Silikon: tətbiqi, kimyəvi və fiziki xassələri. Təbiətdə karbon və silikon

Karbon və silisium dövri sistemin IVA qrupunun kimyəvi elementləridir. Onlar müvafiq olaraq 2 və 3-cü dövrlərdədir. Karbon və silikon karbon və silisium IVA qrupunun kimyəvi elementləridir
dövri sistem. Onlar müvafiq olaraq 2 və 3-cü dövrlərdədir.
Karbon və silikon qeyri-metal elementlərdir.

Karbonun xarici enerji səviyyəsində 4 elektron var - 2s22p2, silisium kimi - 3s23p2.

Nəticədə digər elementlərlə birləşmələrdə
karbon və silikon atomları ən çox dərəcə nümayiş etdirir
oksidləşmə -4, +2, +4. Sadə bir maddədə oksidləşmə vəziyyəti
elementləri 0-dır.

Kəşf tarixi

C
1791-ci ildə ingilis kimyaçısı Tennant
əvvəlcə pulsuz karbon aldı; o
kalsine edilmiş fosfor buxarını keçirdi
əmələ gəlməsi ilə nəticələnən təbaşir
kalsium fosfat və karbon. Həmin almaz
qızdırıldıqda yanır
qalan hissəsi çoxdan məlumdur. 1751-ci ildə
Alman imperatoru I Frans razılaşdı
təcrübələr üçün almaz və yaqut verin
yanan, bundan sonra hətta bu təcrübələr
dəb halına gəldi. Məlum oldu ki, o, ancaq yanır
almaz və yaqut (alüminium oksidi ilə
xrom çirkləri) olmadan dayanır
uzun müddət istiləşməyə zərər verir
yandırıcı lensin diqqəti. Lavoisier
ilə yeni bir almaz yandırma təcrübəsi təyin edin
böyük yandırıcı maşından istifadə etməklə
və almazın təmsil etdiyi qənaətinə gəldi
kristal karbondur. İkinci
karbon allotropu - qrafit - in
kimya dövrü hesab olunurdu
dəyişdirilmiş qurğuşun parıltısı və
plumbaqo adlanırdı; yalnız 1740-cı ildə Pott
qrafitdə qurğuşun çirkinin olmadığını aşkar etdi.
Si
AT təmiz forma ilk dəfə idi
1811-ci ildə ayrıldı
Fransız alimləri
Cozef Louis Gay-Lussac və
Louis Jacques Tenard.

adının mənşəyi

C
19-cu əsrin əvvəllərində rus dilində
bəzən kimyəvi ədəbiyyat
"karbohidrat" terminindən istifadə
(Şerer, 1807; Severgin, 1815); ilə
1824-cü ildə Solovyov adını təqdim etdi
"karbon". Karbon birləşmələri
adında karbohidratın bir hissəsi (he) var
- lat. carbō (gen. n. carbōnis)
"kömür".
Si
1825-ci ildə isveçli kimyaçı Yöns
Yakob Berzelius hərəkətdədir
metal kalium
silisium flüorid SiF4 qəbul edildi
təmiz elementar silisium.
Yeni element verildi
adı "silikon" (lat. silex
- çaxmaq daşı). Rus adı
1834-cü ildə təqdim edilən "silikon"
Rus kimyaçısı alman
İvanoviç Hess. Tərcümə edilmiş c
digər yunan κρημνός - "uçurum, dağ".

Sadə maddələr karbon və silisiumun fiziki xassələri.

Karbon
çoxlu allotropik modifikasiyalarda mövcuddur
müxtəlif fiziki xüsusiyyətlər. Dəyişikliklərin müxtəlifliyi
karbonun müxtəlif kimyəvi bağlar yaratmaq qabiliyyətinə görə
növü.
Karbonun aşağıdakı allotropik modifikasiyaları məlumdur: qrafit, almaz, karbin
və fullerenlər.
a) almaz
b) qrafit
c) lonsdaleit
d) fulleren - buckyball C60
e) fulleren C540
f) fulleren C70
g) amorf karbon
h) karbon nanoborusu

Almaz rəngsiz (bəzən sarımtıl, qəhvəyi, yaşıl, qara, mavi, qırmızımtıl) şəffaf bir maddədir, çox güclü refraktivdir.

Almaz - rəngsiz (bəzən sarımtıl, qəhvəyi, yaşıl, qara, mavi, qırmızımtıl)
işıq şüalarını çox güclü şəkildə sındıran şəffaf maddə.
Sərtliyə görə məlum olan bütün təbii maddələri üstələyir. Amma kövrəkdir.
Kimyəvi cəhətdən inert, zəif istilik və elektrik keçiricisidir.
Sıxlıq 3,5 q/sm3.
Almaz quruluşundakı hər bir karbon atomu tetraedrin mərkəzində, təpələri ilə yerləşir
ən yaxın dörd atom tərəfindən xidmət edilir. Bunu izah edən karbon atomlarının güclü bağıdır
almazın yüksək sərtliyi.
Qrafit ən çox yayılmış formadır.
Bu, metal parıltılı çox yumşaq qara maddədir və yaxşı keçiricidir.
elektrik cərəyanı və istilik. Toxunma üçün yağlıdır, sürtüldükdə ayrı-ayrılıqda aşınır
tərəzi.
tmelt = 3750 °C (10 MPa təzyiqdə əriyir, normal təzyiqdə sublimasiya edir).
Sıxlıq 2,22 q/sm3.
Qrafitin quruluşu paralel təbəqələrdən ibarət olan ızgaralardan meydana gəlir
təpələrində karbon atomları olan altıbucaqlılar. Hər bir təbəqədəki atomlar
güclü birləşir və təbəqələr arasındakı əlaqə zəifdir.

Karbin karbonun sintetik modifikasiyasıdır. Qara incə kristal toz. Sıxlıq 1,9–2 q/sm3. Yarımkeçirici.

Fullerenlər bir-birinə bağlı karbon atomlarının beşbucaqlı və altıbucaqlılarından əmələ gələn sferik molekullardır. Vn

Fullerenlər sferik molekullardır
karbon atomlarının beşbucaqlı və altıbucaqlılarından əmələ gəlir,
bir-birinə bağlıdır. Molekulların içi boşdur. AT
Bu günə qədər C60, C70 və s. kompozisiyanın fullerenləri alınmışdır.

10. Silikon. Kristal silisium metal parıltılı tünd boz rəngli bir maddədir, kub almaz quruluşuna malikdir, lakin əhəmiyyətli dərəcədə

Silikon.
Kristal silisium metali olan tünd boz bir maddədir
parlaqlıq, almazın kub quruluşuna malikdir, lakin baxımından ondan əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır
sərtlik, nisbətən kövrəklik. Ərimə nöqtəsi 1415 °C, temperatur
qaynama nöqtəsi 2680 °C, sıxlıq 2,33 q/sm3. Yarımkeçirici var
xassələri, temperaturun artması ilə müqaviməti azalır.
Amorf silikon yüksək nizamsız əsaslı qəhvəyi tozdur
almaza bənzər quruluş. -dən daha reaktivdir
kristal silisium.

11. Kimyəvi xassələri

FROM
Qeyri-metallarla qarşılıqlı əlaqə
C + 2S = CS2. C + O2 = CO2, C + 2F2 = CF4. C + 2H2 = CH4.
azot və fosforla qarşılıqlı təsir göstərmir.
Metallarla qarşılıqlı əlaqə
Karbidlər əmələ gətirən metallarla qarşılıqlı əlaqə qura bilir:
Ca + 2C = CaC2.
Su ilə qarşılıqlı əlaqə
C + H2O = CO + H2.
Karbon onların bir çox metalları reduksiya etməyə qadirdir
oksidlər:
2ZnO + C = 2Zn + CO2.
Qızdırıldıqda konsentratlaşdırılmış sulfat və azot turşuları
karbon monoksitə (IV) oksidləşir:
C + 2H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O;

12.

Si
Qeyri-metallarla qarşılıqlı əlaqə
Si + 2F2 = SiF4. Si + 2Cl2 = SiCl4. Si + O2 = SiO2.
Si + C = SiC Si + 3B = B3Si. 3Si + 2N2 = Si3N4.
Hidrogenlə qarşılıqlı təsir göstərmir.
Hidrogen halogenidləri ilə qarşılıqlı əlaqə
Si + 4HF = SiF4 + 2H2,
Metallarla qarşılıqlı əlaqə
2Ca + Si = Ca2Si.
Turşularla qarşılıqlı əlaqə
3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2 + 4NO + 8H2O.
Qələvilərlə qarşılıqlı əlaqə
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2.

13. Təbiətdə rast gəlinir Karbon qazı şəklində atmosferə daxil olur (0,03% həcmdə). Kömür, torf, neft və təbii qaz - məhsullar

Təbiətdə olmaq
Karbon qazı şəklində atmosferə daxil olur (0,03% ilə
həcmi).
Kömür, torf, neft və təbii qaz deqradasiya məhsullarıdır
qədim dövrlərin Yer florası.

14.

Təbii qeyri-üzvi birləşmələr
karbon - karbonatlar. mineral kalsit
CaCO3 çöküntülərin əsasını təşkil edir
qayalar - əhəngdaşları. Digər
kalsium karbonat dəyişiklikləri
mərmər və təbaşir kimi tanınır

15. Təbiətdəki silikon

Silisium SiO2 və müxtəlif şəklində geniş yayılmışdır
silikatlar.
Məsələn, qranitdə 60%-dən çox silisium var, kristal halında
kvars təbii silisium birləşmələrinin ən təmizidir
oksigen.
{
Gicitkən yarpaqları təmiz oksiddən hazırlanmış tikanlı tüklərlə örtülmüşdür.
1-2 mm uzunluğunda içi boş borular olan silikon (IV).
Borucuqlar qarışqa turşusu olan maye ilə doldurulur.

16. Karbonun tətbiqi

Qrafit qələm sənayesində istifadə olunur. O da istifadə olunur
xüsusilə yüksək və ya aşağı temperaturda sürtkü kimi.
Almaz müstəsna sərtliyinə görə əvəzolunmaz aşındırıcı materialdır.
Matkapların daşlama nozzləri almaz örtüyə malikdir. Bundan başqa,
kəsilmiş brilyantlar - almazlar qiymətli daşlar kimi istifadə olunur
zərgərlik. Nadirliyinə, yüksək dekorativ keyfiyyətlərinə və
tarixi şərtlərin təsadüfi, almaz dəyişməz ən çox
bahalı daş.
{
Müxtəlif birləşmələr farmakologiya və tibbdə geniş istifadə olunur.
karbon - karbon turşusu və karboksilik turşuların törəmələri.
Karbolen (aktivləşdirilmiş kömür), udma və xaric etmək üçün istifadə olunur
müxtəlif toksinlərin bədəni.

17. Silikonun tətbiqi

Silikon yarımkeçiricilərdə tətbiq tapır
texnologiya və mikroelektronika, metallurgiya kimi
poladlara və ərintilərin istehsalında əlavələr.
Silikon birləşmələri istehsal üçün əsas kimi xidmət edir
şüşə və sement. Şüşə və sement istehsalı
silikat sənayesi ilə məşğul olur. O da
silikat keramika istehsal edir - kərpic, çini,
fayans və onlardan məmulatlar.
Silikat yapışqan geniş şəkildə tanınır, istifadə olunur
quruducu kimi tikinti, və pirotexnika və gündəlik həyatda
yapışqan kağız üçün.

Təbiətdə ən çox yayılmış elementlərdən biri silisium və ya silisiumdur. Belə geniş yayılma bu maddənin əhəmiyyətindən və əhəmiyyətindən danışır. Bu, silikondan öz məqsədləri üçün düzgün istifadə etməyi öyrənən insanlar tərəfindən tez başa düşüldü və qəbul edildi. Onun tətbiqi daha sonra danışacağımız xüsusi xüsusiyyətlərə əsaslanır.

Silikon - kimyəvi element

Bu elementi dövri sistemdəki mövqeyi ilə xarakterizə etsək, aşağıdakı vacib məqamları müəyyən edə bilərik:

Seriya nömrəsi 14-dür.
Dövr üçüncü kiçikdir.
Qrup - IV.
Alt qrup əsasdır.
Xarici elektron qabığın quruluşu 3s 2 3p 2 düsturu ilə ifadə edilir.
Silikon elementi "silisium" kimi tələffüz edilən Si kimyəvi simvolu ilə təmsil olunur.
Onun nümayiş etdirdiyi oksidləşmə halları: -4; +2; +4.
Atomun valentliyi IV-dür.
Silisiumun atom kütləsi 28.086-dır.
Təbiətdə bu elementin kütlə nömrələri 28, 29 və 30 olan üç sabit izotopu var.

Beləliklə, kimyəvi nöqteyi-nəzərdən silisium atomu kifayət qədər öyrənilmiş elementdir, onun müxtəlif xüsusiyyətlərinin çoxu təsvir edilmişdir.

Kəşf tarixi

Nəzərdən keçirilən elementin müxtəlif birləşmələri təbiətdə çox populyar və kütləvi olduğundan, insanlar qədim zamanlardan onlardan yalnız bir çoxunun xüsusiyyətlərindən istifadə etmiş və bilirdilər. Təmiz silikon uzun müddətə kimyada insanın biliklərindən kənarda qaldı.

Qədim mədəniyyətlərin xalqlarının (Misirlilər, Romalılar, Çinlilər, Ruslar, Farslar və başqaları) gündəlik həyatda və sənayedə istifadə etdiyi ən məşhur birləşmələr silikon oksid əsasında qiymətli və bəzək daşları idi. Bunlara daxildir:

opal;
rhinestone;
topaz;
xrizopraz;
oniks;
xalsedon və s.

Qədim dövrlərdən bəri tikinti işində kvarsdan istifadə etmək adət olmuşdur. Ancaq elementar silisiumun özü 19-cu əsrə qədər kəşf edilməmiş qaldı, baxmayaraq ki, bir çox elm adamları onu katalizatorlar, yüksək temperatur və hətta elektrik cərəyanından istifadə edərək müxtəlif birləşmələrdən təcrid etməyə çalışdılar. Bunlar belə parlaq ağıllardır:

Carl Scheele;
Gay-Lussac;
Thenar;
Humphrey Davy;
Antuan Lavuazye.

Jens Jacobs Berzelius 1823-cü ildə təmiz silisium əldə etməyə müvəffəq oldu. Bunun üçün o, silisium flüoridinin və metal kaliumun buxarlarının birləşməsinə dair təcrübə aparıb. Nəticədə o, sözügedən elementin amorf modifikasiyasını aldı. Həmin alim kəşf edilmiş atom üçün Latın adı təklif etmişdir.

Bir az sonra, 1855-ci ildə başqa bir alim - Saint Clair-Deville - başqa bir allotropik çeşidi - kristal silisiumunu sintez edə bildi. O vaxtdan bəri bu element və onun xüsusiyyətləri haqqında biliklər çox sürətlə artmağa başladı. İnsanlar onun öz ehtiyaclarını ödəmək üçün çox ağıllı şəkildə istifadə edilə bilən unikal xüsusiyyətlərə malik olduğunu başa düşdülər. Buna görə də, bu gün elektronika və texnologiyada ən çox tələb olunan elementlərdən biri silikondur. Onun istifadəsi yalnız hər il sərhədlərini genişləndirir.

Atomun rusca adını alim Hess 1831-ci ildə verib. Bu günə qədər ilişib qalan budur.

Silikon təbiətdə oksigendən sonra ikinci ən çox yayılmış maddədir. Yer qabığının tərkibindəki digər atomlarla müqayisədə onun faizi 29,5% təşkil edir. Bundan əlavə, karbon və silikon bir-biri ilə bağlanaraq zəncir yarada bilən iki xüsusi elementdir. Buna görə də sonuncunun tərkibində litosferdə, hidrosferdə və biokütlədə olan 400-dən çox müxtəlif təbii mineral məlumdur.

Silikon tam olaraq harada tapılır?

AT dərin təbəqələr torpaq.
Daşlarda, çöküntülərdə və massivlərdə.
Su obyektlərinin, xüsusən də dənizlərin və okeanların dibində.
Heyvanlar aləminin bitki və dəniz sakinlərində.
İnsanlarda və quru heyvanlarında.

Silisiumun böyük miqdarda olduğu ən çox yayılmış mineralların və süxurların bir neçəsini təyin etmək mümkündür. Onların kimyası elədir ki, onlarda təmiz elementin kütləsi 75%-ə çatır. Bununla belə, konkret rəqəm materialın növündən asılıdır. Beləliklə, tərkibində silikon olan qayalar və minerallar:

feldispatlar;
mika;
amfibollar;
opallar;
kalsedon;
silikatlar;
qumdaşları;
alüminosilikatlar;
gil və s.

Dəniz heyvanlarının qabıqlarında və xarici skeletlərində toplanan silikon sonda su obyektlərinin dibində güclü silisium çöküntüləri əmələ gətirir. Bu, bu elementin təbii mənbələrindən biridir.

Bundan əlavə, müəyyən edilmişdir ki, silisium təmiz doğma formada - kristallar şəklində mövcud ola bilər. Amma belə depozitlər çox nadirdir.

Silisiumun fiziki xassələri

Əgər nəzərdən keçirilən elementi fiziki-kimyəvi xassələr toplusu ilə xarakterizə etsək, ilk növbədə, təyin edilməli olan fiziki parametrlərdir. Budur bir neçə əsas:

Bütün xassələri ilə fərqlənən iki allotrop modifikasiya - amorf və kristallik şəklində mövcuddur.
Kristal qəfəs almazınkinə çox bənzəyir, çünki karbon və silikon bu baxımdan demək olar ki, eynidir. Bununla belə, atomlar arasındakı məsafə fərqlidir (silikonda daha çoxdur), buna görə də almaz daha sərt və güclüdür. Şəbəkə növü - kub üz mərkəzli.
Maddə çox kövrəkdir, yüksək temperaturda plastik olur.
Ərimə nöqtəsi 1415˚С-dir.
Qaynama nöqtəsi - 3250˚С.
Maddənin sıxlığı 2,33 q/sm3 təşkil edir.
Qarışığın rəngi gümüşü-bozdur, xarakterik bir metal parıltı ifadə edilir.
Müəyyən agentlərin əlavə edilməsi ilə dəyişə bilən yaxşı yarımkeçirici xüsusiyyətlərə malikdir.
Suda, üzvi həlledicilərdə və turşularda həll olunmur.
Xüsusilə qələvilərdə həll olunur.

Silikonun təyin edilmiş fiziki xüsusiyyətləri insanlara onu idarə etməyə və müxtəlif məhsullar yaratmaq üçün istifadə etməyə imkan verir. Məsələn, elektronikada təmiz silisiumdan istifadə yarımkeçiriciliyin xüsusiyyətlərinə əsaslanır.

Kimyəvi xassələri

Silikonun kimyəvi xassələri reaksiya şəraitindən çox asılıdır. Standart parametrlərlə danışırıqsa, çox təyin etməliyik aşağı aktivlik. Həm kristal, həm də amorf silikon çox təsirsizdir. Güclü oksidləşdirici maddələrlə (flüor istisna olmaqla) və ya güclü reduksiyaedicilərlə qarşılıqlı təsir göstərmirlər.

Bu, maddənin səthində dərhal SiO 2 oksid filminin meydana gəlməsi ilə əlaqədardır ki, bu da sonrakı qarşılıqlı təsirlərin qarşısını alır. Su, hava, buxarların təsiri altında əmələ gələ bilər.

Bununla belə, standart şərtlər dəyişdirilərsə və silikon 400˚С-dən yuxarı bir temperatura qədər qızdırılırsa, onun kimyəvi aktivliyi çox artacaqdır. Bu halda, reaksiya verəcəkdir:

oksigen;
bütün növ halogenlər;
hidrogen.

Temperaturun daha da artması ilə bor, azot və karbonla qarşılıqlı təsirdə məhsulların əmələ gəlməsi mümkündür. Xüsusi əhəmiyyət kəsb edən karborundumdur - SiC, çünki yaxşı aşındırıcı materialdır.

Həmçinin Kimyəvi xassələri silikon metallarla reaksiyalarda aydın görünür. Onlara münasibətdə oksidləşdirici maddədir, buna görə də məhsullar silisidlər adlanır. Oxşar birləşmələr məlumdur:

qələvi;
qələvi torpaq;
keçid metalları.

Dəmir və silisiumun əriməsi nəticəsində əldə edilən birləşmə qeyri-adi xüsusiyyətlərə malikdir. O, ferrosilikon keramika adlanır və sənayedə uğurla istifadə olunur.

Silikon mürəkkəb maddələrlə qarşılıqlı təsir göstərmir, buna görə də bütün növlərindən yalnız aşağıdakılarda həll oluna bilər:

aqua regia (azot və xlorid turşularının qarışığı);
kaustik qələvilər.

Bu vəziyyətdə, həllin temperaturu ən az 60 ° C olmalıdır. Bütün bunlar bir daha təsdiq edir fiziki əsas maddələr - almaz kimi sabit kristal qəfəs, ona güc və inertlik verir.

Necə almaq olar

Silisiumun saf formada əldə edilməsi iqtisadi cəhətdən kifayət qədər baha başa gələn prosesdir. Bundan əlavə, xüsusiyyətlərinə görə, hər hansı bir üsul yalnız 90-99% təmiz məhsul verir, metal və karbon şəklində olan çirklər isə eyni qalır. Beləliklə, yalnız maddənin alınması kifayət deyil. Həm də xarici elementlərdən keyfiyyətcə təmizlənməlidir.

Ümumiyyətlə, silisium istehsalı iki əsas yolla həyata keçirilir:

Saf silisium oksidi olan ağ qumdan SiO 2 . ilə kalsifikasiya edildikdə aktiv metallar(ən çox maqnezium ilə), sərbəst elementin əmələ gəlməsi amorf modifikasiya şəklində baş verir. Bu üsulun təmizliyi yüksəkdir, məhsul 99,9 faiz məhsuldarlıqla alınır.
Sənaye miqyasında daha geniş yayılmış üsul, ərimiş qumun koksla xüsusi termal sobalarda sinterlənməsidir. Bu üsul rus alimi Beketov N.N tərəfindən hazırlanmışdır.

Sonrakı emal məhsulların təmizlənmə üsullarına məruz qalmasından ibarətdir. Bunun üçün turşular və ya halogenlər (xlor, flüor) istifadə olunur.

Amorf silikon

Silikonun xarakteristikası onun hər bir allotropik modifikasiyası ayrıca nəzərə alınmasa, natamam olacaqdır. Birincisi amorfdur. Bu vəziyyətdə, nəzərdən keçirdiyimiz maddə qəhvəyi-qəhvəyi bir tozdur, incə dağılmışdır. Yüksək dərəcədə higroskopikliyə malikdir, qızdırıldıqda kifayət qədər yüksək kimyəvi aktivlik nümayiş etdirir. Standart şəraitdə o, yalnız ən güclü oksidləşdirici maddə - flüor ilə qarşılıqlı əlaqədə ola bilir.

Amorf silikonu sadəcə bir növ kristal adlandırmaq tamamilə doğru deyil. Onun qəfəsi göstərir ki, bu maddə yalnız kristallar şəklində mövcud olan incə dispers silisium formasıdır. Buna görə də, bu dəyişikliklər bir və eyni birləşmədir.

Lakin onların xassələri fərqlidir və buna görə də allotropiyadan danışmaq adətdir. Özlüyündə amorf silikon yüksək işıq udma qabiliyyətinə malikdir. Bundan əlavə, müəyyən şərtlərdə bu göstərici kristal formasından bir neçə dəfə yüksəkdir. Buna görə də texniki məqsədlər üçün istifadə olunur. Nəzərdə tutulan formada (toz) mürəkkəb istənilən səthə asanlıqla tətbiq olunur, istər plastik, istərsə də şüşə. Buna görə də istifadə üçün çox rahat olan amorf silikondur. Tətbiq müxtəlif ölçülərə əsaslanır.

Bu tip batareyaların aşınması olduqca sürətli olsa da, bu, maddənin nazik bir təbəqəsinin aşınması ilə əlaqələndirilir, lakin istifadə və tələb yalnız artır. Həqiqətən, hətta qısa bir xidmət müddətində amorf silikon əsasında günəş batareyaları bütün müəssisələri enerji ilə təmin edə bilir. Bundan əlavə, belə bir maddənin istehsalı tullantısızdır, bu da onu çox qənaətcil edir.

Bu modifikasiya aktiv metallar, məsələn, natrium və ya maqnezium ilə birləşmələri azaltmaqla əldə edilir.

Kristal silisium

Sözügedən elementin gümüşü-boz parlaq modifikasiyası. Ən çox yayılmış və ən çox tələb olunan bu formadır. Bu, bu maddənin malik olduğu keyfiyyət xüsusiyyətləri toplusu ilə əlaqədardır.

Kristal qəfəsli silisiumun xarakteristikası onun növlərinin təsnifatını ehtiva edir, çünki onlardan bir neçəsi var:

Elektron keyfiyyət - ən təmiz və yüksək keyfiyyət. Məhz bu növ elektronikada xüsusilə həssas cihazlar yaratmaq üçün istifadə olunur.
Günəş keyfiyyəti. Adın özü istifadə sahəsini müəyyənləşdirir. O, həm də yüksək təmizlikli silikondur, onun istifadəsi yüksək keyfiyyətli və uzunmüddətli günəş batareyaları yaratmaq üçün lazımdır. Kristal konstruksiya əsasında yaradılmış fotovoltaik çeviricilər amorf modifikasiyadan istifadə etməklə yaradılanlardan daha keyfiyyətli və aşınmaya davamlıdır. müxtəlif növlər substratlar.
Texniki silikon. Bu müxtəlifliyə təxminən 98% saf elementi ehtiva edən maddənin nümunələri daxildir. Qalan hər şey müxtəlif növ çirklərə aiddir:

alüminium;
xlor;
karbon;
fosfor və s.

Baxılan maddənin sonuncu çeşidi silikon polikristalların alınması üçün istifadə olunur. Bunun üçün yenidən kristallaşma prosesləri aparılır. Nəticədə təmizlik baxımından günəş və elektron keyfiyyət qruplarına aid edilə bilən məhsullar əldə edilir.

Təbiətinə görə polisilikon amorf modifikasiya ilə kristallik arasında ara məhsuldur. Bu seçim ilə işləmək daha asandır, daha yaxşı işlənir və flüor və xlor ilə təmizlənir.

Nəticədə məhsullar aşağıdakı kimi təsnif edilə bilər:

multisilikon;
monokristal;
profilli kristallar;
silikon qırıntıları;
texniki silikon;
maddələrin parçaları və qırıntıları şəklində istehsal tullantıları.

Onların hər biri sənayedə tətbiq tapır və tamamilə bir insan tərəfindən istifadə olunur. Buna görə də, silikonla əlaqəli olanlar tullantısız hesab olunur. Bu keyfiyyətə təsir etmədən onun iqtisadi dəyərini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.

Təmiz silisiumun istifadəsi

Sənayedə silikon istehsalı kifayət qədər yaxşı qurulmuşdur və onun miqyası kifayət qədər həcmlidir. Bu, həm saf, həm də müxtəlif birləşmələr şəklində olan bu elementin elm və texnikanın müxtəlif sahələrində geniş yayılmış və tələbatlı olması ilə əlaqədardır.

Kristal və amorf silisium təmiz formada harada istifadə olunur?

Metallurgiyada metalların və onların ərintilərinin xassələrini dəyişdirməyə qadir olan bir alaşımlı aşqar kimi. Belə ki, polad və dəmirin əridilməsində istifadə olunur.
Daha təmiz bir versiya istehsal etmək üçün müxtəlif növ maddələr istifadə olunur - polisilikon.
Silikon birləşmələri bu gün xüsusi populyarlıq qazanmış bütöv bir kimya sənayesidir. Silikon materiallar tibbdə, qablar, alətlər və daha çox istehsalda istifadə olunur.
Müxtəlif günəş panellərinin istehsalı. Enerji əldə etməyin bu üsulu gələcəkdə ən perspektivli üsullardan biridir. Ekoloji cəhətdən təmiz, qənaətcil və davamlı - belə elektrik enerjisi istehsalının əsas üstünlükləri.
Almaq üçün silikon çox uzun müddətdir istifadə olunur. Hələ qədim zamanlarda insanlar çaxmaq daşından ocaq yandırarkən qığılcım yaratmaq üçün istifadə edirdilər. Bu prinsip müxtəlif növ alışqanların istehsalı üçün əsasdır. Bu gün çaxmaq daşının müəyyən tərkibli bir ərinti ilə əvəz olunduğu növlər var ki, bu da daha sürətli nəticə verir (qığılcım).
Elektronika və günəş enerjisi.
Qaz lazer cihazlarında güzgülərin istehsalı.

Beləliklə, təmiz silisium mühüm və zəruri məhsullar yaratmaq üçün istifadə etməyə imkan verən bir çox faydalı və xüsusi xüsusiyyətlərə malikdir.

Silikon birləşmələrinin istifadəsi

Sadə bir maddə ilə yanaşı, müxtəlif silisium birləşmələri də istifadə olunur və çox genişdir. Sənayenin silikat deyilən bütöv bir sahəsi var. Bu heyrətamiz elementi ehtiva edən müxtəlif maddələrin istifadəsinə əsaslanan odur. Bu birləşmələr nədir və onlardan nə istehsal olunur?

Kvars və ya çay qumu - SiO 2. Sement və şüşə kimi tikinti və bəzək materiallarının istehsalı üçün istifadə olunur. Bu materialların harada istifadə edildiyini hamı bilir. Bu komponentlər olmadan heç bir tikinti tamamlanmır, bu da silikon birləşmələrinin əhəmiyyətini təsdiqləyir.
Fayans, çini, kərpic kimi materiallar və onların əsasında məmulatlar olan silikat keramika. Bu komponentlər tibbdə, qabların, bəzək əşyalarının, məişət əşyalarının istehsalında, tikintidə və insan fəaliyyətinin digər məişət sahələrində istifadə olunur.
- silikonlar, silikagellər, silikon yağlar.
Silikat yapışqan - dəftərxana ləvazimatı kimi, pirotexnika və tikintidə istifadə olunur.

Dünya bazarında qiyməti dəyişən, lakin yuxarıdan aşağıya hər kiloqramı (kristal üçün) 100 rus rublu həddini keçməyən silikona tələbat var və qiymətli maddə. Təbii ki, bu elementin birləşmələri də geniş yayılmışdır və tətbiq olunur.

Silikonun bioloji rolu

Orqanizm üçün əhəmiyyəti baxımından silikon vacibdir. Onun tərkibi və toxumalarda paylanması aşağıdakı kimidir:

0,002% - əzələ;
0,000017% - sümük;
qan - 3,9 mq / l.

Hər gün təxminən bir qram silikon içəri girməlidir, əks halda xəstəliklər inkişaf etməyə başlayacaq. Onların arasında ölümcül olanlar yoxdur, lakin uzun müddət davam edən silikon aclığı aşağıdakılara səbəb olur:

saç tökülməsi;
sızanaq və sızanaqların görünüşü;
sümüklərin kövrəkliyi və kövrəkliyi;
asan kapilyar keçiricilik;
yorğunluq və baş ağrısı;
çoxsaylı çürüklərin və çürüklərin görünüşü.

Bitkilər üçün silikon normal böyümə və inkişaf üçün zəruri olan mühüm iz elementidir. Heyvan təcrübələri göstərdi ki, gündəlik kifayət qədər miqdarda silikon istehlak edən insanlar daha yaxşı böyüyürlər.

Giriş

2.1.1 +2 oksidləşmə vəziyyəti

2.1.2 +4 oksidləşmə vəziyyəti

2.3 Metal karbidlər

Fəsil 3. Silikon birləşmələri

Biblioqrafiya

Giriş

Kimya təbiət elminin sahələrindən biridir, mövzusu kimyəvi elementlər (atomlar), onların əmələ gətirdiyi sadə və mürəkkəb maddələr (molekullar), onların çevrilmələri və bu çevrilmələrin tabe olduğu qanunauyğunluqlardır.

Tərifinə görə, D.I. Mendeleyev (1871), "indiki vəziyyətdə kimya ... elementlər doktrinası adlandırıla bilər."

"Kimya" sözünün mənşəyi tam aydın deyil. Bir çox tədqiqatçılar bunun Misirin qədim adından - Hemiadan (yunanca Chemia, Plutarxda tapılmışdır) gəldiyinə inanırlar, bu da "hem" və ya "hame" - qaradan gəlir və "qara yerin elmi" (Misir) deməkdir), " Misir elmi”.

Müasir kimya digərləri kimi sıx bağlıdır təbiət elmləri və xalq təsərrüfatının bütün sahələri ilə.

Maddənin hərəkətinin kimyəvi formasının keyfiyyət xüsusiyyəti və onun digər hərəkət formalarına keçidi kimya elminin çox yönlülüyünü və onun həm aşağı, həm də daha çoxunu öyrənən bilik sahələri ilə əlaqəsini müəyyən edir. daha yüksək formalar hərəkat. Maddənin hərəkətinin kimyəvi forması haqqında biliklər təbiətin inkişafı, Kainatda maddənin təkamülü haqqında ümumi təlimi zənginləşdirir və dünyanın ayrılmaz materialist mənzərəsinin formalaşmasına kömək edir. Kimyanın digər elmlərlə əlaqəsi onların qarşılıqlı nüfuzunun spesifik sahələrinə səbəb olur. Beləliklə, kimya və fizika arasında keçid sahələri fiziki kimya və kimyəvi fizika ilə təmsil olunur. Kimya və biologiya, kimya və geologiya arasında xüsusi sərhəd zonaları yarandı - geokimya, biokimya, biogeokimya, molekulyar biologiya. Kimyanın ən mühüm qanunları riyazi dildə ifadə olunur və nəzəri kimya riyaziyyatsız inkişaf edə bilməz. Kimya fəlsəfənin inkişafına təsir göstərmiş və göstərməkdədir və onun təsirini özü də yaşayıb və yaşayır.

Tarixən kimyanın iki əsas sahəsi inkişaf etmişdir: ilk növbədə kimyəvi elementləri və onların əmələ gətirdiyi sadə və mürəkkəb maddələri (karbon birləşmələri istisna olmaqla) öyrənən qeyri-üzvi kimya və mövzusu karbonun digər elementlərlə birləşmələri olan üzvi kimya ( üzvi maddələr).

18-ci əsrin sonlarına qədər "qeyri-üzvi kimya" və "üzvi kimya" terminləri yalnız təbiətin hansı "səltənətindən" (mineral, bitki və ya heyvan) müəyyən birləşmələrin alındığını göstərirdi. 19-cu əsrdən başlayaraq. bu terminlər müəyyən bir maddədə karbonun varlığını və ya olmamasını göstərir. Sonra onlar yeni, daha geniş məna qazandılar. Qeyri-üzvi kimya ilk növbədə geokimya ilə, sonra isə mineralogiya və geologiya ilə təmasda olur, yəni. qeyri-üzvi təbiət elmləri ilə. Üzvi kimya ən mürəkkəb biopolimer maddələrə qədər müxtəlif karbon birləşmələrini öyrənən kimyanın bir sahəsidir. Üzvi və bioüzvi kimya vasitəsilə kimya biokimya və daha sonra biologiya ilə həmsərhəddir, yəni. canlı təbiət elmlərinin məcmusu ilə. Qeyri-üzvi və üzvi kimyanın qovşağında orqanoelement birləşmələrinin sahəsi yerləşir.

Kimyada maddənin təşkilinin struktur səviyyələri haqqında təsəvvürlər tədricən formalaşmışdır. Maddənin mürəkkəbliyi ən aşağı atomdan başlayaraq molekulyar, makromolekulyar və ya yüksək molekullu birləşmələr (polimer), sonra molekullararası (kompleks, klatrat, katan) və nəhayət, müxtəlif makrostrukturlardan (kristal, misel) keçir. ) qeyri-stoxiometrik formasiyalara qədər. Tədricən müvafiq fənlər meydana çıxdı və bir-birindən ayrıldı: mürəkkəb birləşmələrin, polimerlərin kimyası, kristal kimyası, dispers sistemlərin və səth hadisələrinin öyrənilməsi, ərintilər və s.

Kimyəvi cisim və hadisələrin öyrənilməsi fiziki üsullar, əsaslanan kimyəvi çevrilmə qanunlarının qurulması ümumi prinsiplər fizika, fiziki kimyanın əsasını təşkil edir. Kimyanın bu sahəsinə bir sıra çox müstəqil fənlər daxildir: kimyəvi termodinamika, kimyəvi kinetika, elektrokimya, kolloid kimya, kvant kimyası və molekulların, ionların, radikalların quruluşu və xassələrinin öyrənilməsi, radiasiya kimyası, fotokimya, radiasiya doktrinası. kataliz, kimyəvi tarazlıq, məhlullar və s. analitik kimya, onun üsulları kimyanın və kimya sənayesinin bütün sahələrində geniş istifadə olunur. Kimyanın praktiki tətbiqi sahələrində bir çox sahələri olan kimya texnologiyası, metallurgiya, kənd təsərrüfatı kimyası, tibbi kimya, məhkəmə kimyası və s. kimi elmlər və elmi fənlər yaranmışdır.

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, kimya kimyəvi elementləri və onların əmələ gətirdiyi maddələri, eləcə də bu çevrilmələri tənzimləyən qanunları nəzərə alır. Bu aspektlərdən biri (yəni, kimyəvi birləşmələr silisium və karbon əsasında) və bu yazıda mənim tərəfimdən nəzərdən keçiriləcək.

Fəsil 1. Silikon və karbon - kimyəvi elementlər

1.1 Karbon və silikona giriş

Karbon (C) və silikon (Si) IVA qrupunun üzvləridir.

Karbon çox yayılmış element deyil. Buna baxmayaraq, onun əhəmiyyəti çox böyükdür. Karbon yer üzündə həyatın əsasını təşkil edir. Təbiətdə çox yayılmış karbonatların (Ca, Zn, Mg, Fe və s.) bir hissəsidir, atmosferdə CO 2 şəklində mövcud olur, təbii kömür (amorf qrafit), neft və təbii formada olur. qaz, eləcə də sadə maddələr (almaz, qrafit).

Silikon yer qabığında (oksigendən sonra) ən çox yayılmış ikinci elementdir. Karbon həyatın əsasıdırsa, silikon yer qabığının əsasını təşkil edir. Bu silikatlar (Şəkil. 4) və alüminosilikatlar, qum böyük bir sıra aşkar.

Amorf silikon qəhvəyi bir tozdur. Sonuncunu kristal vəziyyətdə boz sərt, lakin daha çox kövrək kristallar şəklində əldə etmək asandır. Kristal silisium yarımkeçiricidir.

Cədvəl 1. Karbon və silikon haqqında ümumi kimyəvi məlumatlar.

Adi temperaturda sabit karbonun modifikasiyası - qrafit - qeyri-şəffaf, boz rəngli yağlı kütlədir. Almaz - yer üzündəki ən sərt maddə - rəngsiz və şəffafdır. Qrafit və almazın kristal strukturları Fig.1-də göstərilmişdir.

Şəkil 1. Almazın quruluşu (a); qrafit quruluşu (b)

Karbon və silikonun özünəməxsus törəmələri var.

Cədvəl 2. Karbon və silisiumun ən xarakterik törəmələri

1.2 Sadə maddələrin hazırlanması, kimyəvi xassələri və istifadəsi

Silisium oksidləri karbonla reduksiya etməklə əldə edilir; reduksiyadan sonra xüsusilə təmiz vəziyyətdə əldə etmək üçün maddə tetrakloridə köçürülür və yenidən reduksiya edilir (hidrogenlə). Sonra külçələrə əridilir və zona əriməsi ilə təmizlənməyə məruz qalır. Bir ucdan bir metal külçə qızdırılır ki, orada ərimiş metal zonası yaransın. Zona külçənin digər ucuna keçdikdə, ərimiş metalda bərkdən daha yaxşı həll olunan çirk təmizlənir və beləliklə, metal təmizlənir.

Karbon inertdir, lakin çox yüksək temperaturda (amorf vəziyyətdə) bərk məhlullar və ya karbidlər (CaC 2, Fe 3 C və s.) əmələ gətirmək üçün əksər metallarla, eləcə də bir çox metaloidlərlə qarşılıqlı təsir göstərir, məsələn:

2C + Ca \u003d CaC 2, C + 3Fe \u003d Fe 3 C,

Silikon daha reaktivdir. Artıq adi temperaturda flüorla reaksiya verir: Si + 2F 2 \u003d SiF 4

Silikon həm də oksigenə çox yüksək yaxınlığa malikdir:

Xlor və kükürdlə reaksiya təxminən 500 K-də davam edir. Çox yüksək temperaturda silisium azot və karbonla qarşılıqlı əlaqədə olur:

Silikon hidrogenlə birbaşa qarşılıqlı təsir göstərmir. Silikon qələvilərdə həll olunur:

Si + 2NaOH + H 2 0 \u003d Na 2 Si0 3 + 2H 2.

Hidroflorikdən başqa turşular ona təsir etmir. HF ilə reaksiya var

Si+6HF=H 2 +2H 2 .

Müxtəlif kömürlərin, neftin, təbii (əsasən CH4), eləcə də süni yolla əldə edilmiş qazların tərkibindəki karbon planetimizin ən mühüm yanacaq bazasıdır.

Qrafit tigelərin hazırlanmasında geniş istifadə olunur. Qrafit çubuqlar elektrodlar kimi istifadə olunur. Çoxlu qrafit qələm istehsalına gedir. Karbon və silisium müxtəlif dərəcəli çuqun istehsalında istifadə olunur. Metallurgiyada karbon reduksiyaedici, silikon isə oksigenə yüksək yaxınlığına görə deoksidləşdirici kimi istifadə olunur. Xüsusilə təmiz vəziyyətdə olan kristal silisium (10 -9 at.%-dən çox olmayan çirk) yarımkeçirici kimi müxtəlif cihazlarda və cihazlarda, o cümlədən tranzistorlar və termistorlar (çox incə temperatur ölçmə cihazları), həmçinin fotoelementlərdə, onun işləməsi yarımkeçiricinin işıqlandırıldıqda cərəyan keçirmə qabiliyyətinə əsaslanır.

Fəsil 2. Karbonun kimyəvi birləşmələri

Karbon öz atomları (C-C) və hidrogen atomu (C-H) arasında güclü kovalent bağlarla xarakterizə olunur, bu da üzvi birləşmələrin bolluğunda (bir neçə yüz milyon) əks olunur. Üzvi və qeyri-üzvi birləşmələrin müxtəlif siniflərində güclü C-H, C-C bağlarına əlavə olaraq, azot, kükürd, oksigen, halogenlər və metallarla karbon bağları geniş şəkildə təmsil olunur (Cədvəl 5-ə baxın). Rabitə əmələ gəlməsinin belə yüksək imkanları karbon atomunun kiçik ölçüləri ilə əlaqədardır ki, bu da onun valent orbitallarının 2s 2, 2p 2 mümkün qədər üst-üstə düşməsinə imkan verir. Ən vacib qeyri-üzvi birləşmələr Cədvəl 3-də təsvir edilmişdir.

Qeyri-üzvi karbon birləşmələri arasında azot tərkibli törəmələr tərkibinə və quruluşuna görə unikaldır.

Qeyri-üzvi kimyada sirkə CH3COOH və oksalik H 2 C 2 O 4 turşularının törəmələri geniş şəkildə təmsil olunur - asetatlar (tip M "CH3COO) və oksalatlar (M I 2 C 2 O 4 növü).

Cədvəl 3. Karbonun ən mühüm qeyri-üzvi birləşmələri.

2.1 Karbonun oksigen törəmələri

2.1.1 +2 oksidləşmə vəziyyəti

Dəm qazı CO (karbon monoksit): molekulyar orbitalların quruluşuna görə (cədvəl 4).

CO N 2 molekuluna bənzəyir. Azot kimi, CO da yüksək dissosiasiya enerjisinə (1069 kJ/mol), aşağı Tm (69 K) və Tbp (81,5 K) malikdir, suda zəif həll olunur və kimyəvi cəhətdən inertdir. CO yalnız yüksək temperaturda reaksiya verir, o cümlədən:

CO + Cl 2 \u003d COCl 2 (fosgen),

CO + Br 2 \u003d SOVg 2, Cr + 6CO \u003d Cr (CO) 6 -xrom karbonil,

Ni + 4CO \u003d Ni (CO) 4 - nikel karbonil

CO + H 2 0 cüt \u003d HCOOH (qarışqa turşusu).

Eyni zamanda, CO molekulunun oksigenə yüksək yaxınlığı var:

CO +1/202 \u003d C0 2 +282 kJ / mol.

Oksigenə yüksək yaxınlığına görə dəm qazı (II) bir çox ağır metalların (Fe, Co, Pb və s.) oksidləri üçün reduksiyaedici kimi istifadə olunur. Laboratoriyada CO oksidi qarışqa turşusunu susuzlaşdırmaqla əldə edilir.

Texnologiyada karbonmonoksit (II) CO 2-nin kömürlə (C + CO 2 \u003d 2CO) azaldılması və ya metanın oksidləşməsi ilə (2CH 4 + 3O 2 \u003d \u003d 4H 2 0 + 2CO) əldə edilir.

CO törəmələri arasında metal karbonillər böyük nəzəri və müəyyən praktiki maraq kəsb edir (saf metalların alınması üçün).

Karbonillərdə kimyəvi bağlar əsasən sərbəst orbitallar hesabına donor-akseptor mexanizmi ilə əmələ gəlir. d- elementi və CO molekulunun elektron cütü, dativ mexanizm (metal CO) ilə üst-üstə düşür. Bütün metal karbonillər aşağı gücü ilə xarakterizə olunan diamaqnit maddələrdir. Karbonmonoksit (II) kimi metal karbonillər də zəhərlidir.

Cədvəl 4. CO molekulunun orbitalları üzərində elektronların paylanması

2.1.2 +4 oksidləşmə vəziyyəti

Karbon qazı CO 2 (karbon qazı). CO 2 molekulu xəttidir. CO 2 molekulunun orbitallarının əmələ gəlməsinin enerji sxemi Şəkil 2-də göstərilmişdir. Karbon monoksit (IV) reaksiya zamanı ammonyak ilə reaksiya verə bilər.

Bu duz qızdırıldıqda qiymətli bir gübrə əldə edilir - karbamid CO (MH 2) 2:

Karbamid su ilə parçalanır

CO (NH 2) 2 + 2HaO \u003d (MH 4) 2COz.

Şəkil 2. CO 2 molekulyar orbitallarının əmələ gəlməsinin enerji diaqramı.

Texnologiyada CO 2 oksidi kalsium karbonatın və ya natrium bikarbonatın parçalanması ilə əldə edilir:

Laboratoriya şəraitində adətən reaksiya yolu ilə alınır (Kipp aparatında)

CaCO3 + 2HC1 = CaC12 + CO2 + H20.

CO 2-nin ən mühüm törəmələri zəif karbon turşusu H 2 CO s və onun duzlarıdır: M I 2 CO 3 və M I HC 3 (müvafiq olaraq karbonatlar və bikarbonatlar).

Karbonatların əksəriyyəti suda həll olunmur. Suda həll olunan karbonatlar əhəmiyyətli dərəcədə hidrolizə məruz qalır:

COz 2- + H 2 0 COz- + OH - (I mərhələ).

Tam hidroliz səbəbindən karbonatlar Cr 3+, ai 3+, Ti 4+, Zr 4+ və başqaları sulu məhlullardan təcrid edilə bilməz.

Ka 2 CO3 (soda), K 2 CO3 (kalium) və CaCO3 (təbaşir, mərmər, əhəngdaşı) praktiki olaraq vacibdir. Bikarbonatlar, karbonatlardan fərqli olaraq suda həll olunur. Bikarbonatlardan praktik istifadə NaHCO 3 tapır ( soda içmək). Mühüm əsas karbonatlar 2CuCO3-Cu (OH) 2, PbCO 3 X XPb (OH) 2-dir.

Karbon halogenidlərinin xassələri Cədvəl 6-da verilmişdir. Karbon halogenidlərindən ən əhəmiyyətlisi rəngsiz, kifayət qədər zəhərli mayedir. Normal şəraitdə CCI 4 kimyəvi cəhətdən təsirsizdir. Qatranlar, laklar, yağlar, həmçinin freon CF 2 CI 2 (T bp = 303 K) istehsalı üçün yanar və yanmaz bir həlledici kimi istifadə olunur:

Praktikada istifadə edilən digər üzvi həlledici karbon disulfid CSa (rəngsiz, uçucu maye Tbp = 319 K) - reaktiv maddədir:

CS 2 +30 2 \u003d C0 2 + 2S0 2 +258 kkal / mol,

CS 2 + 3Cl 2 \u003d CCl 4 -S 2 Cl 2, CS 2 + 2H 2 0 \u003d\u003d C0 2 + 2H 2 S, CS 2 + K 2 S \u003d K 2 CS 3 (H tiokarbon turşusu duzu) 2 CSz).

Karbon disulfidin buxarları zəhərlidir.

Hidrosiyanik (hidrosiyanik) turşu HCN (H-C \u003d N) rəngsiz, asanlıqla hərəkət edən mayedir, 299,5 K-də qaynar. 283 K-da bərkiyir. HCN və onun törəmələri son dərəcə zəhərlidir. HCN reaksiya ilə əldə edilə bilər

Hidrosiyanik turşusu suda həll olunur; eyni zamanda zəif dissosiasiya edir

HCN=H++CN-, K=6.2.10-10.

Hidrosian turşusu duzları (sianidlər) bəzi reaksiyalarda xloridlərə bənzəyir. Məsələn, Ag + ionları ilə CH - -ion mineral turşularda zəif həll olunan gümüş siyanid AgCN-nin ağ çöküntüsünü verir. Qələvi və qələvi torpaq metallarının siyanidləri suda həll olur. Hidroliz səbəbiylə onların məhlulları hidrosiyanik turşunun (acı badam qoxusu) iyi gəlir. Ağır metal siyanidləri suda zəif həll olunur. CN güclü liqanddır, ən mühüm kompleks birləşmələri K 4 və Kz [Re (CN) 6]dır.

Siyanidlər kövrək birləşmələrdir, havada olan CO 2-yə uzun müddət məruz qaldıqda, sianidlər parçalanır.

2KCN+C0 2 +H 2 0=K 2 C0 3 +2HCN.

(CN) 2 - sianogen (N=C-C=N) -

rəngsiz zəhərli qaz; siyanik (HOCN) və hidrosiyanik (HCN) turşuları yaratmaq üçün su ilə qarşılıqlı təsir göstərir:

(HCN) turşuları:

(CN) 2 + H 2 0 \u003d\u003d HOCN + HCN.

Bu vəziyyətdə, aşağıdakı reaksiyada olduğu kimi, (CN) 2 halogenə bənzəyir:

CO + (CN) 2 \u003d CO (CN) 2 (fosgenin analoqu).

Siyan turşusu iki tautomerik formada tanınır:

H-N=C=O==H-0-C=N.

İzomer H-0=N=C turşusudur (partlayıcı turşu). HONC duzları partlayır (detonator kimi istifadə olunur). Rodohidrogen turşusu HSCN rəngsiz, yağlı, uçucu, asanlıqla bərkiyən mayedir (Tm=278 K). Təmiz vəziyyətdə çox qeyri-sabitdir, parçalandıqda HCN sərbəst buraxılır. Hidrosian turşusundan fərqli olaraq, HSCN kifayət qədər güclü turşudur (K=0,14). HSCN tautomer tarazlığı ilə xarakterizə olunur:

H-N \u003d C \u003d S \u003d H-S-C \u003d N.

SCN - qan-qırmızı ion (Fe 3+ ionu üçün reagent). HSCN-dən əldə edilən rodanid duzları - sianidlərdən kükürd əlavə etməklə asanlıqla əldə edilir:

Tiosiyanatların əksəriyyəti suda həll olunur. Hg, Au, Ag, Cu duzları suda həll olunmur. SCN- ionu, CN- kimi, M3 1 M "(SCN) 6 tipli komplekslər verməyə meyllidir, burada M" "Cu, Mg və bəzi başqaları. Dirodan (SCN) 2 - açıq sarı kristallar, ərimə - 271 K Reaksiya ilə (SCN) 2 alın

2AgSCN+Br 2 ==2AgBr+ (SCN) 2 .

Digər azot tərkibli birləşmələrdən siyanamid göstərilməlidir.

və onun törəməsi - gübrə kimi istifadə olunan kalsium siyanamid CaCN 2 (Ca=N-C=N).

2.3 Metal karbidlər

Karbidlər karbonun metallar, silikon və bor ilə qarşılıqlı təsirinin məhsullarıdır. Həll qabiliyyətinə görə karbidlər iki sinfə bölünür: suda (və ya seyreltilmiş turşularda) həll olunan karbidlər və suda həll olunmayan karbidlər (və ya seyreltilmiş turşularda).

2.3.1 Suda və seyreltilmiş turşularda həll olunan karbidlər

A. Həll edildikdə C 2 H 2 əmələ gətirən karbidlər Bu qrupa ilk iki əsas qrupun metallarının karbidləri daxildir; onlara yaxın MC 2 (LaC 2 , CeC 2 , ТhC 2 .) tərkibinin Zn, Cd, La, Ce, Th karbidləridir.

CaC 2 + 2H 2 0 \u003d Ca (OH) 2 + C 2 H 2, ThC 2 + 4H 2 0 \u003d Th (OH) 4 + H 2 C 2 + H 2.

ANSz + 12H 2 0 \u003d 4Al (OH) s + ZSN 4, Be 2 C + 4H 2 0 \u003d 2Be (OH) 2 + CH 4. Xüsusiyyətlərinə görə Mn z C onlara yaxındır:

Mn s C + 6H 2 0 \u003d ZMn (OH) 2 + CH 4 + H 2.

B. Karbidlər, həll olunduqda karbohidrogen və hidrogen qarışığı əmələ gətirir. Bunlara ən nadir torpaq metal karbidləri daxildir.

2.3.2 Suda və seyreltilmiş turşularda həll olunmayan karbidlər

Bu qrupa əksər keçid metal karbidləri (W, Mo, Ta və s.), həmçinin SiC, B 4 C daxildir.

Onlar oksidləşdirici mühitlərdə həll olunur, məsələn:

VC + 3HN0 3 + 6HF \u003d HVF 6 + CO 2 + 3NO + 4H 2 0, SiC + 4KOH + 2C0 2 \u003d K 2 Si0 3 + K 2 C0 3 + 2H 2 0.

Şəkil 3. İkosaedr B 12

Praktiki olaraq əhəmiyyətli keçid metal karbidləri, eləcə də silisium karbidləri SiC və bor B 4 C. SiC - karborundum - almaz qəfəsli rəngsiz kristallar, sərtlikdə almaza yaxınlaşır (texniki SiC çirkləri səbəbindən tünd rəngə malikdir). SiC yüksək odadavamlıdır, istilik keçiriciliyi və yüksək temperaturda elektrik keçiriciliyi, son dərəcə kimyəvi cəhətdən inertdir; yalnız havada qələvilərlə birləşmə yolu ilə məhv edilə bilər.

B 4 C - polimer. Bor karbid qəfəsi xətti düzülmüş üç karbon atomundan və ikosahedr şəklində düzülmüş 12 B atomundan ibarət qruplardan qurulmuşdur (şək. 3); B4C-nin sərtliyi SiC-dən daha yüksəkdir.

Fəsil 3. Silikon birləşmələri

Silikon və karbonun kimyası arasındakı fərq, əsasən, atomunun böyük ölçüsü və sərbəst 3d orbitallardan istifadə imkanları ilə bağlıdır. Əlavə bağlanma (donor-akseptor mexanizminə görə) oksigen Si-O-Si və flüor Si-F ilə silisium bağları (Cədvəl 17.23) karbondan daha güclüdür və Si atomunun daha böyük ölçüsü ilə müqayisədə daha güclüdür. atoma Si-H və Si-Si bağları karbondan daha az güclüdür. Silikon atomları praktiki olaraq zəncir əmələ gətirə bilmir. karbohidrogenlərə bənzəyir homoloji sıra silanlar SinH2n+2 (silanlar) yalnız Si4Hio tərkibinə qədər əldə edilmişdir. Daha böyük ölçülərə görə, Si atomu n-üst-üstə düşmə qabiliyyətinə də zəif ifadə olunur, buna görə də təkcə üçlü deyil, həm də ikiqat bağlar onun üçün az xarakter daşıyır.

Silikon metallarla qarşılıqlı əlaqədə olduqda, bir çox cəhətdən karbidlərə bənzər silisidlər (Ca 2 Si, Mg 2 Si, BaSi 2, Cr 3 Si, CrSi 2 və s.) əmələ gəlir. Silisidlər I qrup elementləri üçün xarakterik deyil (Li istisna olmaqla). Silikon halogenidlər (Cədvəl 5) karbon halogenidlərindən daha güclü birləşmələrdir; lakin onlar su ilə parçalanırlar.

Cədvəl 5. Karbon və silisiumun bəzi bağlarının möhkəmliyi

Ən davamlı silikon halid SiF 4-dür (yalnız elektrik boşalmasının təsiri altında parçalanır), lakin digər halidlər kimi hidrolizə məruz qalır. SiF 4 HF ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda heksaflorosilik turşu əmələ gəlir:

SiF 4 +2HF=H 2 .

H 2 SiF 6 gücünə görə H 2 S0 4-ə yaxındır. Bu turşunun törəmələri - florosilikatlar, bir qayda olaraq, suda həll olunur. Qələvi metal flüorosilikatlar (Li və NH 4 istisna olmaqla) zəif həll olunur. Fluorosilikatlar pestisidlər (insektisidlər) kimi istifadə olunur.

Praktiki əhəmiyyətli halogenid SiCO 4-dür. Üzvi silikon birləşmələri almaq üçün istifadə olunur. Beləliklə, SiCL 4 spirtlərlə asanlıqla qarşılıqlı təsir edərək silisium turşusu efirləri HaSiO 3 əmələ gətirir:

SiCl 4 + 4C 2 H 5 OH \u003d Si (OC 2 H 5) 4 + 4HCl 4

Cədvəl 6. Karbon və silisium halidləri

Silisium turşusu esterləri, hidroliz edərək, silikonları - zəncir quruluşunun polimer maddələrini əmələ gətirir:

(R-üzvi radikal) rezinlər, yağlar və sürtkü yağlarının istehsalında tətbiq tapmışdır.

Silikon sulfid (SiS 2) n-polimer maddə; normal temperaturda sabit; su ilə parçalanır:

SiS 2 + ZN 2 O \u003d 2H 2 S + H 2 SiO 3.

3.1 Oksigen silisium birləşmələri

Silisiumun ən vacib oksigen birləşməsi bir neçə kristal modifikasiyası olan silikon dioksid SiO 2 (silisium) dir.

Aşağı temperatur modifikasiyası (1143 K-ə qədər) kvars adlanır. Kvars piezoelektrik xüsusiyyətlərə malikdir. Kvarsın təbii növləri: qaya kristal, topaz, ametist. Silisiumun növləri kalsedon, opal, əqiqdir. jasper, qum.

Silisium kimyəvi cəhətdən davamlıdır; yalnız flüor, hidrofluorik turşu və qələvi məhlulları təsir göstərir. O, asanlıqla şüşəli vəziyyətə keçir (kvars şüşəsi). Kvars şüşəsi kövrək, kimyəvi və termal cəhətdən kifayət qədər davamlıdır. SiO 2-yə uyğun olan silisik turşunun müəyyən tərkibi yoxdur. Silisik turşu adətən xH 2 O-ySiO 2 kimi yazılır. Silisium turşuları təcrid edilmişdir: H 2 SiO 3 (H 2 O-SiO 2) - metasilikon (tri-oksosilicon), H 4 Si0 4 (2H 2 0-Si0 2) - ortosilikon (tetra-oksosilikon), H 2 Si2O 5 (H 2 O * SiO 2) - dimetosilikon.

Silisik turşular zəif həll olunan maddələrdir. Karbonla müqayisədə silisiumun daha az metalloid təbiətinə uyğun olaraq, elektrolit kimi H 2 SiO 3 H 2 CO3-dən daha zəifdir.

Silikat turşularına uyğun gələn silikat duzları suda həll olunmur (qələvi metal silikatlar istisna olmaqla). Həll olan silikatlar tənliyə uyğun olaraq hidrolizə olunur

2SiOz 2 - + H 2 0 \u003d Si 2 O 5 2 - + 20H-.

Həll olunan silikatların konsentrat məhlullarına maye şüşə deyilir. Adi pəncərə şüşəsi, natrium və kalsium silikat, Na 2 0-CaO-6Si0 2 tərkibinə malikdir. Reaksiyadan əldə edilir

Silikatların geniş çeşidi (daha doğrusu, oksosilikatlar) məlumdur. Oksosilikatların strukturunda müəyyən qanunauyğunluq müşahidə olunur: onların hamısı bir-birinə oksigen atomu vasitəsilə bağlanmış Si0 4 tetraedrlərdən ibarətdir. Tetraedrlərin ən çox yayılmış birləşmələri (Si 2 O 7 6 -), (Si 3 O 9) 6 -, (Si 4 0 l2) 8-, (Si 6 O 18 12 -), struktur vahidləri kimi zəncirlərə, lentlərə, torlara və çərçivələrə birləşdirilə bilər (şək. 4).

Ən əhəmiyyətli təbii silikatlar, məsələn, talk (3MgO * H 2 0-4Si0 2) və asbest (SmgO * H 2 O * SiO 2). SiO 2 kimi, silikatlar da şüşəsi (amorf) vəziyyətlə xarakterizə olunur. Şüşənin idarə olunan kristallaşması ilə incə kristallıq vəziyyəti (sitall) əldə etmək mümkündür. Sitallar artan güclə xarakterizə olunur.

Təbiətdə silikatlardan başqa alüminosilikatlar da geniş yayılmışdır. Alüminosilikatlar - silisium atomlarının bir hissəsi üçvalent Al ilə əvəz olunan çərçivə oksosilikatları; məsələn Na 12 [(Si, Al) 0 4] 12.

Silisium turşusu üçün, H 2 SiO 3 turşularının duzlarına məruz qaldıqda, kolloid vəziyyət xarakterikdir, dərhal çökmür. Müəyyən şəraitdə (məsələn, qızdırıldıqda) silisium turşusunun kolloid məhlulları (sols) silisium turşusunun şəffaf, homojen jelatinli kütlə-gelinə çevrilə bilər. Gellər Si0 2 molekullarından əmələ gələn, boşluqları H 2 O molekulları ilə dolu olan fəzavi, çox boş quruluşa malik yüksək molekullu birləşmələrdir.Silisik turşu gelləri susuzlaşdırıldıqda, silisium geli alınır - yüksək adsorbsiyaya malik məsaməli məhsul tutumu.

Şəkil 4. Silikatların quruluşu.

nəticələr

İşimdə silisium və karbona əsaslanan kimyəvi birləşmələri nəzərdən keçirərək belə qənaətə gəldim ki, karbon kəmiyyətcə çox yaygın olmayan element olmaqla, yer həyatının ən vacib komponentidir, onun birləşmələri havada, neftdə, həmçinin bu cür sadə maddələr almaz və qrafit kimi. Karbonun ən mühüm xüsusiyyətlərindən biri hidrogen atomu kimi atomlar arasındakı güclü kovalent bağlardır. Karbonun ən mühüm qeyri-üzvi birləşmələri bunlardır: oksidlər, turşular, duzlar, halidlər, azot tərkibli törəmələr, sulfidlər, karbidlər.

Silikondan danışarkən, onun yer üzündə böyük miqdarda ehtiyatlarını qeyd etmək lazımdır, o, yer qabığının əsasını təşkil edir və çox sayda silikat, qum və s. Hazırda yarımkeçirici xüsusiyyətlərinə görə silisiumdan istifadə getdikcə artmaqdadır. Elektronikada kompüter prosessorlarının, mikrosxemlərin və çiplərin istehsalında istifadə olunur. Silisiumun metallarla birləşmələri silisidlər əmələ gətirir, silisiumun ən mühüm oksigen birləşməsi silisium oksidi SiO 2-dir (silisium).Təbiətdə silikatların çox çeşidi var - talk, asbest, alüminosilikatlar da geniş yayılmışdır.

Biblioqrafiya

1. Böyük Sovet Ensiklopediyası. Üçüncü nəşr. T.28. - M.: Sovet Ensiklopediyası, 1970.

2. Zhiryakov V.G. Üzvi kimya 4-cü nəşr. - M., "Kimya", 1971.

3. Qısa kimyəvi ensiklopediya. - M. “Sovet Ensiklopediyası”, 1967.

4. Ümumi kimya / Ed. YE. Sokolovskaya, L.S. Quzeya 3-cü nəşr. - M .: Moskva nəşriyyatı. un-ta, 1989.

5. Cansız təbiət dünyası. - M., "Elm", 1983.

6. Potapov V.M., Tatarınşik S.N. Üzvi kimya. Dərslik. 4-cü nəşr. - M.: "Kimya", 1989.

Təyinat - Si (Silikon);
Dövr - III;
Qrup - 14 (IVa);
Atom kütləsi - 28,0855;
Atom nömrəsi - 14;
Atomun radiusu = 132 pm;
Kovalent radius = 111 pm;
Elektron paylanması - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 ;
t ərimə = 1412 ° C;
qaynama nöqtəsi = 2355 ° C;
Elektroneqativlik (Paulinqə görə / Alpred və Rochova görə) = 1,90 / 1,74;
Oksidləşmə vəziyyəti: +4, +2, 0, -4;
Sıxlıq (n.a.) \u003d 2,33 q / sm 3;
Molar həcmi = 12,1 sm 3 / mol.

Silikon birləşmələri:

Silikon ilk dəfə 1811-ci ildə təmiz formada təcrid edilmişdir (fransızlar J. L. Gay-Lussac və L. J. Tenard). Təmiz elementar silisium 1825-ci ildə əldə edilmişdir (İsveçli J. Ya. Berzelius). Adı "silikon" (qədim yunan dilindən tərcümədə - dağ) kimyəvi element 1834-cü ildə alındı (rus kimyaçısı G. İ. Hess).

Silikon Yer kürəsində ən çox yayılmış (oksigendən sonra) kimyəvi elementdir (yer qabığındakı məzmun çəki ilə 28-29% təşkil edir). Təbiətdə silisium ən çox silisium (qum, kvars, çaxmaq daşı, feldispat) şəklində, həmçinin silikatlar və alüminosilikatlarda olur. Silikon saf formada olduqca nadirdir. Təmiz formada bir çox təbii silikatlar qiymətli daşlardır: zümrüd, topaz, akuamarin hamısı silikondur. Saf kristal silisium (IV) oksidi qaya kristalı və kvars şəklində olur. Müxtəlif çirklərin mövcud olduğu silikon oksid qiymətli və əmələ gətirir yarı qiymətli daşlar- ametist, əqiq, jasper.

düyü. Silikon atomunun quruluşu.

Silisiumun elektron konfiqurasiyası 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2-dir (bax: Atomların elektron quruluşu). Silikonun xarici enerji səviyyəsində 4 elektronu var: 2-si 3-cü alt səviyyədə qoşalaşmış + 2-si p orbitallarında qoşalaşmamış. Silikon atomu həyəcanlı vəziyyətə keçdikdə, s-alt səviyyədən bir elektron öz cütünü "tərk edir" və bir sərbəst orbitalın olduğu p-alt səviyyəyə keçir. Beləliklə, həyəcanlı vəziyyətdə silikon atomunun elektron konfiqurasiyası aşağıdakı formanı alır: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 .

düyü. Silikon atomunun həyəcanlı vəziyyətə keçməsi.

Beləliklə, birləşmələrdə silisium 4 (ən çox) və ya 2 (bax Valentlik) valentliyi nümayiş etdirə bilər. Silisium (eləcə də karbon) digər elementlərlə reaksiya verərək, həm elektronlarından imtina edə, həm də onları qəbul edə biləcəyi kimyəvi bağlar əmələ gətirir, lakin silikon atomlarından elektronları qəbul etmək qabiliyyəti daha böyük olduğuna görə karbon atomlarına nisbətən daha az ifadə edilir. silisium atomu.

Silikon oksidləşmə vəziyyəti:

-4 : SiH 4 (silan), Ca 2 Si, Mg 2 Si (metal silikatlar);
+4 - ən sabit: SiO 2 (silikon oksid), H 2 SiO 3 (silikat turşusu), silikatlar və silisium halidləri;
0 : Si (sadə maddə)

Silikon sadə bir maddə kimi

Silikon metal parıltılı tünd boz kristal maddədir. Kristal silisium yarımkeçiricidir.

Silikon almaz kimi yalnız bir allotropik modifikasiya əmələ gətirir, lakin o qədər də güclü deyil, çünki Si-Si bağları almaz karbon molekulunda olduğu qədər güclü deyil (Bax Almaz).

Amorf silikon- qəhvəyi toz, ərimə temperaturu 1420°C.

Kristal silisium amorf silikondan yenidən kristallaşma yolu ilə əldə edilir. Kifayət qədər aktiv olan amorf silikondan fərqli olaraq kimyəvi, kristal silisium digər maddələrlə qarşılıqlı təsir baxımından daha təsirsizdir.

Silisiumun kristal qəfəsinin quruluşu almazın quruluşunu təkrarlayır - hər bir atom tetraedrin təpələrində yerləşən dörd başqa atomla əhatə olunub. Atomlar bir-birinə almazdakı karbon bağları qədər güclü olmayan kovalent bağlarla bağlanır. Bu səbəbdən hətta n.o.s. kristal silisiumdakı kovalent bağların bəziləri qırılır, elektronların bir hissəsini sərbəst buraxır, silisiumu bir qədər elektrik keçirici edir. Silikon qızdırıldıqda, işıqda və ya bəzi çirklərin əlavə edilməsi ilə məhv edilmiş kovalent bağların sayı artır, bunun nəticəsində sərbəst elektronların sayı artır, buna görə də silisiumun elektrik keçiriciliyi də artır.

Silisiumun kimyəvi xassələri

Karbon kimi, silikon da hansı maddə ilə reaksiya verdiyindən asılı olaraq həm reduksiyaedici, həm də oksidləşdirici ola bilər.

n.o. silisium yalnız flüorla qarşılıqlı əlaqədə olur, bu da kifayət qədər güclü silikon kristal qəfəs ilə izah olunur.

Silikon 400°C-dən yuxarı temperaturda xlor və bromla reaksiya verir.

Silikon karbon və azotla yalnız çox yüksək temperaturda qarşılıqlı təsir göstərir.

Qeyri-metallarla reaksiyalarda silikon kimi çıxış edir azaldıcı agent:
- normal şəraitdə qeyri-metallardan silikon yalnız flüorla reaksiya verərək silisium halidi əmələ gətirir:
  Si + 2F 2 = SiF 4
- yüksək temperaturda silisium xlor (400°C), oksigen (600°C), azot (1000°C), karbon (2000°C) ilə reaksiya verir:
  - Si + 2Cl 2 = SiCl 4 - silikon halid;
  - Si + O 2 \u003d SiO 2 - silikon oksid;
  - 3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 - silisium nitridi;
  - Si + C \u003d SiC - karborundum (silisium karbid)
Metallarla reaksiyalarda silikon olur oksidləşdirici maddə(formalaşmış salisidlər:
Si + 2Mg = Mg 2 Si
Qələvilərin konsentrat məhlulları ilə reaksiyalarda silisium hidrogenin ayrılması ilə reaksiya verir və silisium turşusunun həll olunan duzlarını əmələ gətirir. silikatlar:
Si + 2NaOH + H 2 O \u003d Na 2 SiO 3 + 2H 2
Silikon turşularla reaksiya vermir (HF istisna olmaqla).

Silikonun alınması və istifadəsi

Silikon almaq:

laboratoriyada - silisiumdan (alüminium terapiyası):
3SiO 2 + 4Al = 3Si + 2Al 2 O 3
sənayedə - yüksək temperaturda silisium oksidinin koksla (kommersiya baxımından təmiz silikon) reduksiyası ilə:
SiO 2 + 2C \u003d Si + 2CO
ən təmiz silisium yüksək temperaturda silisium tetraxloridinin hidrogenlə (sink) reduksiyasından əldə edilir:
SiCl 4 + 2H 2 \u003d Si + 4HCl

Silikon tətbiqi:

yarımkeçirici radioelementlərin istehsalı;
istiliyədavamlı və turşuya davamlı birləşmələrin istehsalında metallurgiya əlavələri kimi;
günəş batareyaları üçün fotoelementlərin istehsalında;
AC rektifikatorları kimi.

Silikon elementlərin D.I. Dövri Cədvəlinin IV qrupunun kimyəvi elementidir. Mendeleyev. 1811-ci ildə J. Gay-Lusac və L. Ternard tərəfindən açılmışdır. Onun seriya nömrəsi 14, atom kütləsi 28,08, atom həcmi 12,04 10 -6 m 3 / mol. Silikon karbon alt qrupuna aid bir metaloiddir. Onun oksigen valentliyi +2 və +4-dür. Təbiətdəki bolluğuna görə silikon oksigendən sonra ikinci yerdədir. Onun yer qabığında kütlə payı 27,6% təşkil edir. Yer qabığı, V.I. Vernadsky, 97% -dən çoxu silisium və silikatlardan ibarətdir. Oksigen və üzvi silisium birləşmələri bitki və heyvanlarda da olur.

Süni yolla əldə edilən silisium həm amorf, həm də kristal ola bilər. Amorf silikon qəhvəyi, incə dispersli, yüksək hiqroskopik tozdur, rentgen şüalarının difraksiya məlumatlarına görə, kiçik silikon kristallarından ibarətdir. SiCl 4-ün sink buxarı ilə yüksək temperaturda reduksiya edilməsi yolu ilə əldə edilə bilər.

Kristal silisium polad-boz rəngə və metal parıltıya malikdir. 20°C-də kristal silisiumun sıxlığı 2,33 q/sm3, maye silikonun sıxlığı 1723-2,51, 1903K-da isə 2,445 q/sm3 təşkil edir. Silisiumun ərimə temperaturu 1690 K, qaynama temperaturu 3513 K. Məlumatlara uyğun olaraq, silikonun T = 2500÷4000 K-də buxar təzyiqi lg p Si = -20130/ T + 7.736, tənliyi ilə təsvir edilmişdir. kPa. Silikonun sublimasiya istiliyi 452610, ərimə 49790, buxarlanma 385020 J/mol.

Silikon polikristallar yüksək sərtliklə xarakterizə olunur (20°C HRC = 106). Bununla belə, silisium çox kövrəkdir, ona görə də yüksək sıxılma gücünə (σ СЖ В ≈690 MPa) və çox aşağı çəkilmə gücünə (σ В ≈ 16,7 MPa) malikdir.

Otaq temperaturunda silikon inertdir, yalnız flüorla reaksiya verir və uçucu 81P4 əmələ gətirir. Turşulardan yalnız hidroflorik turşu ilə qarışdırılmış nitrat turşusu ilə reaksiya verir. Ancaq qələvilərlə silikon olduqca asanlıqla reaksiya verir. Onun qələvilərlə reaksiyalarından biri

Si + NaOH + H 2 O \u003d Na 2 SiO 3 + 2H 2

hidrogen istehsal etmək üçün istifadə olunur. Eyni zamanda, silikon qeyri-metallarla çoxlu sayda kimyəvi cəhətdən güclü birləşmələr istehsal etməyə qadirdir. Bu birləşmələrdən halidləri (SiX 4-dən Si n X 2n + 2-ə qədər, burada X halogendir və n ≤ 25), onların qarışıq birləşmələri SiCl 3 B, SiFCl 3 və s., oksixloridləri qeyd etmək lazımdır. 2 OCl 3, Si 3 O 2 Cl 3 və başqaları, nitridlər Si 3 N 4, Si 2 N 3, SiN və ümumi formul Si n H 2n + 2 olan hidridlər və ferroərintilərin, uçucu sulfidlərin SiS və SiS 2 və odadavamlı karbid SiC istehsalında rast gəlinən birləşmələrdən.

Silisium həmçinin metallarla - silisidlərlə birləşmələr əmələ gətirməyə qadirdir, bunlardan ən mühümləri dəmir, xrom, manqan, molibden, sirkonium, həmçinin REM və ACH silisidləridir. Silisiumun bu xassəsindən - metallarla kimyəvi cəhətdən çox güclü birləşmələr və məhlullar əmələ gətirmək qabiliyyəti - aşağı karbonlu ferroərintilərin istehsalında, həmçinin az qaynayan qələvi torpağın (Ca, Mg, Ba) reduksiyasında və çətin bərpa olunan metallar (Zr, Al və s.).

Silisiumun dəmirlə ərintiləri P.V. Geld və onun məktəbi, Xüsusi diqqət Fe-Si sisteminin yüksək tərkibi ilə ərintilərə aid hissəsinə ünvanlanmışdır. Bu onunla bağlıdır ki, Fe-Si diaqramından göründüyü kimi (Şəkil 1) bu tərkibli ərintilərdə bir sıra transformasiyalar baş verir ki, bu da müxtəlif dərəcəli ferrosilisiumun keyfiyyətinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Beləliklə, FeSi 2 disilisid yalnız aşağı temperaturda sabitdir (< 918 или 968 °С, см. рисунок 1). При высоких температурах устойчива его высокотемпературная модификация - лебоит. Содержание кремния в этой фазе колеблется в пределах 53-56 %. В дальнейшем лебоит будем обозначать kimyəvi formula Fe 2 Si 5 , praktiki olaraq leboitdəki maksimum silikon konsentrasiyasına uyğundur.

Tərkibində > 55,5% Si olan ərintiləri soyudarkən, T-də leboit olur< 1213 К разлагается по эвтектоидной реакции

Fe 2 Si 5 → FeSi 2 + Si (2)

və ərintilər T-də 33,86-50,07% Si< 1255 К - по перитектоидной реакции

Fe 2 Si 5 + FeSi = ZFeSi 2 (3)

Aralıq tərkibli ərintilər (50,15-55,5% Si) 1255 K-də əvvəlcə peritektoid (3), sonra isə 1213 K-də evtekoid (2) çevrilmələrə məruz qalır. (2) və (3) reaksiyalarına uyğun olaraq Fe 2 Si 5-in bu çevrilmələri silisidin həcmində dəyişikliklərlə müşayiət olunur. Reaksiya (2) gedişatında belə bir dəyişiklik xüsusilə böyükdür - təxminən 14%; buna görə də leboit olan ərintilər davamlılığını itirir, çatlayır və hətta parçalanır. Yavaş, tarazlıq kristallaşması ilə (Şəkil 1-ə baxın), leboit həm FS75, həm də FS45 ərintilərinin kristallaşması zamanı çökə bilər.

Bununla belə, leboitin evtekoid parçalanması ilə əlaqəli krekinq parçalanmanın səbəblərindən yalnız biridir. İkinci, görünür, əsas səbəb, taxıl sərhədləri boyunca çatların əmələ gəlməsi, bu sərhədlər boyunca ayrılan mayelərin - fosfor, arsen, alüminium sulfidlər və karbidlərin və s.-nin reaksiyalara uyğun olaraq havanın nəmliyi ilə reaksiya verməsini mümkün edir. nəticədə H 2 , PH 3 , PH 4 , ASH 4 , və s. atmosferə atılır və Al 2 O 3 , SiO 2 və digər birləşmələrin boş oksidləri çatlarda onları partlayır. Ərintilərin yayılmasının qarşısını onları maqneziumla modifikasiya etməklə, taxılı təmizləyən elementlərin (V, Ti, Zg və s.) əlavələri ilə əritməklə və ya daha çevik hala gətirməklə almaq olar. Taxıl zərifliyi onun sərhədlərində çirklərin və onların birləşmələrinin konsentrasiyasını azaldır və ərintilərin xassələrinə, ərintidə parçalanmağa kömək edən çirklərin (P, Al, Ca) konsentrasiyasının ümumi azalması ilə eyni şəkildə təsir göstərir. Fe-Si ərintilərinin termodinamik xassələri (qarışma istiliyi, aktivlik, karbonun həllolma qabiliyyəti) ətraflı öyrənilmiş, onlara işlərdə rast gəlmək olar. Fe-Si ərintilərində karbonun həll olması haqqında məlumat Şəkil 2-də, silisiumun aktivliyi haqqında - Cədvəl 1-də göstərilmişdir.

Şəkil 1. Fe-Si sisteminin vəziyyət diaqramı

Silisium oksigen birləşmələrinin fiziki-kimyəvi xassələri P.V. İşçilər ilə gəlin. Si-O sisteminin əhəmiyyətinə baxmayaraq, onun diaqramı hələ qurulmayıb. Hal-hazırda, silisiumun iki oksigen birləşməsi məlumdur - silisium SiO 2 və monooksid SiO. Ədəbiyyatda silisiumun digər oksigen birləşmələrinin - Si 2 O 3 və Si 3 O 4 varlığına dair əlamətlər də var, lakin onların kimyəvi və fiziki xassələri haqqında məlumat yoxdur.

Təbiətdə silikon yalnız silisium SiO 2 ilə təmsil olunur. Bu silikon birləşmə fərqlidir:

1) yüksək sərtlik (Mohs şkalası üzrə 7) və odadavamlılıq (T pl = 1996 K);

2) yüksək qaynama nöqtəsi (T KIP = 3532 K). Silisiumun buxar təzyiqi (Pa) tənlikləri ilə təsvir edilə bilər:

3) təhsil böyük rəqəm dəyişikliklər:

SiO 2-nin allotropik çevrilmələrinin bir xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, onlar süxurun çatlamasına və üyüdülməsinə səbəb ola biləcək maddənin sıxlığı və həcmində əhəmiyyətli dəyişikliklərlə müşayiət olunur;

4) hipotermiyaya yüksək meyl. Buna görə də, sürətli soyutma nəticəsində həm maye ərimənin (şüşə) strukturunu, həm də β-kristobalit və tridimitin yüksək temperatur modifikasiyalarını düzəltmək mümkündür. Əksinə, sürətli qızdırma ilə kvars tridimit və kristobalit strukturlarını keçərək əridilə bilər. SiO 2-nin ərimə nöqtəsi bu vəziyyətdə təxminən 100 ° C azalır;

5) yüksək elektrik müqaviməti. Məsələn, 293 K-də 1 10 12 Ohm*m-dir. Bununla belə, artan temperaturla SiO 2-nin elektrik müqaviməti azalır və maye vəziyyətdə, silisium yaxşı keçiricidir;

6) yüksək özlülük. Beləliklə, 2073 K-də özlülük 1 10 4 Pa s, 2273 K-də isə 280 Pa s-dir.

Sonuncu, N.V. Solomin, SiO 2-nin, üzvi polimerlər kimi, 2073 K-də 700, 2273 K-da isə 590 SiO 2 molekullarından ibarət zəncirlər meydana gətirə bilməsi ilə izah olunur;

7) yüksək istilik sabitliyi. Elementlərdən SiO 2-nin əmələ gəlməsinin Gibbs enerjisi, onların yığılma vəziyyəti nəzərə alınmaqla, verilənlərə uyğun olaraq, tənliklərlə yüksək dəqiqliklə təsvir edilmişdir:

Bu məlumatlar, Cədvəl 2-dən göründüyü kimi, müəlliflərin məlumatlarından bir qədər fərqlidir. İki müddətli tənliklər termodinamik hesablamalar üçün də istifadə edilə bilər:

Silikon monoksit SiO 1895-ci ildə Potter tərəfindən elektrik sobalarının qaz fazasında aşkar edilmişdir. İndi etibarlı şəkildə müəyyən edilmişdir ki, SiO da qatılaşdırılmış fazalarda mövcuddur. P.V görə. Geld oksidi aşağı sıxlıq (2,15 q / sm 3), yüksək elektrik müqaviməti (10 5 -10 6 Ohm * m) ilə xarakterizə olunur. Qatılaşdırılmış oksid kövrəkdir, Mohs şkalası üzrə sərtliyi ~ 5-dir. Yüksək uçuculuğuna görə ərimə nöqtəsini eksperimental olaraq təyin etmək mümkün olmayıb. O.Kubaşevskiyə görə 1875 K, Berejnoya görə 1883 K SiO-nun ərimə istiliyi ΔH 0 SiO2-dən bir neçə dəfə yüksəkdir, məlumatlara görə 50242 J/mol-dur. Görünür, volatilliyə görə çox qiymətləndirilir. Onun şüşəvari sınığı var, rəngi ağdan şokoladına dəyişir, bu, yəqin ki, atmosfer oksigeninin oksidləşməsi ilə bağlıdır. SiO-nun təzə sınığı adətən yağlı parıltı ilə noxud rənginə malikdir. Oksid yalnız SiO(G) şəklində yüksək temperaturda termodinamik cəhətdən sabitdir. Soyuduqda oksid reaksiyaya görə qeyri-mütənasib olur

2SiO (G) \u003d SiO (L) + SiO 2 (6)

SiO-nun qaynama nöqtəsi təxminən tənlikdən təxmin edilə bilər:

Qaz halında olan silikon oksid termodinamik cəhətdən çox sabitdir. Onun əmələ gəlməsinin Gibbs enerjisini tənliklərlə təsvir etmək olar (Cədvəl 2-ə bax):

buradan görmək olar ki, CO kimi SiO-nun kimyəvi qüvvəsi temperaturun artması ilə artır, bu da onu bir çox maddələr üçün əla reduksiyaedici edir.

İki müddətli tənliklər də termodinamik analiz üçün istifadə edilə bilər:

Qazların SiO 2-dən çox tərkibi İ.S. Kulikov. Temperaturdan asılı olaraq, SiO 2-nin SiO-nun tərkibi tənliklərlə təsvir edilir:

Silikon karbid, SiO kimi, SiO 2-nin azaldılması zamanı əmələ gələn ara birləşmələrdən biridir. Karbid yüksək ərimə nöqtəsinə malikdir.

Təzyiqdən asılı olaraq 3033-3103 K-ə qədər davamlıdır (Şəkil 3). Yüksək temperaturda silisium karbid sublimasiya edir. Bununla belə, T-də karbid üzərində Si (G), Si 2 C (G), SiC 2 (G) buxar təzyiqi< 2800К невелико, что следует из уравнения

Karbid iki modifikasiya şəklində mövcuddur - kub aşağı temperaturlu β-SiC və altıbucaqlı yüksək temperaturlu α-SiC. Ferroərinti sobalarında adətən yalnız β-SiC olur. Məlumatlardan istifadə edərək hesablamalar göstərdiyi kimi, Gibbs əmələ gəlmə enerjisi tənliklərlə təsvir edilmişdir:

məlumatlardan kəskin şəkildə fərqlənir. Bu tənliklərdən belə nəticə çıxır ki, karbid 3194 K-ə qədər termal dayanıqlıdır. Fiziki xüsusiyyətlərə görə karbid yüksək sərtlik (~ 10), yüksək elektrik müqaviməti (1273 K-da p≈0,13 ⋅ 10 4 μOhm ⋅m) ilə seçilir. ), artan sıxlıq (3,22 q / sm 3) və həm azaldan, həm də oksidləşdirici atmosferlərdə yüksək müqavimət.

Görünüşdə təmiz karbid rəngsizdir, yüksək temperaturda belə qorunan yarımkeçirici xüsusiyyətlərə malikdir. Texniki silisium karbid çirkləri ehtiva edir və buna görə də yaşıl və ya qara rəngdədir. Belə ki, yaşıl karbidin tərkibində 0,5-1,3% çirklər var (0,1-0,3% C, 0,2-1,2% Si + SiO 2, 0,05-0,20% Fe 2 O 3, 0,01-0,08% Al 2 O 3 və s.). Qara karbiddə çirklərin miqdarı daha yüksəkdir (1-2%).

Karbon, silisium ərintilərinin istehsalında azaldıcı maddə kimi istifadə olunur. O, həmçinin silikon və onun ərintilərini əridən elektrik sobalarının elektrodları və astarlarının hazırlandığı əsas maddədir. Karbon təbiətdə kifayət qədər geniş yayılmışdır, yer qabığında onun tərkibi 0,14% təşkil edir. kimi təbiətdə rast gəlinir azad dövlət, və üzvi və qeyri-üzvi birləşmələr (əsasən karbonatlar) şəklindədir.

Karbon (qrafit) altıbucaqlı kub qəfəsə malikdir. Qrafitin rentgen sıxlığı 2,666 q/sm3, piknometrik sıxlığı 2,253 q/sm3-dir. O, fərqlidir yüksək temperaturərimə (~ 4000 ° C) və qaynama (~ 4200 ° C), artan temperaturla artan elektrik müqaviməti (873 K p≈9.6 μΩ⋅m, 2273 K p≈ 15.0 μΩ⋅m) olduqca davamlıdır. Bığ üzərində müvəqqəti müqaviməti 480-500 MPa ola bilər. Bununla belə, elektrod qrafitində σ in = 3,4÷17,2 MPa olur. Mohs şkalası üzrə qrafitin sərtliyi ~ 1-dir.

Karbon əla reduksiyaedicidir. Bunun səbəbi onun oksigen birləşmələrindən birinin (CO) gücü temperaturun artması ilə artır. Bunu, məlumatlardan istifadə edərək hesablamalarımızla göstərdiyimiz kimi, üç müddətli olaraq yaxşı təsvir edilən onun əmələ gəlməsinin Gibbs enerjisindən də görmək olar.

və iki müddətli tənliklər:

Karbon qazı CO 2 termodinamik cəhətdən yalnız 1300 K-a qədər güclüdür. CO 2-nin əmələ gəlməsinin Gibbs enerjisi tənliklərlə təsvir olunur: