Kremniy qayerda ishlatiladi? Kremniy: tibbiy maqsadlar uchun xususiyatlari va ishlatilishi. Silikon qurilish materiali sifatida

Yaxshi ishingizni bilimlar bazasida yuboring oddiy. Quyidagi shakldan foydalaning

yaxshi ish saytga "\u003e

Grafen davrining boshlanishi

Bunga qo'shimcha ravishda, uglerod ham kamroq issiqlik hosil qiladi va juda kichik tranzistorlarni yaratadi katta miqdor ularni bir xil bo'shliqda. Ushbu chipning dastlabki yordami mobil telefonlarda bo'ladi, u erda u signallarni yuborilishi va qabul qilinishi mumkin bo'lgan tushunarli ma'lumotlarga aylantiradigan radio qabul qilgich sifatida ishlatilishi mumkin. Grafenni material sifatida ishlatish haqida gap ketganda, odatdagidek salbiy tomoni, uni ishlab chiqarishning yuqori narxidir, bu hozirgi paytda uni qisqa muddat ichida tijorat maqsadlarida foydalanishni imkonsiz qiladi.

Talabalar, aspirantlar, yosh olimlar o'z bilimlari va ishlarida bilim bazasidan foydalangan holda sizdan juda minnatdor bo'lishadi.

Http://www.allbest.ru/ saytida joylashtirilgan

ROSSIYA FILIALI VAZIRLIGI

federal davlat byudjet ta'lim muassasasi

oliy kasbiy ma'lumot

"Sankt-Peterburg davlat texnologiya instituti

(texnik universitet) "(SPbSTI (TU))

Kafedra HNT uchrashuvi

UGS 240100,62

Ixtisoslik Kimyoviy texnologiya

Yo'nalish Moddalar va materiallar kimyosi

TARTIBI: Mutaxassislikka kirish

MAVZUDA: Kremniy, uning xususiyatlari va zamonaviy elektronikada qo'llanilishi

131-guruh 1-kurs talabasi tomonidan ijro etilgan

Jukovskaya Ekaterina Olesevna

Yejovskiy Yuriy Konstantinovich

Sankt-Peterburg 2013 yil

Kirish

1. Kremniy

2. Tarix

3. Ismning kelib chiqishi

4. Tabiatda bo'lish

5. Qabul qilish

6. Fizik xususiyatlari

7. Elektrofizik xususiyatlari

8. Kimyoviy xossalari

10. Ilova

Adabiyotlar ro'yxati

Kirish

Kremniy muhim elementlardan biridir. Vernadskiy o'zining mashhur asarini yozgan: "Kremniysiz biron bir organizm mavjud bo'lmaydi" (1944). 9-sinf o'quvchilari uchun kimyo bo'yicha qo'llanmada (Minsk nashriyoti: "Slovo", 1977), "Kremniy" bo'limida shunday deyilgan: "... kremniy - bu mikroelektronik asboblar -" mikrosxemalar "ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan o'ta muhim yarimo'tkazgich materialdir. quyosh batareyalarini ishlab chiqarishda ishlatiladi, quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantiradi. Davriy sistemaning 104 elementi orasida kremniy alohida o'rin tutadi. Bu piezoelektrik element. U energiyaning bir turini boshqasiga aylantirishi mumkin. Mexanik elektrga, yorug'lik issiqqa va hokazo. " Bu kosmik va Yerdagi energiya-axborot almashinuvi asosida kremniy. Stoldan kimyoviy tarkibi Ko'rinib turibdiki, bu dunyodagi eng keng tarqalgan element kislorod - 47%, ikkinchi o'rinni kremniy egallagan - 29,5% va boshqa elementlarning tarkibi ancha kam.

Elektron komponentlarni ishlab chiqarishda eng keng tarqalgan yarimo'tkazgich kremniydir, chunki uning sayyoradagi zaxiralari deyarli cheksizdir.

1. Kremniy

Kremniy - D. I. Mendeleyevning kimyoviy elementlari davriy tizimining uchinchi davri to'rtinchi guruhining asosiy kichik guruhining elementi, atom raqami 14., u Si (Lotin Silisium) belgisi bilan belgilanadi.

Oddiy moddaning ko'rinishi

Amorf shaklda - jigarrang kukun, kristall shaklida - quyuq kulrang, biroz porloq.

Atom xususiyatlari

Ism, belgi, raqam: Silikon / Silikon (Si), 14

Atom massasi (molyar massa) 28.0856 amu (g / mol)

Elektron konfiguratsiya: 3s2 3p2, ulanish. 3s 3p3 (duragaylash)

Atom radiusi 132 nm

Kimyoviy xossalari

Kovalent radiusi 111 nm

Ion radiusi 42 (+ 4e) 271 (-4e) nm

Elektr manfiyligi 1.90 (Poling shkalasi)

Elektrod potentsiali 0

Oksidlanish darajasi: +4, +2, 0, -4

Ionlanish energiyasi (birinchi elektron) 786,0 (8,15) kJ / mol (eV)

Oddiy moddaning termodinamik xususiyatlari

Zichlik (normal darajada) 2,33 g / sm3

Erish nuqtasi 1414,85 ° C (1688 K)

Bug'lanish harorati 2349,85 ° C (2623 K)

Birlashma issiqligi 50,6 kJ / mol

Bug'lanishning harorati 383 kJ / mol

Molyar issiqlik quvvati 20,16 J / (K mol)

Molyar hajmi 12,1 sm3 / mol

Oddiy moddaning kristall panjarasi

Panjara tuzilishi: kubik, olmos

Panjara parametrlari: 5.4307 E

Debi harorati 625 K

Boshqa xususiyatlar

Issiqlik o'tkazuvchanligi (300 K) 149 Vt / (m K)

2. Tarix

Kremniy yoki kremniyning tabiiy birikmalari (ingliz Silicon, frantsuz va nemis Silicium) - kremniy dioksidi (kremniy) - qadimdan ma'lum bo'lgan. Qadimgi odamlar tosh kristalini yoki kvartsni, shuningdek, turli xil ranglarda bo'yalgan kvarsga (ametist, tutunli kvarts, xalsedon, xrizopraza, topaz, oniks va boshqalar) qimmatbaho toshlarni yaxshi bilar edilar, ammo elementar kremniy faqat 19-asrda olingan edi Scheele and Lavoisier, Dzvi (Voltaik ustun yordamida), Gay-Lyussak va Tenard (kimyoviy jihatdan) kremniyni parchalashni o'z zimmalariga oldilar. Vercelius kremniyni parchalashga urinib, uni temir kukuni va ko'mir aralashmasida 1500 ° S gacha qizdirdi va ferrosilikonni oldi. Faqat 1823 yilda gidroflorik kislota birikmalarini, shu jumladan SiF4 ni o'rganishda u silikon ftor va kaliy bug'larining o'zaro ta'siri natijasida erkin amorf kremniy ("silika radikal") oldi. Sent-Kler-Devil 1855 yilda kristalli kremniy oldi.

3. Ismning kelib chiqishi

Silisium yoki kizel (Kiesel, toshbo'ron) nomi Berzelius tomonidan taklif qilingan. Ilgari Tomson tormozlar (Bor) va uglerod (Uglerod) o'xshashligi bilan Angliya va AQShda qabul qilingan silikon (Kremniy) nomini taklif qildi. Kremniy (Silicium) so'zi kremniy (silika) dan kelib chiqqan; oxiri "a" 18-19 asrlarda qabul qilingan. erlarni belgilash uchun (Silika, Aluminiya, Toriya, Terbiya, Glyucina, Kadmiya va boshqalar). O'z navbatida, silika so'zi lat bilan bog'liq. Silex (kuchli, chaqmoqtosh).

Kremniyning ruscha nomi qadimgi slavyan tilidan (toshning nomi), kremyk, kuchli, kresmen, kresati (uchqun olish uchun kamarni temir bilan urish) va boshqalar so'zlaridan kelib chiqqan. kremniy (Zaxarov, 1810), kremniy (Soloviev, Dvigubskiy, 1824), toshbo'ron (Straxov, 1825), kremniy (Iovskiy, 1827), kremniy va kremniy (Gess, 1831) nomlari mavjud.

4. Tabiatda bo'lish

Tabiatda ko'pincha kremniy kremniy - kremniy dioksidi (IV) SiO2 (er qobig'ining massasining taxminan 12%) asosidagi birikmalar shaklida uchraydi. Kremniy dioksididan hosil bo'lgan asosiy minerallar va jinslar qum (daryo va kvarts), kvarts va kvartsit, toshbo'ron, dala shpatlari. Tabiatda silikon birikmalarining ikkinchi eng keng tarqalgan guruhi silikatlar va aluminosilikatlardir.

Mahalliy davlatda toza kremniyni topishning alohida faktlari qayd etilgan.

Kremniy ko'pgina minerallar va rudalarda uchraydi. Kvartsit va kvarts qumi konlari dunyoning ko'plab mamlakatlarida mavjud. Biroq, ko'proq narsani olish sifatli mahsulot yoki rentabellik ko'rsatkichlarini oshirish uchun maksimal silikon tarkibidagi xom ashyolardan foydalanish (99% gacha SiO2) foydalidir. Bunday boy konlar juda kam uchraydi va butun dunyo bo'ylab raqobatdosh shisha sanoati tomonidan faol va uzoq vaqtdan beri foydalanib kelinmoqda. Ammo ikkinchisi, minimal temir ifloslanishi bilan ham xom ashyoni qayta ishlashni istamaydi, ammo ferroalyaj ishlab chiqarishda bu juda muhim emas. Umuman olganda, butun dunyoda kremniy ishlab chiqarishni xomashyo bilan ta'minlash yuqori deb hisoblanadi va uning tannarxidagi xarajatlarning tegishli ulushi ahamiyatsiz (10% dan kam).

kremniy amorf atom

5. Qabul qilish

"Bepul kremniyni mayda oq qumni kremniy dioksidi bo'lgan magniy bilan kaltsiylash orqali olish mumkin:

Bu jigarrang kukunni hosil qiladi amorf kremniy».

Sanoatda texnik darajadagi silikon SiO2 eritmasini koks bilan 1800 ° C haroratda val tipidagi ruda-termal pechlarda kamaytirish yo'li bilan olinadi. Shu tarzda olingan kremniyning tozaligi 99,9% ga etishi mumkin (asosiy aralashmalar uglerod, metallar).

Kremniyni aralashmalardan yanada tozalash mumkin.

Laboratoriya sharoitida tozalash Mg2Si magnezium silitsidini oldindan tayyorlash orqali amalga oshirilishi mumkin. Bundan tashqari, gazli monosilan SiH4 xlorid yoki sirka kislotalari yordamida magnezium silitsiddan olinadi. Monosilan rektifikatsiya, sorbsiya va boshqa usullar bilan tozalanadi, so'ngra taxminan 1000 ° S haroratda kremniy va vodorodga parchalanadi.

Silikonni sanoat miqyosida tozalash kremniyni to'g'ridan-to'g'ri xlorlash orqali amalga oshiriladi. Bunda SiCl4 va SiCl3H tarkibidagi birikmalar hosil bo'ladi. Ushbu xloridlar aralashmalardan turli usullar bilan tozalanadi (odatda distillash va nomutanosiblik bilan) va oxirgi bosqichda 900 dan 1100 ° S gacha bo'lgan haroratda sof vodorod bilan kamayadi.

Arzonroq, toza va samaraliroq sanoat kremniyni tozalash texnologiyalari ishlab chiqilmoqda. 2010 yilga ftor (xlor o'rniga) ishlatadigan kremniyni tozalash texnologiyalari kiradi; kremniy oksidi distillash texnologiyalari; kristallararo chegaralarda kontsentratsiyalangan iflosliklarni maydalashga asoslangan texnologiyalar.

Kremniyni sof shaklida olish usuli Nikolay Nikolaevich Beketov tomonidan ishlab chiqilgan.

Rossiyada texnik kremniy OK Rusal tomonidan Kamensk-Uralskiy (Sverdlovsk viloyati) va Shelekhov (Irkutsk viloyati) fabrikalarida ishlab chiqariladi; Xlorid texnologiyasi yordamida tozalangan kremniy Usolye-Sibirskoyadagi zavodda Nitol Solar guruhi tomonidan ishlab chiqariladi.

6. Fizik xususiyatlari

Kremniyning kristalli tuzilishi

Kremniyning kristalli panjarasi olmos tipidagi kubik, yuzga yo'naltirilgan bo'lib, parametr a \u003d 0,54307 nm (yuqori bosimlarda, kremniyning boshqa polimorfik modifikatsiyalari olingan), lekin Si - Si atomlari orasidagi bog'lanish uzunligi uzunlik bilan taqqoslaganda havolalar C - C kremniyning qattiqligi olmosnikidan sezilarli darajada kam. Silikon mo'rt, faqat 800 ° C dan yuqori qizdirilganda u egiluvchan moddaga aylanadi. Qizig'i shundaki, kremniy 1,1 mkm to'lqin uzunligidan infraqizil nurlanish uchun shaffofdir. O'zining kontsentratsiyasi zaryad tashuvchilar - 5.81 · 1015 m? 3 (300 K harorat uchun).

7. Elektrofizik xususiyatlari

Monokristalli shakldagi elementar kremniy bilvosita bo'shliqli yarimo'tkazgichdir. Tarmoq oralig'i xona harorati 1,12 eV ga teng, va T \u003d 0 da K 1,21 eV ga teng. Ichki zaryad tashuvchilarning normal sharoitda kremniydagi kontsentratsiyasi taxminan 1,5 × 1010 sm? 3 ga teng.

Undagi aralashmalar kristalli kremniyning elektrofizik xususiyatlariga katta ta'sir ko'rsatadi. Teshik o'tkazuvchanligi bo'lgan kremniy kristallarini olish uchun III guruh elementlarining bor, alyuminiy, galliy, indiy kabi atomlari kremniyga kiritiladi. Elektron o'tkazuvchanlikka ega kremniy kristallarini olish uchun atomlar kremniyga kiritiladi v elementlari fosfor, mishyak, surma kabi guruhlar.

Kremniyga asoslangan elektron moslamalarni yaratishda, asosan, materialning sirt qatlami ishtirok etadi (o'nlab mikrongacha), shuning uchun kristall sirtining sifati kremniyning elektr xususiyatlariga va shunga mos ravishda tayyor qurilmaning xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin. Ba'zi qurilmalarda sirtni o'zgartirish texnikasi qo'llaniladi, masalan, kremniyni turli xil kimyoviy moddalar bilan sirtini qayta ishlash.

Dielektrik doimiy: 12

Elektronlarning harakatchanligi: 1200-1450 sm2 / (V s).

Teshiklarning harakatchanligi: 500 sm2 / (V s).

Taqiqlangan band 1.205-2.84 10 4 T

Elektronning ishlash muddati: 5 ns - 10 ms

Elektronning erkin yurishi: taxminan 0,1 sm

Teshiksiz yo'l: taxminan 0,02 - 0,06 sm

Barcha qiymatlar normal sharoitlarga asoslangan.

8. Kimyoviy xossalari

Uglerod atomlari singari, kremniy atomlari ham orbitallarning sp3-gibridlanish holati bilan ajralib turadi. Gibridlanish bilan bog'liq holda toza kristalli kremniy olmosga o'xshash panjarani hosil qiladi, unda kremniy tetravalent. Aralashmalarda kremniy odatda +4 yoki -4 oksidlanish darajasiga ega bo'lgan to'rt valentli element sifatida ham namoyon bo'ladi. Ikki valentli kremniy birikmalari mavjud, masalan, kremniy oksidi (II) - SiO.

Oddiy sharoitlarda kremniy kimyoviy jihatdan faol emas va faqat gazli ftor bilan faol reaksiyaga kirishadi va shu bilan uchuvchi kremniy tetraflorid SiF4 hosil qiladi. Kremniyning bu "harakatsizligi" sirtni kislorod, havo yoki suv (suv bug'i) ishtirokida zudlik bilan hosil bo'lgan nanozlangan kremniy dioksidli qatlam bilan passivatsiyalash bilan bog'liq.

400-500 ° C dan yuqori haroratgacha qizdirilganda, kremniy kislorod bilan reaksiyaga kirishib, SiO2 dioksidni hosil qiladi, jarayon sirtdagi dioksid qatlamining qalinligi oshishi bilan birga keladi, oksidlanish jarayonining tezligi atomik kislorodning dioksid plyonkasi orqali tarqalishi bilan cheklanadi.

400-500 ° S dan yuqori haroratgacha qizdirilganda, kremniy xlor, brom va yod bilan reaksiyaga kirishib, tegishli uchuvchan tetrahalidlar SiHal4 va, ehtimol, ancha murakkab tarkibdagi galogenidlarni hosil qiladi.

Kremniy vodorod bilan bevosita reaksiyaga kirishmaydi, vodorod bilan kremniy birikmalari - SinH2n + 2 umumiy formulasi bo'lgan silanlar bilvosita olinadi. Monosilan SiH4 (u oddiygina silan deb ataladi) metall silikidlar kislota eritmalari bilan reaksiyaga kirishganda ajralib chiqadi, masalan:

Ushbu reaktsiyada hosil bo'lgan silan SiH4 tarkibida boshqa silanlarning, xususan, disilan Si2H6 va trisilan Si3H8 tarkibiga kiradi, ular tarkibida bitta bog'lanish (--Si - Si - Si--) bilan bog'langan kremniy atomlari zanjiri mavjud.

Azot bilan kremniy taxminan 1000 ° S haroratda Si3N4 nitrid hosil qiladi, bor bilan - termal va kimyoviy jihatdan chidamli boridlar SiB3, SiB6 va SiB12.

1000 ° C dan yuqori haroratlarda siz kremniy birikmasini va uning davriy sistemasi bo'yicha eng yaqin analogini olishingiz mumkin - uglerod - kremniy karbid SiC (karborund), bu yuqori qattiqlik va past kimyoviy faollik bilan ajralib turadi. Carborundum abraziv sifatida keng qo'llaniladi. Shu bilan birga, qiziqarli bo'lganidek, kremniy eritmasi (1415 ° C) uglerod bilan uzoq vaqt davomida zich sinterlangan mayda donador grafitning katta bo'laklari shaklida izostatik presslash orqali amalda erimaydi va ikkinchisiga ta'sir o'tkazmaydi.

4-guruhning asosiy elementlari (Ge, Sn, Pb) ko'pgina boshqa metallarga o'xshab kremniyda cheksiz eriydi. Kremniyni metallar bilan qizdirganda, silikon moddalar hosil bo'lishi mumkin. Silitsidlarni ikki guruhga bo'lish mumkin: ion-kovalent (gidroksidi, ishqoriy er metallari va Ca2Si, Mg2Si kabi magnezium silikonlari va boshqalar) va metallga o'xshash (o'tish metallari silikonlari). Faol metallarning silikidlari kislotalar ta'sirida parchalanadi, o'tuvchi metallarning silikidlari kimyoviy jihatdan barqaror va kislotalar ta'sirida parchalanmaydi. Metallga o'xshash silikonlarning yuqori erish nuqtalari (2000 ° S gacha). Ko'pincha, MeSi, Me3Si2, Me2Si3, Me5Si3 va MeSi2 kompozitsiyalarining metallga o'xshash silikonlari hosil bo'ladi. Metallga o'xshash silikidlar kimyoviy jihatdan inert va yuqori haroratda ham kislorodga chidamli.

Shunisi e'tiborga loyiqki, kremniy temir bilan evtektik aralashma hosil qiladi, bu esa temirni va kremniyning erish haroratidan ancha past haroratlarda bu materiallarni sinterlash (eritish) imkonini beradi.

1200 ° C dan yuqori haroratlarda SiO2 kremniy bilan kamaytirilganda, kremniy oksidi (II) - SiO hosil bo'ladi. Ushbu jarayon Chexralskiy usulida kremniy kristallarini ishlab chiqarishda, yo'naltirilgan kristallanish jarayonida doimiy ravishda kuzatiladi, chunki ular kremniy uchun eng kam ifloslantiruvchi material sifatida kremniy dioksidli idishlardan foydalanadilar.

Silikon kislorod atomlari - O-- ni ko'paytirish tufayli kremniy atomlari uzun zanjirlarga bog'langan va har bir kremniy atomiga ikkita O atomiga qo'shimcha ravishda yana ikkita organik radikal biriktirilgan R1 va R2 \u003d CH3, C2H5, C6H5, CH2CH2CF3 va boshqalar.

Kremniyni zarb qilish uchun gidroflorik va nitrat kislotalarning aralashmasi eng ko'p qo'llaniladi. Ba'zi maxsus efirlarga xrom angidrid va boshqa moddalar qo'shilishi kiradi. Aşındırma paytida, kislota aşındırma eritmasi tezda qaynoq nuqtasiga qadar isitiladi, aşındırma darajasi esa bir necha bor ortadi.

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

SiO2 + 4HF \u003d SiF4 + 2H2O

3SiF4 + 3H2O \u003d 2H2SiF6 + vH2SiO3

Kremniyni ishqalash uchun ishqorlarning suvli eritmalaridan foydalanish mumkin. Kremniyning ishqoriy eritmalarida ishlanishi 60 ° C dan yuqori haroratda boshlanadi.

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

K2SiO3 + 2H2O-H2SiO3 + 2KOH

9. Inson tanasidagi kremniy

Si inson tanasida muhim iz elementdir. Inson tanasida kremniyning asosiy roli kimyoviy reaktsiyada qatnashishdan iborat bo'lib, uning mohiyati organizmning tolali to'qimalari (kollagen va elastin) subbirliklarini bir-biriga bog'lab turishdir, bu ularga kuch va elastiklik beradi. U shuningdek suyaklarning mineralizatsiyasi jarayonida bevosita ishtirok etadi. U o'pka, buyrak usti bezlari, traxeya, suyaklar va ligamentlar singari ko'plab organ va to'qimalarda uchraydi, bu uning biokompatiblligi oshganligidan dalolat beradi.Silikonning yana bir muhim vazifasi tanadagi metabolizmni ta'minlashdir. Aniqrog'i - agar kremniy etarli bo'lmasa, unda 70 ga yaqin boshqa element tanaga singib ketmaydi. Silikon zararli mikroorganizmlar va viruslarni o'zlashtiradigan kolloid tizimlarni yaratadi, shu bilan tanani tozalaydi. Bir kishiga kuniga kamida 10 milligramm kremniy kerak. Kremniy tanaga ikki yo'l bilan etkazilishi mumkin: tarkibida kremniy bo'lgan suv va ba'zi o'simliklarni iste'mol qilish.Ovqat bilan har kuni inson tanasiga 1 g gacha Si etkazib beriladi, bu elementning etishmasligi suyak to'qimalarining zaiflashishiga va yuqumli kasalliklar rivojlanishiga olib kelishi mumkin.

Keng tarqalgan dorivor xususiyatlari kremniy suvi. Kremniy suvi organizmdagi ushbu muhim moddaning kontsentratsiyasini to'ldirishning oddiy vositasidir. Kremniyga boy tabiiy manbalardan biri bu ko'k, dorivor, oziq-ovqat loyidir.

10. Ilova

Tibbiyotda qo'llanilishi:

Tibbiyotda silikon tibbiy texnologiya uchun qoplama sifatida ishlatiladigan yuqori molekulyar inert birikmalar, silikonlarda qo'llaniladi. So'nggi yillarda xun takviyeleri va dorilar, kremniy bilan boyitilgan, osteoporoz, ateroskleroz, tirnoq, soch va teri kasalliklarining oldini olish va davolash uchun ishlatiladi.

Qurilish va engil sanoatda qo'llanilishi:

Kremniy birikmalari yuqori texnologiyalar sohasida ham, kundalik hayotda ham keng qo'llaniladi. Silika va tabiiy silikatlar shisha, keramika, chinni, tsement, beton buyumlar, abraziv materiallar va boshqalarni ishlab chiqarishda kashshof hisoblanadi. Silikon dioksid optik tolali kabellarni ishlab chiqarishda bir qator ingredientlar bilan birgalikda ishlatiladi. Mika va asbest elektr va issiqlik izolyatsiya materiallari sifatida ishlatiladi.

Polimer bilan modifikatsiyalangan püskürtülen beton, tunnel uchun iqtisodiy materialdir. Silikonlar namlik va zararli kimyoviy moddalarning shikastlanishiga yo'l qo'ymaydi. Silikon dispersiyalarga asoslangan tom qoplamalari qalin dizayn g'oyalariga imkon beradi va ta'sirchan texnik xususiyatlarga ega. Kopolimer dispersiyalari yuqori sifatli HVAC zichlagichlari uchun zarur bo'lgan yopishqoqlik va moslashuvchanlikni ta'minlaydi.

Silikonlar charm va to'qimachilik mahsulotlarini tugatish, oxirgi mahsulotni himoya qilish va ishlab chiqarish jarayonlarini optimallashtirish uchun juda yaxshi.

Har xil silikon aralashmalari ko'pikka qarshi vositalar sifatida barcha turdagi tozalash vositalariga mos keladi.

Silikon asosidagi dispersiyalar samarali yutilishini ta'minlaydi va changni yutish vositalarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi.

Silikonlarni kaput ostida, transmissiyalarda, elektronika va elektr tizimlarida, avtomobil salonlarida yoki korpus tikuvlarida topish mumkin. Kremniy yuqori haroratlarda ham agressiv moddalardan himoya qiladi yoki ko'prik, tebranish söndürücüsü, o'tkazgich yoki izolyator vazifasini bajaradi. Bularning barchasi faqat kremniy o'z ichiga olgan polimerlarning hayratlanarli darajada foydali xususiyatlariga ega bo'lishi tufayli mumkin.

Yopishtiruvchi va plomba moddalar ko'plab sanoat tarmoqlarida muhim mahsulot hisoblanadi. Silikon qog'oz, qadoqlash, yog'och va polga yopishtiruvchi moddalardan tortib avtomobil va shamol energetikasi sohalariga qadar turli xil sanoat dasturlarida qo'llaniladi.

Og'ir sanoat dasturlari:

Yarimo'tkazgichlarning butun majmuasi - quyosh batareyalaridan kompyuter protsessorlariga qadar asos sifatida kremniydan foydalanish "eshitiladi", shuning uchun ushbu material ko'pgina "yuqori texnologiyalar" ning asosi hisoblanadi. Dunyo miqyosida yuqori toza yarimo'tkazgichli kremniy ishlab chiqarish tonnaji bir necha o'n yillar davomida yiliga o'rtacha 20% gacha o'sib bormoqda va boshqa noyob metallar orasida o'xshashlari yo'q.

Yuqori toza kremniy yarimo'tkazgich texnologiyasida, texnik tozaligida (96-99% Si) - qora va rangli metallurgiyada rangli qotishmalar (silumin va boshqalar), qotishma (elektr jihozlarida ishlatiladigan silikon po'latlar va qotishmalar) olish uchun ishlatiladi. po'lat va qotishmalar (kislorodni yo'qotish), silitsid ishlab chiqarish va boshqalar.

Sanoatda, texnik tozaligining kremniysi SiO2 eritmasini koks bilan 1800 daraja Selsiy haroratida kok bilan, val tipidagi ruda-termal pechlarda kamaytirish yo'li bilan olinadi. Shu tarzda olingan kremniyning tozaligi 99,9% ga etishi mumkin (asosiy aralashmalar uglerod, metallar).

Kimyo sanoatida toza kremniy va uning birikmalaridan foydalanish tez sur'atlar bilan o'sib bormoqda (yiliga o'sishning taxminan 8%). So'nggi o'n yilliklarda rivojlangan mamlakatlarda plastmassa, bo'yoq va laklar, moylash materiallari va boshqalarni ishlab chiqarishda ishlatiladigan bir qator silikon (organosilikon) materiallarni ishlab chiqarish texnologiyalari jadal rivojlanmoqda.

Biroq, dunyodagi kremniyning ko'pgina qo'llanilishi (deyarli 80%) an'anaviy bo'lib qolmoqda - bu maxsus po'latlar (elektr, issiqqa chidamli) va turli xil qotishmalar (siluminlar va boshqalar) ishlab chiqarishda asosiy qotishma. Kremniy va uning qotishmalarining muhim qismi qora metallurgiyada po'latlar uchun juda samarali oksidlovchi sifatida ishlatiladi.

Ferro eritmalar va boshqa kremniy qotishmalari asosan qora metallurgiyada qo'llaniladi. Ulardan foydalanish arzonroq va texnologik jihatdan ancha rivojlangan, temir tarkibida (va ba'zi hollarda alyuminiyda) unchalik muhim emas. Elektr po'latlarning tarkibi, qoida tariqasida, 3,8-4,2% kremniyni o'z ichiga oladi, shuning uchun faqat dunyodagi ushbu po'lat ishlab chiqaradigan korxonalar asosiy qotishma sifatida yiliga 0,5 million tonnadan ziyod kremniy iste'mol qiladilar. Ferrosilikonning yana bir muhim qo'llanilishi (shuningdek, silikonomanganets va murakkab kompozitsiyalar) po'latlar uchun samarali va nisbatan arzon deoksidantlarda qo'llaniladi.

Rangli metallurgiyada (va kimyo sanoatida) metall magniydan kengroq foydalaniladi. Qattiqlashtirilgan alyuminiy (siluminlar) va magniy qotishmalarining asosiy qotishmasi sifatida u eng katta dasturni topadi.

Silikon abraziv va karbid mahsulotlari va asboblarini ishlab chiqarishda (kremniy karbid va murakkab kompozitsiyalar sifatida) ba'zi bir foydalanishni topadi.

Energiya, elektrotexnika va elektronika sohalarida qo'llaniladigan dasturlar:

Kremniyning elektr o'tkazuvchanligi va izolyatsiyalovchi fazilatlari kabi egiluvchanligi kabi ikkilamchi xususiyatlari silikonni yorug'lik moslamalari, kondensatorlar, izolyatorlar va mikrosxemalar va dielektriklar kabi butun mahsulot qatorida ishlatishga imkon beradi. Shunday qilib, kremniy axloqsizlik, namlik, radiatsiya yoki issiqlik kabi har qanday tashqi ta'sirga qarshi izolyatsiya qiladi.

Maishiy elektronika va o'lchash datchiklarida silikonlar elektr va sezgir elektron uskunalarning ishonchliligi va xavfsizligini ta'minlaydi. Ular avtomobilsozlik, yengil sanoat, yarimo'tkazgichlar sanoati va optoelektronikada, shuningdek o'lchov asboblari va boshqarish va yoritish texnologiyasida qo'llaniladi.

Rezistorlar va kondansatkichlarda metil silikon qatronlar elektr toki ko'tarilganda yong'inlarning oldini olish uchun samarali qoplama bo'lib xizmat qiladi.

Izolyatorlar, kabellar va transformatorlarda pirogenik silikat xona haroratidan 1000 ° S gacha bo'lgan harorat oralig'ida mukammal issiqlik izolyatsiyasini namoyish etadi.

Zamonaviy va istiqbolli axborot texnologiyalari (kompyuterlar, elektronika, telekommunikatsiya va boshqalar) asoslanadi va ular yarimo'tkazgichli kremniydan foydalanishga asoslangan bo'ladi. Hozirda eng ko'p talab qilinadigan yarim tayyor mahsulotlar - diametri 300 mm gacha bo'lgan (silliqlangan) silikon plitalar, ularning asosida eng zamonaviy mikrosxemalar yaratilgan (elementlarning o'lchamlari 0,065 mikrongacha).

Kremniyni aviatsiya sanoatida ishlatish uning yuqori sifatli quyosh panellari orqali energiya ishlab chiqarish qobiliyatiga, shuningdek murakkab mikrosxemalarda substrat bo'lib xizmat qilishi va kema tanalarini tashqi ta'sirlardan himoya qilish qobiliyatiga bog'liq.

Kremniy (c-Si) har xil shakllarida (kristalli, polikristalli, amorf) hozirda va yaqin kelajakda mikroelektronika uchun asosiy material bo'lib qoladi. Bu bir qator o'ziga xos fizikaviy va kimyoviy xususiyatlarga bog'liq bo'lib, ulardan quyidagilarni ajratib ko'rsatish mumkin:

1. Silikon boshlang'ich material sifatida mavjud va arzon bo'lib, uni ishlab chiqarish, tozalash, qayta ishlash va qotishma texnologiyasi yaxshi rivojlangan bo'lib, bu tayyor konstruksiyalarning yuqori darajadagi kristalografik mukammalligini ta'minlaydi. Shuni alohida ta'kidlash kerakki, bu ko'rsatkich bo'yicha silikon po'latdan ancha ustundir.

2. Silikon yaxshi mexanik xususiyatlarga ega. Young moduli jihatidan silikon zanglamaydigan po'latdan yondoshadi va kvarts va turli xil ko'zoynaklardan ancha ustundir. Qattiqligicha kremniy kvartsga yaqin va temirdan deyarli ikki baravar qattiqroq. Kremniyning yagona kristallari zanglamaydigan po'latdan uch baravar yuqori rentabellikga ega. Biroq, deformatsiyaga uchraganda, u o'lchamdagi ko'rinadigan o'zgarishsiz qulab tushadi, holbuki metallar odatda plastik deformatsiyaga uchraydi. Kremniyni yo'q qilish sabablari kremniyning yagona kristallari yuzasida joylashgan kristall panjaraning strukturaviy nuqsonlari bilan bog'liq.

Yarimo'tkazgich sanoati kremniyni yuqori sifatli sirtini tozalash muammosini muvaffaqiyatli hal qiladi, shuning uchun ko'pincha kremniy mexanik komponentlari (masalan, bosim sezgichlaridagi elastik elementlar) po'latdan kuchli bo'ladi.

Kremniy moslamalarini ishlab chiqarishning mikroelektronik texnologiyasi ionlarni implantatsiyasi yoki dopant atomlarining termal diffuziyasi natijasida hosil bo'lgan yupqa qatlamlardan foydalanishga asoslangan bo'lib, ular metallarni kremniy yuzasida vakuum bilan cho'ktirish usullari bilan birgalikda mahsulotlarni minatuallashtirish uchun juda qulay bo'lgan.

Silikon mikroelektronik qurilmalar guruh texnologiyasidan foydalangan holda ishlab chiqariladi. Bu shuni anglatadiki, barcha ishlab chiqarish jarayonlari bir necha yuz individual kristallarni ("chiplar") o'z ichiga olgan butun silikon gofret uchun amalga oshiriladi. Va faqat ishlab chiqarishning oxirgi bosqichida plastinka kristallarga bo'linadi, keyinchalik ular individual qurilmalarni yig'ishda ishlatiladi, bu oxir-oqibat ularning narxini pasaytiradi.

Kremniy qurilmalarining o'lchamlari va shakllarini ko'paytirish uchun fotolitografiya usuli qo'llaniladi, bu esa ishlab chiqarishning yuqori aniqligini ta'minlaydi.

Datchiklarni ishlab chiqarish uchun kremniyning turli xil ta'sirlarga javob berish qobiliyati ayniqsa muhimdir: mexanik, termal, magnit, kimyoviy va elektr. Kremniyni qo'llashning ko'p qirraliligi datchiklarning narxini pasaytirishga va ularni ishlab chiqarish texnologiyasini birlashtirishga yordam beradi. Sensorlarda kremniy transduser bo'lib xizmat qiladi, uning asosiy maqsadi o'lchangan fizik yoki kimyoviy ta'sirni elektr signaliga aylantirishdir. Sensorlarda silikon funktsiyalari an'anaviy integral mikrosxemalarga qaraganda ancha kengroq. Bu kremniyga sezgir elementlarni ishlab chiqarish texnologiyasining ba'zi o'ziga xos xususiyatlarini aniqlaydi.

Adabiyotlar ro'yxati

1. Kimyoviy ensiklopediya: 5 jildda. / Tahrir kengashi: I.L.Nunyants (bosh muharrir). - Moskva: Sovet Entsiklopediyasi, 1990. - T. 2. - P. 508 .-- 671 p. - 100000 nusxa

2. J.P. Riley va Skirrou G. Kimyoviy Okeanografiya V. 1, 1965

3. Goryachegorsk massivi ijolitidagi metall kremniy, oddiy xondritlar petrologiyasi.

4. Glinka N.L. Umumiy kimyo. - 24-nashr, Rev. - L.: Kimyo, 1985. - S. 492 .- 702 p.

5. R Smit., Yarim o'tkazgichlar: Per. ingliz tilidan. - M.: Mir, 1982. - 560 p., Ill.

6. Paxomova T.B., Alexandrova E.A., Simanova S.A. Kremniy: o'quv qo'llanmasi. - SPb.: SPbGTI (TU), 2003. - 24p.

7. Zi S., Yarimo'tkazgichli qurilmalar fizikasi: 2 ta kitobda. Kitob. 1. Per. ingliz tilidan. - M.: Mir, 1984. - 456 p., Ill.

8. Koledov LA Mikrosxemalar, mikroprotsessorlar va mikrosemellarning texnologiyalari va dizaynlari: darslik // 2-nashr, Vah. va qo'shing. - SPb .: "Lan" nashriyoti, 2007 y.

9. Samsonov. G.V.Silitsidlar va ulardan texnikada foydalanish. - Kiev, Ukraina SSR Fanlar akademiyasining nashriyoti, 1959. - 204 p. shakldan.

Allbest.ru saytida joylashtirilgan

...

Shunga o'xshash hujjatlar

Silikon atomining tuzilishi, uning asosiy kimyoviy va fizik xususiyatlari. Tabiatda silikatlar va silikatlarning tarqalishi, kvarts kristallaridan sanoatda foydalanish. Yarimo'tkazgich texnologiyasi uchun toza va juda toza kremniyni olish usullari.

avtoreferat 25.12.2014 da qo'shilgan


Yer qobig'ining eng keng tarqalgan ikkinchi elementi (kisloroddan keyin). Oddiy kremniy va modda. Kremniy birikmalari. Kremniy birikmalarining qo'llanilishi. Organik kremniy birikmalari. Kremniy hayoti.

avtoreferat 14.08.2007 yilda qo'shilgan


Er qobig'ida tarqalishi bo'yicha kremniy kisloroddan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Metall kremniy va uning birikmalari texnologiyaning turli sohalarida o'z dasturlarini topdi. Chelik va rangli metallarning turli navlarini ishlab chiqarishda qotishma qo'shimchalari shaklida.

muddatli qog'oz, 2009 yil 1-aprelda qo'shilgan


Silikon - D.I.ning kimyoviy elementlari davriy tizimining uchinchi davri to'rtinchi guruhining asosiy kichik guruhining elementi. Mendeleev; tabiatda tarqalishi. Kremniy oksidi asosidagi minerallarning navlari. Kremniy birikmalarining qo'llanilishi; stakan.

taqdimot 16.05.2011 yilda qo'shilgan


Oddiy moddalarning kimyoviy xossalari. Uglerod va kremniy haqida umumiy ma'lumotlar. Uglerodning kimyoviy birikmalari, uning kislorodi va azotli hosilalari. Suvda va suyultirilgan kislotalarda eruvchan va erimaydigan karbidlar. Kremniyning kislorodli birikmalari.

mavhum, 10/07/2010 da qo'shilgan


III guruh asosiy kichik guruhi elementlarining fizik xususiyatlari. Aluminiy, borning umumiy xususiyatlari. Tabiiy noorganik birikmalar uglerod. Kremniyning kimyoviy xossalari. Uglerodning metallar, metallmaslar va suv bilan o'zaro ta'siri. Oksidlarning xususiyatlari.

taqdimot 04/09/2017 da qo'shilgan


Kremniyni to'g'ridan-to'g'ri azotlash. Bug 'cho'ktirish jarayonlari. Plazma-kimyoviy cho'kma va reaktiv püskürtme. Kremniy nitridining yupqa plyonkalarining tuzilishi. Substrat sirtining yotqizilgan kremniy nitrid qatlamlari tarkibi, tuzilishi va morfologiyasiga ta'siri.

muddatli qog'oz, 2014 yil 12-martda qo'shilgan


Silikon-nikel qotishmalari, ularning xususiyatlari va sanoat qo'llanilishi. Qattiq metall eritmalar xususiyatlarini termodinamik modellashtirish. "Muntazam" echimlar nazariyasi. Intermetal shakllanishning termodinamik vazifalari. Komponentlar faoliyatini hisoblash.

tezis, 2011 yil 13-martda qo'shilgan


Silikon ishlab chiqarishda ishlatiladigan ruda eritish pechlarini ko'rib chiqish. Kremniy ishlab chiqarishda ishlatiladigan xom ashyo va uglerodli qaytaruvchi moddalarning kimyoviy tarkibini yuklanish omillarini hisobga olgan holda kimyoviy elementlarning molyar miqdorida konversiyasi.

muddatli qog'oz, 04/12/2015 qo'shilgan


Fosforni kashf etish tarixi. Tabiiy birikmalar, fosforning tabiatda tarqalishi va uni olish. Kimyoviy xususiyatlar, elektron konfiguratsiya va fosfor atomining hayajonlangan holatga o'tishi. Kislorod, galogenlar, oltingugurt va metallar bilan o'zaro ta'sir.

Umumiy va kasb-hunar ta'limi vazirligi

Novosibirsk davlat texnik

universitet.

Organik kimyo bo'yicha RGR.

"SILICON"

Fakultet: EM

Guruh: EM-012

Tugatgan: Danilov I.V.

O'qituvchi: Shevnitsyna LV

Novosibirsk, 2001 yil.

Kremniy (Lotin Silicium), Si, IV davriy kimyoviy element

mendeleyev tizimlari; atom raqami 14, atom massasi 28.086. Tabiatda

element uchta barqaror izotop bilan ifodalanadi: 28Si (92,27%), 29Si

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

Tirik organizmlarda kremniy.

Tanadagi kremniy turli xil birikmalar shaklida bo'ladi

asosan qattiq skelet qismlari va to'qimalarining hosil bo'lishida. Maxsus

ko'p K. ba'zi dengiz o'simliklarini to'plashi mumkin (masalan, diatomlar)

suv o'tlari) va hayvonlar (masalan, kremniy gubkalar, radiolarianlar),

okean tubida yo'q bo'lib, kuchli kremniy dioksid konlarini hosil qiladi. IN

sovuq dengiz va ko'llarda K. bilan boyitilgan biogen siltlar ustunlik qiladi, in

tropik dengizlar - tarkibida K miqdori kam bo'lgan ohak loyi, quruqlik orasida

koʻp oʻsimliklar K.da oʻtlar, chakalaklar, palmalar va ot dumlari toʻplanadi. Omurgalılarda

eng katta K. zich biriktiruvchi to'qima, buyraklarda,

oshqozon osti bezi. Odamning kunlik ratsionida 1 g gacha K. mavjud

odam va kasallikni keltirib chiqaradi - Silikoz (lotincha silex -

chaqmoq), changni uzoq vaqt nafas olish natijasida kelib chiqadigan odam kasalligi,

kasalliklar. U tog'-kon sanoati, chinni,

metallurgiya, mashinasozlik sanoatlari. S. - eng ko'p

pnevmokonioz guruhidan noqulay kasallik; Bundan ko'proq

boshqa kasalliklar bilan sil kasali jarayonining qo'shilishi qayd etiladi

(silikotuberkulyoz deb ataladigan) va boshqa asoratlar.

Kashfiyot tarixi va ulardan foydalanish.

Tarixiy ma'lumotnoma. Er yuzida keng tarqalgan K. birikmalari bo'lgan

insonga tosh davridan ma'lum bo'lgan. Mehnat uchun tosh qurollardan foydalanish

va ov bir necha ming yillar davomida davom etdi. K. birikmalaridan foydalanish,

ularni qayta ishlash bilan bog'liq - shisha ishlab chiqarish - 3000 atrofida boshlangan

miloddan avvalgi yillar e. (Qadimgi Misrda). Eng qadimgi ma'lum bo'lgan birikma K. hisoblanadi

siO2 dioksidi (silika). 18-asrda. silika oddiy tanasi deb hisoblangan va

"erlar" ga tegishli (bu uning nomida aks etadi). Tarkibning murakkabligi

silika I. Ya.Berzelius tomonidan o'rnatildi. Birinchi marta bepul kremniy

1811 yilda frantsuz olimi J. Gay-Lyussak va O. Tenard tomonidan olingan. IN

1825 yil shved mineralogi va kimyogari Yens Yakob Berzelius amorf holatga keldi

kremniy. Jigarrang amorf kremniy kukuni pasaytirish yo'li bilan olingan

tetrafloridli gazli silikon kaliy metali:

SiF4 + 4K \u003d Si + 4KF

Keyinchalik, kremniyning kristalli shakli olingan. Qayta kristallanish orqali

eritilgan metallardan kremniy kulrang qattiq holda olingan, ammo

metall nashrida bo'lgan mo'rt kristallar. O'chirish uchun ruscha nomlar

kremniy 1834 yilda G.I.Hess tomonidan foydalanishga kiritilgan.

Tabiatda tarqalishi.

Kisloroddan keyin kremniy er yuzida eng ko'p tarqalgan element (27,6%).

Bu ko'pgina minerallar va jinslarda mavjud bo'lgan element,

er qobig'ining qattiq qobig'ini tashkil etadi. Er qobig'ida K. xuddi shunday o'ynaydi

hayvon va o'simlik dunyosida uglerod sifatida asosiy rol. Uchun

k.ning geokimyosi kislorod bilan kuchli bog'lanishi uchun juda muhimdir. Ko'pchilik

keng tarqalgan silikon birikmalari - kremniy oksidi SiO2 va

silikatlar deb ataladigan silikat kislota hosilalari. Kremniy (IV) oksidi

kvarts mineral (silika, toshbaqa) shaklida uchraydi. Tabiatda bundan

butun tog'lar to'plangan. Og'irligi 40 tonnagacha bo'lgan juda katta,

kvarts kristallari. Oddiy qum ifloslangan mayda kvartsdan iborat

turli xil aralashmalar. Dunyo bo'ylab qumning yillik iste'moli 300 ga etadi

million tonna.

Silikatlardan aluminosilikatlar (kaolin)

Al2O3 * 2SiO2 * 2H2O, asbest CaO * 3MgO * 4SiO2, ortoklaz K2O * Al2O3 * 6SiO2 va boshqalar).

Agar kremniy va alyuminiy oksidlaridan tashqari mineral tarkibida oksidlar bo'lsa

natriy, kaliy yoki kaltsiy, mineral dala shpati (oq) deb nomlanadi

slyuda va boshqalar). Feldispatlarga ma'lum bo'lganlarning taxminan yarmi to'g'ri keladi

silikatlarning tabiati. Granit va gneys jinslariga kvarts, slyuda,

dala shpati.

Flora va faunada kremniy ahamiyatsiz miqdorlarga kiritilgan

ushbu o'simliklarning poyalari kuchayganligini tushuntiradi. Siliat chig'anoqlari,

gubkalar, qushlarning tuxumlari va patlari, hayvonlarning sochlari, sochlari, shishasimon tanalari

ko'zlar tarkibida kremniy ham bor.

Kemalar etkazib bergan oy tuproq namunalarini tahlil qilish ko'rsatdi

kremniy oksidining miqdori 40 foizdan ortiq. Toshning bir qismi sifatida

meteoritlar, kremniy miqdori 20 foizga etadi.

Atom tuzilishi va asosiy kimyoviy va fizikaviy. Muqaddas orol.

K. metall jilosiga ega quyuq kulrang kristallarni hosil qiladi

davri a \u003d 5.431E bo'lgan olmos turidagi kubik yuzga yo'naltirilgan panjara,

zichligi 2,33 g / sm3. Juda yuqori bosimlarda yangi (

aftidan olti burchakli) 2,55 g / sm3 zichlikdagi modifikatsiya. K. eriydi

1417 ° C da, 2600 ° S da qaynatiladi. Maxsus issiqlik (20-100 ° S da) 800

j / (kgChK) yoki 0,191 kal / (gChrad); hatto eng toza uchun ham issiqlik o'tkazuvchanligi

namunalar doimiy emas va (25 ° C) 84-126 Vt / (mChK) oralig'ida yoki

0,20-0,30 kal / (smChsecChgrad). Lineer kengayishning harorat koeffitsienti

2.33X10-6 K-1; 120K dan past bo'ladi. K. ochiqdir

uzoq to'lqinli infraqizil nurlari; sinish ko'rsatkichi (l \u003d 6 mikron uchun) 3.42;

dielektrik doimiyligi 11.7. K. diamagnitik, atomik magnitli

sezuvchanlik -0,13 × 10-6. Qattiqligicha K. Mohs 7.0, Brinell 2.4

Gn / m2 (240 kgf / mm2), elastik moduli 109 Gn / m2 (10890 kgf / mm2),

siqilish koeffitsienti 0,325 × 10-6 sm2 / kg ni tashkil qiladi. K. mo'rt material; sezilarli

plastik deformatsiya 800 ° S dan yuqori haroratda boshlanadi.

K. tobora ko'proq foydalanishni topayotgan yarimo'tkazgichdir. Elektr

k.ning xossalari aralashmalarga juda bog'liq. O'ziga xos hajm

xona haroratida elektr qarshiligi K. deb qabul qilinadi

2.3X103 ohmChm (2.3Ch105 ohmChm).

Yarimo'tkazgich K. p tipidagi o'tkazuvchanlik (B, Al, In yoki Ga qo'shimchalari) va n-

turi (P, Bi, As yoki Sb qo'shimchalari) qarshilikka nisbatan ancha past.

Elektr o'lchovlari bo'yicha energiya bo'shlig'i soatiga 1,21 ev

0 K va 300 K da 1,119 eV ga kamayadi.

Mendeleyev 14 davriy tizimidagi K. pozitsiyasiga muvofiq

atom K. elektronlari uchta qobiqqa taqsimlanadi: birinchisida (yadrodan) 2

elektron, ikkinchisida 8, uchinchisida (valentlik) 4; elektron konfiguratsiya

1s22s22p63s23p2 chig'anoqlari. Ketma-ket ionlanish potentsiali (eV):

8.149; 16.34; 33.46 va 45.13. Atom radiusi 1.33E, kovalent radiusi

1.17E, ionli radiuslar Si4 + 0.39E, Si4- 1.98E.

Birikmalarda K. (uglerodga o'xshash) 4 valentli bo'ladi. Biroq, farqli o'laroq

uglerod, K. koordinatsiya raqami 4 bilan birgalikda koordinatsiyani namoyish etadi

soni 6, bu uning atomining katta hajmi bilan izohlanadi (bunga misol

birikmalar tarkibida 2-) guruh bo'lgan ftorosilikon mavjud.

Atom va boshqa atomlar o'rtasidagi kimyoviy bog'lanish odatda hisobiga amalga oshiriladi

gibrid sp3 orbitallar, lekin bunda ikkitadan ikkitasini jalb qilish mumkin

(bo'sh) 3d-orbitallar, ayniqsa K. oltita koordinatali bo'lganda.

Kichik elektr manfiyligi qiymati 1,8 (2,5 ga nisbatan)

uglerod; 3,0 azot uchun va boshqalar), K. metall bo'lmagan birikmalarda

elektr musbat va bu birikmalar qutbli xususiyatga ega. Katta

464 kJ / mol (111 kkal / mol) ga teng bo'lgan kislorod Si-O bilan bog'lanish energiyasi,

uning chidamliligini belgilaydi kislorod birikmalari (SiO2 va silikatlar).

Si-Si bog'lanish energiyasi kam, 176 kJ / mol (42 kkal / mol); Aksincha

uglerod, uzun zanjirlar va er-xotin bog'lanish hosil bo'lishi K.ga xos emas.

si atomlari orasida. Himoya oksidi hosil bo'lishi tufayli havoda K.

plyonkalar yuqori haroratda ham barqarordir. Kislorodda oksidlanadi

400 ° C dan boshlanib, kremniy dioksidi SiO2 ni hosil qiladi. Bundan tashqari taniqli oksid

SiO, gaz sifatida yuqori haroratlarda barqaror; o'tkirligi natijasida

sovutish paytida qattiq mahsulot olinishi mumkin, bu osonlikcha parchalanadi

si va SiO2 ning mayda aralashmasi. K. kislotalarga chidamli va faqat unda eriydi

azotli va gidroflorik kislotalarning aralashmalari; issiqda osongina eriydi

vodorod evolyutsiyasi bilan gidroksidi eritmalar. K. qachon ftor bilan reaksiyaga kirishadi

xona harorati, galogenlarning qolgan qismi bilan - qizdirilganda

umumiy formuladagi SiX4 birikmalarining hosil bo'lishi (qarang Silikon galogenidlar).

Vodorod K. bilan bevosita reaksiyaga kirishmaydi va kremniylar (silanlar)

silikonlarning parchalanishini oling (pastga qarang). SiH4 dan ma'lum bo'lgan kremniylar

si8H18 gacha (tarkibi bo'yicha to'yingan uglevodorodlarga o'xshash). K. 2 ni tashkil qiladi

kislorodli silanlar guruhlari - siloksanlar va siloksenlar. K azot bilan.

1000 ° C dan yuqori haroratlarda reaksiyaga kirishadi. Katta amaliy ahamiyatga ega

nitrid Si3N4, 1200 ° S da ham havoda oksidlanmaydi, chidamli

kislotalarga (azotdan tashqari) va ishqorlarga, shuningdek eritilganlarga nisbatan

metallar va shlaklar, uni kimyoviy uchun qimmatli materialga aylantiradi

sanoat, refrakterlar ishlab chiqarish uchun va boshqalar. Yuqori qattiqlik va

shuningdek, issiqlik va kimyoviy qarshilik K. bilan birikmalar bilan ajralib turadi

uglerod (kremniy karbid SiC) va bor (SiB3, SiB6, SiB12). Qachon

isitish K. reaksiyaga kirishadi (metall katalizatorlar ishtirokida,

masalan, mis) xlor organik birikmalar bilan (masalan, CH3Cl bilan)

xizmat qiluvchi organohalosilanlarning hosil bo'lishi [masalan, Si (CH3) 3CI]

ko'plab kremniy organik birikmalarining sintezi.

Qabul qilish.

Silikon ishlab chiqarish uchun eng oddiy va eng qulay laboratoriya usuli

kremniy oksidi SiO2 ni yuqori haroratda metallar bilan kamaytirish -

restavratorlar. Reduksiya uchun kremniy oksidining barqarorligi tufayli

magniy va alyuminiy kabi faol kamaytiruvchi vositalardan foydalaning:

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

Metall alyuminiy bilan kamaytirilganda kristall

kremniy. Metalllarni metall oksidlaridan qaytarish usuli

alyuminiyni 1865 yilda rus fizik kimyogari N.N.Beketov kashf etgan. Qachon

kremniy oksidini alyuminiy bilan kamaytirish, chiqarilgan issiqlik etarli emas

eritish reaktsiyasi mahsulotlari - kremniy va alyuminiy oksidi, ular

2050 C da eriydi, reaktsiya mahsulotlarining erish nuqtasini tushirish uchun

oltingugurt va ortiqcha alyuminiy reaksiya aralashmasiga qo'shiladi. Reaksiya shakllanadi

past erituvchi alyuminiy sulfid:

2Al + 3S \u003d Al2S3

Eritilgan kremniyning tomchilari krujka tubiga cho'kadi.

Texnik tozaligi (95-98%) elektr yoyida olinadi

silika SiO2 ning grafit elektrodlari orasidagi kamayishi.

Yarimo'tkazgich texnologiyasining rivojlanishi bilan bog'liq holda, ularni olish usullari

toza va ayniqsa toza K. Buning uchun eng sofning dastlabki sintezi kerak

dastlabki birikmalar K., ulardan K. reduksiya yo bilan olinadi

termal parchalanish.

Sof yarimo'tkazgichli kremniy ikki shaklda olinadi: polikristal

(SiCI4 yoki SiHCl3 ning rux yoki vodorod bilan qaytarilishi, termal

sil4 va SiH4 parchalanishi) va monokristalli (krujkalarsiz erish

va eritilgan K.dan bitta kristalni "tortib olish" bilan - Chexralskiy usuli).

Silikon tetraklorid savdo kremniyni xlorlash orqali olinadi.

Kremniy tetrakloridni parchalashning eng qadimgi usuli bu usul

ajoyib rus kimyogar akademigi N.N.Beketov. Ushbu usul bo'lishi mumkin

tenglama bilan ifodalanadi:

SiCl4 + Zn \u003d Si + 2ZnCl2.

Bu erda 57,6 ° S haroratda qaynab turgan kremniy tetraklorid bug'lari,

sink bug'i bilan o'zaro ta'sir qilish.

Hozirgi vaqtda kremniy tetraklorid vodorod bilan kamayadi. Reaksiya

tenglamaga muvofiq oqadi:

SiCl4 + 2H2 \u003d Si + 4HCl.

Kremniy kukun shaklida olinadi. Yodid usuli ham qo'llaniladi

olishning ilgari tavsiflangan yodid usuliga o'xshash kremniy olish

toza titanium.

Sof kremniyni olish uchun uni zonalarni eritishi bilan aralashmalardan tozalanadi.

xuddi shu tarzda toza titan olinadi.

Har xil yarimo'tkazgichli qurilmalar uchun

dan beri bitta kristal shaklida olingan yarimo'tkazgichli materiallar

polikristalli material, nazoratsiz o'zgarishlar yuz beradi

elektr xususiyatlari.

Yagona kristallarni aylanayotganda iborat bo'lgan Czochralski usuli qo'llaniladi

quyidagilarda: tayoq eritilgan materialga tushiriladi, uning oxirida

bu materialning kristallari bor; u kelajak embrioni bo'lib xizmat qiladi

bitta kristall. Tayoq eritmadan 1-2 gacha past tezlikda tortib olinadi

mm / min Natijada kerakli o'lchamdagi bitta kristal asta-sekin o'sib boradi. Of

u yarimo'tkazgichli qurilmalarda ishlatiladigan gofretlar tomonidan kesiladi.

Ilova.

Maxsus qotishma qilingan uglerod ishlab chiqarish uchun material sifatida keng qo'llaniladi

yarimo'tkazgichli qurilmalar (tranzistorlar, termistorlar, quvvatni to'g'irlash moslamalari)

oqim, boshqariladigan diodlar - tiristorlar; da ishlatiladigan quyosh fotoelektr elementlari

kosmik kemalar va boshqalar). K. uzunlikdagi nurlar uchun shaffof bo'lgani uchun

1 dan 9 mikrongacha bo'lgan to'lqinlar, u infraqizil optikada ishlatiladi (yana qarang Kvars).

K. turli xil va tobora kengayib boradigan dastur sohalariga ega. IN

metallurgiya K. eritilgan holda eritib olish uchun ishlatiladi

kislorodli metallar (oksidlanish). K. katta qismning ajralmas qismidir

temir va rangli metallarning qotishmalari soni. Odatda K. qotishmalar beradi

korroziyaga chidamliligini oshirdi, ularning quyish xususiyatlarini yaxshilaydi va

mexanik quvvatni oshiradi; ammo, uning katta mazmuni bilan K. mumkin

mo'rtlikni keltirib chiqaradi. Eng muhimi temir, mis va alyuminiydir

kremniy organik birikmalar va silikidlar. Silika va ko'plab silikatlar

(gil, dala shpatlari, slyuda, talk va boshqalar) shisha bilan ishlanadi,

tsement, keramika, elektrotexnika va boshqa sohalar.

Silikonlash, silikon bilan materialning sirt yoki volumetrik to'yinganligi.

U yuqori darajada hosil bo'lgan kremniy bug'ida materialni qayta ishlash orqali ishlab chiqariladi

kremniy to'ldirilgan joydan yuqori bo'lgan yoki o'z ichiga olgan gaz muhitidagi harorat

vodorod bilan kamaytirilgan xlorosilanlar (masalan, SiCI4 + 2H2 reaktsiyasi bilan

Si + 4HC1). U asosan refrakterlarni himoya qilish vositasi sifatida ishlatiladi

oksidlanish natijasida hosil bo'lgan metallar (W, Mo, Ta, Ti va boshqalar). Oksidlanish qarshiligi

s.da zich diffuziya hosil bo'lishi tufayli

"O'z-o'zini davolash" silitsidli qoplamalar (WSi2, MoSi2 va boshqalar). Keng

silikonlangan grafit ishlatiladi.

Aloqalar.

Silitsidlar.

Silikon (lat. Silicium - kremniydan), kremniyning kimyoviy birikmalari

metallar va ba'zi bir metall bo'lmaganlar. C. kimyoviy bog'lanish turi bo'yicha bo'lishi mumkin

uchta asosiy guruhga bo'lingan: ion-kovalent, kovalent va

metallga o'xshash. Ion-kovalent S. gidroksidi bilan hosil qilinadi (bundan mustasno

natriy va kaliy) va gidroksidi er metallari, shuningdek kichik guruhlar metallari

mis va rux; kovalent - bor, uglerod, azot, kislorod, fosfor,

oltingugurt, ular boridlar, karbidlar, kremniy nitridlar) va boshqalar deyiladi;

metallga o'xshash - o'tish metallari.

Si va ning kukunli aralashmasini eritish yoki sinterlash yo'li bilan olingan

tegishli metall: metall oksidlarini Si, SiC, SiO2 va

tabiiy yoki sintetik silikatlar (ba'zan uglerod bilan aralashtiriladi);

siCl4 va H2 aralashmasi bilan metallning o'zaro ta'siri; eritmalarning elektrolizi,

k2SiF6 va tegishli metall oksididan iborat. Kovalent va

metallga o'xshash S. refrakter, oksidlanishga, mineral ta'siriga chidamli

kislotalar va turli xil agressiv gazlar. S. issiqlikka bardoshli qism sifatida ishlatiladi

aviatsiya va raketa uchun metall-keramika kompozit materiallar

texnologiya. MoSi2 qarshilikli pech isitgichlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi,

1600 ° S gacha bo'lgan haroratda havoda ishlash. FeSi2, Fe3Si2, Fe2Si

oksidlanish va qotishma uchun ishlatiladigan ferrosilikonning bir qismidir

po'latlar. Silikon karbid yarimo'tkazgich materiallaridan biridir.

Silikonlangan grafit

Silikonlangan grafit, kremniy bilan to'yingan grafit. Qayta ishlash yo'li bilan ishlab chiqarilgan

1800-2200 ° S haroratda kremniy to'ldirilgan g'ovakli grafit (bug 'paytida)

kremniy teshiklarga yotqizilgan). Grafit asos, kremniy karbiddan tashkil topgan

va bepul kremniy. Grafitning yuqori haroratga chidamliligini birlashtiradi

zichligi, gaz o'tkazmaydiganligi bilan yuqori haroratlarda quvvat va

1750 ° S gacha bo'lgan haroratda oksidlanish va eroziyaga yuqori qarshilik

qat'iyat. U yuqori haroratli pechlarni qoplash uchun ishlatiladi

metallni quyish uchun moslamalar, isitish elementlarida, uchun

ishlaydigan aviatsiya va kosmik texnologiyalar uchun ehtiyot qismlar ishlab chiqarish

yuqori harorat va eroziya sharoitlari

Silal (Lotin tilidan Silicium - kremniy va ingliz qotishmasi - qotishma), issiqqa chidamli quyma temir

yuqori silikon tarkibiga ega (5-6%). SSSRda 2 nav ishlab chiqariladi

S. - lamel va tugunli grafit bilan. S.dan nisbatan

yuqori haroratda ishlaydigan (800-900 gacha) arzon quyma qismlar

° S), masalan, martenli pechlarning eshiklari, panjaralar, bug 'qozonlarining qismlari.

Silumin (lot. Silicium - kremniy va alyuminiy - alyuminiydan), umumiy nomi

silikon o'z ichiga olgan alyuminiy asosidagi quyma qotishmalar guruhi (4-13%, in.)

ba'zi brendlar 23% gacha). Kerakli kombinatsiyaga qarab

c. ning texnologik va ekspluatatsion xususiyatlari ba'zida Cu, Mn, Mg bilan qotishmalanadi

Zn, Ti, Be va boshqa metallar. C. yuqori to'qimalarga ega va etarli

yuqori mexanik xususiyatlar, ammo mexanik jihatdan pastroq

al - Cu tizimiga asoslangan quyma qotishmalarning xususiyatlari. S.ning xizmatlari uchun.

ularning nam va dengizdagi korroziyaga chidamliligi oshadi

atmosfera. S. murakkab konfiguratsiya qismlarini ishlab chiqarishda ishlatiladi,

asosan avtomobil va samolyot sanoatida. SSSRda AL2 sinfidagi S. ishlab chiqariladi,

AL4, AL9 va boshqalar.

Silicomanganese

Asosiy tarkibiy qismlari kremniy va marganets bo'lgan silikonomanganese ferroalyajasi;

uglerodni qaytarish jarayoni bilan ruda-termal pechlarda eritiladi. Dan.

marganets rudasidan olingan 10-26% Si (qolgan qismi Mn, Fe va aralashmalar) bilan,

sifatida po'lat ishlab chiqarishda ishlatiladigan marganets shlaklari va kvartsit

deoksidlovchi va qotishma qo'shimchasi, shuningdek ferromanganetsni eritish uchun

silikotermik jarayon natijasida uglerod miqdori kamaygan. 28-30% Si bilan C.

(maxsus marganets olingan xom ashyo

past fosforli cüruf) metall marganets ishlab chiqarishda ishlatiladi.

Silicochrom

Silikoxrom, ferrosilikokrom, ferroalyaj, ularning asosiy tarkibiy qismlari

kremniy va xrom; uglerodni kamaytiradigan javhar-termal pechda eritilgan

kvartsit va granulyatsiyalangan konversion ferroxrom jarayoni yoki

xrom rudasi. 10-46% Si (qolgan qismi Cr, Fe va aralashmalar) bo'lgan S ishlatiladi

quyi qotishma po'latni eritish, shuningdek ferroxrom olish uchun

silikotermik jarayon natijasida uglerod miqdori kamaygan. 43-55% Si bilan C.

uglerodsiz ferroxrom ishlab chiqarishda va eritishda ishlatiladi

zanglamaydigan po'latdan.

Silkrom

Silxrom (lotincha Silicium - kremniy va Xrom - xrom), umumiy nomi

cr (5-14%) va Si bilan eritilgan issiqqa chidamli va issiqqa chidamli po'lat guruhlari

(1-3%). Operatsion xususiyatlarining kerakli darajasiga qarab, S.

qo'shimcha ravishda Mo (0,9% gacha) yoki Al (1,8% gacha) bilan qotishma. S ga qarshi chidamli

850-950 ° S gacha bo'lgan havoda va oltingugurt o'z ichiga olgan muhitda oksidlanish; murojaat qilish

asosan ichki yonish dvigatellari uchun klapanlarni ishlab chiqarish uchun,

shuningdek, qozonxona qurilmalari, panjara va boshqalar haqida batafsil ma'lumot.

mexanik yuklar, S.dan tayyorlangan qismlar uzoq vaqt ishonchli ishlaydi

harorat 600-800 ° S gacha. SSSRda 4X9S2 sinflarning S.,

4X10C2M va boshqalar.

Silikon halogenidlar

Silikon galogenidlar, galogenlar bilan kremniy birikmalari. Ma'lum bo'lgan K. g.

quyidagi turlardan (X-halogen): SiX4, SiHnX4-n (halogenosilanes), SinX2n + 2 va

siClBr3 kabi aralash galogenidlar. Oddiy sharoitlarda SiF4 - bu gaz,

SiCl4 va SiBr4 - suyuqliklar (tm - 68,8 va 5 ° S), SiI4 - qattiq (tnl)

124 ° C). SiX4 birikmalari osonlikcha gidrolizlanadi: SiX4 + 2H2O \u003d SiO2 + 4HX;

siO2 ning juda kichik zarralari hosil bo'lishi sababli havoda tutun;

kremniy tetraflorid boshqacha reaksiyaga kirishadi: 3SiF4 + 2H2O \u003d SiO2 + 2H2SiF6. Xlorosilanlar

(SiHnX4-n), masalan SiHCl3 (Si ga gazli HCl ta'sirida olingan),

suv ta'sirida kuchli siloksan bilan polimer birikmalarini hosil qiladi

zanjir Si-O-Si. Yuqori reaktiv, xlorosilanlar

kremniy organiklarini ishlab chiqarish uchun boshlang'ich materiallar bo'lib xizmat qiladi.

X - xlor tarkibida Si atomlari zanjirlarini o'z ichiga olgan SinX2n + 2 tipidagi birikmalar beradi

bir qator, shu jumladan Si6Cl14 (tnl 320 ° C); galogenlarning qolgan qismi faqat Si2X6 ni hosil qiladi.

(SiX2) n va (SiX) n turlarining birikmalari olingan. SiX2 va SiX molekulalari

yuqori haroratda gaz shaklida va o'tkir sovutish bilan mavjud

(suyuq azot) qattiq polimer moddalarni hosil qiladi, ichida erimaydi

umumiy organik erituvchilar.

Silikon tetraklorid SiCl4 soqol moylarini ishlab chiqarishda ishlatiladi,

elektr izolyatsiyasi, issiqlik uzatuvchi suyuqliklar, suv o'tkazmaydigan suyuqliklar va boshqalar.

Kremniy karbid.

Kremniy karbid, karborund, SiC, kremniy-uglerod birikmasi; biri

texnologiyada ishlatiladigan eng muhim karbidlar. Sof shaklida K. to. Rangsiz

olmos yorqinligi bilan kristall; texnik mahsulot yashil yoki ko'k-qora

ranglar. Ikkita asosiy kristalli modifikatsiyada mavjud.

olti burchakli (a-SiC) va kubik (b-SiC), olti burchakli mavjudot bilan

"Gigant molekula" bir xil strukturaviy printsip asosida qurilgan

oddiy molekulalarning yo'naltirilgan polimerizatsiyasi. Uglerod atomlarining qatlamlari va

a-SiC tarkibidagi kremniy bir-biriga nisbatan har xil yo'llar bilan joylashtirilgan bo'lib, ko'pchilikni hosil qiladi

strukturaviy turlari. B-SiC dan a-SiC ga o'tish haroratda sodir bo'ladi

2100-2300 ° S (teskari o'tish odatda kuzatilmaydi). K. k Olovga chidamli

(parchalanish bilan 2830 ° C da eriydi), qattiqligi juda yuqori

(mikro qattiqlik 33400 Mn / m2 yoki 3.34 tf / mm2), faqat olmos va bordan keyin

karbid B4C; mo'rt; zichligi 3,2 g / sm3. K. turli xil turg'unlikda

kimyoviy muhit, shu jumladan yuqori haroratda.

Kvars qumi aralashmasidan 2000-2200 ° S elektr pechlarida olinadi

(51-55%), NaCl (I-5%) va talaş (5-10%) qo'shilgan koks (35-40%).

Yuqori qattiqligi, kimyoviy qarshiligi va aşınmaya bardoshliligi tufayli K.

chunki u abraziv material sifatida (maydalashda), kesish uchun keng qo'llaniladi

qattiq materiallar, asboblar punktlari, shuningdek har xil ishlab chiqarish uchun

kompleksda ishlaydigan kimyoviy va metallurgiya uskunalarining qismlari

yuqori harorat sharoitlari. K. to., Turli xil aralashmalar bilan aralashtirilgan,

yarimo'tkazgich texnologiyasida ishlatiladi, ayniqsa ko'paygan

harorat. K.dan foydalanish qiziqarli, elektrotexnika sohasida - uchun

yuqori haroratli elektr qarshilik pechlari uchun isitgichlar ishlab chiqarish

(elak tayoqchalari), elektr uzatish liniyalari uchun chaqmoq chaqirgichlar

oqim, chiziqli bo'lmagan qarshilik, elektr izolyatsiya moslamalari tarkibida va boshqalar.

Silikon dioksid

Silikon dioksid (silika), SiO2, kristallar. Eng keng tarqalgan

mineral - kvarts; oddiy qum ham kremniy dioksiddir. Ichida ishlatilgan

shisha, chinni buyumlar, sopol idishlar, beton, g'isht, keramika ishlab chiqarish

kauchuk plomba moddasi, xromatografiyada adsorbent, elektronika, akusto-optik

va boshqa Silika minerallari, bir qator mineral turlari

silikon dioksidning polimorfik modifikatsiyalari; aniq ostida barqaror

bosimga qarab harorat oralig'i.

Nomi | | Tizim | Bosim, | Tempera- | Zichlik |

Mineral | | | am * | | Th, |

| | | | | dumaloq, ° S | kg / m "|

| b-krisobali | | kubik | 1 | 1728-147 | 2190 |

| t | | | | 0 | |

| b-tridimit | | Olti burchakli | 1 | 1470-870 | 2220 |

| | | naya | | | |

| a-kvarts | | olti burchakli | 1 | 870-573 | 2530 |

| | | naya | | | |

| b-kvarts | | trigonal | 1 | 573 dan past | 2650 |

| b1-tridimit | | olti burchakli | 1 | 163-117 | taxminan. |

| | | naya | | | 2260 |

| a-tridimit | metastabil | rombik | 1 | quyida 117 | taxminan. |

| | th | | | | 2260 |

| a-cristobali | | Tetragonal | 1 | 200 dan past | 2320 |

| t | | naya | | | |

| Kezit | Metastabil | monoklinik | 35 ming | 1700-500 | 2930 |

| | e past | | | | |

| | temp- | | | | |

| | ratura va | | | | |

| bosimlar | | | | |

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

| | | naya | ming | | |

| Kitit | | to'rtburchak | 350-1260 | 585-380 | 2500 |

| | | naya | | | |

* 1 am \u003d 1 kgf / sm2 @ 0,1 Mn / m2.

Kristalli materialning kristall tuzilishining asosini uch o'lchovli ramka tashkil etadi,

oddiy kislorod orqali bog'langan tetraedrlardan qurilgan (5104).

Biroq, ularning joylashishi simmetriyasi, qadoqlash zichligi va o'zaro bog'liqlik

yo'nalishlar har xil, bu individual kristallarning simmetriyasida aks etadi

minerallar va ularning jismoniy xususiyatlar... Istisno stishovit,

tuzilishining asosini oktaedra (SiO6) tashkil etadi, ular strukturani tashkil qiladi,

rutilga o'xshash. Barcha kvarts kristallari (kvartsning ayrim navlaridan tashqari)

odatda rangsiz. Mineralogik shkaladagi qattiqlik boshqacha: 5,5 (a-) dan

tridimit) dan 8-8,5 gacha (stishovit).

K. m.Odatda juda mayda donalar shaklida uchraydi, kriptokristalin

tolali (a-krisobalit, lussatit deb ataladi) va ba'zan sferoidal

shakllanishlar. Kamroq - tabular yoki lamellar kristallari shaklida

shakli (tridimit), oktaedral, dipiramidal (a- va b-kritobalit),

ingichka igna (kezit, stishovit). Ko'pchilik kvarts m. (Kvartsdan tashqari) juda yaxshi

nodir va er qobig'ining sirt zonalarida beqaror.

Yuqori haroratli SiO2 modifikatsiyalari - b-tridimit, b-kristobalit -

yosh effuziv jinslarning kichik bo'shliqlarida (datsitlar, bazaltlar,

liparitlar va boshqalar). Past haroratli a-kristobalit va tridimit bilan birga,

agat, xalsedon, opalning tarkibiy qismlaridan biridir; topshirilgan

issiq suvli eritmalardan, ba'zan kolloid SiO2 dan. Stishovit va koezit

arizona shtatidagi (AQSh) Iblis Kanyon meteorik kraterining qumtoshlarida topilgan,

ular bir zumda yuqori yuqori bosimdagi kvarts tufayli hosil bo'lgan va

meteorit tushishi paytida harorat ko'tarilganda. Tabiatda ham

mavjud: kvars shishasi (lesxatelit deb ataladi), ichida hosil bo'lgan

chaqmoq chaqishi natijasida kvarts qumining erishi va melanoflogit natijasida

kichik kubikli kristallar va qobiqlar shaklida (tarkibidagi psevdomorflar)

mahalliy oltingugurtda etishtirilgan opalga o'xshash va xalsedonga o'xshash kvarts)

sitsiliya (Italiya) konlari. Kitit tabiatda topilmagan.

Kvarts (nemis kvarsi), mineral; K. nomi bilan ikkita kristalli

silikon dioksid SiO2 modifikatsiyalari: olti burchakli K. (yoki a-K.), barqaror

870-573 ° C harorat oralig'ida 1 atm (yoki 100 kn / m2) bosim ostida va

trigonal (b-K.), 573 ° S dan past haroratlarda barqaror. b-K. eng

tabiatda keng tarqalgan. U trigonal sinfda kristallanadi

trigonal tizimning trapezoedrasi. Karkas tipidagi kristalli tuzilish

spiral shaklida joylashgan kremniy-kislorodli tetraedradan qurilgan (bilan

vintni o'ngga yoki chapga urish) kristallning asosiy o'qiga nisbatan. IN

bunga qarab, o'ng va chap tizimli va morfologik

ba'zilarining joylashishi simmetriyasida tashqi tomondan farq qiladigan kristall shakllari

yuzlar (masalan, trapezoedron va boshqalar). Samolyotlar va markazning etishmasligi

kristallardagi simmetriya K. piezoelektrik va mavjudligini aniqlaydi

pyroelektrik xususiyatlar.

Ko'pincha K. kristallari uzun bo'yli prizmatik ko'rinishga ega

olti burchakli prizma va ikkita romboedron yuzlarining ustun rivojlanishi

(kristall bosh). Ko'pincha, kristallar psevdo-olti burchakli shaklga ega

bipiramidalar. K.ning tashqi muntazam kristallari odatda murakkab egizaklar,

deb ataladigan eng ko'p egizak maydonlarni shakllantirish. Braziliya yoki

dafin qonunlari. Ikkinchisi nafaqat kristallarning o'sishi paytida,

balki termal a - b da ichki konstruktiv qayta qurish natijasida

siqilish bilan birga o'tishlar, shuningdek mexanik deformatsiyalar.

Kristallar, donalar va agregalarning rangi juda xilma-xildir: eng keng tarqalgan

rangsiz, sutli oq yoki kulrang K. Shaffof yoki shaffof

chiroyli rangdagi kristallar, ayniqsa shunday nomlanadi: rangsiz, shaffof -

toshli tosh; binafsha - ametist; tutunli - rauchtopaz; qora

Morion; oltin sariq - sitrin. Turli xil ranglar odatda tufayli bo'ladi

si4 + ni Fe3 + yoki Al3 + bilan bir vaqtning o'zida almashtirishda tizimli nuqsonlar

na1 +, Li1 + yoki (OH) 1- panjarasiga kirish. Uchrashish ham qiyin

xorijiy minerallarning mikrokluziyalari tufayli rangli kristallar: yashil prase

Aktinolit yoki xlorit mikrokristallarini kiritish; oltin yaltiroq

aventurin - slyuda yoki gematit qo'shimchalari va boshqalar Kriptokristalin

k. navlari - agat va kalsedon - eng yaxshi tolalardan iborat

shakllanishlar. Optik jihatdan bir tomonlama, ijobiy. Sinishi indekslari

(kunduzgi yorug'lik uchun l \u003d 589,3): ne \u003d 1,553; yo'q \u003d \u003d 1,544. Shaffof

ultrabinafsha va qisman infraqizil nurlari. Nurni uzatishda

optik o'q yo'nalishi bo'yicha tekislikdagi qutblangan nur, chap qo'l kristallari K.

qutblanish tekisligini chapga, o'ng esa - o'ngga burang. Ko'rinadigan qismida

spektri, burilish burchagi qiymati (K. plastinkasining 1 mm qalinligi bo'yicha) dan farq qiladi

32,7 (l 486 nm uchun) dan 13,9 ° gacha (728 nm). Dielektrik qiymat

o'tkazuvchanlik (eij), piezoelektrik modul (djj) va elastik

koeffitsientlar (Sij) quyidagicha (xona haroratida): 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. Lineer koeffitsientlar

kengayishlar quyidagilar: 3-tartibli o'qga perpendikulyar 13.4 * 10-6 va

8 * 10-6 o'qiga parallel. B - a o'zgarishi issiqligi 2,5 kkal / mol

(10,45 kJ / mol). Mineralogik qattiqlik 7; zichlik 2650

kg / m3. U 1710 ° S haroratda eriydi va sovutilganda qattiqlashadi.

kvarts stakan. Fused K. yaxshi izolyator; bilan kub qarshilik

18 ° C da 1 sm chekka 5 * 1018 ohm / sm, chiziqli kengayish koeffitsienti

0,57 * 10-6 sm / ° S. Iqtisodiy jihatdan foydali ekish texnologiyasi ishlab chiqildi

sintetik monokristallar, ular SiO2 ning suvli eritmalaridan olinadi

yuqori bosim va haroratda (gidrotermal sintez). Kristallar

sintetik K. barqaror piezoelektrik xususiyatlarga ega,

nurlanish qarshiligi, yuqori optik bir xillik va boshqa qimmatli narsalar

texnik xususiyatlari.

Tabiiy K., juda keng tarqalgan mineral hisoblanadi

ko'p jinslarning ajralmas qismi, shuningdek foydali konlari

eng xilma-xil genezisning qoldiqlari. Eng muhimi

sanoat kvarts materiallari - kvarts qumlari, kvartsitlar va

kristalli monokristalli K. Ikkinchisi kamdan-kam uchraydi

juda hurmatga sazovor. SSSRda K.ning asosiy kristall konlari Uralda, yilda

Ukraina SSR (Volin), Pomirda, daryo havzasida. Aldan; chet elda - depozitlar

Braziliya va Malagas Respublikasi. Kvarts qumlari muhim xomashyo hisoblanadi

keramika va shisha sanoati. Monokristallar K. topadi

radiotexnika sohasida qo'llanilishi (piezoelektrik chastota stabilizatorlari,

ultratovush qurilmalaridagi filtrlar, rezonatorlar, piezoelektrik plitalar va boshqalar); yilda

optik asboblar (spektrograflar, monoxromatatorlar, linzalar uchun prizmalar)

ultrabinafsha optikasi va boshqalar uchun). Birlashtirilgan K. uchun ishlatiladi

maxsus kimyoviy shisha idishlarni tayyorlash. K. uchun ham ishlatiladi

kimyoviy jihatdan toza kremniy olish. Shaffof, chiroyli rang

k. navlari yarim qimmatbaho toshlar bo'lib, keng tarqalgan

zargarlik ishlari.

Kvarts shishasi, eritish natijasida olingan bitta komponentli silikat shishasi

kremniyning tabiiy navlari - tosh kristall, tomir kvartsi va

kvarts qumi, shuningdek sintetik silikon dioksid. Ikkisini farqlang

sanoat K.larining turi: shaffof (optik va texnik) va

shaffof emas. Ochiqlik. Katta miqdorni beradi

unda tarqalgan kichik gaz pufakchalari (diametri 0,03 dan 0,3 gacha)

mkm), yorug'lik tarqaladi. Eritish natijasida olingan optik shaffof kristalli shisha

butunlay bir hil bo'lgan tosh kristall, ko'rinadigan gazni o'z ichiga olmaydi

pufakchalar; silikat ko'zoynaklar orasida eng past ko'rsatkichga ega

sinishi (nD \u003d 1.4584) va eng yuqori nur o'tkazuvchanligi, ayniqsa

ultrabinafsha nurlar. K. bilan. yuqori termal va

kimyoviy qarshilik; yumshatish harorati K. sahifasi. 1400 ° S K. s. yaxshi

dielektrik, o'ziga xos elektr o'tkazuvchanligi 20 ° S-10-14 - 10-16 ohm-

1m-1, dielektrik yo'qotish teginasi 20 ° C va chastotada

106 Hz - 0,0025-0,0006. K. s. laboratoriya ishlab chiqarish uchun ishlatiladi

idishlar, krujkalar, optik asboblar, izolyatorlar (ayniqsa yuqori uchun

harorat), harorat o'zgarishiga chidamli mahsulotlar.

Silanlar (lot. Silicium dan - kremniydan), umumiy vodorodli kremniy birikmalari

sinH2n + 2 formulalari. Si8H18 oktasilanigacha silanlar olingan. Qachon

xona harorati, birinchi ikkita K. - monosilan SiH4 va disilan Si2H6 -

gazsimon, qolganlari uchuvchi suyuqliklardir. Hamma K. yoqimsiz hidga ega,

zaharli. K. havodagi alkanlarga qaraganda ancha kam barqaror

o'z-o'zidan yonib turadi, masalan 2Si2H6 + 7O2 \u003d 4SiO2 + 6H2O. Suv parchalanadi:

Si3H8 + 6H2O \u003d 3SiO2 + 10H2. K. tabiatda uchramaydi. Laboratoriyada harakat bilan

suyultirilgan kislotalar magnezium silitsidga aylanadi, har xil K. aralashmasi olinadi, uning

kuchli sovutilgan va ajratilgan (umuman yo'q bo'lganda fraksiyonel distillash bilan

havo).

Kremniy kislotasi

Kremniy kislotalari, kremniy angidrid SiO2 hosilalari; juda zaif

suvda oz eriydigan kislotalar. Sof shaklda,

metasilik kislota H2SiO3 (aniqrog'i, uning polimer shakli H8Si4O12) va

H2Si2O5. Suvli eritmadagi amorf kremniy dioksidi (amorf kremniy)

(1 litrda 100 mg atrofida eruvchanligi) asosan ortosilikon hosil qiladi

kislota H4SiO4. K.ning super to'yingan eritmalarida turli xil yo'llar bilan olinadi.

kolloid zarralar (molyar massasi 1500 gacha) hosil bo'lishi bilan o'zgarishi, tomonidan

ularning sirtlari OH guruhlari. Ma'lumotli va boshqalar. sol

pH ga qarab, pH barqaror bo'lishi mumkin (pH taxminan 2)

yoki u jamlanib gel hosil qilishi mumkin (pH 5-6). Barqaror

tarkibida maxsus moddalarni o'z ichiga olgan yuqori konsentratsiyali K. dan.

to'qimachilikda qog'oz ishlab chiqarishda ishlatiladigan stabilizatorlar

sanoat, suvni tozalash uchun. Ftorosilikat kislota, H2SiF6,

kuchli noorganik kislota. U faqat suvli eritmada mavjud; yilda

erkin shakl kremniy tetraflorid SiF4 va vodorod ftoridga ajraladi

HF. U kuchli dezinfektsiyalovchi vosita sifatida ishlatiladi, lekin asosan -

silikofloridlarga K. tuzlarini olish.

Silikatlar

SILIKATLAR, kremniy kislotasi tuzlari. Yer qobig'ida eng keng tarqalgan

(Massa bo'yicha 80%); 500 dan ortiq minerallar ma'lum, ular orasida qimmatlidir

zumrad, beril, akuamarin kabi toshlar. Silikatlar tsementlarning asosidir,

keramika, emal, silikat shisha; ko'plab metallarni ishlab chiqarishda xom ashyo,

yopishtiruvchi moddalar, bo'yoqlar va boshqalar; radioelektronika materiallari va boshqalar. Silikon ftoridlar,

ftorosilikatlar, gidroflorosilikat kislota H2SiF6 tuzlari. Isitganda

parchalanish, masalan CaSiF6 \u003d CaF2 + SiF4. Na, K, Rb, Cs va Ba tuzlari qattiq

suvda eriydi va ishlatiladigan xarakterli kristallarni hosil qiladi

miqdoriy va mikrokimyoviy tahlil. Eng amaliy

natriy silikoflorid Na2SiF6 ga ega (xususan, ishlab chiqarishda)

kislotaga chidamli tsementlar, emallar va boshqalar). Na2SiF6 ning muhim qismi

naF ga qayta ishlangan. Si2 tarkibidagi chiqindilardan Na2SiF6 ni oling

superfosfat o'simliklari. Mg, Zn va Al kremniy ftoridlari suvda oson eriydi

(texnik nomi fluates) gidroizolyatsiya uchun ishlatiladi

qurilish toshi. Barcha K. (shuningdek H2SiF6) zaharli hisoblanadi.

Ilovalar.

Shakl 1 O'ng va chap kvarts.

Shakl 2 Silika minerallari.

Shakl 3 Kvarts (tuzilish)