Kur naudojamas silicis? Silicis: savybės ir naudojimas medicininiais tikslais. Silicis kaip statybinė medžiaga

Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą

geras darbas į svetainę "\u003e

Grafeno eros pradžia

Be to, anglis taip pat linkusi gaminti mažiau šilumos ir gamindama daug mažesnius tranzistorius, kuriuos galima turėti didelis kiekis juos toje pačioje erdvėje. Pradinis šio lusto naudingumas bus mobiliuosiuose telefonuose, kur jis gali būti naudojamas kaip radijo imtuvas, kuris leidžia signalus paversti suprantama informacija, kurią galima siųsti ir priimti. Neigiama dalis, kaip įprasta, kai kalbame apie grafeno, kaip medžiagos, naudojimą, yra didelė jo gamybos kaina, dėl kurios šiuo metu neįmanoma komerciškai naudoti per trumpą laiką.

Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze studijuodami ir dirbdami, bus jums labai dėkingi.

Paskelbta http://www.allbest.ru/

RUSIJOS FILIALO MINISTERIJA

federalinės valstybės biudžetinė švietimo įstaiga

aukštasis profesinis išsilavinimas

Sankt Peterburgo valstybinis technologijos institutas

(technikos universitetas) "(SPbGTI (TU))

KĖDĖ HNT MET

UGS 240100.62

SPECIALUMAS Cheminė technologija

Kryptis Medžiagų ir medžiagų chemija

Drausmė Įvadas į specialybę

TEMA: Silicis, jo savybės ir pritaikymas šiuolaikinėje elektronikoje

Atlieka I kurso studentas, 131 grupė

Žukovskaja Jekaterina Olesevna

Yezhovsky Jurijus Konstantinovičius

Sankt Peterburgas 2013 m

Įvadas

1. Silicis

2. Istorija

3. Vardo kilmė

4. Buvimas gamtoje

5. Gaunasi

6. Fizinės savybės

7. Elektrofizinės savybės

8. Cheminės savybės

10. Taikymas

Bibliografija

Įvadas

Silicis yra vienas iš svarbių elementų. Vernadskis parašė savo garsųjį veikalą: „Joks organizmas negali egzistuoti be silicio“ (1944). 9 klasės moksleivių chemijos vadovo (Minsko leidykla: „Slovo“, 1977) skiltyje „Silicis“ sakoma: „... silicis yra nepaprastai svarbi puslaidininkinė medžiaga, naudojama mikroelektronikos prietaisų gamybai -„ mikroschemos “. naudojamas saulės baterijoms gaminti, saulės energiją paverčia elektros energija. Tarp 104 periodinės lentelės elementų silicis turi ypatingą vaidmenį. Tai yra pjezoelektrinis elementas. Jis gali paversti vienos rūšies energiją kita. Mechaninę - elektrine, šviesą - šiluma ir kt. " Būtent silicis yra pagrindas keistis informacija apie energiją kosmose ir Žemėje. Nuo stalo cheminė sudėtis Galima pastebėti, kad labiausiai paplitęs elementas šiame pasaulyje yra deguonis - 47%, antrąją vietą užima silicis - 29,5%, o kitų elementų yra daug mažiau.

Elektroninių komponentų gamyboje labiausiai paplitęs puslaidininkis yra silicis, nes jo atsargos planetoje yra beveik neribotos.

1. Silicis

Silicis yra D. I. Mendelejevo periodinės cheminių elementų sistemos trečiojo periodo ketvirtosios grupės pagrindinio pogrupio elementas, kurio atominis skaičius 14. Jis žymimas simboliu Si (lot. Silicium).

Paprastos medžiagos išvaizda

Amorfinės formos - rudi milteliai, kristalinės - tamsiai pilki, šiek tiek blizgantys.

Atomo savybės

Pavadinimas, simbolis, numeris: silicis / silicis (Si), 14

Atominė masė (molinė masė) 28,0856 amu (g / mol)

Elektroninė konfigūracija: 3s2 3p2, jungtis. 3s 3p3 (hibridizacija)

Atomo spindulys 132 nm

Cheminės savybės

Kovalentinis spindulys 111 nm

Jonų spindulys 42 (+ 4e) 271 (-4e) nm

Elektronegatyvumas 1,90 (Paulingo skalė)

Elektrodo potencialas 0

Oksidacijos būsenos: +4, +2, 0, -4

Jonizacijos energija (pirmasis elektronas) 786,0 (8,15) kJ / mol (eV)

Termodinaminės paprastos medžiagos savybės

Tankis (normaliu lygiu) 2,33 g / cm3

Lydymosi temperatūra 1414,85 ° C (1688 K)

Garavimo temperatūra 2349,85 ° C (2623 K)

Lydymosi šiluma 50,6 kJ / mol

Garavimo šiluma 383 kJ / mol

Molinė šilumos talpa 20,16 J / (K mol)

Molinis tūris 12,1 cm3 / mol

Paprastos medžiagos kristalinė grotelė

Grotelių struktūra: kubinė, deimantinė

Tinklelio parametrai: 5.4307 E

Debye temperatūra 625 K

Kitos savybės

Šilumos laidumas (300 K) 149 W / (m K)

2. Istorija

Natūralūs silicio arba silicio (angl. Silicon, French and German Silicium) junginiai - silicio dioksidas (silicio dioksidas) - buvo žinomi jau seniai. Senovės žmonės gerai žinojo kalnų krištolą arba kvarcą, taip pat brangiuosius akmenis, kurie yra kvarcai, dažyti skirtingomis spalvomis (ametistas, dūminis kvarcas, chalcedonas, chrizoprazė, topazas, oniksas ir kt.). Elementarus silicis buvo gautas tik XIX a. Scheele ir Lavoisier, Dzvi (padedant Voltaic stulpui), Gay-Lussac ir Thénard (chemiškai) įsipareigojo skaidyti silicio dioksidą. Vercelius, bandydamas suskaidyti silicio dioksidą, pašildė jį mišinyje su geležies milteliais ir anglimi iki 1500 ° C ir gavo ferosilicį. Tik 1823 m. Tirdamas vandenilio rūgšties junginius, įskaitant SiF4, jis sąveikaujant silicio fluorido ir kalio garams, gavo laisvą amorfinį silicį („silicio dioksido radikalą“). Saint Clair-Deville'as kristalinį silicį gavo 1855 m.

3. Vardo kilmė

Silicio arba kizelio (Kiesel, titnagas) pavadinimą pasiūlė Berzelius. Anksčiau Thomsonas pasiūlė pavadinimą silikonas (silicis), priimtą Anglijoje ir Jungtinėse Valstijose, pagal analogiją su akėčiomis (boras) ir anglimi (anglis). Žodis silicis (silicis) kilęs iš silicio dioksido (silicio dioksidas); galas „a“ buvo priimtas XVIII ir XIX a. paskirti žemes (silicio dioksidas, aliuminis, torija, terbija, glucina, kadmija ir kt.). Savo ruožtu žodis silicio dioksidas siejamas su lat. Sileksas (stiprus, titnaginis).

Rusiškas silicio pavadinimas kilęs iš senųjų slavų žodžių „titnagas“ (akmens pavadinimas), „kremyk“, „stiprus“, „kresmen“, „kresati“ (smūgis į diržą geležimi, kad būtų kibirkštys) ir kt. XIX a. yra silicio dioksido (Zacharovas, 1810), silicio (Solovjevas, Dvigubskis, 1824), titnago (Strakhovas, 1825), silicio (Iovskiy, 1827), silicio dioksido ir silicio (Hessas, 1831) pavadinimai.

4. Buvimas gamtoje

Dažniausiai gamtoje silicio yra silicio dioksido pavidalu - junginiai, kurių pagrindinė sudėtinė dalis yra silicio dioksidas (IV) SiO2 (apie 12% žemės plutos masės). Pagrindiniai mineralai ir uolienos, kurias sudaro silicio dioksidas, yra smėlis (upė ir kvarcas), kvarcas ir kvarcitas, titnagas, lauko špatai. Antra pagal pobūdį silicio junginių grupė gamtoje yra silikatai ir aliumosilikatai.

Pažymimi pavieniai gryno silicio gavimo pavidalu faktai.

Silicio yra daugumoje mineralų ir rūdų. Daugelyje pasaulio šalių yra būtinų kvarcito ir kvarcinio smėlio nuosėdų. Tačiau norint gauti daugiau kokybiškas produktas arba norint padidinti pelningumo rodiklius, pelningiau naudoti žaliavas, kuriose yra didžiausias silicio kiekis (iki 99% SiO2). Tokie turtingi indėliai yra labai reti ir juos aktyviai ir ilgą laiką naudoja konkuruojanti stiklo pramonė visame pasaulyje. Tačiau pastaroji nenori perdirbti žaliavų net ir turėdama minimalų geležies užterštumą, tačiau gaminant geležies lydinius tai nėra labai kritiška. Visame pasaulyje žaliavų tiekimas silicio gamybai laikomas dideliu, o atitinkama išlaidų dalis jo sąnaudose yra nereikšminga (mažiau nei 10%).

silicio amorfinis atomas

5. Gaunasi

„Laisvojo silicio galima gauti kalcinuojant smulkų baltą smėlį su magniu, kuris yra silicio dioksidas:

Taip susidaro rudi milteliai amorfinis silicis».

Pramonėje techninio grynumo silicis gaunamas redukuojant SiO2 lydymą koksu maždaug 1800 ° C temperatūroje šachtinėse rūdos terminėse krosnyse. Tokiu būdu gauto silicio grynumas gali siekti 99,9% (pagrindinės priemaišos yra anglis, metalai).

Galimas tolesnis silicio valymas nuo priemaišų.

Valymas laboratorinėmis sąlygomis gali būti atliekamas iš anksto paruošus magnio silicidą Mg2Si. Be to, dujinis monosilanas SiH4 gaunamas iš magnio silicido naudojant druskos arba acto rūgštis. Monosilanas gryninamas rektifikacijos, sorbcijos ir kitais metodais, o tada suskaidomas į silicį ir vandenilį maždaug 1000 ° C temperatūroje.

Silicio gryninimas pramoniniu mastu atliekamas tiesiogiai chlorinant silicį. Šiuo atveju susidaro SiCl4 ir SiCl3H kompozicijos junginiai. Šie chloridai iš priemaišų gryninami įvairiais būdais (dažniausiai distiliuojant ir neproporcingai) ir paskutiniame etape redukuojami grynu vandeniliu 900–1100 ° C temperatūroje.

Kuriamos pigesnės, švaresnės ir efektyvesnės pramoninio silicio valymo technologijos. 2010 m. Tai apima silicio valymo technologijas, kuriose naudojamas fluoras (vietoj chloro); silicio monoksido distiliavimo technologijos; technologijos, pagrįstos priemaišų ėsdinimu, sutelkiant dėmesį į tarpkristalines ribas.

Gryno silicio gavimo būdą sukūrė Nikolajus Nikolajevičius Beketovas.

Rusijoje techninį silicį gamina „OK Rusal“ Kamensko-Uralskio (Sverdlovsko sritis) ir Šelechovo (Irkutsko sritis) gamyklose; Naudojant chlorido technologiją rafinuotą silicį gamina „Nitol Solar“ gamykla Usolye-Sibirskoje.

6. Fizinės savybės

Silicio kristalinė struktūra

Silicio kristalinė gardelė yra kubinė, nukreipta į veidą, deimanto tipo, parametras a \u003d 0,54307 nm (esant didelis slėgis buvo gautos kitos polimorfinės silicio modifikacijos), tačiau dėl ilgesnio jungties ilgio tarp Si-Si atomų, palyginti su ilgiu susieja C - C silicio kietumas yra žymiai mažesnis nei deimanto. Silicis yra trapus, tik kaitinamas aukštesnėje nei 800 ° C temperatūroje jis tampa kalioji medžiaga. Įdomu tai, kad silicis yra skaidrus infraraudonajai spinduliuotei, kurios bangos ilgis yra 1,1 μm. Susikaupimas krūvininkai - 5,81 · 1015 m³ 3 (esant 300 K temperatūrai).

7. Elektrofizinės savybės

Monokristalinės formos elementinis silicis yra netiesioginio tarpo puslaidininkis. Juostos atotrūkis kambario temperatūra yra 1,12 eV, o esant T \u003d 0, K yra 1,21 eV. Vidinių krūvininkų koncentracija silicyje normaliomis sąlygomis yra apie 1,5 × 1010 cm3.

Kristalinio silicio elektrofizinėms savybėms didelę įtaką daro jame esančios priemaišos. Norėdami gauti silicio kristalus su skylių laidumu, į silicį įvedami III grupės elementų, tokių kaip boras, aliuminis, galis, indis, atomai. Norint gauti silicio kristalus su elektroniniu laidumu, į silicį įvedami atomai elementai V tokios grupės kaip fosforas, arsenas, stibis.

Kuriant silicio pagrindu pagamintus elektroninius prietaisus, daugiausia susijęs su medžiagos paviršiaus sluoksniu (iki dešimčių mikronų); todėl kristalo paviršiaus kokybė gali turėti reikšmingą poveikį silicio elektrofizinėms savybėms ir atitinkamai gatavo įrenginio savybėms. Kai kuriuose prietaisuose naudojama paviršiaus modifikavimo technika, pavyzdžiui, silicio paviršiaus apdorojimas įvairiais cheminiais veiksniais.

Dielektrinė konstanta: 12

Elektronų judrumas: 1200-1450 cm2 / (V s).

Skylės judrumas: 500 cm / (V s).

Uždrausta juosta 1.205-2.84 10 4 T

Elektronų gyvenimo trukmė: 5 ns - 10 ms

Laisvas elektrono kelias: apie 0,1 cm

Skylės laisvas kelias: apie 0,02 - 0,06 cm

Visos vertės yra pagrįstos įprastomis sąlygomis.

8. Cheminės savybės

Kaip ir anglies atomai, silicio atomai pasižymi orbitalių sp3 hibridizacijos būsena. Ryšium su hibridizavimu, grynas kristalinis silicis suformuoja į deimantą panašią gardelę, kurioje silicis yra keturvalentis. Junginiuose silicis dažniausiai pasireiškia ir kaip keturvalentis elementas, kurio oksidacijos būsena yra +4 arba −4. Yra dvivalenčių silicio junginių, pavyzdžiui, silicio oksidas (II) - SiO.

Normaliomis sąlygomis silicis yra chemiškai neaktyvus ir aktyviai reaguoja tik su dujiniu fluoru, taip susidarant lakiam silicio tetrafluoridui SiF4. Šis silicio „neaktyvumas“ yra susijęs su paviršiaus pasyvinimu nanodaliu silicio dioksido sluoksniu, kuris iškart susidaro esant deguoniui, orui ar vandeniui (vandens garams).

Kaitinamas iki aukštesnės nei 400–500 ° C temperatūros, silicis reaguoja su deguonimi, kad susidarytų SiO2 dioksidas, kartu su procesu padidėja dioksido sluoksnio storis ant paviršiaus, oksidacijos proceso greitį riboja atominio deguonies difuzija per dioksido plėvelę.

Kaitinamas iki aukštesnės nei 400–500 ° C temperatūros, silicis reaguoja su chloru, bromu ir jodu ir susidaro atitinkami lengvai lakūs tetrahalidai SiHal4 ir, galbūt, sudėtingesnės sudėties halogenidai.

Silicis tiesiogiai nereaguoja su vandeniliu, silicio junginiai su vandeniliu - silanai, kurių bendra formulė SinH2n + 2 - gaunami netiesiogiai. Monosilanas SiH4 (jis dažnai vadinamas tiesiog silanu) išsiskiria, kai metalų silicidai reaguoja su rūgščių tirpalais, pavyzdžiui:

Šioje reakcijoje susidariusiame silane SiH4 yra kitų silanų priemaišos, visų pirma, disilano Si2H6 ir trisilano Si3H8, kuriuose yra silicio atomų grandinė, sujungta viengubomis jungtimis (- Si - Si - Si -).

Su azotu silicis maždaug 1000 ° C temperatūroje sudaro Si3N4 nitridą, o boras - termiškai ir chemiškai atsparius boridus SiB3, SiB6 ir SiB12.

Esant aukštesnei nei 1000 ° C temperatūrai, galima gauti silicio junginį ir artimiausią jo analogą pagal periodinę lentelę - anglis - silicio karbidas SiC (karborundas), kuriam būdingas didelis kietumas ir mažas cheminis aktyvumas. Carborundum yra plačiai naudojamas kaip abrazyvas. Įdomu tai, kad silicio lydinys (1415 ° C) gali ilgą laiką kontaktuoti su anglimi didelių tankiai sukepinto smulkiagrūdžio grafito gabalėlių pavidalu izostatiniu presavimu, praktiškai neištirpdamas ar sąveikaudamas su pastaruoju.

Pagrindiniai 4-osios grupės elementai (Ge, Sn, Pb) be galo tirpsta silicyje, kaip ir dauguma kitų metalų. Kaitinant silicį metalais, gali susidaryti silicidai. Silicidus galima suskirstyti į dvi grupes: joniniai-kovalentiniai (šarminių, šarminių žemės metalų ir magnio, tokių kaip Ca2Si, Mg2Si ir kt., Silicidai) ir panašūs į metalą (pereinamojo metalo silicidai). Aktyviųjų metalų silicidai skyla veikiant rūgštims, pereinamųjų metalų silicidai yra chemiškai stabilūs ir nesuyra veikdami rūgštis. Į metalą panašūs silicidai turi aukštą lydymosi temperatūrą (iki 2000 ° C). Dažniausiai susidaro į metalą panašūs „MeSi“, „Me3Si2“, „Me2Si3“, „Me5Si3“ ir „MeSi2“ kompozicijų silicidai. Į metalą panašūs silicidai yra chemiškai inertiški ir atsparūs deguoniui net esant aukštai temperatūrai.

Ypač reikia pažymėti, kad silicis sudaro eutektinį mišinį su geležimi, kuris leidžia šias medžiagas sukepinti (sulydyti), kad susidarytų ferosilicio keramika esant pastebimai žemesnei nei geležies ir silicio lydymosi temperatūrai.

Kai SiO2 redukuojamas siliciu aukštesnėje nei 1200 ° C temperatūroje, susidaro silicio oksidas (II) - SiO. Šis procesas nuolat stebimas gaminant silicio kristalus naudojant Czochralski metodus, nukreiptą kristalizaciją, nes jie naudoja silicio dioksido talpyklas, kaip mažiausiai teršiančias silicį.

Siliciui būdingi silicio organinių junginių, kuriuose silicio atomai jungiasi į ilgas grandines dėl jungiamųjų deguonies atomų - O - susidarymas, ir prie kiekvieno silicio atomo, be dviejų O atomų, yra prijungti dar du organiniai radikalai R1 ir R2 \u003d CH3, C2H5, C6H5, CH2CH2CF3 ir kt.

Siliciui ėsdinti plačiausiai naudojamas vandenilio ir azoto rūgščių mišinys. Kai kuriuose specialiuose ofortuose yra chromo anhidrido ir kitų medžiagų. Oorto metu rūgštinio ėsdinimo tirpalas greitai įkaista iki virimo temperatūros, o ėsdinimo greitis padidėja daug kartų.

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

SiO2 + 4HF \u003d SiF4 + 2H2O

3SiF4 + 3H2O \u003d 2H2SiF6 + vH2SiO3

Silicio ėsdinimui galima naudoti vandeninius šarmų tirpalus. Silicio ėsdinimas šarminiuose tirpaluose prasideda esant didesnei nei 60 ° C tirpalo temperatūrai.

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

K2SiO3 + 2H2O-H2SiO3 + 2KOH

9. Silicis žmogaus kūne

Si yra būtinas žmogaus kūno mikroelementas. Pagrindinis silicio vaidmuo žmogaus organizme yra dalyvavimas cheminėje reakcijoje, kurios esmė yra surišti kūno pluoštinių audinių subvienetus (kolageną ir elastiną), o tai suteikia jiems stiprybės ir elastingumo. Jis taip pat tiesiogiai dalyvauja kaulų mineralizacijos procese. Jo yra daugelyje organų ir audinių, tokių kaip plaučiai, antinksčiai, trachėja, kaulai ir raiščiai, o tai rodo padidėjusį jo biologinį suderinamumą.Kita svarbi silicio funkcija yra palaikyti normalią medžiagų apykaitą organizme. Tiksliau - jei silicio nepakanka, tai maždaug 70 kitų elementų organizmas neįsisavina. Silicis sukuria koloidines sistemas, kurios sugeria kenksmingus mikroorganizmus ir virusus, taip išvalydami kūną. Žmogui kasdien reikia mažiausiai 10 miligramų silicio. Silicis gali būti pristatomas į kūną dviem būdais: silicio turintis vanduo ir tam tikrų augalų valgymas. Su maistu žmogaus organizmui kasdien tiekiama iki 1 g Si, šio elemento trūkumas gali susilpninti kaulinį audinį ir išsivystyti infekcinės ligos.

Plačiai žinomas gydomosios savybės silicio vanduo. Silicio vanduo yra paprastas būdas papildyti šios gyvybiškai svarbios medžiagos koncentraciją organizme. Vienas iš daugiausiai silicio turinčių natūralių šaltinių yra mėlynas, vaistinis, maistinis molis.

10. Taikymas

Taikymas medicinoje:

Medicinoje silicis naudojamas silikonuose - didelės molekulės inertiniuose junginiuose, kurie naudojami kaip medicinos technologijų dangos. Pastaraisiais metais maisto papildai ir vaistai, praturtintas siliciu, naudojamas osteoporozės, aterosklerozės, nagų, plaukų ir odos ligų profilaktikai ir gydymui.

Taikymas statybose ir lengvojoje pramonėje:

Silicio junginiai yra plačiai naudojami tiek aukštųjų technologijų srityje, tiek kasdieniame gyvenime. Silicis ir natūralūs silikatai yra pirmtakai gaminant stiklą, keramiką, porcelianą, cementą, betono gaminius, abrazyvines medžiagas ir kt. Silicio dioksidas naudojamas kartu su daugeliu ingredientų gaminant šviesolaidinius kabelius. Žėrutis ir asbestas naudojami kaip elektros ir šilumos izoliacinės medžiagos.

Polimeru modifikuotas purškiamas betonas yra ekonomiška tunelių medžiaga. Silikonai apsaugo nuo drėgmės ir kenksmingų cheminių medžiagų daromos žalos. Stogo dangos, pagrįstos silikono dispersijomis, suteikia drąsių dizaino idėjų ir įspūdingų techninių savybių. Kopolimero dispersijos užtikrina reikiamą aukštos kokybės ŠVOK sandariklių sukibimo ir lankstumo balansą.

Silikonai puikiai tinka apdailai atlikti odą ir tekstilę, apsaugoti galutinį produktą ir optimizuoti gamybos procesus.

Įvairūs silikono junginiai tinka kaip putų putos visų tipų valymo priemonėms.

Silicio pagrindu pagamintos dispersijos užtikrina veiksmingą absorbciją ir yra naudojamos absorbentams gaminti.

Silikonų galima rasti po gaubtu, transmisijose, elektronikos ir elektros sistemose, automobilių salonuose ar kėbulo siūlėse. Net aukštoje temperatūroje silicis apsaugo nuo agresyvių medžiagų arba veikia kaip tiltas, vibracijos slopintuvas, laidininkas ar izoliatorius. Visa tai įmanoma tik dėl to, kad silicio turintys polimerai turi nuostabiai platų naudingų savybių spektrą.

Klijai ir hermetikai yra kritiniai produktai daugelyje pagrindinių pramonės šakų. Silicis naudojamas įvairiose pramonės srityse, pradedant popieriaus, pakuočių, medienos ir grindų klijais, baigiant automobilių ir vėjo energijos sektoriais.

Sunkiosios pramonės programos:

„Girdima“, kaip silicis naudojamas kaip pagrindas daugybei puslaidininkių - pradedant saulės baterijomis ir baigiant kompiuterių procesoriais, todėl ši medžiaga yra daugumos „aukštųjų technologijų“ pagrindas. Didelio grynumo puslaidininkinio silicio pasaulinės gamybos tonažas kelis dešimtmečius auga vidutiniškai iki 20% per metus ir neturi analogų tarp kitų retų metalų.

Didelio grynumo silicis naudojamas puslaidininkių technologijoje, o techninio grynumo (96–99% Si) - juodųjų ir spalvotųjų metalurgijų pramonėje, norint gauti spalvotųjų metalų lydinius (siluminą ir kt.), Legiruojant (silicio plienai ir lydiniai, naudojami elektros įrangoje) ir deoksiduojant plienas ir lydiniai (deguonies pašalinimas), silikido gamyba ir kt.

Pramonėje techninio grynumo silicis gaunamas redukuojant SiO2 lydymą koksu maždaug 1800 laipsnių Celsijaus temperatūroje šachtinėse rūdos terminėse krosnyse. Tokiu būdu gauto silicio grynumas gali siekti 99,9% (pagrindinės priemaišos yra anglis, metalai).

Gryno silicio ir jo junginių naudojimas chemijos pramonėje auga sparčiau (apie 8% augimo per metus). Pastaraisiais dešimtmečiais išsivysčiusios šalys sparčiai plėtojo įvairių silikono (organinio silicio) medžiagų, naudojamų gaminant plastikus, dažus ir lakus, tepalus ir kt., Technologijas.

Tačiau dauguma silicio panaudojimo būdų pasaulyje (beveik 80%) išlieka tradiciniai - tai yra pagrindinis lydinys gaminant specialių plienų (elektrinių, karščiui atsparių) ir įvairių lydinių (siluminų ir kt.) Gaminius. Nemaža silicio ir jo lydinių dalis naudojama juodojoje metalurgijoje kaip labai veiksmingas plieno oksidatorius.

Juodųjų metalurgijoje daugiausia naudojami geležies lydiniai ir kiti silicio lydiniai. Jie yra pigesni ir technologiškai pažangesni naudoti, o geležies kiekis (o kai kuriais atvejais ir aliuminis) nėra toks svarbus. Elektrinių plienų sudėtyje paprastai yra 3,8–4,2% silicio, todėl tik šios plieno pramonės šakos pasaulyje per metus sunaudoja daugiau kaip 0,5 milijono tonų silicio kaip pagrindinį lydinį. Kitas reikšmingas ferosilicio (įskaitant silicioanganą ir kompleksines kompozicijas) panaudojimas yra veiksmingi ir gana nebrangūs plieno oksidatoriai.

Spalvotoje metalurgijoje (ir chemijos pramonėje) metalinis magnis naudojamas plačiau. Tai labiausiai tinka kaip pagrindinis sukietinto aliuminio (siluminų) ir magnio lydinių lydinys.

Silicis turi tam tikrą pritaikymą (kaip silicio karbidas ir sudėtingos kompozicijos) abrazyvinių ir karbidinių gaminių ir įrankių gamyboje.

Energijos, elektros ir elektronikos programos:

Dėl dviejų silicio savybių, tokių kaip elektrinis laidumas ir izoliacinės savybės, taip pat lankstumas, silicį galima naudoti visoje produktų linijoje, pavyzdžiui, apšvietimo įtaisuose, kondensatoriuose, izoliatoriuose, mikroschemose ir dielektrikuose. Taigi silicis izoliuoja nuo visų rūšių išorinių poveikių, tokių kaip purvas, drėgmė, radiacija ar šiluma.

Buitinėje elektronikoje ir matavimo davikliuose silikonai užtikrina elektros ir jautrios elektroninės įrangos patikimumą ir saugumą. Jie naudojami automobilių pramonėje, lengvojoje pramonėje, puslaidininkių pramonėje ir optoelektronikoje, taip pat matavimo prietaisuose ir valdymo bei apšvietimo technologijose.

Rezistoriuose ir kondensatoriuose metilo silikoninės dervos yra veiksminga danga, apsauganti nuo gaisrų galios viršįtampių atveju.

Izoliatoriuose, kabeliuose ir transformatoriuose pirogeninis silicio dioksidas pasižymi puikia šilumos izoliacija plačiame temperatūros diapazone - nuo kambario temperatūros iki daugiau kaip 1000 ° C.

Šiuolaikinės ir perspektyvios informacinės technologijos (kompiuteriai, elektronika, telekomunikacijos ir kt.) Yra pagrįstos puslaidininkinio silicio naudojimu. Dabar paklausiausi yra pusgaminiai - tikslūs (poliruoti) iki 300 mm skersmens silicio plokštelės, kurių pagrindu sukuriamos moderniausios mikroschemos (elementų dydžiai iki 0,065 mikrono).

Silicio naudojimas aviacijos pramonėje yra susijęs su jo sugebėjimu generuoti energiją per aukštos kokybės saulės baterijas, taip pat tarnauti kaip sudėtingų mikroprocesorių substratas ir apsaugoti laivo korpusus nuo išorinio poveikio.

Šiuo metu ir artimiausioje ateityje įvairių formų (kristalinis, polikristalinis, amorfinis) silicis (c-Si) išliks pagrindine mikroelektronikos medžiaga. Taip yra dėl daugybės unikalių fizinių ir cheminių savybių, iš kurių galima išskirti:

1. Silicio, kaip pradinės medžiagos, yra ir yra pigu, o jo gamybos, valymo, perdirbimo ir legiravimo technologija yra gerai išvystyta, o tai užtikrina aukštą pagamintų konstrukcijų kristalografinį tobulumą. Ypač reikėtų pabrėžti, kad šiuo rodikliu silicis yra daug pranašesnis už plieną.

2. Silicis pasižymi geromis mechaninėmis savybėmis. Pagal Youngo modulį silicis priartėja prie nerūdijančio plieno ir yra daug pranašesnis už kvarcą ir įvairius stiklus. Pagal kietumą silicis yra arti kvarco ir yra beveik dvigubai kietesnis nei geležis. Silicio monokristalų išeigos taškas yra tris kartus didesnis nei nerūdijančio plieno. Tačiau deformavus, jis žlunga be matomų dydžio pokyčių, tuo tarpu metalai dažniausiai plastiškai deformuojasi. Silicio sunaikinimo priežastys siejamos su kristalinės gardelės, esančios ant silicio monokristalų paviršiaus, struktūriniais defektais.

Puslaidininkių pramonė sėkmingai sprendžia aukštos kokybės silicio paviršiaus apdorojimo problemą, todėl dažnai silicio mechaniniai komponentai (pavyzdžiui, elastiniai slėgio jutiklių elementai) yra stipresni nei plienas.

Mikroelektroninė silicio įtaisų gamybos technologija yra pagrįsta plonų sluoksnių, sukurtų implantuojant jonus arba termiškai difuziniu būdu, naudojimu, kurie kartu su metalų vakuuminio nusodinimo ant silicio paviršiaus metodais pasirodė esą labai patogu miniatiūrizuojant produktus.

Silicio mikroelektroniniai prietaisai gaminami naudojant grupines technologijas. Tai reiškia, kad visi gamybos procesai atliekami visoje silicio plokštelėje, kurioje yra keli šimtai atskirų kristalų („traškučių“). Ir tik paskutiniame gamybos etape plokštė padalijama į kristalus, kurie vėliau naudojami montuojant atskirus prietaisus, o tai galiausiai smarkiai sumažina jų kainą.

Silicio įtaisų struktūrų dydžiams ir formoms atkurti naudojamas fotolitografijos metodas, kuris užtikrina aukštą gamybos tikslumą.

Jutiklių gamybai ypač svarbus silicio gebėjimas reaguoti į įvairaus pobūdžio įtaką: mechaninį, terminį, magnetinį, cheminį ir elektrinį. Silicio panaudojimo universalumas padeda sumažinti jutiklių kainą ir suvienodinti jų gamybos technologijas. Jutikliuose silicis yra keitiklis, kurio pagrindinis tikslas yra išmatuotą fizinį ar cheminį poveikį paversti elektriniu signalu. Silicio funkcijos jutikliuose yra daug platesnės nei įprastose integrinėse grandinėse. Tai lemia kai kurias specifines siliciui jautrių elementų gamybos technologijos ypatybes.

Bibliografija

1. Cheminė enciklopedija: 5 t. / Redakcinė kolegija: I. L. Knunyantsas (vyriausiasis redaktorius). - Maskva: Sovietų enciklopedija, 1990 m. - T. 2. - P. 508. - 671 p. - 100 000 egzempliorių

2. J.P. Riley ir Skirrow G. Cheminė okeanografija, V. 1, 1965 m

3. Goryachegorsko masyvo ijolituose esantis metalinis silicis, paprastųjų chondritų petrologija

4. Glinka N.L. Bendroji chemija. - 24-asis leidimas, red. - L.: Chemija, 1985 m. - S. 492. - 702 p.

5. R Smith., Puslaidininkiai: Per. iš anglų kalbos - M.: Mir, 1982. - 560 p., Ill.

6. Pakhomova T.B., Aleksandrova E.A., Simanova S.A. Silicis: studijų vadovas. - SPb.: SPbGTI (TU), 2003 m. - 24 psl.

7. Zi S., Puslaidininkių įtaisų fizika: 2 knygose. Knyga. 1. Per. iš anglų kalbos - M.: Mir, 1984 m. - 456 p., Ill.

8. Koledov LA Mikroschemų, mikroprocesorių ir mikroelementų technologijos ir projektai: vadovėlis // 2-asis leidimas, red. ir pridėkite. - SPb .: Leidykla „Lan“, 2007 m.

9. Samsonovas. G. V. Silicidai ir jų naudojimas technologijoje. - Kijevas, Ukrainos TSR mokslų akademijos leidykla, 1959 m. - 204 p. iš pav.

Paskelbta Allbest.ru

...

Panašūs dokumentai

Silicio atomo struktūra, pagrindinės jo cheminės ir fizinės savybės. Silikatų ir silicio dioksido pasiskirstymas gamtoje, kvarco kristalų naudojimas pramonėje. Gryno ir labai gryno silicio gavimo būdai puslaidininkių technologijoms.

santrauka, pridėta 2014-12-25


Antras pagal gausumą (po deguonies) žemės plutos elementas. Paprasta medžiaga ir elementas silicis. Silicio junginiai. Silicio junginių panaudojimas. Organiniai silicio junginiai. Silicio gyvenimas.

santrauka pridėta 2007 08 14


Pagal paplitimą žemės plutoje silicis užima antrą vietą po deguonies. Metalinis silicis ir jo junginiai buvo pritaikyti įvairiose technologijų srityse. Legiruojančių priedų pavidalu gaminant įvairių rūšių plieną ir spalvotuosius metalus.

kursinis darbas, pridėtas 2009 04 01


Silicis yra periodinės D.I cheminių elementų sistemos trečiojo laikotarpio ketvirtosios grupės pagrindinio pogrupio elementas. Mendelejevas; pasiskirstymas gamtoje. Mineralų veislės, kurių pagrindinės sudėtinės dalys yra silicio oksidas. Silicio junginių panaudojimas; stiklo.

pristatymas pridėtas 2011-05-16


Cheminės paprastų medžiagų savybės. Bendra informacija apie anglį ir silicį. Cheminiai anglies junginiai, deguonies ir azoto dariniai. Karbidai, tirpi ir netirpi vandenyje ir praskiestose rūgštyse. Deguonies junginiai iš silicio.

santrauka, pridėta 2010-07-10


III grupės pagrindinio pogrupio elementų fizinės savybės. Bendrosios aliuminio, boro savybės. Natūralus neorganiniai junginiai anglies. Cheminės silicio savybės. Anglies sąveika su metalais, nemetalais ir vandeniu. Oksidų savybės.

pristatymas pridėtas 2017-09-04


Tiesioginis silicio nitrinimas. Garų nusodinimo procesai. Plazmos nusodinimas ir reaktyvusis purškimas. Plonų silicio nitrido plėvelių struktūra. Substrato paviršiaus įtaka nusėdusių silicio nitrido sluoksnių sudėčiai, struktūrai ir morfologijai.

kursinis darbas, pridėtas 2014-03-12


Silicio-nikelio lydiniai, jų savybės ir pritaikymas pramonėje. Kietųjų metalų tirpalų savybių termodinaminis modeliavimas. „Reguliarių“ sprendimų teorija. Intermetalinio susidarymo termodinaminės funkcijos. Komponentų aktyvumo apskaičiavimas.

disertacija, pridėta 2011-03-13


Rūdos lydymo krosnių, naudojamų silicio gamyboje, apžvalga. Silicio gamybai naudojamų žaliavų ir anglies turinčių reduktorių cheminės sudėties konversija moliniais cheminių elementų kiekiais, atsižvelgiant į apkrovos faktorius.

kursinis darbas pridėtas 2015-12-04


Fosforo atradimo istorija. Natūralūs junginiai, fosforo pasiskirstymas gamtoje ir jo gamyba. Cheminės savybės, elektroninė konfigūracija ir fosforo atomo perėjimas į sužadintą būseną. Sąveika su deguonimi, halogenais, siera ir metalais.

Bendrojo ir profesinio švietimo ministerija

Novosibirsko valstybinė techninė

universitetas.

Organinės chemijos RGR.

„Silicis“

Fakultetas: EM

Grupė: EM-012

Užbaigė: Danilovas I.V.

Mokytoja: Shevnitsyna LV

Novosibirskas, 2001 m.

Silicis (lot. Silicium), Si, IV grupės periodinio cheminis elementas

mendelejevo sistemos; atominis skaičius 14, atominė masė 28,086. Gamtoje

elementą vaizduoja trys stabilūs izotopai: 28Si (92,27%), 29Si

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

Gyvųjų organizmų silicis.

Silicis organizme yra įvairių junginių pavidalu

daugiausia susidarant kietosioms griaučių dalims ir audiniams. Ypatingas

daug K. gali kaupti kai kuriuos jūrinius augalus (pavyzdžiui, diatomus

dumbliai) ir gyvūnai (pavyzdžiui, silicinės kempinės, radioliarai),

mirštant vandenyno dugne, susidarant galingoms silicio dioksido nuosėdoms. AT

šaltose jūrose ir ežeruose vyrauja biogeniniai dumblai, praturtinti K., in

atogrąžų jūros - kalkių purvas, turintis mažai K. Tarp sausumos

daugelyje augalų K. kaupiasi žolės, viksvos, delnai ir asiūkliai. Stuburiniuose

didžiausi K. kiekiai randami tankūs jungiamasis audinys, inkstai,

kasa. Kasdienėje žmogaus racione yra iki 1 g K. Kada

žmogus ir sukelia ligą -Silikozė (iš lotyniško silekso -

titnagas), žmogaus liga, kurią sukelia ilgalaikis dulkių įkvėpimas,

ligų. Tai yra tarp kalnakasybos, porceliano,

metalurgijos, mašinų gamybos pramonė. S. - labiausiai

nepalanki liga iš pneumokoniozės grupės; daugiau nei

su kitomis ligomis pastebimas tuberkuliozės proceso prisijungimas

(vadinamoji silikotuberkuliozė) ir kitos komplikacijos.

Atradimų istorija ir naudojimas.

Istorinė nuoroda. K. junginiai, plačiai paplitę žemėje, buvo

žinomas žmogui nuo akmens amžiaus. Akmens įrankių naudojimas darbui

ir medžioklė tęsėsi kelis tūkstantmečius. K. naudojimas

jų perdirbimas - stiklo gamyba - prasidėjo apie 3000 metų

metų prieš mūsų erą e. (Senovės Egipte). Ankstyviausias žinomas junginys K. yra

siO2 dioksidas (silicio dioksidas). XVIII a. silicio dioksidas buvo laikomas paprastu kūnu ir

priskiriama „žemėms“ (tai atsispindi jos pavadinime). Kompozicijos kompleksiškumas

silicio dioksidą įkūrė I. Ya. Berzelius. Pirmą kartą nemokamas silicis

1811 m. gavo prancūzų mokslininkai J. Gay-Lussacas ir O. Thénardas. AT

1825 m. Švedų mineralogas ir chemikas Jensas Jacobas Berzelius gavo amorfą

silicio. Rudieji amorfiniai silicio milteliai buvo gauti redukuojant

dujinio silicio tetrafluoro kalio metalas:

SiF4 + 4K \u003d Si + 4KF

Vėliau buvo gauta kristalinė silicio forma. Rekristalizuojant

silicis iš išlydytų metalų buvo gautas pilka kieta medžiaga, bet

trapūs kristalai su metaliniu blizgesiu. Rusiški elimentų pavadinimai

silicį pradėjo naudoti G.I.Hessas 1834 m.

Paplitimas gamtoje.

Po deguonies silicis yra gausiausias elementas (27,6%) žemėje.

Tai elementas, kurio yra daugumoje mineralų ir uolienų,

sudarantis kietą žemės plutos apvalkalą. Žemės plutoje K. vaidina tą patį

pagrindinis anglies vaidmuo gyvūnų ir augalų pasaulyje. Dėl

k. geochemija yra nepaprastai svarbi dėl stipraus ryšio su deguonimi. Dauguma

plačiai paplitę silicio junginiai - silicio oksidas SiO2 ir

silicio rūgšties dariniai, vadinami silikatais. Silicio (IV) oksidas

atsiranda kvarcinio mineralo (silicio dioksido, titnago) pavidalu. Gamtoje nuo šito

sukrauti ištisi kalnai. Yra labai didelių, sveriančių iki 40 tonų,

kvarco kristalai. Paprastas smėlis susideda iš smulkaus kvarco, užteršto

įvairių priemaišų. Metinis pasaulinis smėlio suvartojimas siekia 300

milijonų tonų.

Iš silikatų aliumosilikatai (kaolinas

Al2O3 * 2SiO2 * 2H2O, asbestas CaO * 3MgO * 4SiO2, ortoklazas K2O * Al2O3 * 6SiO2 ir kt.).

Jei minerale be silicio ir aliuminio oksidų yra oksidų

natris, kalis ar kalcis, mineralas vadinamas lauko špatu (baltasis

žėrutis ir kt.). Lauko špatai sudaro apie pusę žinomų

silikatų pobūdis. Akmens granitas ir gneisas yra kvarcas, žėrutis,

lauko špatas.

Floroje ir faunoje silicis yra nereikšmingas

paaiškina padidėjusį šių augalų stiebų stiprumą. Ciliate lukštai,

kempinių kūnai, paukščių kiaušiniai ir plunksnos, gyvūnų plaukai, plaukai, stiklakūnis

akyse taip pat yra silicio.

Laivais pristatytų Mėnulio dirvožemio mėginių analizė parodė

silicio oksido kiekis yra didesnis nei 40 proc. Kaip akmens dalis

meteoritų, silicio kiekis siekia 20 proc.

Atomo struktūra ir pagrindinė cheminė bei fizinė savybės. Šventoji sala.

K. formuoja tamsiai pilkus kristalus su metaliniu blizgesiu, kurie turi

kubinė deimanto tipo grotelė, kurios taškas yra a \u003d 5,431E,

kurio tankis 2,33 g / cm3. Esant labai dideliam slėgiui, naujas (

akivaizdžiai šešiakampė) modifikacija, kurios tankis 2,55 g / cm3. K. tirpsta

esant 1417 ° C, verda 2600 ° C temperatūroje. Savitoji šiluma (esant 20–100 ° С) 800

j / (kgChK) arba 0,191 cal / (gChrad); šilumos laidumas net švariausiems

mėginiai nėra pastovūs ir yra diapazone (25 ° C) 84-126 W / (mChK), arba

0,20–0,30 cal / (cmChsecChgrad). Linijinio plėtimosi temperatūros koeficientas

2,33X10-6 K-1; žemiau 120K tampa neigiama. K. yra skaidrus

ilgųjų bangų infraraudonieji spinduliai; lūžio rodiklis (l \u003d 6 mikronams) 3,42;

dielektrinė konstanta 11.7. K. diamagnetinė, atominė magnetinė

jautrumas -0,13 × 10-6. Kietumas K. Mohsas 7,0, Brinellas 2,4

Gn / m2 (240 kgf / mm2), elastingumo modulis 109 Gn / m2 (10890 kgf / mm2),

suspaudžiamumo koeficientas yra 0,325 × 10-6 cm2 / kg. K. trapi medžiaga; pastebimas

plastinė deformacija prasideda aukštesnėje nei 800 ° C temperatūroje.

K. yra puslaidininkis, kuris vis dažniau naudojamas. Elektros

k. savybės labai priklauso nuo priemaišų. Savo konkretų tūrį

manoma, kad elektrinė varža K. kambario temperatūroje yra

2.3X103 ommChm (2.3Ch105 ohmChm).

Puslaidininkis K., turintis p tipo laidumą (B, Al, In arba Ga priedai) ir n-

tipo (P, Bi, As arba Sb priedai) atsparumas yra žymiai mažesnis.

Energijos tarpas pagal elektrinius matavimus yra 1,21 eV esant

0 K ir sumažėja iki 1,119 eV esant 300 K

Pagal K. poziciją periodinėje Mendelejevo sistemoje 14

atomo K. elektronai pasiskirstę per tris apvalkalus: pirmajame (iš branduolio) 2

elektronas, antrame 8, trečiame (valentingumas) 4; konfigūracija elektroninė

kriauklės 1s22s22p63s23p2. Nuoseklūs jonizacijos potencialai (eV):

8,149; 16.34; 33.46 ir 45.13. Atominis spindulys 1.33Е, kovalentinis spindulys

1,17E, joniniai spinduliai Si4 + 0,39E, Si4- 1,98E.

Junginiuose K. (panašus į anglį) yra 4 valentingumas. Tačiau, skirtingai

anglies, K. kartu su koordinacijos numeriu 4 rodo koordinaciją

skaičius 6, kuris paaiškinamas dideliu jo atomo tūriu (tokio pavyzdys

junginiai yra fluorosilicio sudėtyje esanti 2- grupė).

Cheminis ryšys tarp atomo ir kitų atomų paprastai atliekamas sąskaita

hibridinės sp3 orbitalės, tačiau taip pat galima įtraukti dvi iš penkių jos

(laisvos) 3d orbitos, ypač kai K. yra šešių koordinacijų.

Su maža elektronegatyvumo verte 1,8 (palyginti su 2,5%)

anglies; 3,0 azotui ir kt.), K. junginiuose su nemetalais

yra elektrai teigiamas, o šie junginiai yra poliarinio pobūdžio. Didelis

jungimosi energija su deguonimi Si-O, lygi 464 kJ / mol (111 kcal / mol),

lemia jos ištvermę deguonies junginiai (SiO2 ir silikatai).

Si-Si jungčių energija yra maža, 176 kJ / mol (42 kcal / mol); Skirtingai

anglies, K. ilgų grandinių ir dvigubų ryšių susidarymas nėra būdingas

tarp Si atomų. Ore K. dėl apsauginio oksido susidarymo

plėvelės yra stabilios net esant aukštai temperatūrai. Oksiduoja deguonyje

pradedant nuo 400 ° C, susidaro silicio dioksidas SiO2. Taip pat žinomas monoksidas

SiO, stabilus aukštoje temperatūroje kaip dujos; kaip aštrių rezultatas

aušinant, galima gauti kietą produktą, kuris lengvai suskaidomas į

smulkus Si ir SiO2 mišinys. K. yra atsparus rūgštims ir tirpsta tik

azoto ir vandenilio fluorintų rūgščių mišiniai; lengvai ištirpsta karštoje

šarminiai tirpalai su vandenilio išsiskyrimu. K. reaguoja su fluoru, kai

kambario temperatūra, su likusiais halogenais - pašildžius

junginių, kurių bendra formulė SiX4, susidarymas (žr. Silicio halogenidai).

Vandenilis tiesiogiai nereaguoja su K., o silicis (silanai)

gauti silicidų skaidymą (žr. žemiau). Žinomi siliciai iš SiH4

iki Si8H18 (pagal sudėtį panašus į sočiųjų angliavandenilių). K. 2 formos

deguonies turinčių silanų grupės - siloksanai ir siloksenai. Su azotu K.

reaguoja esant aukštesnei nei 1000 ° C temperatūrai. Didelė praktinė svarba yra

nitridas Si3N4, neoksiduojantis ore net esant 1200 ° C temperatūrai, atsparus

rūgščių (išskyrus azoto) ir šarmų, taip pat išlydytų medžiagų atžvilgiu

metalus ir šlakus, todėl tai yra vertinga cheminių medžiagų medžiaga

pramonėje, ugniai atsparių medžiagų gamybai ir kt. Didelis kietumas ir

taip pat terminis ir cheminis atsparumas skiriasi junginiais K. su

anglis (silicio karbidas SiC) ir boras (SiB3, SiB6, SiB12). Kada

kaitinimas K. reaguoja (esant metaliniams katalizatoriams,

pavyzdžiui, varis) su organiniais chloro junginiais (pavyzdžiui, su CH3Cl) su

susidaro organohalosilanai [pavyzdžiui, Si (CH3) 3CI], kurie naudojami

daugelio silicio organinių junginių sintezė.

Gaunasi.

Paprasčiausias ir patogiausias silicio gamybos laboratorinis metodas yra

silicio oksido SiO2 redukcija aukštoje temperatūroje su metalais -

restauratoriai. Dėl silicio oksido stabilumo redukcijai

naudokite tokias aktyvias reduktorius kaip magnis ir aliuminis:

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

Redukuojant metaliniu aliuminiu, kristalinis

silicio. Metalų redukcijos iš jų metalų oksidų metodas

aliuminį 1865 metais atrado rusų fizikochemikas NN Beketovas. Kada

sumažinant silicio oksidą aliuminiu, išskiriamos šilumos nepakanka

lydymosi reakcijos produktai - silicis ir aliuminio oksidas, kurie

tirpsta 2050 ° C temperatūroje. Norint sumažinti reakcijos produktų lydymosi temperatūrą

į reakcijos mišinį pridedama sieros ir aliuminio perteklių. Reakcija susiformuoja

mažai lydantis aliuminio sulfidas:

2Al + 3S \u003d Al2S3

Ištirpusio silicio lašai nugrimzta į tiglio dugną.

Techninis grynumas (95-98%) gaunamas elektros lanku

silicio dioksido SiO2 redukcija tarp grafito elektrodų.

Ryšium su puslaidininkių technologijos plėtra, gavimo metodai

grynas ir ypač grynas K. Tam reikia išankstinės gryniausių sintezės

pradiniai junginiai K., iš kurių K. išskiriamas redukuojant arba

terminis skaidymas.

Grynas puslaidininkinis silicis gaunamas dviem pavidalais: polikristalinis

(SiCI4 arba SiHCl3 redukcija cinku arba vandeniliu, terminis

skilimas Sil4 ir SiH4) ir monokristalinis (tiglio zona tirpsta

o „ištraukus“ iš ištirpusio K. vieną kristalą - Czochralskio metodą).

Silicio tetrachloridas gaunamas chlorinant komercinį silicį.

Seniausias silicio tetrachlorido skaidymo metodas yra metodas

iškilus rusų chemikas akademikas N. N. Beketovas. Šis metodas gali būti

vaizduojama lygtimi:

SiCl4 + Zn \u003d Si + 2ZnCl2.

Čia yra silicio tetrachlorido garai, verdantys 57,6 ° C temperatūroje,

sąveikauja su cinko garais.

Šiuo metu silicio tetrachloridas redukuojamas vandeniliu. Reakcija

vyksta pagal lygtį:

SiCl4 + 2H2 \u003d Si + 4HCl.

Silicis gaunamas miltelių pavidalu. Taip pat naudojamas jodido metodas

silicio gavimas, panašus į anksčiau aprašytą jodido gavimo būdą

grynas titanas.

Norėdami gauti gryną silicį, jis išvalomas nuo priemaišų lydymo zonoje.

tokiu pačiu būdu, kaip gaunamas grynas titanas.

Įvairiems puslaidininkiniams įtaisams

puslaidininkinės medžiagos, gautos pavienių kristalų pavidalu, kadangi

polikristalinė medžiaga, atsiranda nekontroliuojami pokyčiai

elektrinės savybės.

Sukant monokristalus, naudojamas Czochralski metodas, kuris susideda iš

taip: lazda nuleista į išlydytą medžiagą, kurios gale

yra šios medžiagos kristalas; jis tarnauja kaip ateities embrionas

vieno kristalo. Strypas iš lydalo ištraukiamas mažu greičiu iki 1-2

mm / min. Dėl to palaipsniui auga vienas norimo dydžio kristalas. Apie

jį išpjauna puslaidininkiniuose įtaisuose naudojamos plokštelės.

Taikymas.

Specialiai legiruota anglis yra plačiai naudojama kaip medžiaga gamybai

puslaidininkiniai įtaisai (tranzistoriai, termistoriai, galios lygintuvai

srovės, valdomi diodai - tiristoriai; saulės fotoelektros elementai, naudojami

erdvėlaiviai ir kt.). Kadangi K. yra skaidrus spinduliams su ilgiu

bangų nuo 1 iki 9 mikronų, jis naudojamas infraraudonųjų spindulių optikoje (taip pat žr. Kvarcą).

K. turi įvairias ir nuolat besiplečiančias taikymo sritis. AT

k. metalurgija naudojama ištirpusiam ištirpusiame tirpale pašalinti

deguonies metalai (deoksidacija). K. yra neatsiejama didžiojo dalis

geležies ir spalvotųjų metalų lydinių skaičius. Paprastai K. suteikia lydiniams

padidėjęs atsparumas korozijai, pagerina jų liejimo savybes ir

padidina mechaninį stiprumą; tačiau turėdamas didesnį jo turinį, K. kan

sukelti trapumą. Svarbiausi yra geležis, varis ir aliuminis

organiniai silicio junginiai ir silicidai. Silicio dioksidas ir daugybė silikatų

(molis, lauko špatas, mika, talkas ir kt.) yra apdorojamas stiklu,

cemento, keramikos, elektros ir kitose pramonės šakose.

Silikonizuojantis, paviršiaus ar tūrinis medžiagos prisotinimas siliciu.

Jis gaunamas apdorojant medžiagą silicio garuose, susidariusiuose aukštai

temperatūra viršija silicio užpildą arba dujų aplinkoje, kurioje yra

chlorosilanai, redukuoti vandeniliu (pavyzdžiui, reakcija SiCI4 + 2H2

Si + 4HC1). Jis daugiausia naudojamas kaip ugniai atsparių medžiagų apsaugos priemonė

oksidacijos metu esantys metalai (W, Mo, Ta, Ti ir kt.). Atsparumas oksidacijai

dėl tankios difuzijos susidarymo ties S.

„Savaime gydomos“ silikoninės dangos (WSi2, MoSi2 ir kt.). Platus

naudojamas silikonizuotas grafitas.

Jungtys.

Silicidai.

Silicidai (iš lot. Silicium - silicis), cheminiai silicio junginiai su

metalai ir kai kurie nemetalai. C. pagal cheminio ryšio tipą gali būti

suskirstyti į tris pagrindines grupes: joniniai-kovalentiniai, kovalentiniai ir

panašus į metalą. Joniniai-kovalentiniai S. susidaro šarminiais (išskyrus

natris ir kalis) ir šarminių žemių metalai, taip pat pogrupių metalai

varis ir cinkas; kovalentinis - boras, anglis, azotas, deguonis, fosforas,

siera, jie dar vadinami boridais, karbidais, silicio nitridais) ir kt .;

panašūs į metalą - pereinamieji metalai.

Gauta sulydžius arba sukepinant Si ir R miltelių mišinį

atitinkamas metalas: kaitinant metalo oksidus Si, SiC, SiO2 ir

natūralūs arba sintetiniai silikatai (kartais sumaišyti su anglimi);

metalo sąveika su SiCl4 ir H2 mišiniu; lydalo elektrolizė,

susidedantis iš K2SiF6 ir atitinkamo metalo oksido. Kovalentiniai ir

į metalą panašus S. ugniai atsparus, atsparus oksidacijai, mineralo veikimui

rūgštys ir įvairios agresyvios dujos. S. naudojami kaip atsparios karščiui dalis

metalo keramikos kompozicinės medžiagos aviacijai ir raketoms

technologija. MoSi2 naudojamas atsparumo krosnies šildytuvams gaminti,

dirbantys ore, esant iki 1600 ° С temperatūrai. FeSi2, Fe3Si2, Fe2Si

yra ferosilicio dalis, naudojama deoksidacijai ir legiravimui

plienai. Silicio karbidas yra viena iš puslaidininkių medžiagų.

Silikonizuotas grafitas

Silikonizuotas grafitas, siliciu prisotintas grafitas. Gaminamas perdirbant

akytasis grafitas silicio užpilde 1800-2200 ° C temperatūroje (o garai

poros nusėda silicis). Sudaryta iš grafito pagrindo, silicio karbido

ir laisvo silicio. Sujungia grafito atsparumą aukštai temperatūrai

ir stiprumas aukštesnėje temperatūroje, kai tankis, sandarumas dujoms,

didelis atsparumas oksidacijai esant temperatūrai iki 1750 ° C ir erozijai

atkaklumas. Jis naudojamas aukštos temperatūros krosnių pamušalui, in

Įrenginiai metalo liejimui į kaitinimo elementus

aviacijos ir kosmoso technologijų dalių gamyba, dirbanti

aukštos temperatūros ir erozijos sąlygos

Šilalas (iš lotynų kalbos Silicium - silicis ir angliškas lydinys - lydinys), atsparus karščiui ketaus

turintis daug silicio (5-6%). SSRS gaminamos 2 veislės

S. - su plokščiuoju ir mazginiu grafitu. Iš S. palyginti

pigios lietinės dalys, veikiančios aukštoje temperatūroje (800–900 ° C)

° C), pavyzdžiui, atvirų židinių krosnių durys, grotos, garo katilų dalys.

Siluminas (iš lot. Silicium - silicis ir aliuminis - aliuminis), bendras pavadinimas

aliuminio lydinių lydinių grupė, turinti silicio (4-13%, in

kai kurie prekių ženklai iki 23%). Priklausomai nuo norimo derinio

technologinės ir eksploatacinės C. savybės yra legiruojamos su Cu, Mn, Mg, kartais

Zn, Ti, Be ir kiti metalai. C. turi aukštą liejimą ir pakankamai

aukštos mechaninės savybės, prastesnės, tačiau mechaninės

liejinių, turinčių Al - Cu sistemą, liejimo savybės. Į S. nuopelnus

jų padidėjęs atsparumas korozijai drėgnose ir jūrinėse

atmosferos. S. yra naudojami sudėtingos konfigūracijos dalims gaminti,

daugiausia automobilių ir orlaivių pramonėje. SSRS gaminamas AL2 klasių S.

AL4, AL9 ir kt.

Silicomanganas

Silicomangano ferolydinys, kurio pagrindiniai komponentai yra silicis ir manganas;

lydomas rūdos terminėse krosnyse anglies redukcijos būdu. NUO.

su 10–26% Si (likusi dalis yra Mn, Fe ir priemaišos), gaunami iš mangano rūdos,

mangano šlakas ir kvarcitas, naudojami plieno gamyboje kaip

deoksidatorius ir legiruojantis priedas, taip pat lydant ferromanganą

sumažintas anglies kiekis siloterminio proceso metu. C. su 28–30% Si

(kurio žaliava yra specialiai gaunama su daug manganu

mažai fosforo turintis šlakas) naudojamas gaminant metalinį manganą.

Silikochromas

Silicochromas, ferosilichochromas, ferolydinys, kurio pagrindiniai komponentai yra

silicis ir chromas; ištirpdytas rūdos terminėje krosnyje su anglies redukuojančia medžiaga

kvarcito ir granuliuoto konversijos ferrochromo arba

chromo rūdos. Naudojamas 10–46% Si (likusi dalis yra Cr, Fe ir priemaišos)

lydant mažai legiruotą plieną, taip pat ferochromui gauti su

sumažintas anglies kiekis siloterminio proceso metu. C. su 43–55% Si

naudojamas ferochromo be anglies gamyboje ir lydant

iš nerūdijančio plieno.

Silchromas

Silchromas (iš lotynų kalbos Silicium - silicis ir Chromas - chromas), bendrinis pavadinimas

karščiui atsparių ir karščiui atsparių plienų, legiruotų Cr (5-14%) ir Si, grupės

(1-3%). Atsižvelgiant į reikiamą eksploatacinių savybių lygį, C.

papildomai legiruotas Mo (iki 0,9%) arba Al (iki 1,8%). C. atsparus

oksidacija ore ir sieros turinčiose terpėse iki 850–950 ° С; kreiptis

daugiausia vidaus degimo variklių vožtuvų gamybai,

taip pat išsami informacija apie katilo įrengimus, groteles ir kt.

mechaninės apkrovos, iš S. pagamintos dalys ilgai dirba patikimai

terminas iki 600–800 ° C temperatūros. SSRS 4Х9С2 laipsnių S.

4X10C2M ir kt.

Silicio halogenidai

Silicio halogenidai, silicio junginiai su halogenais. Žinomas K. g.

šių tipų (X-halogenas): SiX4, SiHnX4-n (halogenosilanai), SinX2n + 2 ir

mišrių halogenidų, tokių kaip SiClBr3. Normaliomis sąlygomis SiF4 yra dujos,

SiCl4 ir SiBr4 yra skysčiai (tm - 68,8 ir 5 ° С), SiI4 yra kieta medžiaga (tnl

124 ° C). SiX4 junginiai lengvai hidrolizuojami: SiX4 + 2H2O \u003d SiO2 + 4HX;

dūmai ore dėl labai mažų SiO2 dalelių susidarymo;

silicio tetrafluoras reaguoja skirtingai: 3SiF4 + 2H2O \u003d SiO2 + 2H2SiF6. Chlorosilanai

(SiHnX4-n), pavyzdžiui, SiHCl3 (gaunamas dujinį HCl veikiant Si),

veikiant vandeniui, susidaro polimeriniai junginiai su stipriu siloksanu

grandinė Si-O-Si. Labai reaktyvūs chlorosilanai

tarnauja kaip pradinės medžiagos silicio organiniams junginiams gaminti.

Duodami SinX2n + 2 tipo junginiai, turintys Si atomų grandines prie X - chloro

serija, įskaitant Si6Cl14 (tnl 320 ° C); kiti halogenai sudaro tik Si2X6.

Gauti (SiX2) n ir (SiX) n tipų junginiai. SiX2 ir SiX molekulės

esant aukštai temperatūrai dujų pavidalu ir staigiai aušinant

(skystas azotas) sudaro kietąsias polimerines medžiagas, netirpstančias

įprasti organiniai tirpikliai.

Silicio tetrachloridas SiCl4 naudojamas tepalinėms alyvoms gaminti,

elektros izoliacija, šilumos perdavimo skysčiai, vandenį atstumiantys skysčiai ir kt.

Silicio karbidas.

Silicio karbidas, karborundas, SiC, silicio-anglies junginys; vienas iš

svarbiausi technologijoje naudojami karbidai. Gryna forma K. to. Yra bespalvis

krištolas su deimanto blizgesiu; techninis gaminys žalias arba mėlynai-juodas

spalvos. Egzistuoja dvi pagrindinės kristalinės modifikacijos -

šešiakampis (a-SiC) ir kubinis (b-SiC), o šešiakampė būtybė

„Milžino molekulė“ pastatyta tam tikros struktūros principu

nukreipta paprastų molekulių polimerizacija. Anglies atomų ir

silicis a-SiC yra vienas kito atžvilgiu dedamas skirtingais būdais, sudarant daugelį

struktūriniai tipai. Perėjimas nuo b-SiC prie a-SiC vyksta esant temperatūrai

2100-2300 ° C (atvirkštinio perėjimo paprastai nepastebima). K. k. Ugniai atsparus

(tirpsta skaidant 2830 ° C temperatūroje), pasižymi ypač dideliu kietumu

(mikrokietumas 33400 Mn / m2 arba 3,34 tf / mm2), nusileidžia tik deimantui ir borui

karbidas B4C; trapus; tankis 3,2 g / cm3. K. to. Yra stabilus įvairiuose

cheminė aplinka, įskaitant aukštą temperatūrą.

K. to. Gaunamas elektrinėse krosnyse 2000–2200 ° C temperatūroje iš kvarcinio smėlio mišinio

(51–55%), koksas (35–40%), pridedant NaCl (1–5%) ir pjuvenos (5–10%).

Dėl didelio kietumo, atsparumo chemikalams ir atsparumo dilimui K.

nes jis yra plačiai naudojamas kaip šlifavimo medžiaga (šlifuojant), pjovimui

kietų medžiagų, įrankių smaigalių, taip pat įvairių gaminių gamybai

cheminės ir metalurgijos įrangos dalys, veikiančios komplekse

aukštos temperatūros sąlygomis. K. iki., Legiruotas su įvairiomis priemaišomis,

naudojamas puslaidininkių technologijose, ypač padidėjus

temperatūros. Įdomu naudoti K. to. Elektrotechnikoje -

aukštos temperatūros elektrinių varžų krosnių šildytuvų gamyba

(sietų strypai), elektros perdavimo linijų žaibolaidžiai

srovės, netiesinės varžos, kaip elektros izoliacijos įtaisų dalis ir kt.

Silicio dioksidas

Silicio dioksidas (silicio dioksidas), SiO2, kristalai. Dažniausias

mineralinis - kvarcas; paprastas smėlis taip pat yra silicio dioksidas. Naudotas

stiklo, porceliano, fajanso, betono, plytų, keramikos ir kt. gamyba

gumos užpildas, adsorbentas chromatografijoje, elektronikoje, akustinėje optikoje

ir kiti silicio dioksido mineralai, daugybė mineralinių rūšių, kurios yra

polimorfinės silicio dioksido modifikacijos; stabilus pagal tam tikrus

temperatūros intervalai, priklausomai nuo slėgio.

| Pavadinimas | | Sistema | Slėgis, | Tempera- | Tankis |

| Mineralas | | | am * | | Th, |

| | | | | apvalus, ° С | kg / m "|

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

| t | | | | 0 | |

| b-tridimitas | | Šešiakampis | 1 | 1470-870 | 2220 |

| | | naya | | | |

| a-kvarcas | | šešiakampis | 1 | 870-573 | 2530 |

| | | naya | | | |

| b-kvarcas | | trigoninis | 1 | žemiau 573 | 2650 |

| b1-tridimitas | | šešiakampis | 1 | 163-117 | apytiksliai |

| | | naya | | | 2260 |

| a-tridimitas | metastabilus | rombinis | 1 | žemiau 117 | apytiksliai |

| | th | | | | 2260 |

| a-cristobali | | Keturkampis | 1 | mažesnis nei 200 | 2320 |

| t | | naya | | | |

| Coesitas | Metastabilus | monoklinika | 35 tūkst. | 1700-500 | 2930 |

| | e esant žemai | | | | |

| | temp- | | | | |

| | raturah ir | | | | |

| | slėgis | | | | |

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

| | | naya | tūkstantis | | |

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

| | | naya | | | |

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

Kristalinės medžiagos kristalinės struktūros pagrindas yra trimatis karkasas,

pastatytas iš tetraedrų, jungiančių per bendrą deguonį (5104).

Tačiau jų išdėstymo, pakavimo tankio ir abipusio simetrija

orientacijos yra skirtingos, o tai atsispindi individo kristalų simetrijoje

mineralai ir jų fizinės savybės... Išimtis yra stishovite,

kurių struktūrą sudaro oktaedros (SiO6), kurios sudaro struktūrą,

panašus į rutilą. Visi kvarco kristalai (išskyrus kai kurias kvarco atmainas)

dažniausiai bespalvis. Mineraloginės skalės kietumas skiriasi: nuo 5,5 (a-

tridimitas) iki 8-8,5 (stishovite).

K. m. Paprastai yra labai mažų, kriptokristalinių grūdelių pavidalu

pluoštinis (a-kristobalitas, vadinamasis lussatitas) ir kartais sferoidinis

dariniai. Rečiau - lentelių arba plokščių kristalų pavidalu

forma (tridimitas), oktaedras, dipiramidinis (a- ir b-kristobalitas),

smulkia adata (Coesite, Stishovite). Dauguma kvarco m. (Išskyrus kvarcą) yra labai

retas ir nestabilus žemės plutos paviršiaus zonose.

Aukštos temperatūros modifikacijos SiO2 - b-tridimitas, b-kristobalitas -

susidaro mažose tuštumose, kuriai būdingi jauni efuziniai uolienai (dacitai,

liparitai ir kt.). Žemos temperatūros a-kristobalitas kartu su a-tridimitu

yra viena iš agatų, kalcedono, opalų sudedamųjų dalių; deponuotas

iš karštų vandeninių tirpalų, kartais iš koloidinio SiO2. Stishovite ir Coesite

rasta Velnio kanjono meteorinio kraterio smiltainiuose Arizonoje (JAV),

kur jie susidarė dėl kvarco esant momentiniam ultragarsiam slėgiui ir

kai meteorito kritimo metu pakyla temperatūra. Gamtoje taip pat

yra: kvarcinis stiklas (vadinamasis leschatelitas), susidaręs m

kaip tirpsta kvarcinis smėlis nuo žaibo smūgio, o melanoflogitas - į

mažų kubinių kristalų ir plutelių pavidalu (pseudomorfai, susidedantys iš

opalas ir chalcedono kvarcas), išauginti ant natūralios sieros

sicilijos (Italija) indėliai. Kitito gamtoje nerasta.

Kvarcas (vokiečių kvarcas), mineralinis; pavadinimu K., du kristaliniai

silicio dioksido SiO2 modifikacijos: šešiakampis K. (arba a-K.), stabilus

esant 1 atm (arba 100 kn / m2) slėgiui, esant 870–573 ° C temperatūros intervalui, ir

trigonalas (b-K.), stabilus žemesnėje nei 573 ° C temperatūroje. b-K. dauguma

yra plačiai randama gamtoje. Jis kristalizuojasi trigoninėje klasėje

trigoninės sistemos trapecijos formos. Rėmo tipo kristalinė struktūra

pastatytas iš silicio ir deguonies tetraedrų, išdėstytų spirališkai (su

dešiniojo ar kairiojo sraigto eiga) pagrindinės kristalo ašies atžvilgiu. AT

atsižvelgiant į tai, dešinė ir kairė struktūrinė ir morfologinė

kristalų formos, kurios išoriškai skiriasi kai kurių išdėstymo simetrija

veidai (pavyzdžiui, trapecijos formos ir pan.). Trūksta lėktuvų ir centro

simetrija kristaluose K. nustato pjezoelektrini ir

piroelektrinės savybės.

Dažniausiai K. kristalai turi pailgą-prizminę išvaizdą

vyraujanti šešiakampės prizmės ir dviejų romboedrų veidų raida

(krištolo galva). Rečiau kristalai įgauna pseudo šešiakampio formą

bipiramidės. Išoriškai taisyklingi K. kristalai paprastai yra sudėtingai susigiminiavę,

formuojantis dažniausiai susigiminiavusias sritis vadinamojoje. Brazilijos ar

daufino įstatymai. Pastarieji atsiranda ne tik augant kristalams,

bet ir dėl vidinio konstrukcinio pertvarkymo šiluminiame a - b

perėjimai, lydimi suspaudimo, taip pat mechaninės deformacijos.

Kristalų, grūdelių ir agregatų spalva yra labai įvairi: dažniausiai

bespalvis, pieno baltumo arba pilkos spalvos K. Skaidrus arba permatomas

gražių spalvų kristalai, ypač vadinami: bespalviai, skaidrūs -

kalnų krištolas; violetinė - ametistas; dūminis - rauchtopazas; juoda

Morionas; aukso geltona - citrinas. Skirtingos spalvos dažniausiai būna dėl

struktūriniai defektai, kai Si4 + pakeičiamas Fe3 + arba Al3 + vienu metu

įeinant į gardelę Na1 +, Li1 + arba (OH) 1-. Taip pat sunku susitikti

spalvoti akmenys dėl svetimų mineralų mikroįtraukimų: žalia prase

Aktinolito arba chlorito mikrokristalų intarpai; auksinis mirgėjimas

aventurinas - žėručio ar hematito intarpai ir kt. Kriptokristalinis

k. veislės - agatas ir chalcedonas - susideda iš geriausių pluoštinių

dariniai. Optiškai vienaašis, teigiamas. Lūžio rodikliai

(dienos šviesai l \u003d 589,3): ne \u003d 1,553; ne \u003d \u003d 1,544. Skaidrus

ultravioletiniai ir dalinai infraraudonieji spinduliai. Kai perduodama šviesa

plokštumos poliarizuotas pluoštas optinės ašies kryptimi, kairiarankiai kristalai K.

pasukite poliarizacijos plokštumą į kairę, o dešinė - į dešinę. Matomoje dalyje

spektrą, sukimosi kampo vertė (1 mm storio K. plokštelei) svyruoja nuo

32,7 (l 486 nm) - 13,9 ° (728 nm). Dielektrinė vertė

pralaidumas (eij), pjezoelektrinis modulis (djj) ir elastingumas

koeficientai (Sij) yra tokie (kambario temperatūroje): 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. Linijiniai koeficientai

išsiplėtimai yra: statmeni 3 eilės ašiai 13,4 * 10-6 ir

lygiagreti ašiai 8 * 10-6. Transformacijos šiluma b - a K. yra 2,5 kcal / mol

(10,45 kJ / mol). Mineraloginis kietumas 7; tankis 2650

kg / m3. Jis ištirpsta 1710 ° C temperatūroje ir sustingsta atvėsęs vadinamojoje.

kvarcinis stiklas. „Fused K.“ yra geras izoliatorius; kubo varža su

1 cm kraštas esant 18 ° C yra 5 * 1018 om / cm, linijinio išsiplėtimo koeficientas

0,57 * 10-6 cm / ° C. Sukurta ekonomiškai perspektyvi auginimo technologija

sintetiniai monokristalai, gaunami iš vandeninių SiO2 tirpalų

esant aukštam slėgiui ir temperatūrai (hidroterminė sintezė). Kristalai

sintetiniai K. turi stabilias pjezoelektrines savybes,

atsparumas radiacijai, didelis optinis tolygumas ir kita vertinga

techninės savybės.

Natūralus K., labai plačiai paplitęs mineralas, yra būtinas

neatsiejama daugelio uolienų dalis, taip pat naudingų telkinių

įvairiausios genezės fosilijos. Svarbiausia

pramonės kvarco medžiagos - kvarciniai smėliai, kvarcitai ir

kristalinis monokristalinis K. Pastarasis yra retas ir labai

labai vertinamas. SSRS pagrindinės K. kristalų nuosėdos yra Uraluose, in

Ukrainos TSR (Volyn), Pamyre, upės baseine. Aldanas; užsienyje - indėliai

Brazilija ir Madagaskaro Respublika. Kvarciniai smėliai yra svarbi žaliava

keramikos ir stiklo pramonė. Monokristalai K. rasti

taikymas radiotechnikoje (pjezoelektriniai dažnio stabilizatoriai,

filtrai, rezonatoriai, pjezoelektrinės plokštelės ultragarso įrenginiuose ir kt.); prie

optiniai prietaisai (spektrografų, monochromatorių, lęšių prizmės

ultravioletinei optikai ir kt.). Naudojamas sulydytas K.

specialių cheminių stiklo dirbinių gamyba. K. taip pat naudojamas

gaunant chemiškai gryną silicį. Skaidri, gražiai nuspalvinta

k. veislės yra pusbrangiai akmenys ir plačiai naudojami

juvelyrikos verslas.

Kvarcinis stiklas, vienkomponentis silikatinis stiklas, gaunamas lydant

natūralios silicio dioksido rūšys - kalnų krištolas, gyslų kvarcas ir

kvarcinis smėlis, taip pat sintetinis silicio dioksidas. Išskirkite du

pramoninių K. tipų tipas: skaidrus (optinis ir techninis) ir

nepermatomas. Neskaidrumas. Skiria didelę sumą

jame pasiskirstę maži dujų burbuliukai (kurių skersmuo nuo 0,03 iki 0,3

μm), sklaidanti šviesa. Optinis skaidrus K.s. gaunamas lydant

kalnų krištolas, visiškai homogeniškas, neturi matomų dujų

burbuliukai; turi mažiausią rodiklį tarp silikatinių stiklų

lūžis (nD \u003d 1,4584) ir didžiausias šviesos pralaidumas, ypač

ultravioletiniai spinduliai. K. su. pasižymi dideliu terminiu ir

cheminis atsparumas; minkštėjimo temperatūra K. puslapis. 1400 ° C. K. s. Gerai

dielektrinis savitasis elektrinis laidumas esant 20 ° С-10-14 - 10-16 omų

1m-1, dielektrinių nuostolių liestinė esant 20 ° C ir dažniui

106 Hz - 0,0025-0,0006. K. s. naudojamas laboratorijoms gaminti

indai, tigliai, optiniai prietaisai, izoliatoriai (ypač aukštųjų)

temperatūros), atsparūs temperatūros svyravimams.

Silanai (iš lot. Silicium - silicis), silicio junginiai su bendruoju vandeniliu

formulės SinH2n + 2. Gauti silanai iki oktasilano Si8H18. Kada

kambario temperatūros, pirmieji du K. - monosilanas SiH4 ir disilanas Si2H6 -

dujiniai, likusi dalis yra lakūs skysčiai. Visi K. turi nemalonų kvapą,

nuodingas. K. yra daug mažiau stabilus nei ore esantys alkanai

savaime užsidega, pavyzdžiui, 2Si2H6 + 7O2 \u003d 4SiO2 + 6H2O. Vanduo suyra:

Si3H8 + 6H2O \u003d 3SiO2 + 10H2. Gamtoje K. nerandama. Laboratorijoje veikiant

praskiestos rūgštys į magnio silicidą, gaunamas įvairių K. mišinys, jo

stipriai atvėsintas ir atskirtas (frakciniu distiliavimu, visiškai nesant

oras).

Silicio rūgštis

Silicio rūgštys, silicio anhidrido dariniai SiO2; labai silpnas

rūgštys, šiek tiek tirpsta vandenyje. Gryna forma

metasilo rūgštis H2SiO3 (tiksliau, jos polimerinė forma H8Si4O12) ir

H2Si2O5. Amorfinis silicio dioksidas (amorfinis silicio dioksidas) vandeniniame tirpale

(tirpumas apie 100 mg 1 l) susidaro daugiausia ortosilicio

rūgštis H4SiO4. Persiotintuose K. tirpaluose. Gaunami skirtingais būdais.

pasikeisti susidarant koloidinėms dalelėms (molinė masė iki 1500),

kurių paviršiai yra OH grupės. Išsilavinęs taip toliau. sol

priklausomai nuo pH, pH gali būti stabilus (pH apie 2)

arba jis gali kauptis, kad gautųsi gelis (pH 5–6). Tvarus

labai koncentruoti K. -. zoliai, turintys specialių medžiagų -

stabilizatoriai, naudojami popieriaus, tekstilės gamybai

pramonėje, vandens valymui. Fluoro silicio rūgštis, H2SiF6,

stipri neorganinė rūgštis. Jis egzistuoja tik vandeniniame tirpale; prie

laisva forma skyla į silicio tetrafluoridą SiF4 ir vandenilio fluoridą

HF. Jis naudojamas kaip stiprus dezinfekantas, bet daugiausia -

gauti K. druskos į. - silikofluoridus.

Silikatai

Silikatai, silicio rūgšties druskos. Labiausiai paplitusi žemės plutoje

(80 masės%); žinoma daugiau nei 500 mineralų, tarp jų ir brangių

tokie akmenys kaip smaragdas, berilas, akvamarinas. Silikatai yra cemento pagrindas,

keramika, emaliai, silikatinis stiklas; žaliavos gaminant daug metalų,

klijai, dažai ir kt. radijo elektronikos medžiagos ir kt. Silicio fluoridai,

fluorosilikatai, fluoro silicio rūgšties druskos H2SiF6. Kai kaitinamas

suyra, pvz., CaSiF6 \u003d CaF2 + SiF4. Druskos Na, K, Rb, Cs ir Ba sunkiai

tirpsta vandenyje ir sudaro būdingus kristalus, kurie naudojami

kiekybinė ir mikrocheminė analizė. Praktiškiausia

turi natrio silicio fluorą Na2SiF6 (visų pirma gamyboje

rūgštims atsparūs cementai, emaliai ir kt.). Nemaža dalis Na2SiF6

perdirbtas į NaF. Gaukite Na2SiF6 iš atliekų, kuriose yra SiF4

superfosfato augalai. Silicio fluoridai Mg, Zn ir Al lengvai tirpsta vandenyje

(techninis pavadinimas fluates) naudojami hidroizoliacijai

statybinis akmuo. Visi K. (taip pat ir H2SiF6) yra nuodingi.

Programos.

1 pav. Dešinysis ir kairysis kvarcas.

2 pav. Silicio mineralai.

3 pav. Kvarcas (struktūra)