Szilícium (kémiai elem)
Szilícium (latin Szilicium), Si, egy kémiai elem a csoport IV a rövid formában (14. csoportjába a hosszú forma) a periódusos rendszer; atomi száma 14. atomsúlya 28,0855. Természetes szilícium áll a három stabil izotópok 28 Si (92,2297%), 29 Si (4,6832%), 30 Si (3,0872%). Mesterségesen előállított radioizotópok tömeges számok 22-42.
Történelmi háttér. Elterjedt a földön szilícium vegyületek az ember által használt, mivel a Stone Age; például az ókortól a vaskor kovakő gyártásához használt a kőeszközök. Feldolgozása szilícium vegyületek - gyártás üveg - kezdődött az ie 4. században az ókori Egyiptomban. Elemi szilícium keletkezik 1824-1825 át Berzelius J. helyreállítása fém kálium-fluorid SiF4. Az új elem kapta a nevét „szilikon” (a latin kova - kovakő, orosz neve „szilikon” lépett 1834-ben, I. Hess is származik a „kovakő”).
Tulajdonságok. A konfiguráció a külső elektron héj a szilíciumatom 3s 3p 2 2. A vegyületek egy +4 oxidációs állapotban van, ritkán +1, +2, +3, -4; Pauling elektronegativitása 1,90, az ionizációs potenciálja 0 → Si + Si → Si → Si 2+ 3+ 4+ → Si rendre 8,15, 16,34, 33,46 és 45,13 eV; 110 pm sugarú atomi, Si 4+ ion sugara 40 pm (koordinációs száma 4), 54 nM (koordinációs száma 6).
Szilícium - sötétszürke szilárd anyag formájában törékeny, kristályos szilárd anyag egy fémes csillogás. A kristályrács a lapcentrált köbös; olvadáspont 1414 ° C, forráspontja 2900 ° C, sűrűsége 2330 kg / m 3 (25 ° C-on). 20.1 Hőkapacitás J / (mol ∙ K), hővezetési 95,5 W / (m ∙ K) dielektromos állandója 12; Mohs keménysége 7. Normális körülmények között a szilícium - rideg anyag; érzékelhető képlékeny deformáció figyelhető feletti hőmérsékleten 800 ° C-on Szilícium átlátszó az infravörös sugárzás, amelynek hullámhossza nagyobb, mint 1 mikron (törésmutató 3,45 hullámhosszon 2-10 mikron). Diamágneses (mágneses szuszceptibilitás - 3,9 ∙ 10 -6). Szilícium - félvezető sávú 1,21 eV (0 C); elektromos ellenállása 2,3 ohm ∙ március 10 ∙ m (25 ° C-on), az elektron a mobilitás 0,135-0,145, lyukak - 0,048-0,050 m 2 / (V s). Elektromos tulajdonságok szilícium erősen függ a szennyeződések jelenléte. A szilícium-egykristályok, p-vezetési típusú a dópoló anyagot In, Al, Ga, In (akceptor szennyeződések) a n vezetési típusú - P, As, Sb, Bi (donor szennyező).
Szilícium-oxid van bevonva a levegő film, így alacsony hőmérsékleten kémiailag inert; fölé hevítve 400 ° C-on reagáltatjuk, oxigén (képződött oxid SiO és SiO 2-dioxid), halogének (szilícium-halogenidek), nitrogén (szilícium-nitrid Si3 N4), szén (szilícium-SiC-karbid) és más vegyületek, szilícium hidrogén -. szilánok - kapott közvetett által. Szilícium reakcióba lép a fémekkel szilicid.
Mikrofinom szilícium - redukálószer: hevítve reagál vízgőzzel hidrogénfejlődés, redukáló fém-oxidok, hogy a szabad fémek. Acid neokisliteli passzivált képződése a szilícium felületén oldhatatlan savak oxidfilm. Silicon feloldunk tömény HNO3 HF, ezáltal kremneftorovodorodnaya sav: 3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2 [SiF6] + 4NO + 8N2 O. szilícium (különösen szemcsés) reagáltatunk lúgok felszabadító hidrogénatom, például: Si + 2NaOH + H2 Körülbelül = Na2 SiO3 + 2H2. Szilícium képez különböző szerves szilíciumvegyületek.
A biológiai szerepe. Silicon tartozik a nyomelemek. A napi humán követelmény 20-50 mg szilícium (elem szükséges a megfelelő csontok növekedését és a kötőszövetek). Emberben szilícium elfogyasztott élelmiszer, valamint a belélegzett levegő formájában porított SiO2. A hosszan tartó belégzése a por tartalmazó szabad SiO2. van szilikózis.
Alkalmazás. Szilícium - az alapanyag a mikroelektronika és a félvezető eszközök; gyártásához használt üveg, átlátszó infravörös sugárzás. A szilícium olyan komponense ötvözetek vas és nem vastartalmú fémek (alacsony koncentrációban szilícium növeli a korrózióval szembeni ellenállást és mechanikai szilárdságának ötvözetek javítja az önthetőség, nagy koncentrációban okozhat törékenységet); a legjelentősebb a vas, a réz és alumínium-szilícium ötvözetek. Szilícium használunk kiindulási anyagként a készítmény a szerves szilíciumvegyületek és szilicidek.