Silikon ve bileşikleri. Doğada silikon. Silikon uygulaması

2024 Yazar: Angel Austin | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 05:44

Silikon, teknoloji ve endüstride en çok talep edilen unsurlardan biridir. Bunu sıra dışı özelliklerine borçludur. Bugün, bu elementin teknik ürünler, tabaklar, cam, ekipman, yapı ve kaplama malzemeleri, mücevher ve diğer endüstrilerin sentezinde ve yaratılmasında önemli rol oynayan birçok farklı bileşiği vardır.

Silikonun genel özellikleri

Silikonun periyodik sistemdeki konumunu düşünürsek şunu söyleyebiliriz:

1. Ana alt grubun IV. grubunda bulunur.
2. Sıra sayısı 14.
3. Atomik kütle 28, 086.
4. Kimyasal sembol Si.
5. Ad - silikon veya Latince - silisyum.
6. Dış katmanın elektronik konfigürasyonu 4e:2e:8e.

Silisyumun kristal kafesi elmasınkine benzer. Atomlar düğümlerde bulunur, tipi yüz merkezli kübiktir. Bununla birlikte, daha uzun bağ uzunluğu nedeniyle, silikonun fiziksel özellikleri, karbonun allotropik modifikasyonunun özelliklerinden çok farklıdır.

Fiziksel ve kimyasal özellikler

İki varbu elementin allotropik modifikasyonları: amorf ve kristal. Çok benzerler. Ancak, diğer maddelerde olduğu gibi, aralarındaki temel fark silikonun kristal kafesidir.

Bu durumda, her iki modifikasyon da farklı renkteki tozlardır.

1. Kristalin silikon, koyu gri parlak metal benzeri bir tozdur. Yapısı pırlantaya tekabül eder ancak özellikleri farklıdır. O var:

• kırılganlık;
• düşük sertlik;
• yarı iletken özellikleri;
• erime noktası 1415⁰C;
• 2.33g/cm³;
• kaynama noktası 2700⁰C.

Diğer allotropik formlara kıyasla kimyasal aktivitesi düşüktür.

2. Amorf silikon - kahverengi-kahverengi toz, oldukça düzensiz elmas yapısına sahiptir. Kimyasal aktivite oldukça yüksektir.

Genel olarak silikonun tepki vermeyi sevmediğini belirtmek gerekir. Tepki vermesi için en az 400-500⁰C sıcaklığa ihtiyacınız var. Bu koşullar altında silisyumun çeşitli kimyasal bileşikleri oluşur. Örneğin:

• oksitler;
• halides;
• silisitler;
• nitrürler;
• borides;
• karbürler.

Silisyumun dağlama işlemi olarak adlandırılan nitrik asit veya alkali ile olası etkileşimi. Organosilikon bileşikleri yaygındır ve günümüzde giderek daha yaygın hale gelmektedir.

Doğada olmak

Silikon doğada oldukça önemli miktarda bulunur. Prevalans açısından oksijenden sonra ikinci sıradadır. Kütle oranı yaklaşık %30'dur. Deniz suyu da bu elementi yaklaşık 3 mg/l konsantrasyonda içerir. Bu nedenle silikonun doğada nadir bulunan bir element olduğu söylenemez.

Aksine, içinde oluştuğu ve çıkarılabileceği birçok farklı kaya ve mineral vardır. En yaygın doğal silikon bileşikleri aşağıdaki gibidir:

1. Silika. Kimyasal formül SiO₂ şeklindedir. Buna dayanan oldukça çeşitli mineral ve kaya formları vardır: kum, çakmaktaşı, feldispat, kuvars, kaya kristali, ametist, kalsedon, carnelian, opal, jasper ve diğerleri.
2. Silikatlar ve alüminosilikatlar. Kaolin, sparlar, mika, silisik asit tuzları, asbest, talk.

Böylece silikon doğada geniş bir dağılıma sahiptir ve bileşikleri teknik uygulamalar için insanlar arasında popüler ve talep görmektedir.

Silikon ve bileşikleri

Söz konusu element saf halde bulunamayacağı için çeşitli bileşikleri önemlidir. Kimyasal açıdan, üç oksidasyon durumu sergileyebilir: +2, +4, -4. Bundan ve eylemsizliğinden yola çıkarak, ancak kristal kafesin yapısında özel olarak, aşağıdaki ana madde türlerini oluşturur:

• metal olmayan ikili bileşikler (silan, karbür, nitrür, fosfit ve benzeri;
• oksitler;
• silikonasit;
• metal silikatlar.

İnsanlar için en yaygın ve talep gören silikon ve bileşiklerinin önemine daha yakından bakalım.

Silikon oksitler

Bu maddenin formüllerle ifade edilen iki çeşidi vardır:

• SiO;
• SiO₂.

Ancak, en yaygın olanı dioksittir. Doğada çok güzel yarı değerli taşlar şeklinde bulunur:

• akik;
• kalsedon;
• opal;
• carnelian;
• jasper;
• ametist;
• taşlı elmas.

Silikonun bu formda kullanımı, mücevher imalatında uygulamasını bulmuştur. Bu yarı değerli ve yarı değerli taşlardan inanılmaz derecede güzel altın ve gümüş takılar yapılır.

Silikon dioksitin birkaç varyasyonu daha:

• kuvars;
• nehir ve kuvars kumu;
• çakmaktaşı;
• feldispatlar.

Bu tiplerde silikon kullanımı inşaat işleri, mühendislik, radyo elektroniği, kimya endüstrisi ve metalurjide uygulanmaktadır. Listelenen oksitler birlikte tek bir maddeye aittir - silika.

Silisyum karbür ve uygulamaları

Silikon ve bileşikleri geleceğin ve bugünün malzemeleridir. Bu malzemelerden biri karborundum veya bu elementin karbürüdür. SiC'nin kimyasal formülü. Doğal olarak mozanit minerali olarak bulunur.

Saf haliyle, karbon ve silikonun bileşimi güzeldirelmas yapılara benzeyen şeffaf kristaller. Ancak teknik amaçlı olarak yeşil ve siyah renkli maddeler kullanılmaktadır.

Metalurji, mühendislik, kimya endüstrisinde kullanımına izin veren bu maddenin temel özellikleri şunlardır:

• geniş aralıklı yarı iletken;
• çok yüksek mukavemet (Mohs ölçeğinde 7);
• yüksek sıcaklığa dayanıklı;
• mükemmel elektrik direnci ve termal iletkenlik.

Bütün bunlar, metalurji ve kimyasal sentezde aşındırıcı bir malzeme olarak carborundum kullanılmasını mümkün kılar. Ve ayrıca geniş spektrumlu LED'ler, cam eritme fırınları için parçalar, nozullar, meşaleler, mücevherler (mozanit kübik zirkonyadan daha değerlidir) üretme temelinde.

Silan ve anlamı

Silisyumun hidrojen bileşiğine silan denir ve başlangıç malzemelerinden doğrudan sentezle elde edilemez. Bunu elde etmek için asitlerle işlenen çeşitli metallerin silisitler kullanılır. Sonuç olarak, gaz halindeki silan açığa çıkar ve bir metal tuzu oluşur.

İlginç bir şekilde, söz konusu bağlantı asla tek başına kurulmaz. Her zaman reaksiyonun bir sonucu olarak, silikon atomlarının zincirlerle birbirine bağlandığı bir mono-, di- ve trisilan karışımı elde edilir.

Özellikleri gereği, bu bileşikler güçlü indirgeyici maddelerdir. Aynı zamanda, kendileri bazen bir patlama ile oksijen tarafından kolayca oksitlenirler. Halojenlerle, reaksiyonlar her zaman şiddetlidir ve büyük bir emisyonlaenerji.

Silanların uygulamaları aşağıdaki gibidir:

1. Önemli organosilikon bileşiklerinin (silikonlar, kauçuklar, dolgu macunları, yağlayıcılar, emülsiyonlar ve diğerleri) oluşumuyla sonuçlanan organik sentez reaksiyonları.
2. Mikroelektronik (LCD monitörler, entegre teknik devreler, vb.).
3. Ultra saf polisilikon elde etmek.
4. Protezli diş hekimliği.

Böylece modern dünyada silanların önemi yüksektir.

Silisik asit ve silikatlar

Söz konusu elementin hidroksiti farklı silisik asitlerdir. Vurgulayın:

• meta;
• orto;
• polisilisik ve diğer asitler.

Hepsi ortak özelliklerle birleşiyor - serbest durumda aşırı istikrarsızlık. Sıcaklığın etkisi altında kolayca ayrışırlar. Normal şartlar altında, uzun süre var olmazlar, önce bir sola, sonra bir jele dönüşürler. Kuruduktan sonra bu tür yapılara silika jeller denir. Filtrelerde adsorban olarak kullanılırlar.

Endüstri açısından önemli olan silisik asitlerin tuzlarıdır - silikatlar. Şu gibi maddelerin üretiminin temelini oluştururlar:

• cam;
• beton;
• çimento;
• zeolit;
• kaolin;
• porselen;
• fayans;
• kristal;
• seramik.

Alkali metal silikatlar çözünür, diğerleri değil. Bu nedenle sodyum ve potasyum silikata sıvı cam denir. Sıradan büro tutkalı - bu sodyumsilisik asit tuzu.

Fakat en ilginç bileşikler hala camlardır. Bu maddenin kaç çeşidini bulmuşlarsa üretsinler! Bugün renkli, optik, mat seçeneklere sahipler. Züccaciye, ihtişamı ve çeşitliliği ile dikkat çekiyor. Karışıma belirli metal ve metal olmayan oksitler eklenerek çok çeşitli cam türleri üretilebilir. Bazen aynı bileşim bile, ancak bileşenlerin farklı bir yüzdesi, maddenin özelliklerinde bir farklılığa yol açar. Bir örnek, formülü SiO₂AL₂O₃ olan porselen ve fayanstır. K 2_O.

Kuvars cam, bileşimi silikon dioksit olarak tanımlanan, oldukça saf bir ürün şeklidir.

Silikon bileşiklerindeki keşifler

Son birkaç yılda yapılan araştırmalarda, silikonun ve bileşiklerinin canlı organizmaların normal durumundaki en önemli katılımcılar olduğu kanıtlandı. Bu elementin eksikliği veya fazlalığı gibi hastalıklar:

• kanser;
• tüberküloz;
• artrit;
• katarakt;
• cüzzam;
• dizanteri;
• romatizma;
• hepatit ve diğerleri.

Yaşlanma sürecinin kendisi de silikonun nicel içeriğiyle ilişkilidir. Memeliler üzerinde yapılan çok sayıda deney, bir element eksikliğinde kalp krizi, felç, kanser meydana geldiğini ve hepatit virüsünün aktive olduğunu kanıtlamıştır.