Silikon och dess föreningar. Silikon i naturen. Applicering av kisel

En av de mest populära inom teknik ochElementindustrin är kisel. Detta beror på hans ovanliga egenskaper. Idag finns det många olika föreningar av detta element som spelar en viktig roll i syntesen och skapandet av tekniska produkter, glasvaror, utrustning, byggnads- och efterbehandlingsmaterial, smycken och andra industrier.

Allmänna egenskaper hos kisel

Om vi ​​överväger ställningen av kisel i ett periodiskt system, så kan vi säga detta:

1. Den ligger i IV-gruppen i huvudundergruppen.
2. Serienumret är 14.
3. Atommassan är 28,086.
4. Kemisk symbol Si.
5. Namnet är kisel eller i latinskt silikon.
6. Elektronisk konfiguration av ytterskiktet 4e: 2e: 8e.

Kristallgitteret av kisel liknar en gitterdiamant. Vid noderna finns det atomer, dess typkubiska ansiktscentrerade. På grund av den längre bindningslängden är emellertid de fysikaliska egenskaperna hos kisel mycket olika än de för den allotropa modifieringen av kol.

Fysikaliska och kemiska egenskaper

Det finns två allotropa modifieringar av dettaelement: amorft och kristallint De är mycket lika. Men som för andra ämnen är huvudskillnaden mellan dem kristallgitteret av kisel.

I detta fall är båda modifieringarna pulver av olika färger.

1. Kristallin kisel är ett mörkt grått glänsande pulver, liknar metall. Dess struktur motsvarar en diamant, men egenskaperna är olika. Han har:

• bräcklighet;
• låg hårdhet;
• halvledaregenskaper;
• smältpunkt 1415⁰C;
• densitet 2,33 g / cm³;
• kokpunkt 2700⁰S.

Dess kemiska aktivitet är låg i jämförelse med andra allotropa former.

2. Amorft kisel är ett bruntbrunt pulver med en struktur av starkt oordnad diamant. Den kemiska aktiviteten är ganska hög.

I allmänhet bör det noteras att kisel inte gillar att gå med i reaktionen. För att reagera behöver du en temperatur på minst 400-500⁰C. Under dessa betingelser bildas olika kemiska föreningar av kisel. Såsom:

• oxider;
• halogenider;
• självmord;
• nitrider;
• borider;
• karbider.

Samspelet mellan kisel och salpetersyrasyra eller alkali, som har namnet på etsningsprocessen. Silikonföreningar sprider sig mycket, vilket blir allt vanligare idag.

Att vara i naturen

Silikon i naturen finns i en viktig nogbelopp. Det är på andra plats efter syre i prevalens. Dess massfraktion är ca 30%. Havsvatten innehåller också detta element i en ungefärlig koncentration av 3 mg / l. Därför kan vi inte säga att kisel i naturen är ett sällsynt element.

Tvärtom finns det många olika stenar och mineraler i sammansättningen som den hittas och från vilken den kan extraheras. De vanligaste naturliga kiselföreningarna är följande:

1. Silica. Kemisk formel SiO₂. Det är ganska olika former av mineraler och stenar på sin bas: sand, flinta, fältspat, kvarts, bergkristall, ametist, kalcedon, karneol, opal, Jasper, och andra.
2. Silikater och aluminosilikater. Kaolin, spar, glimmer, salter av kiselsyra, asbest, talk.

Sålunda är spridningen i naturen av kisel utbredd, och dess föreningar är populära och efterfrågade bland människor för användning i tekniska ändamål.

Silikon och dess föreningar

Eftersom det är i sin rena form det aktuella elementetDet kan därför inte ha olika betydelse dess föreningar. Från kemisk synpunkt kan det vara tre oxidationstillstånd 2, 4, -4. Med utgångspunkt från detta, och även på grund av deras tröghet, men särskilt vid den kristallina gitterstrukturen, alstrar den följande huvudsakliga typer av ämnen:

• binära föreningar med ickemetaller (silan, karbid, nitrid, fosfid, och så vidare;
• oxider;
• kiselsyra;
• silikater av metaller.

Låt oss närmare undersöka vikten av kisel och dess föreningar, vilka är de vanligaste och hävdade för människor.

Silikonoxider

Det finns två sorter av detta ämne, uttryckt av formlerna:

• SiO;
• SiO₂.

Men den vanligaste är dioxid. Den finns i naturen i form av mycket vackra halvädelstenar:

• agat;
• kalcedon;
• opal;
• karneol;
• jasper;
• ametist;
• rhinestone.

Användningen av kisel i denna form har funnit dessansökan i tillverkningen av smycken. Otroligt vackra guld och silver smycken är gjorda med dessa halvädelstenar och prydnadsstenar.

Några fler variationer av kiseldioxid:

• kvarts;
• flod och kvarts sand;
• flinta;
• fältspat.

Användningen av kisel i sådana arter är realiserad ibyggnadsverk, teknik, radioelektronik, kemisk industri, metallurgi. Alla dessa oxider hänvisas till ett enda ämne - kiseldioxid.

Silikonkarbid och dess tillämpning

Silikon och dess föreningar är framtidens materialoch nutiden. Ett sådant material är karborund eller karbid av detta element. Den kemiska formeln är SiC. Förekommer i naturen i form av ett moissanit mineral.

I ren form är kombinationen av kol och kisel en vacker transparent kristaller som liknar diamantstrukturer. För tekniska ändamål används emellertid de ämnen som är målade i grönt och svart.

De viktigaste egenskaperna hos detta ämne, vilket gör det möjligt att använda det inom metallurgi, teknik, kemisk industri, är följande:

• bredbandshalvledare;
• mycket hög grad av styrka (7 på Mohs-skalan);
• resistent mot höga temperaturer;
• utmärkt elektrisk stabilitet och värmeledningsförmåga.

Allt detta gör det möjligt att använda carborundum iKvaliteten hos slipmaterial i metallurgi och kemisk syntes. Det är också baserade lysdioder producerar ett brett spektrum av åtgärder, delar till glasugnen, munstycken, ficklampor, (uppskattat moissanite FIANITE ovan) smycken.

Silan och dess betydelse

Väteföreningen av kisel har namnetsilan och kan inte erhållas genom direktsyntes från utgångsmaterialen. För att framställa det används silikider av olika metaller vilka behandlas med syror. Som en följd frigörs en gasformig silan och ett metallsalt bildas.

Intressant är den ifrågavarande föreningenbildas aldrig isolerat. Alltid i reaktionen av en blandning av mono-, di- och Trisilane i vilka kiselatomer är sammanlänkade i kedjor.

Genom deras egenskaper är dessa föreningar starka reduktionsmedel. De själva oxideras lätt av syre, ibland med explosion. Med halogener är turbulenta reaktioner alltid med stor energiutsläpp.

Användningsområdena för silaner är följande:

1. Reaktioner av organisk syntes, som ett resultat av vilket det är viktigt att silikoner - silikon, gummi, tätningsmedel, smörjmedel, emulsioner och andra.
2. Mikroelektronik (LCD-skärmar, integrerade tekniska system etc.).
3. Produktion av ultrapure polysilikon.
4. Tandläkare i proteser.

Sålunda är betydelsen av silaner i den moderna världen hög.

Silic acid och silikater

Det aktuella elementets hydroxid är olika kiselsyror. urskiljas:

• meta;
• o;
• polysilikon och andra syror.

Alla delar gemensamma egenskaper - extremainstabilitet i det fria tillståndet. De sönderdelas lätt under påverkan av temperaturen. Under normala förhållanden är det inte mycket tid, vänd först till en sol och sedan in i en gel. Efter torkning kallas dessa strukturer kiselgeler. De används som adsorbenter i filter.

Viktigt ur industriell synvinkel är salter av kiselsyror - silikater. De utgör grunden för att erhålla sådana ämnen som:

• glas;
• betong;
• cement;
• zeolit;
• kaolin;
• porslin;
• lergods;
• kristall;
• keramik.

Alkalimetallsilikater är lösliga, alla andra är inte. Därför kallas natrium- och kaliumsilikat flytande glas. Det vanliga klisterlimet är natriumsaltet av kiselsyra.

Men de mest intressanta föreningarna är allasamma glas. Vilka är de enda varianterna av detta ämne uppfunnit! Idag får de färg, optiska, matalternativ. Glasögon förbluffar med sin prakt och variation. När vissa metalloxider och icke-metaller sättes till blandningen kan en mängd olika glastyper framställas. Ibland leder även samma sammansättning, men en annan procentandel av komponenterna till en skillnad i substansens egenskaper. Ett exempel är porslin och faience, vars formel är SiO₂* AL₂O₃* K₂O.

Kvartsglas är en form av en särskilt ren produkt, vars sammansättning beskrivs som kiseldioxid.

Upptäckter inom området kiselföreningar

Under de senaste åren har forskning varitDet är bevisat att kisel och dess föreningar är de viktigaste deltagarna i levande organismer. Med brist eller överskott av detta element kan sjukdomar som:

• cancer;
• tuberkulos;
• artrit;
• katarakter;
• lepra;
• dysenteri;
• reumatism;
• hepatit och andra.

Åldringsprocesserna hos organismen är också associerade medkvantitativt innehåll av kisel. Många experiment på däggdjur har visat att om elementet saknar, inträffar hjärtinfarkt, stroke, cancer och hepatitviruset blir aktivt.