Kisel (grundämne) egenskaper karaktäristisk formula. Silicon öppnings story

Många moderna tekniska apparater och apparater har skapats på grund av de unika egenskaperna hos ämnen som finns i naturen. Mänskligheten genom experiment och noggrann undersökning av de element som omger oss uppgraderar ständigt sin egen uppfinning - denna process kallas den tekniska utvecklingen. Den bygger på enkla, tillgänglig för alla saker som omger oss i vardagen. Till exempel sand, vad det kan vara överraskande och ovanliga? Forskarna kunde isolera den från kisel - ett grundämne, utan vilken det inte skulle finnas någon datorutrustning. Dess användningsområde är skiftande och utvidgar constantly. Detta uppnås genom de unika egenskaperna hos kiselatomen, dess struktur och möjligheten till enkla föreningar med andra ämnen.

funktionen

I det periodiska systemet, som utvecklats D.I. Mendeleevym, kisel (grundämne) indikeras med symbolen Si. Den hänvisar till icke-metaller, ligger i huvudsak den fjärde gruppen av den tredje perioden, har atomnummer 14. Närheten till kol är ingen tillfällighet: i många av sina egenskaper är jämförbara. Inte finns i naturen i ren form, såsom ett aktivt element och har en tillräckligt stark bindning med syre. Basmaterial - kiseldioxid, vilken är en oxid, och silikater (sand). När denna kisel (dess naturliga föreningen) är en av de vanligaste kemiska element i världen. Massfraktion halt av det är näst syre (mer än 28%). Det övre skorpa skiktet innehåller kiseldioxid i form (denna kvarts), olika typer av leror och sand. Den näst vanligaste gruppen består av dess silikater. Vid ett djup av ca 35 km från ytskikten är anordnade granit och basalt insättningar, som inkluderar kiselföreningar. Det procentuella innehållet av jordens kärna är inte listat ut ännu, men närmast ytskikten hos manteln (upp till 900 km) innefattar silikater. Sammansättningen av havsvatten kiselkoncentrationen är 3 mg / l, månens jord 40% består av föreningar. Cosmos, som mänskligheten hittills har undersökts innehåller detta grundämne i stora mängder. Till exempel, spektralanalys av meteoriter, som närmar sig marken på ett avstånd som är tillgängliga för forskare, har visat att de består av 20% kisel. Det finns en möjlighet för bildandet av livet på grundval av detta element i vår galax.

forskningsprocess

Historien om upptäckten av grundämnet kisel har flera steg. Många ämnen, systematiserade Mendeleev, som används av människan i århundraden. Vidare är elementen i den naturliga formen, d .v .s. i föreningar som inte har behandlats kemiskt, och alla deras egenskaper inte känd för människor. I processen att studera alla funktioner av ett ämne verkade han nya användningsområden. Egenskaperna hos kisel har hittills inte studerats förrän i slutet - detta element är tillräckligt brett och varierat utbud av applikationer lämnar utrymme för nya upptäckter för framtida generationer av forskare. Modern teknik kommer att avsevärt påskynda denna process. I XIX-talet, har många kända kemister försökt få en ren kisel. För första gången var det möjligt att göra Tenaru L. och J. Gay-Lussac 1811, men upptäckten av elementet tillhör J. Berzelius, som kunde inte bara identifiera ämnet, men också för att beskriva det. Kemist från Sverige fick kisel i 1823, för han använde metalliskt kalium och kaliumsalt. Reaktionen ägde rum på katalysatorn i form av värme. Den resulterande enkel substans grå-brun färg är en amorf kisel. Kristall ren elementet erhölls i 1855 Sainte-Kler Devilem. Komplexiteten är direkt relaterad till fördelningen av ett höghållfast atombindningar. I båda fallen, är den kemiska reaktionen till ett förfarande för rening från föroreningar, de amorfa och kristallina modeller har olika egenskaper.

Kisel: kemiskt grundämne uttal

Det första namnet på det erhållna pulvret - Kizel - föreslogs av Berzelius. I Storbritannien och USA kisel och i dag kallades kisel (Kisel) eller silikon (kisel). Termen kommer från det latinska ordet "flinta" (eller "sten"), och i de flesta fall är knuten till begreppet "jord" på grund av en stor spridning i naturen. Ryska uttal av kemikalien är olika, det beror på källan. Han kallades kiseldioxid (Zakharov tillämpas termen år 1810), Sicilien (1824, Dvigubsky, Solovyov), kiseldioxid (1825, rädsla), och endast i 1834, den ryska kemisten Germain Henri Hess introducerar ett namn som hittills använts de flesta källor - kisel. Det periodiska Mendelejev System han utsedd symbol Si. Hur man läser grundämne kisel? Många forskare i engelsktalande länder uttala hans namn som "B" eller använda ordet "silikon". Därav den världsberömda namn i dalen, som är ett forsknings- och tillverkning av hårdvara plattform. Ryskspråkiga befolkningen hänvisar till kiselelement (från det grekiska ordet "klippa Mountain").

Att vara i naturen: fält

Hela bergssystem bestående av kiselföreningar, som inte återfinns i en ren form, eftersom alla kända mineraler är dioxider eller silikater (aluminosilikater). Den fantastiska skönheten i stenarna som används av personer som prydnads material - det opaler, ametister, kvarts typ, Jasper, kalcedon, agat, bergkristall, karneol och många andra. De bildas på grund av förekomsten av de olika kiselföreningar som bestämde densiteten, struktur, färg och riktning användning. Granska oorganiska världen kan associeras med samma kemiska element, där miljön bildar starka bindningar med metaller eller metaller (zink, magnesium, kalcium, mangan, titan och så vidare. D.). I jämförelse med andra ämnen, kisel ganska lättillgänglig för utvinning i industriell skala: det finns i de flesta typer av malm och mineraler. Därför är aktivt bryts insättningar kopplade till de mest prisvärda energikällor än de territoriella kluster av materia. Kvartsiter och kvartssand finns i alla länder. De flesta större tillverkare och kisel leverantörer är: Kina, Frankrike, Norge, USA (West Virginia, Ohio, Alabama, New York), Australien, Sydafrika, Kanada, Brasilien. Alla tillverkare använder en mängd olika sätt, som beror på vilken typ av produkt (teknisk, halvledare, hög-kisel). Grundämne anrikad dessutom eller alternativt, renas från alla typer av föroreningar har individuella egenskaper som beror på dess vidare användning. Detta gäller även för ämnet. Silicon struktur definierar omfattningen av dess tillämpning.

Historia av användning

Mycket ofta på grund av likheten mellan namnen på människor förväxlar kisel och flinta, men dessa begrepp är inte identiska. Vi är tydliga. Såsom redan nämnts, i naturen, kisel återfinns inte i sin rena form, inte kan sägas om sina anslutningar (samma kiseldioxid). De huvudsakliga mineraler och stenar bildad dioxid vi överväger ämnet - är sand (vatten och kiseldioxid), kvarts och kvartsit, fältspat och flinta. Den senare hade hört måste ha allt, eftersom det ges stor betydelse i mänsklighetens historia. Med denna binda stenverktyg av människor under stenåldern. Dess skarpa kanter till följd av flis av berggrunden, underlättar i hög grad arbetet i de gamla hemmafruar, och möjligheten att skärpnings - jägare och fiskare. Flint hade inte styrkan av metallprodukter, men de misslyckade instrument kan lätt bytas ut. Dess användning som en flinta varade många århundraden - tills uppfinningen av alternativa källor.

När det gäller dagens verklighet, egenskaperna hos kisel gör det möjligt att utnyttja materialet för dekoration eller skapandet av keramik, med, förutom en trevlig estetiska utseende, den har ett antal utmärkta funktionella egenskaper. En separat riktningen för dess tillämpning på grund av uppfinningen av glas omkring 3000 år sedan. Denna händelse gav en möjlighet att skapa speglar, fat, målat glas mosaik av föreningar som innehåller kisel. Formel för initiala substanser kompletterat nödvändiga komponenter, vilket gör att produkten för att ge önskad färg och effekt på styrkan av glaset. Fantastiska skönhet och variation av konstverk gjordes av en man från mineraler och sten som innehåller kisel. Den helande egenskaper detta element har beskrivits av forskare antiken och användas i hela mänsklighetens historia. De lade ut brunnarna för dricksvatten lagring för produkter som används i vardagen och i medicin. Den som erhålls genom slipning pulver anbringades på såren. Särskild uppmärksamhet ägnades till vatten, som insisterar i en kruka gjord av föreningar innehållande kisel. Kemiska komponentinnehåll interagerat med det, vilket gör att antalet förstör patogena bakterier och mikroorganismer. Och det är inte alla de sektorer där vi överväger om ämnet är mycket, mycket efterfrågade. kiselstruktur orsakar dess multifunktionalitet.

egenskaper

För mer information om funktionerna i materialet är det nödvändigt att överväga, med hänsyn till alla möjliga egenskaper. Förvaltningsämnet kisel kemiska egenskaper innefattar fysikaliska egenskaper, elektriska parametrar, studie föreningar och reaktionsbetingelser, och så deras passage. G. Kisel i den kristallina formen har en mörk grå färg med metallglans. Ytcentrerat kubiskt gitter av Liknar kol (diamant), men på grund av den större längden av länkarna är inte lika stark. Plast den gör värme upp till 800 ^{° C,} i andra fall är det fortfarande ömtålig. De fysikaliska egenskaperna hos kisel gör det verkligen unik substans: den är transparent för infraröd strålning. Smältpunkt - 1410 ⁰ C och den kokande - 2600 ⁰ C, densiteten i normala förhållanden - 2330 kg / m ^3. Värmeledningsförmågan är inte konstant för de olika proverna det mottas i ett ungefärligt värde av 25 ⁰ C. Egenskaperna hos kiselatomen tillåter dess användning som en halvledare. Sådana applikationer är mest efterfrågade i dagens värld. Storleken hos ledningsförmågan påverkar sammansättningen av kisel och element, är i samband med dem. Så, för förbättrad elektronisk ledningsförmåga används antimon, arsenik, fosfor, för perforerad - aluminium, gallium, bor, indium. När man skapar enheter med kisel används som en styryta behandling med medlet, som påverkar driften av apparaten.

Egenskaperna av kisel som en utmärkt ledare används ganska stor omfattning i den moderna instrument. Särskilt viktigt dess användning vid tillverkning av sofistikerad utrustning (t ex moderna beräkningsanordningar, datorer).

Kisel: karaktäristisk kemiskt grundämne

I de flesta fall, den kisel är fyrvärd, det finns också kommunikation i vilken den kan ställas in på två. Under normala förhållanden är det dåligt aktiv, har stark förening vid rumstemperatur kan endast reagera med fluor i gasformigt aggregationstillstånd. Detta beror på att den blockerande effekten Dioxide ytfilm, som observeras i växelverkan med omgivande syre eller vatten. För att stimulera reaktioner som är nödvändiga för att använda en katalysator: en ökning i temperatur är idealisk för en substans, såsom kisel. Kemiskt grundämne reagerar med syre vid 400-500 ⁰ C, vilket resulterar Dioxide filmen ökar, processen för oxidation. När temperaturen höjs till 50 ⁰ C reaktionen med brom, klor, jod, varigenom flyktiga tetrahalogenider bildas. Med syror kisel inte reagerar, med undantag för en blandning av fluorvätesyra och salpetersyra, medan eventuell alkali i ett uppvärmt tillstånd är lösningsmedel. Silaner framställda endast genom sönderdelning av silicider i reaktionen med väte inte kommer in den. De högsta hållfasthets- och kemiska föreningar skiljer passivitet med bor och kol. Hög motståndskraft mot alkalier och syror, med en förening av kväve, som uppträder vid temperaturer över 1000 ⁰ C. silicider erhålls genom reaktion med metaller, och i detta fall beror på valensen hos det komplementära elementet, som visar kisel. Formeln substans som bildas med deltagande av en övergångsmetall är resistent mot syror. Strukturen hos kiselatomen direkt påverkar dess egenskaper och förmågan att interagera med andra element. Processen för bildning av bindningar i naturen och när de utsätts för ämnet (i laboratoriet, industriell miljö) skiljer sig signifikant. Kiselstruktur antar dess kemiska aktivitet.

struktur

Kretsstrukturen hos kiselatomen har sina egna egenskaper. Laddnings kärnan 14, vilket motsvarar sekvensnumret i det periodiska systemet. Antalet laddade partiklar: protoner - 14; elektron - 14; neutroner - 14. Kretsstrukturen för kiselatomer är följande: Si 14) 2) 8) 4. På den sista (extern) elektronnivå är 4 som bestämmer graden av oxidation med tecknet "+" eller "-". Kiseloxid har formeln SiO ₂ (valensen 4+), en flyktig väteförening - SiH ₄ (valens -4). Stor mängd av kiselatomer kan i vissa föreningar har ett koordinationstal av 6, såsom en förening med fluor. Molmassa - 28 atomradie - 132 ps, elektronskalet konfiguration: 1S 2S ^{2 2} 3 S ^{2 6} 2P 3P ^2.

ansökan

Ytaktiva medel eller helt dopat kisel används som halvledar vid skapandet av många, inklusive precision, anordningar (t ex solceller, transistorer, likriktare och t. D.). Ultrarent kisel används för att skapa solceller (energi). Typ enkristall används för tillverkning av speglar och en lasergasen. Kiselföreningar erhållna glas, keramiska plattor, keramik, porslin och lergods. Den mängd olika typer av varor som produceras är svårt att beskriva, utnyttjandet sker i vardagen, i konsten och vetenskapen, på arbetsplatsen. Den resulterande cementen är råmaterialet för att skapa blandningar och tegel efterbehandling material. Distribution av oljor, smörjmedel baserade på silikonföreningar kan avsevärt minska friktionen i de rörliga delarna av många mekanismer. Silicider grund av unika egenskaper i aggressiva medier räknare (syror, temperaturer) används allmänt i industrin. Deras elektriska, nukleära och kemiska indikatorer beakta experter på komplexa produktioner, spelar ingen liten roll och struktur kiselatomen.

Vi har listat de mest högteknologiska och avancerade hittills ansökan. Den vanligaste, som produceras i stora mängder tekniska kisel används på flera sätt:

1. Som råvara för tillverkning av ett rent ämne.
2. För legering metallurgiska industrin: närvaron av kisel ökar eldfasthet, förbättrar korrosionsbeständighet och mekanisk hållfasthet (med ett överskott av detta element, kan legeringen blir alltför skör).
3. Som ett desoxidationsmedel för avlägsnande av överskotts syre från metallen.
4. Råmaterial för framställning av silaner (Si-föreningar med organiska ämnen).
5. För väteframställning av kisel-järnlegering.
6. Produktion av solpaneler.

Stort värde av ämnet och för den normala funktionen hos den mänskliga organismen. Silicon struktur, dess egenskaper är i detta fall avgörande. I det här fallet ett överskott eller brist på det leder till allvarliga sjukdomar.

Den mänskliga kroppen

Medicin för en lång tid med kisel som en bakteriedödande och antiseptisk. Men med alla de fördelar som utomhusbruk detta element måste ständigt förnyas i människokroppen. Den normala nivån av dess innehåll kommer att förbättra livet i allmänhet. I händelse av brist på mer än 70 spårämnen och vitaminer de metaboliseras av kroppen, vilket är betydligt lägre motstånd mot en mängd olika sjukdomar. Den högsta andelen av kisel observeras i ben, hud, senor. Han spelar rollen av ett konstruktionselement som stöder styrkan och ger elasticitet. Alla skelett hård vävnad bildas på bekostnad av dess föreningar. Som ett resultat av nyligen gjorda studier fann en kiselhalt i njuren, bukspottkörteln och bindväv. Den roll som dessa organ i funktion i kroppen är ganska stora, så minskar dess innehåll är negativ inverkan på många viktiga indikatorer för försörjning. Dagen med mat och vatten kropp bör få ett gram av kisel - detta kommer att bidra till att undvika eventuella sjukdomar såsom inflammation i huden, uppmjukning av ben, bildandet av stenar i levern, njurarna, dimsyn, hår och naglar förhållanden åderförkalkning. När en tillräcklig nivå av innehållet i detta element ökar immunitet, normaliserar ämnesomsättningen, förbättrar absorptionen av många element som är nödvändiga för människors hälsa. Den största mängden av kiseldioxid - i spannmål, rädisor, bovete. Kommer att innebära betydande fördelar för kisel vatten. För att bestämma antalet och frekvensen av dess användning är bäst att rådgöra med en specialist.