שם אלפביתי בכימיה. רשימה אלפביתית של יסודות כימיים. מולקולת סיליקון ואטום

כל שמות היסודות הכימיים מגיעים לָטִינִית. זה חיוני על מנת שמדענים יוכלו לעשות זאת מדינות שונותיכלו להבין אחד את השני.

סימנים כימיים של היסודות

יסודות מסומנים בדרך כלל על ידי סימנים כימיים (סמלים). לפי הצעתו של הכימאי השבדי Berzelius (1813), יסודות כימיים מסומנים על ידי ראשי או ראשי ואחת האותיות הבאות של השם הלטיני של היסוד הנתון; האות הראשונה היא תמיד אות גדולה, האות הקטנה השנייה. לדוגמה, מימן (Hydrogenium) מסומן באות H, חמצן (Oxygenium) באות O, גופרית (Sulfur) באות S; כספית (Hydrargyrum) - עם האותיות Hg, אלומיניום (אלומיניום) - אל, ברזל (Ferrum) - Fe וכו'.

אורז. 1. טבלת יסודות כימיים עם שמות בלטינית ורוסית.

שמות רוסיים של יסודות כימיים הם לעתים קרובות שמות לטיניים עם סיומות שונה. אך ישנם גם אלמנטים רבים שהגייתם שונה מהמקור הלטיני. אלו הן מילים מקומיות ברוסית (לדוגמה, ברזל), או מילים שהן תרגום (לדוגמה, חמצן).

מינוח כימי

מינוח כימיקלים - השם הנכון של כימיקלים. המילה הלטינית נומנקלטורה מתורגמת כ"רשימה של שמות, כותרות"

על בשלב מוקדםבפיתוח הכימיה ניתנו לחומרים שמות שרירותיים ואקראיים (שמות טריוויאליים). נוזלים נדיפים כונו אלכוהולים, הם כללו "אלכוהול הידרוכלורי" - תמיסה מימית של חומצה הידרוכלורית, "אלכוהול סיליטרי" - חומצה חנקתית, "אלכוהול אמוניה" - תמיסה מימית של אמוניה. נוזלים ומוצקים שמנוניים נקראו שמנים, למשל, חומצה גופרתית מרוכזת נקראה "שמן ויטריול", ארסן כלורי - "שמן ארסן".

לפעמים נקראו חומרים על שם מגלהם, למשל, "מלח גלאובר" Na 2 SO 4 * 10H 2 O, שהתגלה על ידי הכימאי הגרמני I. R. Glauber במאה ה-17.

אורז. 2. דיוקן I. R. Glauber.

השמות העתיקים יכלו להצביע על טעמם של חומרים, צבע, ריח, מראה, פעולה רפואית. לחומר אחד היו לפעמים כמה שמות.

עד סוף המאה ה-18 לא היו ידועים יותר מ-150-200 תרכובות לכימאים.

המערכת הראשונה של שמות מדעיים בכימיה פותחה ב-1787 על ידי ועדה של כימאים בראשות א' לבויזיה. המינוח הכימי של Lavoisier שימש בסיס ליצירת מינוחים כימיים לאומיים. כדי שכימאים ממדינות שונות יבינו זה את זה, יש לאחד את המינוח. כרגע בונה נוסחאות כימיותוהשמות של חומרים אנאורגניים כפופים למערכת כללי המינוח שנוצרה על ידי הוועדה של האיגוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית (IUPAC). כל חומר מיוצג על ידי נוסחה, לפיה נבנה השם השיטתי של התרכובת.

אורז. 3. א' לבואזיה.

מה למדנו?

לכל היסודות הכימיים יש שורשים לטיניים. שמות לטיניים של יסודות כימיים מקובלים בדרך כלל. ברוסית, הם מועברים באמצעות איתור או תרגום. עם זאת, למילים מסוימות יש משמעות רוסית מקורית, כגון נחושת או ברזל. המינוח הכימי כפוף לכל החומרים הכימיים המורכבים מאטומים ומולקולות. לראשונה פותחה מערכת השמות המדעיים על ידי A. Lavoisier.

חידון נושא

הערכת דוח

דירוג ממוצע: 4.2. סך הדירוגים שהתקבלו: 768.

כיצד להשתמש בטבלה המחזורית? עבור אדם לא מודע, קריאת הטבלה המחזורית זהה להסתכלות על הרונים העתיקים של האלפים עבור גמד. והטבלה המחזורית יכולה לספר הרבה על העולם.

בנוסף לשרת אותך בבחינה, זה גם פשוט הכרחי לפתרון מספר עצום של כימיקלים ו משימות פיזיות. אבל איך לקרוא את זה? למרבה המזל, היום כולם יכולים ללמוד את האמנות הזו. במאמר זה נספר לכם כיצד להבין את הטבלה המחזורית.

המערכת המחזורית של יסודות כימיים (טבלת מנדלייב) היא סיווג של יסודות כימיים הקובע את התלות של תכונות שונות של יסודות במטען של גרעין האטום.

היסטוריה של יצירת השולחן

דמיטרי איבנוביץ' מנדלייב היה כימאי לא פשוט, אם מישהו חושב כך. הוא היה כימאי, פיזיקאי, גיאולוג, מטרולוג, אקולוג, כלכלן, איש שמן, אווירונאוט, יצרן מכשירים ומורה. במהלך חייו הספיק המדען לערוך מחקר יסודי רב בתחומי ידע שונים. לדוגמה, הדעה הרווחת היא שמנדלייב חישב את החוזק האידיאלי של וודקה - 40 מעלות.

איננו יודעים כיצד טיפל מנדלייב בוודקה, אך ידוע בוודאות כי עבודת הדוקטורט שלו בנושא "שיח על שילוב אלכוהול עם מים" לא הייתה קשורה לוודקה ונחשבת לריכוזי אלכוהול מ-70 מעלות. עם כל היתרונות של המדען, גילוי החוק התקופתי של יסודות כימיים - אחד מחוקי הטבע הבסיסיים, הביא לו את התהילה הרחבה ביותר.

יש אגדה לפיה המדען חלם על המערכת המחזורית, שלאחריה הוא רק צריך לסיים את הרעיון שהופיע. אבל, אם הכל היה כל כך פשוט .. גרסה זו של יצירת הטבלה המחזורית, ככל הנראה, היא לא יותר מאשר אגדה. כשנשאל כיצד נפתח השולחן, דמיטרי איבנוביץ' עצמו ענה: " אני חושב על זה אולי עשרים שנה, ואתה חושב: ישבתי ופתאום... זה מוכן".

באמצע המאה התשע עשרה, ניסיונות לייעל את היסודות הכימיים הידועים (63 יסודות היו ידועים) נעשו במקביל על ידי מספר מדענים. לדוגמה, בשנת 1862 הציב אלכסנדר אמיל צ'נקורטואה את היסודות לאורך סליל וציין את החזרה המחזורית של תכונות כימיות.

הכימאי והמוזיקאי ג'ון אלכסנדר ניולנדס הציע את הגרסה שלו לטבלה המחזורית ב-1866. עובדה מעניינת היא שבסידור היסודות ניסה המדען לגלות הרמוניה מוזיקלית מיסטית כלשהי. בין שאר הניסיונות היה הניסיון של מנדלייב, שהוכתר בהצלחה.

בשנת 1869 פורסמה הסכימה הראשונה של הטבלה, והיום של 1 במרץ 1869 נחשב ליום גילוי החוק התקופתי. המהות של הגילוי של מנדלייב הייתה שתכונותיהם של יסודות בעלי מסה אטומית גדלה אינן משתנות באופן מונוטוני, אלא מעת לעת.

הגרסה הראשונה של הטבלה הכילה רק 63 אלמנטים, אבל מנדלייב קיבל מספר החלטות מאוד לא סטנדרטיות. אז, הוא ניחש להשאיר מקום בטבלה ליסודות שטרם התגלו, וגם שינה את המסה האטומית של כמה יסודות. נכונותו הבסיסית של החוק שנגזר על ידי מנדלייב אושרה בקרוב מאוד, לאחר גילוי הגליום, הסקנדיום והגרמניום, שאת קיומם חזו מדענים.

מבט מודרני של הטבלה המחזורית

להלן הטבלה עצמה.

כיום, במקום משקל אטומי (מסה אטומית), משתמשים במושג מספר אטומי (מספר הפרוטונים בגרעין) לסדר יסודות. הטבלה מכילה 120 יסודות, המסודרים משמאל לימין בסדר עולה של מספר אטומי (מספר פרוטונים)

העמודות של הטבלה הן מה שנקרא קבוצות, והשורות הן נקודות. בטבלה יש 18 קבוצות ו-8 תקופות.

התכונות המתכתיות של היסודות יורדות כאשר נעים לאורך התקופה משמאל לימין, ועולות בכיוון ההפוך.
מימדי האטומים יורדים ככל שהם נעים משמאל לימין לאורך התקופות.
כאשר עוברים מלמעלה למטה בקבוצה, התכונות המתכתיות המפחיתות גדלות.
תכונות חמצון ולא מתכתיות גדלות לאורך התקופה משמאל לימין.

מה נלמד על האלמנט מהטבלה? לדוגמה, בואו ניקח את האלמנט השלישי בטבלה - ליתיום, ונבחן אותו בפירוט.

קודם כל, אנו רואים את סמל היסוד עצמו ואת שמו תחתיו. בפינה השמאלית העליונה מופיע המספר האטומי של היסוד, לפי סדר מיקומו של היסוד בטבלה. המספר האטומי, כפי שכבר הוזכר, שווה למספר הפרוטונים בגרעין. מספר הפרוטונים החיוביים בדרך כלל שווה למספר האלקטרונים השליליים באטום (למעט איזוטופים).

המסה האטומית מצוינת מתחת למספר האטומי (בגרסה זו של הטבלה). אם נעגל את המסה האטומית למספר השלם הקרוב ביותר, נקבל את מה שנקרא מספר מסה. ההבדל בין מספר המסה למספר האטומי נותן את מספר הנייטרונים בגרעין. לפיכך, מספר הנייטרונים בגרעין הליום הוא שניים, ובליתיום - ארבעה.

אז הקורס שלנו "שולחן מנדלייב לבובות" הסתיים. לסיכום, אנו מזמינים אתכם לצפות בסרטון נושא, ואנו מקווים שהשאלה כיצד להשתמש בטבלה המחזורית של מנדלייב התבהרה לכם יותר. אנו מזכירים לכם שלמידת נושא חדש היא תמיד יעילה יותר לא לבד, אלא בעזרת מנטור מנוסה. לכן, לעולם אל תשכחו את שירות הסטודנטים, אשר ישמחו לשתף אתכם בידע ובניסיון שלהם.

כיסוד כימי עצמאי, סיליקון נודע לאנושות רק בשנת 1825. מה שכמובן לא מנע את השימוש בתרכובות סיליקון במספר כל כך של ספירות שקל יותר לפרט את אלו שבהם לא נעשה שימוש באלמנט. מאמר זה ישפוך אור על הפיזי, המכני והשימושי תכונות כימיותסיליקון ותרכובותיו, תחומי יישום, נדבר גם על איך סיליקון משפיע על תכונות הפלדה ומתכות אחרות.

כדי להתחיל, בואו נתמקד מאפיינים כללייםסִילִיקוֹן. בין 27.6 ל-29.5% מהמסה של קרום כדור הארץ הוא סיליקון. IN מי יםגם ריכוז היסוד הוגן - עד 3 מ"ג לליטר.

מבחינת השכיחות בליתוספירה, הסיליקון תופס את המקום השני של הכבוד אחרי החמצן. עם זאת, צורתו המוכרת ביותר, סיליקה, היא תחמוצת, ודווקא התכונות שלה הפכו לבסיס ליישום כה רחב.

הסרטון הזה יגיד לכם מהו סיליקון:

קונספט ותכונות

סיליקון הוא לא מתכת, אך בתנאים שונים הוא יכול להפגין תכונות חומציות ובסיסיות כאחד. זהו מוליך למחצה טיפוסי ונמצא בשימוש נרחב ביותר בהנדסת חשמל. התכונות הפיזיקליות והכימיות שלו נקבעות במידה רבה על ידי המצב האלוטרופי. לרוב, הם עוסקים בצורה הגבישית, שכן איכויותיה מבוקשות יותר בכלכלה הלאומית.

סיליקון הוא אחד מאקרונוטריינטים הבסיסיים בגוף האדם. לחסרונו יש השפעה מזיקה על מצב רקמת העצם, השיער, העור, הציפורניים. בנוסף, סיליקון משפיע על ביצועי מערכת החיסון.
ברפואה, היסוד, או ליתר דיוק, תרכובותיו, מצאו את השימוש הראשון שלהם בתפקיד זה. מים מבארות מרופדות בצור נבדלו לא רק בטוהר, אלא גם השפיעו לטובה על ההתנגדות מחלות מדבקות. כיום, תרכובות עם סיליקון משמשות בסיס לתרופות נגד שחפת, טרשת עורקים ודלקת פרקים.
באופן כללי, מתכת שאינה פעילה, אולם קשה למצוא אותה בצורתה הטהורה. זה נובע מהעובדה שבאוויר הוא מופס במהירות על ידי שכבת דו-חמצנית ומפסיק להגיב. בחימום, הפעילות הכימית גוברת. כתוצאה מכך, האנושות מכירה הרבה יותר את תרכובות החומר, ולא את עצמה.

אז, סיליקון יוצר סגסוגות עם כמעט כל המתכות - סיליקידים. כולם נבדלים על ידי אינפוזיותם וקשיותם ומשמשים בתחומים שלהם: טורבינות גז, מחממי תנורים.

לא מתכת ממוקמת בטבלה של D.I. Mendeleev בקבוצה 6 יחד עם פחמן, גרמניום, מה שמעיד על משותף מסוים עם חומרים אלה. אז, עם פחמן, זה "משותף" עם היכולת ליצור תרכובות מהסוג האורגני. יחד עם זאת, סיליקון, כמו גרמניום, יכול להפגין תכונות של מתכת בחלק תגובה כימיתאשר משמש בסינתזה.

יתרונות וחסרונות

כמו כל חומר אחר מבחינת יישום בכלכלה הלאומית, לסיליקון יש תכונות שימושיות מסוימות או לא מאוד. הם חשובים לקביעת אזור השימוש.

יתרון משמעותי של החומר הוא שלו זמינות. בטבע, לעומת זאת, זה לא בצורה חופשית, אבל עדיין, הטכנולוגיה להשגת סיליקון לא כל כך מסובכת, למרות שהיא גוזלת אנרגיה.
היתרון השני בחשיבותו הוא היווצרות תרכובות מרובותעם יוצא דופן תכונות שימושיות. אלו הם סילאנים, וסיליקידים, ודו-חמצני, וכמובן, סיליקטים שונים. היכולת של סיליקון ותרכובותיו ליצור תמיסות מוצקות מורכבות היא למעשה אינסופית, מה שמאפשר להשיג ללא סוף מגוון וריאציות של זכוכית, אבן וקרמיקה.
מאפייני מוליכים למחצההלא מתכת מספקת לו מקום כחומר בסיס בהנדסת חשמל ורדיו.
לא מתכת הוא לא רעיל, המאפשר יישום בכל תעשייה, ויחד עם זאת אינו הופך את התהליך הטכנולוגי לתהליך שעלול להיות מסוכן.

החסרונות של החומר כוללים רק פריכות יחסית עם קשיות טובה. סיליקון אינו משמש למבנים נושאי עומס, אך שילוב זה מאפשר לעבד כראוי את פני הגבישים, החשובים למכשור.

בואו נדבר כעת על המאפיינים העיקריים של סיליקון.

מאפיינים ומאפיינים

מכיוון שסיליקון גבישי משמש לרוב בתעשייה, דווקא התכונות שלו חשובות יותר, והן ניתנות במפרט הטכני. התכונות הפיזיקליות של חומר הן:

נקודת התכה - 1417 C;
נקודת רתיחה - 2600 C;
הצפיפות היא 2.33 גרם לקוב. ראה, מה שמעיד על שבריריות;
קיבולת החום, כמו גם מוליכות תרמית, אינם קבועים אפילו בדגימות הטהורות ביותר: 800 J / (ק"ג K), או 0.191 cal / (g deg) ו-84-126 W / (m K), או 0.20-0, 30 קלוריות/(ס"מ שניות מעלות), בהתאמה;
קרינת אינפרא אדום שקופה עד גל ארוכה, המשמשת באופטיקה אינפרא אדום;
קבוע דיאלקטרי - 1.17;
קשיות בסולם Mohs - 7.

התכונות החשמליות של לא מתכת תלויות מאוד בזיהומים. בתעשייה, תכונה זו משמשת על ידי אפנון הסוג הרצוי של המוליך למחצה. בטמפרטורות רגילות, הסיליקון שביר, אך כאשר מחומם מעל 800 C, עיוות פלסטי אפשרי.

המאפיינים של סיליקון אמורפי שונים להפליא: הוא היגרוסקופי מאוד ומגיב הרבה יותר פעיל אפילו בטמפרטורות רגילות.

המבנה וההרכב הכימי, כמו גם תכונות הסיליקון, נדונים בסרטון שלהלן:

הרכב ומבנה

הסיליקון קיים בשתי צורות אלוטרופיות, יציב באותה מידה בטמפרטורה רגילה.

גָבִישׁיש לו מראה של אבקה אפורה כהה. החומר, למרות שיש לו סריג קריסטל דמוי יהלום, הוא שביר - בגלל הקשר הארוך מדי בין האטומים. מעניינים הם תכונות המוליכים למחצה שלו.
בשעה מאוד לחצים גבוהיםזמין מְשׁוּשֶׁהשינוי עם צפיפות של 2.55 גרם / מ"ק. ראה עם זאת, שלב זה טרם מצא משמעות מעשית.
גָלוּם- אבקה חומה. שלא כמו הצורה הגבישית, הוא מגיב בצורה הרבה יותר פעילה. זה לא נובע כל כך מהאינרטיות של הצורה הראשונה, אלא מהעובדה שבאוויר החומר מכוסה בשכבת דו-חמצנית.

בנוסף, יש צורך לקחת בחשבון סוג נוסף של סיווג הקשור לגודל גביש הסיליקון, שיחד יוצרים חומר. סריג הגביש, כידוע, מרמז על סדר לא רק של אטומים, אלא גם של המבנים שאטומים אלו יוצרים - מה שנקרא סדר ארוך טווח. ככל שהוא גדול יותר, החומר יהיה הומוגני יותר בתכונותיו.

חד גבישי- המדגם הוא גביש יחיד. המבנה שלו מסודר ככל האפשר, המאפיינים הומוגניים וניתנים לחיזוי היטב. חומר זה הוא המבוקש ביותר בהנדסת חשמל. עם זאת, הוא שייך גם לסוג היקר ביותר, שכן תהליך קבלתו הוא מסובך, וקצב הגידול נמוך.
רב גבישי– המדגם מורכב ממספר גרגירים גבישיים גדולים. הגבולות ביניהם יוצרים רמות פגומות נוספות, מה שמפחית את ביצועי המדגם כמוליך למחצה ומוביל לבלאי מהיר יותר. הטכנולוגיה לגידול רב-גביש פשוטה יותר, ולכן החומר זול יותר.
רב גבישי- מורכב ממספר רב של גרגירים המסודרים באופן אקראי זה ביחס לזה. זהו המגוון הטהור ביותר של סיליקון תעשייתי, המשמש במיקרואלקטרוניקה ואנרגיה סולארית. לעתים קרובות הוא משמש כחומר גלם לגידול רב גבישי ויחיד.
גם סיליקון אמורפי תופס עמדה נפרדת בסיווג זה. כאן סדר האטומים נשמר רק במרחקים הקצרים ביותר. עם זאת, בהנדסת חשמל, הוא עדיין משמש בצורה של סרטים דקים.

ייצור לא מתכת

זה לא כל כך קל להשיג סיליקון טהור, לאור האדישות של התרכובות שלו ונקודת ההיתוך הגבוהה של רובם. בתעשייה משתמשים לרוב בהפחתת פחמן דו חמצני. התגובה מתבצעת בתנורי קשת בטמפרטורה של 1800 C. כך מתקבלת לא מתכת בטוהר של 99.9%, שאינה מספיקה לשימוש בה.

החומר המתקבל עובר כלור על מנת לקבל כלורידים והידרוכלורידים. לאחר מכן מנקים את החיבורים עם כולם שיטות אפשריותמזיהומים ולהפחית עם מימן.

כמו כן, ניתן לטהר את החומר על ידי קבלת מגנזיום סיליקיד. הסיליקיד נחשף להידרוכלורי או חומצה אצטיתס. מתקבל סילאן, ואת האחרון מטהרים בשיטות שונות - ספיגה, תיקון וכדומה. לאחר מכן הסילאן מפורק למימן ולסיליקון בטמפרטורה של 1000 C. במקרה זה מתקבל חומר עם שבריר טומאה של 10 -8 -10 -6%.

שימוש בחומרים

עבור התעשייה, המאפיינים האלקטרופיזיקליים של אי-מתכת הם בעלי העניין הגדול ביותר. צורתו החד-גבישית היא מוליך למחצה בעל פער עקיף. תכונותיו נקבעות על ידי זיהומים, מה שמאפשר להשיג גבישי סיליקון בעלי תכונות רצויות. אז, תוספת של בורון, אינדיום מאפשרת לגדל גביש עם מוליכות חור, והכנסת זרחן או ארסן - גביש עם מוליכות אלקטרונית.

סיליקון ממש משמש כבסיס להנדסת חשמל מודרנית. ממנו עשויים טרנזיסטורים, תאי פוטו, מעגלים משולבים, דיודות וכן הלאה. יתר על כן, הפונקציונליות של המכשיר נקבעת כמעט תמיד רק על ידי השכבה הקרובה לפני השטח של הגביש, מה שמוביל לדרישות מאוד ספציפיות במיוחד עבור טיפול פני השטח.
במטלורגיה, סיליקון טכני משמש הן כמשנה סגסוגת - הוא נותן חוזק גדול יותר, והן כמרכיב - למשל, וכמסיר חמצון - בייצור ברזל יצוק.
מתכות טהורות ומעודנות במיוחד מהווים את הבסיס לאנרגיה סולארית.
דו חמצני שאינו מתכתי מופיע בטבע בצורות שונות מאוד. הזנים הגבישיים שלו - אופל, אגת, קרנליאן, אמטיסט, גביש סלע, מצאו את מקומם בתכשיטים. שינויים שאינם כל כך אטרקטיביים במראה - צור, קוורץ, משמשים במטלורגיה, בנייה והנדסת חשמל ברדיו.
התרכובת של לא מתכת עם פחמן - קרביד, משמשת במטלורגיה, ובייצור מכשירים, ובתעשייה הכימית. זהו מוליך למחצה רחב רווחים, המאופיין בקשיות גבוהה - 7 בסולם Mohs, וחוזק, המאפשר להשתמש בו כחומר שוחק.
סיליקטים - כלומר מלחים של חומצה סיליקית. לא יציב, מתפרק בקלות בהשפעת הטמפרטורה. הם יוצאי דופן בכך שהם יוצרים מלחים רבים ומגוונים. אבל האחרונים הם הבסיס לייצור זכוכית, קרמיקה, פאיאנס, קריסטל, ו. אנו יכולים לומר בבטחה כי הבנייה המודרנית מבוססת על מגוון סיליקטים.
זכוכית מייצגת את המקרה המעניין ביותר כאן. הוא מבוסס על אלומינוסיליקטים, אבל זיהומים לא משמעותיים של חומרים אחרים - בדרך כלל תחמוצות - מעניקים לחומר הרבה תכונות שונות, כולל צבע. -, פאיאנס, פורצלן, למעשה, יש אותה נוסחה, אם כי עם יחס שונה של רכיבים, וגם הגיוון שלה מדהים.
לא-מתכת יש יכולת נוספת: היא יוצרת תרכובות מסוג פחמן, בצורה של שרשרת ארוכה של אטומי סיליקון. תרכובות כאלה נקראות תרכובות אורגנוסיליקון. היקף היישום שלהם ידוע לא פחות - מדובר בסיליקונים, חומרי איטום, חומרי סיכה וכדומה.

סיליקון הוא יסוד נפוץ מאוד והוא חשוב ביותר בתחומים רבים של הכלכלה הלאומית. יתר על כן, לא רק החומר עצמו משמש באופן פעיל, אלא כל התרכובות השונות והרבות שלו.

סרטון זה ידבר על התכונות והיישומים של סיליקון:

אחד היסודות הנפוצים ביותר בטבע הוא סיליקון, או סיליקון. תפוצה כה רחבה מדברת על החשיבות והמשמעות של החומר הזה. זה הבין ואומץ במהירות על ידי אנשים שלמדו כיצד להשתמש נכון בסיליקון למטרותיהם. היישום שלה מבוסס על מאפיינים מיוחדים, עליהם נדבר בהמשך.

סיליקון - יסוד כימי

אם נאפיין אלמנט זה לפי מיקום במערכת המחזורית, נוכל לזהות את הנקודות החשובות הבאות:

המספר הסידורי הוא 14.
התקופה היא השלישית הקטנה.
קבוצה - IV.
תת-הקבוצה היא העיקרית.
המבנה של מעטפת האלקטרון החיצונית מתבטא בנוסחה 3s 2 3p 2.
היסוד סיליקון מיוצג על ידי הסמל הכימי Si, אשר מבוטא "סיליקיום".
מצבי החמצון שהוא מציג הם: -4; +2; +4.
הערכיות של אטום היא IV.
המסה האטומית של סיליקון היא 28.086.
בטבע, ישנם שלושה איזוטופים יציבים של יסוד זה עם מספרי המסה 28, 29 ו-30.

לפיכך, מנקודת מבט כימית, אטום הסיליקון הוא יסוד נחקר מספיק, רבים מתכונותיו השונות תוארו.

היסטוריית גילוי

מכיוון שתרכובות שונות של היסוד הנדון הן מאוד פופולריות ומסיביות בתוכן בטבע, מימי קדם אנשים השתמשו וידעו על המאפיינים של רבים מהם. סיליקון טהור במשך זמן רב נותר מעבר לידע של האדם בכימיה.

התרכובות הפופולריות ביותר ששימשו בחיי היומיום ובתעשייה על ידי עמי התרבויות העתיקות (מצרים, רומאים, סינים, רוסים, פרסים ואחרים) היו אבנים יקרות ונוי המבוססות על תחמוצת סיליקון. אלו כוללים:

אוֹפַּל;
ריינסטון;
טוֹפָּז;
כריסופראז;
שׁוֹהַם;
כלקדוניה ואחרים.

מאז ימי קדם, נהוג להשתמש בקוורץ בעסקי הבנייה. עם זאת, הסיליקון היסודי עצמו נותר בלתי נתגלה עד המאה ה-19, אם כי מדענים רבים ניסו לשווא לבודד אותו מתרכובות שונות, תוך שימוש בזרזים, טמפרטורות גבוהות ואפילו זרם חשמלי. אלו מוחות בהירים כמו:

קרל שילה;
גיי-לוסאק;
תנר;
האמפרי דייווי;
אנטואן לבואזיה.

ינס ג'ייקובס ברזליוס הצליח להשיג סיליקון טהור ב-1823. לשם כך, הוא ערך ניסוי על היתוך של אדי סיליקון פלואוריד ואשלגן מתכתי. כתוצאה מכך, הוא קיבל שינוי אמורפי של היסוד המדובר. אותם מדענים הציעו שם לטיניאטום פתוח.

מעט מאוחר יותר, בשנת 1855, הצליח מדען אחר - סן קלייר-דוויל - לסנתז זן אלוטרופי נוסף - סיליקון גבישי. מאז, הידע על יסוד זה ותכונותיו החל לצמוח מהר מאוד. אנשים הבינו שיש לו תכונות ייחודיות שניתן להשתמש בהן בצורה חכמה מאוד כדי לענות על הצרכים שלהם. לכן, כיום אחד האלמנטים המבוקשים ביותר באלקטרוניקה ובטכנולוגיה הוא סיליקון. השימוש בו רק מרחיב את גבולותיו מדי שנה.

השם הרוסי לאטום ניתן על ידי המדען הס ב-1831. זה מה שדבק עד היום.

הסיליקון הוא השני בשכיחותו בטבע אחרי חמצן. אחוזו בהשוואה לאטומים אחרים בהרכב קרום כדור הארץ הוא 29.5%. בנוסף, פחמן וסיליקון הם שני יסודות מיוחדים שיכולים ליצור שרשראות על ידי חיבור זה עם זה. לכן ידועים יותר מ-400 מינרלים טבעיים שונים עבור האחרון, שבהרכבם הוא כלול בליתוספירה, בהידרוספירה וביומסה.

איפה בדיוק נמצא סיליקון?

בשכבות עמוקות של אדמה.
בסלעים, מרבצים ומסיפים.
בקרקעית גופי מים, במיוחד ימים ואוקיינוסים.
בצמחים ותושבים ימיים של ממלכת החי.
בבני אדם ובחיות יבשה.

אפשר לציין כמה מהמינרלים והסלעים הנפוצים ביותר, הכוללים במספרים גדוליםסיליקון קיים. הכימיה שלהם היא כזו שתכולת המסה של יסוד טהור בהם מגיעה ל-75%. עם זאת, הנתון הספציפי תלוי בסוג החומר. אז, סלעים ומינרלים המכילים סיליקון:

ספירי שדה;
נָצִיץ;
אמפיבולות;
אופלים;
כַּדכּוֹד;
סיליקטים;
אבני חול;
אלומינוסיליקטים;
חימר ואחרים.

הסיליקון, המצטבר בקונכיות ובשלדים חיצוניים של בעלי חיים ימיים, יוצר בסופו של דבר מרבצים רבי עוצמה של סיליקה בתחתית מקווי המים. זהו אחד המקורות הטבעיים של יסוד זה.

בנוסף, נמצא שסיליקיום יכול להתקיים בצורה מקומית טהורה - בצורת גבישים. אבל פיקדונות כאלה הם נדירים מאוד.

תכונות פיזיקליות של סיליקון

אם אנו מאפיינים את היסוד הנדון על ידי קבוצה של תכונות פיזיקוכימיות, אז קודם כל, יש להגדיר את הפרמטרים הפיזיקליים. הנה כמה עיקריים:

הוא קיים בצורה של שני שינויים אלוטרופיים - אמורפי וגבישי, הנבדלים זה מזה בכל המאפיינים.
סריג הקריסטל דומה מאוד לזה של יהלום, מכיוון שפחמן וסיליקון כמעט זהים מבחינה זו. עם זאת, המרחק בין האטומים שונה (בסיליקון יש יותר), כך שהיהלום הרבה יותר קשה וחזק. סוג סריג - מרוכז פנים מעוקב.
החומר שביר מאוד טמפרטורה גבוהההופך לפלסטיק.
נקודת ההיתוך היא 1415˚С.
נקודת רתיחה - 3250˚С.
צפיפות החומר היא 2.33 גרם / ס"מ 3.
צבע התרכובת אפור-כסף, בא לידי ביטוי ברק מתכתי אופייני.
יש לו תכונות מוליכים למחצה טובות, שיכולות להשתנות עם תוספת של סוכנים מסוימים.
לא מסיס במים, ממיסים אורגניים וחומצות.
מסיס במיוחד באלקליות.

יָעוּדִי תכונות גשמיותסיליקון מאפשר לאנשים לשלוט בו ולהשתמש בו כדי ליצור מוצרים שונים. לדוגמה, השימוש בסיליקון טהור באלקטרוניקה מבוסס על תכונות מוליכות למחצה.

תכונות כימיות

התכונות הכימיות של הסיליקון תלויות מאוד בתנאי התגובה. אם אנחנו מדברים על פרמטרים סטנדרטיים, אז אנחנו צריכים לייעד פעילות נמוכה מאוד. גם סיליקון גבישי וגם אמורפי אינרטי מאוד. הם אינם מקיימים אינטראקציה עם חומרים מחמצנים חזקים (למעט פלואור) או עם חומרים מחמצנים חזקים.

זה נובע מהעובדה שסרט תחמוצת של SiO 2 נוצר באופן מיידי על פני החומר, מה שמונע אינטראקציות נוספות. זה יכול להיווצר בהשפעת מים, אוויר, אדים.

עם זאת, אם התנאים הסטנדרטיים ישתנו והסיליקון מחומם לטמפרטורה מעל 400˚С, אזי הפעילות הכימית שלו תגדל מאוד. במקרה זה, הוא יגיב עם:

חַמצָן;
כל מיני הלוגנים;
מֵימָן.

עם עלייה נוספת בטמפרטורה, היווצרות מוצרים עם אינטראקציה עם בורון, חנקן ופחמן אפשרית. חשיבות מיוחדת היא קרבורונדום - SiC, שכן הוא חומר שוחק טוב.

כמו כן, התכונות הכימיות של הסיליקון נראות בבירור בתגובות עם מתכות. ביחס אליהם, זהו חומר מחמצן, ולכן המוצרים נקראים סיליקידים. תרכובות דומות ידועות ב:

בְּסִיסִי;
אדמה אלקליין;
מתכות מעבר.

לתרכובת המתקבלת על ידי מיזוג ברזל וסיליקון יש תכונות יוצאות דופן. זה נקרא קרמיקה פרוסיליקון ומשמש בהצלחה בתעשייה.

לכן חומרים מורכביםהסיליקון אינו יוצר אינטראקציה, לכן, מכל הזנים שלהם, הוא יכול להתמוסס רק ב:

אקווה רג'יה (תערובת של חומצות חנקתיות וחומצות הידרוכלוריות);
אלקליות קאוסטיות.

במקרה זה, הטמפרטורה של התמיסה צריכה להיות לפחות 60 מעלות צלזיוס. כל זה מאשר מחדש בסיס פיזיחומרים - סריג קריסטל יציב דמוי יהלום, המעניק לו חוזק ואינרטיות.

איך להגיע

השגת סיליקון בצורתו הטהורה היא תהליך יקר למדי מבחינה כלכלית. בנוסף, בשל תכונותיה, כל שיטה נותנת רק 90-99% תוצר טהור, בעוד זיהומים בצורת מתכות ופחמן נשארים זהים. אז רק לקבל את החומר זה לא מספיק. כמו כן, יש לנקות אותו באופן איכותי מאלמנטים זרים.

באופן כללי, ייצור הסיליקון מתבצע בשתי דרכים עיקריות:

מחול לבן, שהוא תחמוצת סיליקון טהורה SiO 2. כאשר הוא מבושל עם מתכות פעילות (לרוב עם מגנזיום), נוצר יסוד חופשי בצורה של שינוי אמורפי. הטוהר של שיטה זו הוא גבוה, המוצר מתקבל עם 99.9 אחוז תשואה.
שיטה נפוצה יותר בקנה מידה תעשייתי היא סינון של חול מותך עם קוק בכבשנים תרמיים מיוחדים. שיטה זו פותחה על ידי המדען הרוסי N. N. Beketov.

עיבוד נוסף כולל הכפפת המוצרים לשיטות טיהור. לשם כך, חומצות או הלוגנים (כלור, פלואור) משמשים.

סיליקון אמורפי

אפיון הסיליקון לא יהיה שלם אם כל אחד מהשינויים האלוטרופיים שלו לא ייחשב בנפרד. הראשון אמורפי. במצב זה, החומר שאנו שוקלים הוא אבקה חומה-חומה, מפוזרת דק. יש לו רמה גבוהה של היגרוסקופיות, מפגין פעילות כימית גבוהה מספיק בחימום. בתנאים סטנדרטיים, הוא מסוגל ליצור אינטראקציה רק עם חומר החמצון החזק ביותר - פלואור.

לקרוא לסיליקון אמורפי רק סוג של גבישי זה לא לגמרי נכון. הסריג שלו מראה שחומר זה הוא רק צורה של סיליקון מפוזר דק הקיים בצורה של גבישים. לכן, ככאלה, שינויים אלה הם תרכובת אחת ויחידה.

עם זאת, תכונותיהם שונות, ולכן נהוג לדבר על אלוטרופיה. כשלעצמו, לסיליקון אמורפי יש יכולת ספיגת אור גבוהה. בנוסף, בתנאים מסוימים, אינדיקטור זה גבוה פי כמה מזה של הצורה הגבישית. לכן, הוא משמש למטרות טכניות. בצורה הנחשבת (אבקה), התרכובת מיושמת בקלות על כל משטח, בין אם זה פלסטיק או זכוכית. לכן, זהו סיליקון אמורפי שכל כך נוח לשימוש. האפליקציה מבוססת על גדלים שונים.

אמנם השחיקה של סוללות מסוג זה היא מהירה למדי, מה שקשור לשחיקה של סרט דק של החומר, אולם השימוש והביקוש רק הולכים וגדלים. ואכן, אפילו בחיי שירות קצרים, תאים סולאריים המבוססים על סיליקון אמורפי מסוגלים לספק אנרגיה למפעלים שלמים. בנוסף, ייצור חומר כזה הוא ללא פסולת, מה שהופך אותו לחסכוני מאוד.

שינוי זה מתקבל על ידי הפחתת תרכובות עם מתכות פעילות, למשל, נתרן או מגנזיום.

סיליקון גבישי

שינוי מבריק אפור-כסף של האלמנט המדובר. צורה זו היא הנפוצה והמבוקשת ביותר. זאת בשל מכלול התכונות האיכותיות שיש לחומר זה.

המאפיין של סיליקון עם סריג קריסטל כולל סיווג של סוגיו, שכן ישנם כמה מהם:

איכות אלקטרונית - הטהורה והאיכותית ביותר. סוג זה משמש באלקטרוניקה ליצירת מכשירים רגישים במיוחד.
איכות סולארית. השם עצמו מגדיר את תחום השימוש. זהו גם סיליקון בטוהר גבוה, שהשימוש בו הכרחי ליצירת תאים סולאריים איכותיים ועמידים לאורך זמן. ממירים פוטו-וולטאיים שנוצרו על בסיס מבנה גבישי הם איכותיים ועמידות בפני שחיקה מאלו שנוצרו באמצעות שינוי אמורפי על ידי שקיעה על סוגים שונים של מצעים.
סיליקון טכני. מגוון זה כולל את אותן דוגמאות של חומר המכילות כ-98% מהיסוד הטהור. כל השאר הולך לסוגים שונים של זיהומים:

אֲלוּמִינְיוּם;
כְּלוֹר;
פַּחמָן;
זרחן ואחרים.

המגוון האחרון של החומר הנדון משמש להשגת פוליקריסטלים של סיליקון. לשם כך מתבצעים תהליכי התגבשות מחדש. כתוצאה מכך, מבחינת טוהר, מתקבלים מוצרים שניתן לשייך לקבוצות האיכות הסולארית והאלקטרונית.

מטבעו, פוליסיליקון הוא תוצר ביניים בין השינוי האמורפי לזה הגבישי. אפשרות זו קלה יותר לעבודה, היא מעובדת ומנקה טוב יותר עם פלואור וכלור.

ניתן לסווג את המוצרים המתקבלים כדלקמן:

מולטי סיליקון;
חד גבישי;
גבישים בעלי פרופיל;
גרוטאות סיליקון;
סיליקון טכני;
פסולת ייצור בצורת שברי ושאריות חומר.

כל אחד מהם מוצא יישום בתעשייה ומשמש אדם לחלוטין. לכן, אלו הקשורים לסיליקון נחשבים ללא פסולת. זה מפחית משמעותית את העלות הכלכלית שלו, מבלי להשפיע על האיכות.

השימוש בסיליקון טהור

ייצור הסיליקון בתעשייה מבוסס למדי, והיקפו עצום למדי. זאת בשל העובדה כי יסוד זה, הן טהור והן בצורה של תרכובות שונות, נפוץ ומבוקש בענפי מדע וטכנולוגיה שונים.

היכן משתמשים בסיליקון גבישי ואמורפי בצורתו הטהורה?

במטלורגיה כתוסף סגסוג המסוגל לשנות את תכונות המתכות והסגסוגות שלהן. אז, הוא משמש בהתכה של פלדה וברזל.
משתמשים בסוגים שונים של חומרים לייצור גרסה נקייה יותר - פוליסיליקון.
תרכובות סיליקון הן תעשייה כימית שלמה שזכתה לפופולריות מיוחדת כיום. חומרי סיליקון משמשים ברפואה, בייצור כלים, כלי עבודה ועוד.
ייצור פאנלים סולאריים שונים. שיטה זו להשגת אנרגיה היא אחת המבטיחות ביותר בעתיד. ידידותית לסביבה, חסכונית ועמידה - היתרונות העיקריים של ייצור חשמל כזה.
סיליקון למציתים נמצא בשימוש כבר זמן רב מאוד. אפילו בימי קדם, אנשים השתמשו בצור כדי ליצור ניצוץ בעת הדלקת אש. עקרון זה הוא הבסיס לייצור מציתים מסוגים שונים. כיום ישנם מינים שבהם הצור מוחלף בסגסוגת בהרכב מסוים, הנותנת תוצאה מהירה עוד יותר (ניצוץ).
אלקטרוניקה ואנרגיה סולארית.
ייצור מראות במכשירי לייזר גז.

לפיכך, לסיליקון טהור יש הרבה תכונות מועילות ומיוחדות המאפשרות להשתמש בו ליצירת מוצרים חשובים והכרחיים.

השימוש בתרכובות סיליקון

בנוסף לחומר פשוט, נעשה שימוש גם בתרכובות סיליקון שונות, ובאופן נרחב מאוד. יש ענף שלם של תעשייה שנקרא סיליקט. היא זו שמתבססת על שימוש בחומרים שונים, הכוללים את האלמנט המדהים הזה. מהן התרכובות הללו ומה מופק מהן?

קוורץ, או חול נהר - SiO 2. הוא משמש לייצור חומרי בניין ודקורטיביים כגון מלט וזכוכית. היכן משתמשים בחומרים אלה, כולם יודעים. שום בנייה אינה שלמה ללא רכיבים אלו, מה שמאשר את החשיבות של תרכובות סיליקון.
קרמיקה סיליקט הכוללת חומרים כמו פאיאנס, פורצלן, לבנים ומוצרים המבוססים עליהם. רכיבים אלה משמשים ברפואה, בייצור כלים, חפצי נוי, חפצי בית, בבנייה ובאזורים ביתיים אחרים של פעילות אנושית.
- סיליקונים, סיליקה ג'לים, שמני סיליקון.
דבק סיליקט - משמש ככלי כתיבה, בפירוטכניקה ובבנייה.

הסיליקון, שמחירו משתנה בשוק העולמי, אך אינו חוצה את רף 100 רובל רוסי לק"ג (לגביש) מלמעלה למטה, הוא חומר מבוקש ויקר ערך. באופן טבעי, תרכובות של יסוד זה גם נפוצות וישימות.

התפקיד הביולוגי של הסיליקון

מנקודת מבט של משמעות לגוף, הסיליקון חשוב. התוכן וההפצה שלו ברקמות הם כדלקמן:

0.002% - שריר;
0.000017% - עצם;
דם - 3.9 מ"ג לליטר.

כל יום, בערך גרם אחד של סיליקון צריך להיכנס פנימה, אחרת מחלות יתחילו להתפתח. אין ביניהם קטלניים, עם זאת, רעב ממושך בסיליקון מוביל ל:

איבוד שיער;
הופעת אקנה ופצעונים;
שבריריות ושבריריות של עצמות;
חדירות נימי קלה;
עייפות וכאבי ראש;
הופעת חבורות וחבורות רבות.

עבור צמחים, סיליקון הוא יסוד קורט חשוב הדרוש לצמיחה והתפתחות תקינים. ניסויים בבעלי חיים הראו שאותם אנשים שצורכים כמות מספקת של סיליקון מדי יום גדלים טוב יותר.

סִילִיקוֹן

סִילִיקוֹן-אני; M.[מיוונית. krēmnos - צוק, סלע] יסוד כימי (Si), גבישים אפורים כהים בעלי ברק מתכתי, שהם חלק מרוב הסלעים.

◁ סיליקון, ה, ה. מלחי K.סיליקוס (ראה 2.K .; סימן 1).

סִילִיקוֹן

(lat. Silicium), יסוד כימי מקבוצה IV של המערכת המחזורית. גבישים אפורים כהים עם ברק מתכתי; צפיפות 2.33 גרם / ס"מ 3, ט pl 1415ºC. עמיד בפני התקפה כימית. הוא מהווה 27.6% ממסת קרום כדור הארץ (מקום 2 בין היסודות), המינרלים העיקריים הם סיליקה וסיליקטים. אחד מחומרי המוליכים למחצה החשובים ביותר (טרנזיסטורים, תרמיסטורים, תאי פוטו). חלק בלתי נפרד מהרבה פלדות וסגסוגות אחרות (מגביר חוזק מכני ועמידות בפני קורוזיה, משפר את תכונות היציקה).

סִילִיקוֹן

SILICON (lat. Silicium מ-silex - צור), Si (קרא "סיליקיום", אבל עכשיו לעתים קרובות למדי בשם "si"), יסוד כימי עם מספר אטומי 14, מסה אטומית 28.0855. השם הרוסי מגיע מהקרמנוס היווני - צוק, הר.
סיליקון טבעי מורכב מתערובת של שלושה נוקלידים יציבים (ס"מ. NUCLIDE)עם מספרי מסה 28 (שורר בתערובת, הוא 92.27% במסה בה), 29 (4.68%) ו-30 (3.05%). תצורה של שכבת האלקטרונים החיצונית של אטום סיליקון ניטרלי לא נרגש 3 ס 2 ר 2 . בתרכובות, הוא מציג בדרך כלל מצב חמצון של +4 (ערכיות IV) ולעתים רחוקות מאוד +3, +2 ו-+1 (ערכיות III, II ו-I, בהתאמה). במערכת המחזורית של מנדלייב, הסיליקון ממוקם בקבוצת IVA (בקבוצת הפחמן), בתקופה השלישית.
הרדיוס של אטום הסיליקון הנייטרלי הוא 0.133 ננומטר. אנרגיות יינון רציפות של אטום סיליקון הן 8.1517, 16.342, 33.46 ו-45.13 eV, זיקת אלקטרונים היא 1.22 eV. הרדיוס של יון Si 4+ עם מספר קואורדינציה של 4 (הנפוץ ביותר במקרה של סיליקון) הוא 0.040 ננומטר, עם מספר קואורדינציה של 6 - 0.054 ננומטר. בסולם פאולינג, האלקטרושליליות של סיליקון היא 1.9. למרות שסיליקון מסווג בדרך כלל כלא-מתכת, הוא תופס עמדת ביניים בין מתכות ללא-מתכות במספר מאפיינים.
בצורה חופשית - אבקה חומה או חומר קומפקטי אפור בהיר עם ברק מתכתי.
היסטוריית גילוי
תרכובות סיליקון ידועות לאדם מאז ומעולם. אבל עם חומר פשוט סיליקון האדם נפגש רק לפני כ-200 שנה. למעשה, החוקרים הראשונים שקיבלו סיליקון היו J.L. Gay-Lussac הצרפתי (ס"מ.גיי לוסאק ג'וזף לואיס)ול.ג. טנרד (ס"מ. TENAR לואי ז'אק). הם גילו בשנת 1811 שחימום סיליקון פלואוריד עם אשלגן מתכתי מוביל להיווצרות של חומר חום-חום:
SiF 4 + 4K = Si + 4KF, לעומת זאת, החוקרים עצמם לא הגיעו למסקנה הנכונה לגבי השגת חומר פשוט חדש. הכבוד לגלות יסוד חדש שייך לכימאי השוודי J. Berzelius (ס"מ. BERZELIUS Jens Jacob), אשר חימם גם תרכובת בהרכב K 2 SiF 6 עם אשלגן מתכתי לקבלת סיליקון. הוא קיבל את אותה אבקה אמורפית כמו הכימאים הצרפתים, ובשנת 1824 הכריז על חומר יסודי חדש, שאותו כינה "סיליקון". סיליקון גבישי הושג רק בשנת 1854 על ידי הכימאי הצרפתי A. E. St. Clair Deville (ס"מ. SAINT CLAIR DEVILLE אנרי אטיין) .
להיות בטבע
מבחינת השכיחות בקרום כדור הארץ, הסיליקון נמצא במקום השני מבין כל היסודות (אחרי חמצן). הסיליקון מהווה 27.7% ממסת קרום כדור הארץ. סיליקון הוא חלק מכמה מאות סיליקטים טבעיים שונים (ס"מ.סיליקטים)ואלומוסיליקטים (ס"מ.אלומוסיליקטים). סיליקה, או סיליקון דו חמצני, מופצת גם כן (ס"מ.סיליקון דיוקסיד) SiO 2 (חול נהר (ס"מ.חוֹל), קוורץ (ס"מ.קְוָרץ), אבן צור (ס"מ.אבן צור)ואחרים), המהווה כ-12% מקרום כדור הארץ (במסה). הסיליקון אינו נמצא בצורה חופשית בטבע.
קַבָּלָה
בתעשייה, סיליקון מתקבל על ידי הפחתת התכה של SiO 2 עם קוקה בטמפרטורה של כ-1800 מעלות צלזיוס בתנורי קשת. טוהר הסיליקון המתקבל כך הוא כ-99.9%. מכיוון שיש צורך בסיליקון בטוהר גבוה יותר לשימוש מעשי, הסיליקון המתקבל עובר כלור. נוצרות תרכובות בהרכב SiCl 4 ו- SiCl 3 H. כלורידים אלו מטוהרים עוד בשיטות שונות מזיהומים ובשלב הסופי מופחתים עם מימן טהור. אפשר גם לטהר סיליקון על ידי השגה ראשונית של מגנזיום סיליקיד Mg 2 Si. יתרה מכך, מונוסילאן נדיף SiH 4 מתקבל מסיליקיד מגנזיום באמצעות חומצה הידרוכלורית או אצטית. מונוסילאן מטוהר עוד יותר על ידי זיקוק, ספיגה ושיטות אחרות, ולאחר מכן מפורק לסיליקון ומימן בטמפרטורה של כ-1000 מעלות צלזיוס. תכולת הזיהומים בסיליקון המתקבלת בשיטות אלו מצטמצמת ל-10 -8 -10 -6% במשקל.
תכונות פיזיקליות וכימיות
סריג הקריסטל של סיליקון הוא סוג מעוקב במרכז הפנים של יהלום, פרמטר א = 0.54307 ננומטר (שינויים פולימורפיים אחרים של סיליקון התקבלו גם בלחצים גבוהים), אך בשל אורך הקשר הארוך יותר בין אטומי Si-Si בהשוואה לאורך חיבורי C-Cהסיליקון הרבה פחות קשה מיהלום.
צפיפות הסיליקון היא 2.33 ק"ג/ד"מ 3 . נקודת התכה 1410 מעלות צלזיוס, נקודת רתיחה 2355 מעלות צלזיוס. הסיליקון שביר, רק כאשר הוא מחומם מעל 800 מעלות צלזיוס הוא הופך לפלסטיק. מעניין לציין שסיליקון שקוף לקרינת אינפרא אדום (IR).
סיליקון יסודי הוא מוליך למחצה טיפוסי (ס"מ.מוליכים למחצה). פער הפס בטמפרטורת החדר הוא 1.09 eV. הריכוז של נושאי זרם בסיליקון עם מוליכות פנימית בטמפרטורת החדר הוא 1.5·10 16 m -3. התכונות החשמליות של סיליקון גבישי מושפעות מאוד מהמיקרו-זיהומים הכלולים בו. כדי להשיג גבישים בודדים של סיליקון עם מוליכות חורים, תוספים של אלמנטים מקבוצת III - בורון מוכנסים לסיליקון (ס"מ. BOR (יסוד כימי)), אלומיניום (ס"מ.אֲלוּמִינְיוּם), גליום (ס"מ. GALLIUM)והודו (ס"מ.אינדיום), עם מוליכות אלקטרונית - תוספים אלמנטים V-thקבוצות - זרחן (ס"מ.זַרחָן), ארסן (ס"מ.אַרסָן)או אנטימון (ס"מ.אַנטִימוֹן). ניתן לשנות את התכונות החשמליות של הסיליקון על ידי שינוי תנאי העיבוד של גבישים בודדים, בפרט, על ידי טיפול במשטח הסיליקון עם חומרים כימיים שונים.
מבחינה כימית, הסיליקון אינו פעיל. בטמפרטורת החדר, הוא מגיב רק עם פלואור גזי ליצירת סיליקון טטרפלואוריד SiF 4 נדיף. כאשר מחומם לטמפרטורה של 400-500 מעלות צלזיוס, הסיליקון מגיב עם חמצן ליצירת דו-חמצני SiO 2, עם כלור, ברום ויוד - ליצירת הטטרה-הלידים הנדיפים המתאימים SiHal 4.
סיליקון אינו מגיב ישירות עם מימן, תרכובות סיליקון עם מימן הן סילאנים (ס"מ. SILANES)עם הנוסחה הכללית Si n H 2n+2 - מתקבל בעקיפין. Monosilane SiH 4 (זה נקרא לעתים קרובות פשוט סילאן) משתחרר במהלך האינטראקציה של סיליקידי מתכת עם תמיסות חומצה, למשל:
Ca 2 Si + 4HCl \u003d 2CaCl 2 + SiH 4
הסילאן SiH 4 שנוצר בתגובה זו מכיל תערובת של סילאנים אחרים, בפרט, disilane Si 2 H 6 ו-trisilane Si 3 H 8, שבהם יש שרשרת של אטומי סיליקון המחוברים ביניהם בקשרים בודדים (-Si-Si-Si -).
עם חנקן, סיליקון בטמפרטורה של כ-1000 מעלות צלזיוס יוצר nitride Si 3 N 4, עם בורידים יציבים תרמית וכימית של SiB 3, SiB 6 ו-SiB 12. תרכובת הסיליקון והאנלוגי הקרוב ביותר שלו לפי הטבלה המחזורית - פחמן - סיליקון קרביד SiC (קרבורונדום (ס"מ.קרבורונדום)) מאופיין בקשיות גבוהה ופעילות כימית נמוכה. קרבורונדום נמצא בשימוש נרחב כחומר שוחק.
כאשר סיליקון מחומם עם מתכות, נוצרים סיליקידים (ס"מ.סיליקידים). ניתן לחלק את הסיליקידים לשתי קבוצות: יונית-קוולנטית (סיליקידים של אלקלי, מתכות אדמה אלקליות ומגנזיום כגון Ca 2 Si, Mg 2 Si וכו') ודמויי מתכת (סיליקידי מתכת מעבר). סיליקידים של מתכות פעילות מתפרקים בפעולת חומצות, סיליקידים של מתכות מעבר הינם יציבים מבחינה כימית ואינם מתפרקים בפעולת חומצות. לסיליצידים דמויי מתכת יש נקודות התכה גבוהות (עד 2000 מעלות צלזיוס). סיליקידים דמויי מתכת של קומפוזיציות MSi, M 3 Si 2, M 2 Si 3, M 5 Si 3 ו-MSi 2 נוצרים בתדירות הגבוהה ביותר. סיליקידים דמויי מתכת הם אינרטיים מבחינה כימית, עמידים לחמצן גם בטמפרטורות גבוהות.
דו תחמוצת הסיליקון SiO 2 היא תחמוצת חומצית שאינה מגיבה עם מים. קיים בצורה של מספר שינויים פולימורפיים (קוורץ (ס"מ.קְוָרץ), טרידימיט, קריסטובליט, SiO 2 מזכוכית). מבין השינויים הללו, לקוורץ יש את הערך המעשי הגדול ביותר. לקוורץ תכונות פיזואלקטריות (ס"מ.חומרים פיזואלקטרים), הוא שקוף לקרינה אולטרה סגולה (UV). הוא מאופיין במקדם התפשטות תרמית נמוך מאוד, כך שהכלים העשויים מקוורץ אינם נסדקים בירידות טמפרטורה של עד 1000 מעלות.
קוורץ עמיד כימית לחומצות, אך מגיב עם חומצה הידרופלואורית:
SiO 2 + 6HF \u003d H 2 + 2H 2 O
ומימן פלואוריד גזי HF:
SiO 2 + 4HF \u003d SiF 4 + 2H 2 O
שתי התגובות הללו נמצאות בשימוש נרחב עבור תחריט זכוכית.
כאשר SiO 2 מתמזג עם אלקליות ותחמוצות בסיסיות, כמו גם עם קרבונטים של מתכות פעילות, נוצרים סיליקטים (ס"מ.סיליקטים)- מלחים של חומצות סיליקיות חלשות מאוד, בלתי מסיסות במים, שאין להן הרכב קבוע (ס"מ.חומצות סיליקון) נוסחה כללית xH 2 O ySiO 2 (די הרבה פעמים בספרות הם לא כותבים בצורה מדויקת מאוד לא על חומצות סיליקיות, אלא על חומצה סיליקית, למרות שלמעשה אנחנו מדברים על אותו דבר). לדוגמה, ניתן להשיג נתרן אורתוזיליקט:
SiO 2 + 4NaOH \u003d (2Na 2 O) SiO 2 + 2H 2 O,
סידן metasilicate:
SiO 2 + CaO \u003d CaO SiO 2
או סיליקט מעורב סידן ונתרן:
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2CO 2
זכוכית לחלון עשויה מסיליקט Na 2 O CaO 6SiO 2.
יש לציין שלרוב הסיליקטים אין הרכב קבוע. מכל הסיליקטים, רק סיליקטים של נתרן ואשלגן מסיסים במים. פתרונות של סיליקטים אלה במים נקראים זכוכית מסיסה. בשל הידרוליזה, פתרונות אלה מאופיינים בסביבה בסיסית מאוד. סיליקטים שעברו הידרוליזה מאופיינים ביצירת תמיסות לא אמיתיות אלא קולואידיות. כאשר מחמצים תמיסות של סיליקטים של נתרן או אשלגן, משקע לבן ג'לטיני של חומצות סיליקיות הלחות.
רֹאשׁ אלמנט מבניגם סיליקון דו חמצני מוצק וגם כל הסיליקטים, פועלת הקבוצה, שבה אטום הסיליקון Si מוקף טטרהדרון של ארבעה אטומי חמצן O. במקרה זה, כל אטום חמצן מחובר לשני אטומי סיליקון. ניתן לקשר בין שברים בדרכים שונות. בין הסיליקטים, לפי אופי הקשר בהם, מחולקים השברים לאי, שרשרת, סרט, שכבות, מסגרת ואחרים.
כאשר SiO 2 מופחת עם סיליקון בטמפרטורות גבוהות, נוצר סיליקון חד חמצני בהרכב SiO.
סיליקון מאופיין ביצירת תרכובות אורגנוסיליקון (ס"מ.תרכובות סיליקון), שבו אטומי סיליקון מחוברים בשרשראות ארוכות עקב אטומי חמצן מגשרים -O-, ולכל אטום סיליקון, למעט שני אטומי O, שני רדיקלים אורגניים נוספים R 1 ו- R 2 \u003d CH 3, C 2 H 5, C 6 מחוברים H 5 , CH 2 CH 2 CF 3 ואחרים.
יישום
סיליקון משמש כחומר מוליכים למחצה. קוורץ משמש כחומר פיזואלקטרי, כחומר לייצור כלים כימיים (קוורץ) עמידים בחום, ומנורות קרינת UV. סיליקטים נמצאים בשימוש נרחב כחומרי בניין. שמשות חלונות הן סיליקטים אמורפיים. חומרי סיליקון מאופיינים בעמידות גבוהה בפני שחיקה ונמצאים בשימוש נרחב בפועל כשמני סיליקון, דבקים, גומיות ולכות.
תפקיד ביולוגי
עבור חלק מהאורגניזמים, סיליקון הוא יסוד ביוגני חשוב. (ס"מ.אלמנטים ביוגניים). הוא חלק מהמבנים התומכים בצמחים ומבני שלד בבעלי חיים. בכמויות גדולות, הסיליקון מרוכז על ידי אורגניזמים ימיים - דיאטומים. (ס"מ.אצות דיאטום), רדיולארים (ס"מ. RADIOLARIA), ספוגים (ס"מ.סְפוֹג) . שְׁרִירהאדם מכיל (1-2) 10 -2% סיליקון, עֶצֶם- 17 10 -4%, דם - 3.9 מ"ג לליטר. עם מזון, עד 1 גרם של סיליקון נכנס לגוף האדם מדי יום.
תרכובות סיליקון אינן רעילות. אבל מסוכן מאוד לשאוף חלקיקים מפוזרים מאוד הן של סיליקטים והן של סיליקון דו-חמצני, הנוצרים, למשל, במהלך פיצוץ, בעת סיתות סלעים במכרות, במהלך הפעלת מכונות התזת חול וכו'. מיקרו-חלקיקי SiO 2 הנכנסים לריאות מתגבשים בהם, והגבישים שנוצרו הורסים רקמת הריאותולגרום למחלה קשה - סיליקוזיס (ס"מ.סיליקוזיס). כדי למנוע מאבק מסוכן זה לחדור לריאות, יש להשתמש במכונת הנשמה להגנה על דרכי הנשימה.

מילון אנציקלופדי. 2009 .

מילים נרדפות:

ראה מה זה "סיליקון" במילונים אחרים:

- (סמל Si), יסוד כימי אפור נפוץ מקבוצה IV של הטבלה המחזורית, לא מתכת. הוא בודד לראשונה על ידי Jens BERZELIUS בשנת 1824. הסיליקון נמצא רק בתרכובות כגון SILICA (סיליקון דו חמצני) או ב ... ... מילון אנציקלופדי מדעי וטכני

סִילִיקוֹן- מתקבל כמעט אך ורק על ידי הפחתת פחמימות של סיליקון דו חמצני באמצעות תנורי קשת חשמליים. זהו מוליך גרוע של חום וחשמל, קשה יותר מזכוכית, בדרך כלל בצורה של אבקה או לעתים קרובות יותר חלקים חסרי צורה ... ... טרמינולוגיה רשמית

סִילִיקוֹן- כימיה יסוד, לא מתכת, סמל Si (lat. סיליקיום), ב. נ. 14, בשעה. מ' 28.08; ידועים סיליקון אמורפי וגבישי (שבנוי מגבישים מאותו סוג של יהלום). אבקה חומה אמורפית ק' של מבנה מעוקב בפיזור גבוה ... ... האנציקלופדיה הפוליטכנית הגדולה

- (סיליקיום), Si, יסוד כימי מקבוצה IV של המערכת המחזורית, מספר אטומי 14, מסה אטומית 28.0855; ללא מתכת, mp 1415shC. הסיליקון הוא היסוד השני בשכיחותו בכדור הארץ אחרי חמצן, התוכן בקרום כדור הארץ הוא 27.6% במסה. ... ... אנציקלופדיה מודרנית

סי (לט. סיליקיום * א. סיליקיום, סיליקון; נ. סיליזיום; ו. סיליקיום; ו. siliseo), כימי. קבוצת יסוד IV תקופתית. מערכות מנדלייב, ב. נ. 14, בשעה. מ' 28.086. בטבע, ישנם 3 איזוטופים יציבים 28Si (92.27), 29Si (4.68%), 30Si (3 ... אנציקלופדיה גיאולוגית