Pii on hiiliperheen kolmannen jakson atomiluku 14, ja siksi sillä on useita hiilen kaltaisia ominaisuuksia. Esimerkiksi, se on kova kiinteä aine, jonka kristallirakenne on samanlainen kuin timantin, joka muodostuu vain hiilen välisistä sidoksista. Sen kemialliset reaktiot ovat myös samanlaisia kuin tämä elementti.
Tällä kiinteällä aineella on harmaa väri ja metallinen kiilto, ja sen nimi tulee piikivi tai silicis, joka tarkoittaa "kova kivi".
Se on luonteeltaan hyvin runsas, koko maailmankaikkeudessa hän on seitsemänneksi suurinseuraavien alkuaineiden takana: vety, helium, neon, happi, typpi ja hiili. Maankuoressa se on toiseksi suurin (27,7%),toiseksi vain happi.
Sitä ei kuitenkaan koskaan löydetä luonnostaan eristetyssä muodossa, se yhdistetään aina jonkin muun elementin kanssa. Tästä syystä ruotsalainen kemisti Jöns Jacob Berzelius valmisti sen laboratoriossa ensimmäisen kerran vuonna 1824 kuumentamalla piitetrafluoridia kaliumilla.
Hän on läsnä käytännössä kaikessa hiekassa, kivessä, savessa ja maaperässä
. Se löytyy myös kaikista luonnonvesissä, ilmakehässä (pölynä), monissa kasveissa ja joidenkin eläinten luurankoissa, kudoksissa ja kehon nesteissä.Yhdistettynä hapen kanssa se muodostaa piidioksidi (piidioksidi - SiO2), ja kun se yhdistetään hapen ja muiden alkuaineiden kanssa, se muodostuu silikaatit, joista tärkeimmät ovat kvartsi, asbesti, zeoliitti ja kiille.
Nimi "asbesti" tulee kreikasta asbesti, joka tarkoittaa "palamatonta", ja tunnetaan parhaiten synonyymistään "asbesti", joka tulee latinasta asbesti, mikä tarkoittaa "katoamatonta". Asbesti on yleisnimi maaperässä oleville luonnonkuituisille silikaateille yli 30 lajikkeessa, joista vain 6 on kaupallista merkitystä. Asbestikivien kaksi pääryhmää ovat:
1. Suoratoistot (valkoinen asbesti - 95%):koostuu krysotiilimineraalista (Mg3Joo2O5(VAI NIIN)4);
2. Amfibolit (ruskea, sininen ja muu asbesti - 5%):joka koostuu tremoliittimineraaleista (Ca2mg5Joo8O22(VAI NIIN)2), amosiitti ((Fe, Mg, Ca) OSiO2. n H2O) ja krokidoliitti (NaFe2(SiO3)3).
Koska sillä on useita tärkeitä fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia, kuten korkea mekaaninen kestävyys korkeissa lämpötiloissa, se on eristävä, joustava, vastustaa happojen, bakteerien, emäkset jne., tämän vuoksi tätä kuitua käytetään laattojen, säiliöiden, erilaisten siviilirakennustuotteiden valmistuksessa sekä koneiden ja laitteet. Asbestin käyttö aiheuttaa kuitenkin paljon kiistoja ja on kielletty useissa maissa, kuten asbestin mikrovärit voivat imeytyä keuhkoihin ja aiheuttaa silikoosiksi kutsutun taudin sekä muita kehon vaivoja.
Teollisessa mittakaavassa piitä tuotetaan oksidin reaktiolla koksin kanssa. Mutta erittäin puhtaan piin saamiseksi suoritetaan silaanihajoaminen (SiH).4) tai piitetrahalogenideja korkeissa lämpötiloissa.
Tämä erittäin puhdas pii on tärkeä elektroniikkalaitteissa käytettävien puolijohteiden valmistus, kuten:
- Diodit:elektroninen komponentti, joka on erinomainen johdin, kun se altistetaan jännitteelle eteenpäin, mutta huono johdin, kun se altistetaan jännitteelle vastakkaiseen suuntaan;
- Transistorit:elektroninen komponentti, joka vahvistaa sähköisiä signaaleja;
- Mikroprosessorit:elektroninen komponentti, joka tulkitsee joukon käskyjä ja suorittaa loogisia ja matemaattisia operaatioita.
Puhtaalla piillä on mahdollista saada erittäin ohuita levyjä, joita käytetään pelimerkkejä pienemmillä ja pienemmillä mitoilla, käytetään tietokoneissa ja muissa integroiduissa piireissä.
Piin käytetään tähän tarkoitukseen, koska sen valenssikuoressa on 4 elektronia ja sen atomit muodostavat kiteitä. Huoneen lämpötilassa nämä elektronit saavat tarpeeksi energiaa liikkua vapaasti kiteen ympäri, jättäen reikiä, jotka voidaan täyttää viereisten atomien elektronilla. Siten aukko liikkuu yhdestä atomista toiseen muodostaen jatkuvasti uusia paria elektronireikiä.
Tämä ei kuitenkaan tee siitä hyvää johtajaa, koska siinä on vähän vapaita elektroneja, joten sitä kutsutaan a puolijohde. Edellä mainitut elektroniset komponentit saadaan puolijohteiden yhdistelmällä.
Koska tämä elementti on tärkein raaka-aine useimpien piirien ja pelimerkkejä elektroniikka, alue, joka sijaitsee Kaliforniassa, Yhdysvalloissa ja jossa teollisuuskeskus on keskittynyt useiden tietotekniikka- ja tietotekniikkayritysten kanssa se alkoi saada nimeä sisään Piilaakso, tämän elementin kunniaksi.
Tämän elementin viimeinen tärkeä sovellus on silikoni, jonka pääketju koostuu piiatomeista vuorotellen happiatomien kanssa. Silikonilajikkeista nykyään eniten käytetään diklo-dimetyylisilaania tai diklooridifenyylisilaania. Jos haluat ymmärtää, miten niiden muodostumisprosessit tapahtuvat piistä, lue teksti "Silikoni - rakenne ja sovellukset”.
Kirjailija: Jennifer Fogaça
Valmistunut kemian alalta