Силицијум и његова једињења. Силицијум у природи. Примена силикона

Једна од најпопуларнијих у технологији иИндустрија елемената је силицијум. То дугује његова неуобичајена својства. Данас постоји много различитих једињења овог елемента који играју важну улогу у синтези и стварању техничких производа, стаклене посуде, опреме, грађевинских и завршних материјала, накита и других индустрија.

Опште карактеристике силицијума

Ако узмемо у обзир позицију силицијума у ​​периодичном систему, онда можемо рећи:

1. Налази се у ИВ групи главне подгрупе.
2. Серијски број је 14.
3. Атомска маса је 28.086.
4. Хемијски симбол Си.
5. Име је силицијум, или у латиници - силицијум.
6. Електронска конфигурација спољашњег слоја 4е: 2е: 8е.

Кристална решетка силиција је слична решеткудијамант. На чвориштима постоје атоми, његов тип - кубни центрирани. Међутим, због дужине дужине везе, физичка својства силиција су веома различита од оних у алотропној модификацији угљеника.

Физичке и хемијске особине

Постоје две алотропске модификације овогаелемент: аморфни и кристални. Врло су слични. Међутим, као иу случају других супстанци, главна разлика између њих је кристална решетка силицијума.

У овом случају, обе модификације су прахови различитих боја.

1. Кристални силицијум је тамно сиви сјајни прах, сличан металу. Његова структура одговара дијаманту, али својства су различита. Он је:

• крхкост;
• ниска тврдоћа;
• полупроводничке особине;
• тачка топљења 1415⁰Ц;
• густина 2,33 г / цм³;
• тачка кључања 2700⁰Ц.

Његова хемијска активност је ниска у поређењу са другим алотропним обликом.

2. Аморфни силицијум је смеђе-смеђи прах са структуром јако неуређеног дијаманта. Хемијска активност је прилично висока.

Уопштено говорећи, треба напоменути да силицијум не воли да се придружи реакцији. Да би то реаговало, потребна вам је температура од најмање 400-500⁰Ц. У овим условима се формирају различита хемијска једињења силицијума. Као што су:

• оксиди;
• халиди;
• силициди;
• нитриди;
• бориде;
• карбиди.

Интеракција силиција са азотомкиселина или алкалија, која има назив процеса језгре. Силиконска једињења су широко распрострањена, која данас постају све распрострањена.

Бити у природи

Силицијум у природи је садржан у довољној тежиниколичина. То је на другом месту након кисеоника у преваленцији. Његова масовна фракција је око 30%. Морска вода садржи и овај елемент у приближној концентрацији од 3 мг / л. Стога не можемо рећи да је силицијум у природи ретки елемент.

Напротив, постоји пуно различитих стена и минерала у саставу од којих се налази и из које се може извадити. Најчешћа природна силиконска једињења су следећа:

1. Силица. Хемијска формула СиО₂. Постоји доста разних облика минерала и стена на његовој основи: песак, Флинт, фелдспата, кварца, рок кристал, аметист, калцедон, Царнелиан, опал, јаспис, и други.
2. Силикати и алуминосиликати. Каолин, спар, сљунка, соли силикатне киселине, азбеста, талк-а.

Тако је раширена у природи силицијума и његова једињења су популарни и потражња за људе да користе за техничке сврхе.

Силицијум и његова једињења

Будући да је у чистој форми елемент који се разматраНе може постојати, стога су његове разне везе од великог значаја. Са хемијске тачке гледишта, може се приказати три стања оксидације: +2, +4, -4. Полазећи од овога, али и од своје инертности, али специфичне у структури кристалне решетке, формира се следеће главне врсте супстанци:

• Бинарна једињења са не-метали (силан, карбид, нитрид, фосфид и тако даље;
• оксиди;
• силицијумска киселина;
• силикати метала.

Размотримо детаљније важност силиција и његових једињења, која су најчешћа и захтевана за људе.

Силицон Окидес

Постоје две варијанте ове супстанце, изражене формулама:

• СиО;
• СиО₂.

Међутим, најчешћи је диоксид. Она постоји у природи у облику веома лијепих полудрагих камења:

• агате;
• цхалцедони;
• опал;
• царнелиан;
• јаспер;
• аметист;
• цвијеће.

Употреба силиција у овом облику нашла сеапликација у производњи накита. Изузетно лијеп златни и сребрни накит се прави са овим полудрагим и украсним камењем.

Још неколико варијација силицијум диоксида:

• кварц;
• речни и кварцни песак;
• флинт;
• фелдспар.

Коришћење силиција у таквим врстама је реализованограђевински радови, инжењеринг, радио електроника, хемијска индустрија, металургија. Сви оксиди се односе на једну супстанцу - силицијум.

Силицијум карбид и његова примена

Силицијум и његова једињења су материјали будућностии садашњост. Један такав материјал је карборунд или карбид овог елемента. Хемијска формула је СиЦ. У природи се јавља у облику моиссанитног минералног материјала.

У чистој форми, комбинација угљеника и силикона је лепи прозирни кристали који сличу дијамантским структурама. Међутим, у техничке сврхе се користе супстанце обојане у зеленој и црној боји.

Главне карактеристике ове супстанце, дозвољавајући да се користе у металургији, инжењерству, хемијској индустрији, су следеће:

• широкопојасни полупроводник;
• врло висок степен чврстоће (7 на Мохсовој скали);
• отпоран на високе температуре;
• одлична електрична стабилност и топлотна проводљивост.

Све ово омогућује употребу карборундумаКвалитет абразивног материјала у металургији и хемијској синтези. И такође на основу тога да производе ЛЕД диоде широког спектра акција, детаље за пећи за печење стакла, млазнице, бакље, накит (моиссаните вреднује изнад пхианите).

Силан и његово значење

Име водоника силикона има водониксилана и не могу се добити директном синтезом из полазних материјала. Да би се произвели, користе се силицијуми различитих метала, који се третирају са киселинама. Као резултат, гасни силан се ослобађа и формира се метална со.

Занимљиво је да је то једињење у питањуникада се не формира у изолацији. Увек као резултат реакције добија се смеша моно-, ди- и трисилана, у којој су атоми силиција спојени заједно у ланце.

По својствима, ова једињења су јака редукциона средства. И сами се лако оксидирају кисеоником, понекад уз експлозију. Са халогенима, турбулентне реакције су увек, са великим ослобађањем енергије.

Области примене силана су следеће:

1. Реакције органских синтеза, које резултирају стварањем важних органосиликонских једињења - силикона, гуме, заптивача, мазива, емулзија и других.
2. Микроелектроника (монитори са течним кристалима, интегрисане техничке шеме, итд.).
3. Производња ултрапуре полисилиција.
4. Стоматологија у протетици.

Дакле, значај силана у савременом свету је висок.

Силицијумска киселина и силикати

Хидроксид елемента у питању је различита силицијумова киселина. Расподјела:

• мета;
• ортхо;
• полисиликон и друге киселине.

Сви они деле заједничке особине - екстремнонестабилност у слободном стању. Они се лако распадају под утицајем температуре. У нормалним условима, нема много времена, прво се претвара у сол, а затим у гел. Након сушења, ове структуре се називају силикагелима. Користе се као адсорбенти у филтерима.

Важно са индустријског становишта су соли силикатних киселина - силикати. Они су основа за добијање таквих супстанци као што су:

• стакло;
• бетон;
• цемент;
• зеолит;
• каолин;
• порцелан;
• фаиенце;
• кристал;
• керамика.

Алкалијски метални силикати су растворни, а сви остали нису. Дакле, натријум и калијум силикат се зову течно стакло. Уобичајено лепило је натријумова со сила киселина.

Али, најинтересантнија једињења су свеисто стакло. Које су једине варијанте ове супстанце измишљене! Данас добијају боје, оптичке и матте опције. Стакларски производи се чудесују својим сјајем и разноликошћу. Када се у мешавину додају одређени метални оксиди и не-метали, може се произвести различита врста стакла. Понекад чак иста композиција, али различити проценат компоненти доводи до разлике у својствима супстанце. Примјер је порцелан и фаиенце, чија формула је СиО₂* АЛ₂О₃* К₂О.

Кварцно стакло је облик нарочито чистог производа, чији састав је описан као силицијум диоксид.

Откриће у области силиконских спојева

Током протеклих неколико година истраживање је билодоказано је да је силицијум и његова једињења најважнији учесници у нормалном стању живих организама. Са недостатком или вишком овог елемента, болести као што су:

• рак;
• туберкулоза;
• артритис;
• катаракта;
• лепра;
• дизентерија;
• реуматизам;
• хепатитис и други.

Такође су повезани процеси старења организмаквантитативни садржај силицијума. Бројни експерименти на сисарима показали су да уколико недостаје елемент, срчани удари, капи, рак се јављају и вирус хепатитиса постаје активан.