Silisium (grunnstoff) egenskaper karakteristisk formel. Silicon åpning historie

Mange moderne teknologisk utstyr og apparater har blitt opprettet på grunn av de unike egenskapene til stoffer som finnes i naturen. Menneskeheten ved eksperimentering og nøye studie av de elementene som omgir oss oppgraderer stadig sin egen oppfinnelse - denne prosessen kalles teknologiske fremskritt. Den er basert på enkle, tilgjengelige for alle tingene som omgir oss i hverdagen. For eksempel sand, hva kan det være overraskende og uvanlig? Forskere var i stand til å isolere den fra silisium - et kjemisk element, uten noe som det ikke skulle være noen datautstyr. Dens anvendelsesområde er varierte og er i stadig vekst. Dette oppnås ved de unike egenskapene til silisiumatomet, dets struktur og muligheten for enkle forbindelser med andre stoffer.

funksjonen

I det periodiske system, utvikles D. I. Mendeleevym, silisium (grunnstoff) angitt med symbolet Si. Det refererer til de ikke-metaller, er plassert i hoved den fjerde gruppe av den tredje periode, har atomnummer 14. Nærheten til karbon er ikke tilfeldig: i mange av deres egenskaper er sammenlignbare. Ikke finnes i naturen i ren form, som et aktivt element, og har en tilstrekkelig sterk binding med oksygen. Grunnmateriale - silisiumdioksyd, som er et oksid, og silikater (sand). Når dette silisium (sin naturlige forbindelse) er en av de mest vanlige kjemiske elementer i verden. Massefraksjon innhold av det andre bare oksygen (mer enn 28%). Det øverste skorpelaget inneholder silisiumdioksyd i form (dette kvarts), forskjellige typer leire og sand. Den nest mest vanlige gruppen er satt sammen av sine silikater. I en dybde på omtrent 35 km fra overflatelagene er anordnet granitt og basalt innskudd, som inneholder silisiumforbindelser. Den prosentvise innhold av jordens kjerne er ikke funnet ut enda, men nærmest overflatelaget av mantelen (opp til 900 km) består av silikater. Sammensetningen av sjøvann silisiumkonsentrasjonen er 3 mg / l, måne jord 40% består av forbindelser. Cosmos, som menneskeheten hittil har undersøkt dette inneholde kjemisk element i store mengder. For eksempel, spektralanalyse av meteoritter, som nærmer seg bakken i en avstand som er tilgjengelig for forskere har vist at de består av 20% av silisium. Det er en mulighet for dannelse av livet på grunnlag av dette elementet i vår galakse.

forskningsprosessen

Historien om oppdagelsen av grunnstoff silisium har flere etapper. Mange stoffer, systematisert Mendelejev, brukt av menneskeheten i århundrer. Dessuten er elementene i den naturlige form, d.v.s.. i forbindelser som ikke er blitt kjemisk behandlet, og alle deres egenskaper ble ikke kjent for folk. I prosessen med å studere alle funksjonene av et stoff han dukket opp nye bruksområder. Egenskapene til silisium til dags dato har ikke blitt undersøkt før slutt - dette elementet er tilstrekkelig bredt og variert utvalg av programmer gir rom for nye funn for fremtidige generasjoner av forskere. Moderne teknologi vil betydelig akselerere denne prosessen. I det nittende århundre, har mange kjente kjemikere prøvd å få en ren silisium. For første gang var det mulig å foreta Tenaru L. J. og Gay-Lussac i 1811, men oppdagelsen av elementet tilhører J. Berzelius, som var i stand til ikke bare å identifisere stoffet, men også for å beskrive den. Kjemiker fra Sverige fikk silisium i 1823, for han brukte metallisk kalium og kaliumsalt. Reaksjonen fant sted på katalysatoren i form av varme. Den resulterende enkel substans grå-brun farge er en amorf silisium. Krystallren element ble oppnådd i 1855, Sainte-Kler Devilem. Kompleksiteten er direkte relatert til fordeling av et høyfast atomære bindinger. I begge tilfeller er den kjemiske reaksjon rettet mot en fremgangsmåte for rensing av urenheter, de amorfe og krystallinske modeller har forskjellige egenskaper.

Silicon: grunnstoff uttale

Det første navnet av det resulterende pulver - Kizel - ble foreslått av Berzelius. I Storbritannia og USA silisium og i dag ble omtalt som silisium (Silikon) eller silikon (Silicon). Begrepet stammer fra det latinske ordet "flint" (eller "stein"), og i de fleste tilfeller er det knyttet til begrepet "jord" på grunn av en bred spredning i naturen. Russiske uttalen av den kjemiske er forskjellig, alt avhengig av kilden. Han ble kalt silica (Zakharov brukes begrepet i 1810), Sicilia (1824, Dvigubsky, Solovjov), silika (1825, frykt), og bare i 1834, den russiske kjemikeren tyske Ivanovitsj Gess introduserer et navn som til nå brukt de fleste kilder - silisium. De periodiske Mendelejev System han utpekt symbol Si. Hvordan lese grunnstoff silisium? Mange lærde av engelsktalende land uttale navnet hans som "B" eller bruke ordet "silikon". Derav den verdensberømte navn av dalen, som er en forskning og produksjon av maskinvare plattform. Russisk-talende befolkning refererer til silisium element (fra det greske ordet "klippe Mountain").

Å være i naturen: felt

Hele fjell systemer bestående av silisiumforbindelser, som ikke er funnet i en ren form, fordi alle kjente mineraler er dioksyder eller silikater (aluminosilikater). Den utrolige skjønnheten av steinene som brukes av folk som prydmateriale - det opaler, ametyster, kvarts type, jaspis, kalsedon, agat, bergkrystall, karneol og mange andre. De er dannet på grunn av forekomsten av de forskjellige silisiumforbindelser som er bestemt av tettheten, struktur, farge og retning av bruk. Se gjennom uorganisk verden kan være forbundet med den samme kjemiske element, i hvilket miljø danner sterke bindinger med metaller eller metaller (sink, magnesium, kalsium, mangan, titan og D. osv.). Sammenlignet med andre stoffer, silisium ganske lett tilgjengelig for utvinning på industriell skala: det finnes i de fleste typer malm og mineraler. Derfor er aktivt utvunnet avsetninger knyttet til de mest rimelige energikilder enn til de territoriale klynger av materie. Kvartsitt og kvartssand er tilgjengelig i alle land. De fleste store produsenter og silisium leverandører er: Kina, Frankrike, Norge, USA (West Virginia, Ohio, Alabama, New York), Australia, Sør-Afrika, Canada, Brasil. Alle produsenter bruker en rekke forskjellige måter, som er avhengig av den type produkt (teknisk, halvleder, høy-silisium). Grunnstoff anriket i tillegg eller alternativt, renset fra alle typer urenheter har individuelle egenskaper som er avhengig av den videre anvendelse. Dette gjelder også for stoffet. Silisium struktur definerer omfanget av dens anvendelse.

Historie i bruk

Svært ofte, på grunn av likheten med navn på folk forvirre silisium og flint, men disse begrepene er ikke identiske. Vi er klare. Som allerede nevnt, i naturen, silisium er ikke funnet i sin rene form, kan ikke sies om sine forbindelser (det samme silika). De viktigste mineraler og bergarter dannet dioksid vi vurderer stoffet - er sand (vann og silika), kvarts og kvartsitt, feltspat og flint. Sistnevnte hadde hørt må ha alt, fordi det er gitt stor betydning i menneskehetens historie. Med denne knytte steinredskaper av mennesker i steinalderen. Sine skarpe kanter som følge av chipping av berggrunnen, blir enklere arbeidet til de gamle husmødre, og muligheten for sliping - jegere og fiskere. Flint hadde ikke styrken av metallprodukter, men de mislykkede instrumenter kan lett bli erstattet. Dens bruk som en flint varte mange århundrer - før oppfinnelsen av alternative kilder.

Med hensyn til dagens realiteter, egenskapene til silikon gjør det mulig å utnytte materialet for dekorasjon eller etablering av keramiske PORSELEN, med, i tillegg til en fin estetisk utseende, den har en rekke gode funksjonelle kvaliteter. En separat retningen for sin anvendelse på grunn av den foreliggende oppfinnelse av glass omtrent 3000 år siden. Denne hendelsen gitt en mulighet til å skape speil, servise, glassmosaikk av forbindelser som inneholder silisium. Formel førstnevnte stoff supplert nødvendige komponenter, slik at produktet for å gi den ønskede farge og virkning på styrken av glasset. Utrolig skjønnhet og variasjon av kunstverk ble laget av en mann fra mineraler og steiner som inneholder silisium. Den helbredende egenskaper av dette elementet er blitt beskrevet av forskere fra oldtiden og anvendt gjennom hele menneskehetens historie. De lagt ut brønnene for drikkevann lagringsplass for produkter som brukes i hverdagen og i medisin. Resten oppnådd ved oppmaling pulver ble påført på sårene. Spesiell oppmerksomhet ble betalt til vann som insisterer på en potte fremstilt av forbindelser som inneholder silisium. Kjemisk element innhold interaksjon med den, slik at nummeret ødelegge patogene bakterier og mikroorganismer. Og det er ikke alle sektorer der vi vurderer stoffet er veldig, veldig etterspurt. silisium struktur bevirker at multifunksjonalitet.

egenskaper

For mer informasjon om funksjonene i materialet er det nødvendig å vurdere, tar hensyn til alle mulige egenskaper. Plan stoffet silisium kjemiske karakteristika innbefatter fysiske egenskaper, elektriske parametere, studien forbindelser og reaksjonsbetingelser, og slik at deres passasje. G. silisium i den krystallinske form har en mørk grå farge med en metallisk glans. Kubisk flatesentrert gitter av ligner karbon (diamant), men på grunn av den større lengde av koblingene er ikke så sterk. Plastic det gjør varme opp til 800 ^{° C,} i andre tilfeller, er det fortsatt skjør. De fysikalske egenskapene av silikon, gjør det helt unikt stoff: det er transparent for infrarød stråling. Smeltepunkt - 1410 ⁰ C og koke - 2,600 ⁰ C, tettheten under normale forhold - 2330 kg / ^m3. Varmeledningsevnen er ikke konstant for de forskjellige prøver er det mottas i en tilnærmet verdi på 25 ⁰ C. Egenskapene til silisiumatomet tillate dens bruk som en halvleder. Slike programmer er mest etterspurt i dagens verden. Størrelsen av ledningsevnen påvirker sammensetningen av silisium og elementer, er i forbindelse med dem. Så, for forbedret elektronisk ledningsevne anvendes antimon, arsen, fosfor, for perforert - aluminium, gallium, bor, indium. Ved opprettelse av enheter med silisium brukes som en føringsflate behandlingen med middelet, noe som påvirker driften av apparatet.

Egenskapene av silikon som en utmerket leder brukt ganske mye i den moderne instrument. Spesielt viktig dets anvendelse ved fremstilling av avansert utstyr (for eksempel moderne databehandlingsenheter, datamaskiner).

Silisium: karakteristiske kjemiske elementet

I de fleste tilfeller, silisium er fireverdig, er det også kommunikasjon, der det kan settes til to. Under normale forhold er det lite aktive, har sterk forbindelse ved romtemperatur kan bare reagere med fluor i gassaggregattilstand. Dette er på grunn av blokkeringseffekten Dioxide overflatefilm, som er observert i interaksjon med det omgivende oksygen eller vann. For å stimulere de reaksjoner som er nødvendige for å anvende en katalysator: en økning i temperatur er ideell for en substans, slik som silikon. Grunnstoff reagerer med oksygen ved 400 til 500 ⁰ C, noe som resulterer Dioxide film øker, vil oksidasjonsprosessen. Når temperaturen heves til 50 ⁰ C, reaksjonen med brom, klor, jod, hvorved flyktige tetrahalogenider dannet. Med syrer silisium ikke reagerer, med unntak av en blanding av flussyre og salpetersyre, mens et hvilket som helst alkali i en oppvarmet tilstand er løsningsmiddel. Silaner som produseres bare ved dekomponering av silisider i reaksjonen med hydrogen ikke kommer inn i den. Den høyeste styrke og kjemiske forbindelser skiller passivitet med bor og karbon. Høy motstandsevne mot alkalier og syrer, med en forbindelse av nitrogen, noe som skjer ved temperaturer over 1000 ⁰ C. silisider er oppnådd ved reaksjon med metaller, og i dette tilfellet er avhengig av valensen av det komplementære element, som viser silisium. Formel substans dannet med deltakelse av et overgangsmetall er motstandsdyktig mot syrer. Strukturen av silisiumatom direkte påvirker dets egenskaper og evne til å interagere med andre elementer. Prosessen med dannelse av bindinger i naturen, og når de utsettes for substansen (i laboratoriet, industrielt miljø) varierer sterkt. Silisium struktur inntar sin kjemiske aktivitet.

struktur

Kretsstrukturen av silisiumatom har sine egne særtrekk. Ladningen kjerne 14, som tilsvarer sekvensnummeret i det periodiske system. Antallet av ladde partikler: protoner - 14; elektron - 14; nøytroner - 14. Kretsstrukturen av silisiumatomer er følgende: Si 14) 2) 8) 4. På den siste (ytre) elektron nivå er 4 som bestemmer graden av oksidasjon med fortegnet "+" eller "-". Silisiumoksid har formelen _SiO2 (valens 4+), et flyktig hydrogenforbindelse - SiH ₄ (valens på -4). Store mengder silisium kan atomer i noen forbindelser har et koordinasjonstall på seks, slik som en forbindelse med fluor. Molar masse - 28 atomradius - 132 ps, det elektronskall konfigurasjon: 1S 2S ^{2 2 2} 3 S ⁶ 2P 3P ^2.

søknad

Overflateaktive midler eller fullstendig dopet silisium anvendes som halvleder ved oppretting av mange, blant annet presisjon, innretninger (f.eks solceller, transistorer, likeretter og t. D.). Ultrapure silisium brukes til å lage solceller (energi). Type enkeltkrystall anvendes for fremstilling av speil og en lasergass. Silisiumforbindelser oppnådd glass, keramiske fliser, keramikk, porselen, fajanse. Den rekke typer varer produsert er vanskelig å beskrive, deres utnyttelse skjer i hverdagen, i kunst og vitenskap, på arbeidsplassen. Den resulterende sement er råmaterialet for å skape mikser og murstein behandling materialer. Fordeling av oljer, kan smøremidler basert på silikonforbindelser i betydelig grad redusere friksjonen i de bevegelige delene av mange mekanismer. Silicider grunn av unike egenskaper i aggressive media telleren (syrer, temperaturer) er mye brukt i industrien. Deres elektriske, nukleære og kjemiske indikatorer ta hensyn til eksperter på komplekse produksjoner, spiller ingen liten rolle og struktur av den silisiumatom.

Vi har listet opp de mest høyteknologiske og avanserte til dato søknaden. Den mest vanlige, som blir produsert i store mengder Teknisk silisium anvendes på flere måter:

1. Som råstoff for fremstillingen av en ren substans.
2. For å legere metallurgisk industri: tilstedeværelsen av silisium øker ildfast, forbedrer korrosjonsmotstand og mekanisk styrke (med et overskudd av dette element, kan legeringen bli for sprø).
3. Som et deoksideringsmiddel for å fjerne overskudd av oksygen fra metallet.
4. Råstoff for fremstilling av silaner (Si-forbindelser med organiske stoffer).
5. For hydrogen produksjon av silisiumjernlegering.
6. Produksjon av solcellepaneler.

Stor verdi av stoffet og for normal funksjon av den menneskelige organisme. Silisium struktur, dens egenskaper er i dette tilfelle avgjørende. I dette tilfellet, et overskudd eller mangel på det fører til alvorlige sykdommer.

Menneskekroppen

Medisin for en lang tid ved bruk av silisium som en bakteriedrepende og antiseptiske. Men med alle fordelene ved utendørs bruk dette elementet må stadig fornyes i menneskekroppen. Det normale nivået av innholdet vil forbedre livet generelt. I tilfelle av en mangel på mer enn 70 sporstoffer og vitaminer er de metaboliseres av kroppen, som er betydelig lavere motstand mot en rekke sykdommer. Den høyeste prosentandel av silisium er observert i ben, hud, sener. Han spiller rollen som et strukturelt element som understøtter styrke og gir elastisitet. Alle skjelett hardt vev dannet på bekostning av sine forbindelser. Som et resultat av nylige studier fant et silisiuminnhold i nyrene, pankreas og bindevev. Rollen til disse organer i funksjon i kroppen er ganske stor, så reduserer dens innhold er skadelig innvirkning på mange viktige indikatorer for utkomme. Dagen med mat og vann kroppen skal motta en gram silisium - dette vil bidra til å unngå mulige sykdommer så som inflammasjon av huden, oppmykning av bein, dannelse av stein i lever, nyrer, uklart syn, hår og negler tilstander, aterosklerose. Når et tilstrekkelig nivå av innholdet i denne elementet øker immunitet, normaliserer stoffskiftet, forbedrer opptaket av mange elementer som er nødvendige for menneskers helse. Den største mengden av silika - i kornavlinger, reddiker, bokhvete. Vil gi betydelige fordeler for silisium vann. For å bestemme antallet og hyppigheten av bruken er best å ta kontakt med en spesialist.