Το πυρίτιο είναι το στοιχείο ατομικού αριθμού 14 της τρίτης περιόδου της οικογένειας άνθρακα, και εξαιτίας αυτού, έχει αρκετές ιδιότητες που μοιάζουν με άνθρακα. Για παράδειγμα, είναι ένα σκληρό στερεό, του οποίου η κρυσταλλική δομή είναι παρόμοια με εκείνη του διαμαντιού, το οποίο σχηματίζεται μόνο από δεσμούς μεταξύ άνθρακα. Οι χημικές αντιδράσεις του είναι επίσης παρόμοιες με αυτό το στοιχείο.
Αυτό το στερεό έχει γκρι χρώμα και μεταλλική λάμψη και το όνομά του προέρχεται πυρόλιθος ή πυριτία, που σημαίνει "σκληρή πέτρα".
Είναι πολύ άφθονο στη φύση, σε ολόκληρο το σύμπαν είναι ο 7ος πιο άφθονος, πίσω από τα ακόλουθα στοιχεία: υδρογόνο, ήλιο, νέον, οξυγόνο, άζωτο και άνθρακα. Στο φλοιό της Γης, είναι το δεύτερο σε μεγαλύτερη ποσότητα (27,7%),δεύτερο μόνο μετά από οξυγόνο.
Ωστόσο, δεν βρίσκεται ποτέ φυσικά σε απομονωμένη μορφή, συνδυάζεται πάντα με κάποιο άλλο στοιχείο. Για το λόγο αυτό, παρασκευάστηκε για πρώτη φορά στο εργαστήριο, το 1824, από τον Σουηδό χημικό Jöns Jacob Berzelius, με θέρμανση τετραφθοριούχου πυριτίου με κάλιο.
Αυτός υπάρχει σχεδόν σε όλη την άμμο, το βράχο, τον πηλό και το έδαφος. Μπορεί επίσης να βρεθεί σε όλα φυσικά νερά, στην ατμόσφαιρα (ως σκόνη), σε πολλά φυτά και στους σκελετούς, ιστούς και σωματικά υγρά ορισμένων ζώων.
Όταν συνδυάζεται με οξυγόνο, σχηματίζει το πυρίτιο (διοξείδιο του πυριτίου - SiO2), και όταν συνδυάζεται με οξυγόνο και άλλα στοιχεία, σχηματίζεται πυριτικά, τα κύρια είναι τα χαλαζίας, αμιάντου, ζεόλιθου και μαρμαρυγίας.
Το όνομα "αμίαντο" προέρχεται από ελληνικά αμίαντο, που σημαίνει "μη καύσιμο", και είναι πιο γνωστό για το συνώνυμό του "αμίαντο", που προέρχεται από λατινικά αμίαντο, που σημαίνει «άφθαρτο». Ο αμίαντος είναι το γενικό όνομα για τα φυσικά ινώδη πυριτικά άλατα που βρίσκονται στο έδαφος σε περισσότερες από 30 ποικιλίες, μόνο 6 από τις οποίες έχουν εμπορικό ενδιαφέρον. Οι δύο κύριες ομάδες πετρωμάτων αμιάντου είναι:
1. Streamers (λευκός αμίαντος - 95%):αποτελούμενο από χρυσότιλο ορυκτό (Mg3Ναί2Ο5(ΟΗ)4);
2. Αμφίπολα (καφέ, μπλε και άλλος αμίαντος - 5%):αποτελούμενο από μέταλλα τρεμολίτη (Ca2mg5Ναί8Ο22(ΟΗ)2), amosite ((Fe, Mg, Ca) OSiO2. ν Η2Ο) και κροκιδόλιθος (NaFe2(ΣιΟ3)3).
Επειδή έχει αρκετές σημαντικές φυσικοχημικές ιδιότητες, όπως υψηλή μηχανική αντίσταση σε υψηλές θερμοκρασίες, μονωτικό, εύκαμπτο, αντίσταση στην προσβολή οξέων, βακτηρίων, αλκάλια, κ.λπ., αυτό προκαλεί τη χρήση αυτής της ίνας στην κατασκευή πλακιδίων, δεξαμενών, σε διάφορα προϊόντα πολιτικών κατασκευών και στη θερμομόνωση μηχανών και εξοπλισμός. Ωστόσο, η χρήση αμιάντου προκαλεί πολλές αντιπαραθέσεις και απαγορεύεται σε πολλές χώρες, όπως Το μικροχρώμα του αμιάντου μπορεί να απορροφηθεί στους πνεύμονες και να προκαλέσει μια ασθένεια που ονομάζεται πυριτίαση, καθώς και άλλες ασθένειες για το σώμα.
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)
Σε βιομηχανική κλίμακα, το πυρίτιο παράγεται από την αντίδραση του οξειδίου με οπτάνθρακα. Όμως, για να ληφθεί ένα υπερβολικό καθαρό πυρίτιο, πραγματοποιείται η αποσύνθεση του σιλανίου (SiH).4) ή τετρααλογονίδια πυριτίου σε υψηλές θερμοκρασίες.
Αυτό το εξαιρετικά καθαρό πυρίτιο είναι σημαντικό για το κατασκευή ημιαγωγών για χρήση σε ηλεκτρονικό εξοπλισμό, όπως:
- Δίοδοι:ηλεκτρονικό εξάρτημα που είναι ένας εξαιρετικός αγωγός όταν υποβάλλεται σε τάση στην άμεση κατεύθυνση, αλλά ένας κακός αγωγός όταν υποβάλλεται σε τάση στην αντίθετη κατεύθυνση.
- Τρανζίστορ:ηλεκτρονικό εξάρτημα που ενισχύει ηλεκτρικά σήματα.
- Μικροεπεξεργαστές:ηλεκτρονικό στοιχείο που ερμηνεύει ένα σύνολο οδηγιών και εκτελεί λογικές και μαθηματικές λειτουργίες.
Με καθαρό πυρίτιο είναι δυνατόν να ληφθούν εξαιρετικά λεπτά φύλλα, τα οποία χρησιμοποιούνται στην παραγωγή μάρκες με μικρότερες και μικρότερες διαστάσεις, που χρησιμοποιούνται σε υπολογιστές και άλλα ολοκληρωμένα κυκλώματα.
Το πυρίτιο χρησιμοποιείται για το σκοπό αυτό επειδή έχει 4 ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους και τα άτομα του συνδυάζονται για να σχηματίσουν κρύσταλλα. Σε θερμοκρασία δωματίου, αυτά τα ηλεκτρόνια κερδίζουν αρκετή ενέργεια για να κινούνται ελεύθερα γύρω από τον κρύσταλλο, αφήνοντας τρύπες που μπορούν να γεμίσουν από ηλεκτρόνια από γειτονικά άτομα. Έτσι, το κενό κινείται από το ένα άτομο στο άλλο, σχηματίζοντας συνεχώς νέα ζεύγη οπών ηλεκτρονίων.
Ωστόσο, αυτό δεν το καθιστά καλό αγωγό, επειδή έχει λίγα ελεύθερα ηλεκτρόνια, επομένως ονομάζεται α ημιαγωγός. Με τον συνδυασμό ημιαγωγών λαμβάνουμε τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα που αναφέρονται παραπάνω.
Δεδομένου ότι αυτό το στοιχείο είναι η κύρια πρώτη ύλη στην παραγωγή των περισσότερων κυκλωμάτων και μάρκες electronics, μια περιοχή που βρίσκεται στην Καλιφόρνια των Ηνωμένων Πολιτειών, όπου συγκεντρώνεται ένα βιομηχανικό κέντρο με αρκετές εταιρείες πληροφορικής και υπολογιστών, μεταξύ άλλων, άρχισε να λαμβάνει το όνομα σε Silicon Valley, προς τιμήν αυτού του στοιχείου.
Μια τελευταία σημαντική εφαρμογή αυτού του στοιχείου είναι ως πολυμερή σιλικόνη, με την κύρια αλυσίδα που αποτελείται από άτομα πυριτίου που εναλλάσσονται με άτομα οξυγόνου. Από τις ποικιλίες σιλικόνης, οι πλέον χρησιμοποιούμενες σήμερα είναι διχλωρο-διμεθυλ-σιλάνιο ή διχλωρο-διφαινυλ-σιλάνιο. Για να κατανοήσετε πώς συμβαίνουν οι διαδικασίες σχηματισμού τους από πυρίτιο, διαβάστε το κείμενο "Σιλικόνη - κατασκευή και εφαρμογές”.
Από την Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία