Силицијум (хемијски елемент): својства, карактеристике, формула. Историја откривања силиција

Многи савремени технолошки уређаји и уређаји створени су због јединствених својстава супстанци у природи. Човјечанство експериментално и пажљиво проучава околне елементе константно модернизује сопствене изуме - овај процес се назива технолошки напредак. Заснован је на елементарним, доступним свима што нас окружују у свакодневном животу. На пример, песак: шта може бити изненађујуће и необично у њему? Научници су могли да разликују од силикона - хемијског елемента, без којег не би било рачунарске технологије. Поље његове примене је разноврсно и стално се шири. Ово се постиже због јединствених особина силицијумског атома, његове структуре и могућности једињења са другим простим супстанцама.

Феатуре

У периодичном систему који је развио ДИ Менделеев, силицијум (хемијски елемент) означен је симболом Си. Односи се на не-метале, налази се у четвртој четвртој групи трећег периода, има атомски број 14. Његова близина угљеника није случајна: у многим погледима њихова својства су упоредива. У природи се не појављује у чистој форми, јер је активни елемент и има довољно јаких веза са кисеоником. Главна супстанца је силицијум, који је оксид и силикати (песак). У овом случају, силицијум (његова природна једињења) један је од најчешћих хемијских елемената на Земљи. По масовном садржају, он је други само за кисеоник (више од 28%). Горњи слој земаљске корице садржи силицијум у облику диоксида (ово је кварц), различитих врста глине и песка. Друга најчешћа група су њени силикати. На дубини од око 35 км од површине налазе се слојеви гранита и базалтних наслага, који садрже силикатна једињења. Проценат садржаја у језгру Земље још није израчунат, али најближи слојеви плоче (до 900 км) садрже силикате. У саставу морске воде, концентрација силиција је 3 мг / л, лунарно земљиште је 40% састављено од његових једињења. Просторни простори, које је човечанство проучавало до данас, садрже овај хемијски елемент у великим количинама. На пример, спектрална анализа метеорита која се приближавала Земљи на удаљености доступној истраживачима показала је да се састоје од 20% силиција. Постоји вероватноћа формирања живота на бази овог елемента у нашој галаксији.

Процес истраживања

Историја откривања хемијског елемента силицијума има неколико фаза. Многи од супстанци које систематизује Менделеев користе човечанство вековима. Истовремено, елементи су били у природној форми, тј. У једињењима која нису подвргнута хемијском третману, и сва њихова својства нису позната људима. У процесу проучавања свих особина супстанце, имао је нове употребе. Особине силицијума нису проучаване до краја до краја - овај елемент, уз довољно широк и разноврстан распон апликација, оставља простор за нова открића за будуће генерације научника. Модерне технологије ће значајно убрзати овај процес. У КСИКС веку многи познати хемичари су покушали да добију силицијум у чистој форми. Ово је био први пут да су Л. Тенар и Ј. Гаи-Луссац успјели успјети 1811, али откриће елемента припада Ј. Берзелиусу, који је био у стању не само да изолује супстанцу већ и да га опише. Хемичар из Шведске примио је силикон 1823. године, јер је користио металне калијеве и калијумове соли. Реакција се десила на катализатору као висока температура. Добијена сива сива смеђа супстанца је била аморфни силицијум. Кристални чисти елемент добијен је 1855. године од стране Св. Клаира Девиллеа. Сложеност раздвајања је директно повезана са високом јачином атомских веза. У оба случаја, хемијска реакција је усмерена на процес пречишћавања од нечистоћа, док аморфни и кристални модели имају различита својства.

Силицијум: изговор из хемијског елемента

Берзелиус је предложио име примљеног праха - кизел. У Уједињеном Краљевству и Сједињеним Државама, силицијум се и даље назива силицијум или силицијум. Термин долази од латинског "кремена" (или "камена"), ау већини случајева везан је за концепт "земље" због свог широког распона у природи. Руски изговор ове хемикалије је различит, све зависи од извора. Зове се силицијум (Закхаров је тај израз употребио 1810. године), сицили (1824, Двигубски, Соловиов), силицијум (1825, Страхов), а тек 1834. године руски хемичар Херман Иванович Хес је увео име које се до сада У већини извора - силицијум. У периодичном систему Менделејева означен је симболом Си. Како је хемијски елемент силикона читљив? Многи научници из енглеског говорног подручја проналазе своје име као "си" или користе реч "силикон". Одатле долази световно познато име долине, која је истраживачко и производно место за рачунарску опрему. Руско-говорно становништво назива елемент силицијум (из грчке речи "клиф, планина").

Проналажење у природи: депозити

Цијели планински системи састоје се од силиконских једињења, која се у чистој форми не појављују, јер су сви познати минерали диоксиди или силикати (алуминосиликати). Изненађујуће камење користе људи као украсни материјали - опали, аметисти, кварц различитих врста, јаспер, калцедон, агате, камен кристал, карнелијан и многи други. Они се формирају због укључивања у састав силиција различитих супстанци, који су одредили њихову густину, структуру, боју и правац употребе. Цео неоргански свет може бити повезан са овим хемијским елементом, који у природном окружењу ствара јаке везе са металима, а не са металима (цинк, магнезијум, калцијум, манган, титан, итд.). У поређењу са осталим супстанцама, силицијум је лако доступан за производњу на производној скали: налази се у већини врста руде и минерала. Стога, активно развијени депозити су више везани за приступачне изворе енергије него за територијалне кластере материје. Кварцни и кварцни песак су у свим земљама света. Највећи произвођачи и снабдевачи силиција су: Кина, Норвешка, Француска, САД (Западна Вирџинија, Охајо, Алабама, Њујорк), Аустралија, Јужна Африка, Канада, Бразил. Сви произвођачи користе различите методе, које зависе од врсте излаза (технички, полуводички, високофреквентни силицијум). Хемијски елемент, додатно обогаћен или, обрнуто, пречишћен од свих врста нечистоћа, има индивидуалне особине, на којима зависи његова даљња употреба. Ово важи и за ову супстанцу. Структура силиција одређује обим његове примене.

Историја употребе

Веома често, због сличности имена, људи збуњују силицијум и кремен, али ови концепти нису идентични. Да разјаснимо. Као што је већ поменуто, у природи се силициј не налази у чистој форми, што се не може рећи за његова једињења (исти силицијум). Најважнији минерали и камење које формира диоксид супстанце које разматрами су песак (река и кварц), кварц и кварцити, фелдспарс и кремена. Последњи је чуо, мора бити, све, јер му је дато велики значај у историји развоја човечанства. Са овим каменом повезани су први алати рада који су створили људи током каменог доба. Његове оштре ивице, које се формирају приликом чишћења од главне стијене, значајно су олакшале рад старих домаћица и могућност оштре - ловци и рибари. Флинт није поседовао снагу металних производа, али се неуспешни алати лако заменили новим. Његова употреба као кремена трајала је много векова - до проналаска алтернативних извора.

Што се тиче модерне реалности, својства силикона омогућавају вам да користите супстанцу за уређење соба или креирање керамичких јела, поред лепог естетског изгледа, има много одличних функционалних особина. Посебан правац његове примене повезан је са проналаском стакла пре 3000 година. Овај догађај је омогућио стварање огледала, посуђа, мозаика витраж од једињења која садржи силикон. Формула почетне супстанце допуњена је потребним компонентама, што је омогућило да се производу додели жељена боја и утицала на чврстоћу стакла. Изненађујуће у лепоти и разноврсности уметничких дела направио је човек из минерала и камена који садрже силицијум. Лековите особине овог елемента описали су научници антике и користили су се током читаве историје човечанства. Излагали су бунаре за питку воду, складишта за складиштење хране, која се користе у свакодневном животу иу медицини. Прах добијен као резултат млевења нанет је на ране. Посебна пажња посвећена је водама, која је инсистирала на посуђима од једињења која садржи силицијум. Хемијски елемент је интерактиван са својим саставом, што је омогућило уништавање неколико патогених бактерија и микроорганизама. И ово је далеко од свих грана у којима је супстанца коју ми сматрамо врло, врло на захтев. Структура силиција одређује његову мултифункционалност.

Својства

За детаљније упознавање са карактеристикама супстанце, мора се узети у обзир узимајући у обзир сва могућа својства. План карактеристике хемијског елемента силиција обухвата физичка својства, електрофизичке индексе, проучавање једињења, реакције и услове њиховог проласка итд. Силицијум у кристалном облику има тамно сиву металик одлив боје. Кубична мрежа на средини лица подсећа на решетку угљеника (дијамант), али због дуже дужине везе није толико јака. Пластика загрева до 800 ° Ц, ау другим случајевима остаје крхка. Физичка својства силицијума чине ову супстанцу заиста јединственом: транспарентна је за инфрацрвено зрачење. Тачка топљења је 1410 ⁰ С, тачка кључања је 2600 ⁰ С, густина у нормалним условима је 2330 кг / м ³ . Термичка проводљивост није константна, за различите узорке узета је при приближно вриједности од 25 ⁰ Ц. Карактеристике силицијумског атома омогућавају да се то користи као полупроводник. Овај правац примене највише захтева у савременом свету. На количину електричне проводљивости утиче састав силиција и елементи који су у вези са њим. Тако се користе за повећану електронску проводљивост, антимон, арсеник, фосфор, за перфорирани алуминијум, галијум, бор и индијум. Приликом стварања уређаја са силицијумом као проводник примјењује се површински третман одређеног средства, што утиче на рад уређаја.

Особине силиција као изврсног проводника широко се користе у савременим изради инструмента. Посебно је важна његова употреба у производњи сложене опреме (на примјер, савремени рачунарски уређаји, рачунари).

Силицијум: карактеристика хемијског елемента

У већини случајева, силицијум је тетравалентан, а постоје и везе у којима може имати вредност од +2. У нормалним условима је неактиван, има јака једињења, на собној температури може реаговати само са флуором у стању гасног агрегата. Ово је због ефекта блокирања површине диоксидног филма, који се примећује када се међусобно сарађује са околним кисеоником или водом. Да би се стимулисале реакције, неопходно је користити катализатор: повећање температуре је идеално за супстанцу као што је силицијум. Хемијски елемент ступа у интеракцију са кисеоником на 400-500 ⁰ Ц, због чега се диоксидни филм повећава, процес оксидације наставља. Када се температура подигне на 50 ^° Ц, примећује се реакција са бромом, хлором, јодом, што доводи до стварања испарљивих тетрахалида. Са киселинама силицијум не ступа у интеракцију, осим мешавине флуороводичног и азотног, са било којом алкалијом у загрејаном стању која је растварач. Силицне киселине се формирају само распадом силицида, не улази у реакцију са водоником. Највећу снагу и хемијску пасивност се разликују једињењима са бором и угљеником. Висока отпорност на алкалије и киселине има једињење са азотом, који се јавља на температурама изнад 1000 ^° Ц. Силицијумиди се добијају реакцијом са металима, при чему валенце, које показује силицијум, зависи од додатног елемента. Формула супстанце формирана уз учешће прелазног метала је отпорна на киселине. Структура силицијумског атома директно утиче на његове особине и способност интеракције са другим елементима. Процес формирања веза у природи и под утицајем материје (у лабораторији, индустријским условима) се значајно разликује. Структура силицијума подразумева његову хемијску активност.

Структура

Структура силицијумског атома има своје специфичности. Ниво језгра је +14, што одговара редном броју у периодичној таблици. Број наелектрисаних честица: протона - 14; Електрони - 14; Структура силицијумског атома има следећи облик: Си + 14) 2) 8) 4. На последњем (спољном) нивоу постоје 4 електрона, што одређује степен оксидације са знаком "+" или "-". Силицијум оксид има формулу СиО ₂ (валенца 4+), испарљиво водонично једињење - СиХ ₄ (валенца -4). Велики волумен силицијумског атома дозвољава у неким једињењима да имају координацијски број од 6, на пример, када се комбинује са флуором. Моларна маса је 28, а радијус атома је 132 пм, конфигурација електронске љуске је 1С ² 2С ² 2П ⁶ 3С ² 3П ² .

Апликација

Површински или потпуно легирани силицијум се користи као полупроводник у стварању многих, укључујући инструменте високе прецизности (на примјер, соларне фотоцелице, транзистори, исправљачи итд.). Супер-чист силициј се користи за стварање соларних ћелија (енергије). Једнокристални поглед се користи за производњу огледала и гасног ласера. Из силиконских спојева произведено је стакло, керамичке плочице, посуђе, порцелан и фаиенце. Тешко је описати разноврсност добијених добара, њихово експлоатисање се одвија на свакодневном нивоу, у уметности и науци, иу производњи. Добијени цемент служи као сировина за градњу малтера и цигле и завршних материјала. Ширење уља, мазива на бази органосиликонских једињења могу значајно смањити силе трења у покретним деловима многих механизама. Силикиди због јединствених својстава на пољу супротстављања агресивним срединама (киселине, температуре) се широко користе у индустрији. Њихови електрични, нуклеарни и хемијски индикатори узимају у обзир стручњаке у сложеним индустријама, а најмање улогу има структура силицијумског атома.

Навели смо највећи хигх-тецх и напредни до данас апликације. Најчешћа, који се производи у великим количинама Технички силицијум се користи на неколико начина:

1. Као сировина за производњу чисте супстанце.
2. За легирање металургији: присуство силицијума повећава рефрактерност, побољшава отпорност на корозију и механичке чврстоће (са вишком овог елемента, легуре може постати превише крта).
3. Као Средство за отклањање оксидације уклањање вишка кисеоник из метала.
4. Сировине за производњу силана (Си једињења са органским материјама).
5. За производњу водоника силицијум гвожђа легуре.
6. Производња соларних панела.

Велике вредности супстанце и за нормално функционисање људског организма. Силицон структура, његова својства су у овом случају одлучујућа. У том случају, вишак или мањак од тога доводи до озбиљних болести.

Људско тело

Медицина већ дуже време користи силикон као бактерицидно и антисептик. Али, са свим предностима спољну употребу овај елемент мора бити стално обнавља у људском телу. Нормалан ниво његовог садржаја ће побољшати живот уопште. У случају недостатка више од 70 микроелемената и витамина их метаболишу у телу, што је знатно ниже отпорност на различите болести. Највећи проценат силицијума је посматрати у кости, кожа, тетива. Он игра улогу структурни елемент који подржава снагу и даје еластичност. Сви скелетни тешко ткиво формира на рачун његових једињења. Као резултат недавних студија показала садржај силицијум бубрега, панкреаса и везивног ткива. Улога ових органа у функционисању тела је прилично велика, тако да смањује његов садржај штетан утицај на многим кључним показатељима за живот. Дан са храном и телом воде треба да добију 1 грам силицијума - то ће помоћи да се избегне могуће болести као што су упала коже, омекшавање костију, формирање камена у јетри, бубрезима, замагљен вид, косу и услова за нокте, атеросклерозе. Када довољан ниво садржаја овог повећава елемент имунитета, нормализује метаболизам, побољшава апсорпцију многих елемената неопходних за људско здравље. Највећи износ силицијум диоксида - у житарица, ротквице, хељде. Ће донети значајне предности у силиконским воде. Да би се одредио број и учесталост употребе је најбоље да се консултујете са стручњаком.