Silikonové: aplikace, chemické a fyzikální vlastnosti

Jedním z nejběžnějších prvků v přírodě - je křemík, nebo křemíku. Taková široká distribuce ukazuje důležitost a význam této záležitosti. Rychle pochopil a naučil lidi, kteří se naučili, jak využívat křemík. Jeho použití je založeno na zvláštních vlastnostech, z nichž budeme dále hovořit.

Křemík - chemický prvek

Dáte-li popis této položky o situaci v periodické soustavy, je možné identifikovat následující důležité body:

1. Výrobní číslo - 14.
2. Období - o třetinu menší.
3. Skupina - IV.
4. Podskupina - domů.
5. Struktura vnějšího elektronovém obalu je vyjádřena obecným vzorcem ^2, 3 s 3p ^2.
6. Chemický prvek křemík Si je označován symbolem, který se vyslovuje jako „Křemík“.
7. Oxidační stav, který vykazuje: -4; +2; 4.
8. Valence atomu je IV.
9. Silicon atomová hmotnost je 28,086.
10. V přírodě existují tři stabilní izotopy prvku s čísly hmoty 28, 29 a 30.

Tak, atomy křemíku z chemického hlediska - prvek dostatečně studoval, popsal celou řadu různých vlastností.

Historie objevu

Vzhledem k tomu, ze samotné povahy populární a hmotnostní obsah byl různé sloučeniny prvku, od starověku, používali lidé vědět o vlastnostech a jménech mnoho z nich. Čistý křemík je dávno zůstalo za hranicemi lidského poznání v chemii.

Nejoblíbenější sloučeniny, které byly použity v domácích a průmyslových zemích starověkých kultur (Egypťané, Romans, čínské Rusichi perské a další) byly drahé a polodrahokamy na bázi oxidu křemičitého. Patří mezi ně:

• opál;
• Horní křišťál;
• topaz;
• chrysopras;
• onyx;
• chalcedony a další.

Také používal staré křemene a křemenného písku ve stavebním podniku. Nicméně, elementární křemík zůstal nevyřešen až XIX století, ačkoli mnoho vědců se marně odlišit od jiných sloučenin, použití a katalyzátorů, vysoké teploty, a dokonce i elektrické energie. Jedná se o jasné mysli, jako například:

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

Provádět úspěšně získání křemíku čistý podařilo Jens Jacobs Berzelius v 1823. K tomu strávil zkušenosti fluorid par legovací křemíku a kovový draslík. V důsledku toho, amorfní modifikace prvku. Stejné vědci byli vyzváni, aby latinským názvem pro otevřenou atomu.

Ještě později, v roce 1855, další vědec - St. Claire Deville - podařilo syntetizovat řadu různých allotropes - krystalický křemík. Vzhledem k tomu, znalost tohoto prvku a jeho vlastnosti se stal velmi rychle doplňována. Lidé si uvědomili, že má jedinečné vlastnosti, která by mohla velmi dobře být použity k uspokojení svých vlastních potřeb. Proto je dnes jedním z nejvyhledávanějších předmětů v elektronice a technologií - je křemík. Jeho použití se rozšiřuje pouze své hranice každý rok.

Ruský název přidělený atomový vědec Hess v roce 1831. Je to i přilepená k tomuto dni.

Obsah v přírodě

Prevalence v přírodě, křemík je na druhém místě na kyslík. Jeho procento ve srovnání s jinými atomy zůstávají kůry - 29,5%. Kromě toho, uhlíku a křemíku - dvě speciální prvek, který může tvořit okruh spojující spolu navzájem. To je důvod, proč za poslední více než 400 různých přírodních minerálů, v rámci níž se nacházel v litosféry, hydrosféry a biomasy.

Kde přesně je obsažen křemík?

1. V hlubších vrstev půdy.
2. Skály, zásobníky a pole.
3. V dolní části vodních útvarů, zejména moří a oceánů.
4. V rostlinách a mořského života v živočišné říši.
5. U lidí a suchozemských živočichů.

Můžete označit některé z nejčastějších minerálů a hornin jako součást, která je přítomna ve velkém množství křemíku. Chemikálie je takové, že hmotnostní obsah čistého prvku v něm dosáhne 75%. Nicméně, přesný údaj závisí na druhu materiálu. Takže, kameny a minerály s obsahem křemíku:

• živce;
• slída;
• amphibole;
• opály;
• chalcedony;
• křemičitany;
• pískovce;
• hlinité,
• jíl a jiné.

Hromadí ve skořápkách a exoskeletons mořských živočichů, křemík nakonec vytváří silné usazenin oxidu křemičitého na dně rybníků. To je jeden z přírodních zdrojů tohoto prvku.

Dále bylo zjištěno, že křemík mohou existovat v čisté nativní formě - ve formě krystalů. Ale takové vklady jsou velmi vzácné.

Fyzikální vlastnosti křemíku

Dáte-li si charakteristiku prvku soubor fyzikálních a chemických vlastností, v první řadě je třeba jmenovat fyzikální parametry. Zde jsou některé základní:

1. Vyskytuje se ve dvou allotropic modifikacích - amorfní a krystalické, které se liší ve všech vlastnostech.
2. Krystalová mřížka je velmi podobný tomu z diamantu, protože uhlík a křemík v této oblasti jsou v podstatě identické. Avšak vzdálenost mezi atomy různé (více než křemík), a proto, že diamant mnohem těžší a silnější. mříž typu - face-krychlový.
3. Výrobek je velmi křehký, stane se plast při vysokých teplotách.
4. Teplota tání je 1415˚S.
5. Bod varu - 3250˚S.
6. Hustota látky - 2,33 g / ^cm3.
7. Color Connection - stříbrošedá, vyjádřil charakteristický kovový lesk.
8. Má dobré polovodivé vlastnosti, které jsou schopny měnit s přidáním různých látek.
9. Nerozpustný ve vodě, organických rozpouštědlech a kyselin.
10. Konkrétně rozpustný v alkálie.

Odkazují na fyzikálních vlastností křemíku umožnit lidem, aby ji řídit a použít k vytvoření různých produktů. Například vlastnosti založené na použití semiconductivity čistého křemíku elektroniky.

chemické vlastnosti

Chemické vlastnosti křemíku silně závisí na reakčních podmínkách. Pokud budeme mluvit o čisté látky ve standardním nastavení, je třeba uvést velmi nízkou aktivitu. Krystalické a amorfní křemík jsou velmi inertní. Neinteragují s žádnými silnými oxidačními činidly (jiným než fluor) nebo se silnými redukčními činidly.

To je způsobeno tím, že povrch oxidu filmu materiálu SiO ₂ je okamžitě vytvořené, který zabraňuje další interakce. Je možno vytvořit pod vlivem vody, vzduchu a par.

Změní-li se za standardních podmínek a provést zahříváním křemíku na teplotu nad 400S, jeho reaktivita silně zvýšit. V tomto případě, bude reagovat s:

• kyslík;
• všechny druhy halogen;
• vodík.

Při dalším zvýšení teploty, tvorbě produktů reakcí s boru, dusíku a uhlíku. Zvláštní význam je karbid křemíku - SiC, protože se jedná o dobrá abrazivní materiál.

Také chemické vlastnosti křemíku jsou jasně vidět v reakcích s kovy. Proti nim se oxidační činidlo, takže výrobky jsou nazývány silicide. Takové sloučeniny jsou známé pro:

• alkalický;
• alkalický;
• přechodné kovy.

Sloučenina má neobvyklé vlastnosti získané při legování železa a křemíku. Nese jméno ferosilicia keramiky a byla úspěšně použita v průmyslu.

S komplexní látky reakcí křemík nevstupuje, takže všechny jejich druhu, schopného rozpustit pouze:

• lučavka (směs kyseliny dusičné a chlorovodíkové kyseliny);
• žíravé louhy.

teplota roztoku Proto by neměl být nižší než 60 ° C, To vše potvrzuje fyzický základ materiál - diamant stabilní krystalické mřížky, což je pevnost a inertnost.

Způsoby pro přípravu

Příprava křemíku v čisté formě - proces je poměrně drahé ekonomicky. Dále, na základě svých vlastností buď metoda dává jen 90 až 99% čistého produktu, zatímco nečistoty ve formě kovu a uhlíku zůstat v klidu. Takže jen dostat věci nestačí. Měla by také kvalitativně jasně cizích elementů.

Obecně platí, že výroba křemíku se provádí dvěma způsoby:

1. Bílý písek, který je čistý oxid křemíku SiO _2. Kalcinuje se s aktivními kovy (obvykle hořčík) je vytvořen volný prvek ve formě amorfní modifikace. Čistota této metody je vysoká, se získá produkt ve výtěžku 99,9 procenta.
2. Běžnější způsob v průmyslovém měřítku - slinování tavenina písek s koksem ve specializovaných tepelných pecích. Tato metoda byla vyvinuta ruskými vědci Beketovym N. N.

Další léčba je expozice čisticích prostředků metod. Za tímto účelem, kyseliny nebo halogeny (chlor, fluor).

amorfní křemík

Silicon charakteristika bude neúplný, kdybychom neměli uvažovat samostatně každé ze svých allotropic modifikací. První z nich - je amorfní. V tomto stavu považovat kontaktního materiálu je hnědý prášek hnědý, jemně dispergované. Je velmi hygroskopický, vykazuje dostatečně vysokou reaktivitu při zahřívání. Za standardních podmínek, je schopen komunikovat pouze s nejsilnější oxidačního - fluor.

Called amorfní křemík je druh krystalu není zcela správné. Jeho mříž vyplývá, že látka - je forma jemně rozdělené křemíku existující ve formě krystalů. Proto, jako takový, tyto změny - stejná sloučenina.

Nicméně, jejich vlastnosti se liší, takže mluvit o allotropes. Samo o sobě je amorfní křemík má vysokou schopnost svetopoglotitelnoy. Kromě toho, za určitých okolností, tento ukazatel je mnohem rychlejší než z podobné krystalické formě. Z tohoto důvodu se používá pro průmyslové účely. V této formě (prášek), sloučenina je snadno aplikovat na jakýkoli povrch, ať už to je vyroben z plastu nebo skla. Z tohoto důvodu, je vhodný pro použití, je amorfní křemík. Aplikace je založena na výrobu solárních článků různých velikostí.

Přestože opotřebení baterií tohoto typu poměrně rychle, vzhledem k odírání s tenkou vrstvou materiálu, ale za použití a poptávka roste jen. Po tom všem, a to i v krátké životnosti solárních článků na bázi amorfního křemíku jsou schopné dodávat energii pro celý podnik. Kromě toho je výroba takového materiálu bez odpadu, který dělá to velmi úsporné.

Připraveny redukcí modifikací sloučenin aktivních kovů, například sodíku nebo hořčíku.

krystalický křemík

Lesklý stříbro-šedá modifikace prvku. Je to právě tato forma je nejčastější a nejoblíbenější. To se vysvětluje tím souborem kvalitativních vlastností posedlých látky.

Charakteristika křemíku krystalové mřížky zahrnuje jeho druhy klasifikace, jak jsou některé z nich:

1. Elektronický kvalita - nejčistší a nejvíce vysoká. Jedná se o typ používá v elektronice k vybudování vysoce citlivé přístroje.
2. Solární stupeň. Samotný název definuje oblast použití. To je také poměrně vysoká čistota křemíku, jehož použití je nezbytné vytvořit vysoce kvalitní a dlouhotrvající solární panely. Fotoelektrické převodníky, které jsou založeny na struktuře krystalu je kvalitativní a odolný proti opotřebení, než jsou vyrobeny za použití amorfní modifikace rozprašováním na různé typy substrátu.
3. Technické křemík. V tomto druhu látek jsou zahrnuty ty vzorky, které obsahují asi 98% čistého prvek. Všechno ostatní jde do různých typů nečistot:

• bor;
• hliník;
• atom chloru;
• uhlíku;
• fosfor a další.

Druhý druh dané látky se používá k získání křemíku polykrystalech. Chcete-li to provést proces rekrystalizace. V důsledku toho je čistota získané takových výrobků, které mohou být přičítány skupinám sluneční a elektronických kvality.

Od přírody polysilikonu - to je uprostřed mezi amorfní a krystalické modifikace. Pomocí takové provedení je snadnější k práci, je lepší být recyklovatelné a čištění fluor a chlor.

Výrobky, které jsou výsledkem mohou být rozděleny takto:

• multisilicon;
• monokrystalický;
• tvarované krystaly;
• křemík šrot;
• Technické křemík;
• produkce odpadů ve formě fragmentů a kousky materiálu.

Každý z nich se používá v průmyslu a je používán osobou úplně. Z tohoto důvodu výrobní procesy, na křemíku, jsou považovány za non-odpad. Tím se výrazně snižuje jeho ekonomickou hodnotu, aniž by to ovlivnilo kvalitu.

Použití čistého křemíku

křemík zpracovatelský průmysl je dobře zaveden, a její rozsah je poměrně objemné. To je způsobeno tím, že prvek jako prázdný, a ve formě různých sloučenin, je rozšířená a poptávka v různých oblastech vědy a techniky.

V případě, že se použije krystalického a amorfního křemíku v nejčistší formě?

1. V hutnictví jako doplněk legování, schopnost změnit vlastnosti kovů a jejich slitin. Proto se používá v tavení oceli a litiny.
2. Různé typy látek, které opouštějí provedení výroba čistší - polysilicon.
3. Sloučeniny křemíku s organickou hmotou - je chemický průmysl, který byl zvláště populární dnes. Silikonové materiály se používají v medicíně, při výrobě nádobí, nářadí a mnoho dalšího.
4. Výroba různých solárních panelů. Tento způsob získávání energie je jedním z nejslibnějších v budoucnu. Šetrné k životnímu prostředí a nákladově efektivní a odolný - hlavní přednosti této elektřiny.
5. Křemíkové zapalovače používané pro velmi dlouhou dobu. Dokonce v dávných dobách lidé používali pazourku jiskra pro zapálení ohně. Tento princip je základem pro výrobu různých druhů zapalovačů. V současné době existuje druhů, ve kterých je pazourek nahrazeny slitiny určité kompozice, která poskytuje další rychlé výsledky (oblouku).
6. Elektronika a solární energie.
7. Výrobní zerkalets v plynových laserů.

Tak, čistý křemík má mnoho výhodných a speciálními vlastnostmi, které umožňují, aby jej použít k vytvoření důležité a potřebné produkty.

Použití sloučenin křemíku

Kromě jednoduchého látky se používají i různé sloučeniny křemíku, které jsou velmi široce. Tam je celý průmysl, který se nazývá křemičitanu. Je založen na použití různých látek, které obsahují tuto strašlivou bod. Jaká je souvislost a že jsou vyrobeny?

1. Křemenný písek nebo river - SiO _2. Je používán pro výrobu stavebních a dekorativních materiálů, jako je cement a skla. Při použití takových materiálů je dobře známa. Žádný z konstrukce není bez datových prvků, což potvrzuje důležitost sloučenin křemíku.
2. Silikátové keramiky, které zahrnují materiály, jako jsou kamenina, porcelán, cihel a výrobky z nich. Tyto komponenty se používají v medicíně, při výrobě nádobí, dekorace, domácí potřeby, stavebnictví a jiných domácích oblastech lidské činnosti.
3. Silikonové sloučeniny - silikonová, oxid křemičitý, silikonový olej.
4. Silikátové lepidlo - slouží jako kancelář, v pyrotechnice a stavebnictví.

Křemík, jehož cena se pohybuje na světovém trhu, ale nevede přes klesající značku 100 ruských rublů za kilogram (krystalu) je populární a hodnotné látky. Přirozeně, že sloučeniny podle tohoto prvku, jak dobře a široce použitelné.

Biologická úloha křemíku

Z hlediska významu pro tělo křemíku bez významu. Jeho obsah a distribuce do tkání, je následující:

• 0,002% - sval;
• 0.000017% - kost;
• Krev - 3,9 mg / l.

Každý den by mělo spadat do asi jeden gram křemíku, nebo vyvine nemoc. Smrtící mezi nimi není, ale s prodlouženým hladovění křemíku vede k:

• vypadávání vlasů;
• výskyt akné a pupínků;
• křehkost a křehkost kostí;
• světlo kapilární propustnost;
• únava a bolesti hlavy;
• vznik četných modřin a podlitin.

Pro rostliny, křemíku - esenciální stopový prvek, nezbytných pro normální růst a vývoj. Studie na zvířatech prokázaly, že tito jedinci lépe rostou, kteří denně konzumovat dostatečné množství křemíku.