ქიმიური სილიციუმი. სილიციუმი ბუნებაში (25,8% დედამიწის ქერქში). Დადებითი და უარყოფითი მხარეები

თავისუფალი სახით სილიციუმი იზოლირებული იქნა 1811 წელს J. Gay-Lussac-ისა და L. Thénard-ის მიერ სილიციუმის ფტორიდის ორთქლის გადაცემით მეტალის კალიუმზე, მაგრამ მათ მიერ არ იყო აღწერილი, როგორც ელემენტი. შვედმა ქიმიკოსმა J. Berzelius-მა 1823 წელს აღწერა სილიციუმი, რომელიც მან მოიპოვა კალიუმის მარილის K 2 SiF 6 კალიუმის მეტალის მაღალ ტემპერატურაზე დამუშავებით. ახალ ელემენტს მიენიჭა სახელი "სილიკონი" (ლათინური silex - კაჟი). რუსული სახელწოდება „სილიკონი“ 1834 წელს შემოიღო რუსმა ქიმიკოსმა გერმან ივანოვიჩ ჰესმა. თარგმნა ძველი ბერძნულიდან. კრმნოზ- "კლდე, მთა".

ბუნებაში ყოფნა, მიღება:

ბუნებაში სილიციუმი გვხვდება დიოქსიდისა და სხვადასხვა კომპოზიციის სილიკატების სახით. ბუნებრივი სილიციუმი ძირითადად გვხვდება კვარცის სახით, თუმცა არსებობს სხვა მინერალები, როგორიცაა კრისტობალიტი, ტრიდიმიტი, კიტიტი და კუზიტი. ამორფული სილიციუმი გვხვდება დიატომის საბადოებში ზღვებისა და ოკეანეების ფსკერზე - ეს საბადოები ჩამოყალიბდა SiO 2-დან, რომელიც იყო დიატომების და ზოგიერთი ცილიტის ნაწილი.
თავისუფალი სილიციუმის მიღება შესაძლებელია წვრილი თეთრი ქვიშის მაგნიუმით კალცინით, რომელიც ქიმიური შემადგენლობით არის თითქმის სუფთა სილიციუმის ოქსიდი, SiO 2 +2Mg=2MgO+Si. ინდუსტრიაში ტექნიკური ხარისხის სილიციუმი მიიღება SiO 2 დნობის შემცირებით კოქსით დაახლოებით 1800°C ტემპერატურაზე რკალის ღუმელში. ამ გზით მიღებული სილიციუმის სისუფთავე შეიძლება მიაღწიოს 99,9%-ს (ძირითადი მინარევებია ნახშირბადი და ლითონები).

ფიზიკური თვისებები:

ამორფულ სილიკონს აქვს ყავისფერი ფხვნილის ფორმა, რომლის სიმკვრივეა 2.0 გ/სმ 3. კრისტალური სილიციუმი არის მუქი ნაცრისფერი, მბზინავი კრისტალური ნივთიერება, მყიფე და ძალიან მყარი, კრისტალდება ალმასის გისოსებში. ეს არის ტიპიური ნახევარგამტარი (ის ატარებს ელექტროენერგიას უკეთესად, ვიდრე რეზინის მსგავსი იზოლატორი და უარესი, ვიდრე სპილენძის მსგავსი გამტარი). სილიკონი მყიფეა მხოლოდ 800 °C-ზე ზევით გაცხელებისას ხდება პლასტმასის ნივთიერება. საინტერესოა, რომ სილიციუმი გამჭვირვალეა ინფრაწითელი გამოსხივების მიმართ, დაწყებული ტალღის სიგრძით 1,1 მიკრომეტრი.

ქიმიური თვისებები:

ქიმიურად, სილიციუმი არააქტიურია. ოთახის ტემპერატურაზე ის რეაგირებს მხოლოდ ფტორ აირთან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება აქროლადი სილიციუმის ტეტრაფტორიდი SiF 4. როდესაც თბება 400-500 °C ტემპერატურაზე, სილიციუმი რეაგირებს ჟანგბადთან დიოქსიდის წარმოქმნით, ხოლო ქლორთან, ბრომთან და იოდთან შესაბამის ძლიერ აქროლად ტეტრაჰალიდებთან SiHal 4 წარმოქმნის. დაახლოებით 1000°C ტემპერატურაზე სილიციუმი რეაგირებს აზოტთან და წარმოქმნის ნიტრიდს Si 3 N 4, ბორთან - თერმულად და ქიმიურად სტაბილური ბორიდები SiB 3, SiB 6 და SiB 12. სილიციუმი უშუალოდ წყალბადთან არ რეაგირებს.
სილიკონის ამოსაჭრელად ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ჰიდროფლუორული და აზოტის მჟავების ნარევი.
სილიციუმი იხსნება ცხელ ტუტე ხსნარებში: Si + 2KOH + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2
სილიციუმი ხასიათდება ნაერთებით +4 ან -4 ჟანგვის მდგომარეობით.

ყველაზე მნიშვნელოვანი კავშირები:

სილიციუმის დიოქსიდი, SiO 2- (სილიციუმის ანჰიდრიდი), უფერო. ქრისტეს. ნივთიერება, ცეცხლგამძლე (1720 C), მაღალი სიმტკიცით. მჟავე ოქსიდი, ქიმიურად არააქტიური, ურთიერთქმედებს ჰიდროფტორმჟავასთან და ტუტე ხსნარებთან, ამ უკანასკნელ შემთხვევაში წარმოქმნის სილიციუმის მჟავების მარილებს - სილიკატებს. სილიკატები ასევე წარმოიქმნება, როდესაც სილიციუმის ოქსიდი ერწყმის ტუტეებს, ძირითად ოქსიდებს და ზოგიერთ მარილს.
SiO 2 + 4NaOH = Na 4 SiO 4 + 2H 2 O; SiO 2 + CaO = CaSiO 3;
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 CaSi 6 O 14 + 2CO 2 (ნატრიუმ-კალციუმის სილიკატის შერეული, მინა)
სილიციუმის მჟავები- სუსტი, უხსნადი, წარმოიქმნება სილიკატური ხსნარში გელის სახით (ჟელატინის მსგავსი ნივთიერების) დამატებისას. H 4 SiO 4 (ორთოსილიციუმი) და H 2 SiO 3 (მეტასილიციუმი, ან სილიციუმი) არსებობს მხოლოდ ხსნარში და შეუქცევად გარდაიქმნება SiO 2-ად გაცხელებისა და გაშრობისას. შედეგად მიღებული მყარი ფოროვანი პროდუქტია სილიკა გელი, აქვს განვითარებული ზედაპირი და გამოიყენება როგორც გაზის ადსორბენტი, გამშრალებელი, კატალიზატორი და კატალიზატორი.
სილიკატები- სილიციუმის მჟავების მარილები უმეტესწილად (გარდა ნატრიუმის და კალიუმის სილიკატებისა) წყალში უხსნადია. ხსნარში ხსნადი სილიკატები განიცდიან მძიმე ჰიდროლიზს.
წყალბადის ნაერთები- ნახშირწყალბადების ანალოგები, სილანებინაერთები, რომლებშიც სილიციუმის ატომები დაკავშირებულია ერთი ბმით, ძლიერითუ სილიციუმის ატომები დაკავშირებულია ორმაგი ბმით. ნახშირწყალბადების მსგავსად, ეს ნაერთები ქმნიან ჯაჭვებს და რგოლებს. ყველა სილანს შეუძლია სპონტანურად აალება, შექმნას ფეთქებადი ნარევები ჰაერთან და ადვილად რეაგირებს წყალთან: SiH 4 + 2H 2 O = SiO 2 + 4H 2
სილიციუმის ტეტრაფტორიდი SiF 4უსიამოვნო სუნის მქონე გაზი, შხამიანი, წარმოიქმნება ფლუორმჟავას მოქმედებით სილიციუმზე და მის ბევრ ნაერთზე, მათ შორის მინაზე:
Na 2 SiO 3 + 6HF = 2NaF + SiF 4 + 3H 2 O
რეაგირებს წყალთან სილიციუმის წარმოქმნით და ჰექსაფტოროსილიციუმი(H 2 SiF 6) მჟავები:
3SiF 4 + 3H 2 O = 2H 2 SiF 6 + H 2 SiO 2
H 2 SiF 6 სიძლიერით ახლოს არის გოგირდმჟავასთან, მარილები არის ფტორსილიკატები.

განაცხადი:

სილიციუმი ყველაზე ფართოდ გამოიყენება შენადნობების წარმოებაში ალუმინის, სპილენძისა და მაგნიუმის სიძლიერის მინიჭებისთვის და ფეროსილიციდების წარმოებისთვის, რომლებიც მნიშვნელოვანია ფოლადების და ნახევარგამტარული ტექნოლოგიების წარმოებაში. სილიციუმის კრისტალები გამოიყენება მზის უჯრედებში და ნახევარგამტარ მოწყობილობებში - ტრანზისტორებსა და დიოდებში. სილიციუმი ასევე ემსახურება როგორც ნედლეულს სილიციუმის ორგანული ნაერთების, ანუ სილოქსანების წარმოებისთვის, რომლებიც მიიღება ზეთების, საპოხი მასალების, პლასტმასის და სინთეზური რეზინის სახით. არაორგანული სილიციუმის ნაერთები გამოიყენება კერამიკასა და მინის ტექნოლოგიაში, როგორც საიზოლაციო მასალა და პიეზოკრისტალები.

ზოგიერთი ორგანიზმისთვის სილიციუმი მნიშვნელოვანი ბიოგენური ელემენტია. ეს არის მცენარეების დამხმარე სტრუქტურების ნაწილი და ცხოველების ჩონჩხის სტრუქტურები. სილიციუმი დიდი რაოდენობით არის კონცენტრირებული ზღვის ორგანიზმების მიერ - დიატომები, რადიოლარიები, ღრუბლები. დიდი რაოდენობით სილიციუმი კონცენტრირებულია ცხენის კუდებსა და მარცვლეულებში, ძირითადად ბამბუკისა და ბრინჯის ქვეოჯახებში, ბრინჯის ჩათვლით. ადამიანის კუნთოვანი ქსოვილი შეიცავს (1-2)·10 -2% სილიციუმს, ძვლის ქსოვილს - 17·10 -4%, სისხლს - 3,9 მგ/ლ. ადამიანის ორგანიზმში საკვებთან ერთად ყოველდღიურად 1გრ-მდე სილიციუმი ხვდება.

ანტონოვი ს.მ., ტომილინი კ.გ.
HF ტიუმენის სახელმწიფო უნივერსიტეტი, 571 ჯგუფი.

წყაროები: სილიკონი ვიკიპედია; სილიკონი ონლაინ ენციკლოპედიაში "მსოფლიოს გარშემო", ;
სილიკონი ადგილზე

28,0855 ა. ე.მ (/მოლი) ატომური რადიუსი 132 საათი იონიზაციის ენერგია
(პირველი ელექტრონი) 786.0 (8.15) კჯ/მოლი (eV) ელექტრონული კონფიგურაცია 3s 2 3p 2 ქიმიური თვისებები კოვალენტური რადიუსი 111 საათი იონის რადიუსი 42 (+4e) 271 (-4e) pm ელექტრონეგატიურობა
(პოლინგის მიხედვით) 1,90 ელექტროდის პოტენციალი 0 ჟანგვის მდგომარეობები +4, −4, +2 მარტივი ნივთიერების თერმოდინამიკური თვისებები სიმჭიდროვე 2.33 /სმ³ მოლური სითბოს ტევადობა 20.16 ჯ/(მოლ) თბოგამტარობა 149 W/( ·) დნობის ტემპერატურა 1688 დნობის სითბო 50,6 კჯ/მოლ დუღილის ტემპერატურა 2623 აორთქლების სითბო 383 კჯ/მოლ მოლური მოცულობა 12.1 სმ³/მოლ მარტივი ნივთიერების კრისტალური გისოსი გისოსების სტრუქტურა კუბური, ბრილიანტი გისოსების პარამეტრები 5,4307 გ/ა თანაფარდობა — დებაი ტემპერატურა 625

სი	14
28,0855
3s 2 3p 2
სილიკონი

ამბავი

მისი სუფთა სახით სილიკონიიზოლირებული იყო 1811 წელს ფრანგმა მეცნიერებმა ჯოზეფ ლუი გეი-ლუსაკმა და ლუი ჟაკ ტენარმა.

სახელის წარმოშობა

1825 წელს შვედმა ქიმიკოსმა იონს იაკობ ბერცელიუსმა მიიღო სუფთა ელემენტარული სილიციუმი ლითონის კალიუმის მოქმედებით სილიციუმის ფტორ SiF 4-ზე. ახალ ელემენტს მიენიჭა სახელი "სილიციუმი" (ლათ. სილექსი- კაჟი). რუსული სახელი "სილიკონი" შემოიღო 1834 წელს რუსმა ქიმიკოსმა გერმან ივანოვიჩ ჰესმა. თარგმნა ბერძნულიდან კრემნები- "კლდე, მთა".

ბუნებაში ყოფნა

დედამიწის ქერქში გავრცელების თვალსაზრისით, სილიციუმი მეორე ადგილზეა ყველა ქიმიურ ელემენტებს შორის (ჟანგბადის შემდეგ). დედამიწის ქერქის მასა 27,6-29,5% სილიციუმია. სილიციუმი არის რამდენიმე ასეული სხვადასხვა ბუნებრივი სილიკატების და ალუმოსილიკატების კომპონენტი. ყველაზე გავრცელებულია სილიციუმი - სილიციუმის დიოქსიდის (IV) მრავალი ფორმა SiO2 (მდინარის ქვიშა, კვარცი, კაჟი და ა.შ.), რომელიც შეადგენს დედამიწის ქერქის დაახლოებით 12%-ს (მასით). სილიციუმი ბუნებაში თავისუფალი სახით არ გვხვდება, თუმცა დედამიწის მეოთხედი სილიკონისგან შედგება.

ქვითარი

მრეწველობაში სილიციუმი იწარმოება SiO 2 დნობის შემცირებით კოქსით დაახლოებით 1800 °C ტემპერატურაზე რკალის ღუმელში. ამ გზით მიღებული სილიციუმის სისუფთავე დაახლოებით 99,9%-ია. ვინაიდან პრაქტიკული გამოყენებისთვის საჭიროა უმაღლესი სისუფთავის სილიციუმი, შედეგად მიღებული სილიციუმი ქლორირებულია. წარმოიქმნება SiCl 4 და SiCl 3 H კომპოზიციის ნაერთები. ასევე შესაძლებელია სილიციუმის გაწმენდა პირველად მაგნიუმის სილიციდის Mg 2 Si მიღებით. შემდეგ, აქროლადი მონოსილანი SiH 4 მიიღება მაგნიუმის სილიციდიდან მარილმჟავას ან ძმარმჟავების გამოყენებით. მონოსილანი შემდგომში იწმინდება რექტიფიკაციის, სორბციის და სხვა მეთოდებით და შემდეგ იშლება სილიციუმად და წყალბადად დაახლოებით 1000 °C ტემპერატურაზე. ამ მეთოდებით მიღებულ სილიციუმში მინარევების შემცველობა მცირდება წონით 10 -8 -10 -6%.

სილიციუმის სუფთა სახით მიღების მეთოდი შეიმუშავა ნიკოლაი ნიკოლაევიჩ ბეკეტოვმა. რუსეთში სილიკონის უმსხვილესი მწარმოებელია OK Rusal - სილიციუმი იწარმოება კამენსკ-ურალსკის (სვერდლოვსკის რეგიონი) და შელეხოვის (ირკუტსკის ოლქი) ქარხნებში.

ფიზიკური თვისებები

სილიკონის კრისტალური სტრუქტურა.

სილიკონის კრისტალური ბადე არის კუბური, სახეზე ორიენტირებული, ალმასის ტიპის, პარამეტრი a = 0,54307 ნმ (სილიციუმის სხვა პოლიმორფული მოდიფიკაციები მიღებულია მაღალი წნევის დროს), მაგრამ სი-Si ატომებს შორის უფრო გრძელი ბმის სიგრძის გამო სიგრძესთან შედარებით. C-C კავშირის მიხედვით, სილიციუმის სიმტკიცე საგრძნობლად ნაკლებია, ვიდრე ალმასი. სილიკონი მყიფეა მხოლოდ 800 °C-ზე ზევით გაცხელებისას ხდება პლასტმასის ნივთიერება. საინტერესოა, რომ სილიციუმი გამჭვირვალეა ინფრაწითელი გამოსხივების მიმართ, დაწყებული ტალღის სიგრძით 1,1 მიკრომეტრი.

ელექტროფიზიკური თვისებები

ელემენტარული სილიციუმი არის ტიპიური არაპირდაპირი უფსკრული ნახევარგამტარი. ზოლის უფსკრული ოთახის ტემპერატურაზე არის 1,12 ევ, ხოლო T = 0 K-ზე არის 1,21 ევ. მუხტის მატარებლების კონცენტრაცია სილიციუმში შინაგანი გამტარობით ოთახის ტემპერატურაზე არის 1,5·10 16 მ−3. კრისტალური სილიციუმის ელექტრულ თვისებებზე დიდ გავლენას ახდენს მასში შემავალი მიკრომინარევები. ხვრელების გამტარობის მქონე სილიციუმის ერთკრისტალების მისაღებად, III ჯგუფის ელემენტების დანამატები - ბორი, ალუმინი, გალიუმი და ინდიუმი შეჰყავთ სილიციუმში ელექტრონული გამტარობით - V ჯგუფის ელემენტების დანამატები - ფოსფორი, დარიშხანი ან ანტიმონი. სილიციუმის ელექტრული თვისებები შეიძლება შეიცვალოს ერთკრისტალების დამუშავების პირობების შეცვლით, კერძოდ, სილიციუმის ზედაპირის სხვადასხვა ქიმიური აგენტებით დამუშავებით.

1. ელექტრონის მობილურობა: 1300-1400 სმ²/(v*s).
2. ხვრელის მობილურობა: 500 სმ²/(v*s).
3. დიაპაზონის უფსკრული 1.205-2.84*10(^-4)*T
4. ელექტრონის სიცოცხლის ხანგრძლივობა: 50 - 500 μწმ
5. ელექტრონის საშუალო თავისუფალი გზა: 0,1 სმ
6. ხვრელის თავისუფალი ბილიკის სიგრძე: 0,02 - 0,06 სმ

ქიმიური თვისებები

ნაერთებში სილიციუმი ავლენს ჟანგვის მდგომარეობას +4 ან -4, ვინაიდან ორბიტალების sp³-ჰიბრიდიზაციის მდგომარეობა უფრო დამახასიათებელია სილიციუმის ატომისთვის. მაშასადამე, ყველა ნაერთში სილიციუმის (II) ოქსიდის SiO-ს გარდა, სილიციუმი ოთხვალენტიანია.

ქიმიურად, სილიციუმი არააქტიურია. ოთახის ტემპერატურაზე ის რეაგირებს მხოლოდ ფტორ აირთან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება აქროლადი სილიციუმის ტეტრაფტორიდი SiF 4. როდესაც თბება 400-500 °C ტემპერატურაზე, სილიციუმი რეაგირებს ჟანგბადთან, რათა წარმოქმნას დიოქსიდი SiO 2, ქლორთან, ბრომთან და იოდთან - წარმოქმნის შესაბამის უაღრესად აქროლად ტეტრაჰალიდებს SiHal 4.

სილიციუმი უშუალოდ არ რეაგირებს წყალბადთან სილიციუმის ნაერთები წყალბადთან - სილანები ზოგადი ფორმულით Si nH 2n+2 - მიიღება ირიბად. მონოსილანი SiH 4 (ხშირად უწოდებენ უბრალოდ სილანს) გამოიყოფა, როდესაც ლითონის სილიციდები რეაგირებენ მჟავას ხსნარებთან, მაგალითად:

Ca 2 Si + 4HCl → 2CaCl 2 + SiH 4.

ამ რეაქციაში წარმოქმნილი სილანი SiH 4 შეიცავს სხვა სილანების ნარევს, კერძოდ, დისილანს Si 2 H 6 და ტრისილანს Si 3 H 8, რომელშიც არის სილიციუმის ატომების ჯაჭვი, რომლებიც ურთიერთკავშირშია ერთჯერადი ბმებით (—Si—Si—Si. —).

აზოტთან ერთად სილიციუმი დაახლოებით 1000 °C ტემპერატურაზე ქმნის ნიტრიდს Si 3 N 4, ბორით - თერმულად და ქიმიურად სტაბილურ ბორიდებს SiB 3, SiB 6 და SiB 12. სილიციუმის ნაერთი და მისი უახლოესი ანალოგი პერიოდულ სისტემაზე - ნახშირბადი - სილიციუმის კარბიდი SiC (კარბორუნდი) ხასიათდება მაღალი სიხისტეთა და დაბალი ქიმიური რეაქტიულობით. კარბორუნდი ფართოდ გამოიყენება როგორც აბრაზიული მასალა.

სილიციუმი (ლათ. Silicium), Si, პერიოდული სისტემის მოკლე ფორმის (გრძელი ფორმის 14 ჯგუფი) ქიმიური ელემენტი IV ჯგუფისა; ატომური ნომერი 14, ატომური მასა 28,0855. ბუნებრივი სილიციუმი შედგება სამი სტაბილური იზოტოპისგან: 28 Si (92,2297%), 29 Si (4,6832%), 30 Si (3,0872%). ხელოვნურად მიღებულია რადიოიზოტოპები მასობრივი ნომრებით 22-42.

ისტორიული ცნობა. დედამიწაზე ფართოდ გავრცელებული სილიციუმის ნაერთები ადამიანმა ქვის ხანიდან გამოიყენა; მაგალითად, უძველესი დროიდან რკინის ხანამდე კაჟს იყენებდნენ ქვის იარაღების დასამზადებლად. სილიციუმის ნაერთების - მინის წარმოება - დამუშავება დაიწყო ძველ ეგვიპტეში ჩვენს წელთაღრიცხვამდე IV ათასწლეულში. ელემენტარული სილიციუმი მიღებულ იქნა 1824-25 წლებში ჯ. ბერზელიუსის მიერ ფტორიდის SiF 4-ის შემცირებით კალიუმის მეტალთან ერთად. ახალ ელემენტს მიენიჭა სახელი "სილიკონი" (ლათინური silex-დან - კაჟი; რუსული სახელი "სილიკონი", რომელიც შემოიღო 1834 წელს G. I. Hess-მა, ასევე მომდინარეობს სიტყვიდან "კაჟი").

გავრცელება ბუნებაში. დედამიწის ქერქში გავრცელების თვალსაზრისით სილიციუმი მეორე ქიმიური ელემენტია (ჟანგბადის შემდეგ): სილიციუმის შემცველობა ლითოსფეროში არის 29,5% მასის მიხედვით. ბუნებაში თავისუფალ მდგომარეობაში არ გვხვდება. სილიციუმის შემცველი ყველაზე მნიშვნელოვანი მინერალებია ალუმინოსილიკატები და ბუნებრივი სილიკატები (ბუნებრივი ამფიბოლები, ფელდსპარები, მიკა და სხვ.), აგრეთვე სილიციუმის მინერალები (კვარცი და სილიციუმის დიოქსიდის სხვა პოლიმორფული მოდიფიკაციები).

Თვისებები. სილიციუმის ატომის გარე ელექტრონული გარსის კონფიგურაცია არის 3s 2 3p 2. ნაერთებში ავლენს ჟანგვის მდგომარეობას +4, იშვიათად +1, +2, +3, -4; პაულინგის ელექტრონეგატიურობა არის 1.90, იონიზაციის პოტენციალი Si 0 → Si + → Si 2+ → Si 3+ → Si 4+ არის შესაბამისად 8.15, 16.34, 33.46 და 45.13 eV; ატომური რადიუსი 110 pm, Si 4+ იონის რადიუსი 40 pm (კოორდინაციის ნომერი 4), 54 pm (კოორდინაციის ნომერი 6).

სილიკონი არის მუქი ნაცრისფერი მყარი მყიფე კრისტალური ნივთიერება მეტალის ბზინვარებით. ბროლის გისოსი არის სახეზე ორიენტირებული კუბური; t დნობის წერტილი 1414 °C, დუღილის წერტილი 2900 °C, სიმკვრივე 2330 კგ/მ 3 (25 °C-ზე). თბოტევადობა 20,1 J/(mol∙K), თბოგამტარობა 95,5 W/(m∙K), დიელექტრიკული მუდმივი 12; Mohs სიხისტე 7. ნორმალურ პირობებში სილიციუმი მტვრევადი მასალაა; შესამჩნევი პლასტიკური დეფორმაცია შეინიშნება 800 °C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე. სილიციუმი გამჭვირვალეა ინფრაწითელი გამოსხივების მიმართ, რომლის ტალღის სიგრძე 1 მიკრონზე მეტია (რეფრაქციული ინდექსი 3,45 ტალღის სიგრძეზე 2-10 მიკრონი). დიამაგნიტური (მაგნიტური მგრძნობელობა - 3,9∙10 -6). სილიციუმი არის ნახევარგამტარი, ზოლის უფსკრული 1.21 eV (0 K); სპეციფიკური ელექტრული წინააღმდეგობა 2,3∙10 3 Ohm∙m (25 °C-ზე), ელექტრონების მობილურობა 0,135-0,145, ხვრელები - 0,048-0,050 მ 2 / (V s). სილიციუმის ელექტრული თვისებები ძალიან არის დამოკიდებული მინარევების არსებობაზე. p-ტიპის გამტარობით სილიციუმის ერთკრისტალების მისაღებად გამოიყენება დოპინგ დანამატები B, Al, Ga, In (მიმღები მინარევები), ხოლო n ტიპის გამტარობით - P, As, Sb, Bi (დონორის მინარევები).

სილიციუმი ჰაერში დაფარულია ოქსიდის ფენით, ამიტომ დაბალ ტემპერატურაზე ის ქიმიურად ინერტულია; როდესაც თბება 400 °C-ზე ზემოთ, ის ურთიერთქმედებს ჟანგბადთან (წარმოიქმნება SiO ოქსიდი და SiO 2 დიოქსიდი), ჰალოგენებთან (სილიციუმის ჰალოიდები), აზოტთან (სილიციუმის ნიტრიდი Si 3 N 4), ნახშირბადთან (სილიციუმის კარბიდი SiC) და ა.შ. წყალბადი - სილანები - მიღებული არაპირდაპირი გზით. სილიციუმი რეაგირებს ლითონებთან სილიციდების წარმოქმნით.

წვრილი სილიციუმი არის შემამცირებელი აგენტი: როდესაც თბება, ის რეაგირებს წყლის ორთქლთან წყალბადის გამოყოფის მიზნით, ამცირებს ლითონის ოქსიდებს თავისუფალ ლითონებად. არაჟანგვის მჟავები პასივირებენ სილიკონს მის ზედაპირზე მჟავაში უხსნადი ოქსიდის ფირის წარმოქმნის გამო. სილიციუმი იხსნება კონცენტრირებულ HNO 3-ის ნარევში HF-თან და წარმოიქმნება ჰიდროფტორცილიციუმის მჟავა: 3Si + 4HNO 3 + 18HF = 3H 2 + 4NO + 8H 2 O. სილიციუმი (განსაკუთრებით წვრილად დაშლილი) რეაგირებს ტუტეებთან წყალბადის გამოყოფისთვის, მაგალითად: Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2. სილიციუმი წარმოქმნის სხვადასხვა სილიციუმის ორგანულ ნაერთებს.

ბიოლოგიური როლი.სილიციუმი არის მიკროელემენტი. ადამიანის ყოველდღიური მოთხოვნილება სილიციუმზე არის 20-50 მგ (ელემენტი აუცილებელია ძვლებისა და შემაერთებელი ქსოვილების სწორი ზრდისთვის). სილიციუმი ადამიანის ორგანიზმში ხვდება საკვებთან ერთად, ასევე ჩასუნთქულ ჰაერთან ერთად მტვრის მსგავსი SiO 2 სახით. თავისუფალი SiO 2-ის შემცველი მტვრის გახანგრძლივებული ინჰალაციისას ვითარდება სილიკოზი.

ქვითარი. ტექნიკური სისუფთავის სილიციუმი (95-98%) მიიღება SiO 2-ის შემცირებით ნახშირბადით ან ლითონებით. მაღალი სისუფთავის პოლიკრისტალური სილიციუმი მიიღება SiCl 4 ან SiHCl 3 წყალბადის შემცირებით 1000-1100 ° C ტემპერატურაზე, Sil 4 ან SiH 4 თერმული დაშლით; მაღალი სისუფთავის მონოკრისტალური სილიციუმი - ზონის დნობით ან ჩოხრალსკის მეთოდით. გლობალური სილიციუმის წარმოების მოცულობა დაახლოებით 1600 ათასი ტონაა/წელიწადში (2003 წ.).

განაცხადი. სილიციუმი არის მიკროელექტრონული და ნახევარგამტარული მოწყობილობების ძირითადი მასალა; გამოიყენება შუშის წარმოებაში, რომელიც გამჭვირვალეა ინფრაწითელი გამოსხივების მიმართ. სილიციუმი არის რკინის და ფერადი ლითონების შენადნობების კომპონენტი (დაბალ კონცენტრაციებში სილიციუმი ზრდის შენადნობების კოროზიის წინააღმდეგობას და მექანიკურ სიმტკიცეს, აუმჯობესებს მათ ჩამოსხმის თვისებებს; მაღალ კონცენტრაციებში შეიძლება გამოიწვიოს მტვრევადი); ყველაზე მნიშვნელოვანია რკინის, სპილენძის და ალუმინის სილიციუმის შემცველი შენადნობები. სილიციუმი გამოიყენება, როგორც საწყისი მასალა სილიციუმის ორგანული ნაერთებისა და სილიციდების წარმოებისთვის.

ლიტ.: Baransky P.I., Klochkov V.P., Potykevich I.V. ნახევარგამტარული ელექტრონიკა. მასალების თვისებები: დირექტორია. კ., 1975; დროზდოვი A. A., Zlomanov V. P., Mazo G. N., Spiridonov F. M. არაორგანული ქიმია. M., 2004. T. 2; Shriver D., Atkins P. არაორგანული ქიმია. M., 2004. T. 1-2; სილიკონი და მისი შენადნობები. ეკატერინბურგი, 2005 წ.

სილიციუმი დედამიწაზე სიმრავლით მეორეა (ჟანგბადის შემდეგ). ის იშვიათად გვხვდება სუფთა სახით - კრისტალებში ბევრად უფრო ხშირად ჩანს, როგორც სხვადასხვა ნაერთებისა და მინერალების ნაწილი - სპარი, კაჟი, კვარცის ქვიშა;

სუფთა სილიციუმის იზოლირებისთვის, ქიმიკოსები რეაგირებენ კვარცის ქვიშაზე მაგნიუმთან. სილიკონი ასევე დნება მაღალ ტემპერატურაზე და "იზრდება". ჩოხრალსკის მეთოდი იყენებს წნევას, ტემპერატურას და სილიციუმის ნაერთებს სუფთა ნივთიერების კრისტალების წარმოებისთვის.

ცხოვრება

სილიციუმის ნაერთები აქტიურად გამოიყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ადამიანთა ოჯახებში და ინდუსტრიაში. კვარცის ქვიშა გამოიყენება მინის და ცემენტის წარმოებაში. სილიკატური ინდუსტრია დასახელებულია სილიციუმის მიხედვით, რომლის შუა სახელია სილიციუმი. სილიკატები გამოიყენება სოფლის მეურნეობაში ნიადაგის გასანაყოფიერებლად. სილიკატური წებო ასევე იწარმოება სილიციუმის ნაერთების საფუძველზე.

რადიოელექტრონიკა

სილიკონს აქვს უნიკალური რადიოელექტრონული თვისებები. სუფთა სილიციუმი არის ნახევარგამტარი. ეს ნიშნავს, რომ მას შეუძლია გაატაროს დენი გარკვეულ პირობებში, როდესაც გამტარობის ზოლი მცირეა. თუ გამტარობის რეგიონი დიდია, ნახევარგამტარული სილიციუმი იქცევა საიზოლაციო სილიკონად.

არალითონური სილიკონის ნახევარგამტარმა თვისებებმა განაპირობა ტრანზისტორის შექმნა. ტრანზისტორი არის მოწყობილობა, რომელიც საშუალებას გაძლევთ აკონტროლოთ ძაბვა და დენი. ხაზოვანი დირიჟორებისგან განსხვავებით, სილიკონის ტრანზისტორებს აქვთ სამი ძირითადი ელემენტი - კოლექტორი, რომელიც "აგროვებს" დენს, ბაზა და ემიტერი, რომელიც აძლიერებს დენს. ტრანზისტორის გამოჩენამ გამოიწვია "ელექტრონული ბუმი" და გამოიწვია პირველი კომპიუტერების და საყოფაცხოვრებო ტექნიკის შექმნა.

კომპიუტერები

სილიკონის წარმატებები ელექტრონიკაში შეუმჩნეველი არ დარჩენილა კომპიუტერულ ტექნოლოგიაში. თავიდან მათ სურდათ პროცესორების დამზადება, მაგალითად, "ძვირადღირებული" ტიპიური ნახევარგამტარებისგან. თუმცა, მისმა მაღალმა ფასმა არ იძლეოდა გერმანიუმის დაფების წარმოება წარმოებაში ჩაშვების საშუალებას. შემდეგ IBM-ის გაბედულებმა გადაწყვიტეს გარისკოთ და სცადონ სილიკონი, როგორც მასალა კომპიუტერული სისტემის „გულისთვის“. შედეგები არ დააყოვნა.

სილიკონის დაფები საკმაოდ იაფი აღმოჩნდა, რაც განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი იყო კომპიუტერული ინდუსტრიის დასაწყისში, როდესაც იყო ბევრი დეფექტი და ცოტა პოტენციური მყიდველი.

დღეს სილიკონის ჩიპები დომინირებს კომპიუტერულ ინდუსტრიაში. მათ ისწავლეს სუფთა სილიკონის კრისტალების გაშენება პროცესორებისთვის და კონტროლერებისთვის ქარხნის პირობებში. და რაც მთავარია, სილიციუმი საშუალებას აძლევდა პროცესორზე ელემენტების რაოდენობა ორ წელიწადში ერთხელ გაორმაგდეს (მურის კანონი). ამრიგად, უფრო და უფრო მეტი ტრანზისტორი და სხვა ლოგიკური ელემენტებია იმავე ზომის სილიკონის წრეზე. სილიკონმა შესაძლებელი გახადა საინფორმაციო ტექნოლოგიები მაქსიმალურად ეფექტური ყოფილიყო.

ბუნებაში ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ელემენტია სილიციუმი, ან სილიციუმი. ასეთი ფართო გავრცელება მიუთითებს ამ ნივთიერების მნიშვნელობასა და მნიშვნელობაზე. ეს სწრაფად გაიგეს და ისწავლეს ადამიანებმა, რომლებმაც ისწავლეს სილიკონის სწორად გამოყენება მათი მიზნებისთვის. მისი გამოყენება ეფუძნება სპეციალურ თვისებებს, რაზეც შემდგომში ვისაუბრებთ.

სილიციუმი - ქიმიური ელემენტი

თუ მოცემულ ელემენტს დავახასიათებთ პერიოდულ სისტემაში პოზიციის მიხედვით, შეგვიძლია გამოვყოთ შემდეგი მნიშვნელოვანი პუნქტები:

1. სერიული ნომერი - 14.
2. პერიოდი მესამე მცირეა.
3. ჯგუფი - IV.
4. ქვეჯგუფი არის მთავარი.
5. გარე ელექტრონული გარსის სტრუქტურა გამოიხატება ფორმულით 3s 2 3p 2.
6. ელემენტი სილიციუმი წარმოდგენილია ქიმიური სიმბოლოთი Si, რომელიც გამოითქმის "სილიციუმი".
7. ჟანგვის მდგომარეობები, რომლებიც მას ავლენს არის: -4; +2; +4.
8. ატომის ვალენტობაა IV.
9. სილიციუმის ატომური მასა არის 28,086.
10. ბუნებაში, არსებობს ამ ელემენტის სამი სტაბილური იზოტოპი 28, 29 და 30 მასის ნომრებით.

ამრიგად, ქიმიური თვალსაზრისით, სილიციუმის ატომი საკმაოდ შესწავლილი ელემენტია აღწერილია მისი მრავალი განსხვავებული თვისება.

აღმოჩენის ისტორია

ვინაიდან მოცემული ელემენტის სხვადასხვა ნაერთები ბუნებაში ძალიან პოპულარული და უხვადაა, უძველესი დროიდან ადამიანები იყენებდნენ და იცოდნენ მრავალი მათგანის თვისებების შესახებ. სუფთა სილიციუმი დიდი ხნის განმავლობაში რჩებოდა ადამიანის ცოდნის მიღმა ქიმიაში.

უძველესი კულტურის ხალხების (ეგვიპტელები, რომაელები, ჩინელები, რუსები, სპარსელები და სხვები) ყოველდღიურ ცხოვრებაში და ინდუსტრიაში გამოყენებული ყველაზე პოპულარული ნაერთები იყო სილიციუმის ოქსიდის საფუძველზე დაფუძნებული ძვირფასი და ორნამენტული ქვები. Ესენი მოიცავს:

• ოპალი;
• rhinestone;
• ტოპაზი;
• ქრიზოპრაზა;
• ონიქსი;
• ქალკედონია და სხვა.

ასევე უძველესი დროიდან ჩვეული იყო კვარცის გამოყენება მშენებლობაში. თუმცა, თავად ელემენტარული სილიციუმი აღმოუჩენელი დარჩა მე-19 საუკუნემდე, თუმცა ბევრი მეცნიერი ამაოდ ცდილობდა მის გამოყოფას სხვადასხვა ნაერთებისგან, კატალიზატორების, მაღალი ტემპერატურისა და ელექტრული დენის გამოყენებითაც კი. ეს ისეთი ნათელი გონებია, როგორიცაა:

• კარლ შელი;
• გეი-ლუსაკი;
• თენარი;
• ჰამფრი დეივი;
• ანტუან ლავუაზიე.

იენს იაკობს ბერცელიუსმა მოახერხა სილიციუმის სუფთა სახით მიღება 1823 წელს. ამისათვის მან ჩაატარა ექსპერიმენტი სილიციუმის ფტორიდის და კალიუმის ლითონის ორთქლის შერწყმის შესახებ. შედეგად, მე მივიღე ამორფული მოდიფიკაცია ამ ელემენტის. იმავე მეცნიერებმა შესთავაზეს აღმოჩენილი ატომის ლათინური სახელი.

ცოტა მოგვიანებით, 1855 წელს, კიდევ ერთმა მეცნიერმა - სენტ-კლერ-დევილმა - მოახერხა კიდევ ერთი ალოტროპული ჯიშის - კრისტალური სილიციუმის სინთეზირება. მას შემდეგ ცოდნა ამ ელემენტისა და მისი თვისებების შესახებ ძალიან სწრაფად დაიწყო. ხალხმა გააცნობიერა, რომ მას აქვს უნიკალური თვისებები, რომლებიც შეიძლება ძალიან ჭკვიანურად გამოიყენონ საკუთარი საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად. ამიტომ, დღეს ელექტრონიკასა და ტექნოლოგიაში ერთ-ერთი ყველაზე პოპულარული ელემენტია სილიკონი. მისი გამოყენება ყოველწლიურად მხოლოდ აფართოებს მის საზღვრებს.

ატომს რუსული სახელი უწოდა მეცნიერმა ჰესმა 1831 წელს. ეს არის ის, რაც დღემდე შემორჩა.

სილიციუმი ბუნებაში სიმრავლის მიხედვით მეორე ადგილზეა ჟანგბადის შემდეგ. მისი პროცენტული მაჩვენებელი დედამიწის ქერქის სხვა ატომებთან შედარებით არის 29,5%. გარდა ამისა, ნახშირბადი და სილიციუმი არის ორი სპეციალური ელემენტი, რომელთაც შეუძლიათ შექმნან ჯაჭვები ერთმანეთთან შეერთებით. ამიტომ ამ უკანასკნელისთვის ცნობილია 400-ზე მეტი სხვადასხვა ბუნებრივი მინერალი, რომლებშიც ის გვხვდება ლითოსფეროში, ჰიდროსფეროში და ბიომასაში.

ზუსტად სად არის ნაპოვნი სილიციუმი?

1. ნიადაგის ღრმა ფენებში.
2. კლდეებში, საბადოებსა და მასივებში.
3. წყლის ობიექტების ბოლოში, განსაკუთრებით ზღვები და ოკეანეები.
4. ცხოველთა სამეფოს მცენარეებსა და საზღვაო ცხოვრებაში.
5. ადამიანის ორგანიზმში და ხმელეთის ცხოველებში.

ჩვენ შეგვიძლია გამოვყოთ რამდენიმე ყველაზე გავრცელებული მინერალი და კლდე, რომელიც შეიცავს დიდი რაოდენობით სილიკონს. მათი ქიმია ისეთია, რომ მათში სუფთა ელემენტის მასის შემცველობა 75%-ს აღწევს. თუმცა, კონკრეტული ფიგურა დამოკიდებულია მასალის ტიპზე. ასე რომ, სილიკონის შემცველი ქანები და მინერალები:

• ფელდსპარები;
• მიკა;
• ამფიბოლები;
• ოპალები;
• ქალკედონია;
• სილიკატები;
• ქვიშაქვები;
• ალუმინოსილიკატები;
• თიხები და სხვა.

საზღვაო ცხოველების ჭურვებსა და ეგზოჩონჩხებში დაგროვება, სილიციუმი საბოლოოდ აყალიბებს სილიციუმის ძლიერ საბადოებს წყლის ობიექტების ბოლოში. ეს არის ამ ელემენტის ერთ-ერთი ბუნებრივი წყარო.

გარდა ამისა, გაირკვა, რომ სილიციუმი შეიძლება არსებობდეს მისი სუფთა ბუნებრივი სახით - კრისტალების სახით. მაგრამ ასეთი დეპოზიტები ძალიან იშვიათია.

სილიციუმის ფიზიკური თვისებები

თუ განსახილველ ელემენტს დავახასიათებთ ფიზიკურ-ქიმიური თვისებების სიმრავლის მიხედვით, მაშინ პირველ რიგში აუცილებელია ფიზიკური პარამეტრების აღნიშვნა. აქ არის რამდენიმე ძირითადი:

1. იგი არსებობს ორი ალოტროპული მოდიფიკაციის სახით - ამორფული და კრისტალური, რომლებიც განსხვავდება ყველა თვისებით.
2. ბროლის გისოსი ძალიან ჰგავს ბრილიანტისას, რადგან ნახშირბადი და სილიციუმი ამ მხრივ პრაქტიკულად ერთნაირია. თუმცა, ატომებს შორის მანძილი განსხვავებულია (სილიციუმი უფრო დიდია), ამიტომ ბრილიანტი გაცილებით მყარი და ძლიერია. გისოსის ტიპი - კუბური სახეზე ორიენტირებული.
3. ნივთიერება ძალიან მყიფეა და მაღალ ტემპერატურაზე ხდება პლასტიკური.
4. დნობის წერტილი არის 1415˚C.
5. დუღილის წერტილი - 3250˚С.
6. ნივთიერების სიმკვრივეა 2,33 გ/სმ3.
7. ნაერთის ფერი არის ვერცხლისფერი ნაცრისფერი, დამახასიათებელი მეტალის ბზინვარებით.
8. მას აქვს კარგი ნახევარგამტარული თვისებები, რაც შეიძლება განსხვავდებოდეს გარკვეული აგენტების დამატებით.
9. არ იხსნება წყალში, ორგანულ გამხსნელებში და მჟავებში.
10. განსაკუთრებით ხსნადი ტუტეებში.

სილიკონის გამოვლენილი ფიზიკური თვისებები საშუალებას აძლევს ადამიანებს მანიპულირება მოახდინონ მასზე და გამოიყენონ იგი სხვადასხვა პროდუქტის შესაქმნელად. მაგალითად, ელექტრონიკაში სუფთა სილიციუმის გამოყენება ეფუძნება ნახევარგამტარობის თვისებებს.

ქიმიური თვისებები

სილიციუმის ქიმიური თვისებები ძალიან არის დამოკიდებული რეაქციის პირობებზე. თუ ვსაუბრობთ სტანდარტულ პარამეტრებზე, მაშინ უნდა მივუთითოთ ძალიან დაბალი აქტივობა. ორივე კრისტალური და ამორფული სილიციუმი ძალიან ინერტულია. ისინი არ ურთიერთქმედებენ ძლიერ ჟანგვის აგენტებთან (გარდა ფტორისა) ან ძლიერ შემცირებულ აგენტებთან.

ეს გამოწვეულია იმით, რომ ნივთიერების ზედაპირზე მყისიერად წარმოიქმნება SiO 2 ოქსიდის ფილმი, რაც ხელს უშლის შემდგომ ურთიერთქმედებას. ის შეიძლება ჩამოყალიბდეს წყლის, ჰაერის და ორთქლის გავლენის ქვეშ.

თუ შეცვლით სტანდარტულ პირობებს და გააცხელებთ სილიკონს 400˚C-ზე ზევით ტემპერატურაზე, მაშინ მისი ქიმიური აქტივობა მნიშვნელოვნად გაიზრდება. ამ შემთხვევაში ის რეაგირებს:

• ჟანგბადი;
• ყველა სახის ჰალოგენები;
• წყალბადის.

ტემპერატურის შემდგომი მატებით შესაძლებელია პროდუქტების წარმოქმნა ბორთან, აზოტთან და ნახშირბადთან ურთიერთქმედებით. კარბორუნდი - SiC - განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს, რადგან კარგი აბრაზიული მასალაა.

ასევე, სილიციუმის ქიმიური თვისებები აშკარად ჩანს ლითონებთან რეაქციებში. მათთან მიმართებაში ის არის ჟანგვის აგენტი, რის გამოც პროდუქტებს სილიციდებს უწოდებენ. მსგავსი ნაერთები ცნობილია:

• ტუტე;
• ტუტე დედამიწა;
• გარდამავალი ლითონები.

რკინისა და სილიციუმის შერწყმის შედეგად მიღებულ ნაერთს უჩვეულო თვისებები აქვს. მას უწოდებენ ფეროსილიკონ კერამიკას და წარმატებით გამოიყენება ინდუსტრიაში.

სილიციუმი არ ურთიერთქმედებს რთულ ნივთიერებებთან, ამიტომ, მათი ყველა სახეობიდან, მას შეუძლია დაითხოვოს მხოლოდ:

• aqua regia (აზოტის და მარილმჟავების ნარევი);
• კაუსტიკური ტუტე.

ამ შემთხვევაში, ხსნარის ტემპერატურა უნდა იყოს მინიმუმ 60˚C. ეს ყველაფერი კიდევ ერთხელ ადასტურებს ნივთიერების ფიზიკურ საფუძველს - ალმასის მსგავსი სტაბილური ბროლის გისოსი, რომელიც მას ძალასა და ინერტულობას ანიჭებს.

მოპოვების მეთოდები

სუფთა სახით სილიკონის მიღება ეკონომიურად საკმაოდ ძვირი პროცესია. გარდა ამისა, მისი თვისებებიდან გამომდინარე, ნებისმიერი მეთოდი იძლევა მხოლოდ 90-99% სუფთა პროდუქტს, ხოლო მინარევები ლითონებისა და ნახშირბადის სახით იგივე რჩება. ამიტომ, ნივთიერების უბრალოდ მიღება საკმარისი არ არის. ასევე კარგად უნდა გაიწმინდოს უცხო ელემენტებისაგან.

ზოგადად, სილიციუმის წარმოება ხორციელდება ორი ძირითადი გზით:

1. თეთრი ქვიშისგან, რომელიც არის სუფთა სილიციუმის ოქსიდი SiO 2. აქტიური ლითონებით (ყველაზე ხშირად მაგნიუმით) კალცინაციისას წარმოიქმნება თავისუფალი ელემენტი ამორფული მოდიფიკაციის სახით. ამ მეთოდის სისუფთავე მაღალია, პროდუქტი მიიღება 99,9 პროცენტიანი მოსავლიანობით.
2. უფრო ფართოდ გავრცელებული მეთოდი სამრეწველო მასშტაბით არის გამდნარი ქვიშის შედუღება კოქსით სპეციალიზებულ თერმულ ღუმელებში. ეს მეთოდი შეიმუშავა რუსმა მეცნიერმა ნ.ნ.ბეკეტოვმა.

შემდგომი დამუშავება გულისხმობს პროდუქტების გაწმენდის მეთოდებს. ამ მიზნით გამოიყენება მჟავები ან ჰალოგენები (ქლორი, ფტორი).

ამორფული სილიციუმი

სილიციუმის დახასიათება არასრული იქნება, თუ მისი ყოველი ალოტროპული მოდიფიკაცია ცალკე არ განიხილება. პირველი მათგანი ამორფულია. ამ მდგომარეობაში, ნივთიერება, რომელსაც ჩვენ განვიხილავთ, არის მოყავისფრო-ყავისფერი ფხვნილი, წვრილად გაფანტული. მას აქვს მაღალი ხარისხის ჰიგიროსკოპიულობა და ავლენს საკმაოდ მაღალ ქიმიურ აქტივობას გაცხელებისას. სტანდარტულ პირობებში, მას შეუძლია ურთიერთქმედება მხოლოდ ყველაზე ძლიერ ჟანგვის აგენტთან - ფტორთან.

მთლად სწორი არ არის ამორფული სილიკონის კრისტალური სილიკონის წოდება. მისი გისოსები გვიჩვენებს, რომ ეს ნივთიერება არის მხოლოდ წვრილად გაფანტული სილიციუმის ფორმა, რომელიც არსებობს კრისტალების სახით. ამიტომ, როგორც ასეთი, ეს ცვლილებები ერთი და იგივე ნაერთია.

თუმცა, მათი თვისებები განსხვავდება, რის გამოც ჩვეულებრივად არის საუბარი ალოტროპიაზე. თავად ამორფულ სილიკონს აქვს სინათლის შთანთქმის მაღალი უნარი. გარდა ამისა, გარკვეულ პირობებში, ეს მაჩვენებელი რამდენჯერმე აღემატება კრისტალურ ფორმას. ამიტომ, იგი გამოიყენება ტექნიკური მიზნებისთვის. ამ ფორმით (ფხვნილი) ნაერთი ადვილად გამოიყენება ნებისმიერ ზედაპირზე, იქნება ეს პლასტმასის თუ მინის. ამიტომაა ამორფული სილიციუმი ასე მოსახერხებელი გამოსაყენებლად. განაცხადი სხვადასხვა ზომის მიხედვით.

მიუხედავად იმისა, რომ ამ ტიპის ბატარეები საკმაოდ სწრაფად ცვივა, რაც დაკავშირებულია ნივთიერების თხელი ფირის ცვეთასთან, მათი გამოყენება და მოთხოვნა მხოლოდ იზრდება. ყოველივე ამის შემდეგ, ხანმოკლე მომსახურების ვადის განმავლობაშიც კი, ამორფულ სილიკონზე დაფუძნებულ მზის ბატარეებს შეუძლიათ ენერგიის მიწოდება მთელი საწარმოებისთვის. გარდა ამისა, ასეთი ნივთიერების წარმოება უნაყოფოა, რაც მას ძალიან ეკონომიურს ხდის.

ეს მოდიფიკაცია მიიღება აქტიური ლითონებით ნაერთების შემცირებით, მაგალითად, ნატრიუმი ან მაგნიუმი.

კრისტალური სილიციუმი

მოცემული ელემენტის ვერცხლისფერი-ნაცრისფერი მბზინავი მოდიფიკაცია. ეს ფორმა ყველაზე გავრცელებული და მოთხოვნადია. ეს აიხსნება თვისებრივი თვისებების სიმრავლით, რაც ამ ნივთიერებას გააჩნია.

კრისტალური მედის მქონე სილიკონის მახასიათებლები მოიცავს მისი ტიპების კლასიფიკაციას, რადგან რამდენიმე მათგანია:

1. ელექტრონული ხარისხი - ყველაზე სუფთა და უმაღლესი ხარისხის. ეს ტიპი გამოიყენება ელექტრონიკაში განსაკუთრებით მგრძნობიარე მოწყობილობების შესაქმნელად.
2. მზიანი ხარისხი. სახელი თავად განსაზღვრავს გამოყენების არეალს. ეს არის ასევე საკმაოდ მაღალი სისუფთავის სილიკონი, რომლის გამოყენება აუცილებელია მაღალი ხარისხის და გრძელვადიანი მზის უჯრედების შესაქმნელად. კრისტალური სტრუქტურის საფუძველზე შექმნილი ფოტოელექტრული გადამყვანები უფრო მაღალი ხარისხის და აცვიათ მდგრადია, ვიდრე ამორფული მოდიფიკაციის გამოყენებით შექმნილი სხვადასხვა ტიპის სუბსტრატებზე დაყრით.
3. ტექნიკური სილიკონი. ეს ჯიში მოიცავს ნივთიერების იმ ნიმუშებს, რომლებიც შეიცავს სუფთა ელემენტის დაახლოებით 98%-ს. ყველაფერი დანარჩენი მიდის სხვადასხვა სახის მინარევებისაგან:

• ალუმინის;
• ქლორი;
• ნახშირბადის;
• ფოსფორი და სხვა.

ამ ნივთიერების ბოლო ტიპი გამოიყენება სილიციუმის პოლიკრისტალების მისაღებად. ამ მიზნით ტარდება რეკრისტალიზაციის პროცესები. შედეგად, სისუფთავის თვალსაზრისით, მიიღება პროდუქტები, რომლებიც შეიძლება კლასიფიცირდეს როგორც მზის და ელექტრონული ხარისხის.

თავისი ბუნებით, პოლისილიციუმი არის შუალედური პროდუქტი ამორფულ და კრისტალურ მოდიფიკაციას შორის. ამ ვარიანტთან მუშაობა უფრო ადვილია, ის უკეთესად მუშავდება და იწმინდება ფტორით და ქლორით.

შედეგად მიღებული პროდუქტები შეიძლება დაიყოს შემდეგნაირად:

• მულტისილიციუმი;
• მონოკრისტალური;
• პროფილირებული კრისტალები;
• სილიკონის ჯართი;
• ტექნიკური სილიციუმი;
• წარმოების ნარჩენები ნივთიერების ფრაგმენტებისა და ნარჩენების სახით.

თითოეული მათგანი პოულობს გამოყენებას ინდუსტრიაში და სრულად გამოიყენება ადამიანების მიერ. ამიტომ, ის, ვინც სილიკონს ეხება, ითვლება არანარჩენად. ეს მნიშვნელოვნად ამცირებს მის ეკონომიკურ ღირებულებას ხარისხზე გავლენის გარეშე.

სუფთა სილიკონის გამოყენება

სამრეწველო სილიკონის წარმოება საკმაოდ კარგად არის ჩამოყალიბებული და მისი მასშტაბები საკმაოდ დიდია. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ეს ელემენტი, როგორც სუფთა, ასევე სხვადასხვა ნაერთების სახით, ფართოდ არის გავრცელებული და მოთხოვნადია მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სხვადასხვა დარგში.

სად გამოიყენება კრისტალური და ამორფული სილიციუმი მისი სუფთა სახით?

1. მეტალურგიაში, როგორც შენადნობი დანამატი, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს ლითონებისა და მათი შენადნობების თვისებები. ამრიგად, იგი გამოიყენება ფოლადისა და თუჯის დნობისას.
2. უფრო სუფთა ვერსიის - პოლისილიკონის დასამზადებლად გამოიყენება სხვადასხვა სახის ნივთიერებები.
3. სილიციუმის ნაერთები არის მთელი ქიმიური ინდუსტრია, რომელმაც დღეს განსაკუთრებული პოპულარობა მოიპოვა. Organosilicon მასალები გამოიყენება მედიცინაში, ჭურჭლის, ხელსაწყოების წარმოებაში და მრავალი სხვა.
4. სხვადასხვა მზის პანელების დამზადება. ენერგიის მოპოვების ეს მეთოდი ერთ-ერთი ყველაზე პერსპექტიულია მომავალში. ეკოლოგიურად სუფთა, ეკონომიურად მომგებიანი და აცვიათ მდგრადი ელექტროენერგიის ამ ტიპის მთავარი უპირატესობაა.
5. სილიკონი ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში გამოიყენება სანთებელებისთვის. ჯერ კიდევ ძველ დროში ადამიანები იყენებდნენ კაჟს ცეცხლის დანთებისას ნაპერწკლის წარმოებისთვის. ეს პრინციპი არის საფუძველი სხვადასხვა ტიპის სანთებელების წარმოებისთვის. დღეს არის ტიპები, რომლებშიც კაჟს ცვლის გარკვეული შემადგენლობის შენადნობი, რაც კიდევ უფრო სწრაფ შედეგს იძლევა (ნაპერწკლები).
6. ელექტრონიკა და მზის ენერგია.
7. სარკეების დამზადება გაზის ლაზერულ მოწყობილობებში.

ამრიგად, სუფთა სილიკონს აქვს ბევრი სასარგებლო და განსაკუთრებული თვისება, რაც საშუალებას აძლევს მას გამოიყენოს მნიშვნელოვანი და აუცილებელი პროდუქტების შესაქმნელად.

სილიციუმის ნაერთების გამოყენება

მარტივი ნივთიერების გარდა, სილიციუმის სხვადასხვა ნაერთებიც გამოიყენება და ძალიან ფართოდ. არსებობს მთელი ინდუსტრია, რომელსაც სილიკატი ჰქვია. იგი ეფუძნება სხვადასხვა ნივთიერებების გამოყენებას, რომლებიც შეიცავს ამ საოცარ ელემენტს. რა არის ეს ნაერთები და რა წარმოიქმნება მათგან?

1. კვარცი, ან მდინარის ქვიშა - SiO 2. გამოიყენება სამშენებლო და დეკორატიული მასალების დასამზადებლად, როგორიცაა ცემენტი და მინა. ყველამ იცის სად გამოიყენება ეს მასალები. არცერთი მშენებლობა არ შეიძლება დასრულდეს ამ კომპონენტების გარეშე, რაც ადასტურებს სილიციუმის ნაერთების მნიშვნელობას.
2. სილიკატური კერამიკა, რომელიც მოიცავს მასალებს, როგორიცაა თიხის ჭურჭელი, ფაიფური, აგური და მათზე დაფუძნებული პროდუქტები. ეს კომპონენტები გამოიყენება მედიცინაში, ჭურჭლის, დეკორატიული სამკაულების, საყოფაცხოვრებო ნივთების წარმოებაში, მშენებლობაში და ადამიანის საქმიანობის სხვა ყოველდღიურ სფეროებში.
3. - სილიკონები, სილიკონის გელები, სილიკონის ზეთები.
4. სილიკატური წებო - გამოიყენება საკანცელარიო ნივთად, პიროტექნიკაში და მშენებლობაში.

სილიკონი, რომლის ფასიც იცვლება მსოფლიო ბაზარზე, მაგრამ არ კვეთს ზემოდან ქვემოდან 100 რუსული რუბლის ნიშნულს თითო კილოგრამზე (თითო კრისტალურზე), არის მოთხოვნადი და ღირებული ნივთიერება. ბუნებრივია, ამ ელემენტის ნაერთები ასევე ფართოდ არის გავრცელებული და გამოიყენება.

სილიციუმის ბიოლოგიური როლი

სხეულისთვის მისი მნიშვნელობის თვალსაზრისით, სილიციუმი მნიშვნელოვანია. მისი შემცველობა და ქსოვილებში განაწილება შემდეგია:

• 0,002% - კუნთი;
• 0,000017% - ძვალი;
• სისხლი - 3,9 მგ/ლ.

დაახლოებით ერთი გრამი სილიკონი ყოველდღიურად უნდა მიიღოთ, წინააღმდეგ შემთხვევაში დაავადებები დაიწყება განვითარება. არცერთი მათგანი არ არის სასიკვდილოდ საშიში, მაგრამ სილიციუმის გახანგრძლივებული შიმშილი იწვევს:

• თმის ცვენა;
• აკნესა და აკნეს გამოჩენა;
• ძვლების სისუსტე და მტვრევადობა;
• კაპილარების მარტივი გამტარიანობა;
• დაღლილობა და თავის ტკივილი;
• მრავალრიცხოვანი სისხლჩაქცევების და სისხლჩაქცევების გამოჩენა.

მცენარეებისთვის სილიციუმი მნიშვნელოვანი მიკროელემენტია, რომელიც აუცილებელია ნორმალური ზრდისა და განვითარებისთვის. ცხოველებზე ჩატარებულმა ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ ის პირები, რომლებიც ყოველდღიურად მოიხმარენ საკმარისი რაოდენობით სილიკონს, უკეთესად იზრდებიან.