Silikon və onun birləşmələri. Təbiətdə silikon. Silikon tətbiqi

2024 Müəllif: Angel Austin | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 05:16

Silikon texnologiya və sənayedə ən çox tələb olunan elementlərdən biridir. Bunu qeyri-adi xüsusiyyətlərinə borcludur. Bu gün texniki məhsulların, qabların, şüşələrin, avadanlıqların, tikinti və bitirmə materiallarının, zərgərlik və digər sənaye sahələrinin sintezində və yaradılmasında mühüm rol oynayan bu elementin çoxlu müxtəlif birləşmələri mövcuddur.

Silikonun ümumi xüsusiyyətləri

Silisiumun dövri sistemdəki mövqeyini nəzərə alsaq, bunu deyə bilərik:

1. Əsas altqrupun IV qrupunda yerləşir.
2. Nömrə nömrəsi 14.
3. Atom kütləsi 28, 086.
4. Kimyəvi simvol Si.
5. Ad - silisium və ya latınca - silisium.
6. Xarici təbəqənin elektron konfiqurasiyası 4e:2e:8e.

Silikonun kristal qəfəsi almazınkinə bənzəyir. Atomlar düyünlərdə yerləşir, onun növü üz mərkəzli kubdur. Bununla belə, daha uzun bağ uzunluğuna görə, silisiumun fiziki xassələri karbonun allotropik modifikasiyasından çox fərqlidir.

Fiziki və kimyəvi xassələr

İki varbu elementin allotropik modifikasiyaları: amorf və kristal. Onlar çox oxşardırlar. Bununla belə, digər maddələrdə olduğu kimi, onların da əsas fərqi silisiumun kristal şəbəkəsidir.

Bu halda, hər iki modifikasiya müxtəlif rəngli tozlardır.

1. Kristal silisium tünd boz parlaq metal kimi tozdur. Onun strukturu almaza uyğundur, lakin xassələri fərqlidir. Onun var:

• kövrəklik;
• aşağı sərtlik;
• yarımkeçirici xassələri;
• ərimə nöqtəsi 1415⁰C;
• 2,33q/sm³;
• qaynama temperaturu 2700⁰C.

Onun kimyəvi aktivliyi digər allotropik formalarla müqayisədə aşağıdır.

2. Amorf silikon - qəhvəyi-qəhvəyi toz, yüksək nizamsız almaz quruluşuna malikdir. Kimyəvi aktivlik olduqca yüksəkdir.

Ümumiyyətlə qeyd etmək lazımdır ki, silikon reaksiya verməyi sevmir. Onun reaksiya verməsi üçün ən azı 400-500⁰C temperatur lazımdır. Bu şəraitdə silisiumun müxtəlif kimyəvi birləşmələri əmələ gəlir. Məsələn:

• oksidlər;
• halidlər;
• silisidlər;
• nitridlər;
• borides;
• karbidlər.

Silisiumun nitrat turşusu və ya qələvi ilə mümkün qarşılıqlı təsiri, bu, aşındırma prosesi adlanır. Organosilikon birləşmələri geniş yayılmışdır və bu gün getdikcə daha çox yayılmışdır.

Təbiətdə olmaq

Silikon təbiətdə kifayət qədər əhəmiyyətli miqdarda olur. Yayılma dərəcəsinə görə oksigendən sonra ikinci yerdədir. Onun kütlə payı təxminən 30% -dir. Dəniz suyu da bu elementi təxminən 3 mq/l konsentrasiyada ehtiva edir. Buna görə də silikonun təbiətdə nadir element olduğunu söyləmək olmaz.

Əksinə, onun meydana gəldiyi və hasil oluna biləcəyi çoxlu müxtəlif süxurlar və minerallar var. Ən çox yayılmış təbii silisium birləşmələri aşağıdakılardır:

1. Silisium. Kimyəvi formulu SiO₂-dir. Onun əsasında mineralların və süxurların kifayət qədər böyük çeşidi var: qum, çaxmaq daşı, feldispatlar, kvars, qaya kristalı, ametist, kalsedon, carnelian, opal, jasper və başqaları.
2. Silikatlar və alüminosilikatlar. Kaolin, şpallar, slyuda, silisium turşusu duzları, asbest, talk.

Beləliklə, silikon təbiətdə geniş yayılmışdır və onun birləşmələri texniki tətbiqlər üçün insanlar arasında populyar və tələbatlıdır.

Silikon və onun birləşmələri

Sözügedən element təmiz formada mövcud olmadığı üçün onun müxtəlif birləşmələri vacibdir. Kimyəvi nöqteyi-nəzərdən üç oksidləşmə vəziyyətini nümayiş etdirə bilər: +2, +4, -4. Bundan, həm də inertliyindən, lakin kristal şəbəkənin strukturunda xüsusi olmasına əsaslanaraq, aşağıdakı əsas maddələr növlərini əmələ gətirir:

• qeyri-metallarla ikili birləşmələr (silan, karbid, nitrid, fosfid və s.;
• oksidlər;
• silikonturşu;
• metal silikatlar.

Gəlin ən çox yayılmış və insanlar üçün tələbat olan silisium və onun birləşmələrinin əhəmiyyətinə daha yaxından nəzər salaq.

Silikon oksidləri

Bu maddənin düsturlarla ifadə olunan iki növü var:

• SiO;
• SiO₂.

Lakin ən geniş yayılmışı dioksiddir. Təbiətdə çox gözəl yarı qiymətli daşlar şəklində mövcuddur:

• aqat;
• xalsedon;
• opal;
• carnelian;
• jasper;
• ametist;
• rhinestone.

Silikonun bu formada istifadəsi zərgərlik məmulatlarının istehsalında öz tətbiqini tapmışdır. Bu yarı qiymətli və yarı qiymətli daşlarla inanılmaz dərəcədə gözəl qızıl və gümüş zinət əşyaları hazırlanır.

Silikon dioksidin bir neçə daha variasiyası:

• kvars;
• çay və kvars qumu;
• çaxmaqdaşı;
• feldspat.

Bu növlərdə silikonun istifadəsi tikinti işlərində, mühəndislikdə, radioelektronikada, kimya sənayesində və metallurgiyada tətbiq edilir. Sadalanan oksidlər birlikdə tək bir maddəyə aiddir - silisium.

Silikon karbid və onun tətbiqləri

Silikon və onun birləşmələri gələcəyin və indinin materiallarıdır. Bu materiallardan biri karborund və ya bu elementin karbididir. SiC-nin kimyəvi formulu. Təbii olaraq mozanit mineralı kimi olur.

Saf formada karbon və silikonun birləşməsi gözəldiralmaz strukturlarına bənzəyən şəffaf kristallar. Bununla belə, yaşıl və qara rəngli maddələr texniki məqsədlər üçün istifadə olunur.

Metallurgiya, maşınqayırma, kimya sənayesində istifadəyə imkan verən bu maddənin əsas xüsusiyyətləri aşağıdakılardır:

• geniş boşluqlu yarımkeçirici;
• çox yüksək güc (Mohs şkalası üzrə 7);
• yüksək temperatura davamlı;
• əla elektrik müqaviməti və istilik keçiriciliyi.

Bütün bunlar karborunddan metallurgiya və kimyəvi sintezdə aşındırıcı material kimi istifadə etməyə imkan verir. Həm də onun əsasında geniş spektrli LED-lər, şüşə əritmə sobaları üçün hissələr, ucluqlar, məşəllər, zərgərlik məmulatları (mozanit kub sirkoniyadan daha çox qiymətləndirilir).

Silan və onun mənası

Silisiumun hidrogen birləşməsinə silan deyilir və onu başlanğıc materiallardan birbaşa sintez yolu ilə əldə etmək mümkün deyil. Onu əldə etmək üçün turşularla müalicə olunan müxtəlif metalların silisidləri istifadə olunur. Nəticədə qaz halında silan ayrılır və metal duzu əmələ gəlir.

Maraqlıdır ki, sözügedən əlaqə heç vaxt təkbaşına yaranmır. Həmişə reaksiya nəticəsində mono-, di- və trisilan qarışığı alınır ki, burada silikon atomları zəncirlə bir-birinə bağlıdır.

Öz xassələrinə görə bu birləşmələr güclü reduksiyaedici maddələrdir. Eyni zamanda, özləri də oksigenlə, bəzən partlayışla asanlıqla oksidləşirlər. Halojenlərlə reaksiyalar həmişə şiddətli olur, böyük emissiya iləenerji.

Silanların tətbiqi aşağıdakılardır:

1. Əhəmiyyətli orqanosilikon birləşmələrinin - silikonlar, rezinlər, mastiklər, sürtkü yağları, emulsiyalar və başqalarının əmələ gəlməsi ilə nəticələnən üzvi sintez reaksiyaları.
2. Mikroelektronika (LCD monitorlar, inteqrasiya olunmuş texniki sxemlər və s.).
3. Ultra təmiz polisilikon əldə edilir.
4. Protezli stomatologiya.

Beləliklə, müasir dünyada silanların əhəmiyyəti yüksəkdir.

Silisik turşu və silikatlar

Sözügedən elementin hidroksidi müxtəlif silisium turşularıdır. Vurğulayın:

• meta;
• orto;
• polisilik və digər turşular.

Hamısını ümumi xüsusiyyətlər birləşdirir - sərbəst vəziyyətdə həddindən artıq qeyri-sabitlik. Temperaturun təsiri altında asanlıqla parçalanırlar. Normal şəraitdə onlar uzun müddət mövcud olmur, əvvəlcə sol, sonra isə gelə çevrilirlər. Quruduqdan sonra belə strukturlara silisium gelləri deyilir. Onlar filtrlərdə adsorbent kimi istifadə olunur.

Sənaye nöqteyi-nəzərindən mühüm olan silisium turşularının - silikatların duzlarıdır. Onlar kimi maddələrin istehsalının əsasını təşkil edir:

• şüşə;
• beton;
• sement;
• seolit;
• kaolin;
• çini;
• fayans;
• kristal;
• keramika.

Qələvi metal silikatlar həll olunur, digərləri həll olunmur. Buna görə də natrium və kalium silikat maye şüşə adlanır. Adi kargüzar yapışqan - bu natriumdursilisium turşusu duzu.

Ancaq ən maraqlı birləşmələr hələ də eynəklərdir. Bu maddənin nə qədər variantı ortaya atsalar da! Bu gün onlar rəngli, optik, tutqun variantları əldə edirlər. Şüşə qablar öz əzəməti və müxtəlifliyi ilə diqqəti cəlb edir. Qarışığa müəyyən metal və qeyri-metal oksidləri əlavə etməklə, müxtəlif şüşə növləri istehsal edilə bilər. Bəzən hətta eyni tərkib, lakin komponentlərin fərqli bir faizi maddənin xüsusiyyətlərində fərqliliyə səbəb olur. Nümunə olaraq, düsturu SiO₂AL₂O₃ olan çini və fayansı misal göstərmək olar. K 2_O.

Kvars şüşəsi yüksək təmiz məhsulun bir formasıdır və onun tərkibi silikon dioksid kimi təsvir edilir.

Silikon birləşmələrində kəşflər

Son bir neçə ildə aparılan tədqiqatlar zamanı sübut edilmişdir ki, silikon və onun birləşmələri canlı orqanizmlərin normal vəziyyətində ən mühüm iştirakçılardır. Bu elementin olmaması və ya çox olması ilə xəstəliklər, məsələn:

• xərçəng;
• vərəm;
• artrit;
• katarakta;
• cüzam;
• dizenteriya;
• revmatizm;
• hepatit və başqaları.

Yaşlanma prosesinin özü də silisiumun kəmiyyət tərkibi ilə bağlıdır. Məməlilər üzərində aparılan çoxsaylı təcrübələr sübut edib ki, element çatışmazlığı ilə infarkt, insult, xərçəng əmələ gəlir və hepatit virusu aktivləşir.