Силиций. Произход, свойства и приложения на силиция

Силицийът е атомният номер 14 от третия период от семейството на въглерода и поради това той има няколко подобни на въглерод свойства. Например, това е твърдо твърдо вещество, чиято кристална структура е подобна на тази на диаманта, който се образува само от връзки между въглеродните атоми. Неговите химични реакции също са подобни на този елемент.

Това твърдо вещество има сив цвят и метален блясък, а името му идва от кремък или силиций, което означава "твърд камък".

Той е много богат в природата, в цялата вселена той е 7-ият по разпространение, стоящ зад следните елементи: водород, хелий, неон, кислород, азот и въглерод. В земната кора тя е втората по най-голямо количество (27,7%),на второ място след кислорода.

Той обаче никога не се среща естествено в изолирана форма, той винаги се комбинира с някакъв друг елемент. Поради тази причина той е приготвен за първи път в лабораторията, през 1824 г., от шведския химик Йонс Якоб Берцелиус, чрез нагряване на силициев тетрафлуорид с калий.

Берцелий е първият, който приготвя силиций

Той присъства практически във всички пясъци, скали, глина и почва

. Може да се намери и във всички естествени води, в атмосферата (като прах), в много растения и в скелетите, тъканите и телесните течности на някои животни.

Когато се комбинира с кислород, той образува силициев диоксид (силициев диоксид - SiO2), а когато се комбинира с кислород и други елементи, се образува силикати, основните от които са кварц, азбест, зеолит и слюда.

Името "азбест" идва от гръцки азбест, което означава „негорим” и е най-известен със своя синоним "азбест", което идва от латински азбест, което означава „нетленно“. Азбестът е родовото наименование на естествените влакнести силикати, намиращи се в почвата в повече от 30 разновидности, само 6 от които представляват търговски интерес. Двете основни групи азбестови скали са:

1. Стримери (бял азбест - 95%):състоящ се от хризотилов минерал (Mg3Да2О5(ОН)4);

2. Амфиболи (кафяв, син и друг азбест - 5%):състоящ се от тремолитни минерали (Ca2mg5Да8О22(ОН)2), амозит ((Fe, Mg, Ca) OSiO2. n H2O) и кроцидолит (NaFe2(SiO3)3).

Тъй като има няколко важни физикохимични свойства, като висока механична устойчивост при високи температури, като е изолиращ, гъвкав, устойчив на атаката на киселини, бактерии, алкали и др., това кара това влакно да се използва при производството на плочки, резервоари, в различни продукти за гражданско строителство и за топлоизолация на машини и оборудване. Използването на азбест обаче предизвиква много противоречия и е забранено в няколко страни, тъй като азбестовият микролинт може да се абсорбира в белите дробове и да причини заболяване, наречено силикоза, както и други заболявания на тялото.

Азбест или азбест се използва при производството на керемиди

В промишлен мащаб силиций се получава чрез реакцията на оксида с кокс. Но, за да се получи ултрачист силиций, се извършва разлагането на силана (SiH).4) или силициеви тетрахалиди при високи температури.

Този свръхчист силиций е важен за производство на полупроводници за използване в електронно оборудване, като:

  • Диоди:електронен компонент, който е отличен проводник, когато е подложен на напрежение в пряка посока, но лош проводник, когато е подложен на напрежение в обратна посока;
  • Транзистори:електронен компонент, който усилва електрическите сигнали;
  • Микропроцесори:електронен компонент, който интерпретира набор от инструкции и изпълнява логически и математически операции.

С чист силиций е възможно да се получат изключително тънки листове, които се използват при производството на чипс с все по-малки размери, използвани в компютърни и други интегрални схеми.

Силициеви остриета, използвани в производството на чипове

За тази цел се използва силиций, тъй като във валентната си обвивка има 4 електрона и атомите му се комбинират, за да образуват кристали. При стайна температура тези електрони получават достатъчно енергия, за да се движат свободно около кристала, оставяйки дупки, които могат да бъдат запълнени от електрони от съседни атоми. По този начин празнината се премества от един атом към другия, като непрекъснато образува нови двойки електронни дупки.

Това обаче не го прави добър проводник, тъй като има малко свободни електрони, така че се нарича a полупроводник. Именно с комбинацията от полупроводници получаваме споменатите по-горе електронни компоненти.

Тъй като този елемент е основната суровина при производството на повечето вериги и чипс електроника, регион, разположен в Калифорния, САЩ, където е съсредоточен индустриален център с няколко компании за информационни технологии и изчисления, наред с други, започна да получава името в Силиконовата долина, в чест на този елемент.

Офис сграда в Силициевата долина

Последно важно приложение на този елемент е като полимери на силикон, с основната си верига, изградена от силициеви атоми, редуващи се с кислородни атоми. От силиконовите разновидности днес най-често се използват дихло-диметил-силан или дихлоро-дифенил-силан. За да разберете как процесите им на образуване протичат от силиций, прочетете текста "Силикон - конституция и приложения”.

Силиконите се произвеждат от полимери на силициеви елементи.


От Дженифър Фогаса
Завършва химия

Ще липсва ли на света храна?

През 1797 г. Томас Малтус пише за политиката за цените на храните, както и за икономиката и полит...

read more

Изчерпването на някои руди

Думата руда произлиза от латинския, което означава мой, това е природен ресурс, извлечен от недра...

read more

Affonso Celso de Assis Figueiredo Júnior

Бразилски политик, професор, историк и писател, роден в Ouro Preto, MG, който е автор на известна...

read more