Всички имена на химични елементи идват от латински. Това е необходимо преди всичко, за да могат учени от различни страни да се разбират.
Химични символи на елементите
Елементите обикновено се обозначават с химични знаци (символи). Според предложението на шведския химик Берцелиус (1813) химичните елементи се обозначават с началната или началната и една от следващите букви от латинското наименование на даден елемент; Първата буква винаги е главна, втората - малка. Например водородът (Hydrogenium) се обозначава с буквата H, кислородът (Oxygenium) с буквата O, сярата (Sulfur) с буквата S; живак (Hydrargyrum) - букви Hg, алуминий (Aluminium) - Al, желязо (Ferrum) - Fe и др.
Ориз. 1. Таблица на химичните елементи с имена на латински и руски език.
Руските имена на химични елементи често са латински имена с модифицирани окончания. Но има и много елементи, чието произношение се различава от латинския източник. Това са или местни руски думи (например желязо), или думи, които са преводи (например кислород).
Химическа номенклатура
Химическата номенклатура е правилното наименование на химичните вещества. Латинската дума nomenclatura се превежда като "списък с имена"
В ранния етап от развитието на химията веществата са получавали произволни, произволни имена (тривиални имена). Силно летливите течности се наричаха алкохоли, включително „солен алкохол“ - воден разтвор на солна киселина, „силитриев алкохол“ - азотна киселина, „амониев алкохол“ - воден разтвор на амоняк. Маслените течности и твърди вещества се наричаха масла, например концентрираната сярна киселина се наричаше „витриолно масло“, а арсеновият хлорид се наричаше „арсеново масло“.
Понякога веществата са кръстени на техния откривател, например „солта на Глаубер“ Na 2 SO 4 * 10H 2 O, открита от немския химик И. Р. Глаубер през 17 век.
Ориз. 2. Портрет на И. Р. Глаубер.
Древните имена могат да показват вкуса на веществата, цвета, мириса, външния вид и медицинския ефект. Едно вещество понякога имаше няколко имена.
До края на 18 век химиците познават не повече от 150-200 съединения.
Първата система от научни наименования в химията е разработена през 1787 г. от комисия от химици, ръководена от А. Лавоазие. Химическата номенклатура на Лавоазие послужи като основа за създаването на национални химически номенклатури. За да се разбират химиците от различни страни, номенклатурата трябва да е единна. Понастоящем съставянето на химични формули и имена на неорганични вещества е предмет на система от номенклатурни правила, създадена от комисия на Международния съюз за чиста и приложна химия (IUPAC). Всяко вещество се представя с формула, в съответствие с която се изгражда систематичното наименование на съединението.
Ориз. 3. А. Лавоазие.
Какво научихме?
Всички химични елементи имат латински корени. Латинските наименования на химичните елементи са общоприети. Те се прехвърлят на руски чрез проследяване или превод. някои думи обаче имат оригинален руски смисъл, например мед или желязо. Всички химични вещества, състоящи се от атоми и молекули, са обект на химическа номенклатура. Системата от научни имена е разработена за първи път от А. Лавоазие.
Тест по темата
Оценка на доклада
Среден рейтинг: 4.2. Общо получени оценки: 768.
Силиций(лат. Silicium), Si, химичен елемент от IV група на периодичната система на Менделеев; атомен номер 14, атомна маса 28.086. В природата елементът е представен от три стабилни изотопа: 28 Si (92,27%), 29 Si (4,68%) и 30 Si (3,05%).
Историческа справка. K съединенията, широко разпространени на земята, са известни на човека още от каменната ера. Използването на каменни инструменти за работа и лов продължило няколко хилядолетия. Използването на К съединения, свързано с тяхната обработка - производство стъклена чаша- започва около 3000 г. пр.н.е. д. (в Древен Египет). Най-ранното известно съединение на K. е SiO 2 диоксид (силициев диоксид). През 18 век силициевият диоксид се смяташе за просто тяло и се наричаше „земи“ (което е отразено в името му). Сложността на състава на силициевия диоксид е установена от I. Ya. Берцелиус. За първи път през 1825 г. той получава елементарен силиций от силициев флуорид SiF 4, редуцирайки последния с метален калий. Новият елемент е наречен "силиций" (от латински silex - кремък). Руското име е въведено от G.I. Хеспрез 1834 г.
Разпространение в природата. По отношение на разпространението в земната кора кислородът е вторият елемент (след кислорода), средното му съдържание в литосферата е 29,5% (по маса). В земната кора въглеродът играе същата основна роля като въглерода в животинския и растителния свят. За геохимията на кислорода е важна изключително силната му връзка с кислорода. Около 12% от литосферата е силициев диоксид SiO 2 под формата на минерала кварци неговите разновидности. 75% от литосферата се състои от различни силикатиИ алумосиликати(фелдшпати, слюди, амфиболи и др.). Общият брой на минералите, съдържащи силициев диоксид, надхвърля 400 (виж фиг. Силициеви минерали).
По време на магмените процеси се наблюдава слаба диференциация на калций: той се натрупва както в гранитоиди (32,3%), така и в ултраосновни скали (19%). При високи температури и високо налягане разтворимостта на SiO 2 се увеличава. Възможна е и неговата миграция с водна пара, поради което пегматитите от хидротермални вени се характеризират със значителни концентрации на кварц, който често се свързва с рудни елементи (злато-кварц, кварц-каситерит и др. вени).
Физични и химични свойства. C. образува тъмносиви кристали с метален блясък, имащи лицево-центрирана кубична диамантена решетка с период А= 5.431Å, плътност 2.33 g/cm3.При много високо налягане се получава нова (очевидно шестоъгълна) модификация с плътност 2,55 g/cm3.К. се топи при 1417°C, кипи при 2600°C. Специфичен топлинен капацитет (при 20-100°C) 800 j/(килограма× ДА СЕ), или 0,191 кал/(Ж× градушка); топлопроводимостта дори за най-чистите проби не е постоянна и е в диапазона (25°C) 84-126 вт/(м× ДА СЕ), или 0,20-0,30 кал/(см× сек× градушка). Температурен коефициент на линейно разширение 2.33×10 -6 K -1 ; под 120K става отрицателна. К. е прозрачен за дълговълнови инфрачервени лъчи; индекс на пречупване (за l =6 цт) 3,42; диелектрична константа 11.7. К. е диамагнитен, атомната магнитна чувствителност е -0,13×10 -6. Твърдост К по Моос 7.0, по Бринел 2.4 Gn/m 2 (240 kgf/mm 2), модул на еластичност 109 Gn/m 2 (10890 kgf/mm 2), коефициент на свиваемост 0,325×10 -6 cm 2 /kg. К. чуплив материал; забележимата пластична деформация започва при температури над 800°C.
К. е полупроводник, който намира все по-голяма употреба. Електрическите свойства на медта са силно зависими от примесите. Вътрешното специфично обемно електрическо съпротивление на клетка при стайна температура се приема за 2,3 × 10 3 ом× м(2,3 × 10 5 ом× см).
Полупроводникова схема с проводимост Р-тип (добавки B, Al, In или Ga) и н-тип (добавки P, Bi, As или Sb) има значително по-ниска устойчивост. Забранената лента според електрическите измервания е 1,21 евна 0 ДА СЕи намалява до 1,119 евна 300 ДА СЕ.
В съответствие с позицията на пръстена в периодичната таблица на Менделеев, 14-те електрона на пръстенния атом са разпределени в три обвивки: в първата (от ядрото) 2 електрона, във втората 8, в третата (валентна) 4; конфигурация на електронна обвивка 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2(см. атом). Потенциали на последователна йонизация ( ев): 8,149; 16,34; 33.46 и 45.13. Атомен радиус 1.33Å, ковалентен радиус 1.17Å, йонни радиуси Si 4+ 0.39Å, Si 4- 1.98Å.
Във въглеродни съединения (подобни на въглерода) 4-валентен. Въпреки това, за разлика от въглерода, силициевият диоксид, заедно с координационно число 4, показва координационно число 6, което се обяснява с големия обем на неговия атом (пример за такива съединения са силикофлуоридите, съдържащи 2-група).
Химическата връзка на въглероден атом с други атоми обикновено се осъществява поради хибридни sp 3 орбитали, но също така е възможно да се включат две от неговите пет (вакантни) 3 д-орбитали, особено когато К. е с шест координати. Имайки ниска стойност на електроотрицателност от 1,8 (срещу 2,5 за въглерод; 3,0 за азот и т.н.), въглеродът е електроположителен в съединения с неметали и тези съединения са полярни по природа. Висока енергия на свързване с кислород Si-O, равна на 464 kJ/mol(111 kcal/mol), определя стабилността на неговите кислородни съединения (SiO 2 и силикати). Енергията на връзката Si-Si е ниска, 176 kJ/mol (42 kcal/mol); За разлика от въглерода, силицийът не се характеризира с образуването на дълги вериги и двойни връзки между Si атомите. Във въздуха, поради образуването на защитен оксиден филм, въглеродът е стабилен дори при повишени температури. В кислород се окислява, започвайки от 400°C, образувайки силициев диоксид SiO2. Известен е и монооксид SiO, стабилен при високи температури под формата на газ; в резултат на внезапно охлаждане може да се получи твърд продукт, който лесно се разлага на рядка смес от Si и SiO 2. К. е устойчив на киселини и се разтваря само в смес от азотна и флуороводородна киселина; лесно се разтваря в горещи алкални разтвори с отделяне на водород. K. реагира с флуор при стайна температура, с други халогени при нагряване, за да образува съединения с обща формула SiX 4 (виж. Силициеви халогениди). Водородът не реагира директно с въглерода и силициеви киселини(силани) се получават чрез разлагане на силициди (виж по-долу). Водородните силикони са известни от SiH 4 до Si 8 H 18 (съставът е подобен на наситените въглеводороди). К. образува 2 групи кислородсъдържащи силани - силоксании силоксени. K реагира с азот при температури над 1000°C. От голямо практическо значение е нитридът Si 3 N 4, който не се окислява на въздух дори при 1200 ° C, устойчив е на киселини (с изключение на азотна) и основи, както и на разтопени метали и шлаки, което го прави ценен материал за химическата промишленост, за производство на огнеупорни материали и др. Съединенията на въглерод с въглерод се отличават с висока твърдост, както и с термична и химическа устойчивост ( силициев карбид SiC) и с бор (SiB 3, SiB 6, SiB 12). При нагряване хлорът реагира (в присъствието на метални катализатори, като мед) с органохлорни съединения (например CH 3 Cl), за да образува органохалосилани [например Si (CH 3) 3 CI], които се използват за синтеза от многобройни органосилициеви съединения.
К. образува съединения с почти всички метали - силициди(не са открити съединения само с Bi, Tl, Pb, Hg). Получени са повече от 250 силицида, чийто състав (MeSi, MeSi 2, Me 5 Si 3, Me 3 Si, Me 2 Si и др.) обикновено не отговаря на класическите валентности. Силицидите са огнеупорни и твърди; Феросилицият е от най-голямо практическо значение (редуциращ агент при топенето на специални сплави, вж Феросплави) и молибденов силицид MoSi 2 (нагреватели за електрически пещи, лопатки на газови турбини и др.).
Получаване и приложение. K. с техническа чистота (95-98%) се получава в електрическа дъга чрез редукция на силициев диоксид SiO 2 между графитни електроди. Във връзка с развитието на полупроводниковата техника са разработени методи за получаване на чиста и особено чиста мед.Това изисква предварителен синтез на най-чистите изходни съединения на медта, от които медта се извлича чрез редукция или термично разлагане.
Чистата полупроводникова мед се получава в две форми: поликристална (чрез редукция на SiCI 4 или SiHCl 3 с цинк или водород, термично разлагане на Sil 4 и SiH 4) и монокристална (зоново топене без тигел и „издърпване“ на единичен кристал от разтопена мед - методът на Чохралски).
Специално легираната мед се използва широко като материал за производството на полупроводникови устройства (транзистори, термистори, токоизправители, управлявани диоди - тиристори; слънчеви фотоклетки, използвани в космически кораби и др.). Тъй като К. е прозрачен за лъчи с дължини на вълните от 1 до 9 µm,използва се в инфрачервената оптика (виж също Кварц).
К. има разнообразни и непрекъснато разширяващи се области на приложение. В металургията кислородът се използва за отстраняване на кислорода, разтворен в стопени метали (дезоксидация). К. е компонент на голям брой сплави на желязо и цветни метали. Обикновено въглеродът придава на сплавите повишена устойчивост на корозия, подобрява техните леярски свойства и увеличава механичната якост; но с по-високо съдържание на К. може да причини чупливост. Най-важни са железните, медните и алуминиевите сплави, съдържащи калций.Въглеродът се използва все повече за синтеза на силициеви органични съединения и силициди. Силицият и много силикати (глини, фелдшпати, слюда, талк и др.) се обработват от стъкларската, циментовата, керамичната, електрическата и други индустрии.
В. П. Бързаковски.
Силицият се намира в тялото под формата на различни съединения, участващи главно в образуването на твърди скелетни части и тъкани. Някои морски растения (например диатомеи) и животни (например силициеви гъби, радиоларии) могат да натрупват особено големи количества силиций, образувайки дебели отлагания от силициев диоксид на дъното на океана, когато умрат. В студените морета и езера преобладават биогенни тини, обогатени с калий; в тропическите морета преобладават варовити тини с ниско съдържание на калий. Сред сухоземните растения много калий натрупват зърнени култури, острица, палми и хвощ. При гръбначните животни съдържанието на силициев диоксид в пепелните вещества е 0,1-0,5%. В най-големи количества К. се намира в плътната съединителна тъкан, бъбреците и панкреаса. Дневната човешка диета съдържа до 1 Ж K. Когато във въздуха има високо съдържание на прах от силициев диоксид, той навлиза в белите дробове на човека и причинява заболяване - силикоза.
В. В. Ковалски.
Лит.:Бережной А.С., Силиций и неговите двоични системи. К., 1958; Красюк Б. А., Грибов А. И., Полупроводници - германий и силиций, М., 1961; Renyan V.R., Технология на полупроводниковия силиций, прев. от англ., М., 1969; Сали И.В., Фалкевич Е.С., Производство на полупроводников силиций, М., 1970 г.; Силиций и германий. сб. чл., изд. Е. С. Фалкевич, Д. И. Левинзон, В. 1-2, М., 1969-70; Гладишевски E.I., Кристална химия на силициди и германиди, М., 1971; Wolf N. F., Данни за силициев полупроводник, Oxf. - Ню Йорк, 1965 г.
Инструкции
Периодичната система е многоетажна „къща“, съдържаща голям брой апартаменти. Всеки “наемател” или в собствен апартамент под определен номер, който е постоянен. Освен това елементът има „фамилия“ или име, като кислород, бор или азот. В допълнение към тези данни всеки „апартамент“ съдържа информация като относителна атомна маса, която може да има точни или закръглени стойности.
Както във всяка къща, има „входове“, а именно групи. Освен това в групи елементите са разположени отляво и отдясно, образувайки. В зависимост от това от коя страна има повече от тях, тази страна се нарича основна. Другата подгрупа, съответно, ще бъде вторична. Таблицата също има „етажи“ или точки. Освен това периодите могат да бъдат както големи (състоят се от два реда), така и малки (имат само един ред).
Таблицата показва структурата на атом на елемент, всеки от които има положително заредено ядро, състоящо се от протони и неутрони, както и отрицателно заредени електрони, въртящи се около него. Броят на протоните и електроните е числено еднакъв и се определя в таблицата по поредния номер на елемента. Например химическият елемент сяра е №16, следователно ще има 16 протона и 16 електрона.
За да определите броя на неутроните (неутрални частици, които също се намират в ядрото), извадете неговия атомен номер от относителната атомна маса на елемента. Например желязото има относителна атомна маса 56 и атомен номер 26. Следователно 56 – 26 = 30 протона за желязото.
Електроните са разположени на различни разстояния от ядрото, образувайки електронни нива. За да определите броя на електронните (или енергийните) нива, трябва да погледнете номера на периода, в който се намира елементът. Например алуминият е в 3-ти период, следователно ще има 3 нива.
По номера на групата (но само за основната подгрупа) можете да определите най-високата валентност. Например елементите от първата група на основната подгрупа (литий, натрий, калий и др.) имат валентност 1. Съответно елементите от втората група (берилий, магнезий, калций и др.) ще имат валентност от 2.
Можете също да използвате таблицата, за да анализирате свойствата на елементите. Отляво надясно металните свойства отслабват, а неметалните се увеличават. Това ясно се вижда в примера за период 2: той започва с алкалния метал натрий, след това алкалоземния метал магнезий, след него амфотерния елемент алуминий, след това неметалите силиций, фосфор, сяра и периодът завършва с газообразни вещества - хлор и аргон. В следващия период се наблюдава подобна зависимост.
Отгоре надолу също се наблюдава модел - металните свойства се увеличават, а неметалните свойства отслабват. Тоест, например, цезият е много по-активен в сравнение с натрия.
Как да използваме периодичната таблица? За непосветен човек четенето на периодичната таблица е същото като за гном, който гледа древните руни на елфите. А периодичната таблица може да ви разкаже много за света.
Освен че ви служи добре на изпита, той е просто незаменим при решаването на огромен брой химични и физични проблеми. Но как да го разчетем? За щастие днес всеки може да научи това изкуство. В тази статия ще ви кажем как да разберете периодичната таблица.
Периодичната таблица на химичните елементи (таблица на Менделеев) е класификация на химичните елементи, която установява зависимостта на различни свойства на елементите от заряда на атомното ядро.
История на създаването на таблицата
Дмитрий Иванович Менделеев не е бил обикновен химик, ако някой мисли така. Бил е химик, физик, геолог, метролог, еколог, икономист, нефтен работник, аеронавт, производител на инструменти и учител. През живота си ученият успя да проведе много фундаментални изследвания в различни области на знанието. Например, широко разпространено е мнението, че Менделеев е изчислил идеалната сила на водката - 40 градуса.
Не знаем какво е отношението на Менделеев към водката, но знаем със сигурност, че дисертацията му на тема „Беседа за комбинацията на алкохол с вода“ няма нищо общо с водката и разглежда концентрации на алкохол от 70 градуса. С всички заслуги на учения, откриването на периодичния закон на химичните елементи - един от основните закони на природата, му донесе най-широка слава.
Има легенда, според която учен сънувал периодичната таблица, след което трябвало само да усъвършенства появилата се идея. Но ако всичко беше толкова просто.. Тази версия за създаването на периодичната таблица, очевидно, не е нищо повече от легенда. На въпрос как е отворена масата, самият Дмитрий Иванович отговори: „ Мислех за това от може би двадесет години, но вие си мислите: седях там и изведнъж... свърши.“
В средата на деветнадесети век опитите за подреждане на известните химични елементи (известни са 63 елемента) са предприети паралелно от няколко учени. Например през 1862 г. Александър Емил Шанкуртоа поставя елементи по спирала и отбелязва цикличното повторение на химичните свойства.
Химикът и музикант Джон Александър Нюландс предложи своята версия на периодичната таблица през 1866 г. Интересен факт е, че ученият се е опитал да открие някаква мистична музикална хармония в подредбата на елементите. Сред другите опити имаше и опитът на Менделеев, който се увенча с успех.
През 1869 г. е публикувана първата таблична диаграма, а 1 март 1869 г. се счита за деня, в който е открит периодичният закон. Същността на откритието на Менделеев е, че свойствата на елементите с нарастваща атомна маса не се променят монотонно, а периодично.
Първата версия на таблицата съдържаше само 63 елемента, но Менделеев направи редица много нетрадиционни решения. И така, той се досети да остави място в таблицата за все още неоткрити елементи и също така промени атомните маси на някои елементи. Фундаменталната правилност на закона, извлечен от Менделеев, се потвърждава много скоро, след откриването на галий, скандий и германий, чието съществуване е предсказано от учения.
Модерен изглед на периодичната таблица
По-долу е самата таблица
Днес, вместо атомно тегло (атомна маса), концепцията за атомно число (броят на протоните в ядрото) се използва за подреждане на елементите. Таблицата съдържа 120 елемента, които са подредени отляво надясно по ред на нарастване на атомния номер (брой протони)
Колоните на таблицата представляват така наречените групи, а редовете представляват периоди. Таблицата има 18 групи и 8 периода.
- Металните свойства на елементите намаляват при движение по период отляво надясно и се увеличават в обратна посока.
- Размерите на атомите намаляват при движение отляво надясно по периоди.
- Докато се движите отгоре надолу през групата, свойствата на редуциращия метал се увеличават.
- Оксидиращите и неметалните свойства се увеличават, докато се движите по период отляво надясно.
Какво научаваме за даден елемент от таблицата? Например, нека вземем третия елемент в таблицата - литий, и да го разгледаме подробно.
На първо място виждаме самия символ на елемента и името му под него. В горния ляв ъгъл е атомният номер на елемента, в който ред е подреден елементът в таблицата. Атомният номер, както вече беше споменато, е равен на броя на протоните в ядрото. Броят на положителните протони обикновено е равен на броя на отрицателните електрони в атома (с изключение на изотопите).
Атомната маса е посочена под атомния номер (в тази версия на таблицата). Ако закръглим атомната маса до най-близкото цяло число, получаваме това, което се нарича масово число. Разликата между масовото число и атомното число дава броя на неутроните в ядрото. По този начин броят на неутроните в ядрото на хелия е два, а в литиевото е четири.
Нашият курс “Периодична таблица за манекени” приключи. В заключение ви каним да гледате тематично видео и се надяваме, че въпросът как да използвате периодичната таблица на Менделеев е станал по-ясен за вас. Напомняме ви, че винаги е по-ефективно да изучавате нов предмет не сам, а с помощта на опитен наставник. Ето защо никога не трябва да забравяте за студентския сервиз, който с радост ще сподели своите знания и опит с вас.
Като независим химичен елемент силицийът става известен на човечеството едва през 1825 г. Което, разбира се, не попречи на използването на силициеви съединения в толкова много области, че е по-лесно да се изброят онези, в които елементът не се използва. Тази статия ще хвърли светлина върху физичните, механичните и полезните химични свойства на силиция и неговите съединения, приложения, а също така ще говорим за това как силицият влияе върху свойствата на стоманата и други метали.
Първо, нека да разгледаме общите характеристики на силиция. От 27,6 до 29,5% от масата на земната кора е силиций. В морската вода концентрацията на елемента също е значителна - до 3 mg/l.
По съдържание в литосферата силицият е на второ място след кислорода. Въпреки това, най-известната му форма, силициев диоксид, е диоксид и именно неговите свойства са станали основата за толкова широко използване.
Това видео ще ви каже какво е силиций:
Концепция и характеристики
Силицият е неметал, но при различни условия може да проявява както киселинни, така и основни свойства. Той е типичен полупроводник и се използва изключително широко в електротехниката. Неговите физични и химични свойства до голяма степен се определят от алотропното му състояние. Най-често се занимават с кристалната форма, тъй като нейните качества са по-търсени в националната икономика.
- Силицият е един от основните макроелементи в човешкото тяло. Недостигът му има пагубен ефект върху състоянието на костната тъкан, косата, кожата и ноктите. В допълнение, силицият влияе върху работата на имунната система.
- В медицината елементът, или по-скоро неговите съединения, намират първото си приложение именно в това си качество. Водата от кладенци, облицовани със силиций, беше не само чиста, но и имаше положителен ефект върху устойчивостта към инфекциозни заболявания. Днес съединения със силиций служат като основа за лекарства срещу туберкулоза, атеросклероза и артрит.
- Като цяло неметалът е слабо активен, но е трудно да се намери в чист вид. Това се дължи на факта, че във въздуха той бързо се пасивира от слой диоксид и спира да реагира. При нагряване химическата активност се увеличава. В резултат на това човечеството е много по-запознато със съединенията на материята, отколкото със себе си.
Така силицият образува сплави с почти всички метали - силициди. Всички те се характеризират с огнеупорност и твърдост и се използват в подходящи области: газови турбини, нагреватели на пещи.
Неметалът е поставен в таблицата на Д. И. Менделеев в група 6 заедно с въглерод и германий, което показва известна общност с тези вещества. По този начин общото с въглерода е способността му да образува съединения от органичен тип. В същото време силицийът, подобно на германия, може да прояви свойствата на метал в някои химични реакции, които се използват в синтеза.
Предимства и недостатъци
Както всяко друго вещество от гледна точка на употреба в националната икономика, силицият има определени полезни или не много полезни качества. Те са важни именно за определяне на областта на използване.
- Значително предимство на веществото е неговото наличност. В природата, вярно, не се среща в свободна форма, но все пак технологията за производство на силиций не е толкова сложна, но е енергоемка.
- Второто най-важно предимство е образуване на много съединенияс необичайно полезни свойства. Те включват силани, силициди, диоксид и, разбира се, голямо разнообразие от силикати. Способността на силиция и неговите съединения да образуват сложни твърди разтвори е почти безкрайна, което прави възможно безкрайно получаване на голямо разнообразие от вариации на стъкло, камък и керамика.
- Полупроводникови свойстванеметалът му осигурява място като основен материал в електротехниката и радиотехниката.
- Неметалът е нетоксичен, което дава възможност за използване във всяка индустрия, като в същото време не превръща технологичния процес в потенциално опасен.
Недостатъците на материала включват само относителна крехкост с добра твърдост. Силицият не се използва за носещи конструкции, но тази комбинация позволява повърхността на кристалите да бъде правилно обработена, което е важно за инструментостроенето.
Нека сега да поговорим за основните свойства на силиция.
Свойства и характеристики
Тъй като кристалният силиций най-често се използва в промишлеността, по-важни са неговите свойства и те са посочени в техническите спецификации. Физичните свойства на веществото са както следва:
- точка на топене – 1417 С;
- точка на кипене – 2600 С;
- плътността е 2,33 g/cu. cm, което показва крехкост;
- топлинният капацитет, както и топлопроводимостта, не са постоянни дори при най-чистите проби: 800 J/(kg K), или 0,191 cal/(g deg) и 84-126 W/(m K), или 0,20-0, 30 кал/(cm·sec·deg) съответно;
- прозрачно до дълговълново инфрачервено лъчение, което се използва в инфрачервената оптика;
- диелектрична проницаемост – 1,17;
- твърдост по скалата на Моос - 7.
Електрическите свойства на неметала силно зависят от примесите. В индустрията тази функция се използва чрез модулиране на желания тип полупроводник. При нормални температури силицият е крехък, но при нагряване над 800 С е възможна пластична деформация.
Свойствата на аморфния силиций са поразително различни: той е силно хигроскопичен и реагира много по-активно дори при нормални температури.
Структурата и химичният състав, както и свойствата на силиция са разгледани във видеото по-долу:
Състав и структура
Силицият съществува в две алотропни форми, които са еднакво стабилни при нормални температури.
- Кристалима вид на тъмносив прах. Веществото, въпреки че има кристална решетка, подобна на диамант, е крехко поради прекалено дългите връзки между атомите. Интерес представляват неговите полупроводникови свойства.
- При много високо налягане можете да получите шестоъгълнамодификация с плътност 2,55 g/cu. см. Тази фаза обаче все още не е намерила практическо значение.
- Аморфен– кафяво-кафяв прах. За разлика от кристалната форма, той реагира много по-активно. Това се дължи не толкова на инертността на първата форма, а на факта, че във въздуха веществото е покрито със слой диоксид.
Освен това е необходимо да се вземе предвид друг вид класификация, свързана с размера на силициевия кристал, които заедно образуват веществото. Кристалната решетка, както е известно, предполага ред не само на атомите, но и на структурите, които тези атоми образуват - така нареченият далечен ред. Колкото по-голямо е, толкова по-хомогенно ще бъде веществото по свойства.
- Монокристален– пробата е един кристал. Структурата му е максимално подредена, свойствата му са хомогенни и добре предвидими. Това е най-търсеният материал в електротехниката. Той обаче е и един от най-скъпите видове, тъй като процесът на получаването му е сложен и скоростта на растеж е ниска.
- Мултикристален– пробата се състои от няколко големи кристални зърна. Границите между тях образуват допълнителни дефектни нива, което намалява показателите на образеца като полупроводник и води до по-бързо износване. Технологията за отглеждане на мултикристали е по-проста и следователно материалът е по-евтин.
- Поликристален– състои се от голям брой зърна, разположени произволно едно спрямо друго. Това е най-чистият вид индустриален силиций, използван в микроелектрониката и слънчевата енергия. Доста често се използва като суровина за отглеждане на много- и монокристали.
- Аморфният силиций също заема отделна позиция в тази класификация. Тук редът на атомите се поддържа само на най-късите разстояния. В електротехниката обаче все още се използва под формата на тънки филми.
Производство на неметали
Получаването на чист силиций не е толкова лесно, като се има предвид инертността на неговите съединения и високата точка на топене на повечето от тях. В индустрията най-често прибягват до редукция с въглероден диоксид. Реакцията се провежда в дъгови пещи при температура 1800 С. По този начин се получава неметал с чистота 99,9%, което не е достатъчно за неговото използване.
Полученият материал се хлорира, за да се получат хлориди и хидрохлориди. След това съединенията се пречистват по всички възможни методи от примеси и се редуцират с водород.
Веществото може също да бъде пречистено чрез получаване на магнезиев силицид. Силицидът е изложен на солна или оцетна киселина. Получава се силан, като последният се пречиства чрез различни методи - сорбция, ректификация и др. След това силанът се разлага на водород и силиций при температура 1000 С. В този случай се получава вещество с фракция на примеси 10 -8 -10 -6%.
Приложение на веществото
За промишлеността електрофизичните характеристики на неметала са от най-голям интерес. Неговата монокристална форма е полупроводник с индиректна междина. Неговите свойства се определят от примеси, което прави възможно получаването на силициеви кристали с определени свойства. По този начин добавянето на бор и индий прави възможно отглеждането на кристал с дупкова проводимост, а въвеждането на фосфор или арсен прави възможно отглеждането на кристал с електронна проводимост.
- Силицият буквално служи като основа на съвременната електротехника. От него се правят транзистори, фотоклетки, интегрални схеми, диоди и т.н. Освен това функционалността на устройството почти винаги се определя само от приповърхностния слой на кристала, което определя много специфични изисквания за повърхностна обработка.
- В металургията техническият силиций се използва както като модификатор на сплавта - придава по-голяма здравина, така и като компонент - в например, и като разкислител - при производството на чугун.
- Свръхчистите и пречистени металургични материали формират основата на слънчевата енергия.
- Неметалният диоксид се среща в природата в много различни форми. Кристалните му разновидности – опал, ахат, карнеол, аметист, планински кристал – са намерили своето място в бижутерията. Модификации, които не са толкова привлекателни на външен вид - кремък, кварц - се използват в металургията, строителството и радиоелектрониката.
- Съединение на неметал с въглерод, карбид, се използва в металургията, инструментостроенето и химическата промишленост. Той е широколентов полупроводник, характеризиращ се с висока твърдост - 7 по скалата на Моос, и здравина, което позволява да се използва като абразивен материал.
- Силикати - тоест соли на силициева киселина. Нестабилен, лесно се разлага под въздействието на температурата. Тяхната забележителна особеност е, че образуват множество и разнообразни соли. Но последните са в основата на производството на стъкло, керамика, фаянс, кристал и др. Спокойно можем да кажем, че съвременното строителство се основава на различни силикати.
- Стъклото представлява най-интересният случай тук. Основата му е алумосиликати, но незначителни примеси на други вещества - обикновено оксиди - придават на материала много различни свойства, включително цвят. - фаянсът, порцеланът всъщност има една и съща формула, макар и с различно съотношение на компонентите, а разнообразието му също е невероятно.
- Неметалът има още една способност: той образува съединения като въглеродните, под формата на дълга верига от силициеви атоми. Такива съединения се наричат органосилициеви съединения. Обхватът на тяхното приложение е не по-малко известен - това са силикони, уплътнители, смазки и т.н.
Силицият е много често срещан елемент и е от необичайно голямо значение в много области на националната икономика. Освен това активно се използва не само самото вещество, но и всички негови разнообразни и многобройни съединения.
Това видео ще ви разкаже за свойствата и приложенията на силиция:
