సిలికాన్ (లాటిన్ సిలిసియం), Si, ఆవర్తన వ్యవస్థ యొక్క చిన్న రూపం (దీర్ఘ రూపం యొక్క సమూహం 14) సమూహం IV యొక్క రసాయన మూలకం; పరమాణు సంఖ్య 14, పరమాణు ద్రవ్యరాశి 28.0855. సహజ సిలికాన్ మూడు స్థిరమైన ఐసోటోప్లను కలిగి ఉంటుంది: 28 Si (92.2297%), 29 Si (4.6832%), 30 Si (3.0872%). 22-42 ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలతో రేడియో ఐసోటోపులు కృత్రిమంగా పొందబడ్డాయి.
చారిత్రక సూచన. భూమిపై విస్తృతంగా, సిలికాన్ సమ్మేళనాలు రాతి యుగం నుండి మానవునిచే ఉపయోగించబడుతున్నాయి; ఉదాహరణకు, పురాతన కాలం నుండి ఇనుప యుగం వరకు, రాతి పనిముట్లను తయారు చేయడానికి చెకుముకిరాయిని ఉపయోగించారు. సిలికాన్ సమ్మేళనాల ప్రాసెసింగ్ - గాజు ఉత్పత్తి - పురాతన ఈజిప్టులో 4వ సహస్రాబ్ది BCలో ప్రారంభమైంది. ఎలిమెంటరీ సిలికాన్ను 1824-25లో J. బెర్జెలియస్ పొటాషియం మెటల్తో ఫ్లోరైడ్ SiF 4ను తగ్గించడం ద్వారా పొందారు. కొత్త మూలకానికి "సిలికాన్" అనే పేరు ఇవ్వబడింది (లాటిన్ సిలెక్స్ - ఫ్లింట్ నుండి; రష్యన్ పేరు "సిలికాన్", 1834లో G. I. హెస్ ద్వారా పరిచయం చేయబడింది, ఇది "ఫ్లింట్" అనే పదం నుండి కూడా వచ్చింది).
ప్రకృతిలో వ్యాప్తి. భూమి యొక్క క్రస్ట్లో ప్రాబల్యం పరంగా, సిలికాన్ రెండవ రసాయన మూలకం (ఆక్సిజన్ తర్వాత): లిథోస్పియర్లోని సిలికాన్ కంటెంట్ ద్రవ్యరాశి ప్రకారం 29.5%. ఇది ప్రకృతిలో స్వేచ్ఛా స్థితిలో కనిపించదు. సిలికాన్ను కలిగి ఉన్న అతి ముఖ్యమైన ఖనిజాలు అల్యూమినోసిలికేట్లు మరియు సహజ సిలికేట్లు (సహజ యాంఫిబోల్స్, ఫెల్డ్స్పార్స్, మైకా మొదలైనవి), అలాగే సిలికా ఖనిజాలు (క్వార్ట్జ్ మరియు సిలికాన్ డయాక్సైడ్ యొక్క ఇతర పాలిమార్ఫిక్ మార్పులు).
లక్షణాలు. సిలికాన్ అణువు యొక్క బాహ్య ఎలక్ట్రాన్ షెల్ యొక్క ఆకృతీకరణ 3s 2 3p 2. సమ్మేళనాలలో ఇది +4 యొక్క ఆక్సీకరణ స్థితిని ప్రదర్శిస్తుంది, అరుదుగా +1, +2, +3, -4; పౌలింగ్ ఎలెక్ట్రోనెగటివిటీ 1.90, అయనీకరణ పొటెన్షియల్స్ Si 0 → Si + → Si 2+ → Si 3+ → Si 4+ వరుసగా 8.15, 16.34, 33.46 మరియు 45.13 eV; పరమాణు వ్యాసార్థం 110 pm, Si 4+ అయాన్ 40 pm వ్యాసార్థం (సమన్వయ సంఖ్య 4), 54 pm (సమన్వయ సంఖ్య 6).
సిలికాన్ అనేది లోహ మెరుపుతో కూడిన ముదురు బూడిదరంగు ఘన పెళుసైన స్ఫటికాకార పదార్థం. క్రిస్టల్ లాటిస్ ముఖం-కేంద్రీకృత క్యూబిక్; t ద్రవీభవన స్థానం 1414 °C, మరిగే స్థానం 2900 °C, సాంద్రత 2330 kg/m 3 (25 °C వద్ద). ఉష్ణ సామర్థ్యం 20.1 J/(mol∙K), ఉష్ణ వాహకత 95.5 W/(m∙K), విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం 12; మొహ్స్ కాఠిన్యం 7. సాధారణ పరిస్థితుల్లో, సిలికాన్ పెళుసుగా ఉండే పదార్థం; 800 °C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద గుర్తించదగిన ప్లాస్టిక్ వైకల్యం గమనించవచ్చు. సిలికాన్ 1 మైక్రాన్ కంటే ఎక్కువ తరంగదైర్ఘ్యంతో పరారుణ వికిరణానికి పారదర్శకంగా ఉంటుంది (2-10 మైక్రాన్ల తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద వక్రీభవన సూచిక 3.45). డయామాగ్నెటిక్ (మాగ్నెటిక్ ససెప్టబిలిటీ - 3.9∙10 -6). సిలికాన్ ఒక సెమీకండక్టర్, బ్యాండ్ గ్యాప్ 1.21 eV (0 K); నిర్దిష్ట విద్యుత్ నిరోధకత 2.3∙10 3 ఓం ∙ m (25 °C వద్ద), ఎలక్ట్రాన్ మొబిలిటీ 0.135-0.145, రంధ్రాలు - 0.048-0.050 m 2 / (V s). సిలికాన్ యొక్క విద్యుత్ లక్షణాలు మలినాలు ఉనికిపై చాలా ఆధారపడి ఉంటాయి. p-రకం వాహకతతో సిలికాన్ యొక్క సింగిల్ స్ఫటికాలను పొందేందుకు, డోపింగ్ సంకలనాలు B, Al, Ga, In (అంగీకరించే మలినాలు) ఉపయోగించబడతాయి మరియు n-రకం వాహకతతో - P, As, Sb, Bi (దాత మలినాలను).
సిలికాన్ గాలిలో ఆక్సైడ్ ఫిల్మ్తో కప్పబడి ఉంటుంది, కాబట్టి ఇది తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద రసాయనికంగా జడత్వం కలిగి ఉంటుంది; 400 °C కంటే ఎక్కువ వేడి చేసినప్పుడు, అది ఆక్సిజన్ (ఆక్సైడ్ SiO మరియు డయాక్సైడ్ SiO 2 ఏర్పడతాయి), హాలోజన్లు (సిలికాన్ హాలైడ్లు), నైట్రోజన్ (సిలికాన్ నైట్రైడ్ Si 3 N 4), కార్బన్ (సిలికాన్ కార్బైడ్ SiC) మొదలైన సిలికాన్ సమ్మేళనాలతో సంకర్షణ చెందుతుంది. హైడ్రోజన్ - సిలేన్స్ - పరోక్షంగా పొందబడింది. సిలికాన్ లోహాలతో చర్య జరిపి సిలిసైడ్లను ఏర్పరుస్తుంది.
ఫైన్ సిలికాన్ ఒక తగ్గించే ఏజెంట్: వేడిచేసినప్పుడు, అది హైడ్రోజన్ను విడుదల చేయడానికి నీటి ఆవిరితో చర్య జరుపుతుంది, లోహ ఆక్సైడ్లను ఉచిత లోహాలుగా తగ్గిస్తుంది. నాన్-ఆక్సిడైజింగ్ ఆమ్లాలు సిలికాన్ను దాని ఉపరితలంపై యాసిడ్-కరగని ఆక్సైడ్ ఫిల్మ్ ఏర్పడటం వలన నిష్క్రియం చేస్తాయి. HFతో సాంద్రీకృత HNO 3 మిశ్రమంలో సిలికాన్ కరిగిపోతుంది మరియు హైడ్రోఫ్లోరోసిలిసిక్ ఆమ్లం ఏర్పడుతుంది: 3Si + 4HNO 3 + 18HF = 3H 2 + 4NO + 8H 2 O. సిలికాన్ (ముఖ్యంగా మెత్తగా చెదరగొట్టబడుతుంది) ఉదాహరణకు: హైడ్రోజన్ను విడుదల చేయడానికి క్షారాలతో చర్య జరుపుతుంది. Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2. సిలికాన్ వివిధ ఆర్గానోసిలికాన్ సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది.
జీవ పాత్ర.సిలికాన్ ఒక సూక్ష్మ మూలకం. సిలికాన్ కోసం రోజువారీ మానవ అవసరం 20-50 mg (ఎముకలు మరియు బంధన కణజాలాల సరైన పెరుగుదలకు మూలకం అవసరం). సిలికాన్ ఆహారంతో, అలాగే ధూళి వంటి SiO 2 రూపంలో పీల్చే గాలితో మానవ శరీరంలోకి ప్రవేశిస్తుంది. ఉచిత SiO 2 కలిగిన ధూళిని దీర్ఘకాలం పీల్చడంతో, సిలికోసిస్ ఏర్పడుతుంది.
రసీదు. కార్బన్ లేదా లోహాలతో SiO 2ను తగ్గించడం ద్వారా సాంకేతిక స్వచ్ఛత సిలికాన్ (95-98%) పొందబడుతుంది. 1000-1100 ° C ఉష్ణోగ్రత వద్ద హైడ్రోజన్తో SiCl 4 లేదా SiHCl 3 తగ్గింపు, సిల్ 4 లేదా SiH 4 యొక్క ఉష్ణ కుళ్ళిపోవడం ద్వారా అధిక స్వచ్ఛత పాలీక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ పొందబడుతుంది; అధిక స్వచ్ఛత యొక్క మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ - జోన్ మెల్టింగ్ లేదా క్జోక్రాల్స్కి పద్ధతి ద్వారా. ప్రపంచ సిలికాన్ ఉత్పత్తి పరిమాణం సంవత్సరానికి 1600 వేల టన్నులు (2003).
అప్లికేషన్. మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు సెమీకండక్టర్ పరికరాలలో సిలికాన్ ప్రధాన పదార్థం; పరారుణ వికిరణానికి పారదర్శకంగా ఉండే గాజు తయారీలో ఉపయోగిస్తారు. సిలికాన్ ఇనుము మరియు ఫెర్రస్ కాని లోహాల మిశ్రమాలలో ఒక భాగం (తక్కువ సాంద్రతలలో, సిలికాన్ మిశ్రమాల తుప్పు నిరోధకత మరియు యాంత్రిక బలాన్ని పెంచుతుంది, వాటి కాస్టింగ్ లక్షణాలను మెరుగుపరుస్తుంది; అధిక సాంద్రతలలో ఇది పెళుసుదనాన్ని కలిగిస్తుంది); అతి ముఖ్యమైనవి ఇనుము, రాగి మరియు అల్యూమినియం సిలికాన్-కలిగిన మిశ్రమాలు. ఆర్గానోసిలికాన్ సమ్మేళనాలు మరియు సిలిసైడ్ల ఉత్పత్తికి సిలికాన్ ఒక ప్రారంభ పదార్థంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
లిట్.: బారన్స్కీ P.I., క్లోచ్కోవ్ V.P., పోటికెవిచ్ I.V. సెమీకండక్టర్ ఎలక్ట్రానిక్స్. పదార్థాల లక్షణాలు: డైరెక్టరీ. కె., 1975; డ్రోజ్డోవ్ A. A., జ్లోమనోవ్ V. P., మజో G. N., స్పిరిడోనోవ్ F. M. అకర్బన రసాయన శాస్త్రం. M., 2004. T. 2; శ్రీవర్ D., అట్కిన్స్ P. అకర్బన రసాయన శాస్త్రం. M., 2004. T. 1-2; సిలికాన్ మరియు దాని మిశ్రమాలు. ఎకాటెరిన్బర్గ్, 2005.
ప్రకృతిలో అత్యంత సాధారణ మూలకాలలో ఒకటి సిలిషియం లేదా సిలికాన్. అటువంటి విస్తృత పంపిణీ ఈ పదార్ధం యొక్క ప్రాముఖ్యత మరియు ప్రాముఖ్యతను సూచిస్తుంది. వారి ప్రయోజనాల కోసం సిలికాన్ను ఎలా సరిగ్గా ఉపయోగించాలో నేర్చుకున్న వ్యక్తులు దీనిని త్వరగా అర్థం చేసుకున్నారు మరియు నేర్చుకున్నారు. దీని ఉపయోగం ప్రత్యేక లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇది మేము మరింత చర్చిస్తాము.
సిలికాన్ - రసాయన మూలకం
మేము ఆవర్తన పట్టికలోని స్థానం ద్వారా ఇచ్చిన మూలకాన్ని వర్గీకరిస్తే, మేము ఈ క్రింది ముఖ్యమైన అంశాలను గుర్తించగలము:
- క్రమ సంఖ్య - 14.
- కాలం మూడవది చిన్నది.
- సమూహం - IV.
- ఉప సమూహం ప్రధానమైనది.
- బాహ్య ఎలక్ట్రాన్ షెల్ యొక్క నిర్మాణం 3s 2 3p 2 సూత్రం ద్వారా వ్యక్తీకరించబడింది.
- సిలికాన్ మూలకం రసాయన చిహ్నం Si ద్వారా సూచించబడుతుంది, ఇది "సిలిసియం" అని ఉచ్ఛరిస్తారు.
- ఇది ప్రదర్శించే ఆక్సీకరణ రాష్ట్రాలు: -4; +2; +4.
- పరమాణువు యొక్క వాలెన్సీ IV.
- సిలికాన్ పరమాణు ద్రవ్యరాశి 28.086.
- ప్రకృతిలో, ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలు 28, 29 మరియు 30తో ఈ మూలకం యొక్క మూడు స్థిరమైన ఐసోటోపులు ఉన్నాయి.
అందువల్ల, రసాయన దృక్కోణం నుండి, సిలికాన్ అణువు చాలా అధ్యయనం చేయబడిన మూలకం; దాని అనేక విభిన్న లక్షణాలు వివరించబడ్డాయి.
ఆవిష్కరణ చరిత్ర
ప్రశ్నలోని మూలకం యొక్క వివిధ సమ్మేళనాలు చాలా ప్రాచుర్యం పొందాయి మరియు ప్రకృతిలో సమృద్ధిగా ఉన్నాయి కాబట్టి, పురాతన కాలం నుండి ప్రజలు వాటిలో చాలా వాటి లక్షణాల గురించి ఉపయోగించారు మరియు తెలుసు. స్వచ్ఛమైన సిలికాన్ చాలా కాలం పాటు రసాయన శాస్త్రంలో మానవ జ్ఞానానికి మించినది.
పురాతన సంస్కృతుల (ఈజిప్షియన్లు, రోమన్లు, చైనీస్, రష్యన్లు, పర్షియన్లు మరియు ఇతరులు) ప్రజలు రోజువారీ జీవితంలో మరియు పరిశ్రమలో ఉపయోగించే అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన సమ్మేళనాలు సిలికాన్ ఆక్సైడ్ ఆధారంగా విలువైన మరియు అలంకారమైన రాళ్ళు. వీటితొ పాటు:
- ఒపల్;
- రైన్స్టోన్;
- పుష్పరాగము;
- క్రిసోప్రేస్;
- ఒనిక్స్;
- చాల్సెడోనీ మరియు ఇతరులు.
పురాతన కాలం నుండి నిర్మాణంలో క్వార్ట్జ్ ఉపయోగించడం కూడా సాధారణం. అయినప్పటికీ, ఎలిమెంటల్ సిలికాన్ 19వ శతాబ్దం వరకు కనుగొనబడలేదు, అయినప్పటికీ చాలా మంది శాస్త్రవేత్తలు ఉత్ప్రేరకాలు, అధిక ఉష్ణోగ్రతలు మరియు విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఉపయోగించి వివిధ సమ్మేళనాల నుండి వేరుచేయడానికి ఫలించలేదు. ఇవి అటువంటి ప్రకాశవంతమైన మనస్సులు:
- కార్ల్ షీలే;
- గే-లుసాక్;
- తేనార్;
- హంఫ్రీ డేవీ;
- ఆంటోయిన్ లావోసియర్.
జెన్స్ జాకబ్స్ బెర్జెలియస్ 1823లో సిలికాన్ను దాని స్వచ్ఛమైన రూపంలో పొందడంలో విజయం సాధించాడు. ఇది చేయుటకు, అతను సిలికాన్ ఫ్లోరైడ్ మరియు పొటాషియం మెటల్ యొక్క ఫ్యూజింగ్ ఆవిరిపై ఒక ప్రయోగాన్ని నిర్వహించాడు. ఫలితంగా, నేను ప్రశ్నలోని మూలకం యొక్క నిరాకార సవరణను పొందాను. అదే శాస్త్రవేత్తలు కనుగొన్న పరమాణువుకు లాటిన్ పేరును ప్రతిపాదించారు.
కొద్దిసేపటి తరువాత, 1855 లో, మరొక శాస్త్రవేత్త - సెయింట్-క్లైర్-డెవిల్లే - మరొక అలోట్రోపిక్ రకాన్ని - స్ఫటికాకార సిలికాన్ను సంశ్లేషణ చేయగలిగాడు. అప్పటి నుండి, ఈ మూలకం మరియు దాని లక్షణాల గురించి జ్ఞానం చాలా త్వరగా విస్తరించడం ప్రారంభించింది. ప్రజలు తమ స్వంత అవసరాలను తీర్చుకోవడానికి చాలా తెలివిగా ఉపయోగించగల ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉన్నారని గ్రహించారు. అందువలన, నేడు ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు టెక్నాలజీలో అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన అంశాలలో ఒకటి సిలికాన్. దీని ఉపయోగం ప్రతి సంవత్సరం దాని సరిహద్దులను మాత్రమే విస్తరిస్తుంది.
1831లో హెస్ అనే శాస్త్రవేత్త పరమాణువుకు రష్యన్ పేరు పెట్టారు. ఇదే నేటికీ నిలిచిపోయింది.
ప్రకృతిలో సమృద్ధి పరంగా, సిలికాన్ ఆక్సిజన్ తర్వాత రెండవ స్థానంలో ఉంది. భూమి యొక్క క్రస్ట్లోని ఇతర అణువులతో పోల్చితే దాని శాతం 29.5%. అదనంగా, కార్బన్ మరియు సిలికాన్ ఒకదానితో ఒకటి బంధించడం ద్వారా గొలుసులను ఏర్పరచగల రెండు ప్రత్యేక మూలకాలు. అందుకే 400 కంటే ఎక్కువ విభిన్న సహజ ఖనిజాలు తరువాతి కోసం ప్రసిద్ధి చెందాయి, దీనిలో ఇది లిథోస్పియర్, హైడ్రోస్పియర్ మరియు బయోమాస్లో కనిపిస్తుంది.
సిలికాన్ సరిగ్గా ఎక్కడ దొరుకుతుంది?
- మట్టి యొక్క లోతైన పొరలలో.
- రాళ్ళు, నిక్షేపాలు మరియు మాసిఫ్లలో.
- నీటి శరీరాల దిగువన, ముఖ్యంగా సముద్రాలు మరియు మహాసముద్రాలు.
- జంతు రాజ్యం యొక్క మొక్కలు మరియు సముద్ర జీవితంలో.
- మానవ శరీరం మరియు భూసంబంధమైన జంతువులలో.
పెద్ద మొత్తంలో సిలికాన్ను కలిగి ఉన్న అనేక సాధారణ ఖనిజాలు మరియు రాళ్లను మనం గుర్తించవచ్చు. వారి కెమిస్ట్రీ ఏమిటంటే వాటిలోని స్వచ్ఛమైన మూలకం యొక్క ద్రవ్యరాశి కంటెంట్ 75% కి చేరుకుంటుంది. అయితే, నిర్దిష్ట సంఖ్య పదార్థం యొక్క రకాన్ని బట్టి ఉంటుంది. కాబట్టి, సిలికాన్ కలిగిన రాళ్ళు మరియు ఖనిజాలు:
- ఫెల్డ్స్పార్స్;
- మైకా;
- ఉభయచరాలు;
- ఒపల్స్;
- చాల్సెడోనీ;
- సిలికేట్లు;
- ఇసుకరాళ్ళు;
- అల్యూమినోసిలికేట్స్;
- మట్టి మరియు ఇతరులు.
సముద్ర జంతువుల పెంకులు మరియు ఎక్సోస్కెలిటన్లలో పేరుకుపోయి, సిలికాన్ చివరికి నీటి వనరుల దిగువన శక్తివంతమైన సిలికా నిక్షేపాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ మూలకం యొక్క సహజ వనరులలో ఇది ఒకటి.
అదనంగా, సిలికాన్ దాని స్వచ్ఛమైన స్థానిక రూపంలో - స్ఫటికాల రూపంలో ఉంటుందని కనుగొనబడింది. కానీ అలాంటి డిపాజిట్లు చాలా అరుదు.
సిలికాన్ యొక్క భౌతిక లక్షణాలు
భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాల సమితి ప్రకారం మేము పరిశీలనలో ఉన్న మూలకాన్ని వర్గీకరిస్తే, మొదట భౌతిక పారామితులను నియమించడం అవసరం. ఇక్కడ కొన్ని ప్రధానమైనవి:
- ఇది రెండు అలోట్రోపిక్ సవరణల రూపంలో ఉంది - నిరాకార మరియు స్ఫటికాకార, ఇది అన్ని లక్షణాలలో విభిన్నంగా ఉంటుంది.
- క్రిస్టల్ లాటిస్ డైమండ్ మాదిరిగానే ఉంటుంది, ఎందుకంటే కార్బన్ మరియు సిలికాన్ ఈ విషయంలో ఆచరణాత్మకంగా ఒకే విధంగా ఉంటాయి. అయితే, అణువుల మధ్య దూరం భిన్నంగా ఉంటుంది (సిలికాన్ పెద్దది), కాబట్టి వజ్రం చాలా కష్టం మరియు బలంగా ఉంటుంది. లాటిస్ రకం - క్యూబిక్ ముఖం-కేంద్రీకృతమైనది.
- పదార్ధం చాలా పెళుసుగా ఉంటుంది మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ప్లాస్టిక్ అవుతుంది.
- ద్రవీభవన స్థానం 1415˚C.
- మరిగే స్థానం - 3250˚С.
- పదార్ధం యొక్క సాంద్రత 2.33 g/cm3.
- సమ్మేళనం యొక్క రంగు వెండి-బూడిద రంగులో ఉంటుంది, ఒక లక్షణం లోహ మెరుపుతో ఉంటుంది.
- ఇది మంచి సెమీకండక్టర్ లక్షణాలను కలిగి ఉంది, ఇది కొన్ని ఏజెంట్ల చేరికతో మారవచ్చు.
- నీరు, సేంద్రీయ ద్రావకాలు మరియు ఆమ్లాలలో కరగదు.
- క్షారాలలో ప్రత్యేకంగా కరుగుతుంది.
సిలికాన్ యొక్క గుర్తించబడిన భౌతిక లక్షణాలు ప్రజలు దానిని మార్చటానికి మరియు వివిధ ఉత్పత్తులను రూపొందించడానికి దానిని ఉపయోగించటానికి అనుమతిస్తాయి. ఉదాహరణకు, ఎలక్ట్రానిక్స్లో స్వచ్ఛమైన సిలికాన్ వాడకం సెమీకండక్టివిటీ లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
రసాయన లక్షణాలు
సిలికాన్ యొక్క రసాయన లక్షణాలు ప్రతిచర్య పరిస్థితులపై చాలా ఆధారపడి ఉంటాయి. మేము ప్రామాణిక పారామితుల గురించి మాట్లాడినట్లయితే, మేము చాలా తక్కువ కార్యాచరణను సూచించాలి. స్ఫటికాకార మరియు నిరాకార సిలికాన్ రెండూ చాలా జడమైనవి. అవి బలమైన ఆక్సీకరణ ఏజెంట్లతో (ఫ్లోరిన్ మినహా) లేదా బలమైన తగ్గించే ఏజెంట్లతో సంకర్షణ చెందవు.
పదార్ధం యొక్క ఉపరితలంపై SiO 2 యొక్క ఆక్సైడ్ ఫిల్మ్ తక్షణమే ఏర్పడుతుంది, ఇది తదుపరి పరస్పర చర్యలను నిరోధిస్తుంది. ఇది నీరు, గాలి మరియు ఆవిరి ప్రభావంతో ఏర్పడుతుంది.
మీరు ప్రామాణిక పరిస్థితులను మార్చినట్లయితే మరియు సిలికాన్ను 400˚C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతకు వేడి చేస్తే, దాని రసాయన చర్య బాగా పెరుగుతుంది. ఈ సందర్భంలో, ఇది దీనితో ప్రతిస్పందిస్తుంది:
- ఆక్సిజన్;
- అన్ని రకాల హాలోజన్లు;
- హైడ్రోజన్.
ఉష్ణోగ్రతలో మరింత పెరుగుదలతో, బోరాన్, నత్రజని మరియు కార్బన్తో పరస్పర చర్య ద్వారా ఉత్పత్తుల నిర్మాణం సాధ్యమవుతుంది. కార్బోరండమ్ - SiC - ప్రత్యేక ప్రాముఖ్యత ఉంది, ఇది మంచి రాపిడి పదార్థం.
అలాగే, లోహాలతో ప్రతిచర్యలలో సిలికాన్ యొక్క రసాయన లక్షణాలు స్పష్టంగా కనిపిస్తాయి. వాటికి సంబంధించి, ఇది ఆక్సిడైజింగ్ ఏజెంట్, అందుకే ఉత్పత్తులను సిలిసైడ్లు అంటారు. ఇలాంటి సమ్మేళనాలు ప్రసిద్ధి చెందాయి:
- ఆల్కలీన్;
- ఆల్కలీన్ భూమి;
- పరివర్తన లోహాలు.
ఇనుము మరియు సిలికాన్లను కలపడం ద్వారా పొందిన సమ్మేళనం అసాధారణ లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. దీనిని ఫెర్రోసిలికాన్ సిరామిక్స్ అని పిలుస్తారు మరియు పరిశ్రమలో విజయవంతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
సిలికాన్ సంక్లిష్ట పదార్ధాలతో సంకర్షణ చెందదు, అందువల్ల, వాటి అన్ని రకాల్లో, ఇది మాత్రమే కరిగిపోతుంది:
- ఆక్వా రెజియా (నైట్రిక్ మరియు హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లాల మిశ్రమం);
- కాస్టిక్ ఆల్కాలిస్.
ఈ సందర్భంలో, ద్రావణం యొక్క ఉష్ణోగ్రత కనీసం 60˚C ఉండాలి. ఇవన్నీ మరోసారి పదార్ధం యొక్క భౌతిక ఆధారాన్ని నిర్ధారిస్తాయి - వజ్రం లాంటి స్థిరమైన క్రిస్టల్ లాటిస్, ఇది బలం మరియు జడత్వం ఇస్తుంది.
పొందే పద్ధతులు
సిలికాన్ను దాని స్వచ్ఛమైన రూపంలో పొందడం ఆర్థికంగా చాలా ఖరీదైన ప్రక్రియ. అదనంగా, దాని లక్షణాల కారణంగా, ఏదైనా పద్ధతి 90-99% స్వచ్ఛమైన ఉత్పత్తిని మాత్రమే ఇస్తుంది, అయితే లోహాలు మరియు కార్బన్ రూపంలో మలినాలు ఒకే విధంగా ఉంటాయి. అందువల్ల, పదార్థాన్ని పొందడం సరిపోదు. ఇది విదేశీ మూలకాల నుండి కూడా పూర్తిగా శుభ్రం చేయాలి.
సాధారణంగా, సిలికాన్ ఉత్పత్తి రెండు ప్రధాన మార్గాల్లో నిర్వహించబడుతుంది:
- తెల్లని ఇసుక నుండి, ఇది స్వచ్ఛమైన సిలికాన్ ఆక్సైడ్ SiO 2. ఇది క్రియాశీల లోహాలతో (చాలా తరచుగా మెగ్నీషియం) లెక్కించబడినప్పుడు, నిరాకార మార్పు రూపంలో ఒక ఉచిత మూలకం ఏర్పడుతుంది. ఈ పద్ధతి యొక్క స్వచ్ఛత ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఉత్పత్తి 99.9 శాతం దిగుబడితో పొందబడుతుంది.
- పారిశ్రామిక స్థాయిలో మరింత విస్తృతమైన పద్ధతి ప్రత్యేకమైన థర్మల్ బట్టీలలో కోక్తో కరిగిన ఇసుకను సింటరింగ్ చేయడం. ఈ పద్ధతిని రష్యన్ శాస్త్రవేత్త N. N. బెకెటోవ్ అభివృద్ధి చేశారు.
తదుపరి ప్రాసెసింగ్లో ఉత్పత్తులను శుద్దీకరణ పద్ధతులకు లోబడి ఉంటుంది. ఈ ప్రయోజనం కోసం, ఆమ్లాలు లేదా హాలోజన్లు (క్లోరిన్, ఫ్లోరిన్) ఉపయోగించబడతాయి.
నిరాకార సిలికాన్
సిలికాన్ యొక్క ప్రతి అలోట్రోపిక్ సవరణలు విడిగా పరిగణించబడకపోతే దాని క్యారెక్టరైజేషన్ అసంపూర్ణంగా ఉంటుంది. వాటిలో మొదటిది నిరాకారమైనది. ఈ స్థితిలో, మేము పరిశీలిస్తున్న పదార్ధం గోధుమ-గోధుమ పొడి, చక్కగా చెదరగొట్టబడుతుంది. ఇది అధిక స్థాయి హైగ్రోస్కోపిసిటీని కలిగి ఉంటుంది మరియు వేడిచేసినప్పుడు చాలా ఎక్కువ రసాయన చర్యను ప్రదర్శిస్తుంది. ప్రామాణిక పరిస్థితులలో, ఇది బలమైన ఆక్సీకరణ ఏజెంట్ - ఫ్లోరిన్తో మాత్రమే సంకర్షణ చెందుతుంది.
నిరాకార సిలికాన్ను ఒక రకమైన స్ఫటికాకార సిలికాన్ అని పిలవడం పూర్తిగా సరైనది కాదు. ఈ పదార్ధం స్ఫటికాల రూపంలో ఉన్న మెత్తగా చెదరగొట్టబడిన సిలికాన్ యొక్క ఒక రూపం మాత్రమే అని దాని లాటిస్ చూపిస్తుంది. అందువల్ల, ఈ మార్పులు ఒకే సమ్మేళనం.
అయినప్పటికీ, వారి లక్షణాలు భిన్నంగా ఉంటాయి, అందుకే అలోట్రోపి గురించి మాట్లాడటం ఆచారం. నిరాకార సిలికాన్ అధిక కాంతి శోషణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. అదనంగా, కొన్ని పరిస్థితులలో, ఈ సూచిక స్ఫటికాకార రూపం కంటే చాలా రెట్లు ఎక్కువ. అందువలన, ఇది సాంకేతిక ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ రూపంలో (పొడి), సమ్మేళనం ఏదైనా ఉపరితలంపై సులభంగా వర్తించబడుతుంది, అది ప్లాస్టిక్ లేదా గాజు. అందుకే నిరాకార సిలికాన్ ఉపయోగించడానికి చాలా సౌకర్యవంతంగా ఉంటుంది. వివిధ పరిమాణాల ఆధారంగా అప్లికేషన్.
ఈ రకమైన బ్యాటరీలు చాలా త్వరగా అరిగిపోయినప్పటికీ, ఇది పదార్ధం యొక్క సన్నని చలనచిత్రం యొక్క రాపిడితో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది, వాటి ఉపయోగం మరియు డిమాండ్ మాత్రమే పెరుగుతోంది. అన్నింటికంటే, స్వల్ప సేవా జీవితంలో కూడా, నిరాకార సిలికాన్ ఆధారంగా సౌర బ్యాటరీలు మొత్తం సంస్థలకు శక్తిని అందించగలవు. అదనంగా, అటువంటి పదార్ధం యొక్క ఉత్పత్తి వ్యర్థ రహితంగా ఉంటుంది, ఇది చాలా పొదుపుగా ఉంటుంది.
క్రియాశీల లోహాలతో సమ్మేళనాలను తగ్గించడం ద్వారా ఈ మార్పు పొందబడుతుంది, ఉదాహరణకు, సోడియం లేదా మెగ్నీషియం.
స్ఫటికాకార సిలికాన్
ప్రశ్నలోని మూలకం యొక్క వెండి-బూడిద మెరిసే మార్పు. ఈ రూపం అత్యంత సాధారణమైనది మరియు డిమాండ్లో ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఈ పదార్ధం కలిగి ఉన్న గుణాత్మక లక్షణాల సమితి ద్వారా ఇది వివరించబడింది.
క్రిస్టల్ లాటిస్తో సిలికాన్ యొక్క లక్షణాలు దాని రకాల వర్గీకరణను కలిగి ఉంటాయి, ఎందుకంటే వాటిలో చాలా ఉన్నాయి:
- ఎలక్ట్రానిక్ నాణ్యత - స్వచ్ఛమైన మరియు అత్యధిక నాణ్యత. ఈ రకం ముఖ్యంగా సున్నితమైన పరికరాలను రూపొందించడానికి ఎలక్ట్రానిక్స్లో ఉపయోగించబడుతుంది.
- సన్నీ నాణ్యత. పేరు ఉపయోగం యొక్క ప్రాంతాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. ఇది చాలా ఎక్కువ స్వచ్ఛత కలిగిన సిలికాన్, దీని ఉపయోగం అధిక-నాణ్యత మరియు దీర్ఘకాలిక సౌర ఘటాలను సృష్టించడానికి అవసరం. స్ఫటికాకార నిర్మాణం ఆధారంగా రూపొందించబడిన ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ కన్వర్టర్లు వివిధ రకాలైన సబ్స్ట్రేట్లపైకి చిమ్మడం ద్వారా నిరాకార సవరణను ఉపయోగించి సృష్టించబడిన వాటి కంటే అధిక నాణ్యత మరియు దుస్తులు-నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి.
- సాంకేతిక సిలికాన్. ఈ రకంలో 98% స్వచ్ఛమైన మూలకం ఉన్న పదార్ధం యొక్క నమూనాలు ఉన్నాయి. మిగతావన్నీ వివిధ రకాల మలినాలకు వెళతాయి:
- అల్యూమినియం;
- క్లోరిన్;
- కార్బన్;
- భాస్వరం మరియు ఇతరులు.
ప్రశ్నలోని పదార్ధం యొక్క చివరి రకం సిలికాన్ యొక్క పాలీక్రిస్టల్స్ను పొందేందుకు ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ ప్రయోజనం కోసం, రీక్రిస్టలైజేషన్ ప్రక్రియలు నిర్వహిస్తారు. ఫలితంగా, స్వచ్ఛత పరంగా, సౌర మరియు ఎలక్ట్రానిక్ నాణ్యతగా వర్గీకరించబడే ఉత్పత్తులు పొందబడతాయి.
దాని స్వభావం ప్రకారం, పాలీసిలికాన్ నిరాకార మరియు స్ఫటికాకార మార్పుల మధ్య మధ్యస్థ ఉత్పత్తి. ఈ ఎంపిక పని చేయడం సులభం, ఇది బాగా ప్రాసెస్ చేయబడుతుంది మరియు ఫ్లోరిన్ మరియు క్లోరిన్తో శుభ్రం చేయబడుతుంది.
ఫలిత ఉత్పత్తులను ఈ క్రింది విధంగా వర్గీకరించవచ్చు:
- మల్టీసిలికాన్;
- మోనోక్రిస్టలైన్;
- ప్రొఫైల్డ్ స్ఫటికాలు;
- సిలికాన్ స్క్రాప్;
- సాంకేతిక సిలికాన్;
- పదార్థం యొక్క శకలాలు మరియు స్క్రాప్ల రూపంలో ఉత్పత్తి వ్యర్థాలు.
వాటిలో ప్రతి ఒక్కటి పరిశ్రమలో అనువర్తనాన్ని కనుగొంటుంది మరియు పూర్తిగా మానవులచే ఉపయోగించబడుతుంది. అందువల్ల, సిలికాన్ను తాకే వాటిని వ్యర్థాలు కానివిగా పరిగణిస్తారు. ఇది నాణ్యతను ప్రభావితం చేయకుండా దాని ఆర్థిక వ్యయాన్ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది.
స్వచ్ఛమైన సిలికాన్ ఉపయోగించడం
పారిశ్రామిక సిలికాన్ ఉత్పత్తి బాగా స్థిరపడింది మరియు దాని స్థాయి చాలా పెద్దది. ఈ మూలకం, స్వచ్ఛమైన మరియు వివిధ సమ్మేళనాల రూపంలో, సైన్స్ మరియు టెక్నాలజీ యొక్క వివిధ శాఖలలో విస్తృతంగా మరియు డిమాండ్లో ఉండటం దీనికి కారణం.
స్ఫటికాకార మరియు నిరాకార సిలికాన్ దాని స్వచ్ఛమైన రూపంలో ఎక్కడ ఉపయోగించబడుతుంది?
- లోహశాస్త్రంలో, లోహాలు మరియు వాటి మిశ్రమాల లక్షణాలను మార్చగల సామర్థ్యం కలిగిన మిశ్రమ సంకలితంగా. అందువలన, ఇది ఉక్కు మరియు తారాగణం ఇనుము కరిగించడానికి ఉపయోగిస్తారు.
- పాలీసిలికాన్ - స్వచ్ఛమైన సంస్కరణను తయారు చేయడానికి వివిధ రకాలైన పదార్థాలు ఉపయోగించబడతాయి.
- సిలికాన్ సమ్మేళనాలు మొత్తం రసాయన పరిశ్రమ, ఇది నేడు ప్రత్యేక ప్రజాదరణ పొందింది. ఆర్గానోసిలికాన్ పదార్థాలు ఔషధాలలో, వంటకాలు, సాధనాలు మరియు మరెన్నో తయారీలో ఉపయోగించబడతాయి.
- వివిధ సోలార్ ప్యానెల్స్ తయారీ. శక్తిని పొందే ఈ పద్ధతి భవిష్యత్తులో అత్యంత ఆశాజనకంగా ఉంటుంది. పర్యావరణ అనుకూలమైన, ఆర్థికంగా ప్రయోజనకరమైన మరియు దుస్తులు-నిరోధకత ఈ రకమైన విద్యుత్ ఉత్పత్తి యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనాలు.
- సిలికాన్ చాలా కాలం నుండి లైటర్ల కోసం ఉపయోగించబడింది. పురాతన కాలంలో కూడా, ప్రజలు అగ్నిని వెలిగించేటప్పుడు స్పార్క్ ఉత్పత్తి చేయడానికి చెకుముకిరాయిని ఉపయోగించారు. ఈ సూత్రం వివిధ రకాల లైటర్ల ఉత్పత్తికి ఆధారం. ఈ రోజు ఫ్లింట్ ఒక నిర్దిష్ట కూర్పు యొక్క మిశ్రమంతో భర్తీ చేయబడిన రకాలు ఉన్నాయి, ఇది మరింత వేగవంతమైన ఫలితాన్ని ఇస్తుంది (స్పార్కింగ్).
- ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు సౌర శక్తి.
- గ్యాస్ లేజర్ పరికరాలలో అద్దాల తయారీ.
అందువలన, స్వచ్ఛమైన సిలికాన్ చాలా ప్రయోజనకరమైన మరియు ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉంది, ఇది ముఖ్యమైన మరియు అవసరమైన ఉత్పత్తులను రూపొందించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.
సిలికాన్ సమ్మేళనాల అప్లికేషన్
సాధారణ పదార్ధంతో పాటు, వివిధ సిలికాన్ సమ్మేళనాలు కూడా ఉపయోగించబడతాయి మరియు చాలా విస్తృతంగా ఉన్నాయి. సిలికేట్ అనే పరిశ్రమ మొత్తం ఉంది. ఇది ఈ అద్భుతమైన మూలకాన్ని కలిగి ఉన్న వివిధ పదార్ధాల ఉపయోగంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ సమ్మేళనాలు ఏమిటి మరియు వాటి నుండి ఏమి ఉత్పత్తి అవుతుంది?
- క్వార్ట్జ్, లేదా నది ఇసుక - SiO 2. సిమెంట్ మరియు గాజు వంటి నిర్మాణ మరియు అలంకరణ సామగ్రిని తయారు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఈ పదార్థాలు ఎక్కడ ఉపయోగించబడుతున్నాయో అందరికీ తెలుసు. ఈ భాగాలు లేకుండా ఏ నిర్మాణం పూర్తి చేయబడదు, ఇది సిలికాన్ సమ్మేళనాల ప్రాముఖ్యతను నిర్ధారిస్తుంది.
- సిలికేట్ సిరామిక్స్, ఇందులో మట్టి పాత్రలు, పింగాణీ, ఇటుక మరియు వాటి ఆధారంగా ఉత్పత్తులు ఉంటాయి. ఈ భాగాలు వైద్యంలో, వంటకాల తయారీలో, అలంకార ఆభరణాలు, గృహోపకరణాలు, నిర్మాణం మరియు మానవ కార్యకలాపాల యొక్క ఇతర రోజువారీ ప్రాంతాలలో ఉపయోగించబడతాయి.
- - సిలికాన్లు, సిలికా జెల్లు, సిలికాన్ నూనెలు.
- సిలికేట్ జిగురు - పైరోటెక్నిక్స్ మరియు నిర్మాణంలో స్టేషనరీగా ఉపయోగించబడుతుంది.
సిలికాన్, దీని ధర ప్రపంచ మార్కెట్లో మారుతూ ఉంటుంది, అయితే కిలోగ్రాముకు 100 రష్యన్ రూబిళ్లు (స్ఫటికాకారానికి) పై నుండి క్రిందికి దాటదు, ఇది కోరుకునే మరియు విలువైన పదార్థం. సహజంగానే, ఈ మూలకం యొక్క సమ్మేళనాలు కూడా విస్తృతంగా మరియు వర్తించేవి.
సిలికాన్ యొక్క జీవ పాత్ర
శరీరానికి దాని ప్రాముఖ్యత దృష్ట్యా, సిలికాన్ ముఖ్యమైనది. కణజాలంలో దాని కంటెంట్ మరియు పంపిణీ క్రింది విధంగా ఉంది:
- 0.002% - కండరము;
- 0.000017% - ఎముక;
- రక్తం - 3.9 mg/l.
ప్రతిరోజూ ఒక గ్రాము సిలికాన్ తప్పనిసరిగా తీసుకోవాలి, లేకపోతే వ్యాధులు అభివృద్ధి చెందుతాయి. వాటిలో ఏవీ ప్రాణాంతకమైనవి కావు, కానీ దీర్ఘకాలిక సిలికాన్ ఆకలి దీనికి దారితీస్తుంది:
- జుట్టు ఊడుట;
- మోటిమలు మరియు మొటిమలు కనిపించడం;
- ఎముకల పెళుసుదనం మరియు పెళుసుదనం;
- సులభమైన కేశనాళిక పారగమ్యత;
- అలసట మరియు తలనొప్పి;
- అనేక గాయాలు మరియు గాయాలు రూపాన్ని.
మొక్కలకు, సాధారణ పెరుగుదల మరియు అభివృద్ధికి సిలికాన్ ఒక ముఖ్యమైన సూక్ష్మ మూలకం. జంతువులపై చేసిన ప్రయోగాలు రోజూ తగినంత మొత్తంలో సిలికాన్ను తినే వ్యక్తులు మెరుగ్గా పెరుగుతాయని చూపించాయి.
సిలికాన్. సిలికాన్ యొక్క భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలు
సిలికాన్ అనేది D.I ద్వారా రసాయన మూలకాల యొక్క ఆవర్తన పట్టిక యొక్క మూడవ కాలం యొక్క నాల్గవ సమూహం యొక్క ప్రధాన ఉప సమూహం యొక్క మూలకం. మెండలీవ్, పరమాణు సంఖ్య 14తో. Si (lat. సిలిసియం), నాన్-మెటల్ ద్వారా సూచించబడుతుంది. భౌతిక లక్షణాలు: స్ఫటికాకార సిలికాన్ లోహ మెరుపు, వక్రీభవన, చాలా కఠినమైన, సెమీకండక్టర్. 2. రసాయన లక్షణాలు: సిలికాన్ క్రియారహితంగా ఉంటుంది: ఎ) ఎత్తైన ఉష్ణోగ్రతల వద్ద (400-600
- బి) సంక్లిష్ట పదార్ధాల నుండి, సిలికాన్ ఆల్కాలిస్తో చర్య జరుపుతుంది
- సి) లోహాలతో చర్య జరిపి సిలిసైడ్లను ఏర్పరుస్తుంది
సిలికా, దాని లక్షణాలు మరియు అప్లికేషన్లు. సహజ మరియు పారిశ్రామిక సిలికేట్లు. నిర్మాణంలో వాటి ఉపయోగం
సిలికాన్(IV) ఆక్సైడ్ (సిలికాన్ డయాక్సైడ్, సిలికా SiO2) - రంగులేని స్ఫటికాలు, ద్రవీభవన స్థానం 1713--1728 °C, అధిక కాఠిన్యం మరియు బలాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
సిలికాన్ డయాక్సైడ్ గాజు, సిరామిక్స్, అబ్రాసివ్లు, కాంక్రీట్ ఉత్పత్తుల ఉత్పత్తిలో, సిలికాన్ ఉత్పత్తికి, రబ్బరు ఉత్పత్తిలో పూరకంగా, సిలికా రిఫ్రాక్టరీల ఉత్పత్తిలో, క్రోమాటోగ్రఫీలో ఉపయోగించబడుతుంది. క్వార్ట్జ్ స్ఫటికాలు పైజోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు అందువల్ల రేడియో ఇంజనీరింగ్, అల్ట్రాసోనిక్ ఇన్స్టాలేషన్లు మరియు లైటర్లలో ఉపయోగిస్తారు. సిలికాన్ డయాక్సైడ్ దాదాపు అన్ని భూసంబంధమైన శిలలలో ప్రధాన భాగం, ప్రత్యేకించి డయాటోమాసియస్ భూమి. లిథోస్పియర్ ద్రవ్యరాశిలో 87% సిలికా మరియు సిలికేట్లను కలిగి ఉంటుంది. నిరాకార నాన్-పోరస్ సిలికాన్ డయాక్సైడ్ ఆహార పరిశ్రమలో ఎక్సైపియెంట్ E551గా ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది కేకింగ్ మరియు కేకింగ్, పారాఫార్మాస్యూటికల్స్ (టూత్పేస్ట్లు), ఔషధ పరిశ్రమలో ఎక్సైపియెంట్గా (చాలా ఫార్మాకోపోయియాస్లో చేర్చబడింది), అలాగే ఆహార సంకలితం లేదా ఔషధంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఎంట్రోసోర్బెంట్గా. సిలికాన్ డయాక్సైడ్ యొక్క కృత్రిమంగా ఉత్పత్తి చేయబడిన చలనచిత్రాలు మైక్రో సర్క్యూట్లు మరియు ఇతర ఎలక్ట్రానిక్ భాగాల ఉత్పత్తిలో అవాహకం వలె ఉపయోగించబడతాయి. ఫైబర్ ఆప్టిక్ కేబుల్స్ ఉత్పత్తికి కూడా ఉపయోగిస్తారు. స్వచ్ఛమైన ఫ్యూజ్డ్ సిలికాను దానికి జోడించిన కొన్ని ప్రత్యేక పదార్ధాలతో ఉపయోగిస్తారు. సిలికా ఫిలమెంట్ ఎలక్ట్రానిక్ సిగరెట్ల యొక్క హీటింగ్ ఎలిమెంట్స్లో కూడా ఉపయోగించబడుతుంది, ఎందుకంటే ఇది ద్రవాన్ని బాగా గ్రహిస్తుంది మరియు కాయిల్ యొక్క వేడి కింద కూలిపోదు. పెద్ద స్పష్టమైన క్వార్ట్జ్ స్ఫటికాలను పాక్షిక విలువైన రాళ్లుగా ఉపయోగిస్తారు; రంగులేని స్ఫటికాలను రాక్ క్రిస్టల్ అని, వైలెట్ స్ఫటికాలను అమెథిస్ట్లు అని మరియు పసుపు స్ఫటికాలను సిట్రిన్ అని పిలుస్తారు. మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్లో, సిలికాన్ డయాక్సైడ్ ప్రధాన పదార్థాలలో ఒకటి. ఇది ఇన్సులేటింగ్ పొరగా మరియు రక్షణ పూతగా కూడా ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది సిలికాన్ యొక్క థర్మల్ ఆక్సీకరణ, రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ మరియు మాగ్నెట్రాన్ స్పుట్టరింగ్ ద్వారా సన్నని చలనచిత్రాల రూపంలో పొందబడుతుంది. సిలికాన్ డయాక్సైడ్ SiO2 అనేది ఆమ్ల ఆక్సైడ్, ఇది నీటితో చర్య తీసుకోదు. రసాయనికంగా ఆమ్లాలకు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది, అయితే హైడ్రోజన్ ఫ్లోరైడ్ వాయువుతో చర్య జరుపుతుంది
మరియు హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్:
ఈ రెండు ప్రతిచర్యలు గాజు చెక్కడానికి విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి. SiO2 ఆల్కాలిస్ మరియు బేసిక్ ఆక్సైడ్లతో, అలాగే క్రియాశీల లోహాల కార్బోనేట్లతో కలిసినప్పుడు, సిలికేట్లు ఏర్పడతాయి - స్థిరమైన కూర్పు లేని సాధారణ ఫార్ములా xH2O ySiO2 యొక్క చాలా బలహీనమైన, నీటిలో కరగని సిలిసిక్ ఆమ్లాల లవణాలు (చాలా తరచుగా సాహిత్యంలో ఇది ప్రస్తావించబడిన సిలిసిక్ ఆమ్లాలు కాదు, కానీ సిలిసిక్ ఆమ్లం, వాస్తవానికి మనం అదే పదార్ధం గురించి మాట్లాడుతున్నాము).
ఉదాహరణకు, సోడియం ఆర్థోసిలికేట్ పొందవచ్చు:
కాల్షియం మెటాసిలికేట్:
లేదా మిశ్రమ కాల్షియం మరియు సోడియం సిలికేట్:
సిలికేట్ నుండి
Na2CaSi6O14 (Na2O CaO 6SiO2)
విండో గ్లాస్ తయారీ. చాలా సిలికేట్లు స్థిరమైన కూర్పును కలిగి ఉండవు. అన్ని సిలికేట్లలో, సోడియం మరియు పొటాషియం సిలికేట్లు మాత్రమే నీటిలో కరుగుతాయి. నీటిలో ఈ సిలికేట్ల పరిష్కారాలను ద్రవ గాజు అంటారు. జలవిశ్లేషణ కారణంగా, ఈ పరిష్కారాలు అధిక ఆల్కలీన్ వాతావరణం ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి. హైడ్రోలైజ్డ్ సిలికేట్లు నిజమైనవి కాకుండా ఘర్షణ పరిష్కారాల ఏర్పాటు ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి. సోడియం లేదా పొటాషియం సిలికేట్ల ద్రావణాలు ఆమ్లీకరించబడినప్పుడు, హైడ్రేటెడ్ సిలిసిక్ ఆమ్లాల జిలాటినస్ వైట్ అవక్షేపం అవక్షేపించబడుతుంది. ఘన సిలికాన్ డయాక్సైడ్ మరియు అన్ని సిలికేట్లు రెండింటి యొక్క ప్రధాన నిర్మాణ మూలకం సిలికాన్ అణువు Si చుట్టూ నాలుగు ఆక్సిజన్ పరమాణువులు O యొక్క టెట్రాహెడ్రాన్ చుట్టూ ఉంటుంది. ఈ సందర్భంలో, ప్రతి ఆక్సిజన్ అణువు రెండు సిలికాన్ అణువులతో అనుసంధానించబడి ఉంటుంది. శకలాలు వివిధ మార్గాల్లో ఒకదానికొకటి కనెక్ట్ చేయబడతాయి. సిలికేట్లలో, వాటి శకలాలు కనెక్షన్ల స్వభావం ప్రకారం, అవి ద్వీపం, గొలుసు, రిబ్బన్, లేయర్డ్, ఫ్రేమ్ మరియు ఇతరులుగా విభజించబడ్డాయి. సిలికేట్లు సిలికాన్ డయాక్సైడ్ (సిలికా) మరియు ఇతర మూలకాల ఆక్సైడ్లచే ఏర్పడిన సమ్మేళనాల విస్తృత తరగతి. ప్రకృతిలో సిలికేట్స్. మానవ జీవితంలో సిలికేట్ల పాత్రను అర్థం చేసుకోవడానికి, మొదట భూగోళం యొక్క నిర్మాణాన్ని చూద్దాం. ఆధునిక భావనల ప్రకారం, భూగోళం అనేక షెల్లను కలిగి ఉంటుంది. భూమి యొక్క బయటి షెల్, భూమి యొక్క క్రస్ట్ లేదా లిథోస్పియర్, గ్రానైట్ మరియు బసాల్ట్ షెల్స్ మరియు సన్నని అవక్షేప పొరతో ఏర్పడుతుంది. గ్రానైట్ షెల్ ప్రధానంగా గ్రానైట్ను కలిగి ఉంటుంది - ఫెల్డ్స్పార్స్, మైకా, యాంఫిబోల్స్ మరియు పైరోక్సేన్ల యొక్క దట్టమైన అంతర పెరుగుదలలు మరియు బసాల్ట్ షెల్ - గ్రానైట్-వంటి, కానీ గబ్రో, డయాబేస్ మరియు బసాల్ట్ల వంటి భారీ సిలికేట్ రాళ్లను కలిగి ఉంటుంది. అవక్షేపణ శిలలు భూమి యొక్క ఉపరితలం యొక్క లక్షణాల లక్షణాల ప్రభావంతో ఇతర శిలలను నాశనం చేయడం ద్వారా ఏర్పడతాయి. అవక్షేపణ పొర యొక్క ఒక భాగం, ప్రత్యేకించి, బంకమట్టి, దీని ఆధారం సిలికేట్ ఖనిజ కయోలినైట్. 95 wt వద్ద లిథోస్పియర్. % సిలికేట్ల ద్వారా ఏర్పడుతుంది. ఖండాంతర ప్రాంతంలో దీని సగటు మందం 30-40 కి.మీ. అప్పుడు సిమాటిక్ షెల్ లేదా ఎగువ మాంటిల్ ఉంది, దీని ఖనిజాలు బహుశా ఇనుము మరియు మెగ్నీషియం సిలికేట్లతో ఆధిపత్యం చెలాయిస్తాయి. ఈ షెల్ మొత్తం భూగోళాన్ని కప్పి 1200 కి.మీ లోతు వరకు విస్తరించి ఉంది. 1200 నుండి 2900 కిమీ వరకు ఇంటర్మీడియట్ షెల్ ఉంది. దాని కూర్పు వివాదాస్పదమైనది, కానీ సిలికేట్ల ఉనికి దానిలో భావించబడుతుంది. ఈ షెల్ కింద 2900 నుండి 6370 కి.మీ లోతులో కోర్ ఉంది. ఇటీవల, కోర్ కూడా సిలికేట్ కూర్పును కలిగి ఉందని సూచించబడింది. భూమి యొక్క ఉపరితలం నుండి దాని మధ్యకు వెళ్లేటప్పుడు, రాళ్ల సాంద్రత మరియు ప్రాథమికత పెరుగుతుంది (మెటల్ ఆక్సైడ్లు మరియు సిలికా కంటెంట్ మధ్య నిష్పత్తి), ఒత్తిడి మరియు ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది. పురాతన సాధనాలను చెకుముకి నుండి మనిషి తయారు చేశాడు - చాల్సెడోనీ, క్వార్ట్జ్ మరియు ఒపల్ (800-60 వేల సంవత్సరాలు BC) యొక్క దట్టమైన మొత్తం. తరువాత, జాస్పర్, రాక్ క్రిస్టల్, అగేట్, అబ్సిడియన్ (అగ్నిపర్వత సిలికేట్ గ్లాస్), జాడే దీని కోసం ఉపయోగించడం ప్రారంభమైంది, సిలికేట్ ఖనిజాలకు సాధారణంగా ఆమోదించబడిన వర్గీకరణ (ఖనిజ నామకరణం) లేదు; వాటి పేర్లు చాలా తరచుగా స్ఫటికాల రూపాన్ని బట్టి వస్తాయి. వాటి భౌతిక లక్షణాలు, స్థానం లేదా వాటిని కనుగొన్న శాస్త్రవేత్త పేరు. గ్రీకు నుండి అనువదించబడిన ప్లాజియోక్లేస్ అంటే ఏటవాలుగా విభజించబడింది మరియు పైరోక్సేన్ అంటే వక్రీభవనం, ఇది ఈ ఖనిజాల లక్షణాలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. క్వార్ట్జ్ ఖనిజాలు, మలినాలను స్వభావాన్ని బట్టి, రంగుల విస్తృత శ్రేణిని కలిగి ఉంటాయి, ఇది వాటి పేర్లను నిర్ణయిస్తుంది: అమెథిస్ట్ - ఊదా, సిట్రిన్ - పసుపు, రాక్ క్రిస్టల్ - మంచు. సిలికా స్టిషోవైట్ మరియు కోసైట్ మరియు ఖనిజ బయోటైట్ యొక్క మార్పులు వాటిని కనుగొన్న శాస్త్రవేత్తల పేర్ల నుండి ఉద్భవించాయి, S.M. స్టిషోవ్, L. కోస్ మరియు Zh.B. బయో, మరియు ఖనిజ కయోలినైట్ చైనాలోని మౌంట్ కౌలింగ్ నుండి దాని పేరును పొందింది, ఇక్కడ పింగాణీ ఉత్పత్తి కోసం మట్టిని చాలాకాలంగా తవ్వారు. సహజ సిలికేట్లు మరియు సిలికా కూడా పారిశ్రామిక ప్రక్రియలలో ముడి పదార్థాలు మరియు తుది ఉత్పత్తులుగా ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి. అల్యూమినోసిలికేట్స్ - ప్లాజియోక్లేస్, పొటాషియం ఫెల్డ్స్పార్ మరియు సిలికాను సిరామిక్, గాజు మరియు సిమెంట్ పరిశ్రమలలో ముడి పదార్థాలుగా ఉపయోగిస్తారు. అగ్నినిరోధక మరియు విద్యుత్తు ఇన్సులేటింగ్ వస్త్ర ఉత్పత్తుల తయారీకి (బట్టలు, త్రాడులు, తాడులు), హైడ్రోసిలికేట్లకు చెందిన ఆస్బెస్టాస్ - యాంఫిబోల్స్ - విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. కొన్ని రకాల ఆస్బెస్టాస్ అధిక ఆమ్ల నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి మరియు రసాయన పరిశ్రమలో ఉపయోగించబడతాయి. బయోటైట్స్, మైకా సమూహం యొక్క ప్రతినిధులు, నిర్మాణం మరియు వాయిద్యం తయారీలో విద్యుత్ మరియు థర్మల్ ఇన్సులేషన్ పదార్థాలుగా ఉపయోగిస్తారు. పైరోక్సేన్లను మెటలర్జీ మరియు స్టోన్ ఫౌండ్రీ ఉత్పత్తిలో ఉపయోగిస్తారు మరియు లిథియం లోహాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి లియాల్ పైరోక్సేన్ను ఉపయోగిస్తారు. పైరోక్సేన్లు బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ స్లాగ్ మరియు నాన్-ఫెర్రస్ మెటలర్జీ స్లాగ్లో ఒక భాగం, ఇవి జాతీయ ఆర్థిక వ్యవస్థలో కూడా ఉపయోగించబడతాయి. గ్రానైట్లు, బసాల్ట్లు, గాబ్రోస్ మరియు డయాబేస్లు వంటి రాళ్ళు అద్భుతమైన నిర్మాణ సామగ్రి. ఆర్టిఫిషియల్ ఆరిజిన్ యొక్క సిలికేట్స్. సిలికేట్ పదార్థాలు లేకుండా - వివిధ రకాల సిమెంట్, కాంక్రీటు, స్లాగ్ కాంక్రీటు, సెరామిక్స్, గాజు, ఎనామెల్స్ మరియు గ్లేజ్ల రూపంలో పూతలు, మన రోజువారీ జీవితాన్ని ఊహించలేము. సిలికేట్ పదార్థాల ఉత్పత్తి స్థాయి ఆకట్టుకునే గణాంకాలుగా కనిపిస్తోంది. ఈ వ్యాసంలో మేము గాజు యొక్క స్వభావం మరియు ఉపయోగం గురించి తాకము. ఈ విషయాలు ఇప్పటికే లో చర్చించబడ్డాయి. అత్యంత పురాతనమైన సిలికేట్ పదార్థాలు సిరామిక్, బంకమట్టి మరియు వాటి మిశ్రమాలను వివిధ ఖనిజ సంకలితాలతో పొంది, రాయి లాంటి స్థితికి కాల్చారు. పురాతన ప్రపంచంలో, సిరామిక్ ఉత్పత్తులు భూమి అంతటా పంపిణీ చేయబడ్డాయి. 19వ శతాబ్దపు రెండవ సగం నుండి నేటి వరకు, పారిశ్రామిక సిరామిక్స్ పరిశ్రమ సిరామిక్స్ ఉత్పత్తి మరియు పరిధిని అపరిమితంగా విస్తరించింది. కృత్రిమ సిలికేట్ పదార్థానికి ఉదాహరణ పోర్ట్ ల్యాండ్ సిమెంట్, ఇది ఖనిజ బైండర్ల యొక్క అత్యంత సాధారణ రకాల్లో ఒకటి. భారీ బిల్డింగ్ బ్లాక్లు, స్లాబ్లు, పైపులు మరియు ఇటుకలను ఉత్పత్తి చేయడానికి సిమెంట్ నిర్మాణ భాగాలను ఒకదానితో ఒకటి బంధించడానికి ఉపయోగిస్తారు. కాంక్రీటు, స్లాగ్ కాంక్రీటు మరియు రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు వంటి విస్తృతంగా ఉపయోగించే నిర్మాణ సామగ్రికి సిమెంట్ ఆధారం. సిమెంట్ లేకుండా ఏ స్కేల్ నిర్మాణం ఉండదు. కెమిస్ట్రీలో పాఠశాల కోర్సు సిమెంట్ యొక్క రసాయన కూర్పు మరియు సాంకేతికత గురించి ప్రాథమిక ఆలోచనలను ఇస్తుంది, కాబట్టి మేము కొన్ని స్పష్టమైన వివరాలపై మాత్రమే నివసిస్తాము. అన్నింటిలో మొదటిది, సిమెంట్ క్లింకర్ అనేది బంకమట్టి మరియు సున్నపురాయి మిశ్రమాన్ని కాల్చడం యొక్క ఉత్పత్తి, మరియు సిమెంట్ దాని లక్షణాలను నియంత్రించే ఖనిజ సంకలితాలతో మెత్తగా గ్రౌండ్ క్లింకర్. సిమెంట్ ఇసుక మరియు నీటితో మిశ్రమంలో ఉపయోగించబడుతుంది. సిమెంట్ ఖనిజాలు H2O మరియు SiO2తో సంకర్షణ చెందుతాయి మరియు అదే సమయంలో గట్టిపడతాయి, ఇది బలమైన రాయి లాంటి నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. సిమెంట్ సెట్లు చేసినప్పుడు, సంక్లిష్ట ప్రక్రియలు జరుగుతాయి: హైడ్రోసిలికేట్లు మరియు హైడ్రోఅల్యూమినేట్లు, జలవిశ్లేషణ, ఘర్షణ పరిష్కారాల ఏర్పాటు మరియు వాటి స్ఫటికీకరణతో ఖనిజాల ఆర్ద్రీకరణ. సిమెంట్ మోర్టార్ మరియు సిమెంట్ క్లింకర్ ఖనిజాల గట్టిపడే ప్రక్రియలపై పరిశోధన సిలికేట్ల శాస్త్రం మరియు వాటి సాంకేతికత అభివృద్ధిలో ప్రధాన పాత్ర పోషించింది. మా నిర్మాణ స్థలాలు పెద్ద మొత్తంలో సిమెంట్, ఇటుకలు, ఫేసింగ్ స్లాబ్లు, టైల్స్, మురుగు పైపులు, గాజు మరియు వివిధ సహజ నిర్మాణ సామగ్రిని వినియోగిస్తాయి.
నిర్వచనం
సిలికాన్- ఆవర్తన పట్టికలోని పద్నాలుగో మూలకం. హోదా - లాటిన్ "సిలిసియం" నుండి Si. మూడవ కాలంలో ఉన్న, సమూహం IVA. కాని లోహాలను సూచిస్తుంది. అణు ఛార్జ్ 14.
భూమి యొక్క క్రస్ట్లోని అత్యంత సాధారణ మూలకాలలో సిలికాన్ ఒకటి. ఇది మా అధ్యయనానికి అందుబాటులో ఉన్న భూమి యొక్క క్రస్ట్లో 27% (wt.) వరకు ఉంటుంది, ఆక్సిజన్ తర్వాత సమృద్ధిగా రెండవ స్థానంలో ఉంది. ప్రకృతిలో, సిలికాన్ సమ్మేళనాలలో మాత్రమే కనుగొనబడుతుంది: సిలికాన్ డయాక్సైడ్ SiO 2 రూపంలో, సిలికాన్ అన్హైడ్రైడ్ లేదా సిలికా అని పిలుస్తారు, సిలిసిక్ ఆమ్లాల (సిలికేట్లు) లవణాల రూపంలో. అల్యూమినోసిలికేట్లు ప్రకృతిలో అత్యంత విస్తృతంగా ఉన్నాయి, అనగా. అల్యూమినియం కలిగిన సిలికేట్లు. వీటిలో ఫెల్డ్స్పార్స్, మైకాస్, కయోలిన్ మొదలైనవి ఉన్నాయి.
అన్ని సేంద్రీయ పదార్ధాలలో భాగమైన కార్బన్ వలె, సిలికాన్ మొక్క మరియు జంతు రాజ్యం యొక్క అతి ముఖ్యమైన అంశం.
సాధారణ పరిస్థితుల్లో, సిలికాన్ ముదురు బూడిద రంగు పదార్థం (Fig. 1). ఇది మెటల్ లాగా కనిపిస్తుంది. వక్రీభవన - ద్రవీభవన స్థానం 1415 o C. అధిక కాఠిన్యం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది.
అన్నం. 1. సిలికాన్. స్వరూపం.
సిలికాన్ యొక్క పరమాణు మరియు పరమాణు ద్రవ్యరాశి
ఒక పదార్ధం యొక్క సాపేక్ష పరమాణు ద్రవ్యరాశి (M r) అనేది కార్బన్ అణువు యొక్క ద్రవ్యరాశి 1/12 కంటే ఇచ్చిన అణువు యొక్క ద్రవ్యరాశి ఎన్ని రెట్లు ఎక్కువగా ఉందో చూపే సంఖ్య మరియు ఒక మూలకం యొక్క సాపేక్ష పరమాణు ద్రవ్యరాశి (A r) ఒక రసాయన మూలకం యొక్క పరమాణువుల సగటు ద్రవ్యరాశి కార్బన్ అణువు యొక్క 1/12 ద్రవ్యరాశి కంటే ఎన్ని రెట్లు ఎక్కువ.
ఉచిత స్థితిలో సిలికాన్ మోనాటమిక్ Si అణువుల రూపంలో ఉన్నందున, దాని పరమాణు మరియు పరమాణు ద్రవ్యరాశి విలువలు సమానంగా ఉంటాయి. అవి 28.084కి సమానం.
సిలికాన్ యొక్క అలోట్రోపి మరియు అలోట్రోపిక్ సవరణలు
సిలికాన్ రెండు అలోట్రోపిక్ మార్పుల రూపంలో ఉంటుంది: డైమండ్ లాంటి (క్యూబిక్) (స్థిరమైనది) మరియు గ్రాఫైట్ లాంటిది (అస్థిరమైనది). డైమండ్-వంటి సిలికాన్ ఘన మొత్తం స్థితిలో ఉంటుంది మరియు గ్రాఫైట్-వంటి సిలికాన్ నిరాకార స్థితిలో ఉంటుంది. అవి ప్రదర్శన మరియు రసాయన చర్యలో కూడా విభిన్నంగా ఉంటాయి.
స్ఫటికాకార సిలికాన్ లోహ మెరుపుతో ముదురు బూడిద రంగు పదార్థం, మరియు నిరాకార సిలికాన్ గోధుమ పొడి. రెండవ సవరణ మొదటిదానికంటే ఎక్కువ రియాక్టివ్గా ఉంటుంది.
సిలికాన్ యొక్క ఐసోటోపులు
ప్రకృతిలో సిలికాన్ను 28 Si, 29 Si మరియు 30 Si అనే మూడు స్థిరమైన ఐసోటోప్ల రూపంలో కనుగొనవచ్చు. వాటి ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలు వరుసగా 28, 29 మరియు 30. సిలికాన్ ఐసోటోప్ 28 Si యొక్క పరమాణువు యొక్క కేంద్రకం పద్నాలుగు ప్రోటాన్లు మరియు పద్నాలుగు న్యూట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది మరియు ఐసోటోప్లు 29 Si మరియు 30 Si వరుసగా అదే సంఖ్యలో ప్రోటాన్లు, పదిహేను మరియు పదహారు న్యూట్రాన్లను కలిగి ఉంటాయి.
22 నుండి 44 వరకు ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలతో సిలికాన్ యొక్క కృత్రిమ ఐసోటోప్లు ఉన్నాయి, వాటిలో ఎక్కువ కాలం జీవించినది 32 Si 170 సంవత్సరాల సగం జీవితం.
సిలికాన్ అయాన్లు
సిలికాన్ అణువు యొక్క బాహ్య శక్తి స్థాయిలో నాలుగు ఎలక్ట్రాన్లు ఉన్నాయి, అవి వాలెన్స్:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 .
రసాయన పరస్పర చర్య ఫలితంగా, సిలికాన్ దాని వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లను వదులుకోగలదు, అనగా. వారి దాతగా ఉండి, ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన అయాన్గా మారండి లేదా మరొక అణువు నుండి ఎలక్ట్రాన్లను అంగీకరించండి, అనగా. అంగీకరించే వ్యక్తిగా ఉండి, ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడిన అయాన్గా మారుతుంది:
Si 0 -4e → Si 4+ ;
Si 0 +4e → Si 4- .
సిలికాన్ అణువు మరియు అణువు
స్వేచ్ఛా స్థితిలో, సిలికాన్ మోనాటమిక్ Si అణువుల రూపంలో ఉంటుంది. ఇక్కడ సిలికాన్ పరమాణువు మరియు పరమాణువు యొక్క కొన్ని లక్షణాలు ఉన్నాయి:
సిలికాన్ మిశ్రమాలు
సిలికాన్ మెటలర్జీలో ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది అనేక మిశ్రమాలలో ఒక భాగం వలె పనిచేస్తుంది. వాటిలో ముఖ్యమైనవి ఇనుము, రాగి మరియు అల్యూమినియం ఆధారంగా మిశ్రమాలు.
సమస్య పరిష్కారానికి ఉదాహరణలు
ఉదాహరణ 1
వ్యాయామం | 6.1 గ్రా సోడియం సిలికేట్ పొందడానికి 0.2 ద్రవ్యరాశి మలినాలను కలిగి ఉన్న సిలికాన్ (IV) ఆక్సైడ్ ఎంత అవసరం. |
పరిష్కారం | సిలికాన్ (IV) ఆక్సైడ్ నుండి సోడియం సిలికేట్ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ప్రతిచర్య సమీకరణాన్ని వ్రాద్దాం: SiO 2 + 2NaOH = Na 2 SiO 3 + H 2 O. సోడియం సిలికేట్ మొత్తాన్ని కనుగొనండి: 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 మోల్. ప్రతిచర్య సమీకరణం ప్రకారం n(Na 2 SiO 3) : n(SiO 2) = 1:1, అనగా. n(Na 2 SiO 3) = n(SiO 2) = 0.05 మోల్. సిలికాన్ (IV) ఆక్సైడ్ ద్రవ్యరాశి (మలినాలను లేకుండా) సమానంగా ఉంటుంది: M(SiO 2) = Ar(Si) + 2×Ar(O) = 28 + 2×16 = 28 + 32 = 60 g/mol. m స్వచ్ఛమైన (SiO 2) = n (SiO 2) ×M(SiO 2) = 0.05 × 60 = 3 గ్రా. అప్పుడు ప్రతిచర్యకు అవసరమైన సిలికాన్ (IV) ఆక్సైడ్ ద్రవ్యరాశి సమానంగా ఉంటుంది: m(SiO 2) =m స్వచ్ఛమైన (SiO 2)/w అశుద్ధం = 3 / 0.2 = 15 గ్రా. |
సమాధానం | 15 గ్రా |
ఉదాహరణ 2
వ్యాయామం | సిలికాన్ (IV) ఆక్సైడ్ను 64.2 గ్రా సోడాతో కలపడం ద్వారా సోడియం సిలికేట్ ఎంత ద్రవ్యరాశిని పొందవచ్చు, ఇందులో 5% మలినాల ద్రవ్యరాశి భిన్నం? |
పరిష్కారం | సోడా మరియు సిలికాన్ (IV) ఆక్సైడ్ను కలపడం ద్వారా సోడియం సిలికేట్ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ప్రతిచర్య సమీకరణాన్ని వ్రాద్దాం: SiO 2 + Na 2 CO 3 = Na 2 SiO 3 + CO 2 -. సోడా యొక్క సైద్ధాంతిక ద్రవ్యరాశిని నిర్ధారిద్దాం (ప్రతిచర్య సమీకరణాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించబడుతుంది): n(Na 2 CO 3) = 1 మోల్. 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. సోడా యొక్క ఆచరణాత్మక ద్రవ్యరాశిని కనుగొనండి: w స్వచ్ఛమైన (Na 2 CO 3) = 100% - w అశుద్ధం = 100% - 5% = 95% = 0.95. m స్వచ్ఛమైన (Na 2 CO 3) = m (Na 2 CO 3) × w స్వచ్ఛమైన (Na 2 CO 3); m స్వచ్ఛమైన (Na 2 CO 3) = 64.2 × 0.95 = 61 గ్రా. సోడియం సిలికేట్ యొక్క సైద్ధాంతిక ద్రవ్యరాశిని గణిద్దాం: n(Na 2 SiO 3) = 1 మోల్. 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. సోడియం సిలికేట్ యొక్క ఆచరణాత్మక ద్రవ్యరాశి x g ఉండనివ్వండి. నిష్పత్తిని చేద్దాం: 61 గ్రా Na 2 CO 3 - x g Na 2 SiO 3; 106 గ్రా Na 2 CO 3 - 122 g Na 2 SiO 3. కాబట్టి x దీనికి సమానంగా ఉంటుంది: x = 122 × 61 / 106 = 70.2 గ్రా. అంటే విడుదలైన సోడియం సిలికేట్ ద్రవ్యరాశి 70.2 గ్రా. |
సమాధానం | 70.2 గ్రా |
సిలికాన్ (Si) అనేది డిమిత్రి ఇవనోవిచ్ మెండలీవ్ చేత స్థాపించబడిన ఆవర్తన పట్టిక యొక్క సమూహం 4 యొక్క ప్రధాన (A) ఉప సమూహం యొక్క రెండవ అంశం. సిలికాన్ ప్రకృతిలో చాలా సాధారణం, కాబట్టి ఇది సమృద్ధిగా రెండవ స్థానంలో ఉంది (ఆక్సిజన్ తర్వాత). అందువల్ల, సిలికాన్ మరియు దాని సమ్మేళనాలు లేకుండా, భూమి యొక్క క్రస్ట్, ఈ రసాయన మూలకం యొక్క సమ్మేళనాలను నాలుగింట ఒక వంతు కంటే ఎక్కువ కలిగి ఉంటుంది. సిలికాన్ యొక్క లక్షణాలు ఏమిటి? దాని సమ్మేళనాలు మరియు వాటి ఉపయోగాలు యొక్క సూత్రాలు ఏమిటి? ఏ ముఖ్యమైన పదార్థాలు సిలికాన్ను కలిగి ఉంటాయి? దాన్ని గుర్తించడానికి ప్రయత్నిద్దాం.
మూలకం సిలికాన్ మరియు దాని లక్షణాలు
సిలికాన్ అనేక అలోట్రోపిక్ మార్పులలో ప్రకృతిలో ఉంది - అత్యంత సాధారణమైనవి స్ఫటికాకార సిలికాన్ మరియు నిరాకార సిలికాన్. ఈ ప్రతి సవరణలను విడిగా పరిశీలిద్దాం.
స్ఫటికాకార సిలికాన్
ఈ మార్పులోని సిలికాన్ ముదురు బూడిద రంగులో ఉంటుంది, ఇది ఉక్కు షీన్తో చాలా గట్టి మరియు పెళుసుగా ఉంటుంది. ఇటువంటి సిలికాన్ ఒక సెమీకండక్టర్; దాని ఉపయోగకరమైన ఆస్తి ఏమిటంటే, లోహాల వలె కాకుండా, పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో దాని విద్యుత్ వాహకత పెరుగుతుంది. అటువంటి సిలికాన్ యొక్క ద్రవీభవన స్థానం 1415 °C. అదనంగా, స్ఫటికాకార సిలికాన్ నీరు మరియు వివిధ ఆమ్లాలలో కరగదు.
స్ఫటికాకార మార్పులో సిలికాన్ మరియు దాని సమ్మేళనాల ఉపయోగం చాలా వైవిధ్యమైనది. ఉదాహరణకు, స్ఫటికాకార సిలికాన్ అనేది అంతరిక్ష నౌకలు మరియు పైకప్పులపై అమర్చబడిన సౌర ఫలకాలలో భాగం. సిలికాన్ ఒక సెమీకండక్టర్ మరియు సౌర శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చగలదు.
సౌర ఘటాలతో పాటు, స్ఫటికాకార సిలికాన్ అనేక ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు మరియు సిలికాన్ స్టీల్లను రూపొందించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.
నిరాకార సిలికాన్
నిరాకార సిలికాన్ వజ్రం లాంటి నిర్మాణంతో గోధుమ/ముదురు గోధుమ రంగు పొడి. స్ఫటికాకార సిలికాన్ వలె కాకుండా, మూలకం యొక్క ఈ అలోట్రోపిక్ మార్పు ఖచ్చితంగా ఆర్డర్ చేయబడిన క్రిస్టల్ లాటిస్ను కలిగి ఉండదు. నిరాకార సిలికాన్ సుమారు 1400 ° C ఉష్ణోగ్రత వద్ద కరుగుతున్నప్పటికీ, స్ఫటికాకార సిలికాన్తో పోలిస్తే ఇది చాలా చురుకుగా ఉంటుంది. నిరాకార సిలికాన్ కరెంట్ను నిర్వహించదు మరియు దాదాపు 2 g/cm³ సాంద్రతను కలిగి ఉంటుంది.
ఈ రకమైన సిలికాన్ చాలా తరచుగా ఆహార పరిశ్రమలో మరియు ఔషధాల తయారీలో ఉపయోగించబడుతుంది.
సిలికాన్ యొక్క రసాయన లక్షణాలు
- సిలికాన్ యొక్క ప్రధాన రసాయన లక్షణం ఆక్సిజన్లో దహనం, దీని ఫలితంగా చాలా సాధారణ సమ్మేళనం ఏర్పడుతుంది - సిలికాన్ ఆక్సైడ్:
Si + O2 → SiO2 (ఉష్ణోగ్రత వద్ద).
- వేడిచేసినప్పుడు, సిలికాన్ నాన్-మెటల్గా వివిధ లోహాలతో సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఇటువంటి సమ్మేళనాలను సిలిసైడ్లు అంటారు. ఉదాహరణకి:
2Ca + Si → Ca2Si (ఉష్ణోగ్రత వద్ద).
- సిలిసైడ్లు, నీరు లేదా కొన్ని ఆమ్లాల సహాయంతో ఇబ్బంది లేకుండా కుళ్ళిపోతాయి. ఈ ప్రతిచర్య ఫలితంగా, సిలికాన్ యొక్క ప్రత్యేక హైడ్రోజన్ సమ్మేళనం ఏర్పడుతుంది - సిలేన్ వాయువు (SiH4):
Mg2Si + 4HCl → 2MgCl2 + SiH4.
- సిలికాన్ ఫ్లోరిన్తో కూడా సంకర్షణ చెందుతుంది (సాధారణ పరిస్థితుల్లో):
Si + 2F2 → SiF4.
- మరియు వేడిచేసినప్పుడు, సిలికాన్ ఇతర నాన్-లోహాలతో సంకర్షణ చెందుతుంది:
Si + 2Cl2 → SiCl4 (400–600°).
3Si + 2N2 → Si3N4 (1000°).
Si + C → SiC (2000°).
- అలాగే, సిలికాన్, ఆల్కాలిస్ మరియు నీటితో సంకర్షణ చెందుతుంది, సిలికేట్లు మరియు హైడ్రోజన్ వాయువు అని పిలువబడే లవణాలను ఏర్పరుస్తుంది:
Si + 2KOH + H2O → K2SiO3 + H2.
అయినప్పటికీ, సిలికాన్ మరియు దాని సమ్మేళనాలను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం ద్వారా మేము ఈ మూలకం యొక్క చాలా రసాయన లక్షణాలను విశ్లేషిస్తాము, ఎందుకంటే అవి ఇతర రసాయన మూలకాలతో సిలికాన్ యొక్క ఉపయోగం మరియు పరస్పర చర్యపై ఆధారపడిన ప్రధాన పదార్థాలు. కాబట్టి, అత్యంత సాధారణ సిలికాన్ సమ్మేళనాలు ఏమిటి?
సిలికాన్ సమ్మేళనాలు
ఇంతకుముందు, సిలికాన్ మూలకం ఏమిటో మరియు దాని లక్షణాలను కలిగి ఉన్నదాన్ని మేము కనుగొన్నాము. ఇప్పుడు సిలికాన్ సమ్మేళనాల సూత్రాలను చూద్దాం.
సిలికాన్ భాగస్వామ్యంతో, భారీ సంఖ్యలో వివిధ సమ్మేళనాలు ఏర్పడతాయి. ప్రాబల్యంలో మొదటి స్థానం సిలికాన్ యొక్క ఆక్సిజన్ సమ్మేళనాలచే ఆక్రమించబడింది. ఈ వర్గంలో SiO2 మరియు కరగని సిలిసిక్ యాసిడ్ ఉన్నాయి.
సిలిసిక్ ఆమ్లం యొక్క ఆమ్ల అవశేషాలు వివిధ సిలికేట్లను ఏర్పరుస్తాయి (ఉదాహరణకు, CaSiO3 లేదా Al2O3 SiO2). అటువంటి లవణాలు మరియు పైన అందించిన ఆక్సిజన్తో సిలికాన్ సమ్మేళనాలు, మూలకం +4 యొక్క సాధారణ ఆక్సీకరణ స్థితిని కలిగి ఉంటుంది.
సిలికాన్ లవణాలు కూడా చాలా సాధారణం - సిలిసైడ్లు (Mg2Si, NaSi, CoSi) మరియు హైడ్రోజన్తో సిలికాన్ సమ్మేళనాలు (ఉదాహరణకు, సిలేన్ వాయువు). సిలేన్, తెలిసినట్లుగా, బ్లైండింగ్ ఫ్లాష్తో గాలిలో ఆకస్మికంగా మండుతుంది మరియు సిలిసైడ్లు నీరు మరియు వివిధ ఆమ్లాల ద్వారా సులభంగా కుళ్ళిపోతాయి.
అత్యంత సాధారణమైనవిగా పరిగణించబడే సిలికాన్ మరియు దాని సమ్మేళనాలను నిశితంగా పరిశీలిద్దాం.
సిలికా
ఈ ఆక్సైడ్కు మరో పేరు సిలికా. ఇది నీరు మరియు ఆమ్లాలలో కరగని ఘనమైన మరియు వక్రీభవన పదార్ధం మరియు పరమాణు క్రిస్టల్ లాటిస్ కలిగి ఉంటుంది. ప్రకృతిలో, సిలికాన్ ఆక్సైడ్ ఖనిజాలు మరియు క్వార్ట్జ్, అమెథిస్ట్, ఒపల్, అగేట్, చాల్సెడోనీ, జాస్పర్, ఫ్లింట్ మరియు కొన్ని ఇతర విలువైన రాళ్లను ఏర్పరుస్తుంది.
సిలికాన్ నుండి ఆదిమ ప్రజలు తమ శ్రమ మరియు వేట సాధనాలను తయారు చేశారని గమనించాలి. ఫ్లింట్ దాని విస్తృత లభ్యత మరియు చిప్ చేసినప్పుడు పదునైన కట్టింగ్ అంచులను సృష్టించగల సామర్థ్యం కారణంగా రాతి యుగం అని పిలవబడే ప్రారంభాన్ని గుర్తించింది.
ఇది సిలికాన్ ఆక్సైడ్, ఇది రెల్లు, రెల్లు మరియు గుర్రపు తోకలు, సెడ్జ్ ఆకులు మరియు తృణధాన్యాల కాండం వంటి మొక్కల కాండంను బలంగా చేస్తుంది. కొన్ని జంతువుల రక్షిత బయటి కవచాలలో కూడా సిలికా ఉంటుంది.
అదనంగా, ఇది సిలికేట్ జిగురు యొక్క ఆధారాన్ని ఏర్పరుస్తుంది, ఇది సిలికాన్ సీలెంట్ మరియు సిలికాన్ రబ్బరును సృష్టిస్తుంది.
సిలికాన్ ఆక్సైడ్ యొక్క రసాయన లక్షణాలు
సిలికాన్ డయాక్సైడ్ భారీ సంఖ్యలో రసాయన మూలకాలతో సంకర్షణ చెందుతుంది - లోహాలు మరియు లోహాలు రెండూ. ఉదాహరణకి:
- అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, సిలికా ఆల్కాలిస్తో చర్య జరిపి, లవణాలను ఏర్పరుస్తుంది:
SiO2 + 2KOH → K2SiO3 + H2O (ఉష్ణోగ్రత వద్ద).
- ఒక సాధారణ ఆమ్ల ఆక్సైడ్గా, ఈ సమ్మేళనం వివిధ మెటల్ ఆక్సైడ్లతో చర్య జరిపి సిలికేట్లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది:
SiO2 + CaO → CaSiO3 (ఉష్ణోగ్రత వద్ద).
- లేదా కార్బోనేట్ లవణాలతో:
SiO2 + K2CO3 → K2SiO3 + CO2 (ఉష్ణోగ్రత వద్ద).
- సిలికాన్ డయాక్సైడ్ యొక్క అత్యంత ముఖ్యమైన రసాయన లక్షణాలలో ఒకటి దాని నుండి స్వచ్ఛమైన సిలికాన్ను పొందగల సామర్థ్యం. ఇది రెండు విధాలుగా చేయవచ్చు - డయాక్సైడ్ను మెగ్నీషియం లేదా కార్బన్తో ప్రతిస్పందించడం ద్వారా:
SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si (ఉష్ణోగ్రత వద్ద).
SiO2 + 2C → Si + 2CO (ఉష్ణోగ్రత వద్ద)
సిలిసిక్ యాసిడ్
సిలిసిక్ ఆమ్లం చాలా బలహీనంగా ఉంటుంది. ఇది నీటిలో కరగదు మరియు ప్రతిచర్యల సమయంలో ఇది జిలాటినస్ అవక్షేపణను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది కొన్నిసార్లు ద్రావణం యొక్క మొత్తం వాల్యూమ్ను పూరించవచ్చు. ఈ మిశ్రమం ఆరిపోయినప్పుడు, మీరు ఏర్పడిన సిలికా జెల్ను చూడవచ్చు, ఇది యాడ్సోర్బెంట్ (ఇతర పదార్ధాల శోషక) వలె ఉపయోగించబడుతుంది.
సిలిసిక్ యాసిడ్ పొందటానికి అత్యంత ప్రాప్యత మరియు సాధారణ మార్గం సూత్రాన్ని ఉపయోగించి వ్యక్తీకరించవచ్చు:
K2SiO3 + 2HCl → 2KCl + H2SiO3↓.
సిలిసైడ్లు
సిలికాన్ మరియు దాని సమ్మేళనాలను పరిగణనలోకి తీసుకున్నప్పుడు, సిలిసైడ్లు వంటి దాని లవణాల గురించి మాట్లాడటం చాలా ముఖ్యం. సిలికాన్ అటువంటి సమ్మేళనాలను లోహాలతో ఏర్పరుస్తుంది, నియమం ప్రకారం -4 యొక్క ఆక్సీకరణ స్థితిని పొందుతుంది. అయినప్పటికీ, పాదరసం, జింక్, బెరీలియం, బంగారం మరియు వెండి వంటి లోహాలు సిలికాన్తో సంకర్షణ చెందలేవు మరియు సిలిసైడ్లను ఏర్పరుస్తాయి.
అత్యంత సాధారణ సిలిసైడ్లు Mg2Si, Ca2Si, NaSi మరియు మరికొన్ని.
సిలికేట్లు
సిలికేట్ వంటి సమ్మేళనాలు సిలికాన్ డయాక్సైడ్ తర్వాత సమృద్ధిగా రెండవ స్థానంలో ఉన్నాయి. సిలికేట్ లవణాలు చాలా సంక్లిష్టమైన పదార్థాలుగా పరిగణించబడతాయి, ఎందుకంటే అవి సంక్లిష్టమైన నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు అవి చాలా ఖనిజాలు మరియు రాళ్లలో కూడా భాగం.
ప్రకృతిలో అత్యంత సాధారణ సిలికేట్లు - అల్యూమినోసిలికేట్లు - గ్రానైట్, మైకాస్ మరియు వివిధ రకాల బంకమట్టిలు ఉన్నాయి. మరొక ప్రసిద్ధ సిలికేట్ ఆస్బెస్టాస్, దీని నుండి అగ్ని-నిరోధక బట్టలు తయారు చేస్తారు.
సిలికాన్ అప్లికేషన్స్
ప్రధానంగా, సిలికాన్ సెమీకండక్టర్ పదార్థాలు మరియు యాసిడ్-రెసిస్టెంట్ మిశ్రమాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) తరచుగా యంత్ర పరికరాలను పదును పెట్టడానికి మరియు విలువైన రాళ్లను పాలిష్ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.
కరిగిన క్వార్ట్జ్ స్థిరమైన మరియు బలమైన క్వార్ట్జ్ వంటసామాను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.
సిలికాన్ సమ్మేళనాలు గాజు మరియు సిమెంట్ ఉత్పత్తికి ఆధారం.
గ్లాసెస్ కూర్పులో ఒకదానికొకటి భిన్నంగా ఉంటాయి, ఇందులో తప్పనిసరిగా సిలికాన్ ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, విండో గ్లాస్తో పాటు, వక్రీభవన, క్రిస్టల్, క్వార్ట్జ్, రంగు, ఫోటోక్రోమిక్, ఆప్టికల్, మిర్రర్ మరియు ఇతర అద్దాలు ఉన్నాయి.
సిమెంటును నీటితో కలిపినప్పుడు, ఒక ప్రత్యేక పదార్ధం ఏర్పడుతుంది - సిమెంట్ మోర్టార్, దీని నుండి కాంక్రీటు వంటి నిర్మాణ వస్తువులు తరువాత పొందబడతాయి.
ఈ పదార్ధాల ఉత్పత్తి సిలికేట్ పరిశ్రమచే నిర్వహించబడుతుంది. గాజు మరియు సిమెంటుతో పాటు, సిలికేట్ పరిశ్రమ ఇటుక, పింగాణీ, మట్టి పాత్రలు మరియు వాటితో తయారు చేయబడిన వివిధ ఉత్పత్తులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
ముగింపు
కాబట్టి, సిలికాన్ చాలా ముఖ్యమైన రసాయన మూలకం, ప్రకృతిలో విస్తృతంగా ఉందని మేము కనుగొన్నాము. సిలికాన్ నిర్మాణం మరియు కళాత్మక కార్యకలాపాలలో ఉపయోగించబడుతుంది మరియు జీవులకు కూడా ఎంతో అవసరం. సాధారణ గాజు నుండి అత్యంత విలువైన పింగాణీ వరకు అనేక పదార్థాలు సిలికాన్ మరియు దాని సమ్మేళనాలను కలిగి ఉంటాయి.
కెమిస్ట్రీని అధ్యయనం చేయడం వల్ల మన చుట్టూ ఉన్న ప్రపంచాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు మన చుట్టూ ఉన్న ప్రతిదీ, అత్యంత అద్భుతమైన మరియు ఖరీదైనది కూడా అనిపించేంత రహస్యమైనది మరియు సమస్యాత్మకమైనది కాదని అర్థం చేసుకోవడానికి అనుమతిస్తుంది. మీరు శాస్త్రీయ జ్ఞానం మరియు కెమిస్ట్రీ వంటి అద్భుతమైన శాస్త్రాన్ని అధ్యయనం చేయడంలో విజయం సాధించాలని మేము కోరుకుంటున్నాము!