Silikoni. Vetitë fizike dhe kimike të silikonit

Siliconi është një element i nëngrupit kryesor të grupit të katërt të periudhës së tretë të tabelës periodike të elementeve kimike nga D.I. Mendelejevi, me numër atomik 14. Shënohet me simbolin Si (lat. Silicium), jometal. Vetitë fizike: silikoni kristalor ka një shkëlqim metalik, zjarrdurues, shumë i fortë, gjysmëpërçues. 2. Vetitë kimike: silici është joaktiv: a) në temperatura të larta (400-600

• b) nga substancat komplekse, silikoni reagon me alkalet
• c) reagon me metale duke formuar silicide

Silica, vetitë dhe aplikimet e saj. Silikate natyrore dhe industriale. Përdorimi i tyre në ndërtim

Oksid silic (IV). (dioksid silikoni, silicë SiO2) - kristale pa ngjyrë, me pikë shkrirjeje 1713--1728 °C, kanë fortësi dhe forcë të lartë.

Dioksidi i silikonit përdoret në prodhimin e qelqit, qeramikës, gërryesve, produkteve të betonit, për prodhimin e silikonit, si mbushës në prodhimin e gomës, në prodhimin e lëndëve zjarrduruese silicore, në kromatografi etj. Kristalet e kuarcit kanë veti piezoelektrike dhe prandaj përdoren në inxhinieri radio, instalime tejzanor dhe çakmakë. Dioksidi i silikonit është përbërësi kryesor i pothuajse të gjithë shkëmbinjve tokësorë, në veçanti tokës diatomike. 87% e masës së litosferës përbëhet nga silicë dhe silikate. Dioksidi i silikonit amorf jo-poroz përdoret në industrinë ushqimore si një lëndë ndihmëse E551, e cila parandalon pjekjen dhe pjekjen, parafarmaceutikë (pasta dhëmbësh), në industrinë farmaceutike si ndihmës (përfshirë në shumicën e Farmakopeve), si dhe një shtesë ushqimore ose ilaç. si një enterosorbent. Filmat e dioksidit të silikonit të prodhuara artificialisht përdoren si izolues në prodhimin e mikroqarqeve dhe komponentëve të tjerë elektronikë. Përdoret gjithashtu për prodhimin e kabllove me fibra optike. Silicë e pastër e shkrirë përdoret me disa përbërës të veçantë që i shtohen. Filamenti silicë përdoret gjithashtu në elementët e ngrohjes të cigareve elektronike, pasi thith mirë lëngun dhe nuk shembet nën ngrohjen e spirales. Kristalet e mëdha të kuarcit të pastër përdoren si gurë gjysmë të çmuar; Kristalet e pangjyrë quhen kristal shkëmbi, kristalet vjollcë quhen ametistë, ato të verdha quhen citrinë. Në mikroelektronikë, dioksidi i silikonit është një nga materialet kryesore. Përdoret si një shtresë izoluese dhe gjithashtu si një shtresë mbrojtëse. Përftohet në formën e filmave të hollë nga oksidimi termik i silikonit, depozitimi kimik i avullit dhe spërkatja me magnetron. Dioksidi i silikonit SiO2 është një oksid acid që nuk reagon me ujin. Kimikisht rezistent ndaj acideve, por reagon me gaz fluorid hidrogjeni

dhe acid fluorik:

Këto dy reagime përdoren gjerësisht për gdhendjen e xhamit. Kur SiO2 shkrihet me alkalet dhe oksidet bazike, si dhe me karbonatet e metaleve aktive, formohen silikate - kripëra të acideve silicike shumë të dobëta, të patretshme në ujë të formulës së përgjithshme xH2O ySiO2 që nuk kanë një përbërje konstante (shpesh në literatura nuk përmenden acidet silicike, por acidi silicik, edhe pse në fakt po flasim për të njëjtën substancë).

Për shembull, ortosilikati i natriumit mund të merret:

Metasilikat i kalciumit:

ose silikat i përzier i kalciumit dhe natriumit:

Nga silikati

Na2CaSi6O14 (Na2O CaO 6SiO2)

prodhimin e xhamit të dritares. Shumica e silikateve nuk kanë një përbërje konstante. Nga të gjitha silikatet, vetëm silikatet e natriumit dhe kaliumit janë të tretshëm në ujë. Tretësirat e këtyre silikateve në ujë quhen qelqi i lëngshëm. Për shkak të hidrolizës, këto solucione karakterizohen nga një mjedis shumë alkalik. Silikatet e hidrolizuara karakterizohen nga formimi i zgjidhjeve jo të vërteta, por koloidale. Kur tretësirat e silikateve të natriumit ose kaliumit acidifikohen, precipiton një precipitat i bardhë xhelatinoz i acideve silicike të hidratuara. Elementi kryesor strukturor i dyoksidit të ngurtë të silikonit dhe i të gjitha silikateve është grupi në të cilin atomi i silikonit Si është i rrethuar nga një tetraedron prej katër atomesh oksigjeni O. Në këtë rast, çdo atom oksigjeni është i lidhur me dy atome silikoni. Fragmentet mund të lidhen me njëri-tjetrin në mënyra të ndryshme. Ndër silikatet, sipas natyrës së lidhjeve në fragmentet e tyre, ato ndahen në ishull, zinxhir, shirit, shtresor, kornizë e të tjera. Silikatet janë një klasë e gjerë e komponimeve të formuara nga dioksidi i silikonit (silicë) dhe oksidet e elementeve të tjerë. SILIKATET NË NATYRË. Për të kuptuar rolin e silikateve në jetën e njeriut, le të shohim së pari strukturën e globit. Sipas koncepteve moderne, globi përbëhet nga një numër predhash. Predha e jashtme e Tokës, korja e tokës, ose litosfera, është formuar nga predha graniti dhe bazalt dhe një shtresë e hollë sedimentare. Predha e granitit përbëhet kryesisht nga granit - ndërthurje të dendura të feldspatëve, mikë, amfiboleve dhe pirokseneve, dhe guaska e bazaltit - nga shkëmbinj të tillë si graniti, por më të rëndë silikat si gabro, diabaz dhe bazalt. Shkëmbinjtë sedimentarë formohen nga shkatërrimi i shkëmbinjve të tjerë nën ndikimin e kushteve karakteristike për sipërfaqen e Tokës. Një përbërës i shtresës sedimentare janë, në veçanti, argjilat, baza e të cilave është kaoliniti mineral silikat. Litosferë në 95 wt. % e formuar nga silikate. Trashësia mesatare e saj në zonën kontinentale është 30-40 km. Pastaj është guaska simatike, ose manteli i sipërm, mineralet e së cilës ndoshta dominohen nga hekuri dhe silikatet e magnezit. Kjo guaskë mbulon të gjithë globin dhe shtrihet në një thellësi prej 1200 km. Më tej nga 1200 deri në 2900 km ka një guaskë të ndërmjetme. Përbërja e tij është e diskutueshme, por ekzistenca e silikateve supozohet në të. Nën këtë guaskë në një thellësi prej 2900 deri në 6370 km është bërthama. Kohët e fundit është sugjeruar që bërthama të ketë gjithashtu një përbërje silikate. Kur lëvizni nga sipërfaqja e Tokës në qendrën e saj, rritet dendësia dhe bazueshmëria e shkëmbinjve përbërës (raporti midis përmbajtjes së oksideve të metaleve dhe silicit), rritet presioni dhe temperatura. Mjetet më të vjetra janë bërë nga njeriu nga stralli - një agregat i dendur i kalcedonisë, kuarcit dhe opalit (800-60 mijë vjet para Krishtit). Më vonë, jasper, kristal shkëmbi, agat, obsidian (qelqi silikat vullkanik), lodh nuk ka një taksonomi të pranuar përgjithësisht për mineralet silikate, emrat e tyre më shpesh vijnë nga pamja e kristaleve. vetitë e tyre fizike, vendndodhjen ose emrin e shkencëtarit që i zbuloi. Plagioclase e përkthyer nga greqishtja do të thotë e ndarë në mënyrë të pjerrët, dhe piroksen do të thotë zjarrdurues, që korrespondon me vetitë e këtyre mineraleve. Mineralet e kuarcit, në varësi të natyrës së papastërtive, kanë një gamë të gjerë ngjyrash, e cila përcakton emrat e tyre: ametist - vjollcë, citrin - e verdhë, kristal shkëmb - akull. Modifikimet e stishovitit silicë dhe koezitit dhe mineralit të biotitit e kanë origjinën nga emrat e shkencëtarëve që i zbuluan, S.M. Stishov, L. Koes dhe Zh.B. Bio, dhe minerali kaolinit e ka marrë emrin nga mali Kaoling në Kinë, ku argjila është nxjerrë prej kohësh për prodhimin e porcelanit. Silikatet natyrore dhe vetë silica luajnë një rol të rëndësishëm si lëndë e parë dhe produkte përfundimtare në proceset industriale. Aluminosilikatet - plagioklase, feldspat kaliumi dhe silicë përdoren si lëndë të para në industrinë e qeramikës, qelqit dhe çimentos. Për prodhimin e produkteve tekstile rezistente ndaj zjarrit dhe izolues elektrik (pëlhura, litarë, litarë), përdoret gjerësisht azbesti që i përket hidrosilikateve - amfibolave. Disa lloje të asbestit kanë rezistencë të lartë acidi dhe përdoren në industrinë kimike. Biotitet, përfaqësues të grupit mikë, përdoren si materiale izoluese elektrike dhe termoizoluese në ndërtimtari dhe instrumente. Piroksenet përdoren në metalurgji dhe prodhimin e shkritoreve të gurit, dhe pirokseni LiAl përdoret për të prodhuar metal litium. Piroksenet janë një përbërës i skorjes së furrës së shpërthimit dhe skorjes së metalurgjisë me ngjyra, të cilat, nga ana tjetër, përdoren gjithashtu në ekonominë kombëtare. Shkëmbinjtë si graniti, bazaltet, gabrotë dhe diabazat janë materiale të shkëlqyera ndërtimi. SILIKATE ME ORIGJINË ARTIFICIALE. Pa materiale silikate - lloje të ndryshme të çimentos, betonit, betonit të skorjes, qeramikës, qelqit, veshjeve në formë smalti dhe glazure, vështirë se mund të imagjinohet përditshmëria jonë. Shkalla e prodhimit të materialeve silikate duket të jetë shifra mbresëlënëse. Në këtë artikull nuk do të prekim natyrën dhe përdorimin e xhamit. Këto çështje tashmë janë diskutuar në. Materialet më të lashta silikate janë qeramika, e përftuar nga argjila dhe përzierjet e tyre me aditivë të ndryshëm minerale, të djegura në një gjendje si guri. Në botën e lashtë, produktet qeramike u shpërndanë në të gjithë Tokën. Nga gjysma e dytë e shekullit të 19-të deri në ditët e sotme, industria e qeramikës industriale ka zgjeruar pa masë prodhimin dhe gamën e qeramikës. Një shembull i një materiali silikat artificial është çimentoja Portland, një nga llojet më të zakonshme të lidhësve minerale. Çimentoja përdoret për të lidhur pjesët e ndërtimit së bashku për të prodhuar blloqe ndërtimi masiv, pllaka, tuba dhe tulla. Çimentoja është baza e materialeve ndërtimore të përdorura gjerësisht si betoni, betoni i skorjes dhe betoni i armuar. Ndërtimi i çdo shkalle nuk mund të ekzistojë pa çimento. Kursi i shkollës për kiminë jep ide themelore për përbërjen kimike dhe teknologjinë e çimentos, ndaj do të ndalemi vetëm në disa detaje sqaruese. Para së gjithash, klinkeri i çimentos është produkt i pjekjes së një përzierjeje balte dhe gëlqeror, dhe çimentoja është klinker i grirë imët me aditivë minerale që rregullojnë vetitë e tij. Çimentoja përdoret në përzierje me rërë dhe ujë. Vetitë e tij astringente janë për shkak të aftësisë së mineraleve të çimentos për të bashkëvepruar me H2O dhe SiO2 dhe në të njëjtën kohë ngurtësohen, duke formuar një strukturë të fortë si guri. Kur çimentoja mpikset, ndodhin procese komplekse: hidratimi i mineraleve me formimin e hidrosilikateve dhe hidroaluminateve, hidroliza, formimi i tretësirave koloidale dhe kristalizimi i tyre. Kërkimet në proceset e ngurtësimit të llaçit të çimentos dhe mineraleve të klinkerit të çimentos luajtën një rol të madh në zhvillimin e shkencës së silikateve dhe teknologjisë së tyre. Vendet tona të ndërtimit konsumojnë sasi të mëdha çimentoje, tullash, pllaka ballore, pllaka, tuba kanalizimesh, xhami dhe materiale të ndryshme natyrore ndërtimi.

Përbërjet e silikonit, të përhapura në tokë, janë të njohura për njeriun që nga epoka e gurit. Përdorimi i veglave prej guri për punë dhe gjueti vazhdoi për disa mijëvjeçarë. Përdorimi i përbërjeve të silikonit të lidhur me përpunimin e tyre - prodhimi i qelqit - filloi rreth 3000 para Krishtit. e. (në Egjiptin e Lashtë). Komponimi më i hershëm i njohur i silikonit është oksidi SiO 2 (silicë). Në shekullin e 18-të, silici konsiderohej një solid i thjeshtë dhe quhej "tokë" (siç pasqyrohet në emrin e tij). Kompleksiteti i përbërjes së silicës u krijua nga I. Ya. Për herë të parë, në 1825, ai përftoi silikon elementar nga fluori i silikonit SiF 4, duke e reduktuar këtë të fundit me metal kaliumi. Elementit të ri iu dha emri "silicon" (nga latinishtja silex - stralli). Emri rus u prezantua nga G. I. Hess në 1834.

Shpërndarja e silikonit në natyrë. Siliconi është elementi i dytë më i bollshëm në koren e tokës (pas oksigjenit), përmbajtja mesatare e tij në litosferë është 29.5% (në masë). Në koren e tokës, silici luan të njëjtin rol parësor si karboni në botën e kafshëve dhe bimëve. Për gjeokiminë e silikonit, lidhja jashtëzakonisht e fortë e tij me oksigjenin është e rëndësishme. Rreth 12% e litosferës është silicë SiO 2 në formën e kuarcit mineral dhe varieteteve të tij. 75% e litosferës përbëhet nga silikate dhe aluminosilikate të ndryshme (feldspat, mika, amfibola, etj.). Numri i përgjithshëm i mineraleve që përmbajnë silicë tejkalon 400.

Gjatë proceseve magmatike, ndodh një diferencim i dobët i silicit: ai grumbullohet si në granitoidet (32.3%) dhe në shkëmbinjtë ultrabazikë (19%). Në temperatura të larta dhe presion të lartë, tretshmëria e SiO 2 rritet. Migrimi i tij me avujt e ujit është gjithashtu i mundur, prandaj pegmatitet e venave hidrotermale karakterizohen nga përqendrime të konsiderueshme të kuarcit, i cili shpesh shoqërohet me elementë xehe (ari-kuarc, kuarc-kasitit dhe venat e tjera).

Karakteristikat fizike të silikonit. Silikoni formon kristale gri të errët me një shkëlqim metalik, që ka një rrjetë kub të tipit diamanti të përqendruar në fytyrë me një periodë a = 5,431 Å dhe një densitet prej 2,33 g/cm 3 . Në presione shumë të larta, u mor një modifikim i ri (me sa duket gjashtëkëndor) me një densitet 2,55 g/cm 3. Silici shkrihet në 1417 °C dhe vlon në 2600 °C. Kapaciteti specifik i nxehtësisë (në 20-100 °C) 800 J/(kg K), ose 0,191 cal/(g deg); Përçueshmëria termike edhe për mostrat më të pastra nuk është konstante dhe është në intervalin (25 °C) 84-126 W/(m K), ose 0,20-0,30 cal/(cm sec deg). Koeficienti i temperaturës së zgjerimit linear është 2.33·10 -6 K -1, nën 120 K bëhet negativ. Silikoni është transparent ndaj rrezeve infra të kuqe me valë të gjatë; indeksi i thyerjes (për λ = 6 µm) 3,42; konstanta dielektrike 11.7. Silici është diamagnetik, ndjeshmëria magnetike atomike është -0.13-10 -6. Fortësia e silikonit sipas Mohs 7.0, sipas Brinell 2.4 Gn/m2 (240 kgf/mm2), moduli elastik 109 Gn/m2 (10,890 kgf/mm2), koeficienti i kompresueshmërisë 0.325·10 -6 cm2/kg. Silikoni është material i brishtë; deformimi i dukshëm plastik fillon në temperatura mbi 800°C.

Siliconi është një gjysmëpërçues me shumë përdorime. Vetitë elektrike të silikonit varen shumë nga papastërtitë. Rezistenca elektrike specifike vëllimore e silikonit në temperaturën e dhomës merret si 2,3·10 3 ohm·m (2,3·10 5 ohm·cm).

Silici gjysmëpërçues me përçueshmëri të tipit p (aditivët B, Al, In ose Ga) dhe të tipit n (aditivë P, Bi, As ose Sb) ka një rezistencë dukshëm më të ulët. Hendeku i brezit të matur elektrikisht është 1.21 eV në 0 K dhe zvogëlohet në 1.119 eV në 300 K.

Vetitë kimike të silikonit. Në përputhje me pozicionin e silikonit në tabelën periodike të Mendelejevit, 14 elektrone të atomit të silikonit shpërndahen në tre predha: në të parën (nga bërthama) 2 elektrone, në të dytën 8, në të tretën (valencë) 4; Konfigurimi i shtresës elektronike 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. Potencialet sekuenciale të jonizimit (eV): 8,149; 16.34; 33.46 dhe 45.13. Rrezja atomike 1,33Å, rrezja kovalente 1,17Å, rrezet jonike Si 4+ 0,39Å, Si 4- 1,98Å.

Në komponimet, silici (i ngjashëm me karbonin) është 4-valent. Megjithatë, ndryshe nga karboni, silici, së bashku me një numër koordinimi prej 4, shfaq një numër koordinimi prej 6, i cili shpjegohet nga vëllimi i madh i atomit të tij (një shembull i komponimeve të tilla janë silikofluoridet që përmbajnë grupin 2-).

Lidhja kimike e atomit të silikonit me atome të tjera zakonisht kryhet përmes orbitaleve hibride sp 3, por është gjithashtu e mundur që të përfshihen dy nga pesë orbitalet e tij (të lira) 3d, veçanërisht kur silici është i koordinuar me gjashtë. Duke pasur një vlerë të ulët elektronegativiteti prej 1.8 (kundrejt 2.5 për karbonin; 3.0 për azotin, etj.), silici në përbërjet me jometale është elektropozitiv, dhe këto komponime janë me natyrë polare. Energjia e lartë e lidhjes së Si - O me oksigjenin, e barabartë me 464 kJ/mol (111 kcal/mol), përcakton qëndrueshmërinë e përbërjeve të tij të oksigjenit (SiO 2 dhe silikatet). Energjia e lidhjes Si - Si është e ulët, 176 kJ/mol (42 kcal/mol); Ndryshe nga karboni, silici nuk karakterizohet nga formimi i zinxhirëve të gjatë dhe lidhjeve të dyfishta midis atomeve të Si. Në ajër, silici është i qëndrueshëm edhe në temperatura të ngritura për shkak të formimit të një filmi mbrojtës oksidi. Në oksigjen oksidohet duke filluar nga 400 °C, duke formuar oksid silikoni (IV) SiO 2. Oksidi i silicit (II) SiO është gjithashtu i njohur, i qëndrueshëm në temperatura të larta në formën e një gazi; Si rezultat i ftohjes së shpejtë, mund të merret një produkt i ngurtë që dekompozohet lehtësisht në një përzierje të hollë të Si dhe SiO 2. Silici është rezistent ndaj acideve dhe tretet vetëm në një përzierje të acideve nitrik dhe hidrofluorik; tretet lehtësisht në tretësira të nxehta alkali me çlirimin e hidrogjenit. Silici reagon me fluorin në temperaturën e dhomës dhe me halogjene të tjera kur nxehet për të formuar komponime të formulës së përgjithshme SiX 4. Hidrogjeni nuk reagon drejtpërdrejt me silicin, dhe silicat e hidrogjenit (silanet) fitohen nga dekompozimi i silicideve (shih më poshtë). Silikonet e hidrogjenit njihen nga SiH 4 deri në Si 8 H 18 (përbërja është e ngjashme me hidrokarburet e ngopura). Silikoni formon 2 grupe silanesh që përmbajnë oksigjen - siloksane dhe siloksene. Siliconi reagon me azotin në temperatura mbi 1000 °C nitridi Si3N4, i cili nuk oksidohet në ajër edhe në 1200 °C, është rezistent ndaj acideve (përveç acidit nitrik) dhe alkaleve, si dhe ndaj metaleve të shkrirë dhe skorjeve. rëndësi, gjë që e bën atë një material të vlefshëm për industrinë kimike, për prodhimin e lëndëve zjarrduruese dhe të tjera. Përbërjet e silikonit me karbon (karabit silikoni SiC) dhe bor (SiB 3, SiB 6, SiB 12) karakterizohen nga fortësi e lartë, si dhe rezistencë termike dhe kimike. Kur nxehet, silic reagon (në prani të katalizatorëve metalikë, të tillë si bakri) me komponimet organoklorike (për shembull, CH 3 Cl) për të formuar organohalosilane [për shembull, Si(CH 3) 3 Cl], të cilat përdoren për sintezë e komponimeve të shumta organosilikonike.

Silici formon komponime me pothuajse të gjitha metalet - silicide (përbërjet vetëm me Bi, Tl, Pb, Hg nuk janë gjetur). Janë marrë më shumë se 250 silicide, përbërja e të cilave (MeSi, MeSi 2, Me 5 Si 3, Me 3 Si, Me 2 Si dhe të tjerët) zakonisht nuk korrespondon me valencat klasike. Silicidet janë refraktare dhe të forta; Ferrosilicon (një agjent reduktues në shkrirjen e lidhjeve speciale, shih Ferroaliazhet) dhe silici i molibdenit MoSi 2 (ngrohësit e furrës elektrike, fletët e turbinave me gaz, etj.) kanë rëndësinë më të madhe praktike.

Marrja e silikonit. Siliconi i pastërtisë teknike (95-98%) përftohet në një hark elektrik nga reduktimi i silicit SiO 2 ndërmjet elektrodave të grafitit. Në lidhje me zhvillimin e teknologjisë gjysmëpërçuese, janë zhvilluar metoda për prodhimin e silikonit të pastër dhe shumë të pastër. Kjo kërkon sintezën paraprake të përbërjeve fillestare më të pastra, nga të cilat silici nxirret me reduktim ose dekompozim termik.

Silici gjysmëpërçues i pastër përftohet në dy forma: polikristaline (nga reduktimi i SiCl 4 ose SiHCl 3 me zink ose hidrogjen, zbërthimi termik i SiI 4 dhe SiH 4) dhe një kristal (zona pa gropë që shkrin dhe "tërheq" një kristal të vetëm nga silic i shkrirë - metoda Czochralski).

Aplikimi i silikonit. Siliconi i dopuar posaçërisht përdoret gjerësisht si material për prodhimin e pajisjeve gjysmëpërçuese (tranzistorë, termistorë, ndreqës të energjisë, tiristorë; fotoqeliza diellore të përdorura në anije kozmike, etj.). Meqenëse silikoni është transparent ndaj rrezeve me gjatësi vale nga 1 deri në 9 mikron, ai përdoret në optikën infra të kuqe,

Siliconi ka aplikime të ndryshme dhe në zgjerim. Në metalurgji, silici përdoret për të hequr oksigjenin e tretur në metale të shkrirë (deoksidim). Siliconi është një përbërës i një numri të madh lidhjesh të hekurit dhe metaleve me ngjyra. Në mënyrë tipike, silici u jep lidhjeve rezistencë të shtuar ndaj korrozionit, përmirëson vetitë e tyre të derdhjes dhe rrit forcën mekanike; megjithatë, në nivele më të larta silici mund të shkaktojë brishtësi. Më të rëndësishmet janë lidhjet e hekurit, bakrit dhe aluminit që përmbajnë silic. Një sasi në rritje e silicit përdoret për sintezën e përbërjeve organosilikonike dhe silicideve. Silica dhe shumë silikate (argjila, feldspat, mikë, talk, etj.) përpunohen nga qelqi, çimentoja, qeramika, industria elektrike dhe industri të tjera.

Siliconi gjendet në trup në formën e komponimeve të ndryshme, të përfshira kryesisht në formimin e pjesëve dhe indeve të forta skeletore. Disa bimë detare (për shembull, diatomet) dhe kafshë (për shembull, sfungjerët silicorë, radiolarët) mund të grumbullojnë sasi veçanërisht të mëdha silikoni, duke formuar depozita të trasha të oksidit të silikonit (IV) kur vdesin në dyshemenë e oqeanit. Në detet dhe liqenet e ftohta, mbizotërojnë llumrat biogjenikë të pasuruar me silikon; dete - llum gëlqeror me përmbajtje të ulët silici. Midis bimëve tokësore, drithërat, kërpudhat, palmat dhe bishtat e kalit grumbullojnë shumë silic. Tek vertebrorët, përmbajtja e oksidit të silikonit (IV) në substancat e hirit është 0,1-0,5%. Siliconi gjendet në sasitë më të mëdha në indin e dendur lidhës, veshkat dhe pankreasin. Dieta ditore e njeriut përmban deri në 1 g silikon. Kur ka një përmbajtje të lartë të pluhurit të oksidit të silikonit (IV) në ajër, ai hyn në mushkëritë e njeriut dhe shkakton një sëmundje - silikozë.

Silikoni në trup. Siliconi gjendet në trup në formën e komponimeve të ndryshme, të përfshira kryesisht në formimin e pjesëve dhe indeve të forta skeletore. Disa bimë detare (për shembull, diatomet) dhe kafshë (për shembull, sfungjerët silicorë, radiolarët) mund të grumbullojnë sasi veçanërisht të mëdha silikoni, duke formuar depozita të trasha të oksidit të silikonit (IV) kur vdesin në dyshemenë e oqeanit. Në detet dhe liqenet e ftohta, mbizotërojnë llumrat biogjenikë të pasuruar me silikon; dete - llum gëlqeror me përmbajtje të ulët silici. Midis bimëve tokësore, drithërat, kërpudhat, palmat dhe bishtat e kalit grumbullojnë shumë silic. Tek vertebrorët, përmbajtja e oksidit të silikonit (IV) në substancat e hirit është 0,1-0,5%. Siliconi gjendet në sasitë më të mëdha në indin e dendur lidhës, veshkat dhe pankreasin. Dieta ditore e njeriut përmban deri në 1 g silikon. Kur ka një përmbajtje të lartë të pluhurit të oksidit të silikonit (IV) në ajër, ai hyn në mushkëritë e njeriut dhe shkakton sëmundjen silikozë.

Si një element kimik i pavarur, silikoni u bë i njohur për njerëzimin vetëm në 1825. Gjë që, natyrisht, nuk e pengoi përdorimin e përbërjeve të silikonit në kaq shumë fusha, saqë është më e lehtë të renditen ato ku elementi nuk përdoret. Ky artikull do të hedhë dritë mbi vetitë kimike fizike, mekanike dhe të dobishme të silikonit dhe përbërjeve të tij, aplikimet, dhe do të flasim gjithashtu se si silikoni ndikon në vetitë e çelikut dhe metaleve të tjera.

Së pari, le të shohim karakteristikat e përgjithshme të silikonit. Nga 27.6 në 29.5% e masës së kores së tokës është silic. Në ujin e detit, përqendrimi i elementit është gjithashtu i konsiderueshëm - deri në 3 mg/l.

Për sa i përket bollëkut në litosferë, silici renditet i dyti pas oksigjenit. Megjithatë, forma e tij më e famshme, silici, është një dioksid dhe janë vetitë e tij që janë bërë baza për një përdorim kaq të gjerë.

Kjo video do t'ju tregojë se çfarë është silikoni:

Koncepti dhe veçoritë

Silici është një jometal, por në kushte të ndryshme mund të shfaqë veti acidike dhe bazike. Është një gjysmëpërçues tipik dhe përdoret jashtëzakonisht gjerësisht në inxhinierinë elektrike. Vetitë e tij fizike dhe kimike përcaktohen kryesisht nga gjendja e tij alotropike. Më shpesh ata merren me formën kristalore, pasi cilësitë e tij janë më të kërkuara në ekonominë kombëtare.

• Siliconi është një nga makroelementet bazë në trupin e njeriut. Mungesa e tij ka një efekt të dëmshëm në gjendjen e indit kockor, flokëve, lëkurës dhe thonjve. Përveç kësaj, silikoni ndikon në performancën e sistemit imunitar.
• Në mjekësi, elementi, ose më saktë përbërjet e tij, gjetën aplikimin e tyre të parë pikërisht në këtë kapacitet. Uji nga puset e veshur me silikon ishte jo vetëm i pastër, por gjithashtu kishte një efekt pozitiv në rezistencën ndaj sëmundjeve infektive. Sot, komponimet me silikon shërbejnë si bazë për barnat kundër tuberkulozit, aterosklerozës dhe artritit.
• Në përgjithësi, jometali është me aktivitet të ulët, por është e vështirë ta gjesh atë në formën e tij të pastër. Kjo për faktin se në ajër pasivohet shpejt nga një shtresë dioksidi dhe ndalon së reaguari. Kur nxehet, aktiviteti kimik rritet. Si rezultat, njerëzimi është shumë më i njohur me përbërjet e materies, sesa me vetveten.

Kështu, silici formon lidhje me pothuajse të gjitha metalet - silicide. Të gjitha ato karakterizohen nga refraktariteti dhe fortësia dhe përdoren në zona të përshtatshme: turbina me gaz, ngrohës furre.

Jometali vendoset në tabelën e D.I Mendeleev në grupin 6 së bashku me karbonin dhe germaniumin, gjë që tregon një farë të përbashkët me këto substanca. Kështu, ajo që ka të përbashkët me karbonin është aftësia e tij për të formuar komponime të tipit organik. Në të njëjtën kohë, silikoni, si germaniumi, mund të shfaqë vetitë e një metali në disa reaksione kimike, i cili përdoret në sintezë.

Të mirat dhe të këqijat

Si çdo substancë tjetër nga pikëpamja e përdorimit në ekonominë kombëtare, silici ka disa cilësi të dobishme ose jo shumë të dobishme. Ato janë të rëndësishme pikërisht për përcaktimin e zonës së përdorimit.

• Një avantazh i rëndësishëm i substancës është i tij disponueshmëria. Në natyrë, është e vërtetë që nuk gjendet në formë të lirë, por megjithatë, teknologjia e prodhimit të silikonit nuk është aq e ndërlikuar, megjithëse konsumon energji.
• Avantazhi i dytë më i rëndësishëm është formimi i shumë komponimeve me veti jashtëzakonisht të dobishme. Këto përfshijnë silane, silicide, dioksid dhe, natyrisht, një shumëllojshmëri të gjerë silikatesh. Aftësia e silikonit dhe përbërësve të tij për të formuar zgjidhje komplekse të ngurta është pothuajse e pafundme, gjë që bën të mundur marrjen pafundësisht të një shumëllojshmërie të gjerë variacionesh qelqi, guri dhe qeramike.
• Karakteristikat e gjysmëpërçuesve jometali i siguron atij një vend si material bazë në inxhinierinë elektrike dhe radio.
• Jometal është jo toksike, i cili lejon përdorimin në çdo industri, dhe në të njëjtën kohë nuk e kthen procesin teknologjik në një proces potencialisht të rrezikshëm.

Disavantazhet e materialit përfshijnë vetëm brishtësinë relative me fortësi të mirë. Silici nuk përdoret për strukturat mbajtëse, por ky kombinim lejon që sipërfaqja e kristaleve të përpunohet siç duhet, gjë që është e rëndësishme për prodhimin e instrumenteve.

Le të flasim tani për vetitë themelore të silikonit.

Vetitë dhe karakteristikat

Meqenëse silikoni kristalor përdoret më shpesh në industri, janë vetitë e tij ato që janë më të rëndësishme, dhe janë ato që jepen në specifikimet teknike. Karakteristikat fizike të substancës janë si më poshtë:

• pika e shkrirjes - 1417 C;
• pika e vlimit - 2600 C;
• dendësia është 2.33 g/cu. cm, që tregon brishtësinë;
• kapaciteti i nxehtësisë, si dhe përçueshmëria termike, nuk janë konstante as në mostrat më të pastra: 800 J/(kg K), ose 0,191 cal/(g deg) dhe 84-126 W/(m K), ose 0,20-0, 30 cal/(cm·sek·deg) përkatësisht;
• transparent ndaj rrezatimit infra të kuqe me valë të gjatë, i cili përdoret në optikën infra të kuqe;
• konstante dielektrike - 1,17;
• fortësia në shkallën Mohs - 7.

Vetitë elektrike të një jometali varen shumë nga papastërtitë. Në industri, kjo veçori përdoret duke modifikuar llojin e dëshiruar të gjysmëpërçuesit. Në temperatura normale, silikoni është i brishtë, por kur nxehet mbi 800 C, deformimi plastik është i mundur.

Karakteristikat e silikonit amorf janë jashtëzakonisht të ndryshme: është shumë higroskopik dhe reagon shumë më aktivisht edhe në temperatura normale.

Struktura dhe përbërja kimike, si dhe vetitë e silikonit diskutohen në videon më poshtë:

Përbërja dhe struktura

Silici ekziston në dy forma alotropike, të cilat janë po aq të qëndrueshme në temperatura normale.

• Kristal ka pamjen e një pluhuri gri të errët. Substanca, megjithëse ka një rrjetë kristalore si diamanti, është e brishtë për shkak të lidhjeve tepër të gjata midis atomeve. Me interes janë vetitë e tij gjysmëpërçuese.
• Në presione shumë të larta mund të merrni gjashtëkëndor modifikim me densitet 2.55 g/cu. cm Megjithatë, kjo fazë nuk ka gjetur ende rëndësi praktike.
• Amorfe– pluhur kafe-kafe. Ndryshe nga forma kristalore, ajo reagon shumë më aktivisht. Kjo nuk është për shkak të inertitetit të formës së parë, por faktit se në ajër substanca është e mbuluar me një shtresë dioksidi.

Përveç kësaj, është e nevojshme të merret parasysh një lloj tjetër klasifikimi që lidhet me madhësinë e kristalit të silikonit, të cilat së bashku formojnë substancën. Një rrjetë kristalore, siç dihet, presupozon rendin jo vetëm të atomeve, por edhe të strukturave që formojnë këto atome - i ashtuquajturi rendi me rreze të gjatë. Sa më i madh të jetë, aq më homogjene do të jetë substanca në veti.

• Monokristale- mostra është një kristal. Struktura e saj është e renditur maksimalisht, vetitë e saj janë homogjene dhe të parashikueshme mirë. Ky është materiali më i kërkuar në inxhinierinë elektrike. Megjithatë, është edhe lloji më i shtrenjtë, pasi procesi i marrjes së tij është kompleks dhe ritmi i rritjes është i ulët.
• Multikristaline– kampioni përbëhet nga një numër kokrrizash të mëdha kristalore. Kufijtë midis tyre formojnë nivele shtesë defekti, gjë që zvogëlon performancën e kampionit si gjysmëpërçues dhe çon në konsum më të shpejtë. Teknologjia për rritjen e multikristaleve është më e thjeshtë, dhe për këtë arsye materiali është më i lirë.
• Polikristaline– përbëhet nga një numër i madh kokrrash të vendosura rastësisht në raport me njëra-tjetrën. Ky është lloji më i pastër i silikonit industrial, i përdorur në mikroelektronikë dhe energji diellore. Shumë shpesh përdoret si lëndë e parë për rritjen e kristaleve të shumëfishta dhe të vetme.
• Silikoni amorf gjithashtu zë një pozicion të veçantë në këtë klasifikim. Këtu rendi i atomeve ruhet vetëm në distancat më të shkurtra. Sidoqoftë, në inxhinierinë elektrike përdoret ende në formën e filmave të hollë.

Prodhim jometal

Marrja e silikonit të pastër nuk është aq e lehtë, duke pasur parasysh inertitetin e përbërjeve të tij dhe pikën e lartë të shkrirjes së shumicës së tyre. Në industri, ata më së shpeshti përdorin reduktimin me karbon nga dioksidi. Reaksioni kryhet në furrat me hark në temperaturë 1800 C. Në këtë mënyrë fitohet një jometal me pastërti 99,9%, që nuk mjafton për përdorimin e tij.

Materiali që rezulton klorohet për të prodhuar kloride dhe hidrokloride. Pastaj komponimet pastrohen me të gjitha metodat e mundshme nga papastërtitë dhe reduktohen me hidrogjen.

Substanca mund të pastrohet edhe duke marrë silicid magnezi. Silici është i ekspozuar ndaj acidit klorhidrik ose acetik. Përftohet silani, dhe ky i fundit pastrohet me metoda të ndryshme - thithje, korrigjim etj. Më pas silani zbërthehet në hidrogjen dhe silic në temperaturë 1000 C. Në këtë rast përftohet një substancë me fraksion papastërtie 10 -8 -10 -6%.

Aplikimi i substancës

Për industrinë, karakteristikat elektrofizike të një jometali janë me interes më të madh. Forma e tij një kristalore është një gjysmëpërçues indirekt i boshllëkut. Vetitë e tij përcaktohen nga papastërtitë, gjë që bën të mundur marrjen e kristaleve të silikonit me veti të specifikuara. Kështu, shtimi i borit dhe indiumit bën të mundur rritjen e një kristali me përçueshmëri vrimash, dhe futja e fosforit ose arsenikut bën të mundur rritjen e një kristali me përçueshmëri elektronike.

• Siliconi fjalë për fjalë shërben si bazë e inxhinierisë moderne elektrike. Prej tij bëhen transistorë, fotocela, qarqe të integruara, dioda etj. Për më tepër, funksionaliteti i pajisjes pothuajse gjithmonë përcaktohet vetëm nga shtresa afër sipërfaqes së kristalit, e cila përcakton kërkesa shumë specifike për trajtimin e sipërfaqes.
• Në metalurgji, silikoni teknik përdoret si një modifikues i aliazhit - jep forcë më të madhe, dhe si përbërës - në, për shembull, dhe si agjent deoksidues - në prodhimin e gize.
• Materialet metalurgjike ultra të pastra dhe të pastruara përbëjnë bazën e energjisë diellore.
• Dioksidi jometalik gjendet në natyrë në shumë forma të ndryshme. Varietetet e tij kristal - opal, agat, karnelian, ametist, kristal shkëmb - kanë gjetur vendin e tyre në bizhuteri. Modifikimet që nuk janë aq tërheqëse në pamje - stralli, kuarci - përdoren në metalurgji, ndërtim dhe radio-elektronikë.
• Një përbërje e një jometali me karbon, karabit, përdoret në metalurgji, në prodhimin e instrumenteve dhe në industrinë kimike. Është një gjysmëpërçues me boshllëk të gjerë, i karakterizuar nga fortësi e lartë - 7 në shkallën Mohs, dhe forca, e cila e lejon atë të përdoret si një material gërryes.
• Silikate - domethënë kripëra të acidit silicik. E paqëndrueshme, dekompozohet lehtësisht nën ndikimin e temperaturës. Karakteristika e tyre e jashtëzakonshme është se ato formojnë kripëra të shumta dhe të larmishme. Por këto të fundit janë baza për prodhimin e qelqit, qeramikës, enëve prej balte, kristalit etj. Mund të themi me siguri se ndërtimi modern bazohet në një shumëllojshmëri silikatesh.
• Xhami përfaqëson rastin më interesant këtu. Baza e tij është aluminosilikatet, por përzierjet e parëndësishme të substancave të tjera - zakonisht oksidet - i japin materialit shumë veti të ndryshme, përfshirë ngjyrën. -, enët prej balte, porcelani, në fakt, kanë të njëjtën formulë, megjithëse me një raport të ndryshëm përbërësish, dhe diversiteti i tij është gjithashtu i mahnitshëm.
• Jometali ka një aftësi më shumë: formon komponime si ato të karbonit, në formën e një zinxhiri të gjatë atomesh silikoni. Komponime të tilla quhen përbërje organosilikonike. Shtrirja e aplikimit të tyre nuk është më pak e njohur - këto janë silikone, ngjitës, lubrifikantë, etj.

Siliconi është një element shumë i zakonshëm dhe ka një rëndësi jashtëzakonisht të madhe në shumë fusha të ekonomisë kombëtare. Për më tepër, jo vetëm vetë substanca, por të gjitha përbërjet e saj të ndryshme dhe të shumta përdoren në mënyrë aktive.

Kjo video do t'ju tregojë për vetitë dhe aplikimet e silikonit:

Koncepti i elementit silikon.

Përfaqësuesi i dytë i elementeve të nëngrupit kryesor të grupit IV të Tabelës Periodike të D.I. Në natyrë, silikoni është elementi i dytë kimik më i bollshëm pas oksigjenit. Më shumë se një e katërta e kores së tokës përbëhet nga komponimet e saj.

Informacion historik.

Në 1825, kimisti suedez Jons Jakob Berzelius përftoi silikon të pastër elementar nga veprimi i metalit të kaliumit në fluorin e silikonit SiF4. Elementit të ri iu dha emri "silicon" (nga latinishtja silex - stralli). Emri rus "silicon" u prezantua në 1834 nga kimisti rus German Ivanovich Hess. Përkthyer nga greqishtja e vjetër. κρημνός - "shkëmb, mal".

Të qenit në natyrë.

Më shpesh në natyrë, silikoni gjendet në formën e silicës - komponime të bazuara në dioksid silikoni (IV) SiO2 (rreth 12% të masës së kores së tokës). Mineralet dhe shkëmbinjtë kryesorë të formuar nga dioksidi i silikonit janë rëra (lumi dhe kuarci), kuarci dhe kuarcitet, stralli, feldspatët. Grupi i dytë më i zakonshëm i përbërjeve të silikonit në natyrë janë silikatet dhe aluminosilikatet.

Janë vërejtur raste të izoluara të gjetjes së silikonit të pastër në formë amtare.

Vetitë fizike.

Silikoni është një gjysmëpërçues. Silici ekziston në dy modifikime: amorf dhe kristalor. Silici amorf është një pluhur kafe me densitet 2,33 g/cm3, i tretshëm në shkrirjet e metaleve. Silic kristalor - kristale gri të errët me shkëlqim çeliku, të fortë dhe të brishtë, me densitet 2,4 g/cm3. Siliconi përbëhet nga tre izotope: Si (28), Si (29), Si (30). Ndryshe nga metalet, përçueshmëria elektrike e silikonit rritet me rritjen e temperaturës.

Vetitë kimike.

Silici digjet në oksigjen për të formuar oksid silikoni (IV).

Duke qenë një jometal, kur nxehet, silikoni kombinohet me metalet për të formuar silicide. Silicidet dekompozohen lehtësisht nga uji ose acidet, duke lëshuar një përbërje hidrogjeni të gaztë të silikonit - silanit. Ndryshe nga hidrokarburet, silani ndizet spontanisht në ajër dhe digjet për të formuar oksid silikoni (IV) dhe ujë. Silikoni reagon me tretësirat ujore të përqendruara të alkaleve, duke formuar silikat dhe hidrogjen.

Përgatitja e silikonit.

Silikoni i lirë mund të merret duke kalcinuar rërën e bardhë të imët, e cila është dioksid silikoni, me magnez:

SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si

Në këtë rast, formohet një pluhur kafe i silikonit amorf.

Në industri, silikoni i pastërtisë teknike përftohet duke reduktuar shkrirjen e SiO2 me koks në një temperaturë prej rreth 1800°C në furrat mineralo-termike të tipit bosht. Pastërtia e silikonit të përftuar në këtë mënyrë mund të arrijë 99,9% (papastërtitë kryesore janë karboni dhe metalet). Pastrimi i mëtejshëm i silikonit nga papastërtitë është i mundur.

Aplikimi i silikonit.

Silici përdoret për të prodhuar materiale gjysmëpërçuese, si dhe lidhje rezistente ndaj acideve. Kur rëra kuarci shkrihet me qymyr në temperatura të larta, formohet karabit i silikonit SiC, i cili është i dyti pas diamantit në fortësi. Prandaj, përdoret për mprehjen e prerësve të makinave metalprerëse dhe lustrimin e gurëve të çmuar. Enë qelqi të ndryshme kimike kuarci janë bërë nga kuarci i shkrirë, i cili mund t'i rezistojë temperaturave të larta dhe nuk çahet kur i nënshtrohet ftohjes së papritur. Përbërjet e silikonit shërbejnë si bazë për prodhimin e qelqit dhe çimentos.

Burimet

Siliconi (Si) është elementi i dytë i nëngrupit kryesor (A) të grupit 4 të Tabelës Periodike, i krijuar nga Dmitry Ivanovich Mendeleev. Siliconi është shumë i zakonshëm në natyrë, kështu që renditet i dyti (pas oksigjenit) në bollëk. Kështu, pa silikon dhe komponimet e tij, korja e Tokës, e cila më shumë se një e katërta përbëhet nga komponime të këtij elementi kimik, nuk do të ekzistonte. Cilat janë veçoritë e silikonit? Cilat janë formulat e përbërjeve të tij dhe përdorimet e tyre? Cilat substanca të rëndësishme përmbajnë silikon? Le të përpiqemi ta kuptojmë.

Elementi silic dhe vetitë e tij

Siliconi ekziston në natyrë në disa modifikime alotropike - më të zakonshmet janë silikoni kristalor dhe silikoni amorf. Le të shqyrtojmë secilën prej këtyre modifikimeve veç e veç.

Silic kristalor

Silikoni në këtë modifikim është një substancë gri e errët, mjaft e fortë dhe e brishtë me një shkëlqim çeliku. Një silic i tillë është një gjysmëpërçues; Vetia e tij e dobishme është se, ndryshe nga metalet, përçueshmëria e tij elektrike rritet me rritjen e temperaturës. Pika e shkrirjes së një silikoni të tillë është 1415 °C. Përveç kësaj, silici kristalor nuk është në gjendje të shpërndahet në ujë dhe acide të ndryshme.

Përdorimi i silikonit dhe komponimeve të tij në modifikimin kristalor është tepër i larmishëm. Për shembull, silikoni kristalor është pjesë e paneleve diellore të instaluara në anije kozmike dhe çati. Silici është një gjysmëpërçues dhe është i aftë të shndërrojë energjinë diellore në energji elektrike.

Përveç qelizave diellore, silikoni kristalor përdoret për të krijuar shumë pajisje elektronike dhe çeliqe silikoni.

Silic amorf

Silikoni amorf është një pluhur kafe/kafe e errët me një strukturë si diamanti. Ndryshe nga silikoni kristalor, ky modifikim alotropik i elementit nuk ka një rrjetë kristalore të renditur rreptësisht. Përkundër faktit se silikoni amorf shkrihet në një temperaturë prej afërsisht 1400 ° C, ai është shumë më aktiv në krahasim me silikonin kristalor. Silici amorf nuk përcjell rrymë dhe ka një densitet prej rreth 2 g/cm³.

Ky lloj silikoni përdoret më shpesh në industrinë ushqimore dhe në prodhimin e ilaçeve.

Vetitë kimike të silikonit

Vetia kryesore kimike e silikonit është djegia në oksigjen, e cila rezulton në formimin e një përbërjeje jashtëzakonisht të zakonshme - oksid silikoni:

Si + O2 → SiO2 (në temperaturë).

Kur nxehet, silikoni si jometal formon komponime me metale të ndryshme. Komponime të tilla quhen silicide. Për shembull:

2Ca + Si → Ca2Si (në temperaturë).

Silicidet, nga ana tjetër, dekompozohen pa vështirësi me ndihmën e ujit ose të disa acideve. Si rezultat i këtij reagimi, formohet një përbërje e veçantë hidrogjeni e silikonit - gazi silan (SiH4):

Mg2Si + 4HCl → 2MgCl2 + SiH4.

Silici është gjithashtu në gjendje të ndërveprojë me fluorin (në kushte normale):

Si + 2F2 → SiF4.

Dhe kur nxehet, silikoni ndërvepron me jometale të tjera:

Si + 2Cl2 → SiCl4 (400–600°).

3Si + 2N2 → Si3N4 (1000°).

Si + C → SiC (2000°).

Gjithashtu, silikoni, duke bashkëvepruar me alkalet dhe ujin, formon kripëra të quajtura silikate dhe gaz hidrogjeni:

Si + 2KOH + H2O → K2SiO3 + H2.

Megjithatë, ne do të analizojmë shumicën e vetive kimike të këtij elementi duke marrë parasysh silikonin dhe përbërjet e tij, pasi ato janë substancat kryesore mbi të cilat bazohet përdorimi dhe ndërveprimi i silikonit me elementë të tjerë kimikë. Pra, cilat janë përbërjet më të zakonshme të silikonit?

Komponimet e silikonit

Më parë, ne zbuluam se çfarë elementi është silikoni dhe cilat veti ka. Tani le të shohim formulat e përbërjeve të silikonit.

Me pjesëmarrjen e silikonit, formohen një numër i madh i komponimeve të ndryshme. Vendin e parë në prevalencë e zënë përbërjet e oksigjenit të silikonit. Kjo kategori përfshin SiO2 dhe acid silicik të patretshëm.

Mbetja acidike e acidit silicik formon silikate të ndryshme (për shembull, CaSiO3 ose Al2O3 SiO2). Në kripëra të tilla dhe në përbërjet e silikonit me oksigjen të paraqitur më sipër, elementi ka një gjendje tipike oksidimi +4.

Kripërat e silikonit janë gjithashtu mjaft të zakonshme - silicide (Mg2Si, NaSi, CoSi) dhe komponime silikoni me hidrogjen (për shembull, gaz silan). Silani, siç dihet, ndizet spontanisht në ajër me një ndezje verbuese dhe silicidet dekompozohen lehtësisht si nga uji ashtu edhe nga acidet e ndryshme.

Le të hedhim një vështrim më të afërt të silikonit dhe përbërjeve të tij, të cilat konsiderohen më të zakonshmet.

Dioksidi i silikonit

Një emër tjetër për këtë oksid është silicë. Është një substancë e ngurtë dhe zjarrduruese që është e patretshme në ujë dhe acide dhe ka një rrjetë atomike kristalore. Në natyrë, oksidi i silikonit formon minerale dhe gurë të çmuar si kuarci, ametist, opal, agat, kalcedoni, diaspër, strall dhe disa të tjerë.

Vlen të përmendet se ishte nga silikoni që njerëzit primitivë bënë veglat e tyre të punës dhe gjuetisë. Flint shënoi fillimin e të ashtuquajturës Epoka e Gurit për shkak të disponueshmërisë së tij të gjerë dhe aftësisë për të krijuar skaje të mprehta prerëse kur copëtohet.

Është oksidi i silikonit ai që i bën të fortë kërcellet e bimëve si kallamishtet, kallamishtet dhe bishtet e kalit, gjethet e farave dhe kërcellet e drithërave. Mbulesat e jashtme mbrojtëse të disa kafshëve përmbajnë gjithashtu silicë.

Përveç kësaj, ajo formon bazën e zamit silikat, i cili krijon ngjitës silikoni dhe gome silikoni.

Vetitë kimike të oksidit të silikonit

Dioksidi i silikonit ndërvepron me një numër të madh elementesh kimike - si metale ashtu edhe jometale. Për shembull:

Në temperatura të larta, silica reagon me alkalet, duke formuar kripëra:

SiO2 + 2KOH → K2SiO3 + H2O (në temperaturë).

Si një oksid tipik acid, ky përbërës prodhon silikate duke reaguar me okside të ndryshme metalike:

SiO2 + CaO → CaSiO3 (në temperaturë).

Ose me kripëra karbonate:

SiO2 + K2CO3 → K2SiO3 + CO2 (në temperaturë).

Një nga vetitë kimike më të rëndësishme të dioksidit të silikonit është aftësia për të marrë silikon të pastër prej tij. Kjo mund të bëhet në dy mënyra - duke reaguar dioksidin me magnez ose karbon:

SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si (në temperaturë).

SiO2 + 2C → Si + 2CO (në temperaturë)

Acidi silicik

Acidi silic është shumë i dobët. Ai është i patretshëm në ujë dhe gjatë reaksioneve formon një precipitat xhelatinoz, i cili ndonjëherë mund të mbushë të gjithë vëllimin e tretësirës. Kur kjo përzierje thahet, mund të shihni xhelin e silicës së formuar, i cili përdoret si adsorbues (thithës i substancave të tjera).

Mënyra më e arritshme dhe e zakonshme për të marrë acidin silicik mund të shprehet duke përdorur formulën:

K2SiO3 + 2HCl → 2KCl + H2SiO3↓.

Silicide

Kur merret parasysh silikoni dhe komponimet e tij, është shumë e rëndësishme të flasim për kripërat e tij, siç janë silicidet. Silici formon komponime të tilla me metale, duke marrë, si rregull, një gjendje oksidimi prej -4. Megjithatë, metalet si merkuri, zinku, beriliumi, ari dhe argjendi nuk janë në gjendje të ndërveprojnë me silikon dhe të formojnë silicide.

Silicidet më të zakonshme janë Mg2Si, Ca2Si, NaSi dhe disa të tjerë.

Silikate

Komponimet si silikatet janë të dytat në bollëk pas dioksidit të silikonit. Kripërat silikate konsiderohen si substanca mjaft komplekse, pasi ato kanë një strukturë komplekse dhe janë gjithashtu pjesë e shumicës së mineraleve dhe shkëmbinjve.

Silikatet më të zakonshme në natyrë - aluminosilikatet - përfshijnë granit, mika dhe lloje të ndryshme argjilash. Një tjetër silikat i njohur është asbesti, nga i cili prodhohen pëlhura rezistente ndaj zjarrit.

Aplikimet e silikonit

Kryesisht, silici përdoret për të prodhuar materiale gjysmëpërçuese dhe lidhje rezistente ndaj acideve. Karbidi i silikonit (SiC) përdoret shpesh për të mprehur veglat e makinerive dhe lustrimin e gurëve të vlefshëm.

Kuarci i shkrirë përdoret për të bërë enë gatimi të qëndrueshme dhe të forta.

Përbërjet e silikonit janë në themel të prodhimit të qelqit dhe çimentos.

Syzet ndryshojnë nga njëra-tjetra në përbërje, e cila domosdoshmërisht përmban silikon. Për shembull, përveç xhamit të dritares, ka xhama zjarrdurues, kristal, kuarc, me ngjyra, fotokromikë, optikë, pasqyrë dhe të tjera.

Kur çimentoja përzihet me ujë, formohet një substancë e veçantë - llaç çimentoje, nga e cila më pas merren materiale ndërtimi si betoni.

Prodhimi i këtyre substancave kryhet nga industria e silikateve. Përveç qelqit dhe çimentos, industria e silikateve prodhon tulla, porcelan, enë balte dhe produkte të ndryshme të prodhuara prej tyre.

konkluzioni

Pra, zbuluam se silikoni është elementi kimik më i rëndësishëm, i përhapur në natyrë. Siliconi përdoret në ndërtimtari dhe aktivitete artistike, si dhe është i domosdoshëm për organizmat e gjallë. Shumë substanca, nga qelqi i thjeshtë deri te porcelani më i vlefshëm, përmbajnë silikon dhe përbërjet e tij.

Studimi i kimisë na lejon të kuptojmë botën përreth nesh dhe të kuptojmë se jo gjithçka rreth nesh, madje edhe më madhështore dhe më e shtrenjta, është aq misterioze dhe enigmatike sa mund të duket. Ju urojmë suksese në njohuritë shkencore dhe studimin e një shkence kaq të mrekullueshme si kimia!