SILIKON (Latin Silicium), Si, unsur kimia kumpulan IV bentuk pendek (kumpulan 14 bentuk panjang) sistem berkala; nombor atom 14, jisim atom 28.0855. Silikon semulajadi terdiri daripada tiga isotop stabil: 28 Si (92.2297%), 29 Si (4.6832%), 30 Si (3.0872%). Radioisotop dengan nombor jisim 22-42 telah diperoleh secara buatan.

Rujukan sejarah. Tersebar luas di bumi, sebatian silikon telah digunakan oleh manusia sejak Zaman Batu; contohnya, dari zaman purba hingga Zaman Besi, batu api digunakan untuk membuat alatan batu. Pemprosesan sebatian silikon - pengeluaran kaca - bermula pada alaf ke-4 SM di Mesir Purba. Silikon asas diperolehi pada 1824-25 oleh J. Berzelius dengan mengurangkan fluorida SiF 4 dengan logam kalium. Unsur baru itu diberi nama "silikon" (dari bahasa Latin silex - batu api; nama Rusia "silikon", diperkenalkan pada tahun 1834 oleh G. I. Hess, juga berasal dari perkataan "batu api").

Kelaziman dalam alam semula jadi. Dari segi kelaziman dalam kerak bumi, silikon ialah unsur kimia kedua (selepas oksigen): kandungan silikon dalam litosfera ialah 29.5% mengikut jisim. Ia tidak berlaku dalam keadaan bebas dalam alam semula jadi. Mineral terpenting yang mengandungi silikon ialah aluminosilikat dan silikat semula jadi (amfibol semula jadi, feldspar, mika, dll.), serta mineral silika (kuarza dan polimorf lain silikon dioksida).

Hartanah. Konfigurasi kulit elektron terluar atom silikon ialah 3s 2 3p 2. Dalam sebatian ia mempamerkan keadaan pengoksidaan +4, jarang +1, +2, +3, -4; Keelektronegatifan Pauling ialah 1.90, potensi pengionan Si 0 → Si + → Si 2+ → Si 3+ → Si 4+ masing-masing ialah 8.15, 16.34, 33.46 dan 45.13 eV; jejari atom 110 malam, jejari ion Si 4+ 40 petang (nombor koordinasi 4), 54 petang (nombor koordinasi 6).

Silikon ialah bahan kristal rapuh pepejal kelabu gelap dengan kilauan logam. Kekisi kristal adalah kubik berpusat muka; t takat lebur 1414 °C, takat didih 2900 °C, ketumpatan 2330 kg/m 3 (pada 25 °C). Kapasiti haba 20.1 J/(mol∙K), kekonduksian terma 95.5 W/(m∙K), pemalar dielektrik 12; Kekerasan Mohs 7. Dalam keadaan biasa, silikon ialah bahan rapuh; ubah bentuk plastik yang ketara diperhatikan pada suhu melebihi 800 °C. Silikon adalah lutsinar kepada sinaran inframerah dengan panjang gelombang lebih daripada 1 mikron (indeks biasan 3.45 pada panjang gelombang 2-10 mikron). Diamagnet (kecenderungan magnetik - 3.9∙10 -6). Silikon ialah semikonduktor, jurang jalur 1.21 eV (0 K); rintangan elektrik tertentu 2.3∙10 3 Ohm∙m (pada 25 °C), mobiliti elektron 0.135-0.145, lubang - 0.048-0.050 m 2 / (V s). Sifat elektrik silikon sangat bergantung kepada kehadiran bendasing. Untuk mendapatkan kristal tunggal silikon dengan kekonduksian jenis p, bahan tambahan doping B, Al, Ga, In (kotoran penerima) digunakan, dan dengan kekonduksian jenis n - P, As, Sb, Bi (kotoran penderma).

Silikon ditutup dengan filem oksida di udara, oleh itu ia lengai secara kimia pada suhu rendah; apabila dipanaskan melebihi 400 °C, ia berinteraksi dengan oksigen (oksida SiO dan dioksida SiO 2 terbentuk), halogen (silikon halida), nitrogen (silikon nitrida Si 3 N 4), karbon (silikon karbida SiC), dll. Sebatian silikon dengan hidrogen - silanes - diperoleh secara tidak langsung. Silikon bertindak balas dengan logam untuk membentuk silisid.

Silikon halus ialah agen penurunan: apabila dipanaskan, ia bertindak balas dengan wap air untuk membebaskan hidrogen, mengurangkan oksida logam kepada logam bebas. Asid bukan pengoksida memasifkan silikon kerana pembentukan filem oksida tidak larut asid pada permukaannya. Silikon larut dalam campuran HNO 3 pekat dengan HF, dan asid hidrofluorosilisik terbentuk: 3Si + 4HNO 3 + 18HF = 3H 2 + 4NO + 8H 2 O. Silikon (terutamanya tersebar secara halus) bertindak balas dengan alkali untuk membebaskan hidrogen, contohnya: Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2. Silikon membentuk pelbagai sebatian organosilikon.

Peranan biologi. Silikon ialah unsur mikro. Keperluan harian manusia untuk silikon ialah 20-50 mg (unsur itu diperlukan untuk pertumbuhan tulang dan tisu penghubung yang betul). Silikon memasuki tubuh manusia dengan makanan, serta dengan udara yang disedut dalam bentuk SiO 2 seperti debu. Dengan penyedutan berpanjangan debu yang mengandungi SiO 2 percuma, silikosis berlaku.

resit. Silikon ketulenan teknikal (95-98%) diperoleh dengan mengurangkan SiO 2 dengan karbon atau logam. Silikon polihabluran ketulenan tinggi diperolehi dengan pengurangan SiCl 4 atau SiHCl 3 dengan hidrogen pada suhu 1000-1100 ° C, penguraian terma Sil 4 atau SiH 4; silikon monohabluran dengan ketulenan tinggi - dengan zon lebur atau dengan kaedah Czochralski. Jumlah pengeluaran silikon global adalah kira-kira 1600 ribu tan/tahun (2003).

Permohonan. Silikon adalah bahan utama peranti mikroelektronik dan semikonduktor; digunakan dalam pembuatan kaca yang lutsinar kepada sinaran inframerah. Silikon ialah komponen aloi besi dan logam bukan ferus (dalam kepekatan rendah, silikon meningkatkan rintangan kakisan dan kekuatan mekanikal aloi, meningkatkan sifat tuangannya; dalam kepekatan tinggi ia boleh menyebabkan kerapuhan); Yang paling penting ialah aloi yang mengandungi besi, tembaga dan aluminium silikon. Silikon digunakan sebagai bahan permulaan untuk penghasilan sebatian organosilikon dan silisid.

Lit.: Baransky P.I., Klochkov V.P., Potykevich I.V. Sifat bahan: Direktori. K., 1975; Drozdov A. A., Zlomanov V. P., Mazo G. N., Spiridonov F. M. Kimia tak organik. M., 2004. T. 2; Shriver D., Atkins P. Kimia tak organik. M., 2004. T. 1-2; Silikon dan aloinya. Ekaterinburg, 2005.

Salah satu unsur yang paling biasa dalam alam adalah silicium, atau silikon. Pengedaran yang begitu luas menunjukkan kepentingan dan kepentingan bahan ini. Ini dengan cepat difahami dan dipelajari oleh orang yang belajar cara menggunakan silikon dengan betul untuk tujuan mereka. Penggunaannya adalah berdasarkan ciri khas, yang akan kita bincangkan lebih lanjut.

Silikon - unsur kimia

Jika kita mencirikan unsur tertentu mengikut kedudukan dalam jadual berkala, kita boleh mengenal pasti perkara penting berikut:

1. Nombor siri - 14.
2. Tempoh adalah yang ketiga kecil.
3. Kumpulan - IV.
4. Subkumpulan adalah yang utama.
5. Struktur kulit elektron terluar dinyatakan dengan formula 3s 2 3p 2.
6. Unsur silikon diwakili oleh simbol kimia Si, yang disebut "silikon."
7. Keadaan pengoksidaan yang dipamerkannya ialah: -4; +2; +4.
8. Valensi atom ialah IV.
9. Jisim atom silikon ialah 28.086.
10. Secara semula jadi, terdapat tiga isotop stabil unsur ini dengan nombor jisim 28, 29 dan 30.

Oleh itu, dari sudut pandangan kimia, atom silikon adalah unsur yang cukup dikaji; banyak sifat yang berbeza telah diterangkan.

Sejarah penemuan

Oleh kerana pelbagai sebatian unsur yang dimaksudkan adalah sangat popular dan banyak di alam semula jadi, sejak zaman dahulu orang telah menggunakan dan mengetahui tentang sifat-sifat banyak daripadanya. Silikon tulen kekal di luar pengetahuan manusia dalam kimia untuk masa yang lama.

Sebatian yang paling popular digunakan dalam kehidupan seharian dan industri oleh orang-orang budaya purba (Mesir, Rom, Cina, Rusia, Parsi dan lain-lain) adalah batu berharga dan hiasan berasaskan silikon oksida. Ini termasuk:

• opal;
• berlian buatan;
• gasing;
• chrysoprase;
• onyx;
• kalsedon dan lain-lain.

Ia juga telah menjadi kebiasaan untuk menggunakan kuarza dalam pembinaan sejak zaman purba. Walau bagaimanapun, unsur silikon itu sendiri masih belum ditemui sehingga abad ke-19, walaupun ramai saintis cuba mengasingkannya daripada pelbagai sebatian, menggunakan pemangkin, suhu tinggi, dan juga arus elektrik. Ini adalah minda yang cerah seperti:

• Karl Scheele;
• Gay-Lussac;
• Thenar;
• Humphry Davy;
• Antoine Lavoisier.

Jens Jacobs Berzelius berjaya mendapatkan silikon dalam bentuk tulennya pada tahun 1823. Untuk melakukan ini, beliau telah menjalankan satu eksperimen pada peleburan wap silikon fluorida dan logam kalium. Hasilnya, saya memperoleh pengubahsuaian amorfus bagi elemen yang dipersoalkan. Para saintis yang sama mencadangkan nama Latin untuk atom yang ditemui.

Tidak lama kemudian, pada tahun 1855, saintis lain - Sainte-Clair-Deville - berjaya mensintesis pelbagai alotropik lain - silikon kristal. Sejak itu, pengetahuan tentang unsur ini dan sifatnya mula berkembang dengan cepat. Orang ramai menyedari bahawa ia mempunyai ciri unik yang boleh digunakan dengan sangat bijak untuk memenuhi keperluan mereka sendiri. Oleh itu, hari ini salah satu elemen paling popular dalam elektronik dan teknologi ialah silikon. Penggunaannya hanya meluaskan sempadannya setiap tahun.

Nama Rusia untuk atom itu diberikan oleh saintis Hess pada tahun 1831. Inilah yang melekat sehingga hari ini.

Dari segi kelimpahan dalam alam semula jadi, silikon menduduki tempat kedua selepas oksigen. Peratusannya berbanding dengan atom lain dalam kerak bumi ialah 29.5%. Selain itu, karbon dan silikon adalah dua unsur istimewa yang boleh membentuk rantai dengan ikatan antara satu sama lain. Itulah sebabnya lebih daripada 400 mineral semula jadi yang berbeza dikenali untuk yang kedua, di mana ia ditemui dalam litosfera, hidrosfera dan biojisim.

Di manakah sebenarnya silikon ditemui?

1. Dalam lapisan tanah yang dalam.
2. Dalam batuan, mendapan dan jisim.
3. Di dasar badan air, terutamanya laut dan lautan.
4. Dalam tumbuhan dan hidupan laut kerajaan haiwan.
5. Dalam tubuh manusia dan haiwan darat.

Kita boleh mengenal pasti beberapa mineral dan batu yang paling biasa yang mengandungi silikon dalam kuantiti yang banyak. Kimia mereka sedemikian rupa sehingga kandungan jisim unsur tulen di dalamnya mencapai 75%. Walau bagaimanapun, angka khusus bergantung pada jenis bahan. Jadi, batu dan mineral yang mengandungi silikon:

• feldspars;
• mika;
• amfibol;
• opal;
• kalsedon;
• silikat;
• batu pasir;
• aluminosilikat;
• tanah liat dan lain-lain.

Terkumpul di dalam cangkerang dan eksoskeleton haiwan laut, silikon akhirnya membentuk mendapan silika yang kuat di dasar badan air. Ini adalah salah satu sumber semula jadi unsur ini.

Di samping itu, didapati bahawa silikon boleh wujud dalam bentuk aslinya yang tulen - dalam bentuk kristal. Tetapi deposit sedemikian sangat jarang berlaku.

Sifat fizikal silikon

Jika kita mencirikan unsur yang sedang dipertimbangkan mengikut satu set sifat fizikokimia, maka pertama sekali adalah perlu untuk menetapkan parameter fizikal. Berikut adalah beberapa yang utama:

1. Ia wujud dalam bentuk dua pengubahsuaian alotropik - amorfus dan kristal, yang berbeza dalam semua sifat.
2. Kekisi kristal sangat serupa dengan berlian, kerana karbon dan silikon hampir sama dalam hal ini. Walau bagaimanapun, jarak antara atom adalah berbeza (silikon lebih besar), jadi berlian adalah lebih keras dan lebih kuat. Jenis kekisi - berpusat muka kubik.
3. Bahan ini sangat rapuh dan menjadi plastik pada suhu tinggi.
4. Takat lebur ialah 1415˚C.
5. Takat didih - 3250˚С.
6. Ketumpatan bahan ialah 2.33 g/cm3.
7. Warna sebatian adalah kelabu perak, dengan kilauan logam yang khas.
8. Ia mempunyai sifat semikonduktor yang baik, yang boleh berubah dengan penambahan agen tertentu.
9. Tidak larut dalam air, pelarut organik dan asid.
10. Secara khusus larut dalam alkali.

Sifat fizikal silikon yang dikenal pasti membolehkan orang ramai memanipulasinya dan menggunakannya untuk mencipta pelbagai produk. Sebagai contoh, penggunaan silikon tulen dalam elektronik adalah berdasarkan sifat semikonduktiviti.

Sifat kimia

Sifat kimia silikon sangat bergantung kepada keadaan tindak balas. Jika kita bercakap tentang parameter standard, maka kita perlu menunjukkan aktiviti yang sangat rendah. Kedua-dua silikon kristal dan amorfus adalah sangat lengai. Mereka tidak berinteraksi dengan agen pengoksidaan kuat (kecuali fluorin) atau dengan agen penurunan kuat.

Ini disebabkan oleh fakta bahawa filem oksida SiO 2 terbentuk serta-merta pada permukaan bahan, yang menghalang interaksi selanjutnya. Ia boleh terbentuk di bawah pengaruh air, udara, dan wap.

Jika anda menukar keadaan piawai dan memanaskan silikon kepada suhu melebihi 400˚C, maka aktiviti kimianya akan meningkat dengan ketara. Dalam kes ini, ia akan bertindak balas dengan:

• oksigen;
• semua jenis halogen;
• hidrogen.

Dengan peningkatan suhu selanjutnya, pembentukan produk melalui interaksi dengan boron, nitrogen dan karbon adalah mungkin. Carborundum - SiC - amat penting, kerana ia adalah bahan pelelas yang baik.

Juga, sifat kimia silikon jelas kelihatan dalam tindak balas dengan logam. Berhubung dengan mereka, ia adalah agen pengoksidaan, jadi produk dipanggil silisid. Sebatian serupa dikenali untuk:

• beralkali;
• tanah beralkali;
• logam peralihan.

Kompaun yang diperoleh dengan menggabungkan besi dan silikon mempunyai sifat yang luar biasa. Ia dipanggil seramik ferrosilicon dan berjaya digunakan dalam industri.

Silikon tidak berinteraksi dengan bahan kompleks, oleh itu, dari semua jenisnya, ia boleh larut hanya dalam:

• aqua regia (campuran asid nitrik dan hidroklorik);
• alkali kaustik.

Dalam kes ini, suhu larutan mestilah sekurang-kurangnya 60˚C. Semua ini sekali lagi mengesahkan asas fizikal bahan - kekisi kristal stabil seperti berlian, yang memberikannya kekuatan dan lengai.

Kaedah mendapatkan

Mendapatkan silikon dalam bentuk tulen adalah proses yang agak mahal. Di samping itu, kerana sifatnya, sebarang kaedah hanya memberikan produk tulen 90-99%, manakala kekotoran dalam bentuk logam dan karbon kekal sama. Oleh itu, hanya mendapatkan bahan itu tidak mencukupi. Ia juga perlu dibersihkan dengan teliti daripada unsur-unsur asing.

Secara umum, pengeluaran silikon dijalankan dalam dua cara utama:

1. Dari pasir putih, iaitu silikon oksida tulen SiO 2. Apabila ia dikalsinkan dengan logam aktif (paling kerap magnesium), unsur bebas terbentuk dalam bentuk pengubahsuaian amorf. Ketulenan kaedah ini adalah tinggi, produk diperolehi dengan hasil 99.9 peratus.
2. Kaedah yang lebih meluas pada skala perindustrian ialah pensinteran pasir cair dengan kok dalam tanur terma khusus. Kaedah ini dibangunkan oleh saintis Rusia N. N. Beketov.

Pemprosesan selanjutnya melibatkan menundukkan produk kepada kaedah penulenan. Untuk tujuan ini, asid atau halogen (klorin, fluorin) digunakan.

Silikon amorfus

Pencirian silikon akan menjadi tidak lengkap jika setiap pengubahsuaian alotropiknya tidak dipertimbangkan secara berasingan. Yang pertama adalah amorfus. Dalam keadaan ini, bahan yang kita pertimbangkan ialah serbuk coklat keperangan, tersebar halus. Ia mempunyai tahap higroskopisitas yang tinggi dan mempamerkan aktiviti kimia yang agak tinggi apabila dipanaskan. Di bawah keadaan standard, ia hanya mampu berinteraksi dengan agen pengoksidaan terkuat - fluorin.

Ia tidak sepenuhnya betul untuk memanggil silikon amorfus sejenis silikon kristal. Kekisinya menunjukkan bahawa bahan ini hanyalah satu bentuk silikon yang tersebar halus, wujud dalam bentuk kristal. Oleh itu, oleh itu, pengubahsuaian ini adalah satu dan sebatian yang sama.

Walau bagaimanapun, sifat mereka berbeza, itulah sebabnya ia adalah kebiasaan untuk bercakap tentang alotropi. Silikon amorfus sendiri mempunyai kapasiti penyerapan cahaya yang tinggi. Di samping itu, dalam keadaan tertentu, penunjuk ini beberapa kali lebih tinggi daripada bentuk kristal. Oleh itu, ia digunakan untuk tujuan teknikal. Dalam bentuk ini (serbuk), sebatian mudah digunakan pada mana-mana permukaan, sama ada plastik atau kaca. Inilah sebabnya mengapa silikon amorf sangat mudah digunakan. Permohonan berdasarkan saiz yang berbeza.

Walaupun bateri jenis ini haus dengan cepat, yang dikaitkan dengan lelasan filem nipis bahan, penggunaan dan permintaannya hanya berkembang. Lagipun, walaupun dalam tempoh hayat perkhidmatan yang singkat, bateri solar berasaskan silikon amorfus boleh membekalkan tenaga kepada seluruh perusahaan. Di samping itu, pengeluaran bahan sedemikian adalah bebas sisa, yang menjadikannya sangat menjimatkan.

Pengubahsuaian ini diperoleh dengan mengurangkan sebatian dengan logam aktif, contohnya, natrium atau magnesium.

Silikon kristal

Pengubahsuaian berkilat kelabu perak bagi elemen berkenaan. Borang ini adalah yang paling biasa dan paling diminati. Ini dijelaskan oleh set sifat kualitatif yang dimiliki oleh bahan ini.

Ciri-ciri silikon dengan kekisi kristal termasuk klasifikasi jenisnya, kerana terdapat beberapa daripadanya:

1. Kualiti elektronik - kualiti paling tulen dan tertinggi. Jenis ini digunakan dalam elektronik untuk mencipta peranti yang sangat sensitif.
2. Kualiti cerah. Nama itu sendiri menentukan kawasan penggunaan. Ia juga silikon dengan ketulenan yang agak tinggi, penggunaannya diperlukan untuk mencipta sel suria yang berkualiti tinggi dan tahan lama. Penukar fotoelektrik yang dicipta berdasarkan struktur kristal adalah berkualiti tinggi dan tahan haus daripada yang dicipta menggunakan pengubahsuaian amorf dengan memercik ke pelbagai jenis substrat.
3. Silikon teknikal. Varieti ini termasuk sampel bahan yang mengandungi kira-kira 98% unsur tulen. Segala-galanya pergi ke pelbagai jenis kekotoran:

• aluminium;
• klorin;
• karbon;
• fosforus dan lain-lain.

Jenis terakhir bahan yang dimaksudkan digunakan untuk mendapatkan polihablur silikon. Untuk tujuan ini, proses penghabluran semula dijalankan. Hasilnya, dari segi ketulenan, produk diperolehi yang boleh diklasifikasikan sebagai kualiti solar dan elektronik.

Dengan sifatnya, polysilicon adalah produk perantaraan antara pengubahsuaian amorf dan kristal. Pilihan ini lebih mudah untuk digunakan, ia lebih baik diproses dan dibersihkan dengan fluorin dan klorin.

Produk yang dihasilkan boleh dikelaskan seperti berikut:

• multisilikon;
• monohablur;
• kristal berprofil;
• sekerap silikon;
• silikon teknikal;
• sisa pengeluaran dalam bentuk serpihan dan sisa bahan.

Setiap daripada mereka mendapati aplikasi dalam industri dan digunakan sepenuhnya oleh manusia. Oleh itu, mereka yang menyentuh silikon dianggap bukan sisa. Ini dengan ketara mengurangkan kos ekonominya tanpa menjejaskan kualiti.

Menggunakan silikon tulen

Pengeluaran silikon perindustrian cukup mantap, dan skalanya agak besar. Ini disebabkan oleh fakta bahawa unsur ini, baik tulen dan dalam bentuk pelbagai sebatian, tersebar luas dan dalam permintaan dalam pelbagai cabang sains dan teknologi.

Di manakah silikon kristal dan amorf digunakan dalam bentuk tulennya?

1. Dalam metalurgi, sebagai bahan tambahan pengaloian yang mampu mengubah sifat logam dan aloinya. Oleh itu, ia digunakan dalam peleburan keluli dan besi tuang.
2. Jenis bahan yang berbeza digunakan untuk membuat versi yang lebih tulen - polysilicon.
3. Sebatian silikon adalah keseluruhan industri kimia yang telah mendapat populariti tertentu hari ini. Bahan organosilicon digunakan dalam perubatan, dalam pembuatan hidangan, alatan dan banyak lagi.
4. Pembuatan pelbagai panel solar. Kaedah mendapatkan tenaga ini adalah antara yang paling menjanjikan pada masa hadapan. Mesra alam, berfaedah dari segi ekonomi dan tahan haus adalah kelebihan utama penjanaan elektrik jenis ini.
5. Silikon telah digunakan untuk pemetik api untuk masa yang sangat lama. Malah pada zaman dahulu, orang menggunakan batu api untuk menghasilkan percikan api apabila menyalakan api. Prinsip ini adalah asas untuk pengeluaran pelbagai jenis pemetik api. Hari ini terdapat jenis di mana batu api digantikan oleh aloi komposisi tertentu, yang memberikan hasil yang lebih cepat (percikan).
6. Elektronik dan tenaga solar.
7. Pembuatan cermin dalam peranti laser gas.

Oleh itu, silikon tulen mempunyai banyak sifat berfaedah dan istimewa yang membolehkan ia digunakan untuk mencipta produk penting dan perlu.

Penggunaan sebatian silikon

Sebagai tambahan kepada bahan mudah, pelbagai sebatian silikon juga digunakan, dan sangat meluas. Terdapat keseluruhan industri yang dipanggil silikat. Ia berdasarkan penggunaan pelbagai bahan yang mengandungi unsur menakjubkan ini. Apakah sebatian ini dan apakah yang dihasilkan daripadanya?

1. Kuarza, atau pasir sungai - SiO 2. Digunakan untuk membuat bahan binaan dan hiasan seperti simen dan kaca. Semua orang tahu di mana bahan-bahan ini digunakan. Tiada pembinaan boleh disiapkan tanpa komponen ini, yang mengesahkan kepentingan sebatian silikon.
2. Seramik silikat, yang merangkumi bahan seperti tembikar, porselin, bata dan produk berasaskannya. Komponen ini digunakan dalam perubatan, dalam pembuatan hidangan, perhiasan hiasan, barangan rumah, dalam pembinaan dan kawasan aktiviti harian manusia yang lain.
3. - silikon, gel silika, minyak silikon.
4. Gam silikat - digunakan sebagai alat tulis, dalam piroteknik dan pembinaan.

Silikon, yang harganya berbeza-beza di pasaran dunia, tetapi tidak menyeberang dari atas ke bawah tanda 100 rubel Rusia sekilogram (setiap kristal), adalah bahan yang dicari dan berharga. Sememangnya, sebatian unsur ini juga meluas dan boleh digunakan.

Peranan biologi silikon

Dari sudut kepentingannya untuk badan, silikon adalah penting. Kandungan dan pengedarannya dalam tisu adalah seperti berikut:

• 0.002% - otot;
• 0.000017% - tulang;
• darah - 3.9 mg/l.

Kira-kira satu gram silikon mesti ditelan setiap hari, jika tidak, penyakit akan mula berkembang. Tiada satu pun daripada mereka yang berbahaya, tetapi kebuluran silikon yang berpanjangan membawa kepada:

• keguguran rambut;
• penampilan jerawat dan jerawat;
• kerapuhan dan kerapuhan tulang;
• kebolehtelapan kapilari mudah;
• keletihan dan sakit kepala;
• rupa lebam dan lebam yang banyak.

Bagi tumbuhan, silikon adalah mikroelemen penting yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan normal. Eksperimen ke atas haiwan telah menunjukkan bahawa individu yang mengambil jumlah silikon yang mencukupi setiap hari berkembang dengan lebih baik.

silikon. Sifat fizikal dan kimia silikon

Silikon ialah unsur subkumpulan utama kumpulan keempat bagi tempoh ketiga jadual berkala unsur kimia oleh D.I. Mendeleev, dengan nombor atom 14. Ditandakan dengan simbol Si (lat. Silicium), bukan logam. Sifat fizikal: silikon kristal mempunyai kilauan logam, refraktori, sangat keras, semikonduktor. 2. Sifat kimia: silikon tidak aktif: a) pada suhu tinggi (400-600

• b) daripada bahan kompleks, silikon bertindak balas dengan alkali
• c) bertindak balas dengan logam untuk membentuk silisid

Silika, sifat dan aplikasinya. Silikat semula jadi dan perindustrian. Penggunaannya dalam pembinaan

Silikon(IV) oksida (silikon dioksida, silika SiO2) - hablur tidak berwarna, takat lebur 1713--1728 °C, mempunyai kekerasan dan kekuatan yang tinggi.

Silikon dioksida digunakan dalam pengeluaran kaca, seramik, pelelas, produk konkrit, untuk pengeluaran silikon, sebagai pengisi dalam pengeluaran getah, dalam pengeluaran refraktori silika, dalam kromatografi, dll. Kristal kuarza mempunyai sifat piezoelektrik dan oleh itu digunakan dalam kejuruteraan radio, pemasangan ultrasonik dan pemetik api . Silikon dioksida adalah komponen utama hampir semua batuan darat, khususnya bumi diatom. 87% daripada jisim litosfera terdiri daripada silika dan silikat. Silikon dioksida tidak berliang amorf digunakan dalam industri makanan sebagai eksipien E551, yang menghalang pengek dan pengek, parapharmaceuticals (ubat gigi), dalam industri farmaseutikal sebagai eksipien (termasuk dalam kebanyakan Pharmacopoeias), serta bahan tambahan makanan atau ubat. sebagai enterosorben. Filem silikon dioksida yang dihasilkan secara buatan digunakan sebagai penebat dalam penghasilan litar mikro dan komponen elektronik lain. Juga digunakan untuk pengeluaran kabel gentian optik. Silika bercantum tulen digunakan dengan beberapa bahan khas yang ditambah kepadanya. Filamen silika juga digunakan dalam elemen pemanasan rokok elektronik, kerana ia menyerap cecair dengan baik dan tidak dimusnahkan oleh pemanasan gegelung. Kristal kuarza jernih yang besar digunakan sebagai batu separa berharga; kristal tidak berwarna dipanggil kristal batu, kristal ungu dipanggil amethyst, dan kristal kuning dipanggil citrine. Dalam mikroelektronik, silikon dioksida adalah salah satu bahan utama. Ia digunakan sebagai lapisan penebat dan juga sebagai salutan pelindung. Ia diperoleh dalam bentuk filem nipis melalui pengoksidaan terma silikon, pemendapan wap kimia, dan magnetron sputtering. Silikon dioksida SiO2 ialah oksida berasid yang tidak bertindak balas dengan air. Tahan secara kimia kepada asid, tetapi bertindak balas dengan gas hidrogen fluorida

dan asid hidrofluorik:

Kedua-dua tindak balas ini digunakan secara meluas untuk etsa kaca. Apabila SiO2 bercantum dengan alkali dan oksida asas, serta dengan karbonat logam aktif, silikat terbentuk - garam asid silisik tidak larut air yang sangat lemah daripada formula am xH2O ySiO2 yang tidak mempunyai komposisi tetap (selalunya dalam kesusasteraan ia bukan asid silicic yang disebut, tetapi asid silicic, walaupun sebenarnya kita bercakap tentang bahan yang sama).

Sebagai contoh, natrium ortosilikat boleh diperolehi:

kalsium metasilikat:

atau campuran kalsium dan natrium silikat:

Daripada silikat

Na2CaSi6O14 (Na2O CaO 6SiO2)

mengeluarkan kaca tingkap. Kebanyakan silikat tidak mempunyai komposisi tetap. Daripada semua silikat, hanya natrium dan kalium silikat larut dalam air. Larutan silikat ini dalam air dipanggil kaca cecair. 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. Di antara silikat, mengikut sifat sambungan dalam serpihannya, ia dibahagikan kepada pulau, rantai, reben, berlapis, bingkai dan lain-lain. Silikat adalah kelas luas sebatian yang dibentuk oleh silikon dioksida (silika) dan oksida unsur lain. SILIKAT DALAM ALAM. Untuk memahami peranan silikat dalam kehidupan manusia, mari kita lihat dahulu struktur dunia. Menurut konsep moden, glob terdiri daripada beberapa cangkang. Kulit luar Bumi, kerak bumi, atau litosfera, dibentuk oleh granit dan cengkerang basalt dan lapisan enapan nipis. Cengkerang granit terutamanya terdiri daripada granit - pertumbuhan padat feldspar, mika, amfibol dan piroksen, dan cangkerang basalt - daripada batu silikat seperti granit, tetapi lebih berat seperti gabbro, diabase dan basalt. Batuan sedimen terbentuk melalui pemusnahan batuan lain di bawah pengaruh keadaan ciri permukaan Bumi. Komponen lapisan sedimen adalah, khususnya, tanah liat, yang asasnya ialah kaolinit mineral silikat. Litosfera pada 95 wt. % dibentuk oleh silikat. Ketebalan purata di kawasan benua ialah 30-40 km. Kemudian terdapat cangkang simatic, atau mantel atas, yang mineralnya mungkin didominasi oleh besi dan magnesium silikat. Cengkerang ini meliputi seluruh dunia dan meluas hingga kedalaman 1200 km. Lebih jauh dari 1200 hingga 2900 km terdapat cangkang perantaraan. Komposisinya adalah kontroversi, tetapi kewujudan silikat diandaikan di dalamnya. Di bawah cengkerang ini pada kedalaman 2900 hingga 6370 km adalah teras. Baru-baru ini, telah dicadangkan bahawa teras juga mempunyai komposisi silikat. Apabila bergerak dari permukaan Bumi ke pusatnya, ketumpatan dan keasaman batuan konstituen meningkat (nisbah antara kandungan oksida logam dan silika), peningkatan tekanan dan suhu. Alat tertua dibuat oleh manusia dari batu api - agregat padat chalcedony, kuarza dan opal (800-60 ribu tahun SM). Kemudian, jasper, kristal batu, akik, obsidian (kaca silikat gunung berapi), jed mula digunakan untuk ini. sifat fizikal mereka, lokasi atau namakan saintis yang menemuinya. Plagioklas diterjemahkan dari bahasa Yunani bermaksud terbelah serong, dan piroksen bermaksud refraktori, yang sepadan dengan sifat mineral ini. Mineral kuarza, bergantung pada sifat kekotoran, mempunyai pelbagai warna, yang menentukan nama mereka: amethyst - ungu, citrine - kuning, batu kristal - ais. Pengubahsuaian silika stishovite dan koesit dan biotit mineral berasal daripada nama saintis yang menemuinya, S.M. Stishov, L. Koes dan Zh.B. Bio, dan mineral kaolinit mendapat namanya daripada Gunung Kaoling di China, di mana tanah liat telah lama dilombong untuk pengeluaran porselin. Silikat asli dan silika sendiri memainkan peranan penting sebagai bahan mentah dan produk akhir dalam proses perindustrian. Aluminosilicates - plagioklas, kalium feldspar dan silika digunakan sebagai bahan mentah dalam industri seramik, kaca dan simen. Untuk pembuatan produk tekstil kalis api dan penebat elektrik (kain, tali, tali), asbestos kepunyaan hidrosilikat - amfibol - digunakan secara meluas. Sesetengah jenis asbestos mempunyai rintangan asid yang tinggi dan digunakan dalam industri kimia. Biotit, wakil kumpulan mika, digunakan sebagai bahan penebat elektrik dan haba dalam pembinaan dan pembuatan instrumen. Piroksen digunakan dalam metalurgi dan pengeluaran fauri batu, dan piroksen LiAl digunakan untuk menghasilkan logam litium. Pyroxenes adalah komponen sanga relau letupan dan sanga metalurgi bukan ferus, yang seterusnya, juga digunakan dalam ekonomi negara. Batu seperti granit, basalt, gabbros, dan diabases adalah bahan binaan yang sangat baik. SILIKAT ASAL TIRUAN. Tanpa bahan silikat - pelbagai jenis simen, konkrit, konkrit sanga, seramik, kaca, salutan dalam bentuk enamel dan sayu, seseorang tidak dapat membayangkan kehidupan seharian kita. Skala pengeluaran bahan silikat nampaknya merupakan angka yang mengagumkan. Dalam artikel ini kita tidak akan menyentuh tentang sifat dan kegunaan kaca. Isu-isu ini telah pun dibincangkan dalam. Bahan silikat yang paling kuno adalah seramik, diperoleh daripada tanah liat dan campurannya dengan pelbagai bahan tambahan mineral, dibakar ke keadaan seperti batu. Di dunia purba, produk seramik telah diedarkan ke seluruh Bumi. Dari separuh kedua abad ke-19 hingga ke hari ini, industri seramik perindustrian telah meluaskan pengeluaran dan rangkaian seramik yang tidak terkira. Contoh bahan silikat tiruan ialah simen Portland, salah satu jenis pengikat mineral yang paling biasa. Simen digunakan untuk mengikat bahagian bangunan bersama-sama untuk menghasilkan blok bangunan besar-besaran, papak, paip dan batu bata. Simen adalah asas bahan binaan yang digunakan secara meluas seperti konkrit, konkrit sanga, dan konkrit bertetulang. Pembinaan sebarang skala tidak boleh wujud tanpa simen. Kursus sekolah tentang kimia memberikan idea asas tentang komposisi kimia dan teknologi simen, jadi kami hanya akan memikirkan beberapa butiran yang menjelaskan. Pertama sekali, klinker simen adalah hasil pembakaran campuran tanah liat dan batu kapur, dan simen adalah klinker yang dikisar halus dengan bahan tambahan mineral yang mengawal sifatnya. Simen digunakan dalam campuran dengan pasir dan air. Sifat astringennya adalah disebabkan oleh keupayaan mineral simen untuk berinteraksi dengan H2O dan SiO2 dan pada masa yang sama mengeras, membentuk struktur seperti batu yang kuat. Apabila simen ditetapkan, proses kompleks berlaku: penghidratan mineral dengan pembentukan hidrosilikat dan hidroaluminat, hidrolisis, pembentukan larutan koloid dan penghablurannya. Penyelidikan ke dalam proses pengerasan mortar simen dan mineral klinker simen memainkan peranan utama dalam pembangunan sains silikat dan teknologinya. Tapak pembinaan kami menggunakan sejumlah besar simen, batu bata, papak menghadap, jubin, paip pembetung, kaca dan pelbagai bahan binaan semula jadi.

DEFINISI

silikon- unsur keempat belas Jadual Berkala. Jawatan - Si dari bahasa Latin "silicium". Terletak dalam tempoh ketiga, kumpulan IVA. Merujuk kepada bukan logam. Caj nuklear ialah 14.

Silikon adalah salah satu unsur yang paling biasa dalam kerak bumi. Ia membentuk 27% (berat) bahagian kerak bumi yang boleh diakses oleh kajian kami, menduduki tempat kedua dalam kelimpahan selepas oksigen. Secara semula jadi, silikon hanya terdapat dalam sebatian: dalam bentuk silikon dioksida SiO 2, dipanggil silikon anhidrida atau silika, dalam bentuk garam asid silisik (silikat). Aluminosilicates adalah yang paling meluas dalam alam semula jadi, i.e. silikat yang mengandungi aluminium. Ini termasuk feldspar, mika, kaolin, dll.

Seperti karbon, yang merupakan sebahagian daripada semua bahan organik, silikon adalah unsur terpenting dalam alam tumbuhan dan haiwan.

Di bawah keadaan biasa, silikon ialah bahan kelabu gelap (Rajah 1). Ia kelihatan seperti logam. Refraktori - takat lebur ialah 1415 o C. Dicirikan oleh kekerasan yang tinggi.

nasi. 1. Silikon. Penampilan.

Berat atom dan molekul silikon

Jisim molekul relatif bahan (M r) ialah nombor yang menunjukkan berapa kali jisim molekul tertentu lebih besar daripada 1/12 jisim atom karbon, dan jisim atom relatif unsur (A r) ialah berapa kali purata jisim atom bagi unsur kimia lebih besar daripada 1/12 jisim atom karbon.

Oleh kerana dalam keadaan bebas silikon wujud dalam bentuk molekul Si monatomik, nilai jisim atom dan molekulnya bertepatan. Mereka bersamaan dengan 28.084.

Alotropi dan pengubahsuaian alotropik silikon

Silikon boleh wujud dalam bentuk dua pengubahsuaian alotropik: seperti berlian (kubik) (stabil) dan seperti grafit (tidak stabil). Silikon seperti berlian berada dalam keadaan agregat pepejal, dan silikon seperti grafit berada dalam keadaan amorf. Mereka juga berbeza dalam penampilan dan aktiviti kimia.

Silikon kristal ialah bahan kelabu gelap dengan kilauan logam, dan silikon amorf ialah serbuk coklat. Pengubahsuaian kedua lebih reaktif daripada yang pertama.

Isotop silikon

Adalah diketahui bahawa dalam alam semula jadi silikon boleh didapati dalam bentuk tiga isotop stabil 28 Si, 29 Si dan 30 Si. Nombor jisim mereka masing-masing ialah 28, 29 dan 30. Nukleus atom isotop silikon 28 Si mengandungi empat belas proton dan empat belas neutron, dan isotop 29 Si dan 30 Si mengandungi bilangan proton yang sama, masing-masing lima belas dan enam belas neutron.

Terdapat isotop tiruan silikon dengan nombor jisim dari 22 hingga 44, antaranya yang paling lama hidup ialah 32 Si dengan separuh hayat 170 tahun.

Ion silikon

Pada tahap tenaga luar atom silikon terdapat empat elektron, iaitu valensi:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 .

Hasil daripada interaksi kimia, silikon boleh melepaskan elektron valensnya, i.e. menjadi penderma mereka dan bertukar menjadi ion bercas positif, atau menerima elektron daripada atom lain, i.e. menjadi penerima, dan bertukar menjadi ion bercas negatif:

Si 0 -4e → Si 4+ ;

Si 0 +4e → Si 4- .

Molekul silikon dan atom

Dalam keadaan bebas, silikon wujud dalam bentuk molekul Si monoatomik. Berikut adalah beberapa sifat yang mencirikan atom dan molekul silikon:

Aloi silikon

Silikon digunakan dalam metalurgi. Ia berfungsi sebagai komponen banyak aloi. Yang paling penting daripada mereka adalah aloi berasaskan besi, tembaga dan aluminium.

Contoh penyelesaian masalah

CONTOH 1

Senaman	Berapa banyak silikon (IV) oksida yang mengandungi 0.2 jisim kekotoran diperlukan untuk mendapatkan 6.1 g natrium silikat.
Penyelesaian	Mari kita tulis persamaan tindak balas untuk menghasilkan natrium silikat daripada silikon (IV) oksida: SiO 2 + 2NaOH = Na 2 SiO 3 + H 2 O. Mari kita cari jumlah natrium silikat: n(Na 2 SiO 3) = m (Na 2 SiO 3) / M(Na 2 SiO 3); n(Na 2 SiO 3) = 6.1 / 122 = 0.05 mol. Mengikut persamaan tindak balas n(Na2 SiO 3) : n(SiO 2) = 1:1, i.e. n(Na 2 SiO 3) = n(SiO 2) = 0.05 mol. Jisim silikon (IV) oksida (tanpa kekotoran) akan sama dengan: M(SiO 2) = Ar(Si) + 2×Ar(O) = 28 + 2×16 = 28 + 32 = 60 g/mol. m tulen (SiO 2) = n(SiO 2) ×M(SiO 2) = 0.05 × 60 = 3 g. Maka jisim silikon (IV) oksida yang diperlukan untuk tindak balas adalah sama dengan: m(SiO 2) =m tulen (SiO 2)/w kekotoran = 3 / 0.2 = 15 g.
Jawab	15 g

CONTOH 2

Senaman	Apakah jisim natrium silikat yang boleh diperolehi dengan menggabungkan silikon (IV) oksida dengan 64.2 g soda, pecahan jisim bendasing yang mengandungi 5%?
Penyelesaian	Mari kita tulis persamaan tindak balas untuk menghasilkan natrium silikat dengan menggabungkan soda dan silikon (IV) oksida: SiO 2 + Na 2 CO 3 = Na 2 SiO 3 + CO 2 -. Mari kita tentukan jisim teori soda (dikira menggunakan persamaan tindak balas): n(Na 2 CO 3) = 1 mol. M(Na 2 CO 3) = 2×Ar(Na) + Ar(C) + 3×Ar(O) = 2×23 + 12 + 3×16 = 106 g/mol. m(Na 2 CO 3) = n(Na ​​​​2 CO 3) ×M(Na 2 CO 3) = 1 × 106 = 106g. Mari cari jisim praktikal soda: w tulen (Na 2 CO 3) = 100% - w kekotoran = 100% - 5% = 95% = 0.95. m tulen (Na 2 CO 3) = m (Na 2 CO 3) ×w tulen (Na 2 CO 3); m tulen (Na 2 CO 3) = 64.2 × 0.95 = 61 g. Mari kita hitung jisim teori natrium silikat: n(Na 2 SiO 3) = 1 mol. M(Na 2 SiO 3) = 2×Ar(Na) + Ar(Si) + 3×Ar(O) = 2×23 + 28 + 3×16 = 122 g/mol. m(Na 2 SiO 3) = n(Na ​​​​2 SiO 3) ×M(Na 2 SiO 3) = 1 × 122 = 122g. Biarkan jisim praktikal natrium silikat ialah x g. 61 g Na 2 CO 3 - x g Na 2 SiO 3; 106 g Na 2 CO 3 - 122 g Na 2 SiO 3. Oleh itu x akan sama dengan: x = 122 × 61 / 106 = 70.2 g. Ini bermakna jisim natrium silikat yang dibebaskan ialah 70.2 g.
Jawab	70.2 g

Silikon (Si) ialah unsur kedua subkumpulan utama (A) kumpulan 4 Jadual Berkala, yang ditubuhkan oleh Dmitry Ivanovich Mendeleev. Silikon adalah sangat biasa dalam alam semula jadi, jadi ia menduduki tempat kedua (selepas oksigen) dengan banyaknya. Oleh itu, tanpa silikon dan sebatiannya, kerak bumi, yang lebih daripada satu perempat terdiri daripada sebatian unsur kimia ini, tidak akan wujud. Apakah ciri-ciri silikon? Apakah formula sebatiannya dan kegunaannya? Apakah bahan penting yang mengandungi silikon? Mari cuba fikirkan.

Unsur silikon dan sifatnya

Silikon wujud dalam alam semula jadi dalam beberapa pengubahsuaian alotropik - yang paling biasa ialah silikon kristal dan silikon amorf. Mari kita pertimbangkan setiap pengubahsuaian ini secara berasingan.

Silikon kristal

Silikon dalam pengubahsuaian ini adalah bahan kelabu gelap, agak keras dan rapuh dengan kilauan keluli. Silikon sedemikian adalah semikonduktor; Sifat bergunanya ialah, tidak seperti logam, kekonduksian elektriknya meningkat dengan peningkatan suhu. Takat lebur silikon tersebut ialah 1415 °C. Di samping itu, silikon kristal tidak dapat larut dalam air dan pelbagai asid.

Penggunaan silikon dan sebatiannya dalam pengubahsuaian kristal adalah sangat pelbagai. Sebagai contoh, silikon kristal adalah sebahagian daripada panel solar yang dipasang pada kapal angkasa dan bumbung. Silikon adalah semikonduktor dan mampu menukar tenaga suria kepada tenaga elektrik.

Sebagai tambahan kepada sel suria, silikon kristal digunakan untuk mencipta banyak peranti elektronik dan keluli silikon.

Silikon amorfus

Silikon amorfus ialah serbuk coklat/coklat gelap dengan struktur seperti berlian. Tidak seperti silikon kristal, pengubahsuaian alotropik unsur ini tidak mempunyai kekisi kristal yang teratur. Walaupun fakta bahawa silikon amorf cair pada suhu kira-kira 1400 ° C, ia jauh lebih aktif berbanding silikon kristal. Silikon amorf tidak mengalirkan arus dan mempunyai ketumpatan kira-kira 2 g/cm³.

Silikon jenis ini paling kerap digunakan dalam industri makanan dan dalam pembuatan ubat-ubatan.

Sifat kimia silikon

Sifat kimia utama silikon ialah pembakaran dalam oksigen, yang mengakibatkan pembentukan sebatian yang sangat biasa - silikon oksida:

Si + O2 → SiO2 (pada suhu).

Apabila dipanaskan, silikon sebagai bukan logam membentuk sebatian dengan pelbagai logam. Sebatian sedemikian dipanggil silisid. Sebagai contoh:

2Ca + Si → Ca2Si (pada suhu).

Silisid pula terurai tanpa kesukaran dengan bantuan air atau beberapa asid. Hasil daripada tindak balas ini, sebatian hidrogen khas silikon terbentuk - gas silane (SiH4):

Mg2Si + 4HCl → 2MgCl2 + SiH4.

Silikon juga boleh berinteraksi dengan fluorin (dalam keadaan normal):

Si + 2F2 → SiF4.

Dan apabila dipanaskan, silikon berinteraksi dengan bukan logam lain:

Si + 2Cl2 → SiCl4 (400–600°).

3Si + 2N2 → Si3N4 (1000°).

Si + C → SiC (2000°).

Juga, silikon, berinteraksi dengan alkali dan air, membentuk garam yang dipanggil silikat dan gas hidrogen:

Si + 2KOH + H2O → K2SiO3 + H2.

Walau bagaimanapun, kami akan menganalisis kebanyakan sifat kimia unsur ini dengan mempertimbangkan silikon dan sebatiannya, kerana ia adalah bahan utama yang menjadi asas penggunaan dan interaksi silikon dengan unsur kimia lain. Jadi, apakah sebatian silikon yang paling biasa?

Sebatian silikon

Sebelum ini, kami telah mengetahui apakah unsur silikon dan apakah sifatnya. Sekarang mari kita lihat formula sebatian silikon.

Dengan penyertaan silikon, sejumlah besar sebatian berbeza terbentuk. Tempat pertama dalam kelaziman diduduki oleh sebatian oksigen silikon. Kategori ini termasuk SiO2 dan asid silisik tidak larut.

Sisa berasid asid silisik membentuk pelbagai silikat (contohnya, CaSiO3 atau Al2O3 SiO2). Dalam garam dan sebatian silikon dengan oksigen yang dibentangkan di atas, unsur mempunyai keadaan pengoksidaan biasa +4.

Garam silikon juga agak biasa - silisid (Mg2Si, NaSi, CoSi) dan sebatian silikon dengan hidrogen (contohnya, gas silane). Silane, seperti yang diketahui, secara spontan menyala di udara dengan kilat yang menyilaukan, dan silisid mudah terurai oleh kedua-dua air dan pelbagai asid.

Mari kita lihat lebih dekat pada silikon dan sebatiannya, yang dianggap paling biasa.

silika

Nama lain untuk oksida ini ialah silika. Ia adalah bahan pepejal dan refraktori yang tidak larut dalam air dan asid dan mempunyai kekisi kristal atom. Secara semula jadi, silikon oksida membentuk mineral dan batu berharga seperti kuarza, amethyst, opal, agate, chalcedony, jasper, flint dan beberapa lagi.

Perlu diingat bahawa dari silikon orang primitif membuat alat buruh dan memburu mereka. Flint menandakan permulaan apa yang dipanggil Zaman Batu kerana ketersediaan yang meluas dan keupayaan untuk mencipta tepi pemotongan yang tajam apabila terkelupas.

Ia adalah silikon oksida yang menjadikan batang tumbuhan seperti buluh, buluh dan ekor kuda, daun sedge dan batang bijirin kuat. Penutup luar pelindung sesetengah haiwan juga mengandungi silika.

Di samping itu, ia membentuk asas gam silikat, yang menghasilkan sealant silikon dan getah silikon.

Sifat kimia silikon oksida

Silikon dioksida berinteraksi dengan sejumlah besar unsur kimia - kedua-dua logam dan bukan logam. Sebagai contoh:

Pada suhu tinggi, silika bertindak balas dengan alkali, membentuk garam:

SiO2 + 2KOH → K2SiO3 + H2O (pada suhu).

Sebagai oksida berasid biasa, sebatian ini menghasilkan silikat dengan bertindak balas dengan pelbagai oksida logam:

SiO2 + CaO → CaSiO3 (pada suhu).

Atau dengan garam karbonat:

SiO2 + K2CO3 → K2SiO3 + CO2 (pada suhu).

Salah satu sifat kimia yang paling penting bagi silikon dioksida ialah keupayaan untuk mendapatkan silikon tulen daripadanya. Ini boleh dilakukan dalam dua cara - dengan bertindak balas dioksida dengan magnesium atau karbon:

SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si (pada suhu).

SiO2 + 2C → Si + 2CO (pada suhu)

Asid silisik

Asid silicic sangat lemah. Ia tidak larut dalam air dan semasa tindak balas ia membentuk mendakan gelatin, yang kadang-kadang boleh mengisi keseluruhan isipadu larutan. Apabila campuran ini kering, anda boleh melihat gel silika yang terbentuk, yang digunakan sebagai penjerap (penyerap bahan lain).

Cara yang paling mudah diakses dan biasa untuk mendapatkan asid silicic boleh dinyatakan menggunakan formula:

K2SiO3 + 2HCl → 2KCl + H2SiO3↓.

Silisid

Apabila mempertimbangkan silikon dan sebatiannya, adalah sangat penting untuk bercakap tentang garamnya seperti silisid. Silikon membentuk sebatian sedemikian dengan logam, memperoleh, sebagai peraturan, keadaan pengoksidaan -4. Walau bagaimanapun, logam seperti merkuri, zink, berilium, emas dan perak tidak dapat berinteraksi dengan silikon dan membentuk silisid.

Silisid yang paling biasa ialah Mg2Si, Ca2Si, NaSi dan beberapa yang lain.

silikat

Sebatian seperti silikat adalah kedua dalam banyaknya selepas silikon dioksida. Garam silikat dianggap sebagai bahan yang agak kompleks, kerana ia mempunyai struktur yang kompleks, dan ia juga merupakan sebahagian daripada kebanyakan mineral dan batu.

Silikat yang paling biasa dalam alam semula jadi - aluminosilikat - termasuk granit, mika, dan pelbagai jenis tanah liat. Satu lagi silikat yang terkenal ialah asbestos, dari mana fabrik tahan api dibuat.

Aplikasi Silikon

Terutamanya, silikon digunakan untuk menghasilkan bahan semikonduktor dan aloi tahan asid. Silikon karbida (SiC) sering digunakan untuk mengasah peralatan mesin dan mengilat batu berharga.

Kuarza cair digunakan untuk membuat alat memasak kuarza yang stabil dan kuat.

Sebatian silikon mendasari penghasilan kaca dan simen.

Cermin mata berbeza antara satu sama lain dalam komposisi, yang semestinya mengandungi silikon. Sebagai contoh, sebagai tambahan kepada kaca tingkap, terdapat kaca refraktori, kristal, kuarza, berwarna, fotokromik, optik, cermin dan lain-lain.

Apabila simen dicampur dengan air, bahan khas terbentuk - mortar simen, dari mana bahan binaan seperti konkrit kemudiannya diperolehi.

Pengeluaran bahan-bahan ini dijalankan oleh industri silikat. Selain kaca dan simen, industri silikat menghasilkan bata, porselin, tembikar dan pelbagai produk yang diperbuat daripadanya.

Kesimpulan

Oleh itu, kami mendapati bahawa silikon adalah unsur kimia yang paling penting, meluas dalam alam semula jadi. Silikon digunakan dalam pembinaan dan aktiviti seni, dan juga amat diperlukan untuk organisma hidup. Banyak bahan, daripada kaca ringkas kepada porselin yang paling berharga, mengandungi silikon dan sebatiannya.

Mempelajari kimia membolehkan kita memahami dunia di sekeliling kita dan memahami bahawa tidak semua perkara di sekeliling kita, walaupun yang paling hebat dan mahal, adalah misteri dan misteri yang mungkin kelihatan. Kami berharap anda berjaya dalam pengetahuan saintifik dan kajian sains yang hebat seperti kimia!