Silicis: charakteristikos, savybės ir pritaikymas. Silicis: panaudojimas, cheminės ir fizinės savybės Cheminė periodinė lentelė ir jų tarimas

Kaip naudoti periodinę lentelę? Nežinančiam žmogui skaityti periodinę lentelę yra tas pats, kas nykštukui, žiūrinčiam į senovines elfų runas. Ir periodinė lentelė gali daug pasakyti apie pasaulį.

Be to, kad jis puikiai tarnauja egzamine, jis taip pat yra tiesiog nepakeičiamas sprendžiant daugybę cheminių ir fizinių problemų. Bet kaip tai skaityti? Laimei, šiandien kiekvienas gali išmokti šio meno. Šiame straipsnyje mes jums pasakysime, kaip suprasti periodinę lentelę.

Periodinė cheminių elementų lentelė (Mendelejevo lentelė) yra cheminių elementų klasifikacija, kuri nustato įvairių elementų savybių priklausomybę nuo atomo branduolio krūvio.

Lentelės sukūrimo istorija

Dmitrijus Ivanovičius Mendelejevas nebuvo paprastas chemikas, jei kas taip mano. Jis buvo chemikas, fizikas, geologas, metrologas, ekologas, ekonomistas, naftos darbuotojas, aeronautas, prietaisų gamintojas ir mokytojas. Per savo gyvenimą mokslininkas spėjo atlikti daug fundamentinių tyrimų įvairiose žinių srityse. Pavyzdžiui, plačiai manoma, kad būtent Mendelejevas apskaičiavo idealų degtinės stiprumą – 40 laipsnių.

Nežinome, kaip Mendelejevas jautė degtinę, bet tikrai žinome, kad jo disertacija tema „Diskusas apie alkoholio derinį su vandeniu“ neturėjo nieko bendra su degtine ir nagrinėjo alkoholio koncentraciją nuo 70 laipsnių. Su visais mokslininko nuopelnais, cheminių elementų periodinio dėsnio – vieno iš pagrindinių gamtos dėsnių – atradimas atnešė jam plačiausią šlovę.

Yra legenda, pagal kurią mokslininkas svajojo apie periodinę lentelę, po kurios jam tereikėjo patobulinti atsiradusią idėją. Bet jei viskas būtų taip paprasta.. Ši periodinės lentelės kūrimo versija, matyt, yra ne kas kita, kaip legenda. Paklaustas, kaip buvo atidarytas stalas, Dmitrijus Ivanovičius atsakė: „ Aš galvoju apie tai gal dvidešimt metų, bet jūs galvojate: aš sėdėjau ir staiga... viskas baigta.

Devyniolikto amžiaus viduryje keli mokslininkai lygiagrečiai bandė sutvarkyti žinomus cheminius elementus (žinomi 63 elementai). Pavyzdžiui, 1862 m. Alexandre'as Emile'as Chancourtois išdėstė elementus išilgai spiralės ir pastebėjo ciklišką cheminių savybių pasikartojimą.

Chemikas ir muzikantas Johnas Alexanderis Newlandsas pasiūlė savo periodinės lentelės versiją 1866 m. Įdomus faktas yra tai, kad mokslininkas bandė atrasti kažkokią mistinę muzikinę harmoniją elementų išdėstyme. Tarp kitų bandymų buvo ir Mendelejevo bandymas, kurį vainikavo sėkmė.

1869 m. buvo paskelbta pirmoji lentelės schema, o 1869 m. kovo 1 d. laikoma periodinio įstatymo atidarymo diena. Mendelejevo atradimo esmė buvo ta, kad elementų, kurių atominė masė didėja, savybės kinta ne monotoniškai, o periodiškai.

Pirmojoje lentelės versijoje buvo tik 63 elementai, tačiau Mendelejevas priėmė nemažai labai netradicinių sprendimų. Taigi, jis spėjo lentelėje palikti vietos dar neatrastiems elementams, taip pat pakeitė kai kurių elementų atomines mases. Esminis Mendelejevo išvesto dėsnio teisingumas buvo patvirtintas labai greitai, atradus galio, skandžio ir germanio, kurių egzistavimą numatė mokslininkas.

Šiuolaikinis periodinės lentelės vaizdas

Žemiau yra pati lentelė

Šiandien vietoj atominio svorio (atominės masės) elementams rikiuoti naudojama atominio skaičiaus (protonų skaičiaus branduolyje) sąvoka. Lentelėje yra 120 elementų, kurie išdėstyti iš kairės į dešinę didėjančio atominio skaičiaus (protonų skaičiaus) tvarka.

Lentelės stulpeliai žymi vadinamąsias grupes, o eilutės – laikotarpius. Lentelėje yra 18 grupių ir 8 periodai.

1. Elementų metalinės savybės mažėja judant periodu iš kairės į dešinę ir didėja priešinga kryptimi.
2. Atomų dydžiai mažėja judant iš kairės į dešinę periodais.
3. Judant iš viršaus į apačią per grupę, didėja redukcinio metalo savybės.
4. Oksidacinės ir nemetalinės savybės didėja judant iš kairės į dešinę.

Ką mes sužinome apie elementą iš lentelės? Pavyzdžiui, paimkime trečiąjį lentelės elementą - litį ir apsvarstykite jį išsamiai.

Pirmiausia matome patį elemento simbolį ir po juo jo pavadinimą. Viršutiniame kairiajame kampe yra elemento atominis numeris, kokia tvarka elementas yra išdėstytas lentelėje. Atominis skaičius, kaip jau minėta, yra lygus protonų skaičiui branduolyje. Teigiamų protonų skaičius paprastai yra lygus neigiamų elektronų skaičiui atome (išskyrus izotopus).

Atominė masė nurodyta po atominiu numeriu (šioje lentelės versijoje). Jei suapvalinsime atominę masę iki artimiausio sveikojo skaičiaus, gausime vadinamąjį masės skaičių. Skirtumas tarp masės skaičiaus ir atominio skaičiaus parodo neutronų skaičių branduolyje. Taigi helio branduolyje neutronų skaičius yra du, o lityje - keturi.

Mūsų kursas „Periodinė lentelė manekenams“ baigėsi. Baigdami kviečiame pažiūrėti teminį vaizdo įrašą ir tikimės, kad jums tapo aiškesnis klausimas, kaip naudoti Mendelejevo periodinę lentelę. Primename, kad naują dalyką visada efektyviau studijuoti ne vienam, o padedant patyrusiam mentoriui. Todėl niekada neturėtumėte pamiršti apie tai, kas su jumis mielai pasidalins savo žiniomis ir patirtimi.

Vienas iš labiausiai paplitusių elementų gamtoje yra silicis arba silicis. Toks platus pasiskirstymas rodo šios medžiagos svarbą ir reikšmę. Tai greitai suprato ir išmoko žmonės, kurie išmoko tinkamai naudoti silicį savo tikslams. Jo naudojimas pagrįstas ypatingomis savybėmis, kurias aptarsime toliau.

Silicis – cheminis elementas

Jei tam tikrą elementą apibūdiname pagal vietą periodinėje lentelėje, galime nustatyti šiuos svarbius dalykus:

1. Serijos numeris – 14.
2. Laikotarpis yra trečias mažas.
3. Grupė – IV.
4. Pogrupis yra pagrindinis.
5. Išorinio elektronų apvalkalo struktūra išreiškiama formule 3s 2 3p 2.
6. Elementas silicis pavaizduotas cheminiu simboliu Si, kuris tariamas kaip „silicis“.
7. Jame rodomos oksidacijos būsenos: -4; +2; +4.
8. Atomo valentingumas yra IV.
9. Silicio atominė masė yra 28,086.
10. Gamtoje yra trys stabilūs šio elemento izotopai, kurių masės skaičiai yra 28, 29 ir 30.

Taigi, cheminiu požiūriu, silicio atomas yra pakankamai ištirtas elementas, aprašyta daugybė skirtingų jo savybių.

Atradimų istorija

Kadangi įvairūs aptariamo elemento junginiai gamtoje yra labai populiarūs ir gausūs, nuo seno žmonės vartojo ir žinojo daugelio jų savybes. Grynas silicis chemijoje ilgą laiką liko už žmogaus žinių ribų.

Populiariausi senovės kultūrų (egiptiečių, romėnų, kinų, rusų, persų ir kt.) kasdieniame gyvenime ir pramonėje naudojami junginiai buvo silicio oksido pagrindu pagaminti brangakmeniai ir dekoratyviniai akmenys. Jie apima:

• opalas;
• Kalnų krištolas;
• topazas;
• chrizoprazė;
• oniksas;
• chalcedonas ir kiti.

Taip pat nuo seno buvo įprasta statyboje naudoti kvarcą. Tačiau pats elementinis silicis liko neatrastas iki XIX amžiaus, nors daugelis mokslininkų bergždžiai bandė jį izoliuoti nuo įvairių junginių, pasitelkdami katalizatorius, aukštą temperatūrą ir net elektros srovę. Tai tokie šviesūs protai kaip:

• Karlas Scheele;
• Gay-Lussac;
• Tenaras;
• Humphry Davy;
• Antoine'as Lavoisier.

Jensui Jacobsui Berzeliui pavyko gauti gryno silicio 1823 m. Norėdami tai padaryti, jis atliko silicio fluorido ir kalio metalo garų lydymo eksperimentą. Dėl to gavau amorfinę aptariamo elemento modifikaciją. Tie patys mokslininkai pasiūlė atrastam atomui lotynišką pavadinimą.

Kiek vėliau, 1855 m., kitam mokslininkui – Sainte-Clair-Deville – pavyko susintetinti kitą alotropinę atmainą – kristalinį silicį. Nuo tada žinios apie šį elementą ir jo savybes pradėjo labai greitai plėstis. Žmonės suprato, kad jis turi unikalių savybių, kurias galima labai protingai panaudoti savo poreikiams tenkinti. Todėl šiandien vienas populiariausių elektronikos ir technologijų elementų yra silicis. Jo naudojimas kiekvienais metais tik plečia savo ribas.

Rusišką atomo pavadinimą mokslininkas Hessas suteikė 1831 m. Tai išliko iki šių dienų.

Pagal gausą gamtoje silicis užima antrą vietą po deguonies. Jo procentas, palyginti su kitais atomais žemės plutoje, yra 29,5%. Be to, anglis ir silicis yra du specialūs elementai, kurie gali sudaryti grandines, susijungdami vienas su kitu. Štai kodėl pastariesiems žinoma daugiau nei 400 skirtingų natūralių mineralų, kuriuose jo yra litosferoje, hidrosferoje ir biomasėje.

Kur tiksliai randamas silicis?

1. Giliuose dirvožemio sluoksniuose.
2. Uolose, telkiniuose ir masyvuose.
3. Vandens telkinių dugne, ypač jūrų ir vandenynų.
4. Gyvūnų karalystės augaluose ir jūrų gyvenime.
5. Žmogaus kūne ir sausumos gyvūnuose.

Galime nustatyti keletą labiausiai paplitusių mineralų ir uolienų, kuriuose yra daug silicio. Jų chemija tokia, kad gryno elemento masės kiekis juose siekia 75%. Tačiau konkretus skaičius priklauso nuo medžiagos tipo. Taigi, uolienos ir mineralai, kurių sudėtyje yra silicio:

• lauko špatai;
• žėrutis;
• amfibolai;
• opalai;
• chalcedonas;
• silikatai;
• smiltainiai;
• aliuminio silikatai;
• molis ir kiti.

Silicis, kaupdamasis jūrų gyvūnų kriauklėse ir egzoskeletuose, galiausiai sudaro galingas silicio dioksido nuosėdas vandens telkinių dugne. Tai vienas iš natūralių šio elemento šaltinių.

Be to, buvo nustatyta, kad silicis gali egzistuoti gryna natūralia forma – kristalų pavidalu. Tačiau tokie indėliai yra labai reti.

Fizinės silicio savybės

Jei nagrinėjamą elementą charakterizuojame pagal fizikinių ir cheminių savybių rinkinį, tai pirmiausia reikia nurodyti fizikinius parametrus. Štai keletas pagrindinių:

1. Jis egzistuoja dviejų allotropinių modifikacijų – amorfinės ir kristalinės – pavidalu, kurios skiriasi visomis savybėmis.
2. Kristalinė gardelė labai panaši į deimantų, nes anglis ir silicis šiuo atžvilgiu yra praktiškai vienodi. Tačiau atstumas tarp atomų yra skirtingas (silicis yra didesnis), todėl deimantas yra daug kietesnis ir tvirtesnis. Grotelių tipas – kubinis į veidą nukreiptas.
3. Medžiaga yra labai trapi ir aukštoje temperatūroje tampa plastiška.
4. Lydymosi temperatūra yra 1415 ˚C.
5. Virimo temperatūra - 3250˚С.
6. Medžiagos tankis yra 2,33 g/cm3.
7. Mišinio spalva yra sidabriškai pilka, su būdingu metaliniu blizgesiu.
8. Jis turi geras puslaidininkines savybes, kurios gali skirtis pridedant tam tikrų medžiagų.
9. Netirpus vandenyje, organiniuose tirpikliuose ir rūgštyse.
10. Ypač tirpus šarmuose.

Nustatytos fizinės silicio savybės leidžia žmonėms juo manipuliuoti ir panaudoti įvairiems produktams kurti. Pavyzdžiui, gryno silicio naudojimas elektronikoje pagrįstas puslaidumo savybėmis.

Cheminės savybės

Silicio cheminės savybės labai priklauso nuo reakcijos sąlygų. Jei kalbame apie standartinius parametrus, turime nurodyti labai mažą aktyvumą. Tiek kristalinis, tiek amorfinis silicis yra labai inertiški. Jie nesąveikauja su stipriais oksidatoriais (išskyrus fluorą) arba su stipriais reduktoriais.

Taip yra dėl to, kad medžiagos paviršiuje akimirksniu susidaro SiO 2 oksido plėvelė, kuri užkerta kelią tolesnei sąveikai. Jis gali susidaryti veikiant vandeniui, orui ir garams.

Jei pakeisite standartines sąlygas ir pašildysite silicį iki aukštesnės nei 400˚C temperatūros, jo cheminis aktyvumas labai padidės. Tokiu atveju jis reaguos su:

• deguonies;
• visų tipų halogenai;
• vandenilis.

Toliau kylant temperatūrai, sąveikaujant su boru, azotu ir anglimi, gali susidaryti produktai. Karborundas – SiC – yra ypač svarbus, nes yra gera abrazyvinė medžiaga.

Taip pat cheminės silicio savybės aiškiai matomos reakcijose su metalais. Jų atžvilgiu tai yra oksidatorius, todėl produktai vadinami silicidais. Panašūs junginiai yra žinomi dėl:

• šarminis;
• šarminių žemių;
• pereinamieji metalai.

Junginys, gautas lydant geležį ir silicį, turi neįprastų savybių. Jis vadinamas ferosilicio keramika ir sėkmingai naudojamas pramonėje.

Silicis nesąveikauja su sudėtingomis medžiagomis, todėl iš visų jų rūšių jis gali ištirpti tik:

• aqua regia (azoto ir druskos rūgščių mišinys);
• šarminiai šarmai.

Šiuo atveju tirpalo temperatūra turi būti ne žemesnė kaip 60˚C. Visa tai dar kartą patvirtina fizikinį medžiagos pagrindą – deimantą primenančią stabilią kristalinę gardelę, kuri suteikia jai tvirtumo ir inertiškumo.

Gavimo būdai

Gryno silicio gavimas ekonomiškai yra gana brangus procesas. Be to, dėl savo savybių bet koks metodas duoda tik 90-99% grynumo produktą, o priemaišos metalų ir anglies pavidalu išlieka nepakitusios. Todėl vien gauti medžiagą nepakanka. Jis taip pat turi būti kruopščiai nuvalytas nuo pašalinių elementų.

Apskritai silicio gamyba vykdoma dviem pagrindiniais būdais:

1. Iš balto smėlio, kuris yra grynas silicio oksidas SiO 2. Kai jis kalcinuojamas aktyviais metalais (dažniausiai magniu), susidaro laisvas elementas amorfinės modifikacijos pavidalu. Šio metodo grynumas yra didelis, produktas gaunamas su 99,9 procentų išeiga.
2. Plačiau paplitęs metodas pramoniniu mastu yra išlydyto smėlio sukepinimas su koksu specializuotose šiluminėse krosnyse. Šį metodą sukūrė rusų mokslininkas N. N. Beketovas.

Tolesnis apdorojimas apima produktų gryninimo metodus. Tam naudojamos rūgštys arba halogenai (chloras, fluoras).

Amorfinis silicis

Silicio apibūdinimas bus neišsamus, jei kiekviena jo alotropinė modifikacija nebus nagrinėjama atskirai. Pirmasis iš jų yra amorfinis. Šioje būsenoje medžiaga, kurią svarstome, yra rusvai rudi milteliai, smulkiai išsklaidyti. Jis pasižymi dideliu higroskopiškumu ir gana dideliu cheminiu aktyvumu kaitinant. Standartinėmis sąlygomis jis gali sąveikauti tik su stipriausiu oksidatoriumi – fluoru.

Ne visai teisinga amorfinį silicį vadinti kristalinio silicio rūšimi. Jo grotelės rodo, kad ši medžiaga yra tik smulkiai išsklaidyto silicio forma, egzistuojanti kristalų pavidalu. Todėl šios modifikacijos yra vienas ir tas pats junginys.

Tačiau jų savybės skiriasi, todėl įprasta kalbėti apie alotropiją. Pats amorfinis silicis pasižymi dideliu šviesos sugerties pajėgumu. Be to, tam tikromis sąlygomis šis rodiklis yra kelis kartus didesnis nei kristalinės formos. Todėl jis naudojamas techniniams tikslams. Tokia forma (milteliais) junginys lengvai tepamas ant bet kokio paviršiaus, nesvarbu, ar tai būtų plastikas, ar stiklas. Štai kodėl amorfinį silicį taip patogu naudoti. Taikymas pagal skirtingus dydžius.

Nors tokio tipo baterijos gana greitai susidėvi, o tai siejama su plonos medžiagos plėvelės nutrynimu, jų naudojimas ir paklausa tik auga. Juk net ir per trumpą tarnavimo laiką saulės baterijos, pagamintos iš amorfinio silicio, gali aprūpinti energiją ištisoms įmonėms. Be to, tokios medžiagos gamyba yra be atliekų, todėl ji yra labai ekonomiška.

Ši modifikacija gaunama redukuojant junginius su aktyviais metalais, pavyzdžiui, natriu arba magniu.

Kristalinis silicis

Sidabriškai pilka blizgi nagrinėjamo elemento modifikacija. Ši forma yra labiausiai paplitusi ir paklausiausia. Tai paaiškinama šios medžiagos kokybinių savybių rinkiniu.

Silicio su kristaline gardele charakteristikos apima jo tipų klasifikaciją, nes jų yra keletas:

1. Elektroninė kokybė – gryniausia ir aukščiausia kokybė. Šis tipas naudojamas elektronikoje kuriant ypač jautrius įrenginius.
2. Saulėta kokybė. Pats pavadinimas nulemia naudojimo sritį. Tai taip pat gana didelio grynumo silicis, kurį naudoti būtina norint sukurti kokybiškus ir ilgaamžius saulės elementus. Fotoelektriniai keitikliai, sukurti kristalinės struktūros pagrindu, yra aukštesnės kokybės ir atsparesni dilimui, nei sukurti naudojant amorfinę modifikaciją, purškiant ant įvairių tipų substratų.
3. Techninis silicis. Ši įvairovė apima tuos medžiagos pavyzdžius, kuriuose yra apie 98% gryno elemento. Visa kita patenka į įvairias priemaišas:

• aliuminio;
• chloras;
• anglis;
• fosforas ir kt.

Paskutinis nagrinėjamos medžiagos tipas naudojamas silicio polikristalams gauti. Šiuo tikslu atliekami rekristalizacijos procesai. Dėl to grynumo požiūriu gaunami produktai, kuriuos galima priskirti saulės ir elektroninės kokybės.

Pagal savo pobūdį polisilicis yra tarpinis produktas tarp amorfinių ir kristalinių modifikacijų. Su šia parinktimi lengviau dirbti, ji geriau apdorojama ir valoma fluoru ir chloru.

Gauti produktai gali būti klasifikuojami taip:

• multisilicis;
• monokristalinis;
• profiliuoti kristalai;
• Silicio laužas;
• techninis silicis;
• gamybos atliekos medžiagų skeveldrų ir likučių pavidalu.

Kiekvienas iš jų yra pritaikytas pramonėje ir yra visiškai naudojamas žmonių. Todėl tie, kurie liečiasi su siliciu, laikomi ne atliekomis. Tai žymiai sumažina jo ekonomines išlaidas, nepakenkiant kokybei.

Naudojant gryną silicį

Pramoninė silicio gamyba yra gana gerai žinoma, o jos mastai yra gana dideli. Taip yra dėl to, kad šis elementas, tiek grynas, tiek įvairių junginių pavidalu, yra plačiai paplitęs ir paklausus įvairiose mokslo ir technikos šakose.

Kur naudojamas grynas kristalinis ir amorfinis silicis?

1. Metalurgijoje kaip legiravimo priedas, galintis pakeisti metalų ir jų lydinių savybes. Taigi jis naudojamas plieno ir ketaus lydymui.
2. Grynesniam variantui – polisiliciui – pagaminti naudojamos skirtingos medžiagų rūšys.
3. Silicio junginiai yra visa chemijos pramonė, kuri šiandien įgijo ypatingą populiarumą. Organinės silicio medžiagos naudojamos medicinoje, indų, įrankių gamyboje ir daug daugiau.
4. Įvairių saulės baterijų gamyba. Šis energijos gavimo būdas yra vienas perspektyviausių ateityje. Aplinkai nekenksmingas, ekonomiškas ir atsparus nusidėvėjimui yra pagrindiniai šio tipo elektros gamybos privalumai.
5. Silicis žiebtuvėliams buvo naudojamas labai ilgą laiką. Net senovėje žmonės kurdami ugnį naudojo titnagą, kad sukurtų kibirkštį. Šis principas yra įvairių tipų žiebtuvėlių gamybos pagrindas. Šiandien yra tokių tipų, kuriuose titnagas pakeičiamas tam tikros sudėties lydiniu, kuris duoda dar greitesnį rezultatą (kibirkščiavimą).
6. Elektronika ir saulės energija.
7. Veidrodžių gamyba dujiniuose lazeriniuose įrenginiuose.

Taigi grynas silicis turi daug naudingų ir ypatingų savybių, leidžiančių jį naudoti kuriant svarbius ir reikalingus produktus.

Silicio junginių taikymas

Be paprastos medžiagos, naudojami ir įvairūs silicio junginiai, ir labai plačiai. Yra visa pramonė, vadinama silikatu. Jis pagrįstas įvairių medžiagų, kuriose yra šio nuostabaus elemento, naudojimu. Kas yra šie junginiai ir kas iš jų gaminama?

1. Kvarcas arba upės smėlis - SiO 2. Naudojamas statybinėms ir dekoratyvinėms medžiagoms, tokioms kaip cementas ir stiklas, gaminti. Visi žino, kur šios medžiagos naudojamos. Jokia statyba negali būti baigta be šių komponentų, o tai patvirtina silicio junginių svarbą.
2. Silikatinė keramika, kuri apima tokias medžiagas kaip fajansas, porcelianas, plytos ir gaminiai iš jų. Šie komponentai naudojami medicinoje, indų, dekoratyvinių papuošalų, namų apyvokos daiktų gamyboje, statybose ir kitose kasdienės žmogaus veiklos srityse.
3. - silikonai, silikageliai, silikoninės alyvos.
4. Silikatiniai klijai – naudojami kaip raštinės reikmenys, pirotechnikoje ir statybose.

Silicis, kurio kaina pasaulinėje rinkoje svyruoja, tačiau iš viršaus į apačią neperžengia 100 Rusijos rublių už kilogramą (vienam kristalui) ribos, yra paklausi ir vertinga medžiaga. Natūralu, kad šio elemento junginiai taip pat yra plačiai paplitę ir pritaikomi.

Biologinis silicio vaidmuo

Silicis yra svarbus savo svarbos organizmui požiūriu. Jo kiekis ir pasiskirstymas audiniuose yra toks:

• 0,002% - raumuo;
• 0,000017% - kaulas;
• kraujo - 3,9 mg/l.

Kasdien reikia suvartoti apie vieną gramą silicio, kitaip pradės vystytis ligos. Nė vienas iš jų nėra mirtinai pavojingas, tačiau užsitęsęs silicio badas sukelia:

• Plaukų slinkimas;
• spuogų ir spuogų atsiradimas;
• kaulų trapumas ir trapumas;
• lengvas kapiliarų pralaidumas;
• nuovargis ir galvos skausmai;
• daugybės mėlynių ir mėlynių atsiradimas.

Augalams silicis yra svarbus mikroelementas, būtinas normaliam augimui ir vystymuisi. Eksperimentai su gyvūnais parodė, kad tie individai, kurie kasdien suvartoja pakankamai silicio, auga geriau.

SILICIS (lot. Silicium), Si, periodinės lentelės trumposios formos IV grupės cheminis elementas (ilgosios formos 14 grupė); atominis skaičius 14, atominė masė 28,0855. Natūralus silicis susideda iš trijų stabilių izotopų: 28 Si (92,2297%), 29 Si (4,6832%), 30 Si (3,0872%). Radioizotopai, kurių masės skaičiai yra 22–42, buvo gauti dirbtinai.

Istorinė nuoroda. Žemėje plačiai paplitę silicio junginiai buvo naudojami žmogaus nuo akmens amžiaus; pavyzdžiui, nuo seniausių laikų iki geležies amžiaus titnagas buvo naudojamas akmeniniams įrankiams gaminti. Silicio junginių perdirbimas – stiklo gamyba – prasidėjo IV tūkstantmetyje prieš Kristų Senovės Egipte. Elementarų silicį 1824-25 gavo J. Berzelius redukuodamas fluoridą SiF 4 kalio metalu. Naujajam elementui buvo suteiktas pavadinimas „silicis“ (iš lotyniško silex – titnagas; rusiškas pavadinimas „silicis“, kurį 1834 m. įvedė G. I. Hessas, taip pat kilęs iš žodžio „titnagas“).

Paplitimas gamtoje. Pagal paplitimą žemės plutoje silicis yra antras cheminis elementas (po deguonies): silicio kiekis litosferoje sudaro 29,5 masės %. Gamtoje laisvoje būsenoje nerandama. Svarbiausi mineralai, turintys silicio, yra aliumosilikatai ir natūralūs silikatai (natūralūs amfibolai, lauko špatai, žėrutis ir kt.), taip pat silicio mineralai (kvarcas ir kitos polimorfinės silicio dioksido modifikacijos).

Savybės. Silicio atomo išorinio elektroninio apvalkalo konfigūracija yra 3s 2 3p 2. Junginiuose jo oksidacijos būsena yra +4, retai +1, +2, +3, -4; Paulingo elektronegatyvumas yra 1,90, jonizacijos potencialai Si 0 → Si + → Si 2+ → Si 3+ → Si 4+ yra atitinkamai 8,15, 16,34, 33,46 ir 45,13 eV; atominis spindulys 110 pm, Si 4+ jono spindulys 40 pm (koordinacijos numeris 4), 54 pm (koordinacijos numeris 6).

Silicis yra tamsiai pilka kieta trapi kristalinė medžiaga su metaliniu blizgesiu. Krištolinė gardelė yra į veidą orientuota kubinė; t lydymosi temperatūra 1414 °C, virimo temperatūra 2900 °C, tankis 2330 kg/m 3 (esant 25 °C). Šiluminė talpa 20,1 J/(mol∙K), šilumos laidumas 95,5 W/(m∙K), dielektrinė konstanta 12; Moso kietumas 7. Normaliomis sąlygomis silicis yra trapi medžiaga; pastebima plastinė deformacija esant aukštesnei nei 800 °C temperatūrai. Silicis yra skaidrus infraraudoniesiems spinduliams, kurių bangos ilgis didesnis nei 1 mikronas (lūžio rodiklis 3,45, kai bangos ilgis 2-10 mikronų). Diamagnetinis (magnetinis jautrumas - 3,9∙10 -6). Silicis yra puslaidininkis, juostos tarpas 1,21 eV (0 K); savitoji elektrinė varža 2,3∙10 3 Ohm∙m (esant 25 °C), elektronų judrumas 0,135-0,145, skylės - 0,048-0,050 m 2 / (V s). Silicio elektrinės savybės labai priklauso nuo priemaišų buvimo. Norint gauti pavienius silicio kristalus su p tipo laidumu, naudojami legiravimo priedai B, Al, Ga, In (akceptorinės priemaišos), o su n tipo laidumu - P, As, Sb, Bi (donorinės priemaišos).

Silicis ore yra padengtas oksido plėvele, todėl žemoje temperatūroje yra chemiškai inertiškas; kaitinamas virš 400 °C, sąveikauja su deguonimi (susidaro SiO oksidas ir SiO 2 dioksidas), halogenais (silicio halogenidais), azotu (silicio nitridu Si 3 N 4), anglimi (silicio karbidu SiC) ir kt. vandenilis – silanai – gaunamas netiesiogiai. Silicis reaguoja su metalais, sudarydamas silicidus.

Smulkus silicis yra reduktorius: kaitinant jis reaguoja su vandens garais, išskirdamas vandenilį, redukuodamas metalų oksidus į laisvus metalus. Neoksiduojančios rūgštys pasyvina silicį, nes ant jo paviršiaus susidaro rūgštyje netirpi oksido plėvelė. Koncentruoto HNO 3 mišinyje su HF silicis ištirpsta ir susidaro hidrofluorsilicio rūgštis: 3Si + 4HNO 3 + 18HF = 3H 2 + 4NO + 8H 2 O. Silicis (ypač smulkiai disperguotas) reaguoja su šarmais, išskirdamas vandenilį, pvz.: Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2. Silicis sudaro įvairius organinius silicio junginius.

Biologinis vaidmuo. Silicis yra mikroelementas. Kasdienis žmogaus silicio poreikis yra 20-50 mg (elementas būtinas tinkamam kaulų ir jungiamųjų audinių augimui). Silicis į žmogaus organizmą patenka su maistu, taip pat su įkvepiamu oru dulkes primenančio SiO 2 pavidalu. Ilgai įkvėpus dulkių, kuriose yra laisvo SiO 2, atsiranda silikozė.

Kvitas. Techninio grynumo silicis (95-98%) gaunamas redukuojant SiO 2 anglimi arba metalais. Didelio grynumo polikristalinis silicis gaunamas redukuojant SiCl 4 arba SiHCl 3 vandeniliu 1000-1100 °C temperatūroje, termiškai skaidant Sil 4 arba SiH 4; didelio grynumo monokristalinis silicis – zoniniu lydymu arba Czochralskio metodu. Pasaulinės silicio gamybos apimtys siekia apie 1600 tūkst. tonų per metus (2003 m.).

Taikymas. Silicis yra pagrindinė mikroelektronikos ir puslaidininkinių prietaisų medžiaga; naudojamas stiklo, kuris yra skaidrus infraraudoniesiems spinduliams, gamyboje. Silicis yra geležies ir spalvotųjų metalų lydinių komponentas (mažose koncentracijose silicis padidina lydinių atsparumą korozijai ir mechaninį stiprumą, pagerina jų liejimo savybes, didelėmis koncentracijomis gali sukelti trapumą); Svarbiausi yra geležies, vario ir aliuminio lydiniai, turintys silicio. Silicis naudojamas kaip pradinė medžiaga organinių silicio junginių ir silicidų gamyboje.

Lit.: Baransky P.I., Klochkov V.P., Potykevičius I.V. Puslaidininkių elektronika. Medžiagų savybės: Katalogas. K., 1975; Drozdovas A. A., Zlomanovas V. P., Mazo G. N., Spiridonovas F. M. Neorganinė chemija. M., 2004. T. 2; Shriver D., Atkins P. Neorganinė chemija. M., 2004. T. 1-2; Silicis ir jo lydiniai. Jekaterinburgas, 2005 m.

Po deguonies silicio yra gausiausias elementas žemės plutoje. Jis turi 2 stabilius izotopus: 28 Si, 29 Si, 30 Si. Gamtoje silicio laisvos formos nėra.

Dažniausios: silicio rūgšties druskos ir silicio oksidas (silicio dioksidas, smėlis, kvarcas). Jie yra mineralinių druskų, žėručio, talko, asbesto dalis.

Silicio alotropija.

U silicio Yra 2 allotropinės modifikacijos:

Kristaliniai (šviesiai pilki kristalai. Struktūra panaši į deimantinę kristalinę gardelę, kur silicio atomas yra kovalentiškai sujungtas su 4 identiškais atomais, o pats yra sp3 - hibridizacija);

Amorfinis (rudi milteliai, aktyvesnė forma nei kristalinė).

Silicio savybės.

Esant temperatūrai, silicis reaguoja su deguonimi ore:

Si + O 2 = SiO 2 .

Jei nėra pakankamai deguonies (trūksta deguonies), gali pasireikšti tokia reakcija:

2 Si + O 2 = 2 SiO,

Kur SiO- monoksidas, kuris taip pat gali susidaryti reakcijos metu:

Si + SiO 2 = 2 SiO.

Normaliomis sąlygomis silicio gali reaguoti su F 2 , kai šildomas - su Cl 2 . Jei dar padidinsite temperatūrą, tada Si galės bendrauti su N Ir S:

4Si + S8 = 4SiS2;

Si + 2F 2 = SiF 4.

Silicis gali reaguoti su anglimi, suteikdamas karborundas:

Si + C = SiC.

Silicis tirpsta koncentruotų azoto ir vandenilio fluorido rūgščių mišinyje:

3Si + 4HNO3 + 12HF = 3SiF4 + 4NO + 8H2O.

Silicis tirpsta vandeniniuose šarmų tirpaluose:

Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + H 2.

Kaitinamas oksidais, silicis neproporcingas:

2 MgO + 3 Si = Mg 2 Si + 2 SiO.

Sąveikaujant su metalais, silicis veikia kaip oksidatorius:

2 Mg + Si = Mg 2 Si.

Silicio panaudojimas.

Silicis plačiausiai naudojamas lydinių gamyboje, suteikiant aliuminio, vario ir magnio stiprumą bei gaminant ferosilicidus, kurie svarbūs plieno gamyboje ir puslaidininkių technologijoje. Silicio kristalai naudojami saulės elementuose ir puslaidininkiniuose įrenginiuose – tranzistoriuose ir dioduose.

Silicis taip pat naudojamas kaip žaliava gaminant organinius silicio junginius arba siloksanus, gaunamus alyvų, tepalų, plastikų ir sintetinių kaučiukų pavidalu. Neorganiniai silicio junginiai naudojami keramikos ir stiklo technologijoje, kaip izoliacinė medžiaga ir pjezokristalai.

Dėl unikalių gamtoje randamų medžiagų savybių buvo sukurta daug šiuolaikinių technologinių prietaisų ir aparatų. Žmonija, eksperimentuodama ir atidžiai tyrinėdama mus supančius elementus, nuolat modernizuoja savo išradimus – šis procesas vadinamas technine pažanga. Ji paremta elementariais, kiekvienam prieinamais dalykais, kurie mus supa kasdieniame gyvenime. Pavyzdžiui, smėlis: kas jame gali nustebinti ir neįprasta? Mokslininkams pavyko iš jo išskirti silicį – cheminį elementą, be kurio nebūtų kompiuterinės technologijos. Jo taikymo sritis yra įvairi ir nuolat plečiama. Tai pasiekiama dėl unikalių silicio atomo savybių, jo struktūros ir junginių su kitomis paprastomis medžiagomis galimybės.

Charakteristika

D.I. Mendelejevo sukurtoje versijoje silicis žymimas simboliu Si. Jis priklauso nemetalams, yra pagrindinėje trečiojo periodo ketvirtoje grupėje, o jo atominis skaičius yra 14. Jo artumas anglies atžvilgiu nėra atsitiktinis: daugeliu atžvilgių jų savybės yra palyginamos. Gryna gamtoje jo nerandama, nes jis yra aktyvus elementas ir turi gana stiprius ryšius su deguonimi. Pagrindinė medžiaga yra silicio dioksidas, kuris yra oksidas, ir silikatai (smėlis). Be to, silicis (natūralūs jo junginiai) yra vienas iš labiausiai paplitusių cheminių elementų Žemėje. Pagal turinio masės dalį jis užima antrą vietą po deguonies (daugiau nei 28%). Viršutiniame žemės plutos sluoksnyje yra silicio dioksido (tai kvarco) pavidalu, įvairių rūšių molio ir smėlio. Antroji labiausiai paplitusi grupė yra jo silikatai. Maždaug 35 km gylyje nuo paviršiaus yra granito ir bazalto nuosėdų sluoksniai, kuriuose yra titnago junginių. Turinio procentas žemės šerdyje dar neapskaičiuotas, tačiau arčiausiai paviršiaus esančiuose mantijos sluoksniuose (iki 900 km) yra silikatų. Jūros vandens sudėtyje silicio koncentracija yra 3 mg/l, 40% sudaro jo junginiai. Kosmoso platybėse, kurias iki šiol tyrinėjo žmonija, šio cheminio elemento yra dideli kiekiai. Pavyzdžiui, meteoritai, kurie priartėjo prie Žemės tyrėjams prieinamu atstumu, parodė, kad juos sudaro 20% silicio. Remiantis šiuo elementu mūsų galaktikoje yra gyvybės formavimosi galimybė.

Tyrimo procesas

Cheminio elemento silicio atradimo istorija susideda iš kelių etapų. Daugelį Mendelejevo susistemintų medžiagų žmonija naudojo šimtmečius. Šiuo atveju elementai buvo natūralios formos, t.y. junginiuose, kurie nebuvo chemiškai apdoroti, o visos jų savybės žmonėms nebuvo žinomos. Tiriant visas medžiagos savybes, atsirado naujų jos naudojimo krypčių. Silicio savybės šiandien nėra iki galo ištirtos – šis elementas, kurio pritaikymas yra gana platus ir įvairus, palieka vietos naujiems atradimams ateities mokslininkų kartoms. Šiuolaikinės technologijos šį procesą gerokai paspartins. XIX amžiuje daugelis garsių chemikų bandė gauti gryno silicio. Pirmieji tai padarė L. Tenardas ir J. Gay-Lussac 1811 m., tačiau elemento atradimas priklauso J. Berzelijui, kuris sugebėjo ne tik išskirti medžiagą, bet ir ją aprašyti. Chemikas iš Švedijos 1823 m. gavo silicį, tam naudojo kalio metalą ir kalio druską. Reakcija vyko katalizatoriuje aukštoje temperatūroje. Gauta paprasta pilkai ruda medžiaga buvo amorfinis silicis. Gryną kristalinį elementą 1855 m. gavo Sainte-Clair Deville. Izoliacijos sunkumas yra tiesiogiai susijęs su dideliu atominių ryšių stiprumu. Abiem atvejais cheminė reakcija yra nukreipta į valymo nuo priemaišų procesą, o amorfinis ir kristalinis modeliai turi skirtingas savybes.

Cheminio elemento silicio tarimas

Pirmąjį gautų miltelių pavadinimą – kisielius – pasiūlė Berzelius. JK ir JAV silicis vis dar vadinamas tik siliciu (Silicium) arba silikonu (Silicon). Terminas kilęs iš lotyniško „titnago“ (arba „akmuo“) ir daugeliu atvejų yra susietas su „žemės“ sąvoka dėl plačiai paplitusio gamtoje. Šios cheminės medžiagos rusiškas tarimas skiriasi priklausomai nuo šaltinio. Jis buvo vadinamas silicio dioksidu (Zacharovas šį terminą vartojo 1810 m.), sicilium (1824, Dvigubskis, Solovjovas), siliciu (1825 m., Strachovas), ir tik 1834 m. rusų chemikas Germanas Ivanovičius Hessas įvedė daugumoje šaltinių iki šiol vartojamą pavadinimą. - silicis. Jame žymimas simboliu Si. Kaip skaitomas cheminis elementas silicis? Daugelis mokslininkų angliškai kalbančiose šalyse taria jo pavadinimą „si“ arba vartoja žodį „silicis“. Iš čia ir kilo visame pasaulyje žinomas slėnio pavadinimas – kompiuterinės įrangos tyrimų ir gamybos vieta. Rusakalbiai gyventojai šį elementą vadina siliciu (iš senovės graikų kalbos žodžio „uola, kalnas“).

Atsiradimas gamtoje: nuosėdos

Visos kalnų sistemos yra sudarytos iš silicio junginių, kurių gryna forma nėra, nes visi žinomi mineralai yra dioksidai arba silikatai (aliumosilikatai). Nuostabiai gražius akmenis žmonės naudoja kaip dekoratyvines medžiagas – tai opalai, ametistai, įvairių rūšių kvarcas, jaspis, chalcedonas, agatas, kalnų krištolas, karneolis ir daugelis kitų. Jie susidarė dėl įvairių medžiagų įtraukimo į silicį, o tai nulėmė jų tankį, struktūrą, spalvą ir naudojimo kryptį. Su šiuo cheminiu elementu galima susieti visą neorganinį pasaulį, kuris natūralioje aplinkoje sudaro tvirtus ryšius su metalais ir nemetalais (cinku, magniu, kalciu, manganu, titanu ir kt.). Palyginti su kitomis medžiagomis, silicis yra gana lengvai prieinamas gamybai gamybiniu mastu: jo yra daugumoje rūšių rūdų ir mineralų. Todėl aktyviai vystomi telkiniai yra susieti su turimais energijos šaltiniais, o ne su teritorinėmis materijos sankaupomis. Kvarcitų ir kvarcinių smėlio yra visose pasaulio šalyse. Didžiausi silicio gamintojai ir tiekėjai yra: Kinija, Norvegija, Prancūzija, JAV (Vakarų Virdžinija, Ohajas, Alabama, Niujorkas), Australija, Pietų Afrika, Kanada, Brazilija. Visi gamintojai taiko skirtingus metodus, kurie priklauso nuo gaminamo gaminio tipo (techninis, puslaidininkinis, aukšto dažnio silicis). Cheminis elementas, papildomai praturtintas arba, atvirkščiai, išvalytas nuo visų rūšių priemaišų, turi individualių savybių, nuo kurių priklauso tolesnis jo panaudojimas. Tai taip pat taikoma šiai medžiagai. Silicio struktūra lemia jo taikymo sritį.

Naudojimo istorija

Labai dažnai dėl pavadinimų panašumo žmonės painioja silicį ir titnagą, tačiau šios sąvokos nėra tapačios. Būkime aiškūs. Kaip jau minėta, silicio gryna forma gamtoje nėra, ko negalima pasakyti apie jo junginius (tą patį silicio dioksidą). Pagrindiniai mineralai ir uolienos, susidarantys iš nagrinėjamos medžiagos dioksido, yra smėlis (upė ir kvarcas), kvarcas ir kvarcitai bei titnagas. Apie pastarąjį turi būti girdėję visi, nes tai turi didelę reikšmę žmonijos raidos istorijoje. Su šiuo akmeniu siejami pirmieji akmens amžiaus žmonių sukurti įrankiai. Jo aštrios briaunos, susidariusios nuskilus nuo pagrindinės uolos, labai palengvino senovinių šeimininkių darbą, o galimybė galąsti – medžiotojams ir žvejams. Titnagas nepasižymėjo metalo gaminių tvirtumu, tačiau sugedusius įrankius buvo nesunku pakeisti naujais. Jo kaip titnago naudojimas truko daugelį amžių – iki alternatyvių šaltinių išradimo.

Kalbant apie šiuolaikines realijas, silicio savybės leidžia medžiagą naudoti patalpų dekoravimui ar keraminių indų kūrimui, o, be gražios estetinės išvaizdos, jis turi daug puikių funkcinių savybių. Atskira jo taikymo sritis yra susijusi su stiklo išradimu maždaug prieš 3000 metų. Šis renginys leido iš junginių, kuriuose yra silicio, sukurti veidrodžius, indus, mozaikinius vitražus. Pradinės medžiagos formulė buvo papildyta reikalingais komponentais, kurie leido gaminiui suteikti reikiamą spalvą ir turėjo įtakos stiklo stiprumui. Nuostabaus grožio ir įvairovės meno kūrinius žmogus gamino iš mineralų ir akmenų, turinčių silicio. Šio elemento gydomąsias savybes apibūdino senovės mokslininkai ir jos buvo naudojamos per visą žmonijos istoriją. Jie išklojo šulinius geriamajam vandeniui, sandėliukus maistui laikyti, buvo naudojami ir kasdieniame gyvenime, ir medicinoje. Šlifavimo būdu gautais milteliais užtepdavo žaizdas. Ypatingas dėmesys buvo skiriamas vandeniui, kuris buvo pilamas į indus, pagamintus iš junginių, kuriuose yra silicio. Cheminis elementas sąveikavo su jo sudėtimi, o tai leido sunaikinti daugybę patogeninių bakterijų ir mikroorganizmų. Ir tai ne visos pramonės šakos, kuriose mūsų svarstoma medžiaga yra labai, labai paklausi. Silicio struktūra lemia jo universalumą.

Savybės

Norint geriau susipažinti su medžiagos savybėmis, būtina atsižvelgti į visas galimas savybes. Cheminio elemento silicio apibūdinimo planas apima fizikines savybes, elektrines savybes, junginių, reakcijų ir jų praėjimo sąlygų tyrimą ir kt. Kristalinės formos silicis yra tamsiai pilkos spalvos su metaliniu atspalviu. Į veidą orientuota kubinė gardelė panaši į anglies gardelę (deimantą), tačiau dėl ilgesnių jungčių nėra tokia stipri. Kaitinant iki 800 o C, jis tampa plastiškas, kitais atvejais išlieka trapus. Dėl fizinių silicio savybių ši medžiaga yra tikrai unikali: ji yra skaidri infraraudoniesiems spinduliams. Lydymosi temperatūra - 1410 0 C, virimo temperatūra - 2600 0 C, tankis normaliomis sąlygomis - 2330 kg/m 3. Šilumos laidumas nėra pastovus, įvairiems mėginiams jis imamas maždaug 25 0 C. Silicio atomo savybės leidžia jį naudoti kaip puslaidininkį. Ši taikymo sritis yra paklausiausia šiuolaikiniame pasaulyje. Elektros laidumo vertę įtakoja silicio ir su juo susijusių elementų sudėtis. Taigi, norint padidinti elektroninį laidumą, naudojamas stibis, arsenas ir fosforas, o skylių laidumui - aliuminis, galis, boras ir indis. Kuriant įrenginius su siliciu kaip laidininku, naudojamas paviršiaus apdorojimas tam tikra priemone, kuri turi įtakos įrenginio veikimui.

Silicio, kaip puikaus laidininko, savybės gana plačiai naudojamos šiuolaikinėje instrumentų gamyboje. Jo naudojimas ypač aktualus gaminant sudėtingą įrangą (pavyzdžiui, modernius skaičiavimo įrenginius, kompiuterius).

Silicis: cheminio elemento charakteristikos

Daugeliu atvejų silicis yra keturvalentinis, tačiau yra ir jungčių, kuriose jo vertė gali būti +2. Normaliomis sąlygomis jis yra neaktyvus, turi stiprių junginių, o kambario temperatūroje gali reaguoti tik su fluoru, kuris yra dujinės agregatinės būsenos. Tai paaiškinama paviršiaus blokavimo dioksido plėvele poveikiu, kuris pastebimas sąveikaujant su aplinkos deguonimi ar vandeniu. Norint paskatinti reakcijas, būtina naudoti katalizatorių: temperatūros didinimas idealiai tinka tokiai medžiagai kaip silicis. Cheminis elementas sąveikauja su deguonimi 400-500 0 C temperatūroje, todėl padidėja dioksido plėvelė, vyksta oksidacijos procesas. Kai temperatūra pakyla iki 50 0 C, stebima reakcija su bromu, chloru ir jodu, dėl kurios susidaro lakieji tetrahalogenidai. Silicis nesąveikauja su rūgštimis, išskyrus vandenilio fluorido ir azoto rūgščių mišinį, o bet koks įkaitintas šarmas yra tirpiklis. Vandenilio silicis susidaro tik skylant silicidams, jis nereaguoja su vandeniliu. Junginiai su boru ir anglimi pasižymi didžiausiu stiprumu ir cheminiu pasyvumu. Didelis atsparumas šarmams ir rūgštims turi ryšį su azotu, kuris atsiranda esant aukštesnei nei 1000 0 C temperatūrai. Silicidai gaunami reaguojant su metalais, o šiuo atveju silicio valentingumas priklauso nuo papildomo elemento. Medžiagos formulė, suformuota dalyvaujant pereinamajam metalui, yra atspari rūgštims. Silicio atomo struktūra tiesiogiai veikia jo savybes ir gebėjimą sąveikauti su kitais elementais. Ryšių susidarymo procesas gamtoje ir medžiagos poveikio metu (laboratorinėmis, pramoninėmis sąlygomis) labai skiriasi. Silicio struktūra rodo jo cheminį aktyvumą.

Struktūra

Silicis turi savo ypatybes. Branduolinis krūvis yra +14, o tai atitinka serijos numerį periodinėje lentelėje. Įkrautų dalelių skaičius: protonai - 14; elektronų - 14; neutronų - 14. Silicio atomo sandaros diagrama yra tokia: Si +14) 2) 8) 4. Paskutiniame (išoriniame) lygyje yra 4 elektronai, kurie lemia oksidacijos laipsnį su „+“ arba „-“ “ ženklas. Silicio oksido formulė yra SiO 2 (valentas 4+), lakusis vandenilio junginys yra SiH 4 (valentas -4). Dėl didelio silicio atomo tūrio kai kurių junginių koordinacinis skaičius yra 6, pavyzdžiui, kai jie derinami su fluoru. Molinė masė – 28, atominis spindulys – 132 pm, elektronų apvalkalo konfigūracija: 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 2.

Taikymas

Paviršinis arba visiškai legiruotas silicis naudojamas kaip puslaidininkis kuriant daugelį, įskaitant didelio tikslumo įrenginius (pavyzdžiui, saulės fotoelementus, tranzistorius, srovės lygintuvus ir kt.). Ultragrynas silicis naudojamas saulės elementams (energijai) kurti. Monokristalinis tipas naudojamas veidrodžiams ir dujiniams lazeriams gaminti. Silicio junginiai naudojami stiklui, keraminėms plytelėms, indams, porcelianui, fajansui gaminti. Sunku apibūdinti gaunamų prekių rūšių įvairovę, jų eksploatacija vyksta buityje, mene ir moksle, gamyboje. Gautas cementas yra žaliava kuriant statybinius mišinius, plytas ir apdailos medžiagas. Alyvų ir tepalų plitimas gali žymiai sumažinti trinties jėgą judančiose daugelio mechanizmų dalyse. Silicidai, dėl savo unikalių savybių, atsparių agresyviai aplinkai (rūgštims, temperatūrai), plačiai naudojami pramonėje. Į jų elektrines, branduolines ir chemines charakteristikas atsižvelgia sudėtingų pramonės šakų specialistai, svarbų vaidmenį vaidina ir silicio atomo struktūra.

Šiandien išvardijome labiausiai žinių reikalaujančias ir pažangiausias taikymo sritis. Labiausiai paplitęs, dideliais kiekiais gaminamas, techninis silicis naudojamas keliose srityse:

1. Kaip žaliava grynesnei medžiagai gaminti.
2. Lydiniams metalurgijos pramonėje: silicio buvimas padidina atsparumą ugniai, padidina atsparumą korozijai ir mechaninį stiprumą (jei yra šio elemento perteklius, lydinys gali būti per trapus).
3. Kaip deoksidatorius, pašalinantis deguonies perteklių iš metalo.
4. Žaliavos silanų (silicio junginių su organinėmis medžiagomis) gamybai.
5. Vandenilio gamybai iš silicio ir geležies lydinio.
6. Saulės baterijų gamyba.

Ši medžiaga taip pat labai svarbi normaliai žmogaus organizmo veiklai. Šiuo atveju lemiamą reikšmę turi silicio struktūra ir jo savybės. Tokiu atveju jo perteklius ar trūkumas sukelia rimtų ligų.

Žmogaus kūne

Medicina gana ilgą laiką naudoja silicį kaip baktericidinį ir antiseptinį agentą. Tačiau su visais išorinio naudojimo privalumais šis elementas turi būti nuolat atnaujinamas žmogaus organizme. Normalus jo turinio lygis pagerins gyvenimo veiklą apskritai. Jei jo trūksta, organizmas nepasisavins daugiau nei 70 mikroelementų ir vitaminų, o tai gerokai sumažins atsparumą daugeliui ligų. Didžiausias silicio procentas yra kauluose, odoje ir sausgyslėse. Jis atlieka konstrukcinio elemento, išlaikančio tvirtumą ir suteikiančio elastingumą, vaidmenį. Visi skeleto kietieji audiniai susidaro dėl jo jungčių. Naujausi tyrimai atskleidė silicio kiekį inkstuose, kasoje ir jungiamajame audinyje. Šių organų vaidmuo organizmo veikloje yra gana didelis, todėl jo kiekio sumažėjimas turės neigiamos įtakos daugeliui pagrindinių gyvybės palaikymo rodiklių. Per dieną su maistu ir vandeniu organizmas turi gauti 1 gramą silicio – tai padės išvengti galimų ligų, tokių kaip odos uždegiminiai procesai, kaulų minkštėjimas, akmenų susidarymas kepenyse, inkstuose, regėjimo pablogėjimas, plaukų būklė. ir nagai, aterosklerozė. Esant pakankamam šio elemento kiekiui, didėja imunitetas, normalizuojasi medžiagų apykaitos procesai, pagerėja daugelio žmonių sveikatai reikalingų elementų įsisavinimas. Daugiausia silicio yra grūduose, ridikuose, grikiuose. Silicio vanduo duos didelės naudos. Norint nustatyti jo vartojimo kiekį ir dažnumą, geriau pasikonsultuoti su specialistu.