Silicon a'i gyfansoddion. Silicon mewn natur. Cymhwyso silicon

Un o'r rhai mwyaf galwedig yn yr elfennau technoleg a diwydiant yw silicon. Mae hyn yn ddyledus i'w eiddo anarferol. Heddiw, mae yna lawer o wahanol gyfansoddion o'r elfen hon sy'n chwarae rhan bwysig yn y synthesis a chreu cynhyrchion technegol, offer gwydr, offer, adeiladu a gorffen deunyddiau, gemwaith a diwydiannau eraill.

Nodweddion cyffredinol silicon

Os ydym yn ystyried sefyllfa silicon mewn system gyfnodol, yna gallwn ddweud hyn:

1. Fe'i lleolir yn grŵp IV y prif is-grŵp.
2. Y rhif cyfresol yw 14.
3. Y màs atomig yw 28,086.
4. Symbol cemegol Si.
5. Yr enw yw silicon, neu yn Lladin - silicium.
6. Cyfluniad electronig yr haen allanol 4e: 2e: 8e.

Mae'r dailt grisial o silicon yn debyg i dellt diamwnt. Yn yr nodau mae atomau, y mae eu math yn giwbig yn wyneb-ganolog. Fodd bynnag, oherwydd hyd bond hirach, mae priodweddau ffisegol silicon yn wahanol iawn i briodweddau newid allotropig o garbon.

Eiddo ffisegol a chemegol

Mae dau addasiad allotropig o'r elfen hon: amorffaidd a chrisiog. Maent yn debyg iawn. Fodd bynnag, fel yn achos sylweddau eraill, y prif wahaniaeth rhyngddynt yw'r dailt grisial o silicon.

Yn yr achos hwn, y ddau ddiwygiad yw powdr o liwiau gwahanol.

1. Mae silicon crystalline yn powdr sgleiniog llwyd tywyll, sy'n debyg i fetel. Mae ei strwythur yn cyfateb i diemwnt, ond mae'r eiddo yn wahanol. Mae wedi:

• Fragility;
• Caledwch isel;
• Eiddo semiconductor;
• Pwynt melio 1415 ⁰ С;
• Dwysedd o 2.33 g / cm ³ ;
• Y pwynt berwi yw 2700 ^° C

Mae ei weithgaredd cemegol yn isel o'i gymharu â ffurf allotropig arall.

2. Mae silicon amorffaidd yn bowdwr brown brown gyda strwythur o ddiamwnt cryf anhwylderau. Mae'r gweithgaredd cemegol yn eithaf uchel.

Yn gyffredinol, dylid nodi nad yw silicon yn hoffi ymuno â'r adwaith. Er mwyn ei wneud yn ymateb, mae angen tymheredd o leiaf 400-500 ^° C. O dan yr amodau hyn, ffurfir cyfansoddion cemegol amrywiol o silicon. O'r fath fel:

• Ocsidau;
• Halides;
• Silicidau;
• Nitridau;
• Borides;
• Carbidau.

Efallai bod rhyngweithio silicon gydag asid nitrig neu alcalïaidd, a elwir yn broses ysgythru. Mae cyfansoddion silicon yn cael eu lledaenu'n eang, sy'n dod yn fwy eang heddiw.

Bod mewn natur

Mae Silicon mewn natur wedi'i chynnwys mewn swm eithaf mawr. Mae yn yr ail le ar ôl ocsigen yn gyffredinol. Mae ei ffracsiwn màs tua 30%. Mae dŵr môr hefyd yn cynnwys yr elfen hon mewn crynodiad bras o 3 mg / l. Felly, ni ellir dweud bod silicon mewn natur yn elfen prin.

I'r gwrthwyneb, mae llawer o wahanol greigiau a mwynau yn y cyfansoddiad y darganfyddir ohono ac oddi yno y gellir ei dynnu ohoni. Mae'r cyfansoddion silicon naturiol mwyaf cyffredin fel a ganlyn:

1. Silica. Fformiwla gemegol o SiO ₂ . Mae amrywiaeth eithaf eang o ffurfiau o fwynau a chreigiau wedi'u seilio arno: tywod, fflint, feldspar, cwarts, crisial graig, amethyst, chalcedony, carnelian, opal, jasper ac eraill.
2. Silicadau a aluminosilicates. Kaolin, spar, mica, halwynau asid silicig, asbestos, talc.

Felly, mae lledaeniad natur silicon yn gyffredin, ac mae ei gyfansoddion yn boblogaidd ac yn boblogaidd gyda phobl i'w defnyddio mewn dibenion technegol.

Silicon a'i gyfansoddion

Ers ei ffurf pur, ni all yr elfen dan sylw fodoli, felly, mae ei gysylltiadau gwahanol o bwysigrwydd mawr. O safbwynt y cemegol, gall arddangos tri dywediad ocsidiad: +2, +4, -4. Gan symud ymlaen o hyn, a hefyd oddi wrth ei anhwylderau, ond yn hynod yn strwythur y dellt grisial, mae'n ffurfio'r prif fathau o sylweddau canlynol:

• Cyfansoddion deuaidd â di-fetelau (seila, carbide, nitride, ffosffid ac ati;
• Ocsidau;
• Asid silicig;
• Siliconau metelau.

Gadewch inni edrych yn fanylach ar bwysigrwydd silicon a'i gyfansoddion, sef y rhai mwyaf cyffredin a hawlio i bobl.

Ocsidau Silicon

Mae dau fath o'r sylwedd hwn, a fynegir gan y fformiwlâu:

• SiO;
• SiO2.

Fodd bynnag, y mwyaf cyffredin yw deuocsid. Mae'n bodoli mewn natur ar ffurf cerrig rhyfeddol hyfryd iawn:

• Agate;
• Calcedony;
• Opal;
• Carnelian;
• Jasper;
• Amethyst;
• Rhinestone.

Mae'r defnydd o silicon yn y ffurflen hon wedi canfod ei gais wrth gynhyrchu gemwaith. Mae gemau aur ac arian hynod brydferth yn cael eu gwneud gyda'r cerrig lledriadol ac addurniadol hyn .

Ychydig amrywiadau mwy o silicon deuocsid:

• Quartz;
• Tywod afon a chwarts ;
• Fflint;
• Feldspars.

Gwelir y defnydd o silicon mewn mathau o'r fath mewn adeiladu, peirianneg, electroneg radio, diwydiant cemegol a meteleg. Mae'r holl ocsidau hyn yn cael eu cyfeirio at un sylwedd - silica.

Silicon carbide a'i gais

Mae Silicon a'i gyfansoddion yn ddeunyddiau o'r dyfodol a'r presennol. Un deunydd o'r fath yw carborundum neu carbide o'r elfen hon. Y fformiwla gemegol yw SiC. Yn digwydd mewn natur ar ffurf mwynau moissanite.

Yn ei ffurf pur, mae'r cyfuniad o garbon a silicon yn grisialau tryloyw hardd sy'n debyg i strwythurau diemwnt. Fodd bynnag, at ddibenion technegol, defnyddir y sylweddau sydd wedi'u peintio mewn gwyrdd a du.

Mae prif nodweddion y sylwedd hwn, gan ganiatáu iddo gael ei ddefnyddio mewn meteleg, peirianneg, diwydiant cemegol, fel a ganlyn:

• Lled-ddargludydd band eang;
• Cryfder uchel iawn (7 ar raddfa Mohs) ;
• Yn gwrthsefyll tymheredd uchel;
• Sefydlogrwydd trydanol ardderchog a chynhwysedd thermol.

Mae hyn i gyd yn ei gwneud hi'n bosibl defnyddio carborundum fel deunydd sgraffiniol mewn meteleg a synthesis cemegol. Ac hefyd ar ei sail i gynhyrchu LED o ystod eang o weithredu, mae manylion ar gyfer ffwrneisiau toddi gwydr, nozzles, torches, jewelry (gwerthfawrogir moissanite uwchben ffianite).

Silan a'i ystyr

Gelwir y cyfansoddyn hydrogen o silicon silwlad ac ni ellir ei gael trwy gyfosodiad uniongyrchol o'r deunyddiau cychwyn. Er mwyn ei gynhyrchu, defnyddir silicidau o wahanol fetelau, sy'n cael eu trin ag asidau. O ganlyniad, rhyddheir seilen gaseol a ffurfiwyd halen fetel.

Yn ddiddorol, ni chaiff y cyfansoddyn dan sylw ei ffurfio ar ei ben ei hun. Bob amser o ganlyniad i'r adwaith, ceir cymysgedd o mono-, di- a trisilane, lle mae'r atomau silicon yn cael eu cysylltu â'i gilydd mewn cadwyni.

Yn eu priodweddau, mae'r cyfansoddion hyn yn asiantau lleihau cryf. Maent yn hawdd eu ocsidio gan ocsigen, weithiau gyda ffrwydrad. Gyda halogenau, mae adweithiau trawiadol bob amser, gyda rhyddhad mawr o egni.

Mae'r meysydd o gymhwyso silannau fel a ganlyn:

1. Ymatebion o gyfuniadau organig, sy'n arwain at ffurfio cyfansoddion organosilicon pwysig - siliconau, rwber, selio, iridiau, emulsiynau ac eraill.
2. Microelectroneg (monitro crisial hylif, cynlluniau technegol integredig, ac ati).
3. Cynhyrchu polysilicon ultra-pur.
4. Deintyddiaeth mewn prostheteg.

Felly, mae pwysigrwydd silannau yn y byd modern yn uchel.

Asid siligig a silicadau

Mae hydrocsid yr elfen dan sylw yn wahanol asidau siligig. Dyrannu:

• Meta;
• Ortho;
• Polysilicon ac asidau eraill.

Mae pob un ohonynt yn rhannu eiddo cyffredin - ansefydlogrwydd eithafol yn y wladwriaeth am ddim. Maent yn dadelfennu'n hawdd o dan ddylanwad tymheredd. O dan amodau arferol, nid oes llawer o amser, gan droi gyntaf i mewn i sol, ac yna i mewn i gel. Ar ôl sychu, gelwir y strwythurau hyn yn geliau silica. Maent yn cael eu defnyddio fel adsorbents mewn hidlwyr.

Pwysig o ran diwydiant yw halwynau o asidau siligig - silicadau. Dyma'r sail ar gyfer cael sylweddau o'r fath fel:

• Gwydr;
• Concrit;
• Cement;
• Zeolite;
• Kaolin;
• Porslen;
• Faience;
• Crystal;
• Serameg.

Mae silicadau metel alcalïaidd yn hydoddol, nid yw pob un arall. Felly, gelwir gwydr hylif sodiwm a photasiwm. Y glud clerigol arferol yw'r halen sodiwm o asid siligig.

Ond mae'r cyfansoddion mwyaf diddorol yr un gwydr i gyd. Beth yw'r unig amrywiadau o'r sylwedd hwn a ddyfeisiwyd ganddynt! Heddiw maent yn derbyn opsiynau lliw, optegol, matte. Mae llestri gwydr yn rhyfeddu gyda'i ysblander a'i amrywiaeth. Pan gaiff rhai ocsidau metel a rhai nad ydynt yn metelau eu hychwanegu at y gymysgedd, gellir cael amrywiaeth o fathau o wydr. Weithiau, hyd yn oed yr un cyfansoddiad, ond mae canran wahanol o gydrannau'n arwain at wahaniaeth yn eiddo'r sylwedd. Enghraifft yw porslen a faience, y mae ei fformiwla yn SiO ₂ * AL ₂ O ₃ * K ₂ O.

Mae gwydr cwarts yn fath o gynnyrch arbennig o pur, y mae ei gyfansoddiad yn cael ei ddisgrifio fel silicon deuocsid.

Darganfyddiadau ym maes cyfansoddion silicon

Yn ystod yr ychydig flynyddoedd diwethaf o ymchwil, cafodd ei brofi mai silicon a'i gyfansoddion yw'r cyfranogwyr pwysicaf yn yr organebau byw cyffredin. Gyda diffyg neu fwy na'r elfen hon, mae clefydau fel:

• Canser;
• Twbercwlosis;
• Arthritis;
• Cataract;
• Lepros;
• Dysentery;
• Rheumateg;
• Hepatitis ac eraill.

Mae prosesau heneiddio'r organeb hefyd yn gysylltiedig â chynnwys meintiol silicon. Mae nifer o arbrofion ar famaliaid wedi dangos, os na fydd yr elfen, trawiad ar y galon, strôc, canser yn digwydd a bod firws hepatitis yn dod yn weithgar.