Lihatlah silikon semi-logam!
Logam silikon adalah logam semikonduktor berwarna abu-abu dan mengkilat yang digunakan untuk membuat baja, sel surya, dan mikrochip.
Silikon adalah unsur paling melimpah kedua di kerak bumi (setelah oksigen) dan unsur paling melimpah kedelapan di Alam Semesta. Faktanya, hampir 30 persen berat kerak bumi disebabkan oleh silikon.
Unsur dengan nomor atom 14 terdapat secara alami pada mineral silikat, antara lain silika, feldspar, dan mika, yang merupakan komponen utama batuan umum seperti kuarsa dan batupasir.
Silikon semimetalik (atau metaloid) memiliki beberapa sifat logam dan nonlogam.
Seperti air, tetapi tidak seperti kebanyakan logam, silikon terperangkap dalam keadaan cair dan mengembang saat mengeras. Ia memiliki titik leleh dan titik didih yang relatif tinggi, dan ketika mengkristal, ia membentuk struktur kristal berlian.
Pentingnya peran silikon sebagai semikonduktor dan penggunaannya dalam elektronik adalah struktur atom unsur, yang mencakup empat elektron valensi yang memungkinkan silikon mudah berikatan dengan unsur lain.
Ahli kimia Swedia Jones Jacob Berserlius dikreditkan dengan silikon isolasi pertama pada tahun 1823. Berzerlius mencapai hal ini dengan memanaskan logam kalium (yang baru diisolasi sepuluh tahun sebelumnya) dalam wadah bersama dengan kalium fluorosilikat.
Hasilnya adalah silikon amorf.
Namun, butuh waktu lebih lama untuk mendapatkan silikon kristal. Sampel elektrolitik silikon kristal tidak akan diproduksi selama tiga dekade berikutnya.
Penggunaan silikon komersial pertama adalah dalam bentuk ferrosilikon.
Setelah modernisasi industri baja oleh Henry Bessemer pada pertengahan abad ke-19, terdapat minat yang besar terhadap metalurgi metalurgi dan penelitian teknologi baja.
Pada saat ferrosilikon pertama kali diproduksi secara komersial pada tahun 1880an, nilai silikon dalam meningkatkan keuletan besi tuang dan baja deoksidasi telah dipahami dengan cukup baik.
Produksi awal ferrosilikon dilakukan di tanur tinggi dengan mereduksi bijih yang mengandung silikon dengan arang, sehingga menghasilkan besi tuang perak, ferrosilikon dengan kandungan silikon hingga 20 persen.
Perkembangan tungku busur listrik di awal abad ke-20 tidak hanya memungkinkan peningkatan produksi baja, tetapi juga peningkatan produksi ferrosilikon.
Pada tahun 1903, sebuah kelompok yang mengkhususkan diri dalam pembuatan ferroalloy (Compagnie Generate d'Electrochimie) mulai beroperasi di Jerman, Prancis dan Austria, dan pada tahun 1907 pabrik silikon komersial pertama didirikan di Amerika Serikat.
Pembuatan baja bukan satu-satunya penggunaan senyawa silikon yang dikomersialkan hingga akhir abad ke-19.
Untuk menghasilkan berlian buatan pada tahun 1890, Edward Goodrich Acheson memanaskan aluminosilikat dengan bubuk kokas dan secara kebetulan memproduksi silikon karbida (SiC).
Tiga tahun kemudian, Acheson mematenkan metode produksinya dan mendirikan Perusahaan Carborundum untuk memproduksi dan menjual produk abrasif.
Pada awal abad ke-20, sifat konduktif silikon karbida juga telah disadari, dan senyawa tersebut digunakan sebagai detektor pada radio kelautan awal. Paten untuk detektor kristal silikon diberikan kepada G. W. Pickard pada tahun 1906.
Pada tahun 1907, dioda pemancar cahaya (LED) pertama dibuat dengan memberikan tegangan pada kristal silikon karbida.
Pada tahun 1930-an, penggunaan silikon meningkat seiring dengan berkembangnya produk kimia baru, termasuk silan dan silikon.
Pertumbuhan elektronik selama satu abad terakhir juga terkait erat dengan silikon dan sifat uniknya.
Meskipun pembuatan transistor pertama—cikal bakal mikrochip modern—pada tahun 1940-an mengandalkan germanium, tidak lama kemudian silikon menggantikan sepupu logamnya sebagai bahan substrat semikonduktor yang lebih tahan lama.
Bell Labs dan Texas Instruments memulai produksi komersial transistor silikon pada tahun 1954.
Sirkuit terpadu silikon pertama dibuat pada tahun 1960an, dan pada tahun 1970an prosesor silikon dikembangkan.
Mengingat teknologi semikonduktor silikon adalah dasar dari elektronik dan komputasi modern, tidak mengherankan jika kami menyebut pusat industri ini sebagai "Silicon Valley".
(Untuk melihat lebih dalam sejarah dan perkembangan teknologi dan mikrochip Silicon Valley, saya sangat merekomendasikan film dokumenter American Experience berjudul "Silicon Valley").
Tak lama setelah penemuan transistor pertama, pekerjaan Bell Labs dengan silikon menghasilkan terobosan besar kedua pada tahun 1954: sel fotovoltaik (surya) silikon pertama.
Sebelumnya, pemikiran untuk memanfaatkan energi matahari untuk menciptakan tenaga di bumi dianggap mustahil oleh sebagian besar orang. Namun empat tahun kemudian, pada tahun 1958, satelit pertama dengan panel surya silikon mengorbit Bumi.
Pada tahun 1970-an, penerapan komersial teknologi tenaga surya telah berkembang ke penerapan di darat seperti menyalakan lampu di anjungan minyak lepas pantai dan perlintasan kereta api.
Selama dua dekade terakhir, penggunaan energi surya telah meningkat secara eksponensial. Saat ini, teknologi fotovoltaik silikon menguasai sekitar 90 persen pasar energi surya global.
Produksi
Mayoritas silikon olahan setiap tahun—sekitar 80 persen—diproduksi sebagai ferrosilikon untuk digunakan dalam produksi besi dan baja. Ferrosilikon dapat mengandung 15 hingga 90% silikon tergantung pada kebutuhan pabrik peleburan.
Paduan besi dan silikon diproduksi menggunakan tungku busur listrik submersible melalui peleburan reduksi. Bijih silika gel dan sumber karbon seperti batubara kokas (batubara metalurgi) dihancurkan dan dimasukkan ke dalam tungku bersama dengan besi tua.
Pada suhu di atas 1900 °C (3450 °F), karbon bereaksi dengan oksigen yang ada dalam bijih untuk membentuk gas karbon monoksida. Sementara itu, sisa besi dan silikon kemudian digabungkan untuk membuat ferrosilikon cair, yang dapat dikumpulkan dengan mengetuk dasar tungku.
Setelah didinginkan dan mengeras, ferrosilikon kemudian dapat dikirim dan digunakan langsung dalam produksi besi dan baja.
Metode yang sama, tanpa memasukkan besi, digunakan untuk memperoleh silikon tingkat metalurgi, yang lebih dari 99 persen murni. Silikon metalurgi juga digunakan dalam pembuatan baja, serta dalam produksi paduan aluminium dan bahan kimia silan.
Silikon metalurgi diklasifikasikan berdasarkan tingkat pengotor besi, aluminium dan kalsium yang ada dalam paduannya. Misalnya, 553 logam silikon masing-masing mengandung kurang dari 0,5 persen besi dan aluminium serta kurang dari 0,3 persen kalsium.
Dunia memproduksi sekitar 8 juta metrik ton ferrosilikon setiap tahunnya, dan Tiongkok menyumbang sekitar 70 persen dari jumlah tersebut. Produsen utama termasuk Erdos Metallurgy Group, Ningxia Rongsheng Ferroalloy, Group OM Materials dan Elkem.
Sebanyak 2,6 juta metrik ton silikon metalurgi lainnya—atau sekitar 20 persen dari total logam silikon olahan—diproduksi setiap tahunnya. Sekali lagi, Tiongkok menyumbang sekitar 80 persen dari produksi ini.
Apa yang mengejutkan bagi banyak orang adalah bahwa tingkat silikon surya dan elektronik hanya menyumbang sejumlah kecil (kurang dari dua persen) dari seluruh produksi silikon olahan.
Untuk meningkatkan ke logam silikon kelas surya (polisilikon), kemurniannya harus ditingkatkan menjadi 99,9999% silikon murni murni (6N). Hal ini dilakukan dengan salah satu dari tiga cara, yang paling umum adalah proses Siemens.
Proses Siemens melibatkan pengendapan uap kimia dari gas yang mudah menguap yang dikenal sebagai triklorosilan. Pada suhu 1150 °C (2102 °F), triklorosilan ditiupkan ke benih silikon dengan kemurnian tinggi yang dipasang di ujung batang. Saat melewatinya, silikon dengan kemurnian tinggi dari gas disimpan ke dalam benih.
Reaktor unggun terfluidisasi (FBR) dan teknologi silikon tingkat metalurgi (UMG) yang ditingkatkan juga digunakan untuk meningkatkan logam menjadi polisilikon yang sesuai untuk industri fotovoltaik.
Pada tahun 2013, 230.000 metrik ton polisilikon diproduksi. Produsen terkemuka termasuk GCL Poly, Wacker-Chemie dan OCI.
Terakhir, untuk membuat silikon tingkat elektronik yang sesuai untuk industri semikonduktor dan beberapa teknologi fotovoltaik, polisilikon harus diubah menjadi silikon monokristalin ultra murni melalui proses Czochralski.
Untuk melakukan ini, polisilikon dilebur dalam wadah pada suhu 1425 °C (2597 °F) dalam atmosfer inert. Kristal benih yang disimpan kemudian dicelupkan ke dalam logam cair dan diputar serta dikeluarkan secara perlahan, memberikan waktu bagi silikon untuk tumbuh pada bahan benih.
Produk yang dihasilkan adalah batang (atau boule) logam silikon monokristalin dengan kemurnian mencapai 99,999999999 (11N) persen. Batang ini dapat didoping dengan boron atau fosfor jika diperlukan untuk memodifikasi sifat mekanik kuantum sesuai kebutuhan.
Batang monokristalin dapat dipasok ke pelanggan apa adanya, atau dipotong menjadi wafer dan dipoles atau diberi tekstur untuk pengguna tertentu.
Aplikasi
Meskipun sekitar 10 juta metrik ton ferrosilikon dan logam silikon dimurnikan setiap tahunnya, sebagian besar silikon yang dipasarkan sebenarnya adalah mineral silikon, yang digunakan untuk membuat segala sesuatu mulai dari semen, mortar dan keramik hingga kaca dan polimer.
Ferrosilikon, sebagaimana disebutkan, adalah bentuk logam silikon yang paling umum digunakan. Sejak pertama kali digunakan sekitar 150 tahun yang lalu, ferrosilicon tetap menjadi bahan deoksidasi penting dalam produksi karbon dan baja tahan karat. Saat ini, pembuatan baja tetap menjadi konsumen ferrosilikon terbesar.
Namun, ferrosilicon memiliki sejumlah manfaat selain pembuatan baja. Ini adalah pra-paduan dalam produksi magnesium ferrosilikon, nodulator yang digunakan untuk produksi besi lunak, dan juga selama proses Pidgeon untuk memurnikan magnesium dengan kemurnian tinggi.
Ferrosilikon juga dapat digunakan untuk membuat paduan besi tahan panas dan korosi, serta baja silikon, yang digunakan dalam produksi motor listrik dan inti transformator.
Silikon metalurgi dapat digunakan dalam produksi baja dan juga sebagai bahan paduan dalam pengecoran aluminium. Suku cadang otomotif aluminium-silikon (Al-Si) lebih ringan dan kuat dibandingkan komponen yang terbuat dari aluminium murni. Suku cadang otomotif seperti blok mesin dan ban adalah beberapa suku cadang aluminium cor yang paling umum digunakan.
Hampir setengah dari seluruh silikon metalurgi digunakan oleh industri kimia untuk menghasilkan silika berasap (pengental dan bahan pengering), silan (pengikat) dan silikon (sealant, perekat dan pelumas).
Polisilikon tingkat fotovoltaik terutama digunakan dalam pembuatan sel surya polisilikon. Untuk memproduksi satu megawatt modul surya, dibutuhkan sekitar lima ton polisilikon.
Saat ini, teknologi surya polisilikon menyumbang lebih dari separuh energi surya yang diproduksi secara global, sementara teknologi monosilikon menyumbang sekitar 35 persen. Secara total, 90 persen energi matahari yang digunakan manusia dikumpulkan menggunakan teknologi silikon.
Silikon monokristalin juga merupakan bahan semikonduktor penting yang ditemukan dalam elektronik modern. Sebagai bahan substrat yang digunakan dalam produksi transistor efek medan (FET), LED dan sirkuit terpadu, silikon dapat ditemukan di hampir semua komputer, ponsel, tablet, TV, radio, dan perangkat komunikasi modern lainnya.
Diperkirakan lebih dari sepertiga seluruh perangkat elektronik mengandung teknologi semikonduktor berbasis silikon.
Terakhir, silikon karbida karbida digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik dan non-elektronik, termasuk perhiasan sintetis, semikonduktor suhu tinggi, keramik keras, alat pemotong, cakram rem, bahan abrasif, rompi antipeluru, dan elemen pemanas.
- Penunjukan - Si (Silikon);
- Periode - III;
- Grup - 14 (IVa);
- Massa atom - 28,0855;
- Nomor atom - 14;
- Jari-jari atom = 132 pm;
- Jari-jari kovalen = 111 pm;
- Distribusi elektron - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 ;
- suhu leleh = 1412°C;
- titik didih = 2355°C;
- Keelektronegatifan (menurut Pauling/menurut Alpred dan Rochow) = 1,90/1,74;
- Keadaan oksidasi: +4, +2, 0, -4;
- Massa jenis (jumlah) = 2,33 g/cm3;
- Volume molar = 12,1 cm 3 /mol.
Senyawa silikon:
Silikon pertama kali diisolasi dalam bentuk murni pada tahun 1811 (J. L. Gay-Lussac dan L. J. Tenard dari Prancis). Silikon unsur murni diperoleh pada tahun 1825 (J.J. Berzelius dari Swedia). Unsur kimia ini mendapat namanya "silikon" (diterjemahkan dari bahasa Yunani kuno sebagai gunung) pada tahun 1834 (ahli kimia Rusia G. I. Hess).
Silikon adalah unsur kimia yang paling tersebar luas (setelah oksigen) di Bumi (kandungan di kerak bumi adalah 28-29% berat). Di alam, silikon paling sering hadir dalam bentuk silika (pasir, kuarsa, batu api, feldspar), serta silikat dan aluminosilikat. Dalam bentuknya yang murni, silikon sangat langka. Banyak silikat alami dalam bentuk murninya adalah batu mulia: zamrud, topas, aquamary - semuanya silikon. Silikon kristal murni (IV) oksida terdapat dalam bentuk kristal batu dan kuarsa. Silikon oksida, yang mengandung berbagai kotoran, membentuk batu berharga dan semi mulia - batu kecubung, batu akik, jasper.
Beras. Struktur atom silikon.
Konfigurasi elektron silikon adalah 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 (lihat Struktur elektronik atom). Pada tingkat energi terluar, silikon memiliki 4 elektron: 2 berpasangan di sublevel 3s + 2 tidak berpasangan di orbital p. Ketika atom silikon bertransisi ke keadaan tereksitasi, satu elektron dari sublevel s “meninggalkan” pasangannya dan berpindah ke sublevel p, di mana terdapat satu orbital bebas. Jadi, dalam keadaan tereksitasi, konfigurasi elektron atom silikon berbentuk sebagai berikut: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3.
Beras. Transisi atom silikon ke keadaan tereksitasi.
Jadi, silikon dalam senyawa dapat menunjukkan valensi 4 (paling sering) atau 2 (lihat Valensi). Silikon (dan juga karbon), bereaksi dengan unsur lain, membentuk ikatan kimia di mana ia dapat melepaskan elektronnya dan menerimanya, tetapi kemampuan untuk menerima elektron pada atom silikon kurang menonjol dibandingkan atom karbon, karena silikon yang lebih besar. atom.
Keadaan oksidasi silikon:
- -4 : SiH 4 (silana), Ca 2 Si, Mg 2 Si (logam silikat);
- +4 - yang paling stabil: SiO 2 (silikon oksida), H 2 SiO 3 (asam silikat), silikat dan silikon halida;
- 0 : Si (zat sederhana)
Silikon sebagai zat sederhana
Silikon adalah zat kristal abu-abu gelap dengan kilau logam. Silikon kristal adalah semikonduktor.
Silikon hanya membentuk satu modifikasi alotropik, mirip dengan intan, tetapi tidak sekuat ikatan Si-Si tidak sekuat molekul karbon intan (Lihat Intan).
Silikon amorf- bubuk berwarna coklat, dengan titik leleh 1420°C.
Silikon kristal diperoleh dari silikon amorf dengan rekristalisasi. Berbeda dengan silikon amorf, yang merupakan bahan kimia yang cukup aktif, silikon kristal lebih inert dalam interaksi dengan zat lain.
Struktur kisi kristal silikon mengulangi struktur berlian - setiap atom dikelilingi oleh empat atom lain yang terletak di simpul tetrahedron. Atom-atom tersebut disatukan oleh ikatan kovalen, yang tidak sekuat ikatan karbon pada berlian. Untuk alasan ini, bahkan di no. Beberapa ikatan kovalen dalam silikon kristal terputus, mengakibatkan pelepasan sejumlah elektron, menyebabkan silikon memiliki konduktivitas listrik yang kecil. Saat silikon memanas, dalam cahaya atau ketika pengotor tertentu ditambahkan, jumlah ikatan kovalen yang putus meningkat, akibatnya jumlah elektron bebas meningkat, dan oleh karena itu konduktivitas listrik silikon juga meningkat.
Sifat kimia silikon
Seperti karbon, silikon dapat menjadi zat pereduksi dan pengoksidasi, bergantung pada zat apa yang bereaksi dengannya.
Di no. silikon hanya berinteraksi dengan fluor, yang dijelaskan oleh kisi kristal silikon yang cukup kuat.
Silikon bereaksi dengan klor dan brom pada suhu melebihi 400°C.
Silikon berinteraksi dengan karbon dan nitrogen hanya pada suhu yang sangat tinggi.
- Dalam reaksi dengan bukan logam, silikon bertindak sebagai agen pereduksi:
- dalam kondisi normal, dari non-logam, silikon hanya bereaksi dengan fluor, membentuk silikon halida:
Si + 2F 2 = SiF 4 - pada suhu tinggi, silikon bereaksi dengan klorin (400°C), oksigen (600°C), nitrogen (1000°C), karbon (2000°C):
- Si + 2Cl 2 = SiCl 4 - silikon halida;
- Si + O 2 = SiO 2 - silikon oksida;
- 3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 - silikon nitrida;
- Si + C = SiC - karborundum (silikon karbida)
- dalam kondisi normal, dari non-logam, silikon hanya bereaksi dengan fluor, membentuk silikon halida:
- Dalam reaksi dengan logam, silikon adalah agen pengoksidasi(terbentuk salisid:
Si + 2Mg = Mg 2 Si - Dalam reaksi dengan larutan alkali pekat, silikon bereaksi dengan pelepasan hidrogen, membentuk garam asam silikat yang larut, yang disebut silikat:
Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2 - Silikon tidak bereaksi dengan asam (kecuali HF).
Persiapan dan penggunaan silikon
Memperoleh silikon:
- di laboratorium - dari silika (terapi aluminium):
3SiO 2 + 4Al = 3Si + 2Al 2 O 3 - dalam industri - dengan mereduksi silikon oksida dengan kokas (silikon murni secara teknis) pada suhu tinggi:
SiO 2 + 2C = Si + 2CO - Silikon paling murni diperoleh dengan mereduksi silikon tetraklorida dengan hidrogen (seng) pada suhu tinggi:
SiCl 4 +2H 2 = Si+4HCl
Aplikasi Silikon:
- produksi elemen radio semikonduktor;
- sebagai bahan tambahan metalurgi dalam produksi senyawa tahan panas dan tahan asam;
- dalam produksi fotosel untuk baterai surya;
- sebagai penyearah AC.
Sebagai unsur kimia yang independen, silikon baru dikenal umat manusia pada tahun 1825. Hal ini, tentu saja, tidak menghalangi penggunaan senyawa silikon di banyak area sehingga lebih mudah untuk membuat daftar di mana unsur tersebut tidak digunakan. Artikel ini akan menjelaskan sifat fisik, mekanik dan kimia yang berguna dari silikon dan senyawanya, aplikasinya, dan kita juga akan berbicara tentang bagaimana silikon mempengaruhi sifat baja dan logam lainnya.
Pertama, mari kita lihat karakteristik umum silikon. Dari 27,6 hingga 29,5% massa kerak bumi adalah silikon. Dalam air laut, konsentrasi unsur ini juga cukup besar - hingga 3 mg/l.
Dalam hal kelimpahan di litosfer, silikon menempati urutan kedua setelah oksigen. Namun, bentuknya yang paling terkenal, silika, adalah dioksida, dan sifat-sifatnya inilah yang menjadi dasar penggunaannya secara luas.
Video ini akan memberi tahu Anda apa itu silikon:
Konsep dan fitur
Silikon adalah non-logam, tetapi dalam kondisi berbeda ia dapat menunjukkan sifat asam dan basa. Ini adalah semikonduktor yang khas dan sangat banyak digunakan dalam teknik kelistrikan. Sifat fisik dan kimianya sangat ditentukan oleh keadaan alotropiknya. Paling sering mereka berurusan dengan bentuk kristal, karena kualitasnya lebih diminati dalam perekonomian nasional.
- Silikon adalah salah satu unsur makro dasar dalam tubuh manusia. Kekurangannya berdampak buruk pada kondisi jaringan tulang, rambut, kulit, dan kuku. Selain itu, silikon mempengaruhi kinerja sistem kekebalan tubuh.
- Dalam pengobatan, unsur, atau lebih tepatnya senyawanya, menemukan penerapan pertamanya dalam kapasitas ini. Air dari sumur yang dilapisi silikon tidak hanya bersih, tetapi juga memiliki efek positif terhadap ketahanan terhadap penyakit menular. Saat ini, senyawa dengan silikon menjadi dasar obat melawan tuberkulosis, aterosklerosis, dan radang sendi.
- Secara umum, bukan logam memiliki aktivitas rendah, namun sulit menemukannya dalam bentuk murni. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa di udara ia dengan cepat dipasivasi oleh lapisan dioksida dan berhenti bereaksi. Saat dipanaskan, aktivitas kimia meningkat. Akibatnya, umat manusia lebih akrab dengan senyawa materi dibandingkan dengan dirinya sendiri.
Jadi, silikon membentuk paduan dengan hampir semua logam - silisida. Semuanya dicirikan oleh sifat tahan api dan kekerasannya dan digunakan di area yang sesuai: turbin gas, pemanas tungku.
Non-logam ditempatkan dalam tabel D.I.Mendeleev di golongan 6 bersama dengan karbon dan germanium, yang menunjukkan kesamaan tertentu dengan zat-zat ini. Jadi, kesamaannya dengan karbon adalah kemampuannya membentuk senyawa tipe organik. Pada saat yang sama, silikon, seperti germanium, dapat menunjukkan sifat-sifat logam dalam beberapa reaksi kimia, yang digunakan dalam sintesis.
Keuntungan dan kerugian
Seperti zat lainnya dari sudut pandang kegunaannya dalam perekonomian nasional, silikon memiliki kualitas tertentu yang berguna atau tidak terlalu berguna. Mereka penting untuk menentukan area penggunaan.
- Keuntungan signifikan dari zat ini adalah sifatnya ketersediaan. Di alam memang tidak ditemukan dalam bentuk bebas, namun tetap saja teknologi pembuatan silikon tidak begitu rumit, meski memakan energi.
- Keuntungan terpenting kedua adalah pembentukan banyak senyawa dengan khasiat yang luar biasa bermanfaat. Ini termasuk silan, silisida, dioksida, dan, tentu saja, berbagai macam silikat. Kemampuan silikon dan senyawanya untuk membentuk larutan padat kompleks hampir tidak terbatas, sehingga memungkinkan diperolehnya berbagai macam variasi kaca, batu, dan keramik tanpa henti.
- Sifat semikonduktor non-logam memberinya tempat sebagai bahan dasar dalam teknik kelistrikan dan radio.
- Non-logam adalah tidak beracun, yang memungkinkan untuk digunakan dalam industri apa pun, dan pada saat yang sama tidak mengubah proses teknologi menjadi proses yang berpotensi berbahaya.
Kerugian dari bahan tersebut hanya mencakup kerapuhan relatif dengan kekerasan yang baik. Silikon tidak digunakan untuk struktur penahan beban, namun kombinasi ini memungkinkan permukaan kristal diproses dengan benar, yang penting untuk pembuatan instrumen.
Sekarang mari kita bicara tentang sifat dasar silikon.
Sifat dan karakteristik
Karena silikon kristalin paling sering digunakan dalam industri, sifat-sifatnyalah yang lebih penting, dan sifat-sifat itulah yang diberikan dalam spesifikasi teknis. Sifat fisika suatu zat adalah sebagai berikut:
- titik leleh – 1417 C;
- titik didih – 2600 C;
- kepadatannya adalah 2,33 g/cu. cm, yang menunjukkan kerapuhan;
- kapasitas panas, serta konduktivitas termal, tidak konstan bahkan pada sampel paling murni: 800 J/(kg K), atau 0,191 kal/(g derajat) dan 84-126 W/(m K), atau 0,20-0, masing-masing 30 kal/(cm·detik·derajat);
- radiasi infra merah transparan hingga gelombang panjang, yang digunakan dalam optik inframerah;
- konstanta dielektrik – 1,17;
- kekerasan pada skala Mohs – 7.
Sifat listrik suatu bukan logam sangat bergantung pada pengotor. Dalam industri, fitur ini digunakan dengan memodulasi jenis semikonduktor yang diinginkan. Pada suhu normal, silikon rapuh, tetapi bila dipanaskan di atas 800 C, deformasi plastis dapat terjadi.
Sifat-sifat silikon amorf sangat berbeda: ia sangat higroskopis dan bereaksi lebih aktif bahkan pada suhu normal.
Struktur dan komposisi kimia, serta sifat-sifat silikon dibahas dalam video di bawah ini:
Komposisi dan struktur
Silikon terdapat dalam dua bentuk alotropik, yang sama-sama stabil pada suhu normal.
- Kristal memiliki penampilan bubuk abu-abu gelap. Zat tersebut, meskipun memiliki kisi kristal seperti berlian, namun rapuh karena ikatan antar atom yang terlalu panjang. Yang menarik adalah sifat semikonduktornya.
- Pada tekanan yang sangat tinggi Anda bisa mendapatkannya heksagonal modifikasi dengan kepadatan 2,55 g/cu. cm Namun, fase ini belum menemukan signifikansi praktisnya.
- Amorf– bubuk coklat kecoklatan. Berbeda dengan bentuk kristalnya, ia bereaksi jauh lebih aktif. Hal ini bukan disebabkan oleh kelembaman bentuk pertama, melainkan karena fakta bahwa di udara zat tersebut ditutupi dengan lapisan dioksida.
Selain itu, perlu diperhatikan jenis klasifikasi lain yang berkaitan dengan ukuran kristal silikon, yang bersama-sama membentuk zat tersebut. Kisi kristal, seperti diketahui, mengandaikan keteraturan tidak hanya atom, tetapi juga struktur yang dibentuk oleh atom-atom ini - yang disebut keteraturan jangka panjang. Semakin besar ukurannya, semakin homogen sifat-sifat zat tersebut.
- Monokristalin– sampelnya adalah satu kristal. Strukturnya tertata secara maksimal, sifat-sifatnya homogen dan dapat diprediksi dengan baik. Inilah material yang paling banyak diminati di bidang teknik elektro. Namun, ia juga merupakan salah satu spesies yang paling mahal, karena proses mendapatkannya rumit dan laju pertumbuhannya rendah.
- Multikristalin– sampel terdiri dari sejumlah butiran kristal besar. Batasan di antara keduanya membentuk tingkat cacat tambahan, yang mengurangi kinerja sampel sebagai semikonduktor dan menyebabkan keausan lebih cepat. Teknologi untuk menumbuhkan multikristal lebih sederhana, sehingga bahannya lebih murah.
- Polikristalin– terdiri dari sejumlah besar butir yang disusun secara acak relatif satu sama lain. Ini adalah jenis silikon industri paling murni, yang digunakan dalam mikroelektronika dan energi surya. Cukup sering digunakan sebagai bahan baku untuk menumbuhkan kristal multi dan tunggal.
- Silikon amorf juga menempati posisi tersendiri dalam klasifikasi ini. Di sini urutan atom dipertahankan hanya pada jarak terpendek. Namun dalam bidang teknik elektro masih digunakan dalam bentuk film tipis.
Produksi non-logam
Memperoleh silikon murni tidaklah mudah, mengingat kelembaman senyawanya dan sebagian besar titik lelehnya tinggi. Dalam industri, mereka paling sering melakukan reduksi dengan karbon dioksida. Reaksi dilakukan dalam tungku busur pada suhu 1800 C. Dengan cara ini diperoleh non-logam dengan kemurnian 99,9%, yang tidak cukup untuk penggunaannya.
Bahan yang dihasilkan diklorinasi untuk menghasilkan klorida dan hidroklorida. Kemudian senyawa tersebut dimurnikan dengan semua metode yang memungkinkan dari pengotor dan direduksi dengan hidrogen.
Zat tersebut juga dapat dimurnikan dengan memperoleh magnesium silisida. Silisida terkena asam klorida atau asam asetat. Silana diperoleh, dan yang terakhir dimurnikan dengan berbagai metode - penyerapan, rektifikasi, dan sebagainya. Kemudian silan diurai menjadi hidrogen dan silikon pada suhu 1000 C. Dalam hal ini diperoleh zat dengan fraksi pengotor 10 -8 -10 -6%.
Penerapan substansi
Bagi industri, karakteristik elektrofisika suatu bukan logam merupakan hal yang paling menarik. Bentuk kristal tunggalnya adalah semikonduktor celah tidak langsung. Sifat-sifatnya ditentukan oleh pengotor, yang memungkinkan diperolehnya kristal silikon dengan sifat tertentu. Jadi, penambahan boron dan indium memungkinkan pertumbuhan kristal dengan konduktivitas lubang, dan penambahan fosfor atau arsenik memungkinkan pertumbuhan kristal dengan konduktivitas elektronik.
- Silikon secara harfiah berfungsi sebagai dasar teknik kelistrikan modern. Transistor, fotosel, sirkuit terpadu, dioda, dan sebagainya dibuat darinya. Selain itu, fungsionalitas perangkat hampir selalu hanya ditentukan oleh lapisan kristal dekat permukaan, yang menentukan persyaratan yang sangat spesifik untuk perawatan permukaan.
- Dalam metalurgi, silikon teknis digunakan baik sebagai pengubah paduan - memberikan kekuatan yang lebih besar, dan sebagai komponen - misalnya, dan sebagai zat deoksidasi - dalam produksi besi tuang.
- Bahan metalurgi ultra murni dan murni membentuk dasar energi matahari.
- Dioksida bukan logam terdapat di alam dalam berbagai bentuk. Varietas kristalnya - opal, batu akik, akik, batu kecubung, kristal batu - telah menemukan tempatnya dalam perhiasan. Modifikasi yang tampilannya tidak begitu menarik - batu api, kuarsa - digunakan dalam metalurgi, konstruksi, dan radio-elektronik.
- Senyawa non-logam dengan karbon, karbida, digunakan dalam metalurgi, pembuatan instrumen, dan industri kimia. Ini adalah semikonduktor pita lebar, ditandai dengan kekerasan tinggi - 7 pada skala Mohs, dan kekuatan, yang memungkinkannya digunakan sebagai bahan abrasif.
- Silikat - yaitu garam asam silikat. Tidak stabil, mudah terurai di bawah pengaruh suhu. Keistimewaan mereka yang luar biasa adalah bahwa mereka membentuk garam yang banyak dan beragam. Tapi yang terakhir adalah dasar untuk produksi kaca, keramik, gerabah, kristal, dll. Kita dapat dengan aman mengatakan bahwa konstruksi modern didasarkan pada berbagai silikat.
- Kaca mewakili kasus paling menarik di sini. Basisnya adalah aluminosilikat, tetapi sedikit campuran zat lain - biasanya oksida - memberikan banyak sifat berbeda pada material, termasuk warna. -, gerabah, porselen sebenarnya memiliki formula yang sama, meskipun dengan perbandingan komponen yang berbeda, dan keanekaragamannya juga luar biasa.
- Non-logam mempunyai satu kemampuan lagi: ia membentuk senyawa seperti karbon, dalam bentuk rantai panjang atom silikon. Senyawa yang demikian disebut senyawa organosilikon. Ruang lingkup penerapannya juga tidak kalah terkenalnya - ini adalah silikon, sealant, pelumas, dan sebagainya.
Silikon adalah elemen yang sangat umum dan sangat penting di banyak bidang perekonomian nasional. Selain itu, tidak hanya zat itu sendiri, tetapi semua senyawanya yang beragam dan banyak digunakan secara aktif.
Video ini akan memberi tahu Anda tentang sifat dan kegunaan silikon:
Silikon
SILIKON-SAYA; M.[dari bahasa Yunani krēmnos - tebing, batu] Unsur kimia (Si), kristal abu-abu gelap dengan kilau logam ditemukan di sebagian besar batuan.
◁ Silikon, oh, oh. garam K. Bersilika (lihat 2.K.; 1 tanda).
silikon(lat. Silicium), unsur kimia golongan IV tabel periodik. Kristal abu-abu gelap dengan kilau logam; kepadatan 2,33 g/cm 3, T tolong 1415ºC. Tahan terhadap pengaruh kimia. Ini menyumbang 27,6% dari massa kerak bumi (peringkat kedua di antara unsur-unsur), mineral utamanya adalah silika dan silikat. Salah satu bahan semikonduktor terpenting (transistor, termistor, fotosel). Merupakan bagian integral dari banyak baja dan paduan lainnya (meningkatkan kekuatan mekanik dan ketahanan korosi, meningkatkan sifat pengecoran).
SILIKONSILIKON (lat. Silicium dari silex - flint), Si (dibaca “silicium”, tapi sekarang sering disebut “si”), unsur kimia dengan nomor atom 14, massa atom 28,0855. Nama Rusia berasal dari bahasa Yunani kremnos - tebing, gunung.
Silikon alami terdiri dari campuran tiga nuklida stabil (cm. NUKLIDA) dengan nomor massa 28 (menjadi dominan dalam campuran, mengandung 92,27% massa), 29 (4,68%) dan 30 (3,05%). Konfigurasi lapisan elektronik terluar dari atom silikon netral yang tidak tereksitasi3 S 2
R 2
. Dalam senyawa biasanya menunjukkan bilangan oksidasi +4 (valensi IV) dan sangat jarang +3, +2 dan +1 (masing-masing valensi III, II dan I). Dalam tabel periodik Mendeleev, silikon terletak pada golongan IVA (dalam golongan karbon), pada periode ketiga.
Jari-jari atom silikon netral adalah 0,133 nm. Energi ionisasi berurutan atom silikon adalah 8,1517, 16,342, 33,46 dan 45,13 eV, dan afinitas elektron adalah 1,22 eV. Jari-jari ion Si 4+ dengan bilangan koordinasi 4 (paling umum pada silikon) adalah 0,040 nm, dengan bilangan koordinasi 6 - 0,054 nm. Menurut skala Pauling, keelektronegatifan silikon adalah 1,9. Meskipun silikon biasanya diklasifikasikan sebagai non-logam, dalam beberapa sifatnya ia menempati posisi perantara antara logam dan non-logam.
Dalam bentuk bebas - bubuk coklat atau bahan padat abu-abu muda dengan kilau metalik.
Sejarah penemuan
Senyawa silikon telah dikenal manusia sejak dahulu kala. Namun manusia baru mengenal zat sederhana silikon sekitar 200 tahun yang lalu. Faktanya, peneliti pertama yang memperoleh silikon adalah J. L. Gay-Lussac dari Prancis (cm. GAY LUSSAC Joseph Louis) dan L.J. Tenard (cm. TENAR Louis Jacques). Mereka menemukan pada tahun 1811 bahwa memanaskan silikon fluorida dengan logam kalium menyebabkan pembentukan zat berwarna coklat kecokelatan:
SiF 4 + 4K = Si + 4KF, namun para peneliti sendiri tidak menarik kesimpulan yang benar tentang perolehan zat sederhana baru. Kehormatan menemukan unsur baru adalah milik ahli kimia Swedia J. Berzelius (cm. BERZELIUS Jens Jacob), yang juga memanaskan senyawa komposisi K 2 SiF 6 dengan logam kalium menghasilkan silikon. Dia memperoleh bubuk amorf yang sama dengan ahli kimia Perancis, dan pada tahun 1824 mengumumkan zat unsur baru, yang dia sebut “silikon”. Silikon kristal diperoleh hanya pada tahun 1854 oleh ahli kimia Perancis A. E. Sainte-Clair Deville (cm. SAINT-CLAIR DEVILLE Henri Etienne) .
Berada di alam
Dalam hal kelimpahan di kerak bumi, silikon menempati urutan kedua di antara semua unsur (setelah oksigen). Silikon menyumbang 27,7% massa kerak bumi. Silikon adalah komponen dari beberapa ratus silikat alami yang berbeda (cm. SILikat) dan aluminosilikat (cm. ALUMINIUM SILikat). Silika, atau silikon dioksida, juga tersebar luas (cm. SILIKON DIOKSIDA) SiO 2 (pasir sungai (cm. PASIR), kuarsa (cm. KUARSA), batu api (cm. BATU API) dll.), yang membentuk sekitar 12% kerak bumi (berdasarkan massa). Silikon tidak terdapat dalam bentuk bebas di alam.
Kuitansi
Dalam industri, silikon diproduksi dengan mereduksi lelehan SiO 2 dengan kokas pada suhu sekitar 1800°C dalam tungku busur. Kemurnian silikon yang diperoleh dengan cara ini adalah sekitar 99,9%. Karena silikon dengan kemurnian lebih tinggi diperlukan untuk penggunaan praktis, silikon yang dihasilkan diklorinasi. Terbentuk senyawa dengan komposisi SiCl 4 dan SiCl 3 H. Klorida ini selanjutnya dimurnikan dengan berbagai cara dari pengotor dan pada tahap akhir direduksi dengan hidrogen murni. Silikon juga dapat dimurnikan dengan terlebih dahulu memperoleh magnesium silisida Mg 2 Si. Selanjutnya, monosilane SiH 4 yang mudah menguap diperoleh dari magnesium silisida menggunakan asam klorida atau asetat. Monosilane selanjutnya dimurnikan dengan rektifikasi, penyerapan dan metode lainnya, dan kemudian diurai menjadi silikon dan hidrogen pada suhu sekitar 1000°C. Kandungan pengotor dalam silikon yang diperoleh dengan metode ini berkurang menjadi 10 -8 -10 -6% berat.
Sifat fisik dan kimia
Kisi kristal jenis berlian kubik berpusat muka silikon, parameter sebuah = 0,54307 nm (modifikasi polimorfik silikon lainnya telah diperoleh pada tekanan tinggi), namun karena panjang ikatan yang lebih panjang antara atom Si-Si dibandingkan dengan panjang ikatan C-C, kekerasan silikon jauh lebih kecil dibandingkan dengan berlian.
Massa jenis silikon adalah 2,33 kg/dm3. Titik lebur 1410°C, titik didih 2355°C. Silikon bersifat rapuh, hanya jika dipanaskan di atas 800°C ia menjadi bahan plastik. Menariknya, silikon transparan terhadap radiasi inframerah (IR).
Unsur silikon adalah semikonduktor yang khas (cm. SEMIKONDUKTOR). Celah pita pada suhu kamar adalah 1,09 eV. Konsentrasi pembawa arus dalam silikon dengan konduktivitas intrinsik pada suhu kamar adalah 1,5·10 16 m -3. Sifat listrik silikon kristal sangat dipengaruhi oleh pengotor mikro yang dikandungnya. Untuk mendapatkan kristal tunggal silikon dengan konduktivitas lubang, aditif unsur golongan III - boron - dimasukkan ke dalam silikon. (cm. BOR (unsur kimia)), aluminium (cm. ALUMINIUM), galium (cm. GALIUM) dan India (cm. INDIUM), dengan konduktivitas elektronik - penambahan unsur golongan V - fosfor (cm. FOSFOR), arsenik (cm. ARSENIK) atau antimon (cm. ANTIMONI). Sifat listrik silikon dapat divariasikan dengan mengubah kondisi pemrosesan kristal tunggal, khususnya dengan memperlakukan permukaan silikon dengan berbagai bahan kimia.
Secara kimia, silikon tidak aktif. Pada suhu kamar hanya bereaksi dengan gas fluor, menghasilkan pembentukan silikon tetrafluorida SiF 4 yang mudah menguap. Ketika dipanaskan hingga suhu 400-500°C, silikon bereaksi dengan oksigen membentuk dioksida SiO 2, dengan klor, brom, dan yodium membentuk tetrahalida SiHal 4 yang sangat mudah menguap.
Silikon tidak bereaksi langsung dengan hidrogen; senyawa silikon dengan hidrogen adalah silan (cm. SILAN) dengan rumus umum Si n H 2n+2 - diperoleh secara tidak langsung. Monosilane SiH 4 (sering disebut hanya silan) dilepaskan ketika silisida logam bereaksi dengan larutan asam, misalnya:
Ca 2 Si + 4HCl = 2CaCl 2 + SiH 4
Silana SiH 4 yang terbentuk pada reaksi ini mengandung campuran silan lain, khususnya disilana Si 2 H 6 dan trisilana Si 3 H 8, yang didalamnya terdapat rantai atom silikon yang saling berhubungan melalui ikatan tunggal (-Si-Si-Si -) .
Dengan nitrogen, silikon pada suhu sekitar 1000°C membentuk nitrida Si 3 N 4, dengan boron - borida SiB 3, SiB 6 dan SiB 12 yang stabil secara termal dan kimia. Senyawa silikon dan analog terdekatnya menurut tabel periodik - karbon - silikon karbida SiC (carborundum (cm. KARBORUNDUM)) ditandai dengan kekerasan tinggi dan reaktivitas kimia yang rendah. Carborundum banyak digunakan sebagai bahan abrasif.
Ketika silikon dipanaskan dengan logam, silisida terbentuk (cm. SILISIDA). Silisida dapat dibagi menjadi dua kelompok: ionik-kovalen (silisida dari logam alkali, alkali tanah dan magnesium seperti Ca 2 Si, Mg 2 Si, dll.) dan seperti logam (silisida dari logam transisi). Silisida dari logam aktif terurai di bawah pengaruh asam, silisida dari logam transisi stabil secara kimia dan tidak terurai di bawah pengaruh asam. Silisida mirip logam memiliki titik leleh yang tinggi (hingga 2000°C). Silisida mirip logam dengan komposisi MSi, M 3 Si 2, M 2 Si 3, M 5 Si 3 dan MSi 2 paling sering terbentuk. Silisida yang mirip logam bersifat inert secara kimia dan tahan terhadap oksigen bahkan pada suhu tinggi.
Silikon dioksida SiO 2 adalah oksida asam yang tidak bereaksi dengan air. Ada dalam bentuk beberapa polimorf (kuarsa (cm. KUARSA), tridimit, kristobalit, kaca SiO 2). Dari modifikasi ini, kuarsa adalah yang paling penting secara praktis. Kuarsa memiliki sifat piezoelektrik (cm. BAHAN PIEZOELEKTRIK), transparan terhadap radiasi ultraviolet (UV). Hal ini ditandai dengan koefisien muai panas yang sangat rendah, sehingga piringan yang terbuat dari kuarsa tidak retak ketika suhu berubah hingga 1000 derajat.
Kuarsa secara kimia tahan terhadap asam, tetapi bereaksi dengan asam fluorida:
SiO 2 + 6HF =H 2 + 2H 2 O
dan gas hidrogen fluorida HF:
SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O
Kedua reaksi ini banyak digunakan untuk etsa kaca.
Ketika SiO 2 menyatu dengan alkali dan oksida basa, serta dengan karbonat dari logam aktif, silikat terbentuk (cm. SILikat)- garam dari asam silikat yang sangat lemah dan tidak larut dalam air yang tidak memiliki komposisi konstan (cm. ASAM SILIKAT) rumus umum xH 2 O ySiO 2 (cukup sering dalam literatur mereka menulis tidak terlalu akurat bukan tentang asam silikat, tetapi tentang asam silikat, meskipun sebenarnya mereka membicarakan hal yang sama). Misalnya, natrium ortosilikat dapat diperoleh:
SiO 2 + 4NaOH = (2Na 2 O) SiO 2 + 2H 2 O,
kalsium metasilikat:
SiO2 + CaO = CaO SiO2
atau campuran kalsium dan natrium silikat:
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2CO 2
Kaca jendela terbuat dari silikat Na 2 O·CaO·6SiO 2.
Perlu dicatat bahwa sebagian besar silikat tidak memiliki komposisi yang konstan. Dari semua silikat, hanya natrium dan kalium silikat yang larut dalam air. Larutan silikat ini dalam air disebut gelas larut. Karena hidrolisis, larutan ini dicirikan oleh lingkungan yang sangat basa. Silikat terhidrolisis dicirikan oleh pembentukan larutan koloid yang tidak benar. Ketika larutan natrium atau kalium silikat diasamkan, endapan putih agar-agar dari asam silikat terhidrasi mengendap.
Elemen struktur utama silikon dioksida padat dan semua silikat adalah gugus di mana atom silikon Si dikelilingi oleh tetrahedron empat atom oksigen O. Dalam hal ini, setiap atom oksigen terhubung ke dua atom silikon. Fragmen dapat dihubungkan satu sama lain dengan cara yang berbeda. Di antara silikat, menurut sifat ikatan dalam fragmennya, dibagi menjadi pulau, rantai, pita, berlapis, bingkai dan lain-lain.
Ketika SiO 2 direduksi oleh silikon pada suhu tinggi, silikon monoksida dengan komposisi SiO terbentuk.
Silikon ditandai dengan terbentuknya senyawa organosilikon (cm. SENYAWA ORGANOSILON), di mana atom silikon terhubung dalam rantai panjang karena menjembatani atom oksigen -O-, dan untuk setiap atom silikon, selain dua atom O, dua radikal organik lagi R 1 dan R 2 = CH 3, C 2 H 5, C 6 dilampirkan H 5, CH 2 CH 2 CF 3, dst.
Aplikasi
Silikon digunakan sebagai bahan semikonduktor. Kuarsa digunakan sebagai piezoelektrik, sebagai bahan pembuatan peralatan masak kimia (kuarsa) tahan panas, dan lampu UV. Silikat banyak digunakan sebagai bahan bangunan. Kaca jendela adalah silikat amorf. Bahan organosilikon dicirikan oleh ketahanan aus yang tinggi dan banyak digunakan dalam praktik sebagai minyak silikon, perekat, karet, dan pernis.
Peran biologis
Bagi beberapa organisme, silikon merupakan unsur biogenik yang penting (cm. ELEMEN BIOGENIK). Ini adalah bagian dari struktur pendukung pada tumbuhan dan struktur kerangka pada hewan. Silikon terkonsentrasi dalam jumlah besar oleh organisme laut - diatom. (cm. ALGA DIATOM), radiolaria (cm. RADIOLARIA), spons (cm. SPONS). Jaringan otot manusia mengandung (1-2)·10 -2% silikon, jaringan tulang - 17·10 -4%, darah - 3,9 mg/l. Hingga 1 g silikon masuk ke tubuh manusia dengan makanan setiap hari.
Senyawa silikon tidak beracun. Tetapi menghirup partikel silikat dan silikon dioksida yang sangat tersebar, yang terbentuk, misalnya, selama operasi peledakan, ketika memahat batu di tambang, selama pengoperasian mesin sandblasting, dll., Sangat berbahaya Mikropartikel SiO 2 yang masuk ke paru-paru mengkristal di dalamnya, dan kristal yang dihasilkan menghancurkan jaringan paru-paru dan menyebabkan penyakit serius - silikosis (cm. SILIKOSIS). Untuk mencegah debu berbahaya ini masuk ke paru-paru Anda, sebaiknya gunakan alat bantu pernapasan untuk melindungi sistem pernapasan Anda.
kamus ensiklopedis. 2009 .
Sinonim:Lihat apa itu "silikon" di kamus lain:
- (simbol Si), unsur kimia abu-abu yang tersebar luas dari golongan IV tabel periodik, non-logam. Ini pertama kali diisolasi oleh Jens BERZELIUS pada tahun 1824. Silikon hanya ditemukan dalam senyawa seperti SILIKA (silikon dioksida) atau dalam... ... Kamus ensiklopedis ilmiah dan teknis
Silikon- diproduksi hampir secara eksklusif melalui reduksi karbotermal silika menggunakan tungku busur listrik. Ini adalah konduktor panas dan listrik yang buruk, lebih keras dari kaca, biasanya dalam bentuk bubuk atau lebih sering berupa potongan tak berbentuk... ... Terminologi resmi
SILIKON- kimia. unsur, bukan logam, lambang Si (lat. Silicium), di. N. 14, di. m.28.08; silikon amorf dan kristal (yang terbuat dari jenis kristal yang sama dengan berlian) telah diketahui. Bubuk coklat K. amorf dengan struktur kubik dalam sangat tersebar... ... Ensiklopedia Politeknik Besar
- (Silicium), Si, unsur kimia golongan IV sistem periodik, nomor atom 14, massa atom 28,0855; bukan logam, titik leleh 1415°C. Silikon merupakan unsur terbanyak kedua di bumi setelah oksigen, kandungannya di kerak bumi adalah 27,6% berat.… … Ensiklopedia modern
Si (lat. Silicium * a. silicium, silikon; n. Silizium; f. silicium; i. siliseo), kimia. unsur periodik golongan IV. Sistem Mendeleev, di. N. 14, di. m.28.086. Ada 3 isotop stabil yang ditemukan di alam: 28Si (92,27), 29Si (4,68%), 30Si (3 ... Ensiklopedia Geologi
Mineral silikon silikon berbagai silika - hitam, abu-abu tua atau terang - cukup umum di alam, dan manusia sangat mengenalnya. Namun khasiat penyembuhan silikon baru diketahui baru-baru ini: pada akhir tahun 70-an abad ke-20. Meskipun umat manusia telah mengenal silikon sejak lama.
Flint adalah batu yang meletakkan dasar bagi peradaban manusia. Sepanjang Zaman Batu, batu api berfungsi sebagai bahan pembuatan perkakas dan berburu, serta digunakan untuk membuat api. Sifat penyembuhan batu api disebutkan dalam risalah para filsuf kuno. Itu digunakan untuk memotong kutil, untuk menghias dinding di ruangan tempat daging disimpan, untuk menaburkan luka dalam bentuk bubuk, yang mencegah gangren; batu giling silikon di pabrik memungkinkan untuk mendapatkan tepung dengan kualitas kue dan rasa yang sangat baik. Untuk waktu yang lama, bagian bawah dan permukaan bagian dalam sumur dilapisi dengan silikon, karena diketahui bahwa orang yang meminum air dari sumur tersebut lebih jarang sakit, dan air tersebut sangat jernih, enak, dan menyembuhkan.
Di alam, silikon terdapat dalam bentuk mineral yang tersebar luas - kuarsa, kalsedon, opal dll. Kelompok mineral ini meliputi cornelian, Dan jasper, berlian buatan, batu akik, opal, kecubung dan masih banyak batu lainnya. Mineral ini didasarkan pada silikon dioksida atau silika, tetapi kepadatan, warna, dan beberapa sifat lainnya berbeda. Selain silika, silikon mengandung sekitar 20 unsur kimia, yang utama adalah Mg, Ca, P, Sr, Mn, Cu, Zn, dll. Oleh karena itu banyak sekali namanya. Tapi yang paling terkenal di antara perwakilan keluarga ini tidak diragukan lagi adalah batu api. Sebagian besar kerak bumi terdiri dari senyawa silikon anorganik (28 vol.%).
Silikon (Silicium - lat.) unsur kimia, nomor atom 14, golongan IV tabel periodik. Atom silikon membentuk dasar dari tanah liat, pasir dan batu. Kita dapat mengatakan bahwa seluruh dunia anorganik berhubungan dengan silikon. Dalam kondisi alami, mineral silikon ditemukan dalam kalsit dan kapur.
Silikon adalah unsur paling melimpah kedua di kerak bumi setelah oksigen dan menyumbang sekitar sepertiga dari total beratnya. Setiap atom ke-6 di kerak bumi adalah atom silikon. Air laut mengandung lebih banyak silikon daripada fosfor, yang sangat penting bagi kehidupan di Bumi.
Di dalam tubuh kita, silikon terdapat di kelenjar tiroid, kelenjar adrenal, dan kelenjar pituitari. Konsentrasi tertingginya ditemukan di rambut dan kuku.
Silikon juga merupakan bagian dari kolagen, protein utama jaringan ikat. Peran utamanya adalah untuk berpartisipasi dalam reaksi kimia yang menyatukan serat kolagen dan elastin, memberikan kekuatan dan elastisitas jaringan ikat. Silikon juga merupakan komponen kolagen pada rambut dan kuku serta berperan penting dalam penyembuhan tulang saat patah tulang.
Silikon memiliki peran khusus dalam kehidupan dan kesehatan manusia, serta flora dan fauna. Silikon diserap tanaman dalam bentuk asam silikat terlarut, silikat, dan silika koloid. Kurangnya silikon berdampak buruk pada perkecambahan, pertumbuhan dan hasil biji-bijian, terutama beras, tebu, bunga matahari, tanaman seperti kentang, bit, wortel, mentimun dan tomat. Dengan sayuran, buah-buahan, susu, daging dan produk lainnya, seseorang harus mengonsumsi 10-20 mg silikon setiap hari. Jumlah ini diperlukan untuk fungsi normal, pertumbuhan dan perkembangan tubuh.
Penelitian ilmiah tentang peran silikon bagi kesehatan manusia tercakup dalam monografi V. Krivenko dkk “Lithotherapy”, M., 1994, E. Mikheeva “Healing Properties of Silicon”, St. .Voronkov dan I. Kuznetsov (Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet, Cabang Siberia, 1984), A. Panicheva, L. Zardashvili, N. Semenova, dan lain-lain Telah terbukti bahwa silikon terlibat dalam pertukaran fluor, magnesium, aluminium, dan senyawa mineral lainnya, tetapi berinteraksi erat dengan strontium dan kalsium Salah satu mekanisme kerja silikon adalah, karena sifat kimianya, ia menciptakan sistem koloid bermuatan listrik yang memiliki sifat menyerap virus dan patogen yang tidak biasa bagi manusia.
Beberapa tanaman mampu memekatkan silikon. Ini Artichoke Yerusalem, lobak, Zaitun A, kismis, ekor kuda dll. Banyak silikon terakumulasi pada tanaman biji-bijian, terutama pada kulit biji (dedak): beras, oat, millet, barley, kedelai. Saat menggiling biji-bijian di penggilingan, biji-bijian tersebut dibebaskan dari cangkangnya, sehingga menghilangkan silikonnya dan dengan demikian menurunkan nilainya.
Air mineral juga kaya akan silikon. Tapi gula rafinasi praktis tidak mengandung silikon. Hanya gula kuning yang tidak dimurnikan yang memiliki silikon dan oleh karena itu bernilai tinggi.
Ekor kuda dibedakan berdasarkan kandungan silikonnya yang tinggi - tanaman yang tersebar luas di flora domestik, yang akhir-akhir ini semakin sering digunakan dalam pengobatan tradisional. Dalam hal ini, ekstrak minyak burdock, ekstrak ekor kuda, dan senyawa silikon organik (ceramide) yang termasuk dalam obat bernama minyak burdock dengan ekstrak ekor kuda (dengan ceramide) telah terbukti dengan baik. Penelitian khusus menunjukkan bahwa obat ini:
Rekomendasi untuk digunakan: bila struktur rambut rusak karena faktor eksternal atau internal, serta bila rambut menipis dan tampak kusam.
Modus aplikasi: Oleskan minyak hangat pada rambut dan kulit kepala, gosok perlahan dan menyeluruh selama minimal 15 menit (hindari gerakan yang tiba-tiba dan intens, karena akan membuat rambut patah dan tercabut), lalu oleskan minyak secara merata ke seluruh panjang rambut. Oleskan selama 1 jam, lalu bilas dengan sampo ringan.
Silikon juga bertanggung jawab untuk memastikan fungsi perlindungan, proses metabolisme dan detoksifikasi. Ia bekerja sebagai agen “ikatan silang” biologis yang terlibat dalam pembentukan “arsitektur” molekul polisakarida dan kompleksnya dengan protein, memberikan elastisitas pada jaringan ikat, merupakan bagian dari elastin pembuluh darah, memberikan kekuatan, elastisitas dan impermeabilitas ke dindingnya dan mencegah penetrasi lipid ke dalam plasma darah.
Penelitian telah menunjukkan bahwa silikon dalam air menekan bakteri yang menyebabkan fermentasi dan pembusukan, mengendapkan logam berat, menetralkan klorin, dan menyerap radionuklida. Dalam organisme hidup, zat silikon yang aktif secara biologis, bersama dengan struktur protein, berkontribusi pada pembentukan enzim, asam amino, dan hormon. Silikon sangat diperlukan dalam jaringan ikat; ditemukan di kelenjar tiroid, kelenjar adrenal, dan kelenjar pituitari. Ada banyak silikon di rambut. Konsentrasi tertingginya ditemukan di rambut dan kuku.
Silikon:
Kekurangan silikon dalam tubuh menyebabkan:
Sebuah hubungan telah ditemukan antara konsentrasi silikon dalam air minum dan penyakit kardiovaskular. TBC, diabetes, kusta, hepatitis, hipertensi, katarak, radang sendi, kanker disertai dengan penurunan konsentrasi silikon dalam jaringan dan organ, atau gangguan metabolisme.
Sementara itu, tubuh kita kehilangan silikon setiap hari - rata-rata, kita mengonsumsi 3,5 mg silikon per hari dengan makanan dan air, dan kehilangan sekitar 9 mg!
Penyebab kekurangan silikon dalam tubuh :
Biasanya, penurunan kandungan silikon terjadi dengan latar belakang kekurangan mineral secara umum dan disertai dengan kekurangan magnesium dan kalsium.
Tanda-tanda kekurangan silikon:
Diketahui bahwa usia biologis seseorang ditentukan oleh laju proses metabolisme, yaitu. tingkat pembaruan sel individu. Dan jika banyak produk kosmetik dapat mengatasi masalah hidrasi dan perlindungan sampai tingkat tertentu, maka masalah percepatan metabolisme memerlukan perubahan yang lebih intensif pada lapisan luar kulit.
Perlambatan proses regenerasi kulit dimulai pada usia kurang lebih 30 tahun. Saat ini, tubuh sudah mulai merasakan kekurangan silikon. Tubuh kita tidak dapat memulihkan kekurangan silikon dengan sendirinya, karena senyawa silikon alami di sekitar kita sebagian besar tidak aktif secara biologis dan tidak dapat berpartisipasi dalam reaksi biokimia di dalam sel.
Silikon adalah produk kosmetik unggulan. Ini membersihkan kulit dari formasi pustular. Sangat berguna untuk mencuci muka dengan air silikon, serta meminumnya secara oral untuk mengatasi jerawat remaja. Dalam proses penelitiannya, para ilmuwan telah menciptakan senyawa silikon organik kelas baru yang dapat mempercepat proses metabolisme di kulit dan, dengan berpartisipasi dalam sintesis protein jaringan ikat elastin dan kolagen, meningkatkan elastisitas kulit dan menghilangkan kerutan yang terbentuk.
Senyawa yang mengandung silikon yang dipatenkan oleh WGN mempercepat proses metabolisme dalam sel dan meregenerasi serat elastin dan kolagen. Hasil pembuatan senyawa nanosilikon aktif menjadi dasar pengembangan rangkaian produk kosmetik yang disebut “nanosilikon” NewAge.
Nanosilikon bioaktif menembus ke lapisan dalam kulit, membersihkannya dan memberikan perlindungan yang menjaga permeabilitas alami dan kemampuan bernapas kulit. Non-silikon, merangsang proses proliferasi dan regenerasi, mempercepat pembaharuan epidermis dan mengembalikan fungsi sel kulit - fibroblas.
Keunggulan kosmetik silikon adalah kompatibilitas dermatologis komponennya; Dapat digunakan untuk semua jenis kulit, termasuk sensitif; efisiensi tindakan yang tinggi, stimulasi lembut mekanisme biokimia alami dari keadaan fungsional kulit.
Saat berinteraksi dengan air, batu api mengubah sifat-sifatnya. Air yang diaktifkan silikon memiliki efek merugikan pada mikroorganisme, menekan bakteri penyebab pembusukan dan fermentasi, terjadi pengendapan aktif senyawa logam berat di dalamnya, air menjadi bersih penampilan dan rasanya enak, tidak rusak dalam waktu lama dan memperoleh banyak kualitas penyembuhan lainnya.
Flint termasuk dalam mineral dari keluarga kuarsa atau kalsedon. Kelompok mineral tersebut antara lain akik, jasper, kristal batu, batu akik, opal, kecubung dan masih banyak batu lainnya. Dasar dari mineral ini adalah silikon dioksida SiO2 atau silika, tetapi kepadatan, warna, dan beberapa sifat lainnya berbeda. Selain silika, silikon mengandung sekitar 20 unsur kimia, yang utama adalah Mg, Ca, P, Sr, Mn, Cu, Zn, dll. Oleh karena itu banyak sekali namanya. Tapi yang paling terkenal di antara perwakilan keluarga ini tidak diragukan lagi adalah batu api.
Alasan dan mekanisme interaksi antara batu api dan air belum sepenuhnya dijelaskan. Mungkin efek penyembuhan silikon dijelaskan oleh kemampuannya membentuk asosiasi khusus dengan air - koloid yang menyerap kotoran dan mikroflora asing dari lingkungan.
Berbicara tentang khasiat silikon bagi tubuh, pertama-tama kita ingat air. Tubuh manusia mengandung sekitar 70% air, oleh karena itu sulit membayangkan hidup tanpanya. Dan jika kita memperhitungkan bahwa semua jenis metabolisme dilakukan melalui lingkungan akuatik, bahwa airlah yang merupakan konduktor dari sebagian besar proses kehidupan fisiologis, maka tanpanya tidak ada satu pun bentuk kehidupan yang mungkin terjadi - karbon, silikon atau lainnya, maka menjadi jelas bahwa air yang diaktifkan oleh silikon mempunyai arti khusus.
“...dalam sistem batu api - larutan garam anorganik dalam air, terjadi sedimentasi intensif sejumlah logam: aluminium, besi, kadmium, cesium, seng, timbal, strontium.”- P. Aladovsky, kepala laboratorium Lembaga Penelitian Pusat Penggunaan Sumber Daya Air, Doktor Ilmu Kimia. Dengan kata lain, batu api menggantikan logam berbahaya dari air, sehingga memurnikannya. Mereka tetap berada di bawah, dan air bersih muncul di atas.
“Air yang diolah dengan silikon mempengaruhi kapasitas adsorpsi radionuklida. Hal ini memungkinkan penggunaannya untuk memecahkan beberapa masalah radiokimia di wilayah Belarusia yang terkontaminasi radionuklida.”- Doktor Ilmu Kimia Yu Davydov adalah kepala laboratorium Institut Masalah Radiologi dari Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional Republik Belarus.
“Air silikon, mulai dari penyimpanan hari kelima, memiliki kemampuan untuk memperkuat kemampuan hemostatik darah dan meningkatkan kemampuannya untuk menggumpal.” E. Ivanov - Direktur Institut Hematologi dan Transfusi Darah Kementerian Kesehatan Republik Belarus, Doktor Ilmu Kedokteran. Hemofilia segera terlintas dalam pikiran - penyakit di mana darah tidak menggumpal dengan baik. Artinya, seseorang yang mendapat goresan kecil sekalipun bisa meninggal karena kehilangan darah.
“Selama beberapa tahun, saya tidak mengamati kanker pada banyak pasien yang mengonsumsi air yang diaktifkan silikon (SAW). Kami menemukan bahwa pada hari ke 5-6 penggunaan ACB (6-8 kali sehari) pada pasien dengan banyak tukak trofik pada ekstremitas bawah, jumlah limfosit T dan B meningkat. Dan ini menunjukkan kemampuan untuk memperbarui kekebalan yang hilang dan melemah. Selain itu, ACB menurunkan jumlah kolesterol dalam darah, terutama pada obesitas. Dengan demikian, baterai berfungsi untuk mencegah aterosklerosis.”- M. Sinyavsky Profesor dari Departemen Pelatihan Medis, Universitas Negeri Mogilev. A A. Kuleshova.
Apa itu - air silikon? Air silikon adalah larutan batu api berwarna coklat tua, yang digunakan secara internal dan eksternal. Cara membuat air batu api cukup sederhana. Dalam wadah 2-3 liter, sebaiknya kaca, tambahkan 40-50 g kerikil batu kecil, sebaiknya berwarna coklat cerah (tetapi tidak hitam), tuangkan air dari jaringan pasokan air, tetapi sebaiknya setelah penyaringan normal, dan tempatkan itu di tempat yang terlindung dari sinar matahari langsung dan di luar radiasi patogen terestrial.
Air ini akan siap diminum dalam 2-3 hari. Jika Anda mengikuti teknologi yang sama, tetapi jika Anda mengikat leher dengan 2-3 lapis kain kasa dan meletakkan air di tempat terang dengan suhu di atas 5°C selama 5-7 hari, maka air ini, karena sifatnya, dapat digunakan tidak hanya sebagai air minum, tetapi juga untuk tujuan pengobatan. Berguna untuk memasak - teh, sup, dll. Anda bisa minum air silikon tanpa batasan (biasanya 1,5-2 liter per hari). Jika ini tidak memungkinkan, maka setidaknya 3-5 kali sehari, setengah gelas, selalu dalam tegukan kecil dan sebaiknya didinginkan.
Gunakan batu api, seperti yang telah disebutkan, hanya dalam warna coklat cerah (bukan hitam).
Hanya mineral alami yang boleh digunakan. Faktanya adalah batu api mengandung sisa-sisa mikroorganisme yang pernah membentuk batu api dari lumpur zaman Kapur dan zaman yang lebih kuno.
Setelah satu atau dua kali penggunaan, batu harus dibilas dengan air dingin dan diberi ventilasi di udara segar selama 2 jam. Jika lapisan atau endapan muncul di permukaan kerikil, maka harus direndam dalam larutan asam asetat atau air asin 2% selama 2 jam; lalu bilas 2-3 kali dengan air biasa dan rendam selama 2 jam dalam larutan soda kue lalu bilas kembali.
Sifat spesifik air silikon dapat mencegah banyak penyakit. Air silikon memiliki efek positif terhadap kondisi umum tubuh secara keseluruhan.
Jika Anda meminum air yang mengandung silikon atau memasak makanan dengan air tersebut, hal berikut akan terjadi:
- memperkuat sistem kekebalan tubuh, meningkatkan jumlah limfosit T dan B dalam darah;
Kondisi penderita penyakit liver membaik, karena... air membantu aliran empedu;
Penyembuhan cepat luka bakar, sayatan, memar, tukak trofik;
Membantu mengatasi gangguan pencernaan, meredakan peradangan pada saluran cerna dan maag;
Menurunkan kadar gula darah, serta berat badan, penderita diabetes rentan mengalami obesitas;
Menurunkan kadar kolesterol darah terutama pada obesitas, mencegah aterosklerosis dan meningkatkan fungsi ginjal;
Menormalkan kondisi pasien yang menderita hipertensi;
Menormalkan metabolisme;
Nada keseluruhan meningkat.
Pada Penggunaan luar Air silikon merangsang proses pemulihan tubuh dengan:
- pengobatan sakit tenggorokan, pilek, radang gusi (membilas tenggorokan dan mulut setelah makan);
Untuk penyakit virus pada rongga mulut, stomatitis dan radang gusi;
Pengobatan alergi, bisul, diatesis, dermatitis, berbagai iritasi kulit (lotion dan cucian);
Untuk konjungtivitis, meredakan gatal dan peradangan;
Mencuci dengan air tersebut membantu memperbaiki kondisi kulit, mengurangi jumlah kerutan dan mencegah munculnya kerutan baru, membantu menghilangkan ketidakrataan, komedo, dan jerawat;
Membilas kepala dan rambut, menggosokkannya ke kulit kepala membantu menguatkan dan menumbuhkan rambut;
Untuk penyakit kulit tertentu (vesikuler sederhana, herpes zoster dan pitiriasis rosea).
- Untuk rambut rontok dan ujung bercabang, bilas rambut Anda dengan air batu;
Untuk meredakan iritasi setelah bercukur, bilas wajah Anda dengan air yang sama;
Untuk “jerawat awet muda”, cuci muka dan oleskan “air” secara internal;
Usap wajah Anda dengan potongan es dan air batu beku;
Untuk mencegah penyakit periodontal, bilas gusi Anda dengan air saat menyikat gigi.
Penggunaan air "batu api" untuk tujuan terapeutik dan profilaksis mempercepat penyembuhan luka, mencegah pembentukan tumor dengan asupan air secara teratur, memperbaiki komposisi darah, mengembalikan fungsi adrenal, meredakan proses inflamasi pada saluran pencernaan dan maag, dan menormalkan gula darah. kadar, menurunkan berat badan, penyembuhan patah tulang (tulang lebih cepat sembuh dan tanpa komplikasi), meningkatkan fungsi ginjal dan metabolisme, pemisahan dan pembuangan empedu. Air silikon membunuh virus; Untuk pencegahan selama epidemi pernafasan, dianjurkan untuk memasukkan “air” ke dalam hidung. Ini membantu mengatasi insomnia.
Di rumah tangga, dianjurkan untuk menyiram bunga, yang memperpanjang masa berbunga; mempercepat masa berbuah pohon buah-buahan dan tanaman sayuran; meningkatkan produktivitas sebesar 10%. Membunuh jamur, busuk kelabu, khususnya pada stroberi, dan jamur lainnya. Merendam benih dalam air tersebut meningkatkan perkecambahan. Lebih baik menyimpan bunga dalam wadah berisi batu silikon, umur simpannya meningkat tajam. Di akuarium, batu api mencegah air mekar. Silikon juga membantu menjernihkan air selama pendakian, hal ini penting untuk diketahui wisatawan.
Minum air silikon juga bermanfaat untuk aterosklerosis (pembuluh darah dibersihkan dari endapan sklerotik), berbagai jenis gangguan metabolisme, sakit tenggorokan, flu, faringitis (membilas dengan air silikon secara signifikan mengurangi durasi penyakit ini - lagi pula, silikon bertindak sebagai antibiotik di sini), rematik, penyakit Botkin (silikon membunuh virus patogen), penyakit gigi dan persendian (karena silikon mengembalikan integritas jaringan tulang).
Dan sekarang poin terpenting adalah kontraindikasi. Air silikon memiliki kontraindikasi dan harus ditangani dengan sangat hati-hati. Para dokter telah memperhatikan bahwa bagi mereka yang memiliki kecenderungan terkena kanker, lebih baik meninggalkannya sepenuhnya.
