סִילִיקוֹן. מקור, תכונות ויישומים של סיליקון

הסיליקון הוא יסוד האטום מספר 14 מהתקופה השלישית של משפחת הפחמן, ובשל כך יש לו כמה תכונות דמויי פחמן. למשל, מדובר במוצק קשיח, שמבנה הגביש שלו דומה לזה של היהלום, שנוצר רק בקשרים בין פחמנים. התגובות הכימיות שלה דומות גם לאלמנט זה.

למוצק זה צבע אפור ובוהק מתכתי, ושמו בא אבן צור אוֹ סיליקיס, אשר אומר "אבן קשה".

זה מאוד שופע בטבע, ביקום כולו הוא השביעי בשפע, עומדים מאחורי האלמנטים הבאים: מימן, הליום, ניאון, חמצן, חנקן ופחמן. בקרום כדור הארץ, זה השני בכמות הגדולה ביותר (27.7%),שנייה רק ​​לחמצן.

עם זאת, הוא אף פעם לא נמצא באופן טבעי בצורה מבודדת, הוא משולב תמיד עם אלמנט אחר. מסיבה זו, הוא הוכן לראשונה במעבדה, בשנת 1824, על ידי הכימאי השוודי ג'ונס ג'ייקוב ברזליוס, על ידי חימום סיליקון טטרפלואוריד באשלגן.

ברזליוס היה הראשון שהכין סיליקון

הוא קיים כמעט בכל חול, סלע, ​​חימר ואדמה. אפשר למצוא את זה בכלל מים טבעיים, באטמוספרה (כאבק), בצמחים רבים ובשלדים, רקמות ונוזלי גוף של כמה בעלי חיים.

בשילוב עם חמצן, הוא יוצר את סיליקה (דו תחמוצת הסיליקון - SiO2), וכאשר הוא משולב עם חמצן ואלמנטים אחרים, הוא נוצר סיליקטים, העיקריים שבהם הם קוורץ, אסבסט, זאוליט ונציץ.

השם "אַזְבֶּסְט" מגיע מיוונית אַזְבֶּסְט, שפירושו "לא דליק", וידוע בעיקר בזכות המילה הנרדפת שלו "אַזְבֶּסְט", שמגיע מלטינית אַזְבֶּסְט, שפירושו "בלתי נשחת". אסבסט הוא השם הכללי לסיליקטים הסיביים הטבעיים המצויים בקרקע ביותר מ -30 זנים, שרק 6 מהם מעניינים מסחרית. שתי הקבוצות העיקריות של סלעי אסבסט הן:

1. סטרימרים (אסבסט לבן - 95%):המורכב ממינרל כריסוטיל (מג3כן2או5(אוה)4);

2. אמפיבולות (חום, כחול ואסבסט אחר - 5%):המורכב ממינרלים טרמוליטים (Ca2מ"ג5כן8או22(אוה)2), amosite ((Fe, Mg, Ca) OSiO2. n H2O) וקרוקידוליט (NaFe2(SiO3)3).

מכיוון שיש לו כמה מאפיינים פיזיקוכימיים חשובים, כגון עמידות מכנית גבוהה בטמפרטורות גבוהות, היותם מבודדים, גמישים, מתנגדים להתקפה של חומצות, חיידקים, אלקליות וכו ', הדבר גורם לשימוש בסיבים אלה בייצור אריחים, טנקים, במוצרי בנייה אזרחיים שונים ובידוד תרמי של מכונות ו צִיוּד. עם זאת, השימוש באסבסט גורם למחלוקת רבה והוא אסור בכמה מדינות משום המיקרולינט של האסבסט יכול להיספג בריאות ולגרום למחלה הנקראת סיליקוזיס, כמו גם למחלות אחרות בגוף.

נעשה שימוש באסבסט או באסבסט בייצור רעפי גג

בקנה מידה תעשייתי, סיליקון מיוצר על ידי תגובת התחמוצת עם קולה. אבל, כדי להשיג סיליקון אולטרה-טהור, פירוק הסילאן (SiH) מתבצע.4) או טיטרהלידים מסיליקון בטמפרטורות גבוהות.

זה סיליקון טהור במיוחד חשוב עבור ייצור מוליכים למחצה לשימוש בציוד אלקטרוני, כמו:

  • דיודות:רכיב אלקטרוני שהוא מוליך מצוין כאשר הוא נתון למתח בכיוון הישיר, אך מוליך גרוע כאשר הוא נתון למתח בכיוון ההפוך;
  • טרנזיסטורים:רכיב אלקטרוני המגביר אותות חשמליים;
  • מיקרו-מעבדים:רכיב אלקטרוני שמפרש מערך הוראות ומבצע פעולות לוגיות ומתמטיות.

בעזרת סיליקון טהור ניתן להשיג יריעות דקות במיוחד, המשמשות לייצור צ'יפס עם מידות קטנות וקטנות יותר, המשמשות במחשבים ובמעגלים משולבים אחרים.

להבי סיליקון המשמשים לייצור שבבים

סיליקון משמש למטרה זו מכיוון שיש לו 4 אלקטרונים בקליפת הערכיות שלו והאטומים שלו משתלבים ליצירת גבישים. בטמפרטורת החדר, אלקטרונים אלה צוברים מספיק אנרגיה כדי לנוע בחופשיות סביב הגביש, ומשאירים חורים שניתן למלא על ידי אלקטרונים מהאטומים הסמוכים. לפיכך, הפער עובר מאטום אחד למשנהו, ויוצר ללא הרף זוגות חדשים של חורי אלקטרונים.

עם זאת, זה לא הופך אותו למוליך טוב, כי יש לו מעט אלקטרונים חופשיים, אז זה נקרא a מוֹלִיך לְמֶחֱצָה. זה עם השילוב של מוליכים למחצה שאנו מקבלים את הרכיבים האלקטרוניים שהוזכרו לעיל.

מכיוון שאלמנט זה הוא חומר הגלם העיקרי בייצור מרבית המעגלים צ'יפס אלקטרוניקה, אזור הממוקם בקליפורניה, ארצות הברית, שם מתרכז מרכז תעשייתי עם כמה חברות טכנולוגיית מידע ומחשוב, בין היתר, היא החלה לקבל את השם ב עמק הסיליקון, לכבוד האלמנט ההוא.

בניין משרדים בעמק הסיליקון

יישום חשוב אחרון של אלמנט זה הוא כפולימרים של סיליקון, כאשר השרשרת העיקרית שלה מורכבת מאטומי סיליקון המתחלפים באטומי חמצן. מבין זני הסיליקון, הנפוצים ביותר כיום הם דישלו-דימתיל-סילאן או דיכלור-דיפניל-סילאן. כדי להבין כיצד מתרחשים תהליכי היווצרותם מסיליקון, קרא את הטקסט "סיליקון - חוקה ויישומים”.

סיליקונים מיוצרים מפולימרים של אלמנטים מסיליקון.


מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה

להבין את המשמעות של קעקועים על נשים מצריות!

להבין את המשמעות של קעקועים על נשים מצריות!

במחקר חקר ארכיאולוגי, שני חוקרים מאוניברסיטאות מיזורי בסנט לואיס ו ג'ונס הופקינס, גילה עדויות לקע...

read more

אל תפריע לי מגיע ל-10 מיליון מנויים

Não me Disturbe נוצר על ידי Anatel כדי להגיב לבקשות צרכנים כדי להפחית את מספר שיחות הטלמרקטינג הל...

read more

לאחר תשע שנים של שיפוצים, מוזיאון איפירנגה נפתח מחדש

O מוזיאון איפירנגה, בסאו פאולו, עבר כמה רפורמות והתחדשות לאורך תקופה ארוכה (כתשע שנים). אבל החדשו...

read more