Silicon ni mojawapo ya vipengele vinavyohitajika sana katika teknolojia na sekta. Inadaiwa hii kwa mali yake isiyo ya kawaida. Leo, kuna misombo mingi tofauti ya kipengele hiki ambayo ina jukumu muhimu katika usanisi na uundaji wa bidhaa za kiufundi, sahani, glasi, vifaa, vifaa vya ujenzi na kumaliza, vito vya mapambo na tasnia zingine.
Sifa za jumla za silikoni
Tukizingatia nafasi ya silikoni katika mfumo wa muda, tunaweza kusema hivi:
- Ipo katika kundi la IV la kikundi kidogo.
- Nambari ya kawaida 14.
- Misa ya atomiki 28, 086.
- Alama ya kemikali Si.
- Jina - silicon, au kwa Kilatini - silicium.
- Mipangilio ya kielektroniki ya safu ya nje ya 4e:2e:8e.
Miani ya fuwele ya silikoni inafanana na ile ya almasi. Atomi ziko kwenye nodi, aina yake ni ujazo unaozingatia uso. Hata hivyo, kutokana na urefu wa dhamana, sifa halisi za silikoni ni tofauti sana na zile za urekebishaji wa allotropiki ya kaboni.
Sifa za kimwili na kemikali
Zipo mbilimarekebisho ya allotropiki ya kipengele hiki: amofasi na fuwele. Wanafanana sana. Hata hivyo, kama ilivyo kwa dutu nyingine, tofauti kuu kati yao ni kimiani kioo cha silicon.
Katika hali hii, marekebisho yote mawili ni unga wa rangi tofauti.
1. Silicon ya fuwele ni poda ya kijivu iliyokolea inayong'aa kama chuma. Muundo wake unafanana na almasi, lakini mali ni tofauti. Ana:
- udhaifu;
- ugumu wa chini;
- sifa za semiconductor;
- hatua myeyuko 14150C;
- 2.33g/cm3;
- hatua mchemko 27000C.
Shughuli yake ya kemikali ni ya chini ikilinganishwa na aina nyingine ya allotropiki.
2. Silicon ya amorphous - poda ya kahawia-kahawia, ina muundo wa almasi iliyoharibika sana. Shughuli ya kemikali ni ya juu sana.
Kwa ujumla, ikumbukwe kuwa silikoni haipendi kuguswa. Ili kuitikia, unahitaji halijoto ya angalau 400-5000C. Chini ya hali hizi, misombo mbalimbali ya kemikali ya silicon huundwa. Kama vile:
- oksidi;
- halides;
- silika;
- nitrides;
- inaboa;
- carbides.
Mwingiliano unaowezekana wa silicon na asidi ya nitriki au alkali, ambayo inaitwa mchakato wa etching. Michanganyiko ya organosilicon imeenea sana na inazidi kuwa maarufu leo.
Kuwa katika asili
Silikoni inapatikana katika asili kwa kiasi kikubwa. Iko katika nafasi ya pili baada ya oksijeni katika suala la kuenea. Sehemu yake ya wingi ni karibu 30%. Maji ya bahari pia yana kipengele hiki katika mkusanyiko wa takriban 3 mg / l. Kwa hivyo, haiwezi kusemwa kuwa silikoni ni kipengele adimu katika asili.
Kinyume chake, kuna miamba na madini mengi tofauti ambamo hutokea na ambayo inaweza kuchimbwa. Misombo ya asili ya silikoni ya kawaida ni kama ifuatavyo:
- Silika. Fomula ya kemikali ni SiO2. Kuna aina kubwa kabisa ya aina za madini na miamba kulingana nayo: mchanga, jiwe, feldspars, quartz, kioo cha mwamba, amethisto, kalkedoni, kanelia, opal, yaspi na wengine.
- Silicates na aluminosilicates. Kaolin, spars, mica, chumvi za asidi ya sililiki, asbestosi, talc.
Kwa hivyo, silikoni inasambazwa sana katika asili, na misombo yake ni maarufu na inahitajika miongoni mwa watu kwa matumizi ya kiufundi.
Silicon na misombo yake
Kwa kuwa kipengele kinachohusika hakiwezi kuwepo katika umbo lake safi, kwa hiyo misombo yake mbalimbali ni muhimu. Kutoka kwa mtazamo wa kemikali, inaweza kuonyesha hali tatu za oxidation: +2, +4, -4. Kuendelea kutoka kwa hili, na vile vile kutoka kwa inertness yake, lakini maalum katika muundo wa kimiani ya kioo, huunda aina kuu zifuatazo za vitu:
- michanganyiko ya binary na zisizo za metali (silane, carbudi, nitride, fosfidi na kadhalika;
- oksidi;
- siliconasidi;
- silikati za chuma.
Hebu tuangalie kwa karibu umuhimu wa silikoni na misombo yake, ambayo ni ya kawaida na inayohitajika kwa watu.
oksidi za silicon
Kuna aina mbili za dutu hii, zinazoonyeshwa na fomula:
- SiO;
- SiO2.
Hata hivyo, iliyoenea zaidi ni dioksidi. Inapatikana katika maumbile katika umbo la mawe mazuri sana ya nusu-thamani:
- agate;
- kalkedoni;
- opal;
- carnelian;
- yaspi;
- amethisto;
- rhinestone.
Matumizi ya silikoni katika fomu hii yamepata matumizi yake katika utengenezaji wa vito. Vito vya kupendeza vya dhahabu na fedha vimetengenezwa kwa vito hivi vya nusu-thamani na nusu-thamani.
Aina chache zaidi za silicon dioxide:
- quartz;
- mchanga wa mto na quartz;
- mwamba;
- feldspars.
Matumizi ya silikoni katika aina hizi hutekelezwa katika kazi za ujenzi, uhandisi, vifaa vya elektroniki vya redio, tasnia ya kemikali na madini. Kwa pamoja, oksidi zilizoorodheshwa ni za dutu moja - silika.
Silicon carbide na matumizi yake
Silicon na misombo yake ni nyenzo za siku zijazo na za sasa. Moja ya vifaa hivi ni carborundum au carbudi ya kipengele hiki. Njia ya kemikali ya SiC. Hutokea kama madini ya moissanite.
Katika umbo lake safi, mchanganyiko wa kaboni na silikoni ni mzurifuwele za uwazi zinazofanana na miundo ya almasi. Hata hivyo, vitu vya rangi ya kijani na nyeusi hutumiwa kwa madhumuni ya kiufundi.
Sifa kuu za dutu hii, kuruhusu matumizi yake katika madini, uhandisi, tasnia ya kemikali, ni kama ifuatavyo:
- wide gap semiconductor;
- nguvu ya juu sana (7 kwenye kipimo cha Mohs);
- himili joto la juu;
- ustahimilivu bora wa umeme na mshikamano wa joto.
Yote haya hurahisisha kutumia carborundum kama nyenzo abrasive katika madini na usanisi wa kemikali. Na pia kwa msingi wake wa kuzalisha LED za wigo mpana, sehemu za tanuu za kuyeyusha glasi, nozzles, tochi, vito vya mapambo (moissanite inathaminiwa zaidi ya zirconia za ujazo).
Silan na maana yake
Mchanganyiko wa hidrojeni wa silikoni huitwa silane na hauwezi kupatikana kwa usanisi wa moja kwa moja kutoka kwa nyenzo za kuanzia. Ili kuipata, silicides za metali mbalimbali hutumiwa, ambazo zinatibiwa na asidi. Kama matokeo, silane ya gesi hutolewa na chumvi ya chuma huundwa.
Cha kufurahisha, muunganisho unaohusika haufanyiki peke yako. Kila mara kama matokeo ya mmenyuko, mchanganyiko wa mono-, di- na trisilane hupatikana, ambapo atomi za silikoni huunganishwa kwa minyororo.
Kulingana na sifa zake, misombo hii ni vinakisishaji vikali. Wakati huo huo, wao wenyewe hutiwa oksidi kwa urahisi na oksijeni, wakati mwingine na mlipuko. Kwa halojeni, athari huwa na vurugu kila wakati, na chafu kubwanishati.
Matumizi ya silane ni kama ifuatavyo:
- Mitikio ya usanisi wa kikaboni, ambayo husababisha kuundwa kwa misombo muhimu ya oganosilicon - silicones, raba, sealants, mafuta ya kulainisha, emulsions na wengine.
- Elektroniki ndogo (Vichunguzi vya LCD, saketi za kiufundi zilizounganishwa, n.k.).
- Kupata polysilicon ya hali ya juu zaidi.
- Udaktari wa meno kwa kutumia viungo bandia.
Kwa hivyo, umuhimu wa silanes katika ulimwengu wa kisasa ni mkubwa.
Silicic asidi na silicates
Hidroksidi ya kipengele kinachohusika ni asidi tofauti za silisia. Angazia:
- meta;
- ortho;
- polisi na asidi nyingine.
Zote zimeunganishwa na sifa zinazofanana - ukosefu wa utulivu uliokithiri katika hali huria. Wao hutengana kwa urahisi chini ya ushawishi wa joto. Chini ya hali ya kawaida, haipo kwa muda mrefu, kugeuka kwanza kwenye sol, na kisha kwenye gel. Baada ya kukausha, miundo kama hiyo inaitwa gel za silika. Hutumika kama adsorbents katika vichujio.
Muhimu, kutoka kwa mtazamo wa viwanda, ni chumvi za asidi ya silicic - silicates. Zinachangia uzalishaji wa vitu kama vile:
- glasi;
- saruji;
- cement;
- zeolite;
- kaolin;
- kaure;
- faience;
- fuwele;
- kauri.
silikati za metali ya alkali huyeyuka, nyingine zote haziwezi kuyeyuka. Kwa hiyo, silicate ya sodiamu na potasiamu inaitwa kioo kioevu. Gundi ya clerical ya kawaida - hii ni sodiamuchumvi ya asidi ya silicic.
Lakini misombo inayovutia zaidi bado ni miwani. Haijalishi ni lahaja ngapi za dutu hii walikuja nazo! Leo wanapata chaguzi za rangi, macho, matte. Glassware inashangaza kwa uzuri na aina mbalimbali. Kwa kuongeza oksidi fulani za chuma na zisizo za chuma kwenye mchanganyiko, aina mbalimbali za aina za kioo zinaweza kuzalishwa. Wakati mwingine hata utungaji sawa, lakini asilimia tofauti ya vipengele husababisha tofauti katika mali ya dutu. Mfano ni porcelaini na faience, fomula yake ni SiO2AL2O3 K 2O.
Kioo cha Quartz ni aina ya bidhaa safi sana ambayo muundo wake unafafanuliwa kama silicon dioxide.
Ugunduzi katika misombo ya silicon
Katika miaka michache iliyopita ya utafiti, imethibitishwa kuwa silikoni na misombo yake ndio washiriki muhimu zaidi katika hali ya kawaida ya viumbe hai. Kwa ukosefu au ziada ya kipengele hiki, magonjwa kama vile:
- saratani;
- kifua kikuu;
- arthritis;
- cataract;
- ukoma;
- kuhara;
- rheumatism;
- hepatitis na wengine.
Mchakato wa kuzeeka wenyewe pia unahusishwa na kiasi cha maudhui ya silicon. Majaribio mengi juu ya mamalia yamethibitisha kuwa kwa kukosekana kwa kipengele, mashambulizi ya moyo, kiharusi, saratani hutokea na virusi vya hepatitis huanzishwa.
