ქიმიური მომზადება ZNO და DPA-სთვის
ყოვლისმომცველი გამოცემა

ნაწილი და

ზოგადი ქიმია

ელემენტების ქიმია

ᲜᲐᲮᲨᲘᲠᲑᲐᲓᲘᲡ. სილიციელი

ნახშირბადის და სილიკონის გამოყენება

ნახშირბადის გამოყენება

ნახშირბადი ერთ-ერთი ყველაზე მოთხოვნადი მინერალია ჩვენს პლანეტაზე. ნახშირბადი ძირითადად გამოიყენება როგორც საწვავი ენერგეტიკული ინდუსტრიისთვის. ნახშირის წლიური წარმოება მსოფლიოში დაახლოებით 550 მილიონი ტონაა. ნახშირის სითბოს გადამზიდად გამოყენების გარდა, მისი მნიშვნელოვანი რაოდენობა გადამუშავდება კოქსად, რომელიც აუცილებელია სხვადასხვა ლითონების მოპოვებისთვის. აფეთქების პროცესის შედეგად წარმოებულ რკინაზე ყოველ ტონაზე იხარჯება 0,9 ტონა კოქსი. გააქტიურებული ნახშირი გამოიყენება მედიცინაში მოწამვლისთვის და გაზის ნიღბებში.

გრაფიტს დიდი რაოდენობით იყენებენ ფანქრების დასამზადებლად. ფოლადისთვის გრაფიტის დამატება ზრდის მის სიმტკიცეს და აბრაზიას წინააღმდეგობას. ასეთი ფოლადი გამოიყენება, მაგალითად, დგუშების, ამწეების და სხვა მექანიზმების წარმოებისთვის. გრაფიტის სტრუქტურის აქერცვლა საშუალებას იძლევა გამოიყენოს იგი, როგორც მაღალეფექტური ლუბრიკანტი ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე (დაახლოებით +2500 °C).

გრაფიტს აქვს კიდევ ერთი ძალიან მნიშვნელოვანი თვისება - ის არის თერმული ნეიტრონების ეფექტური მოდერატორი. ეს თვისება გამოიყენება ბირთვულ რეაქტორებში. ბოლო დროს გამოიყენეს პლასტმასი, რომელშიც შემავსებლის სახით ემატება გრაფიტი. ასეთი მასალების თვისებები შესაძლებელს ხდის მათ გამოყენებას მრავალი მნიშვნელოვანი მოწყობილობისა და მექანიზმის წარმოებისთვის.

ბრილიანტები გამოიყენება როგორც კარგი მყარი მასალა ისეთი მექანიზმების დასამზადებლად, როგორიცაა სახეხი ბორბლები, მინის საჭრელი, საბურღი მოწყობილობები და სხვა მოწყობილობები, რომლებიც საჭიროებენ მაღალ სიმტკიცეს. ლამაზად მოჭრილი ბრილიანტი გამოიყენება ძვირადღირებულ სამკაულებად, რომლებსაც ბრილიანტებს უწოდებენ.

ფულერენები აღმოაჩინეს შედარებით ცოტა ხნის წინ (1985 წელს), შესაბამისად, მათ ჯერ არ უპოვიათ გამოყენებითი აპლიკაციები, მაგრამ მეცნიერები უკვე ატარებენ კვლევას უზარმაზარი სიმძლავრის ინფორმაციის მატარებლების შესაქმნელად. ნანომილები უკვე გამოიყენება სხვადასხვა ნანოტექნოლოგიებში, როგორიცაა წამლების მიღება ნანოკნების გამოყენებით, ნანოკომპიუტერების წარმოება და მრავალი სხვა.

სილიკონის გამოყენება

სილიკონი კარგი ნახევარგამტარია. მისგან მზადდება სხვადასხვა ნახევარგამტარული მოწყობილობა, როგორიცაა დიოდები, ტრანზისტორები, მიკროსქემები და მიკროპროცესორები. ყველა თანამედროვე მიკროკომპიუტერი იყენებს სილიკონზე დაფუძნებულ პროცესორებს.სილიკონი გამოიყენება მზის უჯრედების დასამზადებლად, რომლებსაც შეუძლიათ მზის ენერგია ელექტრო ენერგიად გარდაქმნას. გარდა ამისა, სილიციუმი გამოიყენება როგორც შენადნობი კომპონენტი მაღალი ხარისხის შენადნობი ფოლადების წარმოებისთვის.

თავისუფალი სახით სილიციუმი იზოლირებული იქნა 1811 წელს J. Gay-Lussac-ისა და L. Tenard-ის მიერ სილიციუმის ფტორიდის ორთქლების გადატანით მეტალის კალიუმზე, მაგრამ მათ მიერ არ იყო აღწერილი, როგორც ელემენტი. შვედმა ქიმიკოსმა J. Berzelius-მა 1823 წელს აღწერა მის მიერ მიღებული სილიციუმი კალიუმის მარილის K 2 SiF 6 კალიუმის მეტალის მაღალ ტემპერატურაზე დამუშავებით. ახალ ელემენტს მიენიჭა სახელი "სილიკონი" (ლათინური silex - კაჟი). რუსული სახელწოდება "სილიკონი" შემოიღო რუსმა ქიმიკოსმა გერმან ივანოვიჩ ჰესმა 1834 წელს. თარგმნილია სხვა ბერძნულიდან. კრმნოზ- "კლდე, მთა".

ბუნებაში ყოფნა, მიღება:

ბუნებაში სილიციუმი გვხვდება დიოქსიდისა და სხვადასხვა კომპოზიციის სილიკატების სახით. ბუნებრივი სილიციუმის დიოქსიდი ძირითადად გვხვდება კვარცის სახით, თუმცა არსებობს სხვა მინერალები - კრისტობალიტი, ტრიდიმიტი, კიტიტი, კუზიტი. ამორფული სილიციუმი გვხვდება დიატომის საბადოებში ზღვების და ოკეანეების ფსკერზე - ეს საბადოები წარმოიქმნა SiO 2-დან, რომელიც იყო დიატომების და ზოგიერთი ცილიტის ნაწილი.
თავისუფალი სილიციუმის მიღება შესაძლებელია წვრილი თეთრი ქვიშის მაგნიუმის კალცინით, რომელიც ქიმიური შემადგენლობით თითქმის სუფთა სილიციუმის ოქსიდია, SiO 2 +2Mg=2MgO+Si. სამრეწველო ხარისხის სილიციუმი მიიღება SiO 2 დნობის შემცირებით კოქსით დაახლოებით 1800°C ტემპერატურაზე რკალის ღუმელში. ამ გზით მიღებული სილიციუმის სისუფთავე შეიძლება მიაღწიოს 99,9%-ს (ძირითადი მინარევებია ნახშირბადი, ლითონები).

ფიზიკური თვისებები:

ამორფულ სილიკონს აქვს ყავისფერი ფხვნილის ფორმა, რომლის სიმკვრივეა 2.0 გ/სმ 3. კრისტალური სილიციუმი - მუქი ნაცრისფერი, მბზინავი კრისტალური ნივთიერება, მყიფე და ძალიან მყარი, კრისტალიზდება ალმასის გისოსებში. ტიპიური ნახევარგამტარია (ელექტროენერგიას უკეთესად ატარებს რეზინის ტიპის იზოლატორს, ხოლო გამტარზე უარესს - სპილენძს). სილიკონი მყიფეა, მხოლოდ 800 °C-ზე ზევით გაცხელებისას ხდება პლასტმასის. საინტერესოა, რომ სილიციუმი გამჭვირვალეა ინფრაწითელი გამოსხივების მიმართ, რომელიც იწყება ტალღის სიგრძეზე 1,1 მიკრომეტრი.

ქიმიური თვისებები:

ქიმიურად, სილიციუმი არააქტიურია. ოთახის ტემპერატურაზე ის რეაგირებს მხოლოდ აირისებრ ფტორთან და წარმოქმნის აქროლად სილიციუმის ტეტრაფტორს SiF 4-ს. როდესაც თბება 400-500 °C ტემპერატურაზე, სილიციუმი რეაგირებს ჟანგბადთან დიოქსიდის წარმოქმნით, ხოლო ქლორთან, ბრომთან და იოდთან შესაბამისი ადვილად აქროლადი ტეტრაჰალიდები SiHal 4 . დაახლოებით 1000°C ტემპერატურაზე სილიციუმი რეაგირებს აზოტთან და წარმოქმნის ნიტრიდს Si 3 N 4 , ბორის თერმულად და ქიმიურად მდგრად ბორიდებთან SiB 3 , SiB 6 და SiB 12 . სილიციუმი პირდაპირ არ რეაგირებს წყალბადთან.
სილიკონის ამოსაჭრელად ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ჰიდროფლუორული და აზოტის მჟავების ნარევი.
დამოკიდებულება ტუტეების მიმართ...
სილიციუმი ხასიათდება ნაერთებით +4 ან -4 ჟანგვის მდგომარეობით.

ყველაზე მნიშვნელოვანი კავშირები:

სილიციუმის დიოქსიდი, SiO 2- (სილიციუმის ანჰიდრიდი) ...
...
სილიციუმის მჟავები- სუსტი, უხსნადი, წარმოიქმნება სილიკატურ ხსნარში მჟავას გელის სახით (ჟელატინისებრი ნივთიერების) დამატებით. H 4 SiO 4 (ორთოსილიციუმი) და H 2 SiO 3 (მეტასილიციუმი, ან სილიციუმი) არსებობს მხოლოდ ხსნარში და შეუქცევად გადაიქცევა SiO2-ში გაცხელებისა და გაშრობისას. შედეგად მიღებული მყარი ფოროვანი პროდუქტი - სილიციუმის გელი, აქვს განვითარებული ზედაპირი და გამოიყენება როგორც გაზის ადსორბენტი, გამშრალებელი, კატალიზატორი და კატალიზატორი.
სილიკატები- სილიციუმის მჟავების მარილები უმეტესწილად (გარდა ნატრიუმის და კალიუმის სილიკატებისა) წყალში უხსნადია. Თვისებები....
წყალბადის ნაერთები- ნახშირწყალბადების ანალოგები, სილანებინაერთები, რომლებშიც სილიციუმის ატომები დაკავშირებულია ერთი ბმით, სილენებითუ სილიციუმის ატომები ორმაგად არის შეკრული. ნახშირწყალბადების მსგავსად, ეს ნაერთები ქმნიან ჯაჭვებსა და რგოლებს. ყველა სილანი თავისთავად იწვის, ქმნის ფეთქებად ნარევებს ჰაერთან და ადვილად რეაგირებს წყალთან.

განაცხადი:

სილიკონი უდიდეს გამოყენებას პოულობს შენადნობების წარმოებაში ალუმინის, სპილენძისა და მაგნიუმის სიმტკიცის მისაცემად და ფეროსილიციდების წარმოებისთვის, რომლებსაც დიდი მნიშვნელობა აქვთ ფოლადების და ნახევარგამტარული ტექნოლოგიების წარმოებაში. სილიციუმის კრისტალები გამოიყენება მზის უჯრედებში და ნახევარგამტარ მოწყობილობებში - ტრანზისტორებსა და დიოდებში. სილიციუმი ასევე ემსახურება როგორც ნედლეულს ზეთების, საპოხი მასალების, პლასტმასის და სინთეზური რეზინის სახით მიღებული სილიციუმის ორგანული ნაერთების ან სილოქსანების წარმოებისთვის. არაორგანული სილიციუმის ნაერთები გამოიყენება კერამიკული და მინის ტექნოლოგიაში, როგორც საიზოლაციო მასალა და პიეზოკრისტალები.

ზოგიერთი ორგანიზმისთვის სილიციუმი მნიშვნელოვანი ბიოგენური ელემენტია. ეს არის მცენარეების დამხმარე სტრუქტურების ნაწილი და ცხოველების ჩონჩხის სტრუქტურები. დიდი რაოდენობით სილიციუმი კონცენტრირებულია საზღვაო ორგანიზმების მიერ - დიატომები, რადიოლარიები, ღრუბლები. დიდი რაოდენობით სილიციუმი კონცენტრირებულია ცხენის კუდებსა და მარცვლეულებში, ძირითადად ბამბუკისა და ბრინჯის ქვეოჯახებში, მათ შორის ჩვეულებრივ ბრინჯში. ადამიანის კუნთოვანი ქსოვილი შეიცავს (1-2) 10 -2% სილიციუმს, ძვლის ქსოვილს - 17 10 -4%, სისხლს - 3,9 მგ/ლ. საკვებთან ერთად ყოველდღიურად 1გრ-მდე სილიციუმი ხვდება ადამიანის ორგანიზმში.

ანტონოვი ს.მ., ტომილინი კ.გ.
KhF ტიუმენის სახელმწიფო უნივერსიტეტი, 571 ჯგუფი.

ელემენტის მახასიათებელი

14 Si 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2

იზოტოპები: 28 Si (92,27%); 29Si (4,68%); 30 Si (3.05%)

სილიციუმი დედამიწის ქერქში მეორე ელემენტია ჟანგბადის შემდეგ (მასით 27,6%). იგი ბუნებაში არ გვხვდება თავისუფალ მდგომარეობაში, გვხვდება ძირითადად SiO 2 ან სილიკატების სახით.

Si ნაერთები ტოქსიკურია; SiO 2-ის და სხვა სილიციუმის ნაერთების (მაგალითად, აზბესტის) უმცირესი ნაწილაკების ინჰალაცია იწვევს საშიშ დაავადებას - სილიკოზს.

ძირითად მდგომარეობაში სილიციუმის ატომს აქვს ვალენტობა = II, ხოლო აღგზნებულ მდგომარეობაში = IV.

Si-ის ყველაზე სტაბილური დაჟანგვის მდგომარეობაა +4. ლითონებთან ნაერთებში (სილიციდები), ს.ო. -ოთხი.

სილიკონის მიღების მეთოდები

ყველაზე გავრცელებული ბუნებრივი სილიციუმის ნაერთია სილიციუმის დიოქსიდი (სილიციუმის დიოქსიდი) SiO 2. ეს არის მთავარი ნედლეული სილიციუმის წარმოებისთვის.

1) SiO 2-ის აღდგენა ნახშირბადით რკალის ღუმელებში 1800"C ტემპერატურაზე: SiO 2 + 2C \u003d Si + 2CO

2) ტექნიკური პროდუქტიდან მაღალი სისუფთავის Si მიიღება სქემის მიხედვით:

ა) Si → SiCl 2 → Si

ბ) Si → Mg 2 Si → SiH 4 → Si

სილიციუმის ფიზიკური თვისებები. სილიციუმის ალოტროპული მოდიფიკაციები

1) კრისტალური სილიციუმი - ვერცხლისფერ-ნაცრისფერი ფერის ნივთიერება მეტალის ბზინვარებით, ალმასის ტიპის ბროლის გისოსებით; მ.პ. 1415 "C, b.p. 3249" C, სიმკვრივე 2.33 გ/სმ3; არის ნახევარგამტარი.

2) ამორფული სილიციუმი - ყავისფერი ფხვნილი.

სილიციუმის ქიმიური თვისებები

უმეტეს რეაქციაში, Si მოქმედებს როგორც შემამცირებელი აგენტი:

დაბალ ტემპერატურაზე სილიციუმი ქიმიურად ინერტულია, გაცხელებისას მისი რეაქტიულობა მკვეთრად იზრდება.

1. ის ურთიერთქმედებს ჟანგბადთან 400°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე:

Si + O 2 \u003d SiO 2 სილიციუმის ოქსიდი

2. რეაგირებს ფტორთან უკვე ოთახის ტემპერატურაზე:

Si + 2F 2 = SiF 4 სილიციუმის ტეტრაფტორიდი

3. სხვა ჰალოგენებთან რეაქციები მიმდინარეობს = 300 - 500 ° C ტემპერატურაზე

Si + 2Hal 2 = SiHal 4

4. გოგირდის ორთქლით 600 ° C ტემპერატურაზე წარმოიქმნება დისულფიდი:

5. აზოტთან რეაქცია ხდება 1000°C-ზე ზემოთ:

3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 სილიციუმის ნიტრიდი

6. = 1150°С ტემპერატურაზე რეაგირებს ნახშირბადთან:

SiO 2 + 3C \u003d SiC + 2CO

კარბორუნდი სიმკვრივით უახლოვდება ალმასს.

7. სილიციუმი უშუალოდ არ რეაგირებს წყალბადთან.

8. სილიციუმი მდგრადია მჟავების მიმართ. ურთიერთქმედებს მხოლოდ აზოტისა და ჰიდროფლუორული (ჰიდროფტორული) მჟავების ნარევთან:

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

9. რეაგირებს ტუტე ხსნარებთან სილიკატების წარმოქმნით და წყალბადის გამოყოფით:

Si + 2NaOH + H 2 O \u003d Na 2 SiO 3 + 2H 2

10. სილიციუმის აღმდგენი თვისებები გამოიყენება ლითონების გამოყოფისათვის მათი ოქსიდებიდან:

2MgO \u003d Si \u003d 2Mg + SiO 2

მეტალებთან რეაქციებში Si არის ჟანგვის აგენტი:

სილიციუმი აყალიბებს სილიციდებს s-ლითონებით და უმეტესი d-ლითონებით.

ამ ლითონის სილიციდების შემადგენლობა შეიძლება განსხვავებული იყოს. (მაგალითად, FeSi და FeSi 2; Ni 2 Si და NiSi 2.) ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი სილიციდი არის მაგნიუმის სილიციდი, რომელიც შეიძლება მიღებულ იქნას მარტივი ნივთიერებების პირდაპირი ურთიერთქმედებით:

2Mg + Si = Mg 2 Si

სილანი (მონოსილანი) SiH 4

სილანები (სილიციუმის წყალბადები) Si n H 2n + 2, (შეადარეთ ალკანებს), სადაც n \u003d 1-8. სილანები - ალკანების ანალოგები, განსხვავდება მათგან -Si-Si- ჯაჭვების არასტაბილურობით.

Monosilane SiH 4 არის უფერო გაზი უსიამოვნო სუნით; ხსნადი ეთანოლში, ბენზინში.

მიღების გზები:

1. მაგნიუმის სილიციდის დაშლა მარილმჟავასთან: Mg 2 Si + 4HCI = 2MgCI 2 + SiH 4

2. Si ჰალოიდების რედუქცია ლითიუმის ალუმინის ჰიდრიდით: SiCl 4 + LiAlH 4 = SiH 4 + LiCl + AlCl 3

ქიმიური თვისებები.

სილანი არის ძლიერი შემცირების აგენტი.

1.SiH 4 იჟანგება ჟანგბადით ძალიან დაბალ ტემპერატურაზეც კი:

SiH 4 + 2O 2 \u003d SiO 2 + 2H 2 O

2. SiH 4 ადვილად ჰიდროლიზდება, განსაკუთრებით ტუტე გარემოში:

SiH 4 + 2H 2 O \u003d SiO 2 + 4H 2

SiH 4 + 2NaOH + H 2 O \u003d Na 2 SiO 3 + 4H 2

სილიციუმის (IV) ოქსიდი (სილიციუმი) SiO 2

სილიციუმი არსებობს სხვადასხვა ფორმით: კრისტალური, ამორფული და მინისებრი. ყველაზე გავრცელებული კრისტალური ფორმაა კვარცი. კვარცის ქანების განადგურებისას წარმოიქმნება კვარცის ქვიშა. კვარცის ერთკრისტალები გამჭვირვალე, უფერო (კლდის კრისტალი) ან შეღებილია სხვადასხვა ფერის მინარევებით (ამეთვისტო, აქატი, იასპერი და ა.შ.).

ამორფული SiO 2 გვხვდება მინერალური ოპალის სახით: ხელოვნურად მიიღება სილიკა გელი, რომელიც შედგება SiO 2 კოლოიდური ნაწილაკებისგან და არის ძალიან კარგი ადსორბენტი. მინის SiO 2 ცნობილია როგორც კვარცის მინა.

ფიზიკური თვისებები

წყალში, SiO 2 ძალიან ოდნავ იხსნება, ორგანულ გამხსნელებში ის ასევე პრაქტიკულად არ იხსნება. სილიციუმი დიელექტრიკია.

ქიმიური თვისებები

1. SiO 2 არის მჟავა ოქსიდი, ამიტომ ამორფული სილიციუმი ნელა იხსნება ტუტეების წყალხსნარებში:

SiO 2 + 2NaOH \u003d Na 2 SiO 3 + H 2 O

2. SiO 2 ასევე ურთიერთქმედებს ძირითად ოქსიდებთან გაცხელებისას:

SiO 2 + K 2 O \u003d K 2 SiO 3;

SiO 2 + CaO \u003d CaSiO 3

3. როგორც არამდგრადი ოქსიდი, SiO 2 ანაცვლებს ნახშირორჟანგს Na 2 CO 3-დან (შერწყმის დროს):

SiO 2 + Na 2 CO 3 \u003d Na 2 SiO 3 + CO 2

4. სილიციუმის დიოქსიდი რეაქციაში შედის ჰიდროფლუორმჟავასთან, წარმოქმნის ჰიდროფტორცილის მჟავას H 2 SiF 6:

SiO 2 + 6HF \u003d H 2 SiF 6 + 2H 2 O

5. 250 - 400 ° C ტემპერატურაზე, SiO 2 ურთიერთქმედებს აირისებრ HF-თან და F 2-თან, წარმოქმნის ტეტრაფტორსილანს (სილიციუმის ტეტრაფტორიდი):

SiO 2 + 4HF (გაზი) \u003d SiF 4 + 2H 2 O

SiO 2 + 2F 2 \u003d SiF 4 + O 2

სილიციუმის მჟავები

ცნობილი:

ორთოსილიციუმის მჟავა H 4 SiO 4;

მეტასილიციუმის (სილიციუმის) მჟავა H 2 SiO 3;

დი- და პოლისილიციუმის მჟავები.

ყველა სილიციუმის მჟავა ნაკლებად ხსნადია წყალში და ადვილად ქმნის კოლოიდურ ხსნარებს.

მიღების გზები

1. მჟავებით დალექვა ტუტე ლითონის სილიკატების ხსნარებიდან:

Na 2 SiO 3 + 2HCl \u003d H 2 SiO 3 ↓ + 2NaCl

2. ქლოროსილანების ჰიდროლიზი: SiCl 4 + 4H 2 O \u003d H 4 SiO 4 + 4HCl

ქიმიური თვისებები

სილიციუმის მჟავები ძალიან სუსტი მჟავებია (ნახშირბადის მჟავაზე სუსტი).

როდესაც თბება, ისინი დეჰიდრატდებიან და წარმოქმნიან სილიციუმს, როგორც საბოლოო პროდუქტს.

H 4 SiO 4 → H 2 SiO 3 → SiO 2

სილიკატები - სილიციუმის მჟავების მარილები

ვინაიდან სილიციუმის მჟავები უკიდურესად სუსტია, მათი მარილები წყალხსნარებში ძლიერ ჰიდროლიზდება:

Na 2 SiO 3 + H 2 O \u003d NaHSiO 3 + NaOH

SiO 3 2- + H 2 O \u003d HSiO 3 - + OH - (ტუტე საშუალო)

ამავე მიზეზით, როდესაც ნახშირორჟანგი გადის სილიკატური ხსნარებით, სილიციუმის მჟავა გადაადგილდება მათგან:

K 2 SiO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d H 2 SiO 3 ↓ + K 2 CO 3

SiO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d H 2 SiO 3 ↓ + CO 3

ეს რეაქცია შეიძლება ჩაითვალოს სილიკატური იონების ხარისხობრივ რეაქციად.

სილიკატებს შორის მხოლოდ Na 2 SiO 3 და K 2 SiO 3 არის ძლიერ ხსნადი, რომლებსაც ხსნადი მინა ეწოდება, ხოლო მათ წყალხსნარებს თხევადი მინა.

მინა

ჩვეულებრივი ფანჯრის მინას აქვს შემადგენლობა Na 2 O CaO 6SiO 2, ანუ ნატრიუმის და კალციუმის სილიკატების ნაზავია. იგი მიიღება სოდა Na 2 CO 3 , CaCO 3 კირქვის და SiO 2 ქვიშის შერწყმით;

Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 \u003d Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2CO 2

ცემენტი

დაფხვნილი შემკვრელის მასალა, რომელიც წყალთან ურთიერთქმედებისას წარმოქმნის პლასტმასის მასას, რომელიც საბოლოოდ იქცევა მყარ ქვის მსგავს სხეულად; ძირითადი სამშენებლო მასალა.

ყველაზე გავრცელებული პორტლანდ ცემენტის ქიმიური შემადგენლობა (წონის მიხედვით) - 20 - 23% SiO 2; 62 - 76% CaO; 4 - 7% Al 2 O 3; 2-5% Fe 2 O 3; 1-5% MgO.

ნახშირბადი და სილიციუმი პერიოდული სისტემის IVA ჯგუფის ქიმიური ელემენტებია. ისინი არიან 2 და 3 პერიოდებში, შესაბამისად. ნახშირბადი და სილიციუმი ნახშირბადი და სილიციუმი IVA ჯგუფის ქიმიური ელემენტებია
პერიოდული სისტემა. ისინი არიან 2 და 3 პერიოდებში, შესაბამისად.
ნახშირბადი და სილიციუმი არამეტალური ელემენტებია.

ნახშირბადს აქვს 4 ელექტრონი გარე ენერგეტიკულ დონეზე - 2s22p2, ისევე როგორც სილიციუმი - 3s23p2.

შედეგად, სხვა ელემენტებთან ნაერთებში
ნახშირბადის და სილიციუმის ატომები ყველაზე ხშირად აჩვენებენ ხარისხს
დაჟანგვა -4, +2, +4. მარტივ ნივთიერებაში, ჟანგვის მდგომარეობა
ელემენტები არის 0.

აღმოჩენის ისტორია

C
1791 წელს ინგლისელმა ქიმიკოსმა ტენანტმა
პირველად მიიღო უფასო ნახშირბადი; ის
ფოსფორის ორთქლი გაცხელებულზე
ცარცი, რის შედეგადაც წარმოიქმნება
კალციუმის ფოსფატი და ნახშირბადი. რომ ბრილიანტი
იწვის გაცხელებისას
დანარჩენი უკვე დიდი ხანია ცნობილია. ჯერ კიდევ 1751 წ
გერმანიის იმპერატორი ფრანც I დათანხმდა
მიეცით ალმასი და ლალი ექსპერიმენტებისთვის
წვა, რის შემდეგაც ეს ექსპერიმენტები კი
მოდაში შევიდა. აღმოჩნდა, რომ იწვის მხოლოდ
ბრილიანტი და ლალი (ალუმინით
ქრომის მინარევები) უძლებს გარეშე
ზიანს აყენებს ხანგრძლივ გათბობას
ცეცხლგამჩენი ლინზის ფოკუსი. ლავუაზიე
დააყენეთ ახალი ალმასის წვის გამოცდილება
დიდი ცეცხლგამჩენი მანქანის გამოყენებით
და მივიდა დასკვნამდე, რომ ბრილიანტი წარმოადგენს
არის კრისტალური ნახშირბადი. მეორე
ნახშირბადის ალოტროპი - გრაფიტი - ინ
განიხილებოდა ალქიმიური პერიოდი
შეცვლილი ტყვიის ბრწყინვალება და
ერქვა plumbago; მხოლოდ 1740 წელს პოტ
აღმოაჩინა გრაფიტში ტყვიის მინარევების არარსებობა.
სი
ეს იყო პირველად მისი სუფთა სახით
დაშორდა 1811 წელს
ფრანგი მეცნიერები
ჯოზეფ ლუის გეი-ლუსაკი და
ლუი ჟაკ ტენარი.

სახელის წარმოშობა

C
XIX საუკუნის დასაწყისში რუსულ ენაზე
ზოგჯერ ქიმიური ლიტერატურა
გამოიყენა ტერმინი "ნახშირწყლები"
(შერერი, 1807; სევერგინი, 1815); თან
1824 წელს სოლოვიოვმა გააცნო სახელი
"ნახშირბადის". ნახშირბადის ნაერთები
აქვს ნახშირწყლების ნაწილი (ის) სახელში
- ლათ. carbō (gen. n. carbōnis)
"ქვანახშირი".
სი
1825 წელს შვედმა ქიმიკოსმა იონსმა
იაკობ ბერცელიუსი მოქმედებაში
ლითონის კალიუმი
მიღებული სილიციუმის ფტორი SiF4
სუფთა ელემენტარული სილიციუმი.
მიეცა ახალი ელემენტი
სახელი "სილიკონი" (ლათ. silex
- კაჟი). რუსული სახელი
"სილიკონი" შემოვიდა 1834 წელს
რუსი ქიმიკოსი გერმანელი
ივანოვიჩ ჰეს. თარგმნა გ
სხვა ბერძნული κρημνός - "კლდე, მთა".

მარტივი ნივთიერებების ნახშირბადის და სილიციუმის ფიზიკური თვისებები.

Ნახშირბადის
არსებობს მრავალი ალოტროპული მოდიფიკაციით ძალიან
სხვადასხვა ფიზიკური თვისებები. მოდიფიკაციების მრავალფეროვნება
ნახშირბადის უნარის გამო ქიმიური ბმები წარმოქმნას სხვადასხვა
ტიპი.
ცნობილია ნახშირბადის შემდეგი ალოტროპული მოდიფიკაციები: გრაფიტი, ბრილიანტი, კარაბინი
და ფულერენი.
ა) ბრილიანტი
ბ) გრაფიტი
გ) ლონსდალეიტი
დ) ფულერენი - ბაკიბოლი C60
ე) ფულერენი C540
ვ) ფულერენი C70
ზ) ამორფული ნახშირბადი
თ) ნახშირბადის ნანომილაკი

ბრილიანტი არის უფერო (ზოგჯერ მოყვითალო, მოყავისფრო, მწვანე, შავი, ლურჯი, მოწითალო) გამჭვირვალე ნივთიერება, ძალიან ძლიერ რეფრაქციული.

ბრილიანტი - უფერო (ზოგჯერ მოყვითალო, მოყავისფრო, მწვანე, შავი, ლურჯი, მოწითალო)
გამჭვირვალე ნივთიერება, რომელიც ძალიან ძლიერად არღვევს სინათლის სხივებს.
სიხისტე აჭარბებს ყველა ცნობილ ბუნებრივ ნივთიერებას. მაგრამ ის მყიფეა.
ქიმიურად ინერტული, სითბოს და ელექტროენერგიის ცუდი გამტარი.
სიმკვრივე 3,5 გ/სმ3.
ალმასის სტრუქტურაში ნახშირბადის თითოეული ატომი მდებარეობს ტეტრაედრის ცენტრში, წვეროებით.
ემსახურება ოთხი უახლოესი ატომს. ეს არის ნახშირბადის ატომების ძლიერი კავშირი, რომელიც განმარტავს
ალმასის მაღალი სიმტკიცე.
გრაფიტი ყველაზე გავრცელებული ფორმაა.
ეს არის ძალიან რბილი შავი ნივთიერება მეტალის ბზინვარებით და კარგად ატარებს.
ელექტრო დენი და სითბო. ცხიმიანია შეხებით, გახეხვისას აქერცლდება ცალკე
სასწორები.
დნობა = 3750 °C (დნება 10 მპა წნევაზე, სუბლიმაცია ნორმალურ წნევაზე).
სიმკვრივე 2,22 გ/სმ3.
გრაფიტის სტრუქტურა იქმნება ბადეების პარალელური ფენებით, რომლებიც შედგება
ექვსკუთხედები ნახშირბადის ატომებით წვეროებზე. ატომები თითოეულ ცალკეულ ფენაში
ძლიერად არის შეკრული, ხოლო ფენებს შორის კავშირი სუსტია.

კარბინი არის ნახშირბადის სინთეზური მოდიფიკაცია. შავი წვრილი კრისტალური ფხვნილი. სიმკვრივე 1,9–2 გ/სმ3. ნახევარგამტარი.

ფულერენი არის სფერული მოლეკულები, რომლებიც წარმოიქმნება ერთმანეთთან დაკავშირებული ნახშირბადის ატომების ხუთკუთხედებით და ექვსკუთხედებით. ვნ

ფულერენი სფერული მოლეკულებია
წარმოიქმნება ნახშირბადის ატომების ხუთკუთხედები და ექვსკუთხედები,
ურთიერთდაკავშირებული. მოლეკულები შიგნით ღრუა. AT
დღეისათვის მიღებულია C60, C70 კომპოზიციის ფულერენები და სხვ.

10. სილიკონი. კრისტალური სილიციუმი არის მუქი ნაცრისფერი ნივთიერება მეტალის ბრწყინვალებით, აქვს კუბური ალმასის სტრუქტურა, მაგრამ მნიშვნელოვნად

სილიკონი.
კრისტალური სილიციუმი არის მუქი ნაცრისფერი ნივთიერება მეტალიკით
ბრწყინვალება, აქვს ალმასის კუბური სტრუქტურა, მაგრამ მნიშვნელოვნად ჩამოუვარდება მას
სიმტკიცე, საკმაოდ მყიფე. დნობის წერტილი 1415 °C, ტემპერატურა
დუღილის წერტილი 2680 °C, სიმკვრივე 2,33 გ/სმ3. აქვს ნახევარგამტარი
თვისებები, მისი წინააღმდეგობა მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად.
ამორფული სილიციუმი არის ყავისფერი ფხვნილი, რომელიც დაფუძნებულია უაღრესად უწესრიგოდ
ალმასის მსგავსი სტრუქტურა. უფრო რეაქტიული ვიდრე
კრისტალური სილიციუმი.

11. ქიმიური თვისებები

FROM
ურთიერთქმედება არალითონებთან
C + 2S = CS2. C + O2 = CO2, C + 2F2 = CF4. C + 2H2 = CH4.
არ ურთიერთქმედებს აზოტთან და ფოსფორთან.
ურთიერთქმედება ლითონებთან
შეუძლია ურთიერთქმედება ლითონებთან, წარმოქმნის კარბიდებს:
Ca + 2C = CaC2.
წყალთან ურთიერთქმედება
C + H2O = CO + H2.
ნახშირბადს შეუძლია მრავალი ლითონი შეამციროს მათგან
ოქსიდები:
2ZnO + C = 2Zn + CO2.
გაცხელებისას კონცენტრირებულია გოგირდის და აზოტის მჟავები
ნახშირბადის დაჟანგვა ნახშირბადის მონოქსიდში (IV):
C + 2H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O;

12.

სი
ურთიერთქმედება არალითონებთან
Si + 2F2 = SiF4. Si + 2Cl2 = SiCl4. Si + O2 = SiO2.
Si + C = SiC Si + 3B = B3Si. 3Si + 2N2 = Si3N4.
არ ურთიერთქმედებს წყალბადთან.
ურთიერთქმედება წყალბადის ჰალოგენებთან
Si + 4HF = SiF4 + 2H2,
ურთიერთქმედება ლითონებთან
2Ca + Si = Ca2Si.
ურთიერთქმედება მჟავებთან
3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2 + 4NO + 8H2O.
ურთიერთქმედება ტუტეებთან
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2.

13. ბუნებაში ნაპოვნი ნახშირორჟანგის სახით ნახშირბადი ატმოსფეროში ხვდება (0,03% მოცულობით). ქვანახშირი, ტორფი, ნავთობი და ბუნებრივი აირი - პროდუქტები

ბუნებაში ყოფნა
ნახშირორჟანგის სახით ნახშირბადი ატმოსფეროში ხვდება (0,03% ზე
მოცულობა).
ქვანახშირი, ტორფი, ნავთობი და ბუნებრივი აირი დაშლის პროდუქტებია
უძველესი დროის დედამიწის ფლორა.

14.

ბუნებრივი არაორგანული ნაერთები
ნახშირბადი - კარბონატები. მინერალური კალციტი
CaCO3 არის დანალექების საფუძველი
ქანები - კირქვები. სხვა
კალციუმის კარბონატის ცვლილებები
ცნობილია როგორც მარმარილო და ცარცი

15. სილიკონი ბუნებაში

იგი ფართოდ არის გავრცელებული, როგორც სილიციუმის დიოქსიდი SiO2 და სხვადასხვა
სილიკატები.
მაგალითად, გრანიტი შეიცავს 60%-ზე მეტ სილიციუმს, ხოლო კრისტალურს
კვარცი არის ყველაზე სუფთა ბუნებრივი სილიციუმის ნაერთებიდან
ჟანგბადი.
{
ჭინჭრის ფოთლები დაფარულია სუფთა ოქსიდისგან დამზადებული ეკლიანი თმებით.
სილიციუმი (IV), რომლებიც 1-2 მმ სიგრძის ღრუ მილებია.
ტუბულები ივსება ჭიანჭველა მჟავას შემცველი სითხით.

16. ნახშირბადის გამოყენება

გრაფიტი გამოიყენება ფანქრების ინდუსტრიაში. იგი ასევე გამოიყენება
როგორც ლუბრიკანტი განსაკუთრებით მაღალ ან დაბალ ტემპერატურაზე.
ბრილიანტი, თავისი განსაკუთრებული სიხისტის გამო, შეუცვლელი აბრაზიული მასალაა.
წვრთნების დასაფქვავ საქშენებს აქვს ალმასის საფარი. გარდა ამისა,
მოჭრილი ბრილიანტი - ბრილიანტი გამოიყენება როგორც ძვირფასი ქვები
სამკაულები. მათი იშვიათი, მაღალი დეკორატიული თვისებების გამო და
ისტორიული გარემოებების დამთხვევა, ბრილიანტი უცვლელად ყველაზე მეტად
ძვირადღირებული ძვირფასი ქვა.
{
ფარმაკოლოგიასა და მედიცინაში ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ნაერთები.
ნახშირბადი - ნახშირმჟავას და კარბოქსილის მჟავების წარმოებულები.
კარბოლენი (გააქტიურებული ნახშირი), გამოიყენება შთანთქმისა და ელიმინაციისთვის
სხეულის სხვადასხვა ტოქსინები.

17. სილიკონის გამოყენება

სილიკონი პოულობს გამოყენებას ნახევარგამტარებში
ტექნოლოგია და მიკროელექტრონიკა, მეტალურგიაში როგორც
დანამატები ფოლადებზე და შენადნობების წარმოებაში.
სილიციუმის ნაერთები წარმოების საფუძველია
მინა და ცემენტი. მინის და ცემენტის წარმოება
დაკავებულია სილიკატების ინდუსტრიაში. Ის ასევე
აწარმოებს სილიკატურ კერამიკას - აგურის, ფაიფურის,
ფაიანსი და პროდუქტები მათგან.
სილიკატური წებო ფართოდ არის ცნობილი, გამოიყენება
კონსტრუქცია, როგორც გამწმენდი, პიროტექნიკაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში
ქაღალდის დასამაგრებლად.

როგორც დამოუკიდებელი ქიმიური ელემენტი, სილიციუმი ცნობილი გახდა კაცობრიობისთვის მხოლოდ 1825 წელს. რამაც, რა თქმა უნდა, არ შეუშალა ხელი სილიციუმის ნაერთების გამოყენებას ისეთ სფეროებში, რომ უფრო ადვილია ჩამოთვალოთ ის, სადაც ელემენტი არ გამოიყენება. ეს სტატია ნათელს მოჰფენს სილიციუმის და მისი ნაერთების ფიზიკურ, მექანიკურ და სასარგებლო ქიმიურ თვისებებს, აპლიკაციებს, ასევე ვისაუბრებთ იმაზე, თუ როგორ მოქმედებს სილიციუმი ფოლადის და სხვა ლითონების თვისებებზე.

დასაწყისისთვის, მოდით ვისაუბროთ სილიკონის ზოგად მახასიათებლებზე. დედამიწის ქერქის მასის 27,6-დან 29,5%-მდე სილიციუმია. ზღვის წყალში ელემენტის კონცენტრაცია ასევე სამართლიანია - 3 მგ/ლ-მდე.

ლითოსფეროში გავრცელების მხრივ სილიციუმი ჟანგბადის შემდეგ მეორე საპატიო ადგილს იკავებს. თუმცა, მისი ყველაზე ცნობილი ფორმა, სილიციუმი, არის ოქსიდი და სწორედ მისი თვისებები გახდა ასეთი ფართო გამოყენების საფუძველი.

ეს ვიდეო გეტყვით რა არის სილიციუმი:

კონცეფცია და მახასიათებლები

სილიციუმი არის არალითონი, მაგრამ სხვადასხვა პირობებში მას შეუძლია გამოავლინოს როგორც მჟავე, ასევე ძირითადი თვისებები. ეს არის ტიპიური ნახევარგამტარი და ძალიან ფართოდ გამოიყენება ელექტრო ინჟინერიაში. მისი ფიზიკური და ქიმიური თვისებები დიდწილად განპირობებულია ალოტროპული მდგომარეობით. ყველაზე ხშირად, ისინი კრისტალურ ფორმას ეხება, რადგან მისი თვისებები უფრო მოთხოვნადია ეროვნულ ეკონომიკაში.

• სილიციუმი ადამიანის ორგანიზმის ერთ-ერთი ძირითადი მაკროელემენტია. მისი ნაკლებობა საზიანო გავლენას ახდენს ძვლოვანი ქსოვილის, თმის, კანის, ფრჩხილების მდგომარეობაზე. გარდა ამისა, სილიციუმი გავლენას ახდენს იმუნური სისტემის მუშაობაზე.
• მედიცინაში ელემენტმა, უფრო სწორად, მისმა ნაერთებმა პირველად გამოიყენეს ამ უნარში. კაჟით მოპირკეთებული ჭებიდან წყალი არა მხოლოდ სუფთა იყო, არამედ დადებითად მოქმედებდა ინფექციური დაავადებებისადმი მდგრადობაზე. დღეს სილიციუმის ნაერთები ემსახურება ტუბერკულოზის, ათეროსკლეროზისა და ართრიტის საწინააღმდეგო წამლების საფუძველს.
• ზოგადად, არალითონი უმოქმედოა, თუმცა მისი სუფთა სახით პოვნა რთულია. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ჰაერში ის სწრაფად პასიურდება დიოქსიდის ფენით და წყვეტს რეაქციას. გაცხელებისას ქიმიური აქტივობა იზრდება. შედეგად, კაცობრიობა ბევრად უფრო კარგად იცნობს მატერიის ნაერთებს და არა საკუთარ თავს.

ასე რომ, სილიციუმი ქმნის შენადნობებს თითქმის ყველა ლითონთან - სილიციდებთან. ყველა მათგანი გამოირჩევა ცეცხლგამძლეობითა და სიმტკიცით და გამოიყენება შესაბამის ადგილებში: გაზის ტურბინები, ღუმელების გამათბობლები.

დ.ი. მენდელეევის ცხრილში მე-6 ჯგუფში მოთავსებულია არალითონი ნახშირბადთან, გერმანიუმთან ერთად, რაც მიუთითებს გარკვეულ მსგავსებაზე ამ ნივთიერებებთან. ასე რომ, ნახშირბადთან "საერთოა" ორგანული ტიპის ნაერთების წარმოქმნის შესაძლებლობა. ამავდროულად, სილიციუმს, ისევე როგორც გერმანიუმს, შეუძლია გამოავლინოს ლითონის თვისებები ზოგიერთ ქიმიურ რეაქციაში, რომელიც გამოიყენება სინთეზში.

Დადებითი და უარყოფითი მხარეები

ნებისმიერი სხვა ნივთიერების მსგავსად ეროვნულ ეკონომიკაში გამოყენების თვალსაზრისით, სილიკონს აქვს გარკვეული სასარგებლო ან არც თუ ისე ძალიან თვისებები. ისინი მნიშვნელოვანია გამოყენების არეალის დასადგენად.

• ნივთიერების მნიშვნელოვანი უპირატესობა მისი ხელმისაწვდომობა. თუმცა ბუნებაში ის თავისუფალ ფორმაში არ არის, მაგრამ მაინც სილიკონის მიღების ტექნოლოგია არც ისე რთულია, თუმცა ენერგომოხმარებაა.
• მეორე ყველაზე მნიშვნელოვანი უპირატესობა არის მრავალჯერადი ნაერთის წარმოქმნაარაჩვეულებრივი შეღავათებით. ეს არის სილანები, სილიციდები, დიოქსიდი და, რა თქმა უნდა, სხვადასხვა სილიკატები. სილიციუმის და მისი ნაერთების უნარი რთული მყარი ხსნარების წარმოქმნის პრაქტიკულად უსასრულოა, რაც შესაძლებელს ხდის უსასრულოდ მიიღოთ შუშის, ქვის და კერამიკის მრავალფეროვანი ვარიაციები.
• ნახევარგამტარული თვისებებიარალითონი მას აძლევს ადგილს, როგორც საბაზისო მასალას ელექტრო და რადიოინჟინერიაში.
• არამეტალი არის არატოქსიკური, რომელიც ნებისმიერ ინდუსტრიაში გამოყენების საშუალებას იძლევა და ამავდროულად არ აქცევს ტექნოლოგიურ პროცესს პოტენციურად საშიშ პროცესად.

მასალის ნაკლოვანებები მოიცავს მხოლოდ შედარებით მყიფეობას კარგი სიმტკიცით. სილიკონი არ გამოიყენება მზიდი კონსტრუქციებისთვის, მაგრამ ეს კომბინაცია შესაძლებელს ხდის კრისტალების ზედაპირის სწორად დამუშავებას, რაც მნიშვნელოვანია ინსტრუმენტაციისთვის.

ახლა მოდით ვისაუბროთ სილიციუმის ძირითად თვისებებზე.

თვისებები და მახასიათებლები

ვინაიდან კრისტალური სილიკონი ყველაზე ხშირად გამოიყენება ინდუსტრიაში, სწორედ მისი თვისებებია უფრო მნიშვნელოვანი და სწორედ ისინია მოცემული ტექნიკურ მახასიათებლებში. ნივთიერების ფიზიკური თვისებებია:

• დნობის წერტილი - 1417 C;
• დუღილის წერტილი - 2600 C;
• სიმკვრივეა 2,33 გ/კუბ. იხილეთ, რაც მიუთითებს სისუსტეზე;
• სითბოს სიმძლავრე, ისევე როგორც თბოგამტარობა, არ არის მუდმივი თუნდაც ყველაზე სუფთა ნიმუშებზე: 800 ჯ / (კგ K), ან 0,191 კალ / (გრ გრადუსი) და 84-126 ვ / (მ K), ან 0,20-0, 30 კალ/(სმ წმ გრადუსი), შესაბამისად;
• გამჭვირვალე გრძელტალღოვან ინფრაწითელ გამოსხივებამდე, რომელიც გამოიყენება ინფრაწითელ ოპტიკაში;
• დიელექტრიკული მუდმივი - 1,17;
• სიმტკიცე მოჰსის მასშტაბით - 7.

არალითონის ელექტრული თვისებები დიდად არის დამოკიდებული მინარევებისაგან. ინდუსტრიაში, ეს ფუნქცია გამოიყენება სასურველი ტიპის ნახევარგამტარის მოდულირებით. ნორმალურ ტემპერატურაზე სილიციუმი მყიფეა, მაგრამ 800 C-ზე ზემოთ გაცხელებისას შესაძლებელია პლასტიკური დეფორმაცია.

ამორფული სილიციუმის თვისებები საოცრად განსხვავებულია: ის უაღრესად ჰიგიროსკოპიულია და ბევრად უფრო აქტიურად რეაგირებს ნორმალურ ტემპერატურაზეც კი.

სტრუქტურა და ქიმიური შემადგენლობა, ისევე როგორც სილიციუმის თვისებები განხილულია ქვემოთ მოცემულ ვიდეოში:

შემადგენლობა და სტრუქტურა

სილიციუმი არსებობს ორი ალოტროპული ფორმით, თანაბრად სტაბილური ნორმალურ ტემპერატურაზე.

• კრისტალიმას აქვს მუქი ნაცრისფერი ფხვნილის სახე. ნივთიერება, მიუხედავად იმისა, რომ მას აქვს ალმასის მსგავსი ბროლის ბადე, მყიფეა - ატომებს შორის ძალიან გრძელი კავშირის გამო. საინტერესოა მისი ნახევარგამტარული თვისებები.
• ძალიან მაღალი წნევის დროს შეგიძლიათ მიიღოთ ექვსკუთხამოდიფიკაცია სიმკვრივით 2.55 გ/კუბ. იხ. თუმცა ამ ფაზას ჯერ არ ჰპოვა პრაქტიკული მნიშვნელობა.
• ამორფული- ყავისფერი ფხვნილი. კრისტალური ფორმისგან განსხვავებით, ის რეაგირებს ბევრად უფრო აქტიურად. ეს გამოწვეულია არა იმდენად პირველი ფორმის ინერტულობით, არამედ იმით, რომ ჰაერში ნივთიერება დაფარულია დიოქსიდის ფენით.

გარდა ამისა, აუცილებელია გავითვალისწინოთ სხვა ტიპის კლასიფიკაცია, რომელიც დაკავშირებულია სილიციუმის კრისტალის ზომასთან, რომლებიც ერთად ქმნიან ნივთიერებას. ბროლის ბადე, როგორც ცნობილია, გულისხმობს არა მხოლოდ ატომების, არამედ სტრუქტურების მოწესრიგებას, რომლებსაც ეს ატომები ქმნიან - ე.წ. რაც უფრო დიდია ის, მით უფრო ერთგვაროვანი იქნება ნივთიერება თვისებებში.

• მონოკრისტალური- ნიმუში არის ერთკრისტალი. მისი სტრუქტურა მაქსიმალურად მოწესრიგებულია, თვისებები ერთგვაროვანი და კარგად პროგნოზირებადია. სწორედ ეს მასალაა ყველაზე მოთხოვნადი ელექტროტექნიკაში. თუმცა ისიც ყველაზე ძვირადღირებულ სახეობას მიეკუთვნება, ვინაიდან მისი მიღების პროცესი რთულია, ზრდის ტემპი კი დაბალი.
• მულტიკრისტალური- ნიმუში შედგება რამდენიმე დიდი კრისტალური მარცვლებისგან. მათ შორის საზღვრები ქმნის დამატებით დეფექტურ დონეებს, რაც ამცირებს ნიმუშის, როგორც ნახევარგამტარის მოქმედებას და იწვევს უფრო სწრაფ ცვეთას. მულტიკრისტალის გაზრდის ტექნოლოგია უფრო მარტივია და, შესაბამისად, მასალა იაფია.
• პოლიკრისტალური- შედგება დიდი რაოდენობით მარცვლებისგან, რომლებიც შემთხვევით განლაგებულია ერთმანეთთან შედარებით. ეს არის სამრეწველო სილიკონის ყველაზე სუფთა სახეობა, რომელიც გამოიყენება მიკროელექტრონიკასა და მზის ენერგიაში. ხშირად მას იყენებენ როგორც ნედლეულს მრავალ და ერთკრისტალების მოსაყვანად.
• ამორფული სილიციუმი ასევე იკავებს ცალკე პოზიციას ამ კლასიფიკაციაში. აქ ატომების რიგი შენარჩუნებულია მხოლოდ უმოკლეს დისტანციებზე. თუმცა, ელექტრო ინჟინერიაში, ის კვლავ გამოიყენება თხელი ფირის სახით.

არალითონის წარმოება

სუფთა სილიციუმის მიღება არც ისე ადვილია, მისი ნაერთების ინერტულობისა და მათი უმრავლესობის მაღალი დნობის წერტილის გათვალისწინებით. ინდუსტრიაში, ნახშირორჟანგის შემცირება ყველაზე ხშირად გამოიყენება. რეაქცია ტარდება რკალის ღუმელებში 1800 C ტემპერატურაზე. ამრიგად, მიიღება 99,9% სისუფთავის არალითონი, რომელიც არ არის საკმარისი მისი გამოყენებისთვის.

შედეგად მიღებული მასალა ქლორირებულია ქლორიდების და ჰიდროქლორიდების მისაღებად. შემდეგ ნაერთები იწმინდება ყველა შესაძლო მეთოდით მინარევებისაგან და მცირდება წყალბადით.

ასევე შესაძლებელია ნივთიერების გაწმენდა მაგნიუმის სილიციდის მიღებით. სილიციდი ექვემდებარება მარილმჟავას ან ძმარმჟავას მოქმედებას. მიიღება სილანი, ხოლო ეს უკანასკნელი იწმინდება სხვადასხვა მეთოდით - სორბციით, რექტიფიკაციით და ა.შ. შემდეგ სილანი იშლება წყალბადად და სილიციუმად 1000 C ტემპერატურაზე, ამ შემთხვევაში მიიღება ნივთიერება მინარევის ფრაქციის 10 -8 -10 -6%.

ნივთიერების გამოყენება

მრეწველობისთვის, არალითონის ელექტროფიზიკური მახასიათებლები ყველაზე დიდ ინტერესს იწვევს. მისი ერთკრისტალური ფორმა არის არაპირდაპირი უფსკრული ნახევარგამტარი. მისი თვისებები განისაზღვრება მინარევებით, რაც შესაძლებელს ხდის სასურველი თვისებების მქონე სილიციუმის კრისტალების მიღებას. ასე რომ, ბორის, ინდიუმის დამატება შესაძლებელს ხდის ხვრელების გამტარობის მქონე კრისტალის გაზრდას, ხოლო ფოსფორის ან დარიშხანის - ელექტრონული გამტარობის მქონე კრისტალის შეყვანას.

• სილიკონი ფაქტიურად ემსახურება თანამედროვე ელექტროტექნიკის საფუძველს. მისგან მზადდება ტრანზისტორები, ფოტოცელები, ინტეგრირებული სქემები, დიოდები და ა.შ. უფრო მეტიც, მოწყობილობის ფუნქციონირება თითქმის ყოველთვის განისაზღვრება მხოლოდ ბროლის ზედაპირული ფენით, რაც იწვევს ძალიან სპეციფიკურ მოთხოვნებს, სპეციალურად ზედაპირული დამუშავებისთვის.
• მეტალურგიაში ტექნიკური სილიციუმი გამოიყენება როგორც შენადნობის მოდიფიკატორი - ის იძლევა უფრო მეტ სიმტკიცეს, ასევე კომპონენტად - მაგალითად, და როგორც დეოქსიდიზატორი - თუჯის წარმოებაში.
• ულტრასუფთა და დახვეწილი მეტალურგია ქმნის მზის ენერგიის საფუძველს.
• არამეტალის დიოქსიდი ბუნებაში ძალიან განსხვავებული ფორმით გვხვდება. მისმა კრისტალურმა ჯიშებმა - ოპალმა, აქატმა, კარნელიანმა, ამეთვისტომ, კლდის კრისტალმა თავისი ადგილი იპოვეს სამკაულებში. მოდიფიკაციები, რომლებიც არც თუ ისე მიმზიდველია გარეგნულად - კაჟი, კვარცი, გამოიყენება მეტალურგიაში, მშენებლობაში და რადიო ელექტროტექნიკაში.
• არალითონის ნაერთი ნახშირბადთან - კარბიდთან, გამოიყენება მეტალურგიაში, ხელსაწყოების დამზადებაში და ქიმიურ მრეწველობაში. ეს არის ფართო უფსკრული ნახევარგამტარი, რომელიც ხასიათდება მაღალი სიმტკიცით - 7 მოჰს მასშტაბით და სიმტკიცით, რაც იძლევა აბრაზიულ მასალად გამოყენების საშუალებას.
• სილიკატები - ანუ სილიციუმის მჟავას მარილები. არასტაბილურია, ადვილად იშლება ტემპერატურის გავლენის ქვეშ. ისინი აღსანიშნავია იმით, რომ ქმნიან მრავალრიცხოვან და მრავალფეროვან მარილებს. მაგრამ ეს უკანასკნელი საფუძველია მინის, კერამიკის, ფაიანსის, ბროლის და. თამამად შეგვიძლია ვთქვათ, რომ თანამედროვე კონსტრუქცია ეფუძნება სილიკატების მრავალფეროვნებას.
• შუშა აქ ყველაზე საინტერესო შემთხვევას წარმოადგენს. იგი დაფუძნებულია ალუმინოსილიკატებზე, მაგრამ სხვა ნივთიერებების უმნიშვნელო მინარევები - ჩვეულებრივ ოქსიდები - აძლევს მასალას უამრავ განსხვავებულ თვისებას, მათ შორის ფერს. - თიხის ჭურჭელს, ფაიფურს, ფაქტობრივად, იგივე ფორმულა აქვს, თუმცა კომპონენტების განსხვავებული თანაფარდობით და მისი მრავალფეროვნებაც გასაოცარია.
• არალითონს სხვა უნარიც აქვს: ის ქმნის ნახშირბადის ტიპის ნაერთებს, სილიციუმის ატომების გრძელი ჯაჭვის სახით. ასეთ ნაერთებს ეწოდება სილიციუმის ორგანული ნაერთები. არანაკლებ ცნობილია მათი გამოყენების ფარგლები - ეს არის სილიკონები, დალუქვის საშუალებები, ლუბრიკანტები და ა.შ.

სილიკონი ძალიან გავრცელებული ელემენტია და ძალზე მნიშვნელოვანია ეროვნული ეკონომიკის ბევრ სფეროში. უფრო მეტიც, აქტიურად გამოიყენება არა მხოლოდ თავად ნივთიერება, არამედ მისი ყველა სხვადასხვა და მრავალრიცხოვანი ნაერთი.

ამ ვიდეოში ვისაუბრებთ სილიკონის თვისებებზე და გამოყენებაზე: