Lihatlah silikon separa logam!
Logam silikon ialah logam semikonduktor kelabu dan berkilat yang digunakan untuk membuat keluli, sel suria dan mikrocip.
Silikon ialah unsur kedua paling banyak dalam kerak Bumi (di belakang hanya oksigen) dan unsur kelapan paling banyak di Alam Semesta. Malah, hampir 30 peratus daripada berat kerak bumi boleh dikaitkan dengan silikon.
Unsur dengan nombor atom 14 berlaku secara semula jadi dalam mineral silikat, termasuk silika, feldspar dan mika, yang merupakan komponen utama batu biasa seperti kuarza dan batu pasir.
Silikon semimetallic (atau metalloid) mempunyai beberapa sifat kedua-dua logam dan bukan logam.
Seperti air, tetapi tidak seperti kebanyakan logam, silikon terperangkap dalam keadaan cecair dan mengembang apabila ia menjadi pejal. Ia mempunyai takat lebur dan didih yang agak tinggi, dan apabila terhablur, ia membentuk struktur kristal berlian kristal.
Penting kepada peranan silikon sebagai semikonduktor dan penggunaannya dalam elektronik ialah struktur atom unsur, yang merangkumi empat elektron valens yang membolehkan silikon mudah terikat dengan unsur lain.
Ahli kimia Sweden, Jones Jacob Berserlius dikreditkan dengan silikon penebat pertama pada tahun 1823. Berzerlius mencapai ini dengan memanaskan logam kalium (yang hanya diasingkan sepuluh tahun sebelumnya) dalam mangkuk pijar bersama dengan kalium fluorosilikat.
Hasilnya ialah silikon amorf.
Walau bagaimanapun, ia mengambil masa yang lebih lama untuk mendapatkan silikon kristal. Sampel elektrolitik silikon kristal tidak akan dihasilkan selama tiga dekad lagi.
Penggunaan komersil pertama silikon adalah dalam bentuk ferrosilicon.
Berikutan pemodenan industri keluli oleh Henry Bessemer pada pertengahan abad ke-19, terdapat minat yang besar dalam metalurgi metalurgi dan penyelidikan ke dalam teknologi keluli.
Pada masa ferrosilicon pertama kali dihasilkan secara komersial pada tahun 1880-an, nilai silikon dalam meningkatkan kemuluran dalam besi tuang dan keluli penyahoksida telah difahami dengan baik.
Pengeluaran awal ferrosilikon dilakukan dalam relau letupan dengan mengurangkan bijih yang mengandungi silikon dengan arang, menghasilkan besi tuang perak, ferrosilikon dengan kandungan silikon sehingga 20 peratus.
Perkembangan relau arka elektrik pada awal abad ke-20 membenarkan bukan sahaja meningkatkan pengeluaran keluli, tetapi juga meningkatkan pengeluaran ferrosilikon.
Pada tahun 1903, sebuah kumpulan yang mengkhusus dalam penciptaan ferroalloys (Compagnie Generate d'Electrochimie) mula beroperasi di Jerman, Perancis dan Austria, dan pada tahun 1907 loji silikon komersial pertama telah diasaskan di Amerika Syarikat.
Pembuatan keluli bukan satu-satunya penggunaan untuk sebatian silikon yang dikomersialkan sehingga akhir abad ke-19.
Untuk menghasilkan berlian tiruan pada tahun 1890, Edward Goodrich Acheson memanaskan aluminosilikat dengan kok serbuk dan secara kebetulan menghasilkan silikon karbida (SiC).
Tiga tahun kemudian, Acheson mempatenkan kaedah pengeluarannya dan mengasaskan Syarikat Carborundum untuk mengeluarkan dan menjual produk yang kasar.
Menjelang awal abad ke-20, sifat konduktif silikon karbida juga telah direalisasikan, dan sebatian itu digunakan sebagai pengesan dalam radio marin awal. Paten untuk pengesan kristal silikon telah diberikan kepada G. W. Pickard pada tahun 1906.
Pada tahun 1907, diod pemancar cahaya (LED) pertama dicipta dengan menggunakan voltan pada kristal silikon karbida.
Pada tahun 1930-an, penggunaan silikon meningkat dengan perkembangan produk kimia baru, termasuk silanes dan silikon.
Pertumbuhan elektronik sepanjang abad yang lalu juga berkait rapat dengan silikon dan sifat uniknya.
Walaupun penciptaan transistor pertama—pendahulu cip mikro moden—pada tahun 1940-an bergantung pada germanium, tidak lama kemudian silikon menggantikan sepupu logamnya sebagai bahan substrat semikonduktor yang lebih tahan lama.
Bell Labs dan Texas Instruments memulakan pengeluaran komersial transistor silikon pada tahun 1954.
Litar bersepadu silikon pertama telah dibuat pada tahun 1960-an, dan pada tahun 1970-an pemproses silikon telah dibangunkan.
Memandangkan teknologi semikonduktor silikon adalah asas elektronik dan pengkomputeran moden, tidak hairanlah kita merujuk kepada pusat industri ini sebagai "Lembah Silikon."
(Untuk melihat secara mendalam tentang sejarah dan perkembangan teknologi Silicon Valley dan mikrocip, saya sangat mengesyorkan dokumentari Pengalaman Amerika yang dipanggil "Silicon Valley").
Tidak lama selepas penemuan transistor pertama, kerja Bell Labs dengan silikon membawa kepada kejayaan besar kedua pada tahun 1954: sel fotovoltaik (solar) silikon pertama.
Sebelum ini, pemikiran untuk memanfaatkan tenaga matahari untuk mencipta kuasa di bumi dianggap mustahil oleh kebanyakan orang. Tetapi hanya empat tahun kemudian, pada tahun 1958, satelit pertama dengan panel solar silikon mengorbit Bumi.
Menjelang 1970-an, aplikasi komersial untuk teknologi solar telah berkembang kepada aplikasi berasaskan darat seperti menyalakan lampu pada platform minyak luar pesisir dan lintasan kereta api.
Sepanjang dua dekad yang lalu, penggunaan tenaga suria telah berkembang dengan pesat. Hari ini, teknologi fotovoltaik silikon menyumbang kira-kira 90 peratus daripada pasaran tenaga suria global.
Pengeluaran
Majoriti silikon ditapis setiap tahun—kira-kira 80 peratus—dihasilkan sebagai ferrosilikon untuk digunakan dalam pengeluaran besi dan keluli. Ferrosilicon boleh mengandungi daripada 15 hingga 90% silikon bergantung kepada keperluan pelebur.
Aloi besi dan silikon dihasilkan menggunakan relau arka elektrik tenggelam melalui peleburan pengurangan. Bijih tanah gel silika dan sumber karbon seperti arang kok (arang batu metalurgi) dihancurkan dan dimuatkan ke dalam relau bersama-sama dengan besi buruk.
Pada suhu melebihi 1900 °C (3450 °F), karbon bertindak balas dengan oksigen yang terdapat dalam bijih untuk membentuk gas karbon monoksida. Baki besi dan silikon pula kemudiannya digabungkan untuk membuat ferrosilikon cair, yang boleh dikumpulkan dengan mengetuk pangkal relau.
Setelah disejukkan dan dikeraskan, ferrosilicon kemudiannya boleh dihantar dan digunakan terus dalam pengeluaran besi dan keluli.
Kaedah yang sama, tanpa memasukkan besi, digunakan untuk mendapatkan silikon gred metalurgi, yang lebih daripada 99 peratus tulen. Silikon metalurgi juga digunakan dalam pembuatan keluli, serta dalam pengeluaran aloi tuangan aluminium dan bahan kimia silane.
Silikon metalurgi dikelaskan mengikut tahap kekotoran besi, aluminium dan kalsium yang terdapat dalam aloi. Sebagai contoh, 553 logam silikon mengandungi kurang daripada 0.5 peratus setiap satu daripada besi dan aluminium dan kurang daripada 0.3 peratus kalsium.
Dunia menghasilkan kira-kira 8 juta tan metrik ferrosilicon setiap tahun, dengan China menyumbang kira-kira 70 peratus daripada jumlah itu. Pengeluar utama termasuk Erdos Metallurgy Group, Ningxia Rongsheng Ferroalloy, Group OM Materials dan Elkem.
Satu lagi 2.6 juta tan metrik silikon metalurgi—atau kira-kira 20 peratus daripada jumlah logam silikon yang ditapis—dihasilkan setiap tahun. China, sekali lagi, menyumbang kira-kira 80 peratus daripada pengeluaran ini.
Apa yang mengejutkan ramai ialah gred suria dan elektronik silikon menyumbang hanya sejumlah kecil (kurang daripada dua peratus) daripada semua pengeluaran silikon yang ditapis.
Untuk menaik taraf kepada logam silikon gred suria (polisilikon), ketulenan mesti meningkat kepada 99.9999% silikon tulen tulen (6N). Ini dilakukan dalam salah satu daripada tiga cara, yang paling biasa ialah proses Siemens.
Proses Siemens melibatkan pemendapan wap kimia bagi gas meruap yang dikenali sebagai trichlorosilane. Pada 1150 °C (2102 °F), trichlorosilane ditiup ke atas biji silikon ketulenan tinggi yang dipasang di hujung rod. Semasa ia melalui, silikon ketulenan tinggi daripada gas didepositkan ke dalam benih.
Reaktor katil terbendalir (FBR) dan teknologi silikon gred metalurgi (UMG) yang dinaik taraf juga digunakan untuk menaik taraf logam kepada polisilikon yang sesuai untuk industri fotovoltaik.
Pada tahun 2013, 230,000 tan metrik polysilicon telah dihasilkan. Pengeluar terkemuka termasuk GCL Poly, Wacker-Chemie dan OCI.
Akhir sekali, untuk menjadikan silikon gred elektronik sesuai untuk industri semikonduktor dan beberapa teknologi fotovoltaik, polysilicon mesti ditukar kepada silikon monohablur ultra tulen melalui proses Czochralski.
Untuk melakukan ini, polysilicon dicairkan dalam mangkuk pijar pada 1425 °C (2597 °F) dalam suasana lengai. Kristal benih yang dimendapkan kemudiannya dicelupkan ke dalam logam cair dan perlahan-lahan diputar dan dikeluarkan, membenarkan masa untuk silikon tumbuh pada bahan benih.
Produk yang terhasil ialah rod (atau boule) logam silikon monohabluran yang boleh setinggi 99.999999999 (11N) peratus tulen. Joran ini boleh didop dengan boron atau fosforus jika diperlukan untuk mengubah suai sifat mekanik kuantum mengikut keperluan.
Rod monohablur boleh dibekalkan kepada pelanggan sebagaimana adanya, atau dipotong menjadi wafer dan digilap atau bertekstur untuk pengguna tertentu.
Permohonan
Walaupun kira-kira 10 juta tan metrik ferosilikon dan logam silikon ditapis setiap tahun, kebanyakan silikon yang dipasarkan sebenarnya adalah mineral silikon, yang digunakan untuk membuat segala-galanya daripada simen, mortar dan seramik kepada kaca dan polimer.
Ferrosilicon, seperti yang dinyatakan, adalah bentuk logam silikon yang paling biasa digunakan. Sejak penggunaan pertama kira-kira 150 tahun yang lalu, ferrosilicon kekal sebagai agen penyahoksida yang penting dalam pengeluaran karbon dan keluli tahan karat. Hari ini, pembuatan keluli kekal sebagai pengguna terbesar ferrosilicon.
Walau bagaimanapun, ferrosilicon mempunyai beberapa faedah di luar pembuatan keluli. Ia adalah pra-aloi dalam penghasilan magnesium ferrosilikon, nodulator yang digunakan untuk penghasilan besi mudah tempa, dan juga semasa proses Pidgeon untuk menapis magnesium ketulenan tinggi.
Ferrosilicon juga boleh digunakan untuk membuat aloi besi terma dan tahan kakisan, serta keluli silikon, yang digunakan dalam pengeluaran motor elektrik dan teras pengubah.
Silikon metalurgi boleh digunakan dalam pengeluaran keluli dan juga sebagai agen pengaloian dalam tuangan aluminium. Bahagian automotif aluminium-silikon (Al-Si) adalah lebih ringan dan lebih kuat daripada komponen tuangan daripada aluminium tulen. Bahagian automotif seperti blok enjin dan tayar adalah sebahagian daripada bahagian aluminium tuang yang paling biasa digunakan.
Hampir separuh daripada semua silikon metalurgi digunakan oleh industri kimia untuk menghasilkan silika berwasap (agen pemekat dan pengering), silanes (pengikat) dan silikon (pengedap, pelekat dan pelincir).
Polysilicon gred fotovoltaik digunakan terutamanya dalam pembuatan sel solar polysilicon. Untuk menghasilkan satu megawatt modul solar, kira-kira lima tan polysilicon diperlukan.
Pada masa ini, teknologi solar polysilicon menyumbang lebih separuh daripada tenaga suria yang dihasilkan secara global, manakala teknologi monosilikon menyumbang kira-kira 35 peratus. Secara keseluruhan, 90 peratus tenaga suria yang digunakan oleh manusia dikumpul menggunakan teknologi silikon.
Silikon monokristalin juga merupakan bahan semikonduktor kritikal yang terdapat dalam elektronik moden. Sebagai bahan substrat yang digunakan dalam pengeluaran transistor kesan medan (FET), LED dan litar bersepadu, silikon boleh didapati di hampir semua komputer, telefon bimbit, tablet, TV, radio dan peranti komunikasi moden yang lain.
Dianggarkan lebih satu pertiga daripada semua peranti elektronik mengandungi teknologi semikonduktor berasaskan silikon.
Akhir sekali, karbida silikon karbida digunakan dalam pelbagai aplikasi elektronik dan bukan elektronik, termasuk barang kemas sintetik, semikonduktor suhu tinggi, seramik keras, alat pemotong, cakera brek, pelelas, jaket kalis peluru dan elemen pemanasan.
- Jawatan - Si (Silikon);
- Tempoh - III;
- Kumpulan - 14 (IVa);
- Jisim atom - 28.0855;
- Nombor atom - 14;
- Jejari atom = 132 petang;
- Jejari kovalen = 111 malam;
- Taburan elektron - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 ;
- suhu lebur = 1412°C;
- takat didih = 2355°C;
- Keelektronegatifan (mengikut Pauling/menurut Alpred dan Rochow) = 1.90/1.74;
- Keadaan pengoksidaan: +4, +2, 0, -4;
- Ketumpatan (no.) = 2.33 g/cm3;
- Isipadu molar = 12.1 cm 3 /mol.
Sebatian silikon:
Silikon pertama kali diasingkan dalam bentuk tulennya pada tahun 1811 (J. L. Gay-Lussac dan L. J. Tenard Perancis). Silikon unsur tulen diperolehi pada tahun 1825 (Swede J. J. Berzelius). Unsur kimia menerima namanya "silikon" (diterjemahkan dari bahasa Yunani kuno sebagai gunung) pada tahun 1834 (ahli kimia Rusia G. I. Hess).
Silikon ialah unsur kimia yang paling biasa (selepas oksigen) di Bumi (kandungan dalam kerak bumi ialah 28-29% mengikut berat). Secara semula jadi, silikon paling kerap terdapat dalam bentuk silika (pasir, kuarza, batu api, feldspar), serta dalam silikat dan aluminosilikat. Dalam bentuk tulennya, silikon sangat jarang berlaku. Banyak silikat semulajadi dalam bentuk tulennya adalah batu berharga: zamrud, topaz, aquamary - semua ini adalah silikon. Silikon(IV) oksida kristal tulen berlaku dalam bentuk kristal batu dan kuarza. Silikon oksida, yang mengandungi pelbagai kekotoran, membentuk batu berharga dan separa berharga - amethyst, agate, jasper.
nasi. Struktur atom silikon.
Konfigurasi elektronik silikon ialah 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 (lihat struktur elektronik atom). Pada tahap tenaga luar, silikon mempunyai 4 elektron: 2 berpasangan dalam subperingkat 3s + 2 tidak berpasangan dalam orbital p. Apabila atom silikon beralih kepada keadaan teruja, satu elektron dari subperingkat s "meninggalkan" pasangannya dan bergerak ke subperingkat p, di mana terdapat satu orbital bebas. Oleh itu, dalam keadaan teruja, konfigurasi elektronik atom silikon mengambil bentuk berikut: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3.
nasi. Peralihan atom silikon kepada keadaan teruja.
Oleh itu, silikon dalam sebatian boleh mempamerkan valens 4 (paling kerap) atau 2 (lihat Valensi). Silikon (dan juga karbon), bertindak balas dengan unsur lain, membentuk ikatan kimia di mana ia boleh melepaskan elektronnya dan menerimanya, tetapi keupayaan untuk menerima elektron dalam atom silikon kurang ketara berbanding atom karbon, disebabkan oleh silikon yang lebih besar. atom.
Pengoksidaan silikon menyatakan:
- -4 : SiH 4 (silane), Ca 2 Si, Mg 2 Si (silikat logam);
- +4 - yang paling stabil: SiO 2 (silikon oksida), H 2 SiO 3 (asid silisik), silikat dan silikon halida;
- 0 : Si (bahan mudah)
Silikon sebagai bahan mudah
Silikon ialah bahan kristal kelabu gelap dengan kilauan logam. Silikon kristal ialah semikonduktor.
Silikon hanya membentuk satu pengubahsuaian alotropik, serupa dengan berlian, tetapi tidak sekuat, kerana ikatan Si-Si tidak sekuat dalam molekul karbon berlian (Lihat Berlian).
Silikon amorfus- serbuk coklat, dengan takat lebur 1420°C.
Silikon kristal diperoleh daripada silikon amorf dengan penghabluran semula. Tidak seperti silikon amorfus, yang merupakan bahan kimia yang agak aktif, silikon kristal lebih lengai dari segi interaksi dengan bahan lain.
Struktur kekisi kristal silikon mengulangi struktur berlian - setiap atom dikelilingi oleh empat atom lain yang terletak di bucu tetrahedron. Atom-atom disatukan oleh ikatan kovalen, yang tidak sekuat ikatan karbon dalam berlian. Atas sebab ini, walaupun di no. Beberapa ikatan kovalen dalam silikon kristal terputus, mengakibatkan pembebasan beberapa elektron, menyebabkan silikon mempunyai sedikit kekonduksian elektrik. Apabila silikon menjadi panas, dalam cahaya atau apabila kekotoran tertentu ditambah, bilangan ikatan kovalen yang patah meningkat, akibatnya bilangan elektron bebas meningkat, dan oleh itu kekonduksian elektrik silikon juga meningkat.
Sifat kimia silikon
Seperti karbon, silikon boleh menjadi agen penurunan dan agen pengoksidaan, bergantung pada bahan yang bertindak balas dengannya.
Di no. silikon hanya berinteraksi dengan fluorin, yang dijelaskan oleh kekisi kristal silikon yang agak kuat.
Silikon bertindak balas dengan klorin dan bromin pada suhu melebihi 400°C.
Silikon berinteraksi dengan karbon dan nitrogen hanya pada suhu yang sangat tinggi.
- Dalam tindak balas dengan bukan logam, silikon bertindak sebagai agen pengurangan:
- dalam keadaan biasa, daripada bukan logam, silikon bertindak balas hanya dengan fluorin, membentuk silikon halida:
Si + 2F 2 = SiF 4 - pada suhu tinggi, silikon bertindak balas 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 - carborundum (silikon karbida)
- dalam keadaan biasa, daripada bukan logam, silikon bertindak balas hanya dengan fluorin, membentuk silikon halida:
- Dalam tindak balas dengan logam, silikon ialah agen pengoksidaan(dibentuk salisid:
Si + 2Mg = Mg 2 Si - Dalam tindak balas dengan larutan alkali pekat, silikon bertindak balas dengan pembebasan hidrogen, membentuk garam larut asid silisik, dipanggil silikat:
Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2 - Silikon tidak bertindak balas dengan asid (kecuali HF).
Penyediaan dan penggunaan silikon
Mendapatkan silikon:
- di makmal - dari silika (terapi aluminium):
3SiO 2 + 4Al = 3Si + 2Al 2 O 3 - dalam industri - dengan pengurangan silikon oksida dengan kok (silikon tulen secara teknikal) pada suhu tinggi:
SiO 2 + 2C = Si + 2CO - Silikon paling tulen diperoleh dengan mengurangkan silikon tetraklorida dengan hidrogen (zink) pada suhu tinggi:
SiCl 4 +2H 2 = Si+4HCl
Aplikasi silikon:
- pengeluaran unsur radio semikonduktor;
- sebagai bahan tambahan metalurgi dalam penghasilan sebatian tahan haba dan tahan asid;
- dalam pengeluaran fotosel untuk bateri solar;
- sebagai penerus AC.
Sebagai unsur kimia bebas, silikon diketahui oleh manusia hanya pada tahun 1825. Yang, sudah tentu, tidak menghalang penggunaan sebatian silikon di banyak kawasan yang lebih mudah untuk menyenaraikan mereka di mana unsur itu tidak digunakan. Artikel ini akan menerangkan tentang sifat fizikal, mekanikal dan kimia berguna silikon dan sebatian, aplikasinya, dan kami juga akan bercakap tentang bagaimana silikon mempengaruhi sifat keluli dan logam lain.
Pertama, mari kita lihat ciri-ciri umum silikon. Daripada 27.6 hingga 29.5% daripada jisim kerak bumi adalah silikon. Di dalam air laut, kepekatan unsur juga besar - sehingga 3 mg/l.
Dari segi kelimpahan dalam litosfera, silikon menduduki tempat kedua selepas oksigen. Walau bagaimanapun, bentuknya yang paling terkenal, silika, adalah dioksida, dan sifat-sifatnya yang telah menjadi asas untuk penggunaan yang meluas.
Video ini akan memberitahu anda apa itu silikon:
Konsep dan ciri
Silikon adalah bukan logam, tetapi dalam keadaan yang berbeza ia boleh mempamerkan kedua-dua sifat berasid dan asas. Ia adalah semikonduktor biasa dan digunakan secara meluas dalam kejuruteraan elektrik. Sifat fizikal dan kimianya sebahagian besarnya ditentukan oleh keadaan alotropiknya. Selalunya mereka berurusan dengan bentuk kristal, kerana kualitinya lebih banyak diminta dalam ekonomi negara.
- Silikon adalah salah satu makroelemen asas dalam tubuh manusia. Kekurangannya mempunyai kesan buruk terhadap keadaan tisu tulang, rambut, kulit, dan kuku. Di samping itu, silikon menjejaskan prestasi sistem imun.
- Dalam perubatan, unsur, atau lebih tepatnya sebatiannya, mendapati aplikasi pertama mereka tepat dalam kapasiti ini. Air dari telaga yang dipenuhi dengan silikon bukan sahaja bersih, tetapi juga mempunyai kesan positif terhadap ketahanan terhadap penyakit berjangkit. Hari ini, sebatian dengan silikon berfungsi sebagai asas untuk ubat-ubatan terhadap tuberkulosis, aterosklerosis, dan arthritis.
- Secara umum, bukan logam adalah rendah aktif, tetapi sukar untuk mencarinya dalam bentuk tulennya. Ini disebabkan oleh fakta bahawa dalam udara ia cepat dipasifkan oleh lapisan dioksida dan berhenti bertindak balas. Apabila dipanaskan, aktiviti kimia meningkat. Akibatnya, manusia lebih mengenali sebatian jirim, bukannya dengan dirinya sendiri.
Oleh itu, silikon membentuk aloi dengan hampir semua logam - silisid. Kesemua mereka dicirikan oleh refraktori dan kekerasan dan digunakan di kawasan yang sesuai: turbin gas, pemanas relau.
Bukan logam diletakkan dalam jadual D.I. Mendeleev dalam kumpulan 6 bersama-sama dengan karbon dan germanium, yang menunjukkan persamaan tertentu dengan bahan-bahan ini. Oleh itu, persamaannya dengan karbon ialah keupayaan untuk membentuk sebatian jenis organik. Pada masa yang sama, silikon, seperti germanium, boleh mempamerkan sifat logam dalam beberapa tindak balas kimia, yang digunakan dalam sintesis.
Kelebihan dan kekurangan
Seperti mana-mana bahan lain dari sudut pandangan penggunaan dalam ekonomi negara, silikon mempunyai kualiti tertentu yang berguna atau tidak sangat berguna. Mereka penting dengan tepat untuk menentukan kawasan penggunaan.
- Kelebihan ketara bahan itu ialah ketersediaan. Secara semula jadi, adalah benar bahawa ia tidak ditemui dalam bentuk bebas, tetapi masih, teknologi untuk menghasilkan silikon tidak begitu rumit, walaupun ia memakan tenaga.
- Kelebihan kedua yang paling penting ialah pembentukan banyak sebatian dengan sifat berguna yang luar biasa. Ini termasuk silanes, silisid, dioksida, dan, tentu saja, pelbagai jenis silikat. Keupayaan silikon dan sebatiannya untuk membentuk penyelesaian pepejal yang kompleks hampir tidak terhingga, yang memungkinkan untuk memperoleh pelbagai variasi kaca, batu dan seramik tanpa henti.
- Sifat semikonduktor bukan logam menyediakannya dengan tempat sebagai bahan asas dalam kejuruteraan elektrik dan radio.
- Bukan logam ialah tidak toksik, yang membenarkan penggunaan dalam mana-mana industri, dan pada masa yang sama tidak mengubah proses teknologi menjadi proses yang berpotensi berbahaya.
Kelemahan bahan termasuk hanya kerapuhan relatif dengan kekerasan yang baik. Silikon tidak digunakan untuk struktur menanggung beban, tetapi gabungan ini membolehkan permukaan kristal diproses dengan betul, yang penting untuk pembuatan instrumen.
Sekarang mari kita bercakap tentang sifat asas silikon.
Sifat dan ciri
Memandangkan silikon kristal paling kerap digunakan dalam industri, sifatnya adalah yang lebih penting, dan ia adalah yang diberikan dalam spesifikasi teknikal. Sifat fizikal bahan adalah seperti berikut:
- takat lebur – 1417 C;
- takat didih - 2600 C;
- ketumpatan ialah 2.33 g/cu. cm, yang menunjukkan kerapuhan;
- kapasiti haba, serta kekonduksian terma, tidak tetap walaupun pada sampel paling tulen: 800 J/(kg K), atau 0.191 kal/(g deg) dan 84-126 W/(m K), atau 0.20-0, 30 kal/(cm·sec·deg) masing-masing;
- telus kepada sinaran inframerah gelombang panjang, yang digunakan dalam optik inframerah;
- pemalar dielektrik - 1.17;
- kekerasan pada skala Mohs - 7.
Sifat elektrik bukan logam sangat bergantung kepada bendasing. Dalam industri, ciri ini digunakan dengan memodulasi jenis semikonduktor yang dikehendaki. Pada suhu biasa, silikon rapuh, tetapi apabila dipanaskan melebihi 800 C, ubah bentuk plastik mungkin berlaku.
Sifat silikon amorf sangat berbeza: ia sangat higroskopik dan bertindak balas dengan lebih aktif walaupun pada suhu biasa.
Struktur dan komposisi kimia, serta sifat silikon dibincangkan dalam video di bawah:
Komposisi dan struktur
Silikon wujud dalam dua bentuk alotropik, yang sama stabil pada suhu biasa.
- Kristal mempunyai rupa serbuk kelabu gelap. Bahan itu, walaupun ia mempunyai kekisi kristal seperti berlian, adalah rapuh disebabkan oleh ikatan yang terlalu panjang antara atom. Yang menarik ialah sifat semikonduktornya.
- Pada tekanan yang sangat tinggi anda boleh dapatkan heksagon pengubahsuaian dengan ketumpatan 2.55 g/cu. cm Walau bagaimanapun, fasa ini masih belum menemui kepentingan praktikal.
- Amorfus– serbuk coklat-coklat. Tidak seperti bentuk kristal, ia bertindak balas dengan lebih aktif. Ini bukan disebabkan oleh sifat lengai bentuk pertama, tetapi oleh fakta bahawa di udara bahan itu ditutup dengan lapisan dioksida.
Di samping itu, adalah perlu untuk mengambil kira satu lagi jenis klasifikasi yang berkaitan dengan saiz kristal silikon, yang bersama-sama membentuk bahan. Kekisi kristal, seperti yang diketahui, mengandaikan susunan bukan sahaja atom, tetapi juga struktur yang membentuk atom ini - yang dipanggil susunan jarak jauh. Lebih besar ia, lebih homogen bahan akan berada dalam sifat.
- Monocrystalline– sampel adalah satu kristal. Strukturnya tersusun secara maksimum, sifatnya homogen dan boleh diramal dengan baik. Ini adalah bahan yang paling diminati dalam kejuruteraan elektrik. Walau bagaimanapun, ia juga merupakan salah satu spesies yang paling mahal, kerana proses mendapatkannya adalah kompleks dan kadar pertumbuhannya rendah.
- Multihablur– sampel terdiri daripada sebilangan butir kristal besar. Sempadan di antara mereka membentuk tahap kecacatan tambahan, yang mengurangkan prestasi sampel sebagai semikonduktor dan membawa kepada haus yang lebih cepat. Teknologi untuk menanam multikristal adalah lebih mudah, dan oleh itu bahannya lebih murah.
- Polihabluran– terdiri daripada sebilangan besar bijirin yang terletak secara rawak relatif antara satu sama lain. Ini adalah jenis silikon perindustrian yang paling tulen, digunakan dalam mikroelektronik dan tenaga suria. Agak sering digunakan sebagai bahan mentah untuk menanam kristal berbilang dan tunggal.
- Silikon amorf juga menduduki kedudukan berasingan dalam pengelasan ini. Di sini susunan atom dikekalkan hanya pada jarak terpendek. Walau bagaimanapun, dalam kejuruteraan elektrik ia masih digunakan dalam bentuk filem nipis.
Pengeluaran bukan logam
Mendapatkan silikon tulen tidaklah begitu mudah, memandangkan sifat lengai sebatiannya dan takat lebur yang tinggi bagi kebanyakannya. Dalam industri, mereka paling kerap menggunakan pengurangan dengan karbon daripada dioksida. Tindak balas dijalankan dalam relau arka pada suhu 1800 C. Dengan cara ini, bukan logam dengan ketulenan 99.9% diperolehi, yang tidak mencukupi untuk kegunaannya.
Bahan yang terhasil diklorin untuk menghasilkan klorida dan hidroklorida. Kemudian sebatian itu disucikan dengan semua kaedah yang mungkin daripada kekotoran dan dikurangkan dengan hidrogen.
Bahan ini juga boleh ditulenkan dengan mendapatkan magnesium silicide. Silisid terdedah kepada asid hidroklorik atau asetik. Silane diperolehi, dan yang terakhir disucikan dengan pelbagai kaedah - penyerapan, pembetulan, dan sebagainya. Kemudian silane diuraikan menjadi hidrogen dan silikon pada suhu 1000 C. Dalam kes ini, bahan diperoleh dengan pecahan kekotoran 10 -8 -10 -6%.
Penggunaan bahan
Bagi industri, ciri-ciri elektrofizik bagi bukan logam adalah yang paling diminati. Bentuk kristal tunggalnya ialah semikonduktor jurang tidak langsung. Sifatnya ditentukan oleh kekotoran, yang memungkinkan untuk mendapatkan kristal silikon dengan sifat tertentu. Oleh itu, penambahan boron dan indium memungkinkan untuk mengembangkan kristal dengan kekonduksian lubang, dan pengenalan fosforus atau arsenik memungkinkan untuk mengembangkan kristal dengan kekonduksian elektronik.
- Silikon secara literal berfungsi sebagai asas kejuruteraan elektrik moden. Transistor, fotosel, litar bersepadu, diod, dan sebagainya dibuat daripadanya. Selain itu, kefungsian peranti hampir selalu ditentukan hanya oleh lapisan berhampiran permukaan kristal, yang menentukan keperluan yang sangat khusus untuk rawatan permukaan.
- Dalam metalurgi, silikon teknikal digunakan sebagai pengubah aloi - ia memberikan kekuatan yang lebih besar, dan sebagai komponen - dalam, sebagai contoh, dan sebagai agen penyahoksida - dalam pengeluaran besi tuang.
- Bahan metalurgi ultratulen dan tulen membentuk asas tenaga suria.
- Dioksida bukan logam berlaku dalam alam semula jadi dalam pelbagai bentuk. Varieti kristalnya - opal, agate, carnelian, amethyst, rock crystal - telah mendapat tempat mereka dalam barang kemas. Pengubahsuaian yang tidak begitu menarik dalam penampilan - batu api, kuarza - digunakan dalam metalurgi, pembinaan, dan radio-elektronik.
- Sebatian bukan logam dengan karbon, karbida, digunakan dalam metalurgi, pembuatan instrumen dan industri kimia. Ia adalah semikonduktor jalur lebar, dicirikan oleh kekerasan tinggi - 7 pada skala Mohs, dan kekuatan, yang membolehkan ia digunakan sebagai bahan pelelas.
- Silikat - iaitu garam asid silisik. Tidak stabil, mudah terurai di bawah pengaruh suhu. Ciri yang luar biasa ialah mereka membentuk garam yang banyak dan pelbagai. Tetapi yang terakhir adalah asas untuk pengeluaran kaca, seramik, tembikar, kristal, dll. Kita boleh dengan selamat mengatakan bahawa pembinaan moden adalah berdasarkan pelbagai silikat.
- Kaca mewakili kes yang paling menarik di sini. Asasnya adalah aluminosilikat, tetapi campuran bahan lain yang tidak ketara - biasanya oksida - memberikan bahan itu banyak sifat yang berbeza, termasuk warna. -, tembikar, porselin, sebenarnya, mempunyai formula yang sama, walaupun dengan nisbah komponen yang berbeza, dan kepelbagaiannya juga menakjubkan.
- Bukan logam mempunyai satu lagi keupayaan: ia membentuk sebatian seperti karbon, dalam bentuk rantai panjang atom silikon. Sebatian sedemikian dipanggil sebatian organosilikon. Skop aplikasi mereka tidak kurang terkenal - ini adalah silikon, sealant, pelincir, dan sebagainya.
Silikon adalah unsur yang sangat biasa dan mempunyai kepentingan yang luar biasa dalam banyak bidang ekonomi negara. Lebih-lebih lagi, bukan sahaja bahan itu sendiri, tetapi semua sebatian yang pelbagai dan banyak digunakan secara aktif.
Video ini akan memberitahu anda tentang sifat dan kegunaan silikon:
silikon
SILIKON-saya; m.[dari bahasa Yunani krēmnos - tebing, batu] Unsur kimia (Si), hablur kelabu gelap dengan kilauan logam ditemui dalam kebanyakan batu.
◁ Silikon, oh, oh. garam K. Siliceous (lihat 2.K.; 1 markah).
silikon(lat. Silicium), unsur kimia kumpulan IV jadual berkala. Kristal kelabu gelap dengan kilauan logam; ketumpatan 2.33 g/cm 3, t pl 1415ºC. Tahan terhadap pengaruh kimia. Ia membentuk 27.6% daripada jisim kerak bumi (tempat ke-2 di antara unsur), mineral utama ialah silika dan silikat. Salah satu bahan semikonduktor yang paling penting (transistor, termistor, fotosel). Sebahagian daripada banyak keluli dan aloi lain (meningkatkan kekuatan mekanikal dan rintangan kakisan, meningkatkan sifat tuangan).
SILIKONSILIKON (lat. Silicium daripada silex - batu api), Si (baca "silicium", tetapi pada masa kini agak kerap sebagai "si"), unsur kimia dengan nombor atom 14, jisim atom 28.0855. Nama Rusia berasal dari kremnos Yunani - tebing, gunung.
Silikon semulajadi terdiri daripada campuran tiga nuklida yang stabil (cm. NUKLID) dengan nombor jisim 28 (terutama dalam campuran, ia mengandungi 92.27% mengikut jisim), 29 (4.68%) dan 30 (3.05%). Konfigurasi lapisan elektronik luar bagi atom silikon tak teruja neutral 3 s 2
R 2
. Dalam sebatian ia biasanya menunjukkan keadaan pengoksidaan +4 (valensi IV) dan sangat jarang +3, +2 dan +1 (valensi III, II dan I, masing-masing). Dalam jadual berkala Mendeleev, silikon terletak dalam kumpulan IVA (dalam kumpulan karbon), dalam tempoh ketiga.
Jejari atom silikon neutral ialah 0.133 nm. Tenaga pengionan berjujukan atom silikon ialah 8.1517, 16.342, 33.46 dan 45.13 eV, dan pertalian elektron ialah 1.22 eV. Jejari ion Si 4+ dengan nombor koordinasi 4 (yang paling biasa dalam kes silikon) ialah 0.040 nm, dengan nombor koordinasi 6 - 0.054 nm. Menurut skala Pauling, keelektronegatifan silikon ialah 1.9. Walaupun silikon biasanya dikelaskan sebagai bukan logam, dalam beberapa sifat ia menduduki kedudukan pertengahan antara logam dan bukan logam.
Dalam bentuk bebas - serbuk coklat atau bahan padat kelabu muda dengan kilauan logam.
Sejarah penemuan
Sebatian silikon telah diketahui oleh manusia sejak dahulu lagi. Tetapi manusia mula berkenalan dengan bahan mudah silikon hanya kira-kira 200 tahun yang lalu. Malah, penyelidik pertama yang mendapatkan silikon ialah J. L. Gay-Lussac Perancis (cm. GAY LUSSAC Joseph Louis) dan L. J. Tenard (cm. TENAR Louis Jacques). Mereka menemui pada tahun 1811 bahawa pemanasan silikon fluorida dengan logam kalium membawa kepada pembentukan bahan coklat-coklat:
SiF 4 + 4K = Si + 4KF, bagaimanapun, penyelidik sendiri tidak membuat kesimpulan yang betul tentang mendapatkan bahan ringkas baharu. Penghormatan untuk menemui unsur baru adalah milik ahli kimia Sweden J. Berzelius (cm. BERZELIUS Jens Jacob), yang juga memanaskan sebatian komposisi K 2 SiF 6 dengan logam kalium untuk menghasilkan silikon. Dia memperoleh serbuk amorf yang sama seperti ahli kimia Perancis, dan pada tahun 1824 mengumumkan bahan unsur baru, yang dipanggilnya "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 semula jadi
Dari segi kelimpahan dalam kerak bumi, silikon menduduki tempat kedua di antara semua unsur (selepas oksigen). Silikon menyumbang 27.7% daripada jisim kerak bumi. Silikon adalah komponen beberapa ratus silikat semula jadi yang berbeza (cm. SILIKAT) dan aluminosilikat (cm. SILIKAT ALUMINIUM). Silika, atau silikon dioksida, juga meluas (cm. SILIKON DIOKSIDA) SiO 2 (pasir sungai (cm. PASIR), kuarza (cm. KUARTZ), batu api (cm. FINT) dsb.), membentuk kira-kira 12% daripada kerak bumi (mengikut jisim). Silikon tidak berlaku dalam bentuk bebas di alam semula jadi.
resit
Dalam industri, silikon dihasilkan dengan mengurangkan leburan SiO 2 dengan kok pada suhu kira-kira 1800°C dalam relau arka. Ketulenan silikon yang diperoleh dengan cara ini adalah kira-kira 99.9%. Oleh kerana silikon dengan ketulenan yang lebih tinggi diperlukan untuk kegunaan praktikal, silikon yang terhasil adalah berklorin. Sebatian komposisi SiCl 4 dan SiCl 3 H terbentuk. Ia juga mungkin untuk menulenkan silikon dengan terlebih dahulu mendapatkan magnesium silisid Mg 2 Si. Seterusnya, monosilane meruap SiH 4 diperoleh daripada magnesium silisid menggunakan asid hidroklorik atau asetik. Monosilane disucikan lagi melalui pembetulan, penyerapan dan kaedah lain, dan kemudian diuraikan menjadi silikon dan hidrogen pada suhu kira-kira 1000°C. Kandungan kekotoran dalam silikon yang diperoleh melalui kaedah ini dikurangkan kepada 10 -8 -10 -6% mengikut berat.
Sifat fizikal dan kimia
Kekisi kristal jenis berlian padu berpusat muka silikon, parameter a = 0.54307 nm (pengubahsuaian polimorfik silikon lain telah diperolehi pada tekanan tinggi), tetapi disebabkan oleh panjang ikatan yang lebih panjang antara atom Si-Si berbanding dengan panjang ikatan C-C, kekerasan silikon jauh lebih rendah daripada berlian.
Ketumpatan silikon ialah 2.33 kg/dm3. Takat lebur 1410°C, takat didih 2355°C. Silikon rapuh, hanya apabila dipanaskan melebihi 800°C ia menjadi bahan plastik. Menariknya, silikon adalah lutsinar kepada sinaran inframerah (IR).
Silikon unsur ialah semikonduktor biasa (cm. SEMIKONDUKTOR). Jurang jalur pada suhu bilik ialah 1.09 eV. Kepekatan pembawa arus dalam silikon dengan kekonduksian intrinsik pada suhu bilik ialah 1.5·10 16 m -3. Sifat elektrik silikon kristal sangat dipengaruhi oleh kekotoran mikro yang terkandung di dalamnya. Untuk mendapatkan kristal tunggal silikon dengan kekonduksian lubang, bahan tambahan unsur kumpulan III - boron - dimasukkan ke dalam silikon. (cm. BOR (unsur kimia)), aluminium (cm. ALUMINIUM), galium (cm. GALLIUM) dan India (cm. INDIUM), dengan kekonduksian elektronik - penambahan unsur kumpulan V - fosforus (cm. FOSFORUS), arsenik (cm. ARSENIK) atau antimoni (cm. ANTIMONI). Sifat elektrik silikon boleh diubah dengan mengubah keadaan pemprosesan kristal tunggal, khususnya, dengan merawat permukaan silikon dengan pelbagai agen kimia.
Secara kimia, silikon tidak aktif. Pada suhu bilik ia bertindak balas hanya dengan gas fluorin, menghasilkan pembentukan silikon tetrafluorida SiF 4 yang meruap. Apabila dipanaskan pada suhu 400-500°C, silikon bertindak balas dengan oksigen untuk membentuk dioksida SiO 2, dengan klorin, bromin dan iodin untuk membentuk tetrahalida sangat meruap yang sepadan dengan SiHal 4.
Silikon tidak bertindak balas secara langsung dengan hidrogen. Sebatian silikon dengan hidrogen adalah silanes (cm. SILANS) dengan formula am Si n H 2n+2 - diperolehi secara tidak langsung. Monosilane SiH 4 (sering dipanggil silane) dibebaskan apabila silisid logam bertindak balas dengan larutan asid, contohnya:
Ca 2 Si + 4HCl = 2CaCl 2 + SiH 4
Silane SiH 4 yang terbentuk dalam tindak balas ini mengandungi campuran silanes lain, khususnya, disilane Si 2 H 6 dan trisilane Si 3 H 8, di mana terdapat rantaian atom silikon yang saling berkaitan oleh ikatan tunggal (-Si-Si-Si). -) .
Dengan nitrogen, silikon pada suhu kira-kira 1000°C membentuk nitrida Si 3 N 4, dengan boron - borida yang stabil dari segi haba dan kimia SiB 3, SiB 6 dan SiB 12. Sebatian silikon dan analog terdekatnya mengikut jadual berkala - karbon - silikon karbida SiC (karborundum (cm. KARBORUNDUM)) dicirikan oleh kekerasan yang tinggi dan kereaktifan kimia yang rendah. Carborundum digunakan secara meluas sebagai bahan pelelas.
Apabila silikon dipanaskan dengan logam, silisid terbentuk (cm. SILICIDE). Silisid boleh dibahagikan kepada dua kumpulan: ionik-kovalen (silisida alkali, logam alkali tanah dan magnesium seperti Ca 2 Si, Mg 2 Si, dll.) dan seperti logam (silisid logam peralihan). Silisid logam aktif terurai di bawah pengaruh asid; silisid logam peralihan adalah stabil secara kimia dan tidak terurai di bawah pengaruh asid. Silisid seperti logam mempunyai takat lebur yang tinggi (sehingga 2000°C). Silisid seperti logam yang paling biasa terbentuk ialah komposisi MSi, M 3 Si 2, M 2 Si 3, M 5 Si 3 dan MSi 2. Silisid seperti logam adalah lengai secara kimia dan tahan kepada oksigen walaupun pada suhu tinggi.
Silikon dioksida SiO 2 ialah oksida berasid yang tidak bertindak balas dengan air. Wujud dalam bentuk beberapa polimorf (kuarza (cm. KUARTZ), tridimit, cristobalite, berkaca SiO 2). Daripada pengubahsuaian ini, kuarza adalah kepentingan praktikal yang paling besar. Kuarza mempunyai sifat piezoelektrik (cm. BAHAN PIEZOELEKTRIK), ia telus kepada sinaran ultraungu (UV). Ia dicirikan oleh pekali pengembangan haba yang sangat rendah, jadi hidangan yang diperbuat daripada kuarza tidak retak di bawah perubahan suhu sehingga 1000 darjah.
Kuarza tahan secara kimia kepada asid, tetapi bertindak balas dengan asid hidrofluorik:
SiO 2 + 6HF =H 2 + 2H 2 O
dan gas hidrogen fluorida HF:
SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O
Kedua-dua tindak balas ini digunakan secara meluas untuk etsa kaca.
Apabila SiO 2 bercantum dengan alkali dan oksida asas, serta dengan karbonat logam aktif, silikat terbentuk (cm. SILIKAT)- garam asid silisik tak larut air yang sangat lemah yang tidak mempunyai komposisi tetap (cm. ASID SILICIC) formula am xH 2 O·ySiO 2 (selalunya dalam kesusasteraan mereka menulis tidak begitu tepat bukan tentang asid silisik, tetapi tentang asid silisik, walaupun sebenarnya mereka bercakap tentang perkara yang sama). Sebagai contoh, natrium ortosilikat boleh diperolehi:
SiO 2 + 4NaOH = (2Na 2 O) SiO 2 + 2H 2 O,
kalsium metasilikat:
SiO 2 + CaO = CaO SiO 2
atau campuran kalsium dan natrium silikat:
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2CO 2
Kaca tingkap diperbuat daripada Na 2 O·CaO·6SiO 2 silikat.
Perlu diingatkan bahawa kebanyakan silikat tidak mempunyai komposisi yang tetap. Daripada semua silikat, hanya natrium dan kalium silikat larut dalam air. Larutan silikat ini dalam air dipanggil kaca larut. Disebabkan oleh hidrolisis, larutan ini dicirikan oleh persekitaran yang sangat beralkali. Silikat terhidrolisis dicirikan oleh pembentukan penyelesaian yang tidak benar, tetapi koloid. Apabila larutan natrium atau kalium silikat diasidkan, mendakan putih bergelatin bagi asid silisik terhidrat akan mendakan.
Unsur struktur utama kedua-dua silikon dioksida pepejal dan semua silikat ialah kumpulan, di mana atom silikon Si dikelilingi oleh tetrahedron empat atom oksigen O. Dalam kes ini, setiap atom oksigen disambungkan kepada dua atom silikon. Serpihan boleh disambungkan antara satu sama lain dengan cara yang berbeza. Antara silikat, mengikut sifat sambungan dalam serpihan mereka, ia dibahagikan kepada pulau, rantai, reben, berlapis, bingkai dan lain-lain.
Apabila SiO 2 dikurangkan oleh silikon pada suhu tinggi, silikon monoksida komposisi SiO terbentuk.
Silikon dicirikan oleh pembentukan sebatian organosilikon (cm. SEBATIAN ORGANOSILON), di mana atom silikon disambungkan dalam rantai panjang kerana merapatkan atom oksigen -O-, dan kepada setiap atom silikon, sebagai tambahan kepada dua atom O, dua lagi radikal organik R 1 dan R 2 = CH 3, C 2 H 5, C 6 dilampirkan H 5, CH 2 CH 2 CF 3, dsb.
Permohonan
Silikon digunakan sebagai bahan semikonduktor. Kuarza digunakan sebagai piezoelektrik, sebagai bahan untuk pembuatan alat memasak bahan kimia (kuarza) tahan panas, dan lampu UV. Silikat digunakan secara meluas sebagai bahan binaan. Cermin mata tingkap adalah silikat amorf. Bahan organosilikon dicirikan oleh rintangan haus yang tinggi dan digunakan secara meluas dalam amalan sebagai minyak silikon, pelekat, getah, dan varnis.
Peranan biologi
Bagi sesetengah organisma, silikon ialah unsur biogenik yang penting (cm. ELEMEN BIOGENIK). Ia adalah sebahagian daripada struktur sokongan dalam tumbuhan dan struktur rangka pada haiwan. Silikon tertumpu dalam kuantiti yang banyak oleh organisma laut - diatom. (cm. ALGA DIATOM), radiolarians (cm. RADIOLARIA), span (cm. SPONG). Tisu otot manusia mengandungi (1-2)·10 -2% silikon, tisu tulang - 17·10 -4%, darah - 3.9 mg/l. Sehingga 1 g silikon memasuki tubuh manusia dengan makanan setiap hari.
Sebatian silikon tidak beracun. Tetapi penyedutan zarah yang sangat tersebar dari kedua-dua silikat dan silikon dioksida, yang terbentuk, sebagai contoh, semasa operasi letupan, apabila memahat batu di lombong, semasa operasi mesin letupan pasir, dan lain-lain, adalah sangat berbahaya SiO 2 mikrozarah yang memasuki paru-paru di dalamnya, dan kristal yang terhasil memusnahkan tisu paru-paru dan menyebabkan penyakit serius - silikosis (cm. SILIKOSIS). Untuk mengelakkan habuk berbahaya ini daripada memasuki paru-paru anda, anda harus menggunakan alat pernafasan untuk melindungi sistem pernafasan anda.
Kamus ensiklopedia. 2009 .
sinonim:Lihat apa "silikon" dalam kamus lain:
- (simbol Si), unsur kimia kelabu yang meluas kumpulan IV jadual berkala, bukan logam. Ia pertama kali diasingkan oleh Jens BERZELIUS pada tahun 1824. Silikon hanya terdapat dalam sebatian seperti SILIKA (silikon dioksida) atau dalam... ... Kamus ensiklopedia saintifik dan teknikal
silikon- dihasilkan hampir secara eksklusif melalui pengurangan karboterma silika menggunakan relau arka elektrik. Ia adalah pengalir haba dan elektrik yang lemah, lebih keras daripada kaca, biasanya dalam bentuk serbuk atau lebih kerap kepingan tidak berbentuk... ... Istilah rasmi
SILIKON- kimia. unsur, bukan logam, simbol Si (lat. Silicium), at. n. 14, pada. m. 28.08; silikon amorfus dan kristal (yang dibina daripada jenis kristal yang sama seperti berlian) diketahui. Serbuk perang K. amorfus dengan struktur padu dalam sangat tersebar... ... Ensiklopedia Politeknik Besar
- (Silicium), Si, unsur kimia kumpulan IV sistem berkala, nombor atom 14, jisim atom 28.0855; bukan logam, takat lebur 1415°C. Silikon ialah unsur kedua paling banyak di Bumi selepas oksigen, kandungannya dalam kerak bumi ialah 27.6% berat.… … Ensiklopedia moden
Si (lat. Silicium * a. silicium, silikon; n. Silizium; f. silicium; i. siliseo), kimia. unsur kumpulan IV berkala. Sistem Mendeleev, di. n. 14, pada. m. 28,086. Di alam semula jadi terdapat 3 isotop stabil 28Si (92.27), 29Si (4.68%), 30Si (3 ... Ensiklopedia geologi
Mineral silikon silikon pelbagai silika - hitam, kelabu gelap atau terang - agak biasa dalam alam semula jadi, dan manusia sangat biasa dengannya. Tetapi sifat penyembuhan silikon hanya diketahui baru-baru ini: pada akhir 70-an abad ke-20. Walaupun manusia telah mengenali silikon sejak dahulu lagi.
Flint adalah batu yang meletakkan asas bagi tamadun manusia. Sepanjang Zaman Batu, batu api berfungsi sebagai bahan untuk membuat alat dan memburu, dan ia digunakan untuk membuat api. Sifat penyembuhan batu api disebut dalam risalah ahli falsafah kuno. Ia digunakan untuk memotong ketuat, untuk menghiasi dinding di dalam bilik di mana daging disimpan, untuk menaburkan luka dalam bentuk serbuk, yang menghalang gangren batu kilang silikon di kilang memungkinkan untuk mendapatkan tepung dengan kualiti penaik dan rasa yang sangat baik. Untuk masa yang lama, bahagian bawah dan permukaan dalam telaga dipenuhi dengan silikon, kerana ia diperhatikan bahawa orang yang minum air dari telaga sedemikian menjadi lebih sedikit sakit, dan air sedemikian sangat jernih, enak dan menyembuhkan.
Secara semula jadi, silikon berlaku dalam bentuk mineral yang meluas - kuarza, kalsedon, opal dll Kumpulan mineral ini termasuk cornelian, Dan jasper, berlian buatan, batu akik, opal, kecubung dan banyak lagi batu lain. Asas mineral ini adalah silikon dioksida atau silika, tetapi ketumpatan, warna, dan beberapa sifat lain adalah berbeza. Selain silika, silikon mengandungi kira-kira 20 unsur kimia, yang utama ialah Mg, Ca, P, Sr, Mn, Cu, Zn, dan lain-lain. Oleh itu begitu banyak nama. Tetapi yang paling terkenal di kalangan wakil keluarga ini tidak diragukan lagi adalah batu api. Kebanyakan kerak bumi terdiri daripada sebatian silikon tak organik (28 vol.%).
Silikon (Silicium - lat.) unsur kimia, nombor atom 14, kumpulan IV jadual berkala. Atom silikon membentuk asas tanah liat, pasir dan batu. Kita boleh mengatakan bahawa seluruh dunia bukan organik dikaitkan dengan silikon. Di bawah keadaan semula jadi, mineral silikon ditemui dalam kalsit dan kapur.
Silikon ialah unsur kedua paling banyak dalam kerak bumi selepas oksigen dan menyumbang kira-kira satu pertiga daripada jumlah beratnya. Setiap atom ke-6 dalam kerak bumi adalah atom silikon. Air laut mengandungi lebih banyak silikon daripada fosforus, yang sangat diperlukan untuk kehidupan di Bumi.
Dalam badan kita, silikon terdapat dalam kelenjar tiroid, kelenjar adrenal, dan kelenjar pituitari. Kepekatan tertingginya terdapat pada rambut dan kuku.
Silikon juga merupakan sebahagian daripada kolagen, protein utama tisu penghubung. Peranan utamanya adalah untuk mengambil bahagian dalam tindak balas kimia yang menyatukan gentian individu kolagen dan elastin, memberikan kekuatan dan keanjalan tisu penghubung. Silikon juga merupakan komponen kolagen dalam rambut dan kuku dan memainkan peranan penting dalam penyembuhan tulang semasa patah tulang.
Silikon mempunyai peranan istimewa dalam kehidupan dan kesihatan manusia, serta flora dan fauna. Silikon diserap oleh tumbuhan dalam bentuk asid silisik terlarut, silikat dan silika koloid. Kekurangan silikon memberi kesan buruk kepada percambahan, pertumbuhan dan hasil bijirin, terutamanya beras, serta tebu, bunga matahari, tanaman seperti kentang, bit, lobak merah, timun dan tomato. Dengan sayur-sayuran, buah-buahan, susu, daging dan produk lain, seseorang harus mengambil 10-20 mg silikon setiap hari. Jumlah ini diperlukan untuk fungsi normal, pertumbuhan dan perkembangan badan.
Penyelidikan saintifik mengenai peranan silikon untuk kesihatan manusia diliputi dalam monograf V. Krivenko et al "Lithotherapy", M., 1994, E. Mikheeva "Sifat penyembuhan silikon", St. Petersburg, 2002, karya M. . Voronkov dan I. Kuznetsov ( Akademi Sains USSR, Cawangan Siberia, 1984), A. Panicheva, L. Zardashvili, N. Semenova, dll. Telah ditunjukkan bahawa silikon terlibat dalam pertukaran fluorin, magnesium, aluminium, dan sebatian mineral lain, tetapi berinteraksi terutamanya rapat dengan strontium dan kalsium Salah satu mekanisme tindakan silikon ialah, disebabkan sifat kimianya, ia mencipta sistem koloid bercas elektrik yang mempunyai sifat menyerap virus dan patogen yang luar biasa bagi manusia.
Sesetengah tumbuhan mampu menumpukan silikon. ini articok Yerusalem, lobak, buah zaitun A, currant, ekor kuda dan lain-lain. Banyak silikon terkumpul dalam tanaman bijirin, terutamanya dalam kulit benih (dedak): beras, oat, millet, barli, kacang soya. Apabila mengisar bijirin dalam kilang, ia dibebaskan daripada cangkerang, dengan itu menghilangkan silikon dan dengan itu menurunkan nilainya.
Air mineral juga kaya dengan silikon. Tetapi gula ditapis secara praktikalnya tidak mengandungi silikon. Hanya gula kuning yang tidak ditapis mempunyai silikon dan oleh itu sangat bernilai.
Ekor kuda dibezakan oleh kandungan silikonnya yang tinggi - tumbuhan meluas flora domestik, digunakan lebih dan lebih kerap baru-baru ini dalam perubatan rakyat. Dalam hal ini, ekstrak minyak burdock, ekstrak ekor kuda dan sebatian silikon organik (ceramides), yang merupakan sebahagian daripada ubat yang dipanggil minyak burdock dengan ekstrak ekor kuda (dengan seramida), telah membuktikan dirinya dengan baik. Kajian khas telah menunjukkan bahawa ubat ini:
Cadangan untuk digunakan: apabila struktur rambut rosak kerana faktor luaran atau dalaman, serta apabila rambut menipis dan kusam.
Mod permohonan: Sapukan minyak suam pada rambut dan kulit kepala, gosok perlahan-lahan dan teliti selama sekurang-kurangnya 15 minit (elakkan pergerakan secara tiba-tiba dan sengit, kerana ini memecahkan dan menarik rambut), kemudian edarkan minyak secara merata ke seluruh panjang rambut. Sapukan selama 1 jam, kemudian bilas dengan syampu lembut.
Silikon juga bertanggungjawab untuk memastikan fungsi perlindungan, proses metabolik dan detoksifikasi. Ia berfungsi sebagai agen "penyeratan" biologi yang terlibat dalam pembentukan "seni bina" molekul polisakarida dan kompleksnya dengan protein, memberikan keanjalan kepada tisu penghubung, adalah sebahagian daripada elastin saluran darah, memberikan kekuatan, keanjalan dan kebolehtelapan. ke dindingnya dan menghalang penembusan lipid ke dalam plasma darah.
Kajian telah menunjukkan bahawa silikon dalam air menindas bakteria yang menyebabkan penapaian dan pereputan, mendakan logam berat, meneutralkan klorin, dan menyerap radionuklid. Dalam organisma hidup, bahan silikon aktif secara biologi, bersama-sama dengan struktur protein, menyumbang kepada pembentukan enzim, asid amino, dan hormon. Silikon amat diperlukan dalam tisu penghubung; ia terdapat dalam kelenjar tiroid, kelenjar adrenal, dan kelenjar pituitari. Terdapat banyak silikon dalam rambut. Kepekatan tertingginya terdapat pada rambut dan kuku.
silikon:
Kekurangan silikon dalam badan membawa kepada:
Hubungan telah ditemui antara kepekatan silikon dalam air minuman dan penyakit kardiovaskular. Tuberkulosis, kencing manis, kusta, hepatitis, hipertensi, katarak, arthritis, kanser disertai dengan penurunan kepekatan silikon dalam tisu dan organ, atau gangguan dalam metabolismenya.
Sementara itu, badan kita kehilangan silikon setiap hari - secara purata, kita mengambil 3.5 mg silikon setiap hari dengan makanan dan air, dan kehilangan kira-kira 9 mg!
Punca kekurangan silikon dalam badan:
Biasanya, penurunan kandungan silikon berlaku dengan latar belakang kekurangan mineral umum dan disertai dengan kekurangan magnesium dan kalsium.
Tanda-tanda kekurangan silikon:
Adalah diketahui bahawa umur biologi seseorang ditentukan oleh kadar proses metabolik, i.e. kadar pembaharuan sel individu. Dan jika banyak produk kosmetik boleh menyelesaikan masalah penghidratan dan perlindungan ke satu tahap atau yang lain, masalah mempercepatkan metabolisme memerlukan perubahan yang lebih intensif pada lapisan luar kulit.
Kelembapan dalam proses penjanaan semula kulit bermula pada usia kira-kira 30 tahun. Pada masa ini, badan sudah mula merasakan kekurangan silikon. Badan kita tidak boleh memulihkan kekurangan silikon dengan sendirinya, kerana sebatian silikon semula jadi di sekeliling kita kebanyakannya tidak aktif secara biologi dan tidak dapat mengambil bahagian dalam tindak balas biokimia di dalam sel.
Silikon adalah produk kosmetik yang sangat baik. Ia membersihkan kulit daripada pembentukan pustular. Ia amat berguna untuk mencuci muka anda dengan air silikon, serta mengambilnya secara lisan untuk jerawat remaja. Dalam proses penyelidikan, saintis telah mencipta kelas baru sebatian silikon organik yang boleh mempercepatkan proses metabolik dalam kulit dan, dengan mengambil bahagian dalam sintesis protein tisu penghubung elastin dan kolagen, meningkatkan keanjalan kulit dan menghilangkan kedutan yang terbentuk.
Sebatian yang mengandungi silikon yang dipatenkan oleh WGN mempercepatkan proses metabolik dalam sel dan menjana semula serat elastin dan kolagen. Hasil mencipta sebatian nanosilikon aktif membentuk asas untuk pembangunan barisan persediaan kosmetik "nanosilikon" yang dipanggil NewAge.
Nanosilikon bioaktif menembusi ke dalam lapisan kulit yang dalam, membersihkannya dan memberikan perlindungan yang memelihara kebolehtelapan semula jadi dan keupayaan pernafasan kulit. Bukan silikon, merangsang proses percambahan dan penjanaan semula, mempercepatkan pembaharuan epidermis dan memulihkan fungsi sel dermis - fibroblas.
Kelebihan kosmetik silikon adalah keserasian dermatologi komponen; Boleh digunakan untuk mana-mana jenis kulit, termasuk sensitif; kecekapan tinggi tindakan, rangsangan lembut mekanisme biokimia semula jadi keadaan berfungsi kulit.
Apabila berinteraksi dengan air, batu api mengubah sifatnya. Air yang diaktifkan silikon mempunyai kesan buruk terhadap mikroorganisma, menindas bakteria yang menyebabkan reput dan penapaian, pemendakan aktif sebatian logam berat berlaku di dalamnya, air menjadi bersih dalam penampilan dan menyenangkan rasa, ia tidak rosak untuk masa yang lama dan memperoleh banyak kualiti penyembuhan lain.
Flint tergolong dalam mineral dari keluarga kuarza atau chalcedony. Kumpulan mineral ini termasuk carnelian, jasper, kristal batu, akik, opal, amethyst dan banyak batu lain. Asas mineral ini adalah silikon dioksida SiO2 atau silika, tetapi ketumpatan, warna, dan beberapa sifat lain adalah berbeza. Selain silika, silikon mengandungi kira-kira 20 unsur kimia, yang utama ialah Mg, Ca, P, Sr, Mn, Cu, Zn, dan lain-lain. Oleh itu begitu banyak nama. Tetapi yang paling terkenal di kalangan wakil keluarga ini tidak diragukan lagi adalah batu api.
Sebab dan mekanisme interaksi antara batu api dan air belum dijelaskan sepenuhnya. Mungkin kesan penyembuhan silikon dijelaskan oleh keupayaannya untuk membentuk sekutu khas dengan air - koloid yang menyerap kotoran dan mikroflora asing dari alam sekitar.
Apabila bercakap tentang sifat bermanfaat silikon untuk badan, pertama sekali kita ingat air. Tubuh manusia mengandungi kira-kira 70% air, dan oleh itu sukar untuk membayangkan kehidupan tanpanya. Dan jika kita mengambil kira bahawa semua jenis metabolisme dijalankan melalui persekitaran akuatik, bahawa ia adalah air yang merupakan konduktor majoriti besar proses kehidupan fisiologi, bahawa tanpanya tidak ada satu bentuk kehidupan yang mungkin - karbon, silikon atau yang lain, maka menjadi jelas bahawa air yang diaktifkan oleh silikon memperoleh makna yang istimewa.
“...dalam batu api sistem - larutan akueus garam tak organik, pemendapan intensif beberapa logam berlaku: aluminium, besi, kadmium, cesium, zink, plumbum, strontium.”- P. Aladovsky, ketua makmal Institut Penyelidikan Pusat Penggunaan Sumber Air, Doktor Sains Kimia. Dalam erti kata lain, batu api menyesarkan logam berbahaya daripada air, membersihkannya. Mereka kekal di bahagian bawah, dan air bersih muncul di atas.
“Air yang dirawat dengan silikon menjejaskan kapasiti penjerapan radionuklid. Ini mungkin memungkinkan untuk menggunakannya untuk menyelesaikan beberapa masalah radiokimia di wilayah tercemar radionuklid Belarus."- Doktor Sains Kimia Yu. Davydov adalah ketua makmal Institut Masalah Radiologi Akademi Sains Kebangsaan Republik Belarus.
"Air silikon, bermula dari penyimpanan hari kelima, mempunyai keupayaan untuk menguatkan keupayaan hemostatik darah dan meningkatkan keupayaannya untuk membeku." E. Ivanov - Pengarah Institut Hematologi dan Transfusi Darah Kementerian Kesihatan Republik Belarus, Doktor Sains Perubatan. Hemofilia segera datang ke fikiran - penyakit di mana darah tidak membeku dengan baik. Ini bermakna seseorang yang menerima calar kecil pun boleh mati akibat kehilangan darah.
“Selama beberapa tahun, saya tidak memerhatikan kanser pada ramai pesakit yang mengambil air diaktifkan silikon (SAW). Kami telah mendapati bahawa pada hari ke-5-6 mengambil ACB (6-8 kali sehari) pada pesakit dengan banyak ulser trofik pada bahagian bawah kaki, bilangan T- dan B-limfosit meningkat. Dan ini menunjukkan keupayaan untuk memperbaharui imuniti yang hilang dan lemah. Selain itu, ACB mengurangkan jumlah kolesterol dalam darah, terutamanya dalam obesiti. Oleh itu, bateri berfungsi untuk mencegah aterosklerosis."- M. Sinyavsky, Profesor Jabatan Latihan Perubatan, Universiti Negeri Mogilev. A.A. Kuleshova.
Apa itu - air silikon? Air silikon adalah tincture dari batu api coklat gelap, yang digunakan secara dalaman dan luaran. Kaedah untuk menyediakan air batu api agak mudah. Dalam bekas 2-3 liter, sebaik-baiknya kaca, tambahkan 40-50 g kerikil batu api kecil, sebaik-baiknya berwarna coklat terang (tetapi tidak hitam), tuangkan air dari rangkaian bekalan air, tetapi sebaik-baiknya selepas penapisan biasa, dan letakkan ia di tempat yang dilindungi dari tempat cahaya matahari langsung dan di luar sinaran patogenik daratan.
Air ini akan sedia untuk diminum dalam masa 2-3 hari. Jika anda mengikuti teknologi yang sama, tetapi jika anda mengikat leher dengan 2-3 lapisan kain kasa dan meletakkan air di tempat yang terang pada suhu di atas 5°C selama 5-7 hari, maka air ini, kerana sifatnya, boleh digunakan bukan sahaja sebagai air minuman, tetapi juga untuk tujuan perubatan. Ia berguna untuk digunakan untuk memasak - teh, sup, dll. Anda boleh minum air silikon tanpa sekatan (biasanya 1.5-2 liter sehari). Jika ini tidak mungkin, maka sekurang-kurangnya 3-5 kali sehari, setengah gelas, sentiasa dalam tegukan kecil dan lebih baik sejuk.
Gunakan batu api, seperti yang telah disebutkan, hanya dalam warna coklat terang (bukan hitam).
Hanya mineral semulajadi yang perlu digunakan. Hakikatnya ialah batu api mengandungi sisa-sisa mikroorganisma, yang pada satu masa membentuk batu api daripada kelodak zaman Cretaceous dan lebih kuno.
Selepas satu atau dua penggunaan, batu itu perlu dibilas dengan air sejuk dan berventilasi di udara segar selama 2 jam. Jika lapisan atau mendapan muncul di permukaan kerikil, ia mesti direndam dalam larutan 2% asid asetik atau air masin selama 2 jam; kemudian bilas 2-3 kali dengan air biasa dan rendam selama 2 jam dalam larutan baking soda dan bilas semula.
Sifat khusus air silikon memungkinkan untuk mencegah banyak penyakit. Air silikon mempunyai kesan positif terhadap keadaan umum badan secara keseluruhan.
Jika anda minum air diaktifkan silikon atau memasak makanan dengannya, perkara berikut berlaku:
- menguatkan sistem imun, meningkatkan bilangan T- dan B-limfosit dalam darah;
Keadaan orang yang menderita penyakit hati bertambah baik, kerana... air membantu aliran hempedu;
Penyembuhan cepat melecur, luka, lebam, ulser trofik;
Membantu dengan senak, melegakan keradangan pada saluran gastrousus dan gastritis;
Mengurangkan paras gula dalam darah, serta berat badan, pesakit kencing manis terdedah kepada obesiti;
Mengurangkan paras kolesterol darah, terutamanya dalam obesiti, mencegah aterosklerosis dan meningkatkan fungsi buah pinggang;
Menormalkan keadaan pesakit yang menderita hipertensi;
Menormalkan metabolisme;
Nada keseluruhan meningkat.
Pada kegunaan luaran Air silikon merangsang proses pemulihan badan dengan:
- rawatan sakit tekak, hidung berair, keradangan gusi (membilas tekak dan mulut selepas makan);
Untuk penyakit virus rongga mulut, stomatitis dan gingivitis;
Rawatan alahan, bisul, diatesis, dermatitis, pelbagai kerengsaan kulit (losyen dan pencucian);
Untuk konjunktivitis, melegakan gatal-gatal dan keradangan;
Mencuci dengan air sedemikian membantu memperbaiki keadaan kulit, mengurangkan bilangan kedutan dan mencegah penampilan yang baru, membantu menghilangkan ketidaksamaan, bintik hitam, dan jerawat;
Membilas kepala dan rambut, menggosok ke dalam kulit kepala membantu menguatkan dan menumbuhkan rambut;
Untuk penyakit kulit tertentu (simple vesicular, herpes zoster dan pityriasis rosea).
- Untuk rambut gugur dan bercabang, bilas rambut anda dengan air batu api;
Untuk melegakan kerengsaan selepas bercukur, bilas muka anda dengan air yang sama;
Untuk "jerawat muda", cuci muka anda dan sapukan "air" secara dalaman;
Lap muka anda dengan kepingan ais dan air batu api beku;
Untuk mengelakkan penyakit periodontal, bilas gusi anda dengan air semasa memberus gigi.
Penggunaan air "batu api" untuk tujuan terapeutik dan profilaksis menggalakkan penyembuhan luka yang cepat, menghalang pembentukan tumor dengan pengambilan air yang kerap, memperbaiki komposisi darah, memulihkan fungsi adrenal, melegakan proses keradangan dalam saluran gastrousus dan gastritis, menormalkan gula darah tahap, mengurangkan berat badan, penyembuhan patah tulang (tulang sembuh lebih cepat dan tanpa komplikasi), meningkatkan fungsi buah pinggang dan metabolisme, pemisahan dan penyingkiran hempedu. Air silikon membunuh virus; Untuk pencegahan semasa wabak pernafasan, disyorkan untuk memasukkan "air" ke dalam hidung. Ini membantu dengan insomnia.
Dalam rumah tangga, disyorkan untuk menyiram bunga, yang memanjangkan tempoh berbunga; mempercepatkan tempoh berbuah pokok buah-buahan dan tanaman sayur-sayuran; meningkatkan produktiviti sebanyak 10%. Membunuh acuan, reput kelabu, khususnya pada strawberi, dan kulat lain. Merendam benih dalam air tersebut meningkatkan percambahan. Adalah lebih baik untuk menyimpan bunga dalam bekas yang mengandungi batu silikon; Dalam akuarium, batu api menghalang air daripada mekar. Silikon juga membantu membersihkan air semasa mendaki, yang penting untuk diketahui oleh pelancong.
Ia juga berguna untuk minum air silikon untuk aterosklerosis (kapal dibersihkan daripada deposit sklerotik), pelbagai jenis gangguan metabolik, sakit tekak, selesema, faringitis (membilas dengan air silikon dengan ketara mengurangkan tempoh penyakit ini - selepas semua, silikon bertindak sebagai antibiotik di sini), reumatik, penyakit Botkin (silikon membunuh virus patogen), penyakit gigi dan sendi (kerana silikon memulihkan integriti tisu tulang).
Dan kini perkara yang paling penting - kontraindikasi. Air silikon mempunyai kontraindikasi dan mesti dikendalikan dengan berhati-hati. Doktor telah menyedari bahawa bagi mereka yang mempunyai kecenderungan untuk kanser, adalah lebih baik untuk meninggalkannya sepenuhnya.
