Silicon at mga compound nito. Silicon sa kalikasan. Paglalapat ng silikon

2024 May -akda: Angel Austin | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 05:44

Ang

Silicon ay isa sa mga pinaka-hinihingi na elemento sa teknolohiya at industriya. Utang nito ito sa mga hindi pangkaraniwang katangian nito. Sa ngayon, maraming iba't ibang compound ng elementong ito na may mahalagang papel sa synthesis at paglikha ng mga teknikal na produkto, pinggan, salamin, kagamitan, materyales sa gusali at pagtatapos, alahas at iba pang industriya.

Mga pangkalahatang katangian ng silicon

Kung isasaalang-alang natin ang posisyon ng silicon sa periodic system, masasabi natin ito:

1. Matatagpuan sa pangkat IV ng pangunahing subgroup.
2. Ordinal na numero 14.
3. Atomic mass 28, 086.
4. Simbolo ng kemikal na Si.
5. Pangalan - silicon, o sa Latin - silicium.
6. Electronic na configuration ng panlabas na layer 4e:2e:8e.

Ang kristal na sala-sala ng silicon ay katulad ng sa brilyante. Ang mga atom ay matatagpuan sa mga node, ang uri nito ay nakasentro sa mukha na kubiko. Gayunpaman, dahil sa mas mahabang haba ng bond, ang mga pisikal na katangian ng silicon ay ibang-iba sa mga allotropic modification ng carbon.

Mga katangiang pisikal at kemikal

May dalawaallotropic modifications ng elementong ito: amorphous at crystalline. Magkapareho sila. Gayunpaman, tulad ng iba pang mga sangkap, ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga ito ay ang kristal na sala-sala ng silikon.

Sa kasong ito, ang parehong mga pagbabago ay mga pulbos na may iba't ibang kulay.

1. Ang mala-kristal na silikon ay isang madilim na kulay-abo na makintab na tulad-metal na pulbos. Ang istraktura nito ay tumutugma sa brilyante, ngunit ang mga katangian ay naiiba. Mayroon siyang:

• fragility;
• mababang tigas;
• mga katangian ng semiconductor;
• melting point 1415⁰C;
• 2.33g/cm³;
• boiling point 2700⁰C.

Mababa ang aktibidad ng kemikal nito kumpara sa iba pang allotropic form.

2. Amorphous silicon - kayumanggi-kayumanggi na pulbos, ay may istraktura ng napakagulong brilyante. Medyo mataas ang aktibidad ng kemikal.

Sa pangkalahatan, dapat tandaan na ang silicon ay hindi gustong mag-react. Para makapag-react ito, kailangan mo ng temperaturang hindi bababa sa 400-500⁰C. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang iba't ibang mga kemikal na compound ng silikon ay nabuo. Gaya ng:

• oxides;
• halides;
• silicids;
• nitrides;
• borides;
• carbides.

Posibleng interaksyon ng silicon sa nitric acid o alkali, na tinatawag na proseso ng pag-ukit. Ang mga organosilicon compound ay laganap at nagiging mas karaniwan ngayon.

Pagiging nasa kalikasan

Silicon ay matatagpuan sa kalikasan sa isang medyo makabuluhang halaga. Ito ay nasa pangalawang lugar pagkatapos ng oxygen sa mga tuntunin ng pagkalat. Ang mass fraction nito ay halos 30%. Ang tubig sa dagat ay naglalaman din ng elementong ito sa tinatayang konsentrasyon na 3 mg/l. Samakatuwid, hindi masasabing ang silicon ay isang bihirang elemento sa kalikasan.

Sa kabaligtaran, maraming iba't ibang mga bato at mineral kung saan ito nangyayari at kung saan ito ay maaaring minahan. Ang pinakakaraniwang natural na silicon compound ay ang mga sumusunod:

1. Silica. Ang chemical formula ay SiO₂. Mayroong medyo malaking sari-saring uri ng mga mineral at bato batay dito: buhangin, flint, feldspars, quartz, rock crystal, amethyst, chalcedony, carnelian, opal, jasper at iba pa.
2. Silicates at aluminosilicates. Kaolin, spars, mika, silicic acid s alts, asbestos, talc.

Kaya, malawak na ipinamamahagi ang silicon sa kalikasan, at ang mga compound nito ay sikat at hinihiling sa mga tao para sa mga teknikal na aplikasyon.

Silicon at mga compound nito

Dahil ang elementong pinag-uusapan ay hindi maaaring umiral sa dalisay nitong anyo, samakatuwid ang iba't ibang compound nito ay mahalaga. Mula sa isang kemikal na pananaw, maaari itong magpakita ng tatlong estado ng oksihenasyon: +2, +4, -4. Pagpapatuloy mula dito, pati na rin mula sa kawalang-kilos nito, ngunit espesyal sa istraktura ng kristal na sala-sala, ito ay bumubuo ng mga sumusunod na pangunahing uri ng mga sangkap:

• binary compound na may mga non-metal (silane, carbide, nitride, phosphide at iba pa;
• oxides;
• siliconacid;
• metal silicates.

Suriin natin ang kahalagahan ng silicon at mga compound nito, na pinakakaraniwan at in demand para sa mga tao.

Silicon oxides

Mayroong dalawang uri ng sangkap na ito, na ipinahayag ng mga formula:

• SiO;
• SiO₂.

Gayunpaman, ang pinakalaganap ay dioxide. Ito ay umiiral sa kalikasan sa anyo ng napakagandang semi-mahalagang mga bato:

• agata;
• chalcedony;
• opal;
• carnelian;
• jasper;
• amethyst;
• rhinestone.

Ang paggamit ng silicon sa form na ito ay natagpuan ang aplikasyon nito sa paggawa ng alahas. Ang hindi kapani-paniwalang magagandang ginto at pilak na alahas ay ginawa gamit ang mga semi-precious at semi-precious na mga batong ito.

Ilan pang variation ng silicon dioxide:

• quartz;
• ilog at quartz sand;
• flint;
• feldspars.

Ang paggamit ng silicon sa mga ganitong uri ay ipinapatupad sa construction work, engineering, radio electronics, industriya ng kemikal, at metalurhiya. Magkasama, ang mga nakalistang oxide ay nabibilang sa iisang substance - silica.

Silicon carbide at mga application nito

Silicon at ang mga compound nito ay ang mga materyales ng hinaharap at sa kasalukuyan. Ang isa sa mga materyales na ito ay carborundum o ang carbide ng elementong ito. Formula ng kemikal ng SiC. Natural na nangyayari bilang mineral moissanite.

Sa dalisay nitong anyo, maganda ang tambalan ng carbon at siliconmga transparent na kristal na kahawig ng mga istruktura ng brilyante. Gayunpaman, ang mga berde at itim na kulay ay ginagamit para sa mga teknikal na layunin.

Ang mga pangunahing katangian ng sangkap na ito, na nagpapahintulot sa paggamit nito sa metalurhiya, engineering, industriya ng kemikal, ay ang mga sumusunod:

• wide gap semiconductor;
• napakataas na lakas (7 sa Mohs scale);
• lumalaban sa mataas na temperatura;
• mahusay na electrical resistance at thermal conductivity.

Lahat ng ito ay ginagawang posible na gamitin ang carborundum bilang isang nakasasakit na materyal sa metalurhiya at chemical synthesis. At din sa batayan nito upang makabuo ng malawak na spectrum na mga LED, mga bahagi para sa mga glass na natutunaw na hurno, mga nozzle, mga sulo, alahas (ang moissanite ay nagkakahalaga ng higit sa cubic zirconia).

Silan at ang kahulugan nito

Ang hydrogen compound ng silicon ay tinatawag na silane at hindi makukuha sa pamamagitan ng direktang synthesis mula sa mga panimulang materyales. Upang makuha ito, ginagamit ang mga silicid ng iba't ibang mga metal, na ginagamot ng mga acid. Bilang resulta, ang gaseous silane ay inilabas at isang metal na asin ang nabuo.

Nakakatuwa, ang koneksyon na pinag-uusapan ay hindi kailanman nabuo nang nag-iisa. Laging bilang resulta ng reaksyon, ang pinaghalong mono-, di- at trisilane ay nakukuha, kung saan ang mga silicon na atom ay magkakaugnay sa mga chain.

Sa pamamagitan ng kanilang mga pag-aari, ang mga compound na ito ay malakas na reducing agent. Kasabay nito, sila mismo ay madaling na-oxidized ng oxygen, kung minsan ay may pagsabog. Sa mga halogens, ang mga reaksyon ay palaging marahas, na may malaking paglabasenerhiya.

Ang mga aplikasyon ng silanes ay ang mga sumusunod:

1. Mga reaksyon ng organic synthesis, na nagreresulta sa pagbuo ng mahahalagang organosilicon compound - silicones, rubbers, sealant, lubricants, emulsion at iba pa.
2. Microelectronics (mga LCD monitor, integrated technical circuit, atbp.).
3. Pagkuha ng ultrapure polysilicon.
4. Dentistry na may prosthetics.

Kaya, mataas ang kahalagahan ng silanes sa modernong mundo.

Silicic acid at silicates

Ang hydroxide ng elementong pinag-uusapan ay iba't ibang silicic acid. Highlight:

• meta;
• ortho;
• polysilicic at iba pang mga acid.

Lahat ng mga ito ay pinagsama ng mga karaniwang katangian - matinding kawalang-tatag sa malayang estado. Madali silang mabulok sa ilalim ng impluwensya ng temperatura. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, hindi sila umiiral nang matagal, nagiging sol muna, at pagkatapos ay isang gel. Pagkatapos ng pagpapatayo, ang mga naturang istruktura ay tinatawag na silica gels. Ginagamit ang mga ito bilang mga adsorbents sa mga filter.

Mahalaga, mula sa pananaw ng industriya, ang mga asin ng silicic acid - silicates. Pinagbabatayan nila ang paggawa ng mga sangkap tulad ng:

• baso;
• konkreto;
• semento;
• zeolite;
• kaolin;
• porselana;
• faience;
• crystal;
• ceramics.

Alkali metal silicates ay natutunaw, lahat ng iba ay hindi. Samakatuwid, ang sodium at potassium silicate ay tinatawag na likidong baso. Ordinaryong clerical glue - ito ay sodiumsilicic acid s alt.

Ngunit ang pinakakawili-wiling mga compound ay mga salamin pa rin. Gaano man karaming mga variant ng sangkap na ito ang kanilang naisip! Ngayon nakakakuha sila ng mga pagpipilian sa kulay, optical, matte. Ang mga kagamitang babasagin ay kapansin-pansin sa ningning at sari-sari nito. Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng ilang mga metal at non-metal oxide sa pinaghalong, maraming uri ng salamin ang maaaring gawin. Minsan kahit na ang parehong komposisyon, ngunit ang ibang porsyento ng mga bahagi ay humahantong sa isang pagkakaiba sa mga katangian ng sangkap. Ang isang halimbawa ay porselana at faience, ang formula nito ay SiO₂AL₂O₃ K 2_O.

Ang quartz glass ay isang anyo ng napakadalisay na produkto na ang komposisyon ay inilalarawan bilang silicon dioxide.

Mga pagtuklas sa mga silicon compound

Sa nakalipas na ilang taon ng pananaliksik, napatunayan na ang silicon at ang mga compound nito ang pinakamahalagang kalahok sa normal na estado ng mga buhay na organismo. Sa kakulangan o labis ng elementong ito, mga sakit tulad ng:

• cancer;
• tuberculosis;
• arthritis;
• katarata;
• ketong;
• dysentery;
• rayuma;
• hepatitis at iba pa.

Ang mismong proseso ng pagtanda ay nauugnay din sa dami ng nilalaman ng silicon. Napatunayan ng maraming eksperimento sa mga mammal na sa kakulangan ng elemento, nangyayari ang mga atake sa puso, stroke, cancer at na-activate ang hepatitis virus.