הסיליקון (יסוד כימי) מאפייני נוסחא אופיינית. הסיפור הפותח הסיליקון

מכשירים ומנגנונים טכנולוגיים מודרניים רבים נוצרו בשל המאפיינים הייחודיים של חומרים המצויים בטבע. האנושות על ידי התנסות עיון מדוקדק של אלמנטים המקיפים אותנו כל הזמן משדרג המצאה משלו - תהליך זה נקרא התקדמות טכנולוגית. היא מבוססת על פשוטה, נגישה דברים שכולם המקיפים אותנו בחיי היומיום. לדוגמא, בחול, מה זה יכול להיות מפתיע ויוצא דופן? מדענים הצליחו לבודד אותו מן סיליקון - יסוד כימי, שבלעדיו לא יהיה שום ציוד מחשב. בתחום תחולתו הנו מגוון מתרחב בהתמדה. זו מושגת על ידי המאפיינים הייחודיים של אטום סיליקון, המבנה שלה ואת האפשרות של תרכובות פשוטות עם חומרים אחרים.

תכונה

בשנת המערכת המחזורית, שפותח ד י Mendeleevym, סיליקון (יסוד כימי) שצוין על ידי הסמל סי. זה מתייחס-המתכות, הממוקם העיקרי בקבוצה הרביעית של התקופה השלישית, יש מספר האטומי 14. קרבתה פחמן אינה מקרית: ברבות תכונותיהם הם דומים. לא נמצא בטבע בצורתו הטהורה, כמרכיב פעיל ויש לו קשר חזק מספיק עם חמצן. חומר בסיס - סיליקה, אשר מהווה תחמוצת, וסיליקטים (חול). כאשר סיליקון זו (התרכובת הטבעית שלו) היא אחד היסודות הכימיים הנפוצים ביותר בעולם. תוכן שבריר המוני של זה הוא שני רק חמצן (יותר מ 28%). שכבת הקרום העליונה מכילה תחמוצת סיליקון בצורה (קוורץ זה), סוגים שונים של טיט וחול. הקבוצה השנייה בשכיחותה מורכבת סיליקטים שלה. בעומק של כ 35 ק"מ מן השכבות החיצוניות מסודרים פיקדונות גרניט ובזלת, הכוללים תרכובות סיליקון. התוכן אחוז הליבה של כדור הארץ הוא לא הבין עדיין, אך הקרוב ביותר השכבות החיצוניות של המעטפת (עד 900 ק"מ) מהווים סיליקטים. רכב הריכוז מי ים סיליקון הוא 3 מ"ג / ליטר, אדמת ירח 40% מורכבים של תרכובות. קוסמוס, אשר האנושות עד כה בחן מכיל יסוד כימי זה בכמויות גדולות. לדוגמא, ניתוח ספקטרלי של מטאוריטים, אשר מתקרב הקרקע מקרוב ומרחוק, זמין לחוקרים, הוכיח כי הם מכילים 20% של סיליקון. קיימת אפשרות של היווצרות חיים על בסיס האלמנט הזה בגלקסיה שלנו.

תהליך המחקר

היסטוריה של גילוי סיליקון היסוד הכימי יש מספר שלבים. חומרים רבים, לשיטתי מנדלייב, בשימוש על ידי האנושות במשך מאות שנים. יתר על כן, האלמנטים הם בצורה הטבעית, כלומר על. ב תרכובות שלא היה מטופל כימית, וכל המאפיינים שלהם לא היו ידועים לאנשים. בתהליך של לימוד כל התכונות של חומר הוא הופיע שימושים חדשים. המאפיינים של סיליקון עד כה לא נחקרו עד תום - אלמנט זה הוא מספיק מגוון רחב ומגוון של יישומים מותיר מקום תגליות חדשות עבור הדורות הבאים של מדענים. טכנולוגיה מודרנית משמעותית תאיץ את התהליך הזה. במאה ה XIX, כימאים מפורסמים רבים מנסים להשיג סיליקון טהור. בפעם הראשונה זה היה אפשרי לעשות Tenaru ל וג 'גיי-Lussac ב 1811, אבל גילוי היסוד שייך ג'יי ברצליוס, שהיה מסוגל לא רק לזהות את החומר, אלא גם כדי לתאר את זה. כימאים משוודיה יש סיליקון ב 1823, לכך שהוא השתמש אשלגן מתכתי מלח אשלגן. התגובה התקיימה בבית הזרז בצורה חומה. הצבע פשוט חומר אפור-חום וכתוצאה מכך הוא סיליקון אמורפי. אלמנט טהור קריסטל הושג ב 1855 Sainte-Kler Devilem. המורכבות קשורות ישירות הקצאת אג"ח אטומי חוזק גבוה. בשני המקרים, התגובה הכימית מופנה תהליך של טיהור מן הטומאות, הדגמים אמורפי הגבישי יש מאפיינים שונים.

הסיליקון: ההגייה יסוד כימי

השם הראשון של האבקה וכתוצאה - קיזל - הוצע על ידי ברצליוס. בבריטניה ואת סיליקון ארצות הברית וכיום כונה סיליקון (סיליקון) או סיליקון (Silicon). המונח נגזר מהמילה הלטינית "צור" (או "אבן"), וברוב המקרים זה קשור למושג "הארץ" עקב פרישה רחבה בטבע. ההגייה הרוסית של כימי שונה, הכל תלוי במקור. הוא נקרא סיליקה (זכרוב במונח ב 1810), סיציליה (1824, Dvigubsky, סולוביוב), סיליקה (1825, פחד), ורק ב 1834, הכימאי הרוסי גרמנית איוונוביץ GESS מציגה את השם הזה עד עכשיו בשימוש המקורות ביותר - סיליקון. המחזורית מנדלייב המערכת היא Si סמל מיועד. כיצד לקרוא את סיליקון היסוד הכימי? חוקרים רבים במדינות דוברות אנגלית לבטא את שמו כמו "B" או להשתמש במילה "סיליקון". מכאן השם המפורסם בעולם של העמק, המהווה מחקר וייצור של פלטפורמת החומרה במחשב. אוכלוסיית דוברי הרוסית מתייחסת לאלמנט סיליקון (מהמילה היוונית "צוק ההר").

להיות בטבע: שדות

מערכות הר כולו מורכבות של תרכובות סיליקון, אשר לא נמצאו בצורתו טהורה, כי כל המינרלים הידועים הם dioxides או סיליקטים (aluminosilicates). היופי המדהים של האבנים בשימוש על ידי אנשים כחומר נוי - זה לשם, אחלמה, סוג קוורץ, ישפה, שוהם, אגת, גביש סלע, קרנליאן ועוד רבים אחרים. הם נוצרים עקב קרות תרכובות סיליקון השונות שקבעו את הצפיפות, מבנה, הצבע וכיוון שימוש. ביקורת בעולם אורגניים ניתן לשייך אותו יסוד כימי, שבו הסביבה יוצרת קשרים חזקים עם מתכות או מתכות (אבץ, מגנזיום, סידן, מנגן, טיטניום וכן הלאה. ד). לשם השוואה עם חומרים אחרים, סיליקון נגיש בקלות יחסית להפקה בקנה מידה תעשייתית: הוא נמצא ברוב סוגי עופרות ומינרלים. לכן, פיקדונות ממוקשים פעיל צמודות המקורות הסבירים ביותר של אנרגיה מאשר האשכולות הטריטוריאליים של עניין. Quartzites וחול קוורץ זמינים בכל המדינות. רוב היצרנים הגדולים וספקים סיליקון הן: סין, צרפת, נורבגיה, ארצות הברית (מערב וירג'יניה, אוהיו, אלבמה, ניו יורק), אוסטרליה, דרום אפריקה, קנדה, ברזיל. כל היצרנים להשתמש במגוון של דרכים, אשר תלוי בסוג של המוצר (טכניים, מוליכים למחצה, היי-סיליקון). אלמנט כימי מועשר בנוסף או לחילופין, מטוהרים מכל סוגי זיהומים יש מאפיינים בודדים אשר תלוי שימוש נוסף שלה. זה חל גם על החומר. מבנה הסיליקון מגדיר את היקף תחולתו.

היסטוריה של שימוש

לעתים קרובות, בגלל הדמיון של שמות של אנשים לבלבל צורן צור, אך מושגים אלה אינם זהים. אנחנו ברורים. כפי שכבר הוזכר, באופי, סיליקון לא נמצא בצורתו הטהורה, לא ניתן לומר על קשריו (באותו סיליקה). המינרלים והסלעים העיקריים נוצרו פחמן דו אנחנו שוקלים את החומר - הוא החול (מים סיליקה), קוורץ קוורץ, פצל שדה ואת הצור. זה האחרון לא שמע כנראה כל, כי זה ניתן חשיבות רבה בהיסטוריה של האנושות. עם זאת לקשור את כלי אבן על ידי בני אדם בתקופת האבן. הקצוות החדים שלה הנובעים הסתתים של הסלע, מאוד מקלים על העבודה של עקרות הבית העתיקים, ואת האפשרות של חידוד - ציידים ודייגים. פלינט לא היה לי הכח של מוצרי מתכת, אך המכשירים נכשלו יכולים להיות מוחלף בקלות. שימושו צור נמשכה מאות שנים - עד המצאת מקורות חלופיים.

לגבי המציאות של היום, את המאפיינים של סיליקון מאפשרים לנצל את החומר לקישוט או יצירת שולחן קרמיקה, עם, בנוסף מראה אסתטי נחמד, יש לו מספר האיכויות תפקודיות מעולות. כיוון נפרד של היישום שלה בשל המצאת הזכוכית לפני כ 3000 שנה. אירוע זה סיפק הזדמנות ליצור מראות, צלחות, פסיפס זכוכית צבעונית של תרכובות המכילות סיליקון. חומרים ראשוניים פורמולה בתוספת רכיבים דרושים, מה שמאפשר המוצר לתת את הצבע ואת האפקט הרצויים על כוחו של הזכוכית. יופי מדהים ומגוון של יצירות אמנות שנעשו על ידי אדם מן מינרלים ואבנים המכיל סיליקון. סגולות הריפוי של אלמנט זה תוארו על ידי מדענים של קדם והשתמשו לאורך ההיסטוריה של המין האנושי. הם הניחו את הבארות לשתייה לאחסון מים עבור מוצרים המשמשים בחיי היומיום והן ברפואה. האבקה שהושגה על ידי שחיקה הייתה מוחלת על הפצעים. תשומת לב מיוחדת הוקדשה מים אשר מתעקש בתוך סיר עשוי תרכובות המכילות סיליקון. רכב אלמנט כימי אינטראקציה עם זה, המאפשר מספר להשמיד חיידקים או מיקרואורגניזמים פתוגניים. וזה לא כל המגזרים שבהם אנו שוקלים את החומר הוא מאוד, מאוד בביקושים. מבנה סיליקון גורם multifunctionality שלה.

המאפיינים

לפרטים נוספים על התכונות של חומר זה יש צורך לשקול, לוקח בחשבון את כל המאפיינים האפשריים. מאפיינים כימי תכנית אלמנט סיליקון כוללים מאפיינים פיסיים, פרמטרים חשמליים, תרכובות הלימוד ותנאי תגובה, וכך המעבר שלהם. ג הסיליקון בצורה גבישית יש צבע אפור כהה עם ברק מתכתי. Face-מרוכז סריג מעוקב של פחמן דומה להן (יהלום), אך בשל האורך הגדול של הקישורים אינו כה חזקה. פלסטיק הוא עושה את החום ל 800 ^{מעלות צלזיוס,} במקרים אחרים, הוא נשאר שביר. בין התכונות הפיסיקליות של סיליקון להפוך אותו חומר ייחודי: היא שקופה לקרינת אינפרא אדום. נקודת התכה - 1410 ⁰ C, והרתיחה - 2600 ⁰ C, צפיפות בתנאים נורמליים - 2330 ק"ג / מ ^'3. מוליכות תרמית אינה קבועה עבור דגימות שונות הוא מתקבל ערך משוער של 25 ⁰ C. המאפיינים של אטום סיליקון לאפשר את השימוש בו בתור מוליכים למחצה. יישומים כאלה הם הכי מבוקש בעולם של היום. עוצמת מוליכות משפיע על הרכב סיליקון ורכיבים, הן בשיתוף איתם. אז, על מוליכות אלקטרוניות משופרת משמשים אנטימון, ארסן, זרחן, עבור מחורר - אלומיניום, גליום, בורון, אינדיום. בעת יצירת התקנים עם סיליקון משמש כטיפול משטח מדריך עם הסוכן, אשר משפיע על הפעלת המנגנון.

המאפיינים של סיליקון כמנצח מעולה שימוש נרחב למדי במכשיר המודרני. במיוחד חשוב השימוש בו לייצור של ציוד מתוחכם (לדוגמא, התקני מחשוב מודרניים, מחשבים).

הסיליקון: יסוד כימי מאפיין

ברוב המקרים, סיליקון הוא tetravalent, ישנם גם תקשורת שבו הוא יכול להיות מוגדר השנייה. בתנאים רגילים זה גרוע פעיל, יש תרכובת חזקה בטמפרטורת חדר יכול להגיב עם פלואור רק במדינת המצרפי הגזים. זאת בשל סרט המשטח דו אפקט החוסם, אשר נצפה האינטראקציה עם חמצן הסביבה או מים. כדי לעורר את התגובות הצורכות להשתמש זרז: העלייה בטמפרטורה אידיאלית עבור חומר כגון סיליקון. אלמנט כימי מגיב עם חמצן בבית 400-500 ⁰ C, וכתוצאה מכך גדל הסרט Dioxide, תהליך של חמצון. כאשר הטמפרטורה עולה על 50 ⁰ C התגובה עם ברום, כלור, יוד, לפיה tetrahalides נדיפים יצרו. עם חומצות סיליקון אינו מגיב, למעט תערובת של חומצה הידרופלואורית ו חנקתית, בעוד אלקלי שום במצב מחומם הוא ממיס. Silanes מיוצר רק על ידי פירוק של silicides התגובה עם מימן אינו להזין אותו. תרכובות כוח כימי הגבוה שונה פסיביות עם בורון פחמן. עמידות גבוהה בפני אלקליות וחומצות, עם תרכובת של חנקן, אשר מתרחשת בטמפרטורות מעל 1000 ⁰ ג silicides מתקבלים על ידי תגובה עם מתכות, ובמקרה זה תלוי ולנסי של אלמנט משלים, אשר מראה סיליקון. חומר פורמולה נוצר בהשתתפות מתכת מעבר הוא עמיד בפני חומצות. מבנה האטום צורן משפיע תכונותיו ישירות לבין היכולת ליצור אינטראקציה עם אלמנטים אחרים. תהליך ההיווצרות של אג"ח בטבע כאשר הם נחשפים לחומר (במעבדה, בסביבה תעשייתית) שונה באופן משמעותי. מבנה הסיליקון מניח הפעילות הכימית שלה.

מבנה

המבנה במעגל של אטום סיליקון יש מאפיינים משלה. ליבת תשלום 14, אשר תואם למספר רצף במערכת המחזורית. מספר חלקיקים טעונים: פרוטונים - 14; אלקטרונים - 14; נויטרונים - 14. מבנה מעגל של אטומי סיליקון הוא את הדברים הבאים: Si 14) 2) 8) 4. במפלס האחרון (חיצוני) אלקטרונים הם 4 שקובע את מידת החמצון עם סימן "+" או "-". יש הסיליקון תחמוצת הנוסחה SiO ₂ (הערכיות 4+), תרכובת מימן נדיפים - SiH ₄ (הערכיות של -4). כמות גדולה של אטומי סיליקון יכול בתרכובות כמה יש מספר תיאום 6, כגון תרכובת עם פלואור. מסה מולרית - 28 רדיוס אטומי - 132 נ.ב., בתצורה פגז אלקטרונים: 1S 2S ^{2 2} 3S ^{2 6} 2P 3P ^2.

יישום

פעיל שטח או סיליקון מסומם לגמרי משמש המוליכים למחצה בעת יצירה של רבים, כולל דיוק, מכשירים (למשל, תאים סולריים, טרנזיסטורים, מיישר ו- T. ד). סיליקון ultrapure משמש ליצירת תאים סולאריים (אנרגיה). סוג גביש יחיד משמש לייצור מראות גז לייזר. תרכובות סיליקון זכוכית שהושגה, אריחי קרמיקה, קדרות, חרסינה וחומר. מגוון סוגים של מוצרים המיוצרים קשה לתאר, הניצול שלהם מתרחש בחיי היומיום, באמנות ובמדע, במקום העבודה. המלט המתקבל הוא חומר הגלם ליצור תערובות וחומרי גמר לבן. הפצה של שמנים, חומרי סיכה המבוססים על תרכובות סיליקון יכול להפחית חיכוך משמעותית את החלקים הנעים של מנגנונים רבים. Silicides בשל מאפיינים ייחודיים לדלפק תקשורת אגרסיווי (חומצות, טמפרטורות) נמצא בשימוש נרחב בתעשייה. אינדיקטורים חשמל, גרעיני וכימי שלהם לקחת בחשבון את המומחים על הפקות מורכבות, לא משחק תפקיד קטן במבנה האטום סיליקון.

רשמנו ההיי-טק המתקדמת ביותר ליישום תאריך. הנפוץ ביותר, אשר מיוצר בכמויות גדולות סיליקון טכני משמש במספר דרכים:

1. כחומר גלם לייצור חומר טהור.
2. עבור נתוך תעשיית מתכות: נוכחות של סיליקון מגביר את refractoriness, משפר עמידות בפני קורוזיה חוזק מכני (עם עודף של אלמנט זה, הסגסוגת יכול להיות שביר מדי).
3. כתוצאה deoxidizer להסרת חמצן עודף מן המתכת.
4. חומרי גלם לייצור silanes (Si תרכובות עם חומרים אורגניים).
5. לייצור מימן של סגסוגת סיליקון-ברזל.
6. הפקה של פאנלים סולאריים.

ערך גדול של חומר ואת לקיומה התקין של האורגניזם האנושי. מבנה הסיליקון, תכונותיו הן במקרה זה מכריע. במקרה זה, עודף או חוסר זה מוביל למחלות חמורות.

גוף האדם

לרפואה במשך זמן רב באמצעות סיליקון כמו בקטריות ו חיטוי. אבל עם כל היתרונות של שימוש חיצוני אלמנט זה חייב להתחדש כל זמן בגוף האדם. הרמה הנורמלית של התוכן שלה תשתפר וחיים בכלל. במקרה של חוסר של יותר מ 70 יסודות קורט ויטמינים הם עוברים מטבוליזם על ידי הגוף, המהווה התנגדות נמוכה משמעותית למגוון של מחלות. אחוז סיליקון הגבוה ביותר נצפה עצם, עור, גידים. הוא ממלא את התפקיד של אלמנט מבני התומך כוח ונותן גמישות. כל הרקמה הקשה השלד נוצרה על החשבון ותרכובותיו. כתוצאת המחקרים האחרונים מצא תוכן סיליקון בכליות, הלבלב ואת רקמות חיבור. תפקידו של גופים אלה בתפקוד הגוף הוא די גדול, ולכן הפחתת התוכן שלה הוא השפעה מזיקה על אינדיקטורים מרכזיים רבים של פרנסה. ביום עם האוכל והגוף מים צריך לקבל 1 גרם של סיליקון - זה יעזור למנוע מחלות אפשריות כגון דלקת של העור, ריכוך של העצמות, היווצרות אבנים בכבד, בכליות, ראייה מטושטשת, שיער ותנאי ציפורניים, טרשת עורקים. כאשר רמה מספקת של התוכן של החסינות מגדיל את האלמנט הזה, מנרמלת את חילוף חומרים, משפר את הספיגה של רבי מרכיבים הכרחיים לבריאות אדם. הכמות הגדולה ביותר של סיליקה - ב פלח, צנוניות, כוסמת. יביא יתרונות משמעותיים מי סיליקון. כדי לקבוע את מספר ותדירות השימוש בו מומלץ להתייעץ עם מומחה.