Silikónové: aplikácie, chemické a fyzikálne vlastnosti

Jedným z najbežnejších prvkov v prírode - je kremík, alebo kremíka. Taká široká distribúcia ukazuje dôležitosť a význam tejto záležitosti. Rýchlo pochopil a naučil ľudí, ktorí sa naučili, ako využívať kremík. Jeho použitie je založené na osobitných vlastnostiach, z ktorých budeme ďalej hovoriť.

Kremík - chemický prvok

Dáte Ak opis tejto položky o situácii v periodickej sústavy, je možné identifikovať nasledujúce dôležité body:

1. Výrobné číslo - 14.
2. Obdobie - o tretinu menšie.
3. Skupina - IV.
4. Podskupina - domov.
5. Štruktúra vonkajšieho elektrónovom obalu je vyjadrená všeobecným vzorcom ^2, 3 s 3p ^2.
6. Chemický prvok kremík Si je označovaný symbolom, ktorý sa vyslovuje ako "Kremík".
7. Oxidačný stav, ktorý vykazuje: -4; +2; 4.
8. Valence atómu je IV.
9. Silicon atómová hmotnosť je 28,086.
10. V prírode existujú tri stabilné izotopy prvku s číslami hmoty 28, 29 a 30.

Tak, atómy kremíka z chemického hľadiska - prvok dostatočne študoval, opísal celý rad rôznych vlastností.

História objavu

Vzhľadom k tomu, zo samotnej povahy populárne a hmotnostný obsah bol rôzne zlúčeniny prvku, od staroveku, používali ľudia vedieť o vlastnostiach a menách mnoho z nich. Čistý kremík je dávno zostalo za hranicami ľudského poznania v chémii.

Najobľúbenejšie zlúčeniny, ktoré boli použité v domácich a priemyselných krajinách starovekých kultúr (Egypťania, Romans, čínske Rusoch perzské a ďalšie) boli drahé a polodrahokamy na báze oxidu kremičitého. Patria medzi ne:

• opál;
• Horná krištáľ;
• topaz;
• chryzopras;
• ónyx;
• Chalcedony a ďalšie.

Tiež používal staré kremeňa a kremenného piesku v stavebnom podniku. Avšak, elementárne kremík zostal nevyriešený až XIX storočia, hoci mnoho vedcov sa márne odlíšiť od iných zlúčenín, použitia a katalyzátorov, vysoké teploty, a dokonca aj elektrickej energie. Ide o jasné mysle, ako napríklad:

• Carl Scheele;
• Gay-Lussac;
• Tenar;
• Gemfri Devi;
• Antuan Lavuaze.

Vykonávať úspešne získanie kremíka čistý podarilo Jens Jacobs Berzelius v 1823. K tomu strávil skúsenosti fluorid par legujúci kremíka a kovový draslík. V dôsledku toho, amorfné modifikácie prvku. Rovnaké vedci boli vyzvaní, aby latinským názvom pre otvorenú atómu.

Ešte neskôr, v roku 1855, ďalší vedec - St. Claire Deville - podarilo syntetizovať rad rôznych allotropes - kryštalický kremík. Vzhľadom k tomu, znalosť tohto prvku a jeho vlastnosti sa stal veľmi rýchlo doplňovaná. Ľudia si uvedomili, že má jedinečné vlastnosti, ktorá by mohla veľmi dobre byť použité na uspokojenie svojich vlastných potrieb. Preto je dnes jedným z najvyhľadávanejších predmetov v elektronike a technológií - je kremík. Jeho použitie sa rozširuje len svoje hranice každý rok.

Ruský názov pridelený atómový vedec Hess v roku 1831. Je to aj prilepené k tomuto dňu.

Obsah v prírode

Prevalencia v prírode, kremík je na druhom mieste na kyslík. Jeho percento v porovnaní s inými atómami zostávajú kôry - 29,5%. Okrem toho, uhlíka a kremíka - dve špeciálne prvok, ktorý môže tvoriť okruh spájajúcej spolu navzájom. To je dôvod, prečo za posledný viac ako 400 rôznych prírodných minerálov, v rámci ktorej sa nachádzal v litosféry, hydrosféry a biomasy.

Kde presne je obsiahnutý kremík?

1. V hlbších vrstiev pôdy.
2. Skaly, zásobníky a polia.
3. V dolnej časti vodných útvarov, najmä morí a oceánov.
4. V rastlinách a morského života v živočíšnej ríši.
5. U ľudí a suchozemských živočíchov.

Môžete označiť niektoré z najčastejších minerálov a hornín ako súčasť, ktorá je prítomná vo veľkom množstve kremíka. Chemikálie je také, že hmotnostný obsah čistého prvku v ňom dosiahne 75%. Avšak, presný údaj závisí od druhu materiálu. Takže, kamene a minerály s obsahom kremíka:

• živca;
• sľuda;
• amphibole;
• opály;
• Chalcedony;
• kremičitany;
• pieskovca;
• hlinité,
• íl a iné.

Hromadia v škrupinách a exoskeletons morských živočíchov, kremík nakoniec vytvára silné usadenín oxidu kremičitého na dne rybníkov. To je jeden z prírodných zdrojov tohto prvku.

Ďalej bolo zistené, že kremík môžu existovať v čistej natívnej forme - vo forme kryštálov. Ale také vklady sú veľmi zriedkavé.

Fyzikálne vlastnosti kremíka

Ak si dáte charakteristiku prvku súbor fyzikálnych a chemických vlastností, v prvom rade treba vymenovať fyzikálne parametre. Tu sú niektoré základné:

1. Vyskytuje sa v dvoch allotropic modifikáciách - amorfný a kryštalické, ktoré sa líšia vo všetkých vlastnostiach.
2. Kryštálová mriežka je veľmi podobný tomu z diamantu, pretože uhlík a kremík v tejto oblasti sú v podstate identické. Avšak vzdialenosť medzi atómami rôzne (viac ako kremík), a preto, že diamant oveľa ťažšie a silnejšie. mreža typu - face-kubický.
3. Výrobok je veľmi krehký, stane sa plast pri vysokých teplotách.
4. Teplota topenia je 1415˚S.
5. Bod varu - 3250˚S.
6. Hustota látky - 2,33 g / ^cm3.
7. Color Connection - striebrošedá, vyjadril charakteristický kovový lesk.
8. Má dobré polovodivé vlastnosti, ktoré sú schopné meniť s pridaním rôznych látok.
9. Nerozpustný vo vode, organických rozpúšťadlách a kyselín.
10. Konkrétne rozpustný v alkálie.

Odkazujú na fyzikálnych vlastností kremíka umožniť ľuďom, aby ju riadiť a použiť na vytvorenie rôznych produktov. Napríklad vlastnosti založené na použitie semiconductivity čistého kremíka elektroniky.

chemické vlastnosti

Chemické vlastnosti kremíka silne závisí na reakčných podmienkach. Ak budeme hovoriť o čistej látky v štandardnom nastavení, je potrebné uviesť veľmi nízku aktivitu. Kryštalické a amorfné kremík sú veľmi inertné. Neinteragujú s žiadnymi silnými okysličovadlami (iným ako fluór) alebo so silnými redukčnými činidlami.

To je spôsobené tým, že povrch oxidu filmu materiálu SiO ₂ je okamžite vytvorené, ktorý zabraňuje ďalšie interakcie. Je možné vytvoriť pod vplyvom vody, vzduchu a par.

Ak sa zmení za štandardných podmienok a vykonať zahrievaním kremíka na teplotu nad 400S, jeho reaktivita silne zvýšiť. V tomto prípade, bude reagovať s:

• kyslík;
• všetky druhy halogén;
• vodík.

Pri ďalšom zvýšení teploty, tvorbe produktov reakciou s bóru, dusíka a uhlíka. Osobitný význam je karbid kremíka - SiC, pretože sa jedná o dobrú abrazívny materiál.

Tiež chemické vlastnosti kremíka sú jasne vidieť v reakciách s kovmi. Proti nim sa oxidačné činidlo, takže výrobky sú nazývané silicidy. Takéto zlúčeniny sú známe pre:

• alkalický;
• alkalický;
• prechodné kovy.

Zlúčenina má nezvyčajné vlastnosti získané pri legovanie železa a kremíka. Nesie meno ferosilícia keramiky a bola úspešne použitá v priemysle.

S komplexné látky reakciou kremík nevstupuje, takže všetky ich druhu, schopného rozpustiť iba:

• lúčavka (zmes kyseliny dusičnej a chlorovodíkovej kyseliny);
• žieravé luhy.

teplota roztoku Preto by nemal byť nižší ako 60 ° C, To všetko potvrdzuje fyzický základ materiál - diamant stabilný kryštalickej mriežky, čo je pevnosť a inertnosť.

Spôsoby na prípravu

Príprava kremíka v čistej forme - proces je pomerne drahé ekonomicky. Ďalej, na základe svojich vlastností buď metóda dáva len 90 až 99% čistého produktu, zatiaľ čo nečistoty vo forme kovu a uhlíka zostať v pokoji. Takže len dostať veci nestačí. Mala by tiež kvalitatívne jasne cudzích elementov.

Všeobecne platí, že výroba kremíka sa vykonáva dvoma spôsobmi:

1. Biely piesok, ktorý je čistý oxid kremíka SiO _2. Kalcinuje sa s aktívnymi kovmi (obvykle horčík) je vytvorený voľný prvok vo forme amorfné modifikácie. Čistota tejto metódy je vysoká, sa získa produkt vo výťažku 99,9 percenta.
2. Bežnejšie spôsob v priemyselnom meradle - spekanie tavenina piesok s koksom v špecializovaných tepelných peciach. Táto metóda bola vyvinutá ruskými vedcami Beketovym N. N.

Ďalšia liečba je expozícia čistiacich prostriedkov metód. Za týmto účelom, kyseliny alebo halogény (chlór, fluór).

amorfný kremík

Silicon charakteristika bude neúplný, keby sme nemali uvažovať samostatne každej zo svojich allotropic modifikácií. Prvý z nich - je amorfný. V tomto stave považovať kontaktného materiálu je hnedý prášok hnedý, jemne dispergované. Je veľmi hygroskopický, vykazuje dostatočne vysokú reaktivitu pri zahrievaní. Za štandardných podmienok, je schopný komunikovať iba s najsilnejšou oxidačného - fluór.

Called amorfný kremík je druh kryštálu nie je úplne správne. Jeho mreža vyplýva, že látka - je forma jemne rozdelené kremíka existujúcu vo forme kryštálov. Preto, ako taký, tieto zmeny - rovnaká zlúčenina.

Avšak, ich vlastnosti sa líšia, takže hovoriť o allotropes. Samo o sebe je amorfný kremík má vysokú schopnosť svetopoglotitelnoy. Okrem toho, za určitých okolností, tento ukazovateľ je oveľa rýchlejší ako z podobnej kryštalickej forme. Z tohto dôvodu sa používa na priemyselné účely. V tejto forme (prášok), zlúčenina je ľahko aplikovať na akýkoľvek povrch, či už to je vyrobený z plastu alebo skla. Z tohto dôvodu, je vhodný pre použitie, je amorfný kremík. Aplikácia je založená na výrobu solárnych článkov rôznych veľkostí.

Hoci opotrebenie batérií tohto typu pomerne rýchlo, vzhľadom k odieraniu s tenkou vrstvou materiálu, ale za použitia a dopyt rastie len. Po tom všetkom, a to aj v krátkej životnosti solárnych článkov na báze amorfného kremíka sú schopné dodávať energiu pre celý podnik. Okrem toho je výroba takého materiálu bez odpadu, ktorý robí to veľmi úsporné.

Pripravené redukciou modifikáciou zlúčenín aktívnych kovov, napríklad sodíka alebo horčíka.

kryštalický kremík

Lesklý striebro-šedá modifikácie prvku. Je to práve táto forma je najčastejšia a najobľúbenejší. To sa vysvetľuje tým súborom kvalitatívnych vlastností posadnutých látky.

Charakteristika kremíka kryštálovej mriežky zahŕňa jeho druhy klasifikácie, ako sú niektoré z nich:

1. Elektronický kvalita - najčistejšie a najviac vysoká. Jedná sa o typ používa v elektronike na vybudovanie vysoko citlivé prístroje.
2. Solárne stupeň. Samotný názov definuje oblasť použitia. To je tiež pomerne vysoká čistota kremíka, ktorého použitie je nevyhnutné vytvoriť vysoko kvalitné a dlhotrvajúce solárne panely. Fotoelektrické prevodníky, ktoré sú založené na štruktúre kryštálu je kvalitatívne a odolný proti opotrebeniu, než sú vyrobené za použitia amorfné modifikácie rozprašovaním na rôzne typy substrátu.
3. Technické kremík. V tomto druhu látok sú zahrnuté tie vzorky, ktoré obsahujú asi 98% čistého prvok. Všetko ostatné ide do rôznych typov nečistôt:

• bor;
• hliník;
• atóm chlóru;
• uhlíka;
• fosfor a ďalšie.

Druhý druh látky sa používa na získanie kremíka polykryštálu. Ak to chcete vykonať proces rekryštalizácia. V dôsledku toho je čistota získanej takých výrobkov, ktoré môžu byť pripočítané skupinám slnečné a elektronických kvality.

Od prírody polysilikónu - to je uprostred medzi amorfné a kryštalické modifikácie. Pomocou takejto prevedenie je jednoduchšie na prácu, je lepšie byť recyklovateľné a čistenie fluór a chlór.

Výrobky, ktoré sú výsledkom môžu byť rozdelené takto:

• multisilicon;
• monokryštalický;
• tvarované kryštály;
• kremík šrot;
• Technické kremík;
• produkcia odpadov vo forme fragmentov a kúsky materiálu.

Každý z nich sa používa v priemysle a je používaný osobou úplne. Z tohto dôvodu výrobné procesy, na kremíka, sú považované za non-odpad. Tým sa výrazne znižuje jeho ekonomickú hodnotu, bez toho by to ovplyvnilo kvalitu.

Použitie čistého kremíka

kremík spracovateľský priemysel je dobre zavedený, a jej rozsah je pomerne objemné. To je spôsobené tým, že prvok ako prázdny, a vo forme rôznych zlúčenín, je rozšírená a dopyt v rôznych oblastiach vedy a techniky.

V prípade, že sa použije kryštalického a amorfného kremíka v najčistejšej forme?

1. V hutníctve ako doplnok legovanie, schopnosť zmeniť vlastnosti kovov a ich zliatin. Preto sa používa v tavenie ocele a liatiny.
2. Rôzne typy látok ísť do čistejších výrobných možností - polysilikónu.
3. Zlúčeniny kremíka s organickou hmotou - je chemický priemysel, ktorý bol obzvlášť populárny dnes. Silikónové materiály sa používajú v medicíne, pri výrobe riadu, náradia a mnoho ďalšieho.
4. Výroba rôznych solárnych panelov. Tento spôsob získavania energie je jedným z najsľubnejších v budúcnosti. Šetrné k životnému prostrediu a nákladovo efektívne a odolný - hlavné prednosti tejto elektriny.
5. Kremíkové zapaľovača používané na veľmi dlhú dobu. Dokonca v dávnych dobách ľudia používali pazúrika iskra pre zapálenie ohňa. Tento princíp je základom pre výrobu rôznych druhov zapaľovačov. V súčasnej dobe existuje druhov, v ktorých je pazúrik nahradené zliatiny určitej kompozície, ktorá poskytuje ďalšie rýchle výsledky (oblúka).
6. Elektronika a solárnej energie.
7. Výrobné zerkalets v plynových laserov.

Tak, čistý kremík má mnoho výhodných a špeciálnymi vlastnosťami, ktoré umožňujú, aby ho použiť na vytvorenie dôležité a potrebné produkty.

Použitie zlúčenín kremíka

Okrem jednoduchého látky sa používajú aj rôzne zlúčeniny kremíka, ktoré sú veľmi široko. Tam je celý priemysel, ktorý sa nazýva kremičitanu. Je založený na použití rôznych látok, ktoré obsahujú túto hroznú bod. Aká je súvislosť a že sú vyrobené?

1. Kremenný piesok alebo river - SiO _2. Je používaný pre výrobu stavebných a dekoratívnych materiálov, ako je cement a skla. Pri použití takýchto materiálov je dobre známa. Žiadny z konštrukcie nie je bez dátových prvkov, čo potvrdzuje dôležitosť zlúčenín kremíka.
2. Silikátové keramiky, ktoré zahŕňajú materiály, ako sú kamenina, porcelán, tehál a výrobky z nich. Tieto komponenty sa používajú v medicíne, pri výrobe riadu, dekorácie, domáce potreby, stavebníctvo a iných domácich oblastiach ľudskej činnosti.
3. Silikónové zlúčeniny - silikónová, oxid kremičitý, silikónový olej.
4. Silikátové lepidlo - slúži ako kancelária, v pyrotechnike a stavebníctve.

Kremík, ktorého cena sa pohybuje na svetovom trhu, ale nevedie cez klesajúcej značku 100 ruských rubľov za kilogram (kryštálu) je populárny a hodnotné látky. Prirodzene, že zlúčeniny podľa tohto prvku, ako dobre a široko použiteľné.

Biologická úloha kremíka

Z hľadiska významu pre telo kremíka bez významu. Jeho obsah a distribúcia do tkanív, je nasledujúci:

• 0,002% - sval;
• 0.000017% - kosť;
• Krv - 3,9 mg / l.

Každý deň by malo spadať do asi jeden gram kremíka, alebo vyvinie choroba. Smrtiaci medzi nimi nie je, ale s predĺženým hladovania kremíka vedie k:

• vypadávanie vlasov;
• výskyt akné a vyrážok;
• krehkosť a krehkosť kostí;
• svetlo kapilárnej priepustnosť;
• únava a bolesti hlavy;
• vznik početných modrín a podliatin.

Pre rastliny, kremíka - esenciálny stopový prvok, nevyhnutných pre normálny rast a vývoj. Štúdie na zvieratách preukázali, že títo jedinci lepšie rastú, ktorí denne konzumovať dostatočné množstvo kremíka.