Silikon: xususiyatlari, xususiyatlari va qo'llanilishi. Kremniy: ishlatilishi, kimyoviy va fizik xossalari Kimyoviy davriy sistema va ularning talaffuzi

Davriy jadvaldan qanday foydalanish kerak? Bilmagan odam uchun davriy jadvalni o'qish, elflarning qadimgi runalariga qaraydigan gnom bilan bir xil. Va davriy jadval sizga dunyo haqida ko'p narsalarni aytib berishi mumkin.

Imtihonda sizga yaxshi xizmat qilishdan tashqari, u juda ko'p kimyoviy va fizik muammolarni hal qilishda ham o'zgarmasdir. Lekin uni qanday o'qish kerak? Yaxshiyamki, bugungi kunda hamma bu san'atni o'rganishi mumkin. Ushbu maqolada sizga davriy jadvalni qanday tushunish kerakligini aytib beramiz.

Kimyoviy elementlarning davriy jadvali (Mendeleev jadvali) kimyoviy elementlarning tasnifi bo'lib, elementlarning turli xossalarining atom yadrosi zaryadiga bog'liqligini belgilaydi.

Jadvalning yaratilish tarixi

Agar kimdir shunday deb hisoblasa, Dmitriy Ivanovich Mendeleev oddiy kimyogar emas edi. U kimyogar, fizik, geolog, metrolog, ekolog, iqtisodchi, neftchi, aeronavt, asbobsozlik va o'qituvchi bo'lgan. Olim umri davomida bilimning turli sohalarida ko‘plab fundamental tadqiqotlar olib borishga muvaffaq bo‘ldi. Masalan, aroqning ideal kuchini - 40 darajani hisoblagan Mendeleev bo'lgan, degan fikr keng tarqalgan.

Mendeleev aroqqa qanday munosabatda bo'lganini bilmaymiz, lekin biz aniq bilamizki, uning "Spirtli ichimliklarni suv bilan birikmasi to'g'risida nutq" mavzusidagi dissertatsiyasi aroq bilan hech qanday aloqasi yo'q va 70 darajadan alkogol kontsentratsiyasini hisobga olgan. Olimning barcha xizmatlari bilan tabiatning asosiy qonunlaridan biri bo'lgan kimyoviy elementlarning davriy qonunining ochilishi unga eng katta shuhrat keltirdi.

Afsonaga ko'ra, olim davriy jadvalni orzu qilgan, shundan so'ng u paydo bo'lgan g'oyani aniqlashtirishi kerak edi. Ammo, agar hamma narsa juda oddiy bo'lsa.. Davriy jadvalni yaratishning bu versiyasi, aftidan, afsonadan boshqa narsa emas. Stol qanday ochilganligi so'ralganda, Dmitriy Ivanovichning o'zi shunday javob berdi: " Men bu haqda yigirma yil o'yladim, lekin siz shunday deb o'ylaysiz: men u erda o'tirgan edim va birdan ... amalga oshdi.

O'n to'qqizinchi asrning o'rtalarida ma'lum kimyoviy elementlarni (63 element ma'lum edi) tartibga solishga urinishlar parallel ravishda bir nechta olimlar tomonidan amalga oshirildi. Misol uchun, 1862 yilda Aleksandr Emil Chankurtua elementlarni spiral bo'ylab joylashtirdi va kimyoviy xususiyatlarning tsiklik takrorlanishini qayd etdi.

Kimyogar va musiqachi Jon Aleksandr Nyulands 1866 yilda davriy jadvalning o'z versiyasini taklif qildi. Qizig'i shundaki, olim elementlarni tartibga solishda qandaydir sirli musiqiy uyg'unlikni kashf etishga harakat qilgan. Boshqa urinishlar qatorida Mendeleevning urinishi ham bor edi, u muvaffaqiyatga erishdi.

1869 yilda birinchi jadval diagrammasi nashr etildi va 1869 yil 1 mart davriy qonun ochilgan kun hisoblanadi. Mendeleyev kashfiyotining mohiyati shundan iboratki, atom massasi ortib borayotgan elementlarning xossalari monoton emas, balki davriy ravishda o‘zgaradi.

Jadvalning birinchi versiyasi faqat 63 elementni o'z ichiga olgan, ammo Mendeleev bir qator juda noan'anaviy qarorlar qabul qilgan. Shunday qilib, u hali ochilmagan elementlar uchun jadvalda bo'sh joy qoldirishni taxmin qildi, shuningdek, ba'zi elementlarning atom massalarini o'zgartirdi. Mendeleev tomonidan chiqarilgan qonunning tubdan to'g'riligi olim tomonidan oldindan bashorat qilingan galliy, skandiy va germaniy kashf etilgandan so'ng juda tez orada tasdiqlandi.

Davriy jadvalning zamonaviy ko'rinishi

Quyida jadvalning o'zi

Bugungi kunda elementlarni tartibga solish uchun atom og'irligi (atom massasi) o'rniga atom raqami (yadrodagi protonlar soni) tushunchasi qo'llaniladi. Jadvalda 120 ta element mavjud bo'lib, ular atom soni (protonlar soni) ortishi tartibida chapdan o'ngga joylashtirilgan.

Jadval ustunlari deb atalmish guruhlarni, qatorlar esa nuqtalarni ifodalaydi. Jadvalda 18 ta guruh va 8 ta davr mavjud.

1. Elementlarning metall xossalari davr bo‘ylab chapdan o‘ngga harakat qilganda pasayadi va teskari yo‘nalishda ortadi.
2. Davrlar bo'ylab chapdan o'ngga siljishda atomlarning o'lchamlari kamayadi.
3. Guruh bo'ylab yuqoridan pastgacha harakatlanayotganda, kamaytiruvchi metall xossalari ortadi.
4. Chapdan o'ngga bir davr bo'ylab harakatlanayotganda oksidlovchi va metall bo'lmagan xususiyatlar ortadi.

Jadvaldagi element haqida nimani bilib olamiz? Misol uchun, jadvaldagi uchinchi element - litiyni olaylik va uni batafsil ko'rib chiqamiz.

Avvalo, biz element belgisining o'zini va uning ostida uning nomini ko'ramiz. Yuqori chap burchakda elementning atom raqami bo'lib, element jadvalda qanday tartibda joylashtirilgan. Atom raqami, yuqorida aytib o'tilganidek, yadrodagi protonlar soniga teng. Ijobiy protonlar soni odatda atomdagi manfiy elektronlar soniga teng (izotoplardan tashqari).

Atom massasi atom raqami ostida ko'rsatilgan (jadvalning ushbu versiyasida). Agar biz atom massasini eng yaqin butun songa yaxlitlashtirsak, biz massa soni deb ataladigan narsani olamiz. Massa soni va atom raqami o'rtasidagi farq yadrodagi neytronlar sonini beradi. Shunday qilib, geliy yadrosidagi neytronlar soni ikkita, litiyda esa to'rtta.

“Dummilar uchun davriy jadval” kursimiz yakunlandi. Xulosa qilib, biz sizni tematik videoni tomosha qilishni taklif qilamiz va umid qilamizki, Mendeleevning davriy jadvalidan qanday foydalanish kerakligi haqidagi savol sizga aniqroq bo'ldi. Sizga shuni eslatib o'tamizki, yangi mavzuni yolg'iz emas, balki tajribali murabbiy yordamida o'rganish har doim samaraliroqdir. Shuning uchun siz o'z bilimi va tajribasini siz bilan bajonidil baham ko'rishni hech qachon unutmasligingiz kerak.

Tabiatdagi eng keng tarqalgan elementlardan biri kremniy yoki kremniydir. Bunday keng tarqalish ushbu moddaning ahamiyati va ahamiyatini ko'rsatadi. Bu kremniyni o'z maqsadlari uchun qanday qilib to'g'ri ishlatishni o'rgangan odamlar tomonidan tezda tushunilgan va o'rganilgan. Uning ishlatilishi maxsus xususiyatlarga asoslanadi, biz bundan keyin ham muhokama qilamiz.

Kremniy - kimyoviy element

Agar ma'lum bir elementni davriy jadvaldagi o'rni bo'yicha tavsiflasak, quyidagi muhim fikrlarni aniqlashimiz mumkin:

1. Seriya raqami - 14.
2. Davr uchinchi kichikdir.
3. Guruh - IV.
4. Kichik guruh asosiy hisoblanadi.
5. Tashqi elektron qavatning tuzilishi 3s 2 3p 2 formula bilan ifodalanadi.
6. Kremniy elementi Si kimyoviy belgisi bilan ifodalanadi, u "silitsiy" deb talaffuz qilinadi.
7. U ko'rsatadigan oksidlanish darajalari: -4; +2; +4.
8. Atomning valentligi IV ga teng.
9. Kremniyning atom massasi 28,086 ga teng.
10. Tabiatda ushbu elementning massa raqamlari 28, 29 va 30 bo'lgan uchta barqaror izotoplari mavjud.

Shunday qilib, kimyoviy nuqtai nazardan, kremniy atomi etarlicha o'rganilgan element bo'lib, uning ko'plab turli xil xususiyatlari tasvirlangan.

Kashfiyot tarixi

Ko'rib chiqilayotgan elementning turli birikmalari tabiatda juda mashhur va ko'p bo'lganligi sababli, qadim zamonlardan beri odamlar ularning ko'pchiligining xususiyatlaridan foydalangan va bilishgan. Sof kremniy uzoq vaqt davomida kimyoda inson bilimidan tashqarida qoldi.

Qadimgi madaniyat xalqlari (Misrlar, Rimliklar, Xitoylar, Ruslar, Forslar va boshqalar) kundalik hayotda va sanoatda ishlatiladigan eng mashhur birikmalar kremniy oksidi asosidagi qimmatbaho va bezak toshlari edi. Bularga quyidagilar kiradi:

• opal;
• rinstone;
• topaz;
• xrizopraza;
• oniks;
• kalsedon va boshqalar.

Qadim zamonlardan beri qurilishda kvartsdan foydalanish odat tusiga kirgan. Biroq, elementar kremniyning o'zi 19-asrgacha ochilmagan bo'lib qoldi, garchi ko'plab olimlar uni katalizatorlar, yuqori haroratlar va hatto elektr toki yordamida turli birikmalardan ajratishga behuda harakat qilishgan. Bular shunday yorqin aqllar:

• Karl Scheele;
• Gey-Lyusak;
• Thenar;
• Xamfri Davi;
• Antuan Lavuazye.

Jens Jacobs Berzelius 1823 yilda kremniyni sof shaklda olishga muvaffaq bo'ldi. Buning uchun u kremniy ftorid va kaliy metall bug'larini eritish bo'yicha tajriba o'tkazdi. Natijada, men ushbu elementning amorf modifikatsiyasini oldim. Xuddi shu olimlar kashf etilgan atomning lotincha nomini taklif qilishdi.

Biroz vaqt o'tgach, 1855 yilda boshqa olim - Sent-Kler-Devil - boshqa allotropik xilma-xillikni - kristalli kremniyni sintez qilishga muvaffaq bo'ldi. O'shandan beri ushbu element va uning xususiyatlari haqidagi bilimlar juda tez kengayib bordi. Odamlar o'zlarining ehtiyojlarini qondirish uchun juda oqilona foydalanish mumkin bo'lgan noyob xususiyatlarga ega ekanligini tushunishdi. Shu sababli, bugungi kunda elektronika va texnologiyaning eng mashhur elementlaridan biri kremniydir. Uning ishlatilishi har yili faqat chegaralarini kengaytiradi.

Atomning ruscha nomi 1831 yilda olim Gess tomonidan berilgan. Bu kungacha saqlanib qolgan narsa.

Tabiatdagi ko'pligi bo'yicha silikon kisloroddan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Yer qobig'idagi boshqa atomlarga nisbatan uning ulushi 29,5% ni tashkil qiladi. Bundan tashqari, uglerod va kremniy ikkita maxsus element bo'lib, ular bir-biri bilan bog'lanib zanjir hosil qilishi mumkin. Shuning uchun litosfera, gidrosfera va biomassada topilgan 400 dan ortiq turli xil tabiiy minerallar ma'lum.

Kremniy aynan qayerda topilgan?

1. Tuproqning chuqur qatlamlarida.
2. Tog' jinslarida, konlarda va massivlarda.
3. Suv havzalarining, ayniqsa dengiz va okeanlarning tubida.
4. Hayvonot olamining o'simliklari va dengiz hayotida.
5. Inson tanasida va quruqlikdagi hayvonlarda.

Biz ko'p miqdorda kremniyni o'z ichiga olgan eng keng tarqalgan minerallar va jinslarning bir nechtasini aniqlashimiz mumkin. Ularning kimyosi shundayki, ulardagi sof elementning massa miqdori 75% ga etadi. Biroq, o'ziga xos ko'rsatkich materialning turiga bog'liq. Shunday qilib, kremniyni o'z ichiga olgan jinslar va minerallar:

• dala shpatlari;
• slyuda;
• amfibollar;
• opallar;
• kalsedon;
• silikatlar;
• qumtoshlar;
• aluminosilikatlar;
• loy va boshqalar.

Dengiz hayvonlarining qobiqlari va ekzoskeletlarida to'plangan kremniy oxir-oqibat suv havzalari tubida kuchli kremniy konlarini hosil qiladi. Bu ushbu elementning tabiiy manbalaridan biridir.

Bundan tashqari, kremniy o'zining sof tabiiy shaklida - kristallar shaklida bo'lishi mumkinligi aniqlandi. Ammo bunday konlar juda kam uchraydi.

Kremniyning fizik xususiyatlari

Agar biz ko'rib chiqilayotgan elementni fizik va kimyoviy xususiyatlar to'plamiga ko'ra tavsiflasak, unda birinchi navbatda fizik parametrlarni belgilash kerak. Mana bir nechta asosiylari:

1. U ikkita allotropik modifikatsiya - amorf va kristall shaklida mavjud bo'lib, ular barcha xossalari bilan farqlanadi.
2. Kristal panjara olmosnikiga juda o'xshaydi, chunki uglerod va kremniy bu borada amalda bir xil. Biroq, atomlar orasidagi masofa har xil (kremniy kattaroq), shuning uchun olmos ancha qattiqroq va kuchliroqdir. Panjara turi - kubik yuz markazlashtirilgan.
3. Modda juda mo'rt va yuqori haroratlarda plastik bo'ladi.
4. Erish nuqtasi 1415˚C.
5. Qaynash nuqtasi - 3250˚S.
6. Moddaning zichligi 2,33 g/sm3 ni tashkil qiladi.
7. Murakkabning rangi kumush-kulrang, xarakterli metall nashrida.
8. U yaxshi yarimo'tkazgich xususiyatlariga ega, bu ma'lum agentlarning qo'shilishi bilan farq qilishi mumkin.
9. Suvda, organik erituvchilarda va kislotalarda erimaydi.
10. Ayniqsa ishqorlarda eriydi.

Kremniyning aniqlangan jismoniy xususiyatlari odamlarga uni manipulyatsiya qilish va turli mahsulotlarni yaratish uchun foydalanish imkonini beradi. Masalan, elektronikada sof kremniydan foydalanish yarim o'tkazuvchanlik xususiyatlariga asoslanadi.

Kimyoviy xossalari

Kremniyning kimyoviy xossalari reaksiya sharoitlariga juda bog'liq. Agar standart parametrlar haqida gapiradigan bo'lsak, unda biz juda past faollikni ko'rsatishimiz kerak. Ham kristall, ham amorf kremniy juda inertdir. Ular kuchli oksidlovchi moddalar (ftordan tashqari) yoki kuchli qaytaruvchi moddalar bilan o'zaro ta'sir qilmaydi.

Bu moddaning yuzasida bir zumda SiO 2 oksidi plyonkasi hosil bo'lishi bilan bog'liq bo'lib, bu keyingi o'zaro ta'sirlarning oldini oladi. U suv, havo va bug 'ta'siri ostida hosil bo'lishi mumkin.

Agar siz standart sharoitlarni o'zgartirsangiz va kremniyni 400˚C dan yuqori haroratga qizdirsangiz, uning kimyoviy faolligi sezilarli darajada oshadi. Bunday holda, u quyidagilar bilan reaksiyaga kirishadi:

• kislorod;
• barcha turdagi halogenlar;
• vodorod.

Haroratning yanada oshishi bilan bor, azot va uglerod bilan o'zaro ta'sir qilish natijasida mahsulot hosil bo'lishi mumkin. Karborundum - SiC - alohida ahamiyatga ega, chunki u yaxshi abraziv materialdir.

Shuningdek, kremniyning kimyoviy xossalari metallar bilan reaksiyalarda yaqqol ko'rinadi. Ularga nisbatan u oksidlovchi moddadir, shuning uchun mahsulotlar silisidlar deb ataladi. Shunga o'xshash birikmalar ma'lum:

• ishqoriy;
• ishqoriy tuproq;
• o'tish metallari.

Temir va kremniyni birlashtirish natijasida olingan birikma noodatiy xususiyatlarga ega. U ferrosilikon keramika deb ataladi va sanoatda muvaffaqiyatli qo'llaniladi.

Kremniy murakkab moddalar bilan o'zaro ta'sir qilmaydi, shuning uchun ularning barcha turlaridan faqat quyidagilarda erishi mumkin:

• aqua regia (azot va xlorid kislotalar aralashmasi);
• kaustik ishqorlar.

Bunday holda, eritmaning harorati kamida 60˚C bo'lishi kerak. Bularning barchasi moddaning jismoniy asosini yana bir bor tasdiqlaydi - olmosga o'xshash barqaror kristall panjara, bu unga kuch va harakatsizlik beradi.

Qabul qilish usullari

Kremniyni sof shaklda olish iqtisodiy jihatdan ancha qimmat jarayondir. Bundan tashqari, o'zining xususiyatlariga ko'ra, har qanday usul faqat 90-99% sof mahsulotni beradi, metall va uglerod shaklidagi aralashmalar esa bir xil bo'lib qoladi. Shuning uchun, moddani oddiygina olish etarli emas. Bundan tashqari, begona elementlardan yaxshilab tozalanishi kerak.

Umuman olganda, kremniy ishlab chiqarish ikki asosiy usulda amalga oshiriladi:

1. SiO 2 toza kremniy oksidi bo'lgan oq qumdan. U faol metallar (ko'pincha magniy) bilan kaltsiylanganda amorf modifikatsiya shaklida erkin element hosil bo'ladi. Bu usulning tozaligi yuqori, mahsulot 99,9 foiz hosil bilan olinadi.
2. Sanoat miqyosida keng tarqalgan usul - bu eritilgan qumni koks bilan maxsus termal pechlarda sinterlash. Bu usul rus olimi N. N. Beketov tomonidan ishlab chiqilgan.

Keyingi qayta ishlash mahsulotlarni tozalash usullariga bo'ysunishni o'z ichiga oladi. Shu maqsadda kislotalar yoki halogenlar (xlor, ftor) ishlatiladi.

Amorf kremniy

Kremniyning xarakteristikasi, agar uning har bir allotropik modifikatsiyasi alohida ko'rib chiqilmasa, to'liq bo'lmaydi. Ulardan birinchisi amorfdir. Bu holatda biz ko'rib chiqayotgan modda jigarrang-jigarrang kukun, mayda dispersdir. U yuqori darajada gigroskopiklikka ega va qizdirilganda ancha yuqori kimyoviy faollikni namoyon etadi. Standart sharoitda u faqat eng kuchli oksidlovchi - ftor bilan o'zaro ta'sir o'tkazishga qodir.

Amorf kremniyni kristall kremniyning bir turi deb atash mutlaqo to'g'ri emas. Uning panjarasi shuni ko'rsatadiki, bu modda faqat kristallar shaklida mavjud bo'lgan nozik dispers kremniy shaklidir. Shunday qilib, bu modifikatsiyalar bir xil birikmadir.

Biroq, ularning xususiyatlari bir-biridan farq qiladi, shuning uchun allotropiya haqida gapirish odatiy holdir. Amorf kremniyning o'zi yuqori yorug'lik singdirish qobiliyatiga ega. Bundan tashqari, muayyan sharoitlarda bu ko'rsatkich kristalli shakldan bir necha baravar yuqori. Shuning uchun u texnik maqsadlarda ishlatiladi. Ushbu shaklda (chang) birikma har qanday sirtga, plastik yoki shisha bo'lsin, osongina qo'llaniladi. Shuning uchun amorf kremniydan foydalanish juda qulay. Turli o'lchamlarga asoslangan dastur.

Ushbu turdagi batareyalar juda tez eskirishiga qaramay, bu moddaning nozik plyonkasining aşınması bilan bog'liq bo'lsa-da, ulardan foydalanish va talab tobora ortib bormoqda. Axir, hatto qisqa xizmat muddatida ham amorf kremniyga asoslangan quyosh batareyalari butun korxonalarni energiya bilan ta'minlashi mumkin. Bundan tashqari, bunday moddaning ishlab chiqarilishi chiqindisizdir, bu esa uni juda tejamkor qiladi.

Ushbu modifikatsiya faol metallar, masalan, natriy yoki magniy bilan birikmalarni kamaytirish orqali olinadi.

Kristalli kremniy

Ko'rib chiqilayotgan elementning kumush-kulrang porloq modifikatsiyasi. Ushbu shakl eng keng tarqalgan va eng ko'p talabga ega. Bu ushbu moddaga ega bo'lgan sifatli xususiyatlar to'plami bilan izohlanadi.

Kristal panjarali kremniyning xususiyatlari uning turlarini tasniflashni o'z ichiga oladi, chunki ularning bir nechtasi mavjud:

1. Elektron sifat - eng toza va eng yuqori sifat. Ushbu turdagi elektronikada ayniqsa sezgir qurilmalarni yaratish uchun foydalaniladi.
2. Quyoshli sifat. Ismning o'zi foydalanish sohasini belgilaydi. Bu, shuningdek, yuqori sifatli va uzoq muddatli quyosh batareyalarini yaratish uchun zarur bo'lgan juda yuqori toza kremniydir. Kristalli struktura asosida yaratilgan fotoelektrik konvertorlar har xil turdagi substratlarga sepish orqali amorf modifikatsiya yordamida yaratilganlarga qaraganda yuqori sifatli va aşınmaya bardoshlidir.
3. Texnik kremniy. Bu xilma-xillik tarkibiga 98% sof elementni o'z ichiga olgan moddaning namunalari kiradi. Qolganlarning hammasi turli xil iflosliklarga kiradi:

• alyuminiy;
• xlor;
• uglerod;
• fosfor va boshqalar.

Ko'rib chiqilayotgan moddaning oxirgi turi kremniyning polikristallarini olish uchun ishlatiladi. Shu maqsadda qayta kristallanish jarayonlari amalga oshiriladi. Natijada, tozalik nuqtai nazaridan, quyosh va elektron sifat sifatida tasniflanishi mumkin bo'lgan mahsulotlar olinadi.

O'zining tabiatiga ko'ra, polisilikon amorf va kristalli modifikatsiyalar o'rtasidagi oraliq mahsulotdir. Ushbu parametr bilan ishlash osonroq, u ftor va xlor bilan yaxshi qayta ishlanadi va tozalanadi.

Olingan mahsulotlarni quyidagicha tasniflash mumkin:

• multisilikon;
• monokristal;
• profilli kristallar;
• kremniy qoldiqlari;
• texnik kremniy;
• materiyaning parchalari va parchalari ko'rinishidagi ishlab chiqarish chiqindilari.

Ularning har biri sanoatda qo'llanilishini topadi va odamlar tomonidan to'liq foydalaniladi. Shuning uchun, kremniyga tegadiganlar chiqindisiz hisoblanadi. Bu sifatga ta'sir qilmasdan uning iqtisodiy narxini sezilarli darajada kamaytiradi.

Sof kremniydan foydalanish

Sanoatda kremniy ishlab chiqarish juda yaxshi yo'lga qo'yilgan va uning ko'lami juda katta. Buning sababi shundaki, bu element ham sof, ham turli birikmalar shaklida fan va texnikaning turli sohalarida keng tarqalgan va talabga ega.

Kristalli va amorf kremniy sof holda qayerda ishlatiladi?

1. Metallurgiyada metallar va ularning qotishmalarining xususiyatlarini o'zgartirishga qodir bo'lgan qotishma qo'shimcha sifatida. Shunday qilib, u po'lat va quyma temirni eritishda ishlatiladi.
2. Sof versiyani - polisilikonni tayyorlash uchun har xil turdagi moddalar qo'llaniladi.
3. Kremniy birikmalari bugungi kunda alohida mashhurlikka erishgan butun kimyo sanoatidir. Organosilikon materiallari tibbiyotda, idish-tovoq, asboblar va boshqa ko'p narsalarni ishlab chiqarishda qo'llaniladi.
4. Har xil quyosh panellarini ishlab chiqarish. Energiya olishning bu usuli kelajakda eng istiqbollilaridan biridir. Ekologik toza, iqtisodiy jihatdan foydali va aşınmaya bardoshli - bu turdagi elektr energiyasini ishlab chiqarishning asosiy afzalliklari.
5. Silikon juda uzoq vaqt davomida zajigalkalar uchun ishlatilgan. Qadim zamonlarda ham odamlar olov yoqishda uchqun chiqarish uchun chaqmoq toshidan foydalanganlar. Ushbu tamoyil har xil turdagi zajigalkalarni ishlab chiqarish uchun asosdir. Bugungi kunda chaqmoqtosh ma'lum bir tarkibdagi qotishma bilan almashtiriladigan turlar mavjud, bu esa tezroq natija beradi (uchqun).
6. Elektronika va quyosh energiyasi.
7. Gaz lazerli qurilmalarda nometall ishlab chiqarish.

Shunday qilib, sof kremniy juda ko'p foydali va maxsus xususiyatlarga ega bo'lib, uni muhim va kerakli mahsulotlarni yaratish uchun ishlatishga imkon beradi.

Kremniy birikmalarini qo'llash

Oddiy moddadan tashqari, turli xil kremniy birikmalari ham qo'llaniladi va juda keng. Silikat deb ataladigan butun sanoat mavjud. Bu ajoyib elementni o'z ichiga olgan turli moddalardan foydalanishga asoslangan. Bu birikmalar nima va ulardan nima ishlab chiqariladi?

1. Kvarts yoki daryo qumi - SiO 2. Tsement va shisha kabi qurilish va bezak materiallarini tayyorlash uchun ishlatiladi. Bu materiallar qayerda ishlatilishini hamma biladi. Ushbu komponentlarsiz hech qanday qurilishni yakunlab bo'lmaydi, bu silikon birikmalarining ahamiyatini tasdiqlaydi.
2. Sopol, chinni, g'isht kabi materiallar va ular asosidagi mahsulotlarni o'z ichiga olgan silikat keramika. Ushbu komponentlar tibbiyotda, idish-tovoq, bezak zargarlik buyumlari, uy-ro'zg'or buyumlari ishlab chiqarishda, qurilishda va inson faoliyatining boshqa kundalik sohalarida qo'llaniladi.
3. - silikonlar, silika jellari, silikon moylari.
4. Silikat elim - ish yuritish buyumlari sifatida, pirotexnika va qurilishda ishlatiladi.

Narxi jahon bozorida o'zgarib turadigan, lekin yuqoridan pastgacha bir kilogramm (kristal uchun) 100 rus rubli belgisini kesib o'tmaydigan kremniy izlanuvchi va qimmatli moddadir. Tabiiyki, bu elementning birikmalari ham keng tarqalgan va qo'llaniladi.

Kremniyning biologik roli

Tana uchun ahamiyati nuqtai nazaridan kremniy muhim ahamiyatga ega. Uning tarkibi va to'qimalarda tarqalishi quyidagicha:

• 0,002% - mushaklar;
• 0,000017% - suyak;
• qon - 3,9 mg/l.

Har kuni taxminan bir gramm kremniyni iste'mol qilish kerak, aks holda kasalliklar rivojlana boshlaydi. Ularning hech biri o'lik xavfli emas, ammo uzoq muddatli kremniy ochligi quyidagilarga olib keladi:

• soch to'kilishi;
• akne va akne paydo bo'lishi;
• suyaklarning mo'rtligi va mo'rtligi;
• oson kapillyar o'tkazuvchanlik;
• charchoq va bosh og'rig'i;
• ko'plab ko'karishlar va ko'karishlar paydo bo'lishi.

O'simliklar uchun kremniy normal o'sishi va rivojlanishi uchun zarur bo'lgan muhim mikroelementdir. Hayvonlar ustida olib borilgan tajribalar shuni ko'rsatdiki, har kuni etarli miqdorda kremniy iste'mol qiladigan odamlar yaxshi o'sadi.

KREMNIYON (Lotin Silicium), Si, davriy sistemaning qisqa shakldagi (uzun shaklning 14-guruhi) IV guruhining kimyoviy elementi; atom raqami 14, atom massasi 28,0855. Tabiiy kremniy uchta barqaror izotopdan iborat: 28 Si (92,2297%), 29 Si (4,6832%), 30 Si (3,0872%). Sun'iy ravishda massa soni 22-42 bo'lgan radioizotoplar olingan.

Tarixiy ma'lumotnoma. Er yuzida keng tarqalgan kremniy birikmalari tosh davridan beri inson tomonidan ishlatilgan; masalan, qadim zamonlardan to temir davrigacha chaqmoqtoshdan tosh qurollar yasagan. Kremniy birikmalarini qayta ishlash - shisha ishlab chiqarish miloddan avvalgi 4-ming yillikda Qadimgi Misrda boshlangan. Elementar kremniy 1824-25 yillarda J. Berzelius tomonidan ftorid SiF 4 ni kaliy metalli bilan qaytargan holda olingan. Yangi elementga "kremniy" nomi berildi (lotincha silex - chaqmoq toshidan; 1834 yilda G. I. Hess tomonidan kiritilgan ruscha "kremniy" nomi ham "chaqmoq tosh" so'zidan kelib chiqqan).

Tabiatda tarqalishi. Yer qobig'ida tarqalishi bo'yicha kremniy ikkinchi kimyoviy element (kisloroddan keyin): litosferadagi kremniy miqdori massa bo'yicha 29,5% ni tashkil qiladi. Tabiatda erkin holatda uchramaydi. Kremniyni o'z ichiga olgan eng muhim minerallar aluminosilikatlar va tabiiy silikatlar (tabiiy amfibollar, dala shpatlari, slyuda va boshqalar), shuningdek, kremniy minerallari (kvars va kremniy dioksidining boshqa polimorf modifikatsiyalari).

Xususiyatlari. Kremniy atomining tashqi elektron qobig'ining konfiguratsiyasi 3s 2 3p 2. Birikmalarda u +4, kamdan-kam hollarda +1, +2, +3, -4 oksidlanish darajasini ko'rsatadi; Paulingning elektr manfiyligi 1,90, ionlanish potentsiallari Si 0 → Si + → Si 2+ → Si 3+ → Si 4+ mos ravishda 8,15, 16,34, 33,46 va 45,13 eV; atom radiusi 110 pm, Si 4+ ionining radiusi 40 pm (koordinatsion raqami 4), 54 pm (koordinatsion raqami 6).

Kremniy to'q kulrang qattiq mo'rt kristall modda bo'lib, metall yorqinligi bilan ajralib turadi. Kristalli panjara yuz markazlashtirilgan kubikdir; t erish nuqtasi 1414 °C, qaynash nuqtasi 2900 °C, zichligi 2330 kg/m 3 (25 °C da). Issiqlik sig'imi 20,1 J/(mol∙K), issiqlik o'tkazuvchanligi 95,5 Vt/(m∙K), dielektrik o'tkazuvchanligi 12; Mohs qattiqligi 7. Oddiy sharoitlarda kremniy mo'rt materialdir; sezilarli plastik deformatsiya 800 ° C dan yuqori haroratlarda kuzatiladi. Silikon to'lqin uzunligi 1 mikrondan ortiq bo'lgan infraqizil nurlanish uchun shaffofdir (2-10 mikron to'lqin uzunligida sinishi indeksi 3,45). Diamagnetik (magnit sezuvchanlik - 3,9∙10 -6). Kremniy - yarim o'tkazgich, tarmoqli oralig'i 1,21 eV (0 K); o'ziga xos elektr qarshiligi 2,3∙10 3 Ohm∙m (25 °C da), elektronning harakatchanligi 0,135-0,145, teshiklari - 0,048-0,050 m 2 / (V s). Kremniyning elektr xossalari aralashmalar mavjudligiga juda bog'liq. P-tipli o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan kremniyning monokristallarini olish uchun doping qo'shimchalari B, Al, Ga, In (akseptor aralashmalari) va n tipidagi o'tkazuvchanlik bilan - P, As, Sb, Bi (donor aralashmalari) ishlatiladi.

Silikon havoda oksidli plyonka bilan qoplangan, shuning uchun u past haroratlarda kimyoviy jihatdan inertdir; 400 ° C dan yuqori qizdirilganda u kislorod (oksid SiO va dioksid SiO 2 hosil bo'ladi), galogenlar (kremniy galoidlari), azot (kremniy nitridi Si 3 N 4), uglerod (kremniy karbid SiC) va boshqalar bilan o'zaro ta'sir qiladi. vodorod - silanlar - bilvosita olinadi. Silikon metallar bilan reaksiyaga kirishib, silisidlar hosil qiladi.

Yupqa kremniy qaytaruvchi moddadir: qizdirilganda u suv bug‘lari bilan reaksiyaga kirishib, vodorodni chiqaradi, metall oksidlarini erkin metallarga qaytaradi. Oksidlovchi bo'lmagan kislotalar kremniyni uning yuzasida kislotada erimaydigan oksidli plyonka hosil bo'lishi sababli passivlashtiradi. Kremniy konsentrlangan HNO 3 ning HF bilan aralashmasida eriydi va gidroftorsilik kislota hosil bo'ladi: 3Si + 4HNO 3 + 18HF = 3H 2 + 4NO + 8H 2 O. Kremniy (ayniqsa, nozik dispers) ishqorlar bilan reaksiyaga kirishib, vodorod ajralib chiqadi, masalan: Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2. Kremniy turli organosilikon birikmalarini hosil qiladi.

Biologik rol. Silikon mikroelementdir. Insonning kremniyga bo'lgan kunlik ehtiyoji 20-50 mg ni tashkil qiladi (element suyaklar va biriktiruvchi to'qimalarning to'g'ri o'sishi uchun zarur). Silikon inson tanasiga oziq-ovqat bilan, shuningdek, changga o'xshash SiO 2 ko'rinishidagi nafas olayotgan havo bilan kiradi. Erkin SiO 2 ni o'z ichiga olgan changni uzoq vaqt inhalatsiyalash bilan silikoz paydo bo'ladi.

Kvitansiya. Texnik tozaligi kremniy (95-98%) SiO 2 ni uglerod yoki metallar bilan kamaytirish orqali olinadi. Yuqori toza polikristalli kremniy SiCl 4 yoki SiHCl 3 ni vodorod bilan 1000-1100 ° S haroratda kamaytirish, Sil 4 yoki SiH 4 ning termal parchalanishi orqali olinadi; yuqori tozalikdagi monokristalli kremniy - zonali eritish yoki Czochralski usuli bilan. Dunyo bo'ylab kremniy ishlab chiqarish hajmi yiliga 1600 ming tonnani tashkil qiladi (2003).

Ilova. Kremniy - mikroelektronika va yarimo'tkazgichli qurilmalarning asosiy materiali; infraqizil nurlanish uchun shaffof shisha ishlab chiqarishda ishlatiladi. Kremniy temir va rangli metallar qotishmalarining tarkibiy qismidir (past konsentratsiyalarda kremniy qotishmalarning korroziyaga chidamliligi va mexanik mustahkamligini oshiradi, ularning quyish xususiyatlarini yaxshilaydi; yuqori konsentratsiyalarda u mo'rtlikka olib kelishi mumkin); Eng muhimi temir, mis va alyuminiy kremniy o'z ichiga olgan qotishmalar. Kremniy organosilikon birikmalari va silisidlar ishlab chiqarish uchun boshlang'ich material sifatida ishlatiladi.

Lit.: Baranskiy P.I., Klochkov V.P., Potykevich I.V. Yarimo'tkazgichli elektronika. Materiallarning xususiyatlari: Katalog. K., 1975; Drozdov A. A., Zlomanov V. P., Mazo G. N., Spiridonov F. M. Noorganik kimyo. M., 2004. T. 2; Shrayver D., Atkins P. Noorganik kimyo. M., 2004. T. 1-2; Kremniy va uning qotishmalari. Ekaterinburg, 2005 yil.

Kisloroddan keyin kremniy yer qobig'ida eng ko'p tarqalgan element hisoblanadi. 2 ta barqaror izotopga ega: 28 Si, 29 Si, 30 Si. Kremniy tabiatda erkin holda uchramaydi.

Eng keng tarqalgan: kremniy kislotasi tuzlari va kremniy oksidi (kremniy, qum, kvarts). Ular mineral tuzlar, slyuda, talk, asbestning bir qismidir.

Kremniyning allotropiyasi.

U kremniy 2 ta allotropik modifikatsiya mavjud:

Kristalli (och kulrang kristallar. Tuzilishi olmos kristall panjarasiga oʻxshaydi, bu yerda kremniy atomi 4 ta bir xil atomga kovalent bogʻlangan va oʻzi sp3 - duragaylash);

Amorf (jigarrang kukun, kristaldan ko'ra faolroq shakl).

Kremniyning xossalari.

Haroratda kremniy havodagi kislorod bilan reaksiyaga kirishadi:

Si + O 2 = SiO 2 .

Agar kislorod etarli bo'lmasa (kislorod etishmasligi), unda quyidagi reaktsiya paydo bo'lishi mumkin:

2 Si + O 2 = 2 SiO,

Qayerda SiO- reaksiya jarayonida ham hosil bo'lishi mumkin bo'lgan monooksid:

Si + SiO 2 = 2 SiO.

Oddiy sharoitlarda kremniy bilan reaksiyaga kirishishi mumkin F 2 , qizdirilganda - bilan Cl 2 . Agar siz haroratni yanada oshirsangiz, unda Si bilan muloqot qilish imkoniyatiga ega bo‘ladi N Va S:

4Si + S 8 = 4SiS 2;

Si + 2F 2 = SiF 4.

Kremniy uglerod bilan reaksiyaga kirishib, berishga qodir karborund:

Si + C = SiC.

Kremniy konsentrlangan nitrat va gidroflorik kislotalar aralashmasida eriydi:

3Si + 4HNO 3 + 12HF = 3SiF 4 + 4NO + 8H 2 O.

Silikon ishqorlarning suvli eritmalarida eriydi:

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

Oksidlar bilan qizdirilganda, silikon nomutanosib bo'ladi:

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

Metallar bilan o'zaro ta'sirlashganda, silikon oksidlovchi vosita sifatida ishlaydi:

2 Mg + Si = Mg 2 Si.

Silikonni qo'llash.

Silikon alyuminiy, mis va magniyga kuch berish uchun qotishmalar ishlab chiqarishda va po'lat va yarimo'tkazgich texnologiyasida muhim ahamiyatga ega bo'lgan ferrosilitsidlarni ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi. Silikon kristallari quyosh batareyalari va yarimo'tkazgichli qurilmalarda - tranzistorlar va diodlarda qo'llaniladi.

Kremniy, shuningdek, yog'lar, moylash materiallari, plastmassalar va sintetik kauchuklar shaklida olingan kremniy organi birikmalari yoki siloksanlarni ishlab chiqarish uchun xom ashyo bo'lib xizmat qiladi. Noorganik kremniy birikmalari keramika va shisha texnologiyasida, izolyatsion material va piezokristal sifatida ishlatiladi.

Tabiatda mavjud bo'lgan moddalarning o'ziga xos xususiyatlari tufayli ko'plab zamonaviy texnologik qurilmalar va apparatlar yaratilgan. Insoniyat tajriba va atrofimizdagi elementlarni sinchkovlik bilan o'rganish orqali o'z ixtirolarini doimiy ravishda modernizatsiya qilmoqda - bu jarayon texnik taraqqiyot deb ataladi. U oddiy, hamma uchun ochiq, kundalik hayotda bizni o'rab turgan narsalarga asoslangan. Masalan, qum: buning ajablanarli va g'ayrioddiy nima bo'lishi mumkin? Olimlar undan kremniyni ajratib olishga muvaffaq bo'lishdi, bu kimyoviy elementsiz kompyuter texnologiyalari mavjud bo'lmaydi. Uni qo'llash doirasi xilma-xil va doimiy ravishda kengayib bormoqda. Bunga kremniy atomining o'ziga xos xususiyatlari, uning tuzilishi va boshqa oddiy moddalar bilan birikmalar olish imkoniyati tufayli erishiladi.

Xarakterli

D.I.Mendeleyev tomonidan ishlab chiqilgan versiyada kremniy Si belgisi bilan belgilanadi. U metall bo'lmaganlarga tegishli, uchinchi davrning asosiy to'rtinchi guruhida joylashgan va atom raqami 14. Uglerodga yaqinligi tasodifiy emas: ko'p jihatdan ularning xossalari solishtirish mumkin. Tabiatda sof shaklda topilmaydi, chunki u faol element bo'lib, kislorod bilan juda kuchli aloqalarga ega. Asosiy modda - oksid bo'lgan kremniy oksidi va silikatlar (qum). Bundan tashqari, kremniy (uning tabiiy birikmalari) Yerdagi eng keng tarqalgan kimyoviy elementlardan biridir. Tarkibning massa ulushi bo'yicha u kisloroddan keyin ikkinchi o'rinda turadi (28% dan ortiq). Er qobig'ining yuqori qatlamida dioksid (bu kvarts), har xil turdagi gil va qum ko'rinishidagi kremniy mavjud. Ikkinchi eng keng tarqalgan guruh - bu silikatlar. Yer yuzasidan taxminan 35 km chuqurlikda granit va bazalt konlari qatlamlari mavjud bo'lib, ular orasida chaqmoqtosh birikmalari mavjud. Yer yadrosidagi tarkibning foizi hali hisoblab chiqilmagan, ammo mantiyaning yer yuzasiga eng yaqin qatlamlarida (900 km gacha) silikatlar mavjud. Dengiz suvi tarkibida kremniy kontsentratsiyasi 3 mg/l, 40% uning birikmalaridan iborat. Insoniyat hozirgi kunga qadar o'rgangan keng kosmosda bu kimyoviy element ko'p miqdorda mavjud. Masalan, tadqiqotchilar uchun qulay masofada Yerga yaqinlashgan meteoritlar 20% kremniydan iborat ekanligini ko'rsatdi. Galaktikamizda ushbu element asosida hayotning paydo bo'lishi ehtimoli mavjud.

Tadqiqot jarayoni

Kremniy kimyoviy elementining kashf etilishi tarixi bir necha bosqichlardan iborat. Mendeleyev tomonidan tizimlashtirilgan ko‘plab moddalar insoniyat tomonidan asrlar davomida qo‘llanilgan. Bunday holda, elementlar tabiiy shaklda edi, ya'ni. kimyoviy ishlov berilmagan va ularning barcha xossalari odamlarga ma'lum bo'lmagan birikmalarda. Moddaning barcha xususiyatlarini o'rganish jarayonida uni ishlatishning yangi yo'nalishlari paydo bo'ldi. Bugungi kunda kremniyning xususiyatlari to'liq o'rganilmagan - bu element juda keng va xilma-xil qo'llanilishi bilan kelajak avlod olimlari uchun yangi kashfiyotlar uchun joy qoldiradi. Zamonaviy texnologiyalar bu jarayonni sezilarli darajada tezlashtiradi. 19-asrda ko'plab mashhur kimyogarlar kremniyni sof shaklda olishga harakat qilishdi. Bu birinchi marta 1811 yilda L. Tenard va J. Gey-Lyusak tomonidan amalga oshirilgan, ammo elementning kashfiyoti J. Berzeliusga tegishli bo'lib, u nafaqat moddani ajratib olishga, balki uni tasvirlashga ham qodir edi. Shvetsiyalik kimyogar 1823 yilda kremniy oldi, buning uchun u kaliy metali va kaliy tuzidan foydalangan. Reaksiya katalizator ostida yuqori haroratda sodir bo'ldi. Olingan oddiy kulrang-jigarrang modda amorf kremniy edi. Kristalli sof element 1855 yilda Sent-Kler Devil tomonidan olingan. Izolyatsiyaning qiyinligi bevosita atom aloqalarining yuqori kuchiga bog'liq. Ikkala holatda ham kimyoviy reaktsiya aralashmalardan tozalash jarayoniga qaratilgan bo'lib, amorf va kristalli modellar turli xil xususiyatlarga ega.

Kimyoviy elementning kremniy talaffuzi

Olingan kukunning birinchi nomi - kizel - Berzelius tomonidan taklif qilingan. Buyuk Britaniya va AQShda kremniy hali ham kremniy (Silisium) yoki silikon (Silikon) deb ataladi. Bu atama lotincha "chaqmoq tosh" (yoki "tosh") dan keladi va ko'p hollarda tabiatda keng tarqalganligi sababli "er" tushunchasi bilan bog'liq. Ushbu kimyoviy moddaning ruscha talaffuzi manbaga qarab farq qiladi. U kremniy (1810 yilda Zaxarov bu atamani qo'llagan), sitsiliy (1824, Dvigubskiy, Solovyov), kremniy (1825, Straxov) deb atalgan va faqat 1834 yilda rus kimyogari German Ivanovich Gess ko'pchilik manbalarda hozirgacha qo'llaniladigan nomni kiritgan. - kremniy. Unda Si belgisi bilan belgilanadi. Kremniy kimyoviy elementi qanday o'qiladi? Ingliz tilida so'zlashuvchi mamlakatlardagi ko'plab olimlar uning nomini "si" deb talaffuz qiladilar yoki "silikon" so'zini ishlatishadi. Aynan mana shu vodiyning dunyoga mashhur nomi kelib chiqqan bo‘lib, u kompyuter texnikasi uchun tadqiqot va ishlab chiqarish maydonchasi hisoblanadi. Rus tilida so'zlashuvchi aholi elementni kremniy deb ataydi (qadimgi yunoncha "jar, tog'" so'zidan).

Tabiatda uchrashi: konlar

Butun tog 'tizimlari kremniy birikmalaridan iborat bo'lib, ular sof holda topilmaydi, chunki barcha ma'lum minerallar dioksidlar yoki silikatlar (alyuminosilikatlar). Ajablanarli darajada chiroyli toshlar odamlar tomonidan bezak materiallari sifatida ishlatiladi - bular opallar, ametistlar, har xil turdagi kvartslar, jasper, kalsedon, agat, tosh kristall, karnelian va boshqalar. Ular kremniy tarkibiga turli moddalarning qo'shilishi tufayli hosil bo'lgan, bu ularning zichligi, tuzilishi, rangi va foydalanish yo'nalishini aniqlagan. Butun noorganik dunyoni tabiiy muhitda metallar va metall bo'lmaganlar (sink, magniy, kaltsiy, marganets, titan va boshqalar) bilan mustahkam aloqalar hosil qiladigan ushbu kimyoviy element bilan bog'lash mumkin. Boshqa moddalar bilan taqqoslaganda, kremniy ishlab chiqarish miqyosida ishlab chiqarish uchun juda oson: u ko'pgina rudalar va minerallarda mavjud. Shuning uchun faol o'zlashtirilgan konlar materiyaning hududiy to'planishi bilan emas, balki mavjud energiya manbalari bilan bog'langan. Kvartslar va kvars qumlari dunyoning barcha mamlakatlarida uchraydi. Eng yirik kremniy ishlab chiqaruvchilari va yetkazib beruvchilari quyidagilardir: Xitoy, Norvegiya, Frantsiya, AQSh (G'arbiy Virjiniya, Ogayo, Alabama, Nyu-York), Avstraliya, Janubiy Afrika, Kanada, Braziliya. Barcha ishlab chiqaruvchilar ishlab chiqarilayotgan mahsulot turiga (texnik, yarimo'tkazgich, yuqori chastotali kremniy) bog'liq bo'lgan turli usullardan foydalanadilar. Qo'shimcha ravishda boyitilgan yoki aksincha, barcha turdagi aralashmalardan tozalangan kimyoviy element undan keyingi foydalanishga bog'liq bo'lgan individual xususiyatlarga ega. Bu ushbu moddaga ham tegishli. Kremniyning tuzilishi uning qo'llanilish doirasini belgilaydi.

Foydalanish tarixi

Ko'pincha, ismlarning o'xshashligi tufayli odamlar kremniy va chaqmoq toshini chalkashtirib yuborishadi, ammo bu tushunchalar bir xil emas. Keling, aniq aytaylik. Yuqorida aytib o'tilganidek, kremniy tabiatda sof shaklda bo'lmaydi, bu uning birikmalari (bir xil kremniy) haqida gapirib bo'lmaydi. Biz ko'rib chiqayotgan moddaning dioksididan hosil bo'lgan asosiy minerallar va jinslar qum (daryo va kvarts), kvarts va kvartsitlar, chaqmoq toshlaridir. Ikkinchisi haqida hamma eshitgan bo'lishi kerak, chunki bu insoniyat taraqqiyoti tarixida katta ahamiyatga ega. Tosh davrida odamlar tomonidan yaratilgan birinchi asboblar ushbu tosh bilan bog'liq. Uning asosiy toshdan maydalanganda hosil bo'lgan o'tkir qirralari qadimgi uy bekalarining ishini sezilarli darajada osonlashtirdi, o'tkirlash imkoniyati esa ovchilar va baliqchilarni osonlashtirdi. Flint metall buyumlarning kuchiga ega emas edi, ammo muvaffaqiyatsiz asboblarni yangilari bilan almashtirish oson edi. Uning chaqmoq tosh sifatida ishlatilishi ko'p asrlar davomida - muqobil manbalar ixtiro qilinguncha davom etdi.

Zamonaviy voqeliklarga kelsak, kremniyning xususiyatlari moddani binolarni bezash yoki keramik idishlarni yaratish uchun ishlatishga imkon beradi, shu bilan birga go'zal estetik ko'rinishidan tashqari, u juda ko'p ajoyib funktsional fazilatlarga ega. Uni qo'llashning alohida sohasi taxminan 3000 yil oldin shisha ixtirosi bilan bog'liq. Ushbu hodisa kremniy o'z ichiga olgan birikmalardan nometall, idish-tovoq va mozaik vitray oynalarini yaratishga imkon berdi. Dastlabki moddaning formulasi kerakli komponentlar bilan to'ldirildi, bu mahsulotga kerakli rangni berishga imkon berdi va shishaning mustahkamligiga ta'sir qildi. Ajoyib go'zallik va rang-barang san'at asarlari inson tomonidan minerallar va kremniy bo'lgan toshlardan yasalgan. Ushbu elementning shifobaxsh xususiyatlari qadimgi olimlar tomonidan tasvirlangan va insoniyat tarixi davomida ishlatilgan. Ular ichimlik suvi uchun quduqlar, oziq-ovqat saqlash uchun omborlar bilan qoplangan va kundalik hayotda ham, tibbiyotda ham ishlatilgan. Maydalash natijasida olingan kukun yaralarga surtilgan. Kremniy o'z ichiga olgan aralashmalardan tayyorlangan idishlarga quyilgan suvga alohida e'tibor qaratildi. Kimyoviy element uning tarkibi bilan o'zaro ta'sir qildi, bu bir qator patogen bakteriyalar va mikroorganizmlarni yo'q qilishga imkon berdi. Va bu biz ko'rib chiqayotgan modda juda talab qilinadigan barcha sohalar emas. Kremniyning tuzilishi uning ko'p qirraliligini belgilaydi.

Xususiyatlari

Moddaning xususiyatlari bilan ko'proq tanishish uchun uni barcha mumkin bo'lgan xususiyatlarni hisobga olgan holda ko'rib chiqish kerak. Kimyoviy element kremniy uchun xarakteristikalar rejasi fizik xususiyatlar, elektr xossalari, birikmalar, reaktsiyalar va ularning o'tish shartlarini o'rganish va boshqalarni o'z ichiga oladi. Kristalli shakldagi kremniy metall tusli quyuq kulrang rangga ega. Yuz markazlashtirilgan kubik panjara uglerod panjarasiga (olmos) o'xshaydi, lekin uzunroq bog'lanishlar tufayli u unchalik kuchli emas. 800 o C ga qizdirilganda u plastik bo'lib qoladi, boshqa hollarda u mo'rt bo'lib qoladi. Kremniyning fizik xususiyatlari bu moddani haqiqatdan ham noyob qiladi: u infraqizil nurlanish uchun shaffofdir. Erish temperaturasi - 1410 0 S, qaynash harorati - 2600 0 S, normal sharoitda zichligi - 2330 kg/m3. Issiqlik o'tkazuvchanligi doimiy emas, har xil namunalar uchun u taxminan 25 0 S qiymatida olinadi. Kremniy atomining xususiyatlari uni yarim o'tkazgich sifatida ishlatishga imkon beradi. Ushbu dastur sohasi zamonaviy dunyoda eng ko'p talabga ega. Elektr o'tkazuvchanligining qiymati kremniyning tarkibi va u bilan birga bo'lgan elementlardan ta'sirlanadi. Shunday qilib, elektron o'tkazuvchanlikni oshirish uchun surma, mishyak va fosfor, teshik o'tkazuvchanligi uchun - alyuminiy, galiy, bor va indiy ishlatiladi. Supero'tkazuvchilar sifatida kremniyli qurilmalarni yaratishda qurilmaning ishlashiga ta'sir qiluvchi ma'lum bir agent bilan sirt ishlov berish qo'llaniladi.

Silikonning ajoyib o'tkazgich sifatidagi xususiyatlari zamonaviy asbobsozlikda juda keng qo'llaniladi. Uni qo'llash ayniqsa murakkab uskunalar (masalan, zamonaviy hisoblash qurilmalari, kompyuterlar) ishlab chiqarishda dolzarbdir.

Kremniy: kimyoviy elementning xususiyatlari

Ko'pgina hollarda kremniy tetravalentdir, lekin u +2 qiymatiga ega bo'lishi mumkin bo'lgan aloqalar ham mavjud. Oddiy sharoitlarda u faol emas, kuchli birikmalarga ega va xona haroratida faqat gazsimon agregat holatida bo'lgan ftor bilan reaksiyaga kirishishi mumkin. Bu sirtni dioksid plyonkasi bilan to'sib qo'yish ta'siri bilan izohlanadi, bu atrofdagi kislorod yoki suv bilan o'zaro ta'sirlashganda kuzatiladi. Reaksiyalarni rag'batlantirish uchun katalizatordan foydalanish kerak: haroratni oshirish kremniy kabi modda uchun idealdir. Kimyoviy element kislorod bilan 400-500 0 S da o'zaro ta'sir qiladi, natijada dioksid plyonkasi ko'payadi va oksidlanish jarayoni sodir bo'ladi. Harorat 50 0 S ga ko'tarilganda brom, xlor, yod bilan reaksiya kuzatiladi, natijada uchuvchi tetragalidlar hosil bo'ladi. Silikon kislotalar bilan o'zaro ta'sir qilmaydi, gidroftorik va nitrat kislotalar aralashmasidan tashqari, qizdirilgan holatda bo'lgan har qanday ishqor erituvchi hisoblanadi. Vodorod kremniy faqat silisidlarning parchalanishi natijasida hosil bo'ladi, u vodorod bilan reaksiyaga kirishmaydi. Bor va uglerodli birikmalar eng katta kuch va kimyoviy passivlik bilan ajralib turadi. Ishqorlar va kislotalarga yuqori qarshilik azot bilan bog'liq bo'lib, u 1000 0 S dan yuqori haroratlarda yuzaga keladi. Silitsidlar metallar bilan reaksiyaga kirishib olinadi va bu holda kremniy ko'rsatadigan valentlik qo'shimcha elementga bog'liq. O'tish metallining ishtirokida hosil bo'lgan moddaning formulasi kislotalarga chidamli. Kremniy atomining tuzilishi uning xususiyatlariga va boshqa elementlar bilan o'zaro ta'sir qilish qobiliyatiga bevosita ta'sir qiladi. Tabiatda va moddaga ta'sir qilishda (laboratoriyada, sanoat sharoitida) bog'lanish jarayoni sezilarli darajada farqlanadi. Kremniyning tuzilishi uning kimyoviy faolligini ko'rsatadi.

Tuzilishi

Silikon o'ziga xos xususiyatlarga ega. Yadro zaryadi +14 ni tashkil etadi, bu davriy jadvaldagi seriya raqamiga mos keladi. Zaryadlangan zarrachalar soni: protonlar - 14; elektronlar - 14; neytronlar - 14. Kremniy atomining tuzilish diagrammasi quyidagicha: Si +14) 2) 8) 4. Oxirgi (tashqi) sathda 4 ta elektron bo'lib, oksidlanish darajasini “+” yoki “-” bilan aniqlaydi. ” belgisi. Silikon oksid SiO 2 (valentlik 4+) formulasiga ega, uchuvchi vodorod birikmasi SiH 4 (valentlik -4). Kremniy atomining katta hajmi ba'zi birikmalar, masalan, ftor bilan birlashganda, 6 koordinatsion raqamga ega bo'lish imkonini beradi. Molyar massa - 28, atom radiusi - 132 pm, elektron qobiq konfiguratsiyasi: 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 2.

Ilova

Yuzaki yoki to'liq qo'shilgan kremniy ko'plab, shu jumladan yuqori aniqlikdagi qurilmalarni (masalan, quyosh fotoelementlari, tranzistorlar, oqim rektifikatorlari va boshqalar) yaratishda yarimo'tkazgich sifatida ishlatiladi. Ultrasof kremniy quyosh xujayralari (energiya) yaratish uchun ishlatiladi. Monokristalli turi nometall va gaz lazerlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Silikon birikmalari shisha, keramik plitkalar, idish-tovoqlar, chinni va sopol idishlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Olingan tovarlar turlarining xilma-xilligini tasvirlash qiyin, ulardan foydalanish uy xo'jaligida, san'at va fanda va ishlab chiqarishda sodir bo'ladi. Olingan tsement qurilish aralashmalari, g'ishtlar va pardozlash materiallarini yaratish uchun xom ashyo bo'lib xizmat qiladi. Yog 'va moylash materiallarining tarqalishi ko'plab mexanizmlarning harakatlanuvchi qismlarida ishqalanish kuchini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin. Agressiv muhitga (kislotalar, haroratlar) qarshilik ko'rsatishda o'ziga xos xususiyatlari tufayli silisidlar sanoatda keng qo'llaniladi. Ularning elektr, yadroviy va kimyoviy xarakteristikalari murakkab sanoat mutaxassislari tomonidan hisobga olinadi, kremniy atomining tuzilishi ham muhim rol o'ynaydi.

Biz bugungi kunda eng ko'p bilim talab qiladigan va ilg'or qo'llash sohalarini sanab o'tdik. Eng keng tarqalgan, katta hajmlarda ishlab chiqarilgan texnik kremniy bir qator sohalarda qo'llaniladi:

1. Sofroq moddani ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida.
2. Metallurgiya sanoatida qotishmalarni qotishma uchun: kremniyning mavjudligi refrakterlikni oshiradi, korroziyaga chidamliligini va mexanik kuchini oshiradi (agar bu element ortiqcha bo'lsa, qotishma juda mo'rt bo'lishi mumkin).
3. Metalldan ortiqcha kislorodni olib tashlash uchun deoksidlovchi sifatida.
4. Silanlar ishlab chiqarish uchun xom ashyo (organik moddalar bilan kremniy birikmalari).
5. Kremniy va temir qotishmasidan vodorod ishlab chiqarish uchun.
6. Quyosh panellarini ishlab chiqarish.

Ushbu modda inson tanasining normal ishlashi uchun ham katta ahamiyatga ega. Bu holda kremniyning tuzilishi va uning xususiyatlari hal qiluvchi ahamiyatga ega. Bunday holda, uning ortiqcha yoki etishmasligi jiddiy kasalliklarga olib keladi.

Inson tanasida

Tibbiyot kremniyni uzoq vaqt davomida bakteritsid va antiseptik vosita sifatida ishlatib kelmoqda. Ammo tashqi foydalanishning barcha afzalliklari bilan bu element inson tanasida doimiy ravishda yangilanishi kerak. Tarkibining normal darajasi umuman hayot faoliyatini yaxshilaydi. Agar u etishmasa, 70 dan ortiq mikroelementlar va vitaminlar organizm tomonidan so'rilmaydi, bu esa bir qator kasalliklarga qarshilikni sezilarli darajada kamaytiradi. Kremniyning eng yuqori foizi suyaklar, teri va tendonlarda kuzatiladi. U kuchni saqlaydigan va elastiklik beradigan strukturaviy element rolini o'ynaydi. Skeletning barcha qattiq to'qimalari uning birikmalari tufayli hosil bo'ladi. So'nggi tadqiqotlar buyraklar, oshqozon osti bezi va biriktiruvchi to'qimalarda kremniy tarkibini aniqladi. Ushbu organlarning tananing faoliyatidagi roli juda katta, shuning uchun uning tarkibidagi pasayish hayotni ta'minlashning ko'plab asosiy ko'rsatkichlariga zararli ta'sir ko'rsatadi. Tana kuniga 1 gramm kremniyni oziq-ovqat va suv bilan olishi kerak - bu terining yallig'lanish jarayonlari, suyaklarning yumshashi, jigarda, buyraklarda tosh paydo bo'lishi, ko'rishning yomonlashishi, sochlarning holati kabi mumkin bo'lgan kasalliklarning oldini olishga yordam beradi. va tirnoqlar, ateroskleroz. Ushbu elementning etarli darajasi bilan immunitet kuchayadi, metabolik jarayonlar normallashadi va inson salomatligi uchun zarur bo'lgan ko'plab elementlarning so'rilishi yaxshilanadi. Kremniyning eng katta miqdori don, turp va grechkada. Silikon suv katta foyda keltiradi. Uni qo'llash miqdori va chastotasini aniqlash uchun mutaxassisga murojaat qilish yaxshiroqdir.