln. di tonnellate.

Dei silicati, gli alluminosilicati sono più comuni in natura (caolino

Al2O3 * 2SiO2 * 2H2O, amianto CaO * 3MgO * 4SiO2, ortoclasio K2O * Al2O3 * 6SiO2, ecc.).

Se la composizione del minerale oltre agli ossidi di silicio e alluminio sono ossidi

sodio, potassio o calcio, il minerale è chiamato feldspato (bianco

mica, ecc.). I feldspati rappresentano circa la metà del noto

natura dei silicati. Le rocce di granito e gneiss includono quarzo, mica,

feldspato.

Il silicio fa parte del mondo vegetale e animale in quantità insignificanti

a causa della maggiore resistenza degli steli di queste piante. Conchiglie ciliate,

spugne corporee, uova e piume di uccelli, peli di animali, capelli, corpo vitreo

gli occhi contengono anche silicio.

L'analisi di campioni di suolo lunare consegnati dalle navi ha mostrato

la presenza di ossido di silicio nel numero di oltre il 40 percento. Composto di pietra

il contenuto di silicio meteorico raggiunge il 20 percento.

La struttura dell'atomo e il principale chimico e fisico. Isola santa

K. forma grigio scuro con un cristallo metallico lustro avente

reticolo cubico a forma di diamante centrato sul fronte con un periodo di a \u003d 5.431 E,

densità di 2,33 g / cm3. A pressioni molto elevate, ne è stato ottenuto uno nuovo (

modifica apparentemente esagonale) con una densità di 2,55 g / cm3. K. si scioglie

a 1417 ° С, bolle a 2600 ° С. Calore specifico (a 20-100 ° С) 800

j / (kgChK), o 0,191 cal / (gChgrad); conducibilità termica anche per i più puliti

i campioni non sono costanti e si trovano entro (25 ° C) 84-126 W / (MChK), o

0,20-0,30 cal / (smCSchechChrad). Coefficiente di temperatura di espansione lineare

2.33CH10-6 K-1; sotto 120 K diventa negativo. K. è trasparente a

raggi infrarossi ad onda lunga; indice di rifrazione (per l \u003d 6 μm) 3,42;

la costante dielettrica di 11.7. K. è diamagnetico, magnetico atomico

suscettibilità -0,13 CH10-6. K. Mohs durezza 7.0, Brinell 2.4

GN / m2 (240 kgf / mm2), modulo di elasticità 109 GN / m2 (10890 kgf / mm2),

fattore di compressibilità 0,325Ч10-6 см2 / кг. K. materiale fragile; evidente

la deformazione plastica inizia a temperature superiori a 800 ° C.

K. - semiconduttore, che è sempre più utilizzato. elettrico

le proprietà di K. dipendono molto fortemente dall'impurità. Proprio volume specifico

si presume che la resistenza elettrica K. sia a temperatura ambiente

2,3 × 103 ohm (2,3 × 105 ohmcm).

Semiconduttore K. con conduttività di tipo p (additivi B, Al, In o Ga) e n-

il tipo (additivi P, Bi, As o Sb) ha una resistenza significativamente inferiore.

La differenza di banda elettrica nelle misure elettriche è 1.21 ev, con

0 K e diminuisce a 1,119 eV a 300 K.

In conformità con la posizione di K. nella tavola periodica di Mendeleev 14

gli elettroni di un atomo K. sono distribuiti in tre gusci: nel primo (dal nucleo) 2

elettrone, nel secondo 8, nel terzo (valenza) 4; configurazione elettronica

shell 1s22s22p63s23p2. Potenziali di ionizzazione sequenziali (eV):

8149; 16.34; 33.46 e 45.13. Raggio atomico 1,33 E, raggio covalente

1,17E, raggi ionici di Si4 + 0,39 E, Si4- 1,98E.

Nei composti K. (come il carbonio) 4-valenza. Tuttavia, a differenza

carbonio, K., insieme al numero di coordinamento 4, mostra il coordinamento

numero 6, che è spiegato dal grande volume del suo atomo (un esempio di tale

i composti sono silicofluoruri contenenti il \u200b\u200bgruppo 2-).

Il legame chimico dell'atomo K. con altri atomi viene solitamente eseguito da

orbitali ibridi sp3, ma è anche possibile coinvolgere due dei suoi cinque

(libero) orbitali 3d, specialmente quando K. è a sei coordinate.

Possedere un piccolo valore di elettronegatività di 1,8 (rispetto a 2,5 y

di carbonio; 3,0 in azoto, ecc.), K. in composti con non metalli

elettropositivo e questi composti sono di natura polare. maggiore

energia legante con ossigeno Si-O, pari a 464 kJ / mol (111 kcal / mol),

causa la resistenza dei suoi composti di ossigeno (SiO2 e silicati).

L'energia di legame del Si-Si è piccola, 176 kJ / mol (42 kcal / mol); a differenza di

carbonio, K. non è caratterizzato dalla formazione di catene lunghe e da un doppio legame

tra gli atomi di Si. Nell'aria, K. a causa della formazione di ossido protettivo

il film è stabile anche a temperature elevate. Ossida in ossigeno

a partire da 400 ° C formando biossido di silicio SiO2. Il monossido è anche conosciuto.

SiO, stabile alle alte temperature sotto forma di gas; come risultato di un forte

raffreddamento può essere ottenuto prodotto solido, facilmente decomposto in

una miscela sottile di Si e SiO2. K. è resistente agli acidi e si dissolve solo in

miscele di acidi nitrico e fluoridrico; facilmente sciolto a caldo

soluzioni alcaline con evoluzione dell'idrogeno. K. reagisce con fluoro quando

temperatura ambiente, con gli altri alogeni - quando riscaldato con

la formazione di composti di formula generale SiX4 (vedi alogenuri di silicio).

L'idrogeno non reagisce direttamente con K. e la silice (silano)

ottenere la decomposizione dei siliciuri (vedi sotto). Silice nota da SiH4

fino a Si8H18 (simile nella composizione agli idrocarburi saturi). K. forma 2

gruppi di silani contenenti ossigeno sono silossani e silosseni. Con azoto K.

reagisce a temperature superiori a 1000 ° C. Importante importanza pratica

nitruro Si3N4, non ossidato in aria anche a 1200 ° С, resistente a

per quanto riguarda gli acidi (eccetto il nitrico) e gli alcali, nonché quelli fusi

metalli e scorie, rendendolo un materiale prezioso per prodotti chimici

industria, per la produzione di refrattari, ecc. Elevata durezza, e

anche i composti K con resistenza termica e chimica differiscono.

carbonio (carburo di silicio SiC) e con boro (SiB3, SiB6, SiB12). a

riscaldamento K. reagisce (in presenza di catalizzatori metallici,

ad esempio rame) con composti organoclorurati (ad esempio, con CH3Cl) con

la formazione di organohalosilanes [per esempio, Si (CH3) 3CI], che servono a

sintesi di numerosi composti di organosilicio.

Ottenere.

Il metodo di laboratorio più semplice e conveniente per la produzione di silicio è

riduzione di ossido di silicio SiO2 ad alte temperature con metalli

studio Edition Network. A causa della stabilità dell'ossido di silicio da ripristinare

vengono utilizzati riduttori attivi come magnesio e alluminio:

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

L'alluminio cristallino è ottenuto per riduzione con alluminio metallico.

silicio. Il metodo di recupero dei metalli dai loro ossidi metallici

l'alluminio fu aperto dal chimico fisico russo NN Beketov nel 1865. a

il recupero dell'ossido di silicio con l'alluminio, il calore rilasciato non è sufficiente per

fusione dei prodotti di reazione - silicio e ossido di alluminio, che

fonde a 2050 C. Per ridurre il punto di fusione dei prodotti di reazione in

zolfo e eccesso di alluminio vengono aggiunti alla miscela di reazione. Quando la reazione è formata

solfuro di alluminio a basso punto di fusione:

2Al + 3S \u003d Al2S3

Gocce di silicio fuso affondano sul fondo del crogiolo.

K. la purezza tecnica (95-98%) è prodotta in un arco elettrico

ripristino della SiO2 di silice tra gli elettrodi di grafite.

In connessione con lo sviluppo della tecnologia dei semiconduttori sviluppati metodi per ottenere

k. pura e altamente pura Ciò richiede una sintesi preliminare del più puro

composti originali K., da cui viene estratto K. mediante riduzione o

decomposizione termica.

Il semiconduttore puro K. si presenta in due forme: policristallino

(riduzione di SiCl4 o SiHCl3 con zinco o idrogeno, termico

decomposizione di Sil4 e SiH4) e monocristallino (fusione di aree senza crogioli

e "estraendo" un singolo cristallo dal K. fuso - il metodo Czochralski).

Con la clorazione del silicio tecnico si ottiene il tetracloruro di silicio.

La più antica decomposizione del tetracloruro di silicio è il metodo

eccezionale accademico russo chimico NN Beketov. Questo metodo può

inviare per equazione:

SiCl4 + Zn \u003d Si + 2ZnCl2.

Qui ci sono coppie di tetracloruro di silicio con punto di ebollizione a 57.6 ° C,

interagire con i vapori di zinco.

Attualmente, il tetracloruro di silicio è ridotto con idrogeno. reazione

procede secondo l'equazione:

SiCl4 + 2H2 \u003d Si + 4HCl.

Il silicio è ottenuto sotto forma di polvere. Applicare e metodo ioduro

ottenere silicio, simile al metodo di ioduro precedentemente descritto per ottenere

puro titanio.

Per ottenere il silicio puro, viene purificato dalle impurità mediante fusione delle zone.

simile a come si ottiene il puro titanio.

Preferito per una gamma di dispositivi a semiconduttore

materiali semiconduttori ottenuti sotto forma di cristalli singoli, come in

materiale policristallino ci sono cambiamenti incontrollati

proprietà elettriche.

Durante la rotazione di singoli cristalli usando il metodo Czochralski, che consiste

nel seguito: una barra viene abbassata nel materiale fuso, alla fine del quale

c'è un cristallo di questo materiale; serve come il germe del futuro

cristallo singolo. L'asta viene estratta dal fuso a bassa velocità fino a 1-2

mm / min Di conseguenza, un singolo cristallo delle dimensioni desiderate viene gradualmente ingrandito. Di

ha tagliato le lastre usate nei dispositivi a semiconduttore.

Applicazione.

Specialmente in lega K. è ampiamente usato come materiale per la fabbricazione

dispositivi a semiconduttore (transistor, termistori, raddrizzatori di potenza

diodi a corrente controllata - tiristori; celle solari usate in

astronavi, ecc.). Poiché K. è trasparente ai raggi di lunghezza

onde da 1 a 9 micron, è utilizzato nell'ottica a infrarossi (vedi anche Quarzo).

A. Ha aree di applicazione diverse e in continua espansione. il

metallurgia K. è usato per rimuovere dissolto in fuso

metalli dell'ossigeno (deossidazione). K. è parte di un grande

il numero di leghe di ferro e metalli non ferrosi. Di solito K. dà leghe

maggiore resistenza alla corrosione, migliora le loro proprietà di fusione e

aumenta la resistenza meccanica; tuttavia, con il suo maggior contenuto, K. può

causa fragilità. Ferro, rame e alluminio sono i più importanti.

composti organosiliconici e siliciuri. Silice e molti silicati

(argilla, feldspato, mica, talco, ecc.) sono vetri lavorati,

cemento, ceramica, elettricità e altre industrie.

Silicizzazione, saturazione superficiale o in massa del materiale con silicio.

È fatto elaborando il materiale in fumi di silicio, che si formano in alto

temperatura al di sopra del rinterro di silicio o in un mezzo gassoso contenente

clorosilani che riducono l'idrogeno (ad esempio, dalla reazione di SiCI4 + 2H2

Si + 4HC1). È usato principalmente come mezzo di protezione refrattario

metalli (W, Mo, Ta, Ti, ecc.) dall'ossidazione. Resistenza all'ossidazione

a causa della formazione di diffusione densa a S.

Rivestimenti di siliciuro "autoriparanti" (WSi2, MoSi2, ecc.). largo

viene utilizzata grafite siliconata.

Connection.

Siliciuri.

Siliciuri (dal latino Silicium - silicio), composti chimici di silicio con

metalli e alcuni non metalli. C. per tipo di legame chimico può essere

suddiviso in tre gruppi principali: ion-covalente, covalente e

simile al metallo. Gli ioni covalenti sono formati alcalini (ad eccezione di

sodio e potassio) e metalli alcalino-terrosi, nonché metalli di sottogruppi

rame e zinco; covalente - boro, carbonio, azoto, ossigeno, fosforo,

zolfo, sono anche chiamati boruri, carburi, nitruri di silicio), ecc .;

metalli di transizione simili a metalli.

C. si ottiene fondendo o sinterizzando una miscela in polvere di Si e

metallo corrispondente: riscaldando gli ossidi metallici con Si, SiC, SiO2 e

silicati naturali o sintetici (talvolta miscelati con carbonio);

l'interazione del metallo con una miscela di SiCl4 e H2; elettrolisi sciolta,

costituito da K2SiF6 e ossido del metallo corrispondente. Covalente e

s refrattario simile al metallo, resistente all'ossidazione, all'azione del minerale

acidi e vari gas aggressivi. C. utilizzato nella composizione di resistente al calore

materiali compositi metallo-ceramici per aviazione e missili

tecnologia. MoSi2 è usato per produrre riscaldatori a resistenza,

lavorando su aria a una temperatura fino a 1600 ° C. FeSi2, Fe3Si2, Fe2Si

fanno parte del ferrosilicio utilizzato per la disossidazione e il doping

acciai. Il carburo di silicio è uno dei materiali semiconduttori.

Grafite siliconata

Grafite silicizzata, grafite saturo di silicio. Prodotto da elaborazione

grafite porosa in silicio di riempimento a 1800-2200 ° С (di seguito, coppie

silicio depositato nei pori). È costituito da una base di grafite, carburo di silicio

e silicio libero. Combina l'elevata resistenza al calore intrinseca della grafite.

e resistenza a temperature elevate con densità, impermeabilità del gas,

elevata resistenza all'ossidazione a temperature fino a 1750 ° С e all'erosione

resistenza. Viene utilizzato per il rivestimento di forni ad alta temperatura, in

dispositivi per fusione di metalli, in elementi riscaldanti, per

produzione di parti di aviazione e tecnologia spaziale, lavorando in

alte temperature ed erosione

Silal (dal latino Silicium - lega siliconica e inglese lega), ghisa resistente al calore

con un alto contenuto di silicio (5-6%). 2 varietà prodotte nell'URSS

C. - con grafite lamellare e sferica. Da S. fare relativamente

pezzi fusi economici operanti in condizioni di alta temperatura (800-900

° C), ad esempio porte di forni a cielo aperto, griglia, dettagli di caldaie a vapore.

Silumin (dal latino Silicium - silicio e alluminio - alluminio), il nome comune

gruppi di leghe da fonderia a base di alluminio contenenti silicio (4-13%, in

alcuni marchi fino al 23%). A seconda della combinazione desiderata

proprietà tecnologiche e operative della lega di carbonio Cu, Mn, Mg, a volte

Zn, Ti, Be e altri metalli. C. hanno un casting elevato e abbastanza

elevate proprietà meccaniche, cedendo però alla meccanica

proprietà delle leghe di fusione basate sul sistema Al - Cu. Nel merito di S.

la loro maggiore resistenza alla corrosione in ambienti umidi e marini

atmosfere. C. utilizzato nella fabbricazione di parti di configurazione complessa,

principalmente nel settore automobilistico e aeronautico. Nell'URSS emesso S. gradi AL2,

AL4, AL9, ecc.

Silice manganese

La ferroleghe silicomanganese i cui componenti principali sono silicio e manganese;

sciolto nei forni minerale-termici attraverso un processo di recupero del carbonio. S.

con 10-26% di Si (il resto di Mn, Fe e impurità) ottenuto da minerale di manganese,

scorie di manganese e quarzite, viene utilizzato nella fusione di acciaio come

disossidante e additivo legante, nonché per fusione di ferromanganese con

processo silicotermico a basso contenuto di carbonio. Pp. Con 28-30% di Si

(materia prima per la quale è appositamente ottenuto l'alta manganese

scorie a basso contenuto di fosforo) viene utilizzato nella produzione di metallo di manganese.

Silikohrom

Silikochrome, ferrosilicochrome, ferrolega, i cui componenti principali sono

silicio e cromo; fuso nel forno di recupero del calore minerale

un processo da quarzite e ferrocromo granulato o

minerale di cromo. C. con il 10-46% di Si (il resto di Cr, Fe e impurità) viene usato quando

per fondere l'acciaio a bassa lega e per produrre il ferrocromo con

processo silicotermico a basso contenuto di carbonio. C. con 43-55% di Si

utilizzato nella produzione di ferrocromo senza carbone e nella fusione

acciaio inossidabile.

Silhrom

Silchrome (dal latino Silicium - silicio e cromo - cromo), il nome comune

gruppi di acciai resistenti al calore e resistenti al calore in lega con Cr (5-14%) e Si

(1-3%). A seconda del livello richiesto di proprietà operative C.

inoltre in lega con Mo (fino allo 0,9%) o Al (fino all'1,8%). C. resistente contro

ossidazione in aria e in mezzi contenenti zolfo fino a 850-950 ° C; applicare

principalmente per la fabbricazione di valvole di motori a combustione interna,

e anche i dettagli delle installazioni delle caldaie, dei ferri della griglia, ecc

carichi meccanici, le parti da S. funzionano in modo affidabile per lungo tempo

termine a temperature fino a 600-800 ° C. In URSS è emesso S. segna 4Х9С2,

4X10C2M e altri

Alogenuri di silicio

Alogenuri di silicio, composti di silicio con alogeni. Noto K. g.

i seguenti tipi (X-alogeno): SiX4, SiHnX4-n (alogensilani), SinX2n + 2 e

alogenuri misti, ad esempio SiClBr3. In condizioni normali, SiF4 è un gas,

SiCl4 e SiBr4 - liquidi (tpl - 68,8 e 5 ° С), SiI4 - solidi (tnl

124 ° C). I composti di SiX4 sono facilmente idrolizzati: SiX4 + 2H2O \u003d SiO2 + 4HX;

l'aria viene fumata a causa della formazione di particelle molto piccole di SiO2;

il tetrafluoruro di silicio reagisce in modo diverso: 3SiF4 + 2H2O \u003d SiO2 + 2H2SiF6. clorosilani

(SiHnX4-n), ad esempio SiHCl3 (ottenuto mediante l'azione dell'HCl gassoso su Si),

sotto l'azione dell'acqua si formano composti polimerici con forte silossano

catena Si-O-Si. Differente in alta reattività, clorosilani

servire come materiali di partenza per la produzione di composti di organosilicio.

Composti del tipo SinX2n + 2, contenenti catene di atomi di Si, con X - cloro, danno

un numero, compreso Si6Cl14 (tnl 320 ° C); i restanti alogeni formano solo Si2X6.

Sono stati ottenuti composti dei tipi (SiX2) n e (SiX) n. Molecole SiX2 e SiX

esistono ad alta temperatura sotto forma di gas e con un forte raffreddamento

(azoto liquido) forma sostanze polimeriche solide che sono insolubili in

solventi organici comuni.

Il tetracloruro di silicio SiCl4 è usato nella produzione di lubrificanti,

isolamento elettrico, trasportatori di calore, liquidi idrorepellenti, ecc.

Carburo di silicio.

Carburo di silicio, Carborundum, SiC, Silicio-Carbon Compound; uno di

carburi più importanti utilizzati in ingegneria. In forma pura K. k - incolore

cristallo di diamante; prodotto tecnico di verde o blu-nero

colore. K. k Esiste in due principali modifiche cristalline -

esagonale (a-SiC) e cubico (b-SiC), con essere esagonale

"Molecola molecola", costruita sul principio di un tipo di struttura

polimerizzazione direzionale di molecole semplici. Strati di atomi di carbonio e

il silicio in a-SiC è posto l'uno rispetto all'altro in modi diversi, formando molti

tipi strutturali La transizione da b-SiC a a-SiC avviene a una temperatura

2100-2300 ° C (di solito la transizione inversa non viene osservata). K. K. Refrattario

(si scioglie con decomposizione a 2830 ° C), ha una durezza estremamente elevata

(microdurezza 33400 Mn / m2 o 3,34 tf / mm2), seconda solo a diamante e boro

carburo B4C; fragili; densità di 3,2 g / cm3. K. k Stabile in vari

ambienti chimici, anche ad alte temperature.

K. k. Viene prodotto in forni elettrici a 2000-2200 ° С da una miscela di sabbia di quarzo

(51-55%), coke (35-40%) con aggiunta di NaCl (I-5%) e segatura (5-10%).

Per la sua elevata durezza, resistenza chimica e resistenza all'usura K.

ampiamente usato come materiale abrasivo (durante la macinazione), per il taglio

materiali duri, punti degli strumenti, oltre a fare vari

parti di apparecchiature chimiche e metallurgiche che operano in complessi

condizioni di alta temperatura. K. k., Doped con varie impurità,

utilizzato nella tecnologia dei semiconduttori, specialmente ad elevati

temperature. È interessante usare K. k. In ingegneria elettrica - per

produzione di riscaldatori di forni resistenti elettrici ad alta temperatura

(barre di silicio), parafulmini per linee di trasmissione elettrica

resistenze attuali, non lineari, come parte di dispositivi elettricamente isolanti, ecc.

Silicio diossido

DIOSSIDO DI SILICIO (silice), SiO2, cristalli. Il più comune

il minerale è quarzo; la sabbia ordinaria è anche diossido di silicio. Usato in

la produzione di vetro, porcellana, terracotta, cemento, mattoni, ceramica, come

riempitivo di gomma, assorbente in cromatografia, in elettronica, acustica-ottica

e altri: minerali di silice, un certo numero di specie minerali che rappresentano

modifiche polimorfiche del biossido di silicio; resistente a certo

intervalli di temperatura dipendenti dalla pressione.

| minerale | | | am * | | | t, | |

| | | | | tour, ° C | kg / m "|

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

| t | | | | 0 | |

| b-tridimite | | Esagono | 1 | 1470-870 | 2220 |

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

| b1-tridimite | | esagonale | 1 | 163-117 | ca. |

| | | Naya | | | 2260 |

| | y | | | | 2260 |

| t | | Naya | | | |

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

| | | Naya | th | | | |

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

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

La base della struttura cristallina di K. è una cornice tridimensionale,

costruito di tetraedri che si collegano attraverso gli ossigeni comuni (5104).

Tuttavia, la simmetria della loro posizione, densità di imballaggio e reciproca

l'orientamento è diverso, che si riflette nella simmetria dei singoli cristalli

minerali e le loro proprietà fisiche. L'eccezione è stishovit,

la base della struttura di cui sono ottaedri (SiO6), formando la struttura

simile al rutilo. Tutti i K. m. (Tranne alcuni tipi di quarzo)

di solito incolore. La durezza sulla scala mineralogica è diversa: da 5,5 (a-

tridimite) a 8-8,5 (stishovit).

K. Normalmente si trova nella forma di grani molto fini, criptocristallini

fibroso (a-cristobalite, la cosiddetta lussatite) e talvolta sferoidale

formazioni. Meno spesso - sotto forma di cristalli tabulari o piatti

aspetto (tridimite), ottaedrico, dipiramide (a- e b-cristobalite),

ago sottile (coesit, stishovit). La maggior parte di C. m. (Ad eccezione del quarzo) è molto

rari e nelle condizioni delle zone superficiali della crosta terrestre sono instabili.

Modifiche ad alta temperatura di SiO2 - b-tridimite, b-cristobalite -

formata nei vuoti bassi di giovani rocce effusive (daciti, basalti,

lipariti, ecc.). A-cristobalite a bassa temperatura, con a-tridimite,

è una delle parti costituenti di agata, calcedonio, opali; depositato

da soluzioni acquose calde, a volte da SiO2 colloidale. Stishovit e coesit

trovato nelle arenarie del cratere meteorico del Canyon del Diavolo in Arizona (USA)

dove si sono formati a spese del quarzo con pressione ultraelevata istantanea e

quando la temperatura aumenta durante la caduta del meteorite. Anche in natura

ci sono: vetro di quarzo (cosiddetto leschelerit), formato in

scioglimento della sabbia di quarzo dai fulmini e melanoflogite - in

come piccoli cristalli cubici e croste (pseudomorfi costituiti da

quarzo opalino e calcedonio), accumulato nello zolfo nativo di

depositi della Sicilia (Italia). Kitit in natura non incontrato.

Quarzo (lui. Quarz), minerale; sotto il nome K. due cristallini

modifiche di biossido di silicio SiO2: esagonale K. (o a-K.), stabile

con una pressione di 1 atm (o 100 kn / m2) nell'intervallo di temperatura di 870-573 ° C, e

trigonale (b-K.), stabile a temperature inferiori a 573 ° C. B-By. il più

ampiamente trovato in natura. Si cristallizza nella classe trigonale.

trapezoedro del sistema trigonale. Struttura in cristallo di tipo frame

costruito in tetraedri di ossigeno silicio disposti a forma di vite (con

rotazione a destra o a sinistra della vite) rispetto all'asse principale del cristallo. il

a seconda di ciò, destra e sinistra sono strutturali e morfologiche

forme cristalline che si differenziano esternamente nella simmetria della disposizione di alcuni

facce (ad esempio trapezoedro, ecc.). Mancanza di aerei e centro

la simmetria nei cristalli K. causa la presenza di piezoelettrico e

proprietà piroelettriche.

I cristalli più frequentemente cristallini hanno un aspetto prismatico allungato con

lo sviluppo predominante delle facce del prisma esagonale e di due romboedri

(testa di cristallo). Meno comunemente, i cristalli assumono la forma di uno pseudoesagonale

dipyramid. I cristalli K esteriormente regolari sono solitamente complessi gemellati,

formando le sezioni gemelle più comuni secondo il cosiddetto. brasiliano o

leggi del Dauphine. Quest'ultimo si verifica non solo con la crescita dei cristalli

ma anche come risultato della regolazione strutturale interna con termica a - b

transizioni, accompagnate da compressione, nonché deformazioni meccaniche.

Il colore di cristalli, grani, aggregati K. il più vario: il più comune

incolore, bianco latte o grigio K. Trasparente o traslucido

cristalli meravigliosamente colorati, chiamati soprattutto: incolore, trasparente -

cristallo di rocca; violetta - ametista; fumoso - rauchtopaz; nero

Morion; giallo dorato - citrino. Macchie diverse solitamente dovute

difetti strutturali quando si sostituisce Si4 + con Fe3 + o Al3 + con simultaneo

entrando nel reticolo di Na1 +, Li1 + o (OH) 1-. Ci sono anche difficili

k. colorato a causa di microinclusione di minerali estranei: il prasema verde

Inclusioni di actinolite microcristallina o clorite; luccichio d'oro

aventurina - inclusioni di mica o ematite e altre criptocristalline

le varietà K. - agata e calcedonio - sono costituite da fibre fibrose più fini

formazioni. K. Otticamente uniassiale, positivo. Indice di rifrazione

(per la luce diurna l \u003d 589.3): ne \u003d 1.553; no \u003d \u003d 1.544. Trasparente a

raggi ultravioletti e parzialmente infrarossi. Quando passa la luce

fascio polarizzato in piano nella direzione dell'asse ottico dei cristalli di sinistra K.

ruota il piano di polarizzazione a sinistra e a destra a destra. Nella parte visibile

spettro, il valore dell'angolo di rotazione (dallo spessore della piastra K. in 1 mm) varia da

32,7 (per l 486 nm) a 13,9 ° (728 nm). Valore dielettrico

permeabilità (eij), modulo piezoelettrico (djj) ed elastico

i coefficienti (Sij) sono i seguenti (a temperatura ambiente): e11 \u003d 4,58; e33 \u003d

4.70; d11 \u003d -6,76 * 10-8; d14 \u003d 2,56 * 10-8; S11 \u003d 1.279; S12 \u003d - 0,159; S13 \u003d

0,110; S14 \u003d -0,446; S33 \u003d 0,956; S44 \u003d 1,978. Coefficienti lineari

le estensioni sono: perpendicolare all'asse del 3 ° ordine di 13,4 * 10-6 e

parallelo all'asse 8 * 10-6. Il calore di trasformazione di b - a K. è uguale a 2,5 kcal / mol.

(10,45 kj / mol). Durezza su una scala mineralogica di 7; la densità è 2650

kg / m3. Si scioglie ad una temperatura di 1710 ° C e si congela quando viene raffreddato nel cosiddetto.

vetro al quarzo. Fused K. è un buon isolante; resistenza del cubo con

il bordo 1 cm a 18 ° C è 5 * 1018 ohm / cm, il coefficiente di espansione lineare

0,57 * 10-6 cm / ° С. È stata sviluppata una tecnologia di coltivazione economicamente valida.

cristalli singoli sintetici K., che è ottenuto da soluzioni acquose di SiO2

a pressioni e temperature elevate (sintesi idrotermale). cristalli

sintetico K. ha proprietà piezoelettriche stabili,

resistente alle radiazioni, alta omogeneità ottica, ecc. prezioso

proprietà tecniche.

Il K. naturale è un minerale molto diffuso, è essenziale.

parte di molte rocce, oltre a depositi utili

fossili della genesi più diversa. Più importante per

materiali al quarzo - sabbie quarzose, quarziti e

cristallino monocristallo K. Quest'ultimo è raro e molto

molto apprezzato Nell'URSS, i depositi più importanti di cristalli K. si trovano negli Urali, a

URSS (Volyn), nel Pamir, nel bacino del fiume. Aldan; all'estero - depositi in

Brasile e Repubblica malgascia. La sabbia di quarzo è una materia prima importante per

industria ceramica e del vetro. Singoli cristalli K. trova

applicazione in ingegneria radio (stabilizzatori di frequenza piezoelettrici,

filtri, risuonatori, piezoplates in installazioni ultrasoniche, ecc.); nel

realizzazione di strumenti ottici (prismi per spettrografi, monocromatori, lenti

per ottica ultravioletta, ecc.). Fused K. è usato per

fabbricazione di articoli chimici speciali. K. è anche usato per

ottenere silicio chimicamente puro. Trasparente, splendidamente dipinto

le varietà K. sono pietre semipreziose e sono ampiamente utilizzate in

commercio di gioielli.

Vetro al quarzo silice, vetro silicato monocomponente

specie di silice naturale - cristallo di rocca, vena di quarzo e

sabbia silicea e silice sintetica. Ce ne sono due

tipo di C. industriale: trasparente (ottico e tecnico) e

opaca. Opacità K. p. Allega un numero elevato

piccole bolle di gas distribuite in esso (con un diametro da 0,03 a 0,3

um), dispersione della luce. Ottica trasparente K. s., Ottenuta dalla fusione

cristallo di rocca, perfettamente uniforme, non contiene gas visibile

bolle; ha l'indice più basso tra i vetri di silicato

rifrazione (nD \u003d 1.4558) e la più alta trasmissione della luce, specialmente per

raggi ultravioletti. Per K. con. caratterizzato da alta termica e

resistenza chimica; temperatura di rammollimento K. s. 1400 ° C. K. p. un bene

dielettrico, conducibilità elettrica specifica a 20 ° С-10-14 - 10-16th-

1m-1, la tangente di perdita dielettrica ad una temperatura di 20 ° C e frequenza

106 Hz - 0,0025-0,0006. K. p. utilizzato per la fabbricazione di laboratorio

piatti, crogioli, dispositivi ottici, isolanti (soprattutto per alti)

temperature), prodotti resistenti alle fluttuazioni di temperatura.

Silani (dal latino Silicium - silicio), composti di silicio con idrogeno comune

formule SinH2n + 2. Sono stati ottenuti silani fino a ottasilano Si8H18. a

temperatura ambiente i primi due K. - monosilano SiH4 e disilano Si2H6 -

gassoso, il resto - liquidi volatili. Tutti i C. hanno un odore sgradevole,

velenoso. K. molto meno stabile degli alcani, nell'aria

autoaccensione, ad esempio 2Si2H6 + 7O2 \u003d 4SiO2 + 6H2O. L'acqua si decompone:

Si3H8 + 6H2O \u003d 3SiO2 + 10H2. In natura, K. non si verificano. In laboratorio dall'azione

acidi diluiti su siliciuro di magnesio prendono una miscela di vari K., lei

fortemente raffreddato e separato (per distillazione frazionata in completa assenza di

aria).

Acido silicico

Acidi silicici, derivati \u200b\u200bdi anidride silicica SiO2; molto debole

acido, leggermente solubile in acqua. Sono stati ottenuti in forma pura

acido metasilicico H2SiO3 (più precisamente, la sua forma polimerica H8Si4O12) e

H2Si2O5. Silice amorfa (silice amorfa) in soluzione acquosa

(la solubilità di circa 100 mg in 1 l) forma prevalentemente l'ortosilicio

acido H4SiO4. Nelle soluzioni sovrasature ottenute con vari metodi K.

variare con la formazione di particelle colloidali (massa molare fino a 1500), on

le cui superfici sono gruppi OH. Educato così. sol in

le dipendenze del pH possono essere stabili (pH circa 2)

o può aggregarsi, andando in un gel (pH 5-6). sostenuta

suoli altamente concentrati da K. a. contenenti sostanze speciali -

stabilizzanti, usati nella fabbricazione della carta, nel tessile

industria, per il trattamento delle acque. Acido fluorosilicico, H2SiF6,

forte acido inorganico. Esiste solo in soluzione acquosa; nel

la forma libera si decompone in silicio tetrafluoruro SiF4 e acido fluoridrico

HF. È usato come un forte disinfettante, ma principalmente -

per ricevere sali K. a. - kremneftoridov.

silicati

SILICATI, sali di acidi di silicio. Più diffuso nella crosta terrestre

(80% in peso); Più di 500 minerali sono noti, tra cui preziosi

pietre, come smeraldo, berillo, acquamarina. Silicati - la base dei cementi,

ceramiche, smalti, vetri ai silicati; materie prime nella produzione di molti metalli,

adesivi, vernici, ecc .; materiali radioelettronici, ecc. Kremneftoridy,

fluorosilicati, sali dell'acido fluoridosilicico H2SiF6. Quando riscaldato

decadimento, ad esempio CaSiF6 \u003d CaF2 + SiF4. I sali di Na, K, Rb, Cs e Ba sono difficili

solubile in acqua e forma cristalli caratteristici che vengono utilizzati in

analisi quantitativa e microchemica. Il più grande valore pratico

ha sodio silicofluoruro Na2SiF6 (in particolare, nella produzione di

cementi resistenti agli acidi, smalti, ecc.). Una percentuale significativa di Na2SiF6

riciclare su NaF. Na2SiF6 è ottenuto da rifiuti contenenti SiF4

superfosfato. Silicofluoruri idrosolubili Mg, Zn e Al

(nome tecnico fluati) è usato per impartire resistenza all'acqua

pietra da costruzione. Tutti i K. (così come H2SiF6) sono velenosi.

Applicazione.

Fig.1 Quarzo destro e sinistro.

Fig.2 Minerali di silice.

Fig.3 quarzo (struttura)