Kje se uporablja silicij? Silicij: lastnosti in medicinske uporabe. Silicij kot gradbeni material


Predložiti svoje dobro delo v bazo znanja je enostavno. Uporabite spodnji obrazec

Začetek grafenske dobe

Poleg tega ogljik ponavadi ustvarja manj toplote in s tem, ko naredite veliko manjše tranzistorje, jih lahko več v istem prostoru. Začetna uporabnost tega čipa bo v mobilnih telefonih, kjer se lahko uporablja kot radijski sprejemnik, kar omogoča prevajanje signalov v razumljive informacije, ki jih je mogoče pošiljati in sprejemati. Negativni del, kot običajno, ko govorimo o uporabi grafena kot materiala, so visoki stroški njegove proizvodnje, ki trenutno onemogočajo njegovo kratkoročno komercializacijo.

Študenti, diplomanti, mladi znanstveniki, ki v svojem študiju in delu uporabljajo bazo znanja, vam bodo zelo hvaležni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

MINISTRIJE RUSIJE

zvezna državna proračunska izobraževalna ustanova

višje poklicno izobraževanje

St. Petersburg Državni tehnološki inštitut

Pri tem delu ruska fizika Andrei Geim in Konstantin Novosilov sodelujeta z raziskovalci z univerze v Manchestru, s katerimi jim je uspelo ustvariti tunelirni tranzistor na osnovi grafena, primeren za industrijsko proizvodnjo. Tunelski tranzistor, za razliko od običajnih poljskih tranzistorjev, uporablja električno polje za nadzor prevodnosti kanalov v polprevodniškem materialu. Tako njegove kanale nadzira učinek kvantnega tuneliranja. Po kvantni teoriji lahko elektroni prestopijo oviro, tudi če za to nimajo dovolj energije.

(Tehniška univerza) ”(SPbGTI (TU))

PREDMET XNT MET

UGS 240100.62

POSEBNOST Kemična tehnologija

DIREKCIJA Kemija snovi in ​​materialov

DISCIPLINE Uvod v specialnost

TEMA: Silicij, njegove lastnosti in aplikacije v sodobni elektroniki

Izpolni študent 1. letnika, skupina 131

Zhukovskaya Ekaterina Olesevna

Z zmanjšanjem širine bariere se lahko poveča kvantni učinek in energija, ki jo morajo elektroni prečkati, se močno zmanjša. Kot rezultat, se z učinkom tuneliranja napetost tranzistorjev lahko zmanjša, kar bo pripomoglo k zmanjšanju njihove porabe energije.

Mikroprocesorji navdihnjeni s strukturo možganov

Tako naj bi nove generacije sistemov informacijske tehnologije dopolnile sedanje von Neumannove stroje, ki jih obdaja evolucijski ekosistem sistemov, programske opreme in storitev. Memristor je ideja, ki jo je razvil elektroinženir Leon Chua in ima v svojem delu lahko zelo podobno nevronom, ki kodirajo, prenašajo in shranjujejo informacije. Tako je treba informacije prejemati in obdelovati ter hraniti, vendar ne hkrati. Memorialism lahko deluje hkrati, zato lahko ustvarite računalnik, ki lahko izračun opravi veliko hitreje, ga rešite in shranite rešitev, hkrati pa ohranite vso energijo, ki ste jo porabili za pošiljanje informacij z ene strani na drugo.

Ezhovsky Jurij Konstantinovič

Sankt Peterburg 2013

Uvod

1. Silicij

2. Zgodovina

3. Izvor imena

4. Biti v naravi

5. Potrdilo

6. Fizikalne lastnosti

7. Elektrofizikalne lastnosti

8. Kemične lastnosti

10. Vloga

Reference

Uvod

Silicij je eden pomembnih elementov. Vernadsky je napisal svoje znamenito delo: "Noben organizem ne more obstajati brez silicija" (1944). V priročniku kemije za šolarje 9. razreda (Minsk ed .: Slovo, 1977) v oddelku Silicij piše: "... silicij je izjemno pomemben polprevodniški material, ki se uporablja za izdelavo mikroelektronskih naprav - mikrovezja." uporablja se pri proizvodnji sončnih celic, pretvori sončno energijo v električno energijo. Med 104 elementi periodičnega sistema ima silicij posebno vlogo. Je piezoelektrični element. Lahko pretvori eno vrsto energije v drugo. Mehansko v električno, svetlobo v toplotno itd. " Silikon je podlaga za izmenjavo informacij in energije v vesolju in na Zemlji. Iz tabele kemijske sestave Zemlje, njene "žive snovi" in vesoljskih sistemov zvezd, Sonca, je razvidno, da je kisik najpogostejši element na tem svetu - 47%, silicij zaseda drugo mesto - 29,5%, vsebnost drugih elementov pa je precej manjša .

Da bo ta novi računalniški model postal resničnost, bo treba razviti nov operacijski sistem, ki ga podjetje že dela, ki bo služil tudi kot pomoč pri doseganju cilja pridobitve verodostojnosti v svetu informacijske tehnologije. Ekstremna UV litografija je še ena tehnika, s katero velika elektronika deluje pri premagovanju problema upočasnitve Moorovega zakona zaradi omejitev silicija kot polprevodnika.

Dokler ne pride do kvantnega računanja

Ta tehnologija temelji na kvantnem stanju elektronov in se uporablja v naprednih trdih diskih za shranjevanje podatkov in dostop do naključnega magnetnega pomnilnika. Kvantni računalnik deluje na povsem drugačen način s trenutnimi računalniki: namesto da bi se za obdelavo informacij zanašal na logična vrata ali kombinacijo logičnih vrat, bo deloval s pravili kvantne fizike. Kvantni računalniki lahko te zakone uporabljajo za hitrejše in učinkovitejše reševanje težav.

Najpogostejši polprevodnik pri proizvodnji elektronskih komponent je silicij, saj so njegove rezerve na planetu skoraj neomejene.

1. Silicij

Silicij je element glavne podskupine četrte skupine tretjega obdobja periodičnega sistema kemičnih elementov D. I. Mendelejeva z atomsko številko 14. Označuje ga simbol Si (lat. Silicium).

V Španiji imamo enega največjih strokovnjakov s področja kvantnega računalništva na svetu, fizika Juana Ignacija Žiraca, ki deluje kot direktor teoretičnega oddelka Inštituta za kvantno optiko imenovan po Max Planck. Kvantni računalnik ne bo uporabljen za branje e-poštnih sporočil ali nakupov po internetu, saj že imamo svoje računalnike in tudi zelo dobro deluje. Kvantni računalnik bi služil kot močni izračuni, ki jih ljudje običajno ne bi smeli, ampak tisti, ki sodelujejo pri oblikovanju materialov ali razvoju zdravil.

Videz preproste snovi

V amorfni obliki - rjavi prah, v kristalni - temno siv, rahlo sijoč.

Atomske lastnosti

Ime, simbol, številka: Silicij / silicij (Si), 14

Atomska masa (molarna masa) 28.0856 amu (g / mol)

Elektronska konfiguracija: 3s2 3p2, v povezavi. 3s 3p3 (hibridizacija)

Polmer atoma 132 nm

Kemijske lastnosti

Juan Ignacio Chirac. Juan Ignacio Cirac jasno razkriva težave, s katerimi se zdaj spopada razvoj kvantnih računalnikov: na klasičnih računalnikih, če čez nekaj časa shranimo malo informacij, še vedno obstajajo. Ne gre od nič do ene, samo ostane. Vendar pa je v kvantnih računalnikih kvantni bit, ekvivalentni bit, zelo občutljiv in vsaka interakcija z okoljem lahko popolnoma spremeni izračun. Zato jih morate dobro izolirati, to je glavna težava: kako jih izolirati.

Če niso popolnoma izolirane ali pride do kakšne napake, bi morali razmišljati o tem, kako jo odpraviti ali kako jo odpraviti. To je temeljni del tekočih preiskav. Po začetni skeptičnosti, s katero so novice prejemale, podjetja in ustanove vse bolj zanimajo dostop do svojih tehnologij in prodor v svet kvantnega računalništva. Če se to naredi natančno, kbitovi strojev iščejo nizkoenergijsko stanje, kar je odgovor na dano težavo.

Kovalentni polmer 111 nm

Ionski polmer 42 (+ 4e) 271 (-4e) nm

Elektronegativnost 1,90 (Paulingova lestvica)

Potencial elektrode 0

Stanje oksidacije: +4, +2, 0, -4

Ionizacijska energija (prvi elektron) 786,0 (8,15) kJ / mol (eV)

Termodinamične lastnosti preproste snovi

Gostota (pri n.o.) 2,33 g / cm

Tališče 1414,85 ° C (1688 K)

Zato je stroj idealno primeren za reševanje tako imenovanih "težav z optimizacijo", pri katerih je treba hkrati izpolnjevati več kriterijev in v katerih obstaja nenadkriljena rešitev, ki večino njih zadovolji, na primer optimalna pot za tovornjak, da se čim bolj zmanjša čas in razdalja. oddaljenost. Zelo koristno je tudi iskanje bistva zapletenih podatkovnih struktur, ki jih je mogoče uporabiti, na primer za iskanje in obdelavo podatkov na družbenih omrežjih ali prepoznavanje slik v slikah.

Točka vrelišča 2349,85 ° C (2623 K)

Toplina fuzije 50,6 kJ / mol

Toplota izparevanja 383 kJ / mol

Molarna specifična toplota 20,16 J / (K · mol)

Molski volumen 12,1 cm / mol

Kristalna rešetka preproste snovi

Struktura mreže: kubična, diamantna

Parametri mreže: 5.4307 E

Temperatura v mirovanju 625 K

Druge lastnosti

Kvantni računalnik se bo lahko na določen način naučil ključnih funkcij, na primer avtomobila, s prikazom številnih slik avtomobilov. Ko jih prepoznate, jih boste lažje prepoznali kot običajne sisteme. Poleg tega, ko določite značilnosti tega, po čemer je avtomobil prepoznaven, ga lahko uporabite za »treniranje« tradicionalnih računalnikov, da boste lažje prepoznali avtomobil. Topološki kvantni računalniki bi s prepletanjem delcev ustvarili namišljene niti, katerih vozlišča in zavoji bi ustvarili močan računalniški sistem.

Toplotna prevodnost (300 K) 149 W / (mK)

2. Zgodovina

Naravne silicijeve spojine ali silicij (angleško Silicon, francosko in nemško Silicium) - silicijev dioksid (silica) - so bile znane že zelo dolgo. Starodavni so dobro poznali kamniti kristal ali kremen, pa tudi drage kamne, ki so kremena obarvani v različnih barvah (ametist, dimljeni kremen, kalcedon, krizopraz, topaz, oniks itd.) Elementarni silicij je bil pridobljen šele v 19. stoletju, čeprav so poskusi razpadanje kremena so izvedli Scheele in Lavoisier, Dzvi (s pomočjo stebra Volta), Gay-Lussac in Tenard (s kemičnimi sredstvi). Verzelius, ki je skušal razgraditi silicijev dioksid, ga je segrel v mešanici z železom v prahu in premogom do 1500 ° C in prejel ferosilicij. Šele leta 1823 r. V študijah spojin fluorovodikove kisline, vključno s SiF4, je z interakcijo silicijevega fluorida in kalijevega para pridobil prosti amorfni silicij („kremenčev radikal“). St. Clair-Deville leta 1855 je prejel kristalni silicij.

Še pomembneje je, da bo matematika njegovih gibanj popravila napake, ki so bile doslej najpomembnejša naloga, s katerimi se soočajo razvijalci kvantnih računalnikov. Medtem ko so delali na tem področju, v podjetju pravijo, da so naredili ogromno korakov v polprevodniškem vmesniku, ki omogoča, da se prevodni materiali obnašajo, kot da bi bili superprevodniki.

Zahvaljujoč temu lahko polprevodniki delujejo z izredno visokimi taktnimi frekvencami z majhnim odvajanjem toplote ali brez njega. Imamo upanje in optimizem, da bodo ti dosežki privedli do praktičnih rezultatov, vendar je težko vedeti, kdaj in kje. To je pomemben korak za lažje ustvarjanje potrebnih računalniških orodij, ki bodo delovala v sodobnih kvantnih računalnikih.

3. Izvor imena

Ime silicij ali kizel (Kiesel, kresnica) je predlagal Berzelius. Pred tem je Thomson predlagal ime silikon (Silicon), sprejeto v Angliji in ZDA, po analogiji z borom (Boron) in ogljikom (Carbon). Beseda silicij izvira iz silicija (silica); končnica "a" je bila sprejeta v 18. in 19. stoletju. za določitev zemljišč (Silica, Aluminia, Thoria, Terbia, Glucina, Cadmia itd.). Beseda silica je v zameno povezana z lat. Silex (močan, kremen).

V ta namen je bila predstavljena študija z novim izumom, v katerem lahko med posameznimi moduli kvantnega računanja prenašamo prave kvantne bite, da bi lahko ustvarili popolnoma modularni obsežni stroj. Doslej so znanstveniki predlagali uporabo optičnih vlaken za povezavo posameznih računskih modulov, vendar se v tem projektu zanašamo na električna polja, ki omogočajo prenos nabitih atomov iz enega modula v drugega.

S to novo zasnovo lahko med različnimi moduli kvantnega računanja, ki sestavljajo stroj, dosežete hitrosti povezave do tisočkrat hitreje. Ljudje že vrsto let govorijo, da je nemogoče zgraditi pravi kvantni računalnik. S svojim delom nismo samo pokazali, da je to mogoče storiti, ampak zdaj predstavljamo konkreten gradbeni načrt. Winfried Hensinger, znanstvenik na Univerzi v Sussexu.

Rusko ime silicij izvira iz staroslovanskih besed kremena (ime kamna), kremyk, močan, fotelj, fotelj (udaril v pas z železom, da bi dobil iskre) itd. V ruski kemični literaturi začetka XIX stoletja. obstajajo imena kremena (Zakharov, 1810), silicija (Soloviev, Dvigubsky, 1824), kremena (Strahov, 1825), kremenastega (Jobovsky, 1827), kremena in silicija (Hess, 1831).

Biološki računalniki kot nov način razumevanja računalništva

Biološko računanje je uporaba živih organizmov ali njihovih sestavnih delov za izvajanje računskih izračunov ali drugih operacij, povezanih z računanjem. V njem je rešil primerek s sedmimi vozlišči problema Hamiltonijeve poti. Med različnimi napredki na področju biološkega računalništva lahko omenimo delo, ki so ga opravili znanstveniki Tehnološkega inštituta za tehnologijo Izrael, ki so razvili in ustvarili napredni biološki pretvornik, ki deluje kot računalnik, ki je sposoben manipulirati z genetskimi kodami in uporablja rezultate za kasnejše izračune.

4. Biti v naravi

Najpogosteje se v naravi nahaja silicij v obliki kremena - spojine na osnovi silicijevega dioksida (IV) SiO2 (približno 12% mase zemeljske skorje). Glavni minerali in kamnine, ki jih tvori silicijev dioksid, so pesek (reka in kremen), kremen in kvarcit, kremen in feldspars. Druga najpogostejša skupina silicijevih spojin v naravi so silikati in aluminosilikati.

Napredek lahko privede do novih priložnosti v biotehnologiji, kot je individualizirano gensko zdravljenje. Raziskovalci z univerze McGill v Kanadi skupaj z znanstveniki iz Nemčije, Švedske in Nizozemske delajo na razvoju biološkega računalništva z novim pristopom, ki lahko reši trenutne težave uporabe teh tehnologij. Njegovo delo je ustvariti biološki računalniški model, v katerem se namesto elektronov za prenos informacij uporabljajo beljakovinska vlakna.

To je majhen mikročip, približno 1,5 cm2, z mrežno strukturo kanalov, skozi katere tečejo beljakovinske verige. Ena od prednosti tega prototipa v primerjavi z elektronskimi superračunalniki je, da se komaj segreje in za delo potrebuje veliko manj energije, zato je ta model veliko bolj stabilen. Pri dokazovanju do zdaj izvedenega koncepta je biološki mikročip pokazal, da lahko učinkovito reši zapleten matematični problem, vendar še vedno ni primerljiv z učinkovitostjo elektronskih vezij, zato imajo raziskovalci še veliko dela, da bi dobili popolnoma funkcionalno ekipo .

Zabeležena so posamična dejstva ugotovitve čistega silicija v domači obliki.

Silicij najdemo v večini mineralov in rud. Potrebna nahajališča kremena in kremenčevega peska so v številnih državah po svetu. Za boljši izdelek ali povečanje dobičkonosnosti pa je bolj donosno uporabljati surovine z največjo vsebnostjo silicija (do 99% SiO2). Tako bogata nahajališča so izjemno redka in jih aktivno in dolgo uporablja konkurenčna steklarska industrija po vsem svetu. Slednji sicer neradi obdelujejo surovine niti z minimalno kontaminacijo železa, toda pri proizvodnji ferolegurov je to malo kritičnega pomena. Na celotnem svetu je varnost proizvodnje silicija s surovinami visoka, zato je ustrezen delež stroškov v njegovi nabavni ceni nepomemben (manj kot 10%).

Genetski kodi so kodirani, vsaki njihovi bazi pa je dodeljena binarna vrednost. In končno vidimo primer, koliko je še treba storiti v svetu računalništva in kako včasih lahko priložnost odpre nov svet možnosti, ko gre za delovanje računalnikov v tistem času. Vendar se na prvi pogled morda zdi, da je neumnost prednost pri reševanju nekaterih najtežjih težav za računalnike, kot je razumevanje videoposnetkov ali drugih okornih podatkov iz resničnega sveta, saj lahko čip, ki zagotavlja napačne izračune, za mnoge prinese dobre rezultate težave, ki zahtevajo manj vezij in porabijo manj energije.

amorfni silicij

5. Potrdilo

„Prosti silicij lahko dobimo s kalcinacijo z magnezijem drobnega belega peska, ki je silicijev dioksid:

V tem primeru nastane rjav amorfni silicijev prah. "

V industriji je silicij tehnične čistosti pridobljen z zmanjšanjem taline SiO2 s koksom pri temperaturi približno 1800 ° C v rudnih pečeh na gredi. Čistost tako pridobljenega silicija lahko doseže 99,9% (glavne nečistoče so ogljik, kovine).

Možno je nadaljnje čiščenje silicija iz nečistoč.

Laboratorijsko čiščenje lahko izvedemo tako, da najprej dobimo magnezijev silicid Mg2Si. Nato se iz magnezijevega silicida s pomočjo klorovodikove ali ocetne kisline pridobi plinovit monosilan SiH4. Monosilan se očisti z destilacijo, sorpcijo in drugimi postopki, nato pa se razgradi v silicij in vodik pri temperaturi okoli 1000 ° C.

Čiščenje silicija v industrijskem obsegu poteka z neposrednim kloriranjem silicija. V tem primeru nastanejo spojine sestavka SiCl4 in SiCl3H. Te kloride na različne načine očistimo iz nečistoč (običajno z destilacijo in disproporcionalnostjo) in jih na končni stopnji reduciramo s čistim vodikom pri temperaturah od 900 do 1100 ° C.

Razvijajo se cenejše, čistejše in učinkovitejše tehnologije za rafiniranje industrijskega silicija. Leta 2010 takšne tehnologije vključujejo čiščenje silicija z uporabo fluora (namesto klora); tehnologije za destilacijo silicijevega monoksida; tehnologije, ki temeljijo na jedkanju nečistoč, koncentriranih na medgranularnih mejah.

Metodo proizvodnje čistega silicija je razvil Nikolaj Nikolajevič Beketov.

V Rusiji tehnični silicij proizvaja OK Rusal v tovarnah v mestih Kamensk-Uralsky (Sverdlovsk regija) in mesto Shelekhov (Irkutsk regija); silicij, rafiniran s kloridno tehnologijo, proizvaja skupina Nitol Solar v tovarni v mestu Usolye-Sibirskoye.

6. Fizikalne lastnosti

Kristalna struktura silicija

Kristalna rešetka silicija je kubični obrazno usmerjen diamantni tip, parameter a = 0,54307 nm (druge polimorfne modifikacije silicija so bile pridobljene tudi pri visokih tlakih), vendar zaradi večje dolžine vezi med atomi Si - Si v primerjavi z dolžino vezi C - C, trdota silicij je veliko manj kot diamant. Silicij je krhek, šele ko se segreje nad 800 ° C, postane plastična snov. Zanimivo je, da je silicij pregleden do infrardečega sevanja, ki se začne pri valovni dolžini 1,1 mikrona. Vsebnost koncentracije nosilcev naboja je 5,81 × 1015 m 3 (pri temperaturi 300 K).

7. Elektrofizikalne lastnosti

Monokristalni elementarni silicij je posredni polprevodnik. Vrzel v pasu pri sobni temperaturi je 1,12 eV, pri T = 0 K pa 1,21 eV. Koncentracija notranjih nosilcev naboja v siliciju v normalnih pogojih je približno 1,5 × 1010 cm3.

Na elektrofizikalne lastnosti kristalnega silicija močno vplivajo nečistoče, ki jih vsebuje. Za pridobivanje silicijevih kristalov z luknjačo prevodnostjo se v silicij vnesejo atomi elementov III skupine, kot so bor, aluminij, galij in indij. Za pridobivanje silicijevih kristalov z elektronsko prevodnostjo se v silicij vnesejo atomi elementov V-skupine, kot so fosfor, arzen, antimon.

Pri ustvarjanju elektronskih naprav na osnovi silicija pretežno sodeluje površinska plast materiala (do deset mikronov), zato lahko površinska kakovost kristala pomembno vpliva na elektrofizične lastnosti silicija in s tem na lastnosti končne naprave. Pri ustvarjanju nekaterih naprav se uporabljajo metode, ki so povezane s spreminjanjem površine, na primer površinsko obdelavo silicija z različnimi kemičnimi sredstvi.

Dielektrična konstanta: 12

Mobilnost elektronov: 1200–1450 cm2 / (V s).

Mobilnost luknje: 500 cm2 / (V · s).

Vrzel v pasu je 1,205-2,84 · 10? 4 · T

Življenjska doba elektrona: 5 ns - 10 ms

Srednja prosta pot elektronov: približno 0,1 cm

Proga brez luknje: približno 0,02 - 0,06 cm

Vse vrednosti so za normalne pogoje.

8. Kemične lastnosti

Kot atomi ogljika je tudi stanje sp3 hibridizacije orbital značilno za atome silicija. Zaradi hibridizacije čisti kristalni silicij tvori diamantno rešetko, v kateri je silicij tetravalenten. V spojinah se silicij ponavadi manifestira tudi kot štirivalenten element z oksidacijskim stanjem +4 ali -4. Najdemo dvovalentne silicijeve spojine, na primer silicijev oksid (II) - SiO.

V normalnih pogojih je silicij kemično neaktiven in aktivno reagira le s plinastim fluorom, zato nastane hlapni silicijev tetrafluorid SiF4. Ta „neaktivnost“ silicija je povezana s pasivizacijo površine z nanoskolesnim slojem silicijevega dioksida, ki se takoj tvori v prisotnosti kisika, zraka ali vode (vodne pare).

Ko se segreje na temperature nad 400 - 500 ° C, silicij reagira s kisikom in tvori SiO2 dioksid, postopek spremlja povečanje debeline dioksidne plasti na površini, hitrost oksidacijskega procesa je omejena z difuzijo atomskega kisika skozi film dioksida.

Ko se segreje na temperature nad 400-500 ° C, silicij reagira s klorom, bromom in jodom - s tvorbo ustreznih lahko hlapnih tetrahalidov SiHal4 in po možnosti kompleksnejših halidov.

Silicij ne reagira neposredno z vodikom, silicijeve spojine z vodikom - silani s splošno formulo SinH2n + 2 - dobimo posredno. Monosilan SiH4 (pogosto ga imenujemo preprosto silan) se sprošča med interakcijo kovinskih silikonov s kislimi raztopinami, na primer:

Silan SiH4, ki nastane v tej reakciji, vsebuje primesi drugih silanov, zlasti disilana Si2H6 in trisilana Si3H8, v katerem je veriga silicijevih atomov, ki sta skupaj povezana z enojnimi vezmi (-Si-Si-Si--).

Silicij tvori nitrid Si3N4 z dušikom pri temperaturi okoli 1000 ° C ter termično in kemično odporne boride SiB3, SiB6 in SiB12 z borom.

Pri temperaturah nad 1000 ° C lahko dobite spojino silicija in njegov najbližji analog v skladu s periodično tabelo - ogljik - silicijev karbid SiC (karborundum), za katerega je značilna visoka trdota in nizka kemična aktivnost. Karborundum se pogosto uporablja kot abrazivni material. Zanimivo je, da je silicijeva talina (1415 ° C) lahko dolgo časa v stiku z ogljikom v obliki velikih kosov gosto sintranega drobnozrnatega grafita izostatskega stiskanja, ki se praktično ne raztopi in nikakor ne vpliva na slednji.

Osnovni elementi 4. skupine (Ge, Sn, Pb) so v siliciju neomejeno topni, kot večina drugih kovin. Ko se silicij segreva s kovinami, lahko tvorijo silikoni. Silikoide lahko razdelimo v dve skupini: ionsko-kovalentne (alkalijske kovine, silikoni zemeljskoalkalijskih kovin in tipa Ca2Si, Mg2Si itd.) In kovinsko podobne (silikoni prehodnih kovin). Silicidi aktivnih kovin razpadejo pod delovanjem kislin, silikoni prehodnih kovin so kemično stabilni in pod delovanjem kislin ne razpadejo. Kovinsko podobni silikoidi imajo visoka tališča (do 2000 ° C). Najpogosteje nastajajo kovinsko podobni silikoidi spojin MeSi, Me3Si2, Me2Si3, Me5Si3 in MeSi2. Kovinsko podobni silikoidi so kemično inertni, odporni na delovanje kisika tudi pri visokih temperaturah.

Posebej je treba opozoriti, da silicij tvori evtektično mešanico z železom, kar omogoča sintranje (taljenje) teh materialov, da se tvori ferosilicijeva keramika pri temperaturah, bistveno nižjih od tališč železa in silicija.

Ko se SiO2 pri temperaturi nad 1200 ° C zmanjša za silicij, nastane silicij (II) -SiO. Ta postopek nenehno opažamo pri proizvodnji kristalov silicija po metodi Czochralski, usmerjene kristalizacije, saj uporabljajo posode iz silicijevega dioksida kot najmanj onesnažujoč silicijev material.

Za silicij je značilno, da tvorijo organosilicijeve spojine, pri katerih so atomi silicija v dolgih verigah povezani z premoščanjem kisikovih atomov - O--, na vsak atom silicija pa razen dveh atomov O sta pritrjena še dva organska radikala R1 in R2 = CH3, C2H5, C6H5, CH2CH2CF3 itd.

Za jedkanje silicija se najpogosteje uporablja mešanica fluorovodikove in dušikove kisline. Nekateri posebni nabiralci poskrbijo za dodajanje anhidrida kroma in drugih snovi. Med jedkanjem se raztopina kislega jedkanja hitro segreje do vrelišča, medtem ko se hitrost jedkanja mnogokrat poveča.

Si + 2HNO3 = SiO2 + NO + NO2 + H2O

SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O

3SiF4 + 3H2O = 2H2SiF6 + vH2SiO3

Za jedkanje silicija se lahko uporabljajo vodne raztopine alkalij. Jedkanje silicija v alkalnih raztopinah se začne pri temperaturi raztopine več kot 60 ° C.

Si + 2KOH + H2O = K2SiO3 + 2H2 ^

K2SiO3 + 2H2O-H2SiO3 + 2KOH

9. Silicij pri ljudeh

Si je najpomembnejši element v sledovih v človeškem telesu. Glavna vloga silicija v človeškem telesu je sodelovanje v kemični reakciji, katere bistvo je vezovanje podenot vlaknatih tkiv telesa (kolagena in elastina) skupaj, kar jim daje moč in elastičnost. Neposredno je vključen tudi v proces mineralizacije kosti. Najdemo ga v številnih organih in tkivih, kot so pljuča, nadledvične žleze, sapnik, kosti in ligamenti, kar kaže na njegovo povečano biokompatibilnost. Druga pomembna funkcija silicija je vzdrževanje normalne telesne presnove. Natančneje - če silicij ni dovolj, telo približno 70 drugih elementov ne absorbira. Silicij ustvarja koloidne sisteme, ki absorbirajo škodljive mikroorganizme in viruse ter tako očistijo telo. Človek dnevno potrebuje vsaj 10 miligramov silicija. Silicij lahko v telo dovajamo na dva načina: z vodo, ki vsebuje silicij, in uživanje določenih rastlin. S hrano se v človeško telo dnevno vnese do 1 g Si, pomanjkanje tega elementa pa lahko privede do oslabitve kostnega tkiva in razvoja nalezljivih bolezni.

Zdravilne lastnosti silicijeve vode so splošno znane. Silicijeva voda je preprosto sredstvo za obnavljanje koncentracije te vitalne snovi v telesu. Eden najbolj nasičenih s silicijem je naravni vir modre, zdravilne in užitne gline.

10. Vloga

Uporaba v medicini:

V medicini se v sestavi silikonov uporablja silicij, - visoko molekularne inertne spojine, ki se uporabljajo kot obloge za medicinsko tehnologijo. V zadnjih letih se pojavljajo prehranska dopolnila in zdravila, obogatena s silicijem, ki se uporabljajo za preprečevanje in zdravljenje osteoporoze, ateroskleroze, bolezni nohtov, las in kože.

Uporaba v gradbeništvu in lahki industriji:

Silicijeve spojine se pogosto uporabljajo tako v visoki tehnologiji kot v vsakdanjem življenju. Kremeni in naravni silikati so izhodni materiali pri proizvodnji stekla, keramike, porcelana, cementa, betonskih izdelkov, abrazivnih materialov itd. V kombinaciji s številnimi sestavinami se silicijev dioksid uporablja pri izdelavi optičnih kablov. Sljude in azbest se uporabljajo kot električni izolacijski in izolacijski materiali.

Polimerno modificirani šiper je ekonomičen material za polaganje tunelov. Silikoni preprečujejo škodo zaradi vlage in škodljivih kemikalij. Strešne prevleke na osnovi silikonskih disperzij lahko poosebljajo drzne oblikovalske ideje in imajo impresivne tehnične značilnosti. Kopolimerne disperzije zagotavljajo potrebno ravnovesje lepljenja in prožnosti za visokokakovostne tesnilne mase, ki se uporabljajo v ogrevalnih, prezračevalnih in klimatskih sistemih.

Silikoni so odlični za dodelavo usnja in tekstila, ščitijo končni izdelek in optimizirajo proizvodne procese.

Različne silikonske spojine so primerne kot dodatek proti peni za različne vrste čistilnih sredstev.

Disperzije na osnovi silikona zagotavljajo učinkovito absorpcijo in se uporabljajo pri proizvodnji absorbentov.

Silikone lahko najdemo pod pokrovom, v menjalniku, elektroniki in električnih sistemih, v notranjosti avtomobila ali v šivih na ohišju. Tudi pri visokih temperaturah silicij ščiti pred vplivi agresivnih snovi ali deluje kot mostiček, dušilec vibracij, prevodnik ali izolator. Vse to je mogoče le zaradi dejstva, da imajo polimeri, ki vsebujejo silicij, neverjetno širok spekter uporabnih lastnosti.

Lepila in tesnilne mase so bistveni proizvodi v številnih ključnih panogah. Silicij se uporablja na različnih industrijskih področjih, začenši s proizvodnjo papirja, embalažnih lepil, lepil za les in tla ter zaključi z avtomobilskim sektorjem in vetrno energijo.

Uporaba v težki industriji:

"Na sliši" uporabo silicija kot osnove za celo vrsto polprevodnikov - od sončnih celic do računalniških procesorjev, zato je ta material osnova večine "visokih tehnologij". Tonaža svetovne proizvodnje visoko čistega polprevodniškega silicija se že nekaj desetletij povečuje s povprečno hitrostjo do 20% na leto in nima nobenih analogij med drugimi redkimi kovinami.

Silicij visoke čistosti se uporablja v polprevodniški tehnologiji, tehnična čistost (96-99% Si) - v železni in neželezni metalurgiji za proizvodnjo barvnih zlitin (silumin itd.), Zlitine (silicijeva jekla in zlitine, ki se uporabljajo v električni opremi) in razpadanje jeklo in zlitine (odstranjevanje kisika), proizvodnja silikonov itd.

V industriji se silicij tehnične kakovosti pridobi z zmanjšanjem taline SiO2 s koksom pri temperaturi približno 1800 stopinj Celzija v pečeh rudno-termične gredi. Čistost tako pridobljenega silicija lahko doseže 99,9% (glavne nečistoče so ogljik, kovine).

Uporaba čistega silicija in njegovih spojin v kemični industriji raste hitro (približno 8% rast na leto). V zadnjih desetletjih razvite države pospešeno razvijajo tehnologije za proizvodnjo vrste silikonskih (silikonskih) materialov, ki se uporabljajo pri izdelavi plastike, barv in lakov, maziv itd.

Vendar večina aplikacij silicija na svetu (skoraj 80%) ostaja tradicionalna - to je ligatura pri proizvodnji vrste posebnih jekel (električnih, toplotno odpornih) in različnih zlitin (silumin itd.). Pomemben del silicija in njegovih zlitin se uporablja v železni metalurgiji kot zelo učinkovito deoksidacijsko jeklo.

Črne zlitine in druge zlitine silicija se v glavnem uporabljajo v železni metalurgiji. So cenejši in bolj prilagodljivi za uporabo, vsebnost železa (in v nekaterih primerih aluminij) pa ni tako kritična. Sestava električnih jekel praviloma vključuje 3,8-4,2% silicija, zato samo ti obrati za izdelavo jekla na svetu porabijo več kot 0,5 milijona ton silicija na leto kot glavna zlitina. Druga pomembna uporaba ferosilicija (vključno s silikomanganom in kompleksnimi sestavki) so učinkovita in sorazmerno poceni deoksidativna jekla.

Neželezna metalurgija (in kemična industrija) se širše uporablja kovinski magnezij. Največjo uporabo najde kot ligata utrjenega aluminija (silumin) in magnezijevih zlitin.

Silicij (kot silicijev karbid in kompleksne sestave) najde nekaj uporabe pri proizvodnji abrazivnih in karbidnih izdelkov in orodij.

Uporaba v energiji, elektriki in elektroniki:

Dvojne lastnosti silicija, kot so električna prevodnost in izolacijske lastnosti ter fleksibilnost, omogočajo uporabo silicija v celotni liniji izdelkov, kot so svetlobne naprave, kondenzatorji, izolatorji, pa tudi čipi in dielektriki. Tako silicijevi izolati vse vrste zunanjih vplivov, kot so umazanija, vlaga, sevanje ali vročina.

V potrošniški elektroniki in merilnih senzorjih silikoni zagotavljajo zanesljivost in varnost električnih in občutljivih komponent elektronske opreme. Uporabljajo se v avtomobilski industriji, lahki industriji, polprevodniški industriji in optoelektroniki, pa tudi v tehniki instrumentacije in krmiljenja ter razsvetljavi.

V uporov in kondenzatorjev metil silikonske smole služijo kot učinkovit premaz za preprečevanje požara v primeru naleta elektrike.

V izolatorjih, kablih in transformatorjih pirogeni silicijev dioksid kaže odlično toplotno izolacijo v širokem temperaturnem območju: od sobne temperature do preko 1000 ° C.

Sodobne in obetavne informacijske tehnologije (računalniki, elektronika, telekomunikacije itd.) Temeljijo in bodo temeljile na uporabi polprevodniškega silicija. Najbolj priljubljeni so zdaj polizdelki - natančni (mleti) silikonski rezin premera do 300 mm, na podlagi katerih nastajajo najmodernejši čipi (velikost elementov je do 0,065 μm).

Uporaba silicija v letalski industriji zaradi njegove sposobnosti pridobivanja energije s pomočjo visokokakovostnih sončnih celic, pa tudi služi kot substrat v zapletenih krogih in ščiti trup ladij pred zunanjimi vplivi.

Silicij (c-Si) v različnih oblikah (kristalni, polikristalni, amorfni) bo zdaj in v dogledni prihodnosti ostal osnovni material mikroelektronike. To je posledica številnih njegovih edinstvenih fizikalnih in kemijskih lastnosti, iz katerih je mogoče razločiti naslednje:

1. Silicij kot začetni material je na voljo in poceni, tehnologija njegove proizvodnje, čiščenja, predelave in dopinga pa je dobro razvita, kar zagotavlja visoko stopnjo kristalografske dovršenosti proizvedenih struktur. Posebej je treba poudariti, da je silicij v tem kazalcu veliko boljši od jekla.

2. Silicij ima dobre mehanske lastnosti. Po Youngnovem modulu silikon približa nerjavno jeklo in daleč presega kremen in različna očala. Silicij je po trdoti blizu kremena in je skoraj dvakrat močnejši od železa. Monokristali silicija imajo trdnost, ki je trikrat večja od moči nerjavečega jekla. Vendar se med deformacijo poruši brez vidnih sprememb velikosti, medtem ko kovine običajno podležejo plastični deformaciji. Vzroki za uničenje silicija so povezani s strukturnimi napakami kristalne rešetke, ki se nahajajo na površini monokristalov silicija.

Polprevodniška industrija uspešno rešuje problem visokokakovostne površinske obdelave silicija, zato so pogosto silikonske mehanske komponente (na primer elastični elementi v tlačnih senzorjih) po trdnosti boljše od jekla.

Mikroelektronska tehnologija izdelave silicijevih naprav temelji na uporabi tankih plasti, ustvarjenih z ionsko implantacijo ali toplotno difuzijo dopantnih atomov, kar se je v kombinaciji z metodami vakuumskega nalaganja kovin na silicijevi površini izkazalo za zelo priročno za miniaturizacijo izdelkov.

Silicijeve mikroelektronske naprave so izdelane po skupinski tehnologiji. To pomeni, da se vsi proizvodni procesi izvajajo za celotno silikonsko rezino, ki vsebuje več sto posameznih kristalov ("čipov"). In šele na zadnji stopnji izdelave se plošča razdeli na kristale, ki se nato uporabljajo pri sestavljanju posameznih naprav, kar na koncu drastično zmanjša njihove stroške.

Za reprodukcijo velikosti in oblike struktur silicijevih naprav se uporablja metoda fotolitografije, ki zagotavlja visoko natančnost izdelave.

Za izdelavo senzorjev je zlasti pomembna sposobnost silicija, da se odziva na različne vrste vplivov: mehanske, toplotne, magnetne, kemične in električne. Univerzalnost silicija pomaga zmanjšati stroške senzorjev in poenotiti njihovo proizvodno tehnologijo. V senzorjih silicij služi kot pretvornik, katerega glavni namen je pretvoriti izmerjeni fizični ali kemični učinek v električni signal. Funkcije silicija v senzorjih se izkažejo za veliko širše kot v običajnih integriranih vezjih. To vodi do nekaterih posebnosti tehnologije izdelave elementov, občutljivih na silicij.

Reference

1. Kemijska enciklopedija: v 5 zvezkih. / Uredništvo: Knunyants I. L. (ch. Red.). - Moskva: Sovjetska enciklopedija, 1990. - T. 2. - str. 508. - 671 str. - 100 000 izvodov

2. J.P. Riley in Skirrow G. Kemijska oceanografija V. 1, 1965

3. Kovinski silicij v ijolitih gorskega masorskega gorja, Petrologija navadnih hondritov

4. Glinka N.L. Splošna kemija. - 24. izd., Odl. - L .: Kemija, 1985. - str. 492. - 702 str.

5. R Smith., Polprevodniki: Trans. iz angleščine - M .: Mir, 1982. - 560 s, il.

6. Pakhomova, TB, Aleksandrova, EA, Simanova, S.A. Silicij: Študijski vodnik. - SPb .: SPbSTI (TU), 2003. - 24s.

7. Zi S., Fizika polprevodniških naprav: V 2 knjigah. Princ 1. Trans. iz angleščine - M .: Mir, 1984. - 456 s, il.

8. Koledov L. A. Tehnologije in zasnovi mikrovezja, mikroprocesorjev in mikrosestavkov: Tutorial // 2nd ed., Corr. in dodaj. - SPb .: Založba Lan, 2007.

9. Samsonov. GV Silikoidi in njihova uporaba v inženirstvu. - Kijev, Založba Akademije znanosti Ukrajinske SSR, 1959. - 204 str. z bolnimi.

Objavljeno na Allbest.ru

...

Podobni dokumenti

    Struktura atoma silicija, njegove osnovne kemijske in fizikalne lastnosti. Porazdelitev silikatov in kremena v naravi, uporaba kremenskih kristalov v industriji. Metode za pridobivanje čistega in visoko čistega silicija za polprevodniško tehnologijo.

    izvleček, dodano 25.12.2014

    Drugi najpogostejši (po kisiku) element zemeljske skorje. Enostavna snov in element silicij. Silicijeve spojine. Področja uporabe silicijevih spojin. Silikonske spojine. Življenje silicija.

    izvleček, dodano 14.08.2007

    Po razširjenosti v zemeljski skorji silikon zaseda 2 mesto po kisiku. Kovinski silicij in njegove spojine so našli uporabo na različnih tehnoloških področjih. V obliki legirnih dodatkov pri proizvodnji različnih vrst jekla in barvnih kovin.

    prispevek objavljen 01.04.2009

    Silicij je element glavne podskupine četrte skupine tretjega obdobja periodične tabele kemijskih elementov D.I. Mendelejev; širjenje v naravi. Sorte mineralov na osnovi kremena. Področja uporabe silicijevih spojin; kozarec

    predstavitev dodana 16.05.2011

    Kemične lastnosti preprostih snovi. Splošne informacije o ogljiku in siliciju. Kemične spojine ogljika, njegovi derivati, ki vsebujejo kisik in dušik. Karbidi, topni in netopni v vodi in razredčenih kislinah. Oksigenirane silicijeve spojine.

    izvleček, dodano 7.10.2010

    Fizikalne lastnosti elementov glavne podskupine skupine III. Splošne značilnosti aluminija, bora. Naravne anorganske ogljikove spojine. Kemične lastnosti silicija. Interakcija ogljika s kovinami, nekovinami in vodo. Lastnosti oksidov.

    predstavitev dodana 4.9.2017

    Neposredno duširanje silicija. Postopki nalaganja hlapov. Kemično nanašanje plazme in reaktivno brizganje. Struktura tankih filmov silicijevega nitrida. Vpliv površine podlage na sestavo, strukturo in morfologijo deponiranih plasti silicijevega nitrida.

    objavljen terminski zapis 12.03.2014

    Silicijeve zlitine z nikljem, njihove lastnosti in industrijska uporaba. Termodinamično modeliranje lastnosti raztopin trdnih kovin. Teorija "rednih" rešitev. Termodinamične funkcije tvorbe intermetalnih spojin. Izračun aktivnosti sestavnih delov.

    diplomsko delo, dodano 13.03.2011

    Pregled peči za taljenje rude, ki se uporabljajo pri proizvodnji silicija. Ponovni izračun kemične sestave surovin in ogljikovih reduktorjev, ki se uporabljajo pri proizvodnji silicija v molarnih količinah kemičnih elementov, ob upoštevanju obremenitvenih faktorjev.

    objavljen terminov 12.4.2015

    Zgodovina odkritja fosforja. Naravne spojine, porazdelitev fosforja v naravi in ​​njegova proizvodnja. Kemične lastnosti, konfiguracija elektronov in prehod fosforjevega atoma v vzbujeno stanje. Interakcija s kisikom, halogeni, žveplom in kovinami.

Ministrstvo za splošno in poklicno izobraževanje

Novosibirsk državni tehnični

univerza.

RGR iz organske kemije.

"SILIKON"

Fakulteta: EM

Skupina: EM-012

Zaključeno: Danilov I.V.

Predavatelj: Shevnitsyna LV

Novosibirsk, 2001

Silicij (lat. Silicium), Si, kemični element IV. Skupine, periodična

periodični sistem; atomska številka 14, atomska masa 28.086. V naravi

element predstavljajo trije stabilni izotopi: 28Si (92,27%), 29Si

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

Silicij v živih organizmih.

Silicij v telesu je v obliki različnih spojin

predvsem pri tvorbi trdih skeletnih delov in tkiv. Še posebej

številne vodne rastline lahko kopičijo nekatere morske rastline (na primer diatomeje)

alge) in živali (npr. gobice kremnernerog, radiolarji),

tvorijo močne usedline silicijevega dioksida ob odmiranju na oceanskem dnu. V

v hladnih morjih in jezerih so biogena blata, kjer prevladuje K, v

tropska morja - apnenčaste silnice z nizko vsebnostjo K. Med kopnim

Številne rastline K nabirajo žita, sedla, palmove in hrenovke. Pri vretenčarjih

največje količine K., ki jih najdemo v gostem vezivnem tkivu, ledvicah,

trebušna slinavka. Dnevni obrok človeka vsebuje do 1 g K.

človeka in povzroča bolezen - Silikoza (iz latinskega. silex -

kremena), človeška bolezen, ki jo povzroči dolgotrajno vdihavanje prahu,

bolezni. Pojavi se v rudarstvu, s porcelanom,

metalurška, strojegradnja. C. - najbolj

neugodna bolezen iz skupine pnevmokonioze; pogosteje kot

pri drugih boleznih opazimo pristop tuberkuloznega procesa

(t. n. silikotuberkuloza) in drugi zapleti.

Zgodovina odkritja in uporabe.

Zgodovinsko ozadje. Spojine K., razširjene na zemlji, so bile

človeku znan od kamene dobe. Uporaba kamnitih orodij za delo

lov pa je trajal več tisočletij. Uporaba spojin K.,

povezane z njihovo predelavo, - izdelavo stekla - se je začelo približno 3000

let pred našim štetjem er (v starem Egiptu). Prej znana spojina K. -

siO2 dioksid (silicijev dioksid). V 18. stoletju kremen je veljal za preprosto telo in

pripisano "deželi" (kar se odraža v njenem imenu). Kompleksnost kompozicije

najdena kremena I. Ya. Berzelius. Silicij v prostem stanju prvič

sta ga leta 1811 dobila francoska znanstvenika J. Gay-Lussac in O. Tenard. V

Leta 1825 je švedski mineralog in kemik Jens Jakob Berzelius prejel amorf

silicij. Rjavi prah iz amorfnega silicija je bil pridobljen z rekuperacijo

kovinski kalijev silicijev tetrafluorid:

SiF4 + 4K = Si + 4KF

Pozneje smo dobili kristalno obliko silicija. Prekristalizacija

silicij iz staljenih kovin je bil pridobljen sive trdne snovi, vendar

krhki kristali s kovinskim sijajem. Ruska imena elementov

silicij je leta 1834 uvedel v uporabo G. I. Hess.

Porazdelitev v naravi.

Silicij po kisiku je najpogostejši element (27,6%) na zemlji.

Je element, ki je vključen v večino mineralov in kamnin,

ki je trda lupina zemeljske skorje. V zemeljski skorji K. igra enako

primarna vloga ogljika v živalskem in rastlinskem svetu. Za

v geokemiji je pomembna njegova izjemno močna povezava s kisikom. Najbolj

običajne silicijeve spojine - silicijev oksid SiO2 in

derivati ​​silicijeve kisline, imenovane silikati. Silicijev oksid (IV)

se pojavlja v obliki kremenčevega minerala (kremena, kremena). V naravi tega

povezave so zložene cele gore. Zelo velik, tehta do 40 ton,

kremeni kristali. Navadni pesek je sestavljen iz finega kremena, onesnaženega

različne nečistoče Letna svetovna poraba peska doseže 300

mt

Med silikati so v naravi najpogostejši aluminosilikati (kaolin)

Al2O3 * 2SiO2 * 2H2O, azbest CaO * 3MgO * 4SiO2, ortoklaza K2O * Al2O3 * 6SiO2 itd.).

Če je sestava minerala poleg oksidov silicija in aluminija oksidi

natrij, kalij ali kalcij, mineral se imenuje feldspar (bel

sljude itd.). Feldspar predstavlja približno polovico znanih

narava silikatov. Granitne in gneisove kamnine vključujejo kremen, sljudo,

feldspar.

Silicij je del rastlinskega in živalskega sveta v nepomembnih količinah

zaradi povečane moči stebel teh rastlin. Školjke ciliates,

telesne gobice, jajca in perje ptic, živalska dlaka, dlaka, steklaste telo

oči vsebujejo tudi silicij.

Pokazala se je analiza vzorcev lunarne zemlje z ladij

prisotnost silicijevega oksida v številu več kot 40 odstotkov. Sestavljen iz kamna

vsebnost silicija v meteoritih dosega 20 odstotkov.

Struktura atoma ter glavne kemijske in fizikalne snovi. Sveti otok.

K. tvori temno sivo barvo s kovinskim sijajem

kubična rešetka z diamantnim središčem z obrazom a = 5,431E,

gostota 2,33 g / cm3. Pri zelo visokih pritiskih smo dobili novega (

očitno šestkotna) modifikacija z gostoto 2,55 g / cm3. K. topi

pri 1417 ° С, vre pri 2600 ° S. Specifična toplota (pri 20-100 ° С) 800

j / (kgChK) ali 0,191 cal / (gChgrad); toplotna prevodnost tudi za najčistejše

vzorci niso konstantni in so znotraj (25 ° C) 84-126 W / (MChK), ali

0,20-0,30 cal / (smCSchechChrad). Temperaturni koeficient linearne ekspanzije

2,33CH10-6 K-1; pod 120K postane negativen. K. je prozoren za

dolgo valovni infrardeči žarki; indeks loma (za l = 6 μm) 3,42;

dielektrična konstanta 11,7. K. je diamagnetna, atomsko magnetna

občutljivost -0,13 CH10-6. K. Mohsova trdota 7,0, Brinell 2,4

GN / m2 (240 kgf / mm2), modul elastičnosti 109 GN / m2 (10890 kgf / mm2),

faktor stisljivosti 0,325Č10-6 cm2 / kg. K. krhek material; opazen

plastična deformacija se začne pri temperaturah nad 800 ° C.

K. - polprevodnik, ki se vse pogosteje uporablja. Električni

k. lastnosti so zelo močno odvisne od nečistoč. Lastna specifična prostornina

predpostavlja se, da je električna upornost K. pri sobni temperaturi enaka

2,3 × 103 ohm (2,3 × 105 ohmcm).

Polprevodnik K. s p-tipno prevodnostjo (dodatki B, Al, In ali Ga) in n-

vrsta (dodatki P, Bi, As ali Sb) ima bistveno manjšo odpornost.

Električna vrzel v električnih meritvah je 1,21 ev, s

0 K in se pri 300 K. zmanjša na 1,119 eV.

V skladu s stališčem K. v periodični tabeli Mendelejeva 14

elektroni atoma K. so razporejeni v treh lupinah: v prvi (iz jedra) 2

elektron, v drugem 8, v tretjem (valenca) 4; elektronska konfiguracija

lupina 1s22s22p63s23p2. Sekvenčni ionizacijski potenciali (eV):

8,149; 16,34; 33,46 in 45,13. Atomski polmer 1,33E, kovalentni polmer

1,17E, ionski polmeri Si4 + 0,39E, Si4-1,98E.

V spojinah K. (kot ogljik) 4-valenčna. Vendar za razliko od tega

ogljik, K. skupaj s koordinacijsko številko 4 kaže koordinacijo

številka 6, kar je razloženo z veliko prostornino njenega atoma (primer takega

spojine so silikofluoridi, ki vsebujejo skupino 2-).

Kemično vezanje atoma K. z drugimi atomi običajno izvaja:

hibridne sp3 orbitale, možno pa je vključiti tudi dve od svojih petih

(prosta) 3d orbitala, zlasti kadar je K. šestkoordinatna.

Ima majhno vrednost elektronegativnosti 1,8 (v primerjavi z 2,5 y

ogljik; 3,0 v dušiku itd.), K. v spojinah z nekovinami

elektropozitivne in te spojine so polarne narave. Velika

vezna energija s kisikom Si-O, enaka 464 kJ / mol (111 kcal / mol),

povzroča odpornost svojih kisikovih spojin (SiO2 in silikati).

Energija vezave Si-Si je majhna, 176 kJ / mol (42 kcal / mol); za razliko od

ogljik, za K. ni značilno tvorjenje dolgih verig in dvojne vezi

med atomi Si. V zraku K. zaradi tvorbe zaščitnega oksida

film je stabilen tudi pri povišanih temperaturah. Oksidira v kisiku

pri 400 ° C in tvori silicijev dioksid SiO2. Monoksid je znan tudi.

SiO, stabilen pri visokih temperaturah v obliki plina; kot rezultat ostrega

s hlajenjem lahko dobimo trden izdelek, ki ga je enostavno razgraditi v

tanka mešanica Si in SiO2. K. je odporen proti kislinam in se raztopi le v

mešanice dušikove in fluorovodikove kisline; zlahka raztopi v vročem

alkalne raztopine z evolucijo vodika. K. reagira s fluorom, ko

sobna temperatura, z drugimi halogeni - pri segrevanju s

tvorba spojin s splošno formulo SiX4 (glej Silicijevi halogenidi).

Vodik ne reagira neposredno s K. in silicijev dioksid (silan)

dobimo razpad silicidov (glej spodaj). Znan silicijev dioksid iz SiH4

do Si8H18 (po sestavi podobno nasičenim ogljikovodikom). K. tvori 2

skupine silanov, ki vsebujejo kisik, so siloksani in silokseni. Z dušikom K.

reagira pri temperaturah nad 1000 ° C. Pomemben praktični pomen

si3N4 nitrid, ne oksidira na zraku tudi pri 1200 ° C, odporen proti

glede kislin (razen dušika) in alkalij, pa tudi staljenih

kovine in žlindre, zaradi česar je dragocen material za kemikalije

industrija, za proizvodnjo ognjevzdržnih materialov itd. Visoka trdota in

razlikujejo se tudi spojine K s toplotno in kemično odpornostjo.

ogljikom (silicijev karbid SiC) in z borom (SiB3, SiB6, SiB12). Z

k. reagira (ob prisotnosti kovinskih katalizatorjev,

na primer baker) z organoklornimi spojinami (na primer s CH3Cl) z

tvorba organohalosilanov [na primer Si (CH3) 3CI], ki služijo za

sinteza številnih organosilićevih spojin.

Potrdilo.

Najpreprostejša in najbolj priročna laboratorijska metoda za proizvodnjo silicija je

redukcija silicijevega oksida SiO2 pri visokih temperaturah s kovinami

restavratorji. Zaradi obstoja obnovitve silicijevega oksida

se uporabljajo aktivni reducenti, kot sta magnezij in aluminij:

3SiO2 + 4Al = 3Si + 2Al2O3

Kristalni aluminij dobimo z redukcijo s kovinskim aluminijem.

silicij. Metoda predelave kovin iz njihovih kovinskih oksidov

aluminij je leta 1865 odprl ruski fizik NN Beketov. Z

obnavljanje silicijevega oksida z aluminijem, sproščena toplota ni dovolj

taljenje produktov reakcije - silicij in aluminijev oksid, ki

se topi pri 2050 ° C. Za zmanjšanje tališča reakcijskih produktov v

žveplu in presežku aluminija dodamo v reakcijsko zmes. Ko nastane reakcija

aluminijev sulfid z nizkim tališčem:

2Al + 3S = Al2S3

Kaplje staljenega silicija se potopijo na dno lončka.

K. tehnična čistost (95-98%) se proizvaja v električnem loku

obnova silicijevega dioksida SiO2 med grafitnimi elektrodami.

V povezavi z razvojem polprevodniške tehnologije so razvili metode za pridobivanje

čist in visoko čist K. Za to je potrebna predhodna sinteza najčistejšega

originalne spojine K., iz katerih se K. izloči z redukcijo oz

toplotna razgradnja.

Čisti polprevodnik K. dobimo v dveh oblikah: polikristalni

(redukcija SiCl4 ali SiHCl3 s cinkom ali vodikom, termično

razpad Sil4 in SiH4) in monokristalni (taljenje cone brez lončenja)

in "izvlečenje" enega kristala iz staljenega K. - metoda Czochralski).

S kloriranjem tehničnega silicija dobimo silicijev tetraklorid.

Metoda je najstarejša razgradnja silicijevega tetraklorida

izjemni ruski kemik akademik NN Beketov. Ta metoda lahko

predložiti po enačbi:

SiCl4 + Zn = Si + 2ZnCl2.

Tukaj so pari silicijevega tetraklorida, ki vrejo pri 57,6 ° C,

medsebojno delujejo s hlapi cinka.

Trenutno se silicijev tetraklorid reducira z vodikom. Reakcija

izkupiček po enačbi:

SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl.

Silicij dobimo v obliki prahu. Nanesite in jodidno metodo

za pridobivanje silicija, podobno predhodno opisani metodi pridobivanja jodidov

čisti titan.

Da bi dobili čisti silicij, ga očistimo iz nečistoč z zobnim taljenjem.

podobno, kako dobimo čisti titan.

Raje za vrsto polprevodniških naprav

polprevodniški materiali, dobljeni v obliki enojnih kristalov, kot v

polikristalni material prihaja do nenadzorovanih sprememb

električne lastnosti.

Med vrtenjem enojnih kristalov po metodi Czochralski, ki je sestavljena

v nadaljevanju: palico spustimo v staljen material, na koncu katerega

obstaja kristal tega materiala; služi kot kalček prihodnosti

monokristal. Palica se izvleče iz taline pri majhni hitrosti do 1-2

mm / min Kot rezultat, se postopoma goji en sam kristal želene velikosti. Od

izrezal je plošče, ki jih uporabljajo v polprevodniških napravah.

Uporaba.

Posebno legiran K. se široko uporablja kot material za izdelavo

polprevodniške naprave (tranzistorji, termistorji, usmerniki moči)

tokovne, nadzorovane diode - tiristorji; sončne celice, ki se uporabljajo v

vesoljske ladje itd.). Ker je K. prozoren za žarke z dolžino

valovi od 1 do 9 mikronov, uporablja se v infrardeči optiki (glej tudi Kremen).

To ima raznolika in vedno bolj razširjena področja uporabe. V

metalurgija K. se uporablja za odstranjevanje raztopljenega v staljenem

kisikove kovine (deoksidacija). K. je del velikega

število zlitin železa in barvnih kovin. Običajno K. daje zlitine

povečana korozijska odpornost, izboljša njihove lastnosti vlivanja in

povečuje mehansko trdnost; lahko pa K. s svojo večjo vsebino

povzročajo krhkost. Železo, baker in aluminij so najpomembnejši.

organosilicijeve spojine in silikoni. Kremen in veliko silikatov

(glina, feldspar, sljuda, smukec itd.) so predelano steklo,

cementna, keramična, električna in druga industrija.

Silicizacija, površinsko ali nasičenost materiala s silikonom.

Nastane s predelavo materiala v parih silicija, ki se tvorijo na visoki ravni

temperatura nad silikonskim nasipom ali v plinastem mediju

klorosilani, ki zmanjšujejo vodik (na primer z reakcijo SiCI4 + 2H2

Si + 4HC1). Uporablja se predvsem kot sredstvo za zaščito ognjevzdržnih snovi

kovine (W, Mo, Ta, Ti itd.) pred oksidacijo. Odpornost proti oksidaciji

zaradi nastanka goste difuzije pri S.

"Samozdravilne" silikonske prevleke (WSi2, MoSi2 itd.). Širok

uporablja se silikonski grafit.

Povezave.

Silikoidi

Silicidi (iz lat. Silicium - silicij), kemične spojine silicija s

kovine in nekatere nekovine. C. glede na vrsto kemične vezi

razdeljen na tri glavne skupine: ionsko-kovalentne, kovalentne in

kovinski. Ionsko-kovalentni S. so tvorjeni alkalno (razen

natrij in kalij) in zemeljskoalkalijske kovine, pa tudi kovine podskupin

baker in cink; kovalent - bor, ogljik, dušik, kisik, fosfor,

žveplo, imenujemo jih tudi boridi, karbidi, silicijevi nitridi) itd .;

kovinam podobne prehodne kovine.

C. dobimo s taljenjem ali sintranjem zmesi prahu iz Si ​​in

ustrezna kovina: s segrevanjem kovinskih oksidov s Si, SiC, SiO2 in

naravni ali sintetični silikati (včasih pomešani z ogljikom);

medsebojno delovanje kovine z mešanico SiCl4 in H2; taljenje elektrolize,

sestavljen iz K2SiF6 in oksida ustrezne kovine. Kovalentno in

kovinsko S. ognjevzdržno, odporno na oksidacijo, delovanje mineralov

kisline in različni agresivni plini. C. se uporablja v sestavi toplotno odporne

kovinsko-keramični kompozitni materiali za letalstvo in rakete

tehnologija. MoSi2 se uporablja za proizvodnjo odpornih grelnikov,

deluje na zraku pri temperaturi do 1600 ° C. FeSi2, Fe3Si2, Fe2Si

so del ferosilicija, ki se uporablja za deoksidacijo in doping

jekla. Silicijev karbid je eden od polprevodniških materialov.

Silikonizirani grafit

Siliciziran grafit, grafit, nasičen s silicijem. Pridobljeno s predelavo

porozni grafit v silicijevem polnjenju pri 1800-2200 ° C (s tem pari

silicij, odložen v pore). Sestavljen je iz grafitne osnove, silicijevega karbida

in prosti silicij. Združuje visoko toplotno odpornost, ki je lastnost grafita.

in trdnost pri povišanih temperaturah z gostoto, neprepustnostjo plina,

visoka odpornost na oksidacijo pri temperaturah do 1750 ° C in erozijo

odpornost. Uporablja se za oblaganje visokotemperaturnih peči, v

naprave za vlivanje kovin, v grelne elemente, za

izdelava delov letalske in vesoljske tehnologije, ki delajo v

visoke temperature in erozije

Silal (iz latinsko. Silicium - silicij in angleška zlitina. Zlitina), toplotno odporen litega železa

z visoko vsebnostjo silicija (5-6%). 2 sorti, pridelani v ZSSR

C. - z lamelarnim in sferičnim grafitom. Iz S. narediti relativno

poceni deli iz litega vretena, ki delujejo v visokih temperaturah (800-900

° C), na primer vrata peči na prostem, rešetke, podrobnosti parnih kotlov.

Silumin (iz latinsko. Silicium - silicij in aluminij - aluminij), skupno ime

skupine livarskih zlitin na osnovi aluminija, ki vsebujejo silicij (4-13%, v

nekatere blagovne znamke do 23%). Odvisno od želene kombinacije

tehnološke in operativne lastnosti zlitine ogljika Cu, Mn, Mg, včasih

Zn, Ti, Be in druge kovine. C. imajo visoko ulivanje in dovolj

visoke mehanske lastnosti, kar daje mehanske lastnosti

lastnosti litih zlitin po sistemu Al - Cu. Na zasluge S.

njihova povečana korozijska odpornost v vlažnih in morskih vodah

atmosfere. C. se uporablja za izdelavo delov zapletene konfiguracije,

predvsem v avtomobilski in letalski industriji. V ZSSR je izdal S. stopnje AL2,

AL4, AL9 itd.

Silicijev mangan

Ferolegirani silikomangan, katerih glavni sestavni deli so silicij in mangan;

talijo se v rudnih termičnih pečeh s postopkom predelave ogljika. C.

z 10-26% Si (ostalo Mn, Fe in nečistoče), pridobljeno iz manganove rude,

manganska žlindra in kvarcit, se uporablja pri taljenju jekla kot

deoksidizator in zlitinski dodatek, pa tudi za taljenje feromangana z

silikotermični postopek z nizko vsebnostjo ogljika. Pp., Z 28-30% Si

(surovina, za katero je posebej pridobljen visoko-mangan

žlindra z nizko vsebnostjo fosforja) se uporablja pri proizvodnji manganove kovine.

Silikokrom

Silikokrom, ferosilikohrom, feroalgula, katere glavni sestavni deli so

silicij in krom; talil v peči za rekuperacijo toplote rude

postopek iz kremena in granuliranega ferokroma ali

kromova ruda. C. z 10-46% Si (preostali del Cr, Fe in nečistoče) uporabimo, kadar

za taljenje nizko legiranega jekla, pa tudi za proizvodnjo ferokroma s

silikotermični postopek z nizko vsebnostjo ogljika. C. s 43-55% Si

uporablja se za proizvodnjo ferohroma brez ogljika in taljenja

nerjaveče jeklo.

Silkrom

Silkrom (iz latinsko. Silicium - silicij in Chromium - krom), skupno ime

skupine toplotno odpornih in toplotno odpornih jekel, legiranih s Cr (5-14%) in Si

(1-3%). Odvisno od zahtevane stopnje obratovalnih lastnosti C.

dodatno legirani z Mo (do 0,9%) ali Al (do 1,8%). C. odporen proti

oksidacija na zraku in v vsebnosti žvepla do 850–950 ° C; veljati

predvsem za proizvodnjo ventilov motorjev z notranjim zgorevanjem,

in tudi podrobnosti o kotlovskih instalacijah, likalnikih itd. Ob povečanju

mehanske obremenitve, deli S. delujejo zanesljivo dolgo

rok pri temperaturah do 600-800 ° C. V ZSSR se izdajo oznake S. 4H9С2,

4X10C2M in drugi

Silicijevi halogenidi

Silicijevi halogenidi, silicijeve spojine s halogeni. Znani K. g.

naslednje vrste (X-halogeni): SiX4, SiHnX4-n (halogensilani), SinX2n + 2 in

mešani halogenidi, na primer SiClBr3. Pod normalnimi pogoji je SiF4 plin,

SiCl4 in SiBr4 - tekočine (tpl - 68,8 in 5 ° С), SiI4 - trdne snovi (tnl

124 ° C). SiX4 spojine zlahka hidroliziramo: SiX4 + 2H2O = SiO2 + 4HX;

zrak se kadi zaradi tvorbe zelo majhnih delcev SiO2;

silicijev tetrafluorid reagira drugače: 3SiF4 + 2H2O = SiO2 + 2H2SiF6. Klorosilani

(SiHnX4-n), na primer SiHCl3 (dobljen z delovanjem plinaste HCl na Si),

pod delovanjem vode tvorijo polimerne spojine z močnim siloksanom

veriga Si-O-Si. Klorosilani se razlikujejo po visoki reaktivnosti

služijo kot izhodni materiali za proizvodnjo organosilikonskih spojin.

Spojine tipa SinX2n + 2, ki vsebujejo verige atomov Si, z X - klorom, dajo

številka, vključno s Si6Cl14 (tnl 320 ° C); preostali halogeni tvorijo samo Si2X6.

Dobili smo spojine vrst (SiX2) n in (SiX) n. Molekule SiX2 in SiX

obstajajo pri visoki temperaturi v obliki plina in ob močnem hlajenju

(tekoči dušik) tvorijo trdne polimerne snovi, ki niso topne v

običajna organska topila.

SiCl4 silicijev tetraklorid se uporablja pri izdelavi maziv oz.

električna izolacija, toplotni nosilci, vodoodbojne tekočine itd.

Silicijev karbid.

Silicijev karbid, karborund, SiC, silicijevo-ogljikova spojina; eden od

najpomembnejši karbidi, ki se uporabljajo v inženirstvu. V čisti obliki K. k. - brezbarven

diamantni kristal; tehnični izdelek zelene ali modro-črne barve

barv. K. k. Obstaja v dveh glavnih kristalnih modifikacijah -

šesterokotna (a-SiC) in kubična (b-SiC), pri čemer je šestkotna

"Velikanska molekula", zgrajena na principu neke vrste strukturne

usmerjena polimerizacija enostavnih molekul. Sloji ogljikovih atomov in

silicij v a-SiC so nameščeni drug na drugega na različne načine in tvorijo številne

strukturne vrste. Prehod b-SiC v a-SiC se pojavi pri temperaturi

2100-2300 ° C (povratnega prehoda običajno ne opazimo). K. K. Ognjevzdržni

(tali z razpadom pri 2830 ° C), ima izjemno veliko trdoto

(mikrotrdnost 33400 Mn / m2 ali 3,34 tf / mm2), le za diamant in bor

karbid B4C; krhka; gostota 3,2 g / cm3. K. k. Stabilno v raznih

kemična okolja, tudi pri visokih temperaturah.

K. k. Se proizvaja v električnih pečeh pri 2000-2200 ° C iz mešanice kremenčevega peska

(51-55%), koks (35-40%) z dodatkom NaCI (I-5%) in žagovina (5-10%).

Zaradi visoke trdote, kemične odpornosti in odpornosti proti obrabi K.

da se široko uporablja kot brusni material (pri brušenju) za rezanje

trdi materiali, orodne točke, pa tudi za izdelavo različnih

deli kemijske in metalurške opreme, ki delujejo v kompleksu

visoke temperature. K. k., Dopiran z različnimi nečistočami,

uporablja se v polprevodniški tehnologiji, zlasti pri povišanih

temperature. Zanimiva je uporaba K. k. V elektrotehniki - za

izdelava grelnikov visokotemperaturnih električnih odpornih peči

(silikonske palice), strelovodi za električne daljnovode

tokovne, nelinearne upornosti, kot del električno izolacijskih naprav itd.

Silicijev dioksid

SILIKON DIOKSID (silicijev dioksid), SiO2, kristali. Najpogostejši

mineral je kremen; navadni pesek je tudi silicijev dioksid. Uporablja se v

proizvodnja stekla, porcelana, lončene posode, betona, opeke, keramike,

gumijasto polnilo, adsorbent v kromatografiji, elektroniki, akustični optiki

in drugi Minerali silicijevega dioksida, ki predstavljajo številne mineralne vrste

polimorfne modifikacije silicijevega dioksida; odporen na določene

temperaturna območja so odvisna od tlaka.

| Ime | | Sistem | Tlak, | Temperatura | Gostota |

| mineral | | | am * | | | t, |

| | | | | ogled, ° C | kg / m "|

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

| t | | | | 0 | |

| b-tridimita | | Šesterokotnik | 1 | 1470-870 | 2220 |

| | | Naya | | | |

| a-kremen | | šestkotni | 1 | 870-573 | 2530 |

| | | Naya | | | |

| b-kremen | | trigonalni | 1 | pod 573 | 2650 |

| b1-tridimit | | šestkotni | 1 | 163-117 | pribl. |

| | | Naya | | | 2260 |

| a-tridimit | metastabilni | rombični | 1 | pod 117 | pribl. |

| | y | | | | 2260 |

| a-cristobali | Tetragonalna | 1 | pod 200 | 2320 |

| t | | Naya | | | |

| Coesit | Metastabilni | monoklinični | 35 tisoč | 1700-500 | 2930 |

| | e pri nizki | | | | |

| | tempera- | | | | |

| | Raturah in | | | | |

| | tlaka | | | | |

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

| | | Naya | th | | | |

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

| | | Naya | | | |

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

Osnova kristalne strukture K. m. Je tridimenzionalni okvir oz.

zgrajena iz tetraedrov, ki se povezujejo preko skupnih oksigenov (5104).

Vendar pa je simetrija njihove lokacije, gostota pakiranja in obojestranska

orientacija je različna, kar se kaže v simetriji posameznih kristalov

minerali in njihove fizikalne lastnosti. Izjema je stishovit,

ki je osnova strukture oktaedra (SiO6), ki tvori strukturo,

podobno rutil. Vse K. m. (Razen nekaterih vrst kremena)

običajno brezbarven. Trdota na mineraloški lestvici je različna: od 5,5 (a-

tridimit) do 8-8,5 (stishovit).

K. m. Običajno ga najdemo v obliki zelo drobnih zrn, kriptokristalnih

vlaknasti (a-kristabalit, tako imenovani lussatit) in včasih sferoidni

formacije. Manj pogosto - v obliki tabelarnih ali ploščatih kristalov

videz (tridimit), oktaedralni, dipiramidni (a- in b-kristobalit),

fina igla (coesit, stishovit). Večina C. m. (Razen kremena) je zelo

redki in v pogojih površinskih območij zemeljske skorje so nestabilni.

Visokotemperaturne modifikacije SiO2 - b-tridimita, b-kristobalita -

nastala v plitvih prazninah mladih izlivnih kamnin (daciti, bazalti,

lipariti itd.). A-kristabalit z nizko temperaturo, skupaj z a-tridimitom,

je eden od sestavnih delov ahata, kalcedona, opala; deponirano

iz vročih vodnih raztopin, včasih iz koloidnega SiO2. Stishovit in coesit

najdeno v peščenjakih meteornega kraterja Devil Canyon v Arizoni (ZDA)

kjer so nastali na račun kremena s takojšnjim ultraviškim tlakom in

ko se temperatura dvigne med padcem meteorita. V naravi tudi

obstajajo: kremenčevo steklo (tako imenovani leshelerit), oblikovano v

taljenje kremenčevega peska zaradi udara strele in melanoflogita

kot majhni kubični kristali in skorje (psevdomorfi, sestavljeni iz

opal in kalcedon kremen), ki se pripisujejo domačemu žveplu v

nahajališča Sicilije (Italija). Kitit v naravi ni srečan.

Kremen (njem. Kremen), mineral; pod imenom K. dva kristalna

modifikacije silicijevega dioksida SiO2: šesterokotni K. (ali a-K.), stabilen

s tlakom 1 atm (ali 100 kn / m2) v temperaturnem območju 870-573 ° C, in

trigonalno (b-K.), stabilno pri temperaturah pod 573 ° C. bk najbolj

široko v naravi. Kristalizira v trigonalnem razredu.

trapezoedr trigonalnega sistema. Okvir s kristalno strukturo

zgrajena iz silicij-kisikovih tetraedrov, razporejenih na vijačen način (s

desni ali levi obrat vijaka) glede na glavno os kristala. V

odvisno od tega desno in levo strukturno in morfološko

kristalne oblike, ki se od zunaj razlikujejo po simetriji razporeditve nekaterih

obrazi (na primer trapezoedron itd.). Pomanjkanje letal in središča

simetrija v kristalih K. povzroča prisotnost piezoelektričnih in

piroelektrične lastnosti.

Najpogosteje kristalni kristali imajo podolgovat prizmatičen videz

prevladujoč razvoj obrazov šesterokotne prizme in dveh romboedrov

(kristalna glava). Redkeje kristali dobijo obliko psevdoheksagonalne oblike

dipiramidi Navadno pravilni kristali K. so ponavadi kompleksno povojeni,

tvorijo najpogostejše dvojne odseke po t.i. brazilski oz

dauphine zakoni. Slednje se pojavijo ne le z rastjo kristalov

ampak tudi kot rezultat notranje strukturne prilagoditve s termično a - b

prehodi, ki jih spremlja stiskanje, pa tudi mehanske deformacije.

Barva kristalov, zrn, agregatov K. najbolj raznolika: najpogostejša

brezbarven, mlečno bel ali siv K. Prozoren ali prosojen

lepo obarvani kristali, ki se imenujejo predvsem: brezbarvni, prozorni -

skalni kristal; vijolična - ametist; dimljen - rauchtopaz; črna

Morion; zlato rumena - citrin. Ponavadi nastanejo različni madeži

strukturne napake pri nadomeščanju Si4 + s Fe3 + ali Al3 + s sočasnimi

vstop v rešetko Na1 +, Li1 + ali (OH) 1-. Obstajajo tudi težke

obarvan K. zaradi mikro vključkov tujih mineralov: zelena prasem

Vključitve mikrokristalnega aktinolita ali klorita; zlati svetleč

aventurin - vključki sljude ali hematita in drugi

sorti K. - ahat in kalcedon - sestavljata najfinejše vlaknaste

formacije. K. Optično enoosno, pozitivno. Lomni indeks

(za dnevno svetlobo l = 589,3): ne = 1,555; št = = 1,544. Prozoren do

ultravijolični in delno infrardeči žarki. Pri prehodu svetlobe

ravninsko polariziranega žarka v smeri optične osi levih kristalov K.

zavrtite ravnino polarizacije v levo, in desno - v desno. Na vidnem delu

vrednost kota vrtenja (glede na debelino plošče K. v 1 mm) se spreminja od

32,7 (za 486 nm) do 13,9 ° (728 nm). Dielektrična vrednost

prepustnost (eij), piezoelektrični modul (djj) in elastika

koeficienti (Sij) so naslednji (pri sobni temperaturi): e11 = 4,58; e33 =

4,70; d11 = -6,76 * 10-8; d14 = 2,56 * 10-8; S11 = 1.279; S12 = - 0,159; S13 =

0,110; S14 = -0,446; S33 = 0,956; S44 = 1.978. Linearni koeficienti

razširitve so: pravokotne na os 3. reda 13.4 * 10-6 in

vzporedno z osjo 8 * 10-6. Toplota transformacije b - K. je enaka 2,5 kcal / mol.

(10,45 kj / mol). Trdota na mineraloški lestvici 7; gostota je 2650

kg / m3. Tali se pri temperaturi 1710 ° C in zamrzne, ko se ohladi v t.i.

kremenčevo steklo. Zliveni K. je dober izolator; odpornost kocke s

rob 1 cm pri 18 ° C je 5 * 1018 ohm / cm, koeficient linearne ekspanzije

0,57 * 10-6 cm / ° S. Razvita je bila ekonomsko izvedljiva tehnologija gojenja.

sintetični monokristali K., ki ga dobimo iz vodnih raztopin SiO2

pri povišanih tlakih in temperaturah (hidrotermalna sinteza). Kristali

sintetični K. imajo stabilne piezoelektrične lastnosti,

odporna proti sevanju, visoka optična homogenost itd. dragocena

tehnične lastnosti.

Naravni K. je zelo razširjen mineral, je bistvenega pomena.

del mnogih kamnin, pa tudi nahajališča koristnih

fosili najrazličnejše geneze. Najpomembnejše je

kremenovi materiali - kremenovi pesek, kremen in

kristalni monokristal K. Slednji je redek in zelo

zelo cenjen. V ZSSR so najpomembnejša nahajališča kristalov K. na Uralu, v

ZSSR (Volyn), v Pamirju, v porečju reke. Aldan; v tujini - depoziti v

Brazilija in Malgaška republika. Kremenov pesek je pomembna surovina za

keramična in steklarna industrija. Enojni kristali K. najdite

uporaba v radijski tehniki (piezoelektrični stabilizatorji frekvence,

filtri, resonatorji, piezoplasti v ultrazvočnih napravah itd.); v

izdelava optičnih instrumentov (prizme za spektrograme, monokromatorje, leče)

za ultravijolično optiko itd.). Fused K. se uporablja za

izdelava posebne kemične posode. K. se uporablja tudi za

dobimo kemično čist silicij. Prozoren, lepo pobarvan

k. sorte so poldragi kamni in se pogosto uporabljajo v

nakitni posel.

Kremenčevo steklo iz kremena, enokomponentno silikatno steklo

naravne vrste kremena - kristal, kremenova žila in

kremenčev pesek in sintetični kremen. Obstajata dva

vrsta industrijske C. s .: prozorna (optična in tehnična) in

neprozoren. Neprozornost K. str. Priloži veliko število

majhni plinski mehurčki, razporejeni v njem (s premerom od 0,03 do 0,3

hm), razprševanje svetlobe. Optična prozorna K. s., Dobljena s taljenjem

skalni kristal, popolnoma enakomeren, ne vsebuje vidnega plina

mehurčki; ima najnižji indeks med silikatnimi kozarci

lomljivost (nD = 1,4558) in najvišji prepustnost svetlobe, zlasti za

ultravijoličnih žarkov. Za K. s. značilna visoka termika in

kemična odpornost; temperatura mehčanja K. s. 1400 ° C. K. p. dobro

dielektrična specifična električna prevodnost pri 20 ° С-10-14 - 10-16th-

1m-1, tangenta dielektrične izgube pri temperaturi 20 ° C in frekvenci

106 Hz - 0,0025-0,0006. K. p. uporablja se za izdelavo laboratorij

posode, lončki, optične naprave, izolatorji (zlasti za visoke)

temperature), izdelki, odporni na temperaturna nihanja.

Silani (iz latinsko. Silicij - silicij), silicijeve spojine s skupnim vodikom

formule SinH2n + 2. Dobili smo silane do oktasilana Si8H18. Z

sobna temperatura prva dva K. - monosilan SiH4 in disilan Si2H6 -

plinaste, ostalo - hlapne tekočine. Vsi C. imajo neprijeten vonj,

strupeno. K. veliko manj stabilna kot alkani, v zraku

samovžig, na primer 2Si2H6 + 7O2 = 4SiO2 + 6H2O. Voda razpade:

Si3H8 + 6H2O = 3SiO2 + 10H2. V naravi se K. ne pojavljajo. V laboratoriju z akcijo

razredčene kisline na magnezijevem silicidu dobijo mešanico različnih K., njo

močno ohlajeno in ločeno (s frakcijsko destilacijo v popolni odsotnosti

zrak).

Silicijeva kislina

Silicijeve kisline, derivati ​​silicijevega anhidrida SiO2; zelo šibka

kislina, rahlo topna v vodi. V čisti obliki so bili dobljeni

metasilna kislina H2SiO3 (natančneje, njena polimerna oblika H8Si4O12) in

H2Si2O5. Amorfni silicijev dioksid (amorfni silicijev dioksid) v vodni raztopini

(topnost približno 100 mg v 1 l) tvori pretežno ortosilikon

kislina H4SiO4. V prenasičenih raztopinah, pridobljenih z različnimi metodami K.

se razlikujejo glede na nastanek koloidnih delcev (molarna masa do 1500), naprej

katere površine so skupine OH. Izobraženi tako naprej. sol v

odvisnosti od pH so lahko stabilne (pH približno 2)

ali se lahko združi, gre v gel (pH 5-6). Odporen

visoko koncentrirani solji K. do., ki vsebujejo posebne snovi -

stabilizatorji, ki se uporabljajo v proizvodnji papirja, v tekstilu

industrija, za čiščenje vode. Fluorosilicic kislina, H2SiF6,

močna anorganska kislina. Obstaja le v vodni raztopini; v

prosta oblika razpade na silicijev tetrafluorid SiF4 in vodikov fluorid

Hf Uporablja se kot močno razkužilo, predvsem pa -

za sprejemanje soli K. do. - kremneftoridov.

Silikati

SILIKATI, soli kislin silicija. Najbolj razširjena v zemeljski skorji

(80 mas.%); znanih je več kot 500 mineralov, med njimi tudi dragoceni

kamni, kot so smaragd, beril, akvamarin. Silikati - osnova cementov,

keramika, emajli, silikatno steklo; surovine za proizvodnjo številnih kovin,

lepila, barve itd .; materiali za radio elektroniko itd. Kremni fluoridi,

fluorosilikati, soli hidrofluorosilicne kisline H2SiF6. Pri segrevanju

razpadajo, na primer CaSiF6 = CaF2 + SiF4. Na, K, Rb, Cs in Ba so težke

topni v vodi in tvorijo značilne kristale, ki se uporabljajo v

kvantitativna in mikrokemijska analiza. Največja praktična vrednost

ima natrijev silikofluorid Na2SiF6 (zlasti v proizvodnji

kislinski odporni cementi, emajli itd.). Pomemben delež Na2SiF6

reciklirajte na NaF. Na2SiF6 se pridobiva iz odpadkov, ki vsebujejo SiF4

rastline superfosfata. Vodotopni silikofluoridi Mg, Zn in Al

(tehnično ime fluati) se uporablja za prenos vodne odpornosti

gradbeni kamen. Vsi K. (kot tudi H2SiF6) so strupeni.

Prijave.

Slika 1 Desni in levi kremen.

Slika 2 Minerali kremena.

Slika 3 Kremen (struktura)