Silicon là một trong những yếu tố được yêu cầu nhiều nhất trong công nghệ và công nghiệp. Nó nợ điều này cho các thuộc tính bất thường của nó. Ngày nay, có rất nhiều hợp chất khác nhau của nguyên tố này đóng vai trò quan trọng trong việc tổng hợp và tạo ra các sản phẩm kỹ thuật, bát đĩa, thủy tinh, thiết bị, vật liệu xây dựng và hoàn thiện, đồ trang sức và các ngành công nghiệp khác.
Đặc điểm chung của silicon
Nếu chúng ta xem xét vị trí của silicon trong hệ thống tuần hoàn, chúng ta có thể nói thế này:
- Nằm trong nhóm IV của phân nhóm chính.
- Số thứ tự 14.
- Khối lượng nguyên tử 28, 086.
- Ký hiệu hóa học Si.
- Tên - silicon, hoặc trong tiếng Latinh - silicium.
- Cấu hình điện tử của lớp ngoài 4e: 2e: 8e.
Mạng tinh thể của silicon tương tự như của kim cương. Nguyên tử nằm ở các nút, kiểu của nó là lập phương tâm diện. Tuy nhiên, do độ dài liên kết dài hơn, các tính chất vật lý của silicon rất khác so với tính chất biến đổi dị hướng của cacbon.
Tính chất vật lý và hóa học
Có haicác biến đổi dị hướng của nguyên tố này: vô định hình và tinh thể. Chúng rất giống nhau. Tuy nhiên, cũng như các chất khác, sự khác biệt chính giữa chúng là mạng tinh thể của silicon.
Trong trường hợp này, cả hai sửa đổi đều là bột có các màu khác nhau.
1. Silicon tinh thể là một loại bột giống kim loại sáng bóng màu xám đen. Cấu trúc của nó tương ứng với kim cương, nhưng tính chất khác nhau. Anh ấy có:
- mong manh;
- độ cứng thấp;
- thuộc tính bán dẫn;
- điểm nóng chảy 14150C;
- 2.33g / cm3;
- điểm sôi 27000C.
Hoạt tính hóa học của nó thấp so với các dạng dị hướng khác.
2. Silicon vô định hình - bột màu nâu nâu, có cấu trúc của kim cương rất rối loạn. Hoạt tính hóa học khá cao.
Nói chung, cần lưu ý rằng silicon không thích phản ứng. Để làm cho nó phản ứng, bạn cần nhiệt độ ít nhất 400-5000C. Trong những điều kiện này, các hợp chất hóa học khác nhau của silic được hình thành. Chẳng hạn như:
- oxit;
- halogenua;
- silicit;
- nitrua;
- borides;
- cacbua.
Tương tác có thể xảy ra của silicon với axit nitric hoặc kiềm, được gọi là quá trình ăn mòn. Các hợp chất organosilicon phổ biến rộng rãi và ngày càng trở nên phổ biến hơn ngày nay.
Mang tính chất
Silicon được tìm thấy trong tự nhiên với một lượng khá lớn. Nó đứng ở vị trí thứ hai sau oxy về mức độ phổ biến. Phần khối lượng của nó là khoảng 30%. Nước biển cũng chứa nguyên tố này với nồng độ xấp xỉ 3 mg / l. Vì vậy, không thể nói silicon là nguyên tố quý hiếm trong tự nhiên.
Ngược lại, có rất nhiều loại đá và khoáng chất khác nhau mà nó xuất hiện và từ đó nó có thể được khai thác. Các hợp chất silicon tự nhiên phổ biến nhất như sau:
- Silica. Công thức hóa học là SiO2. Có rất nhiều dạng khoáng chất và đá dựa trên nó: cát, đá lửa, fenspat, thạch anh, tinh thể đá, thạch anh tím, chalcedony, carnelian, opal, jasper và những loại khác.
- Silicat và aluminosilicates. Cao lanh, spars, mica, muối axit silicic, amiăng, bột talc.
Vì vậy, silicon được phân bố rộng rãi trong tự nhiên, và các hợp chất của nó rất phổ biến và được mọi người ưa chuộng cho các ứng dụng kỹ thuật.
Silicon và các hợp chất của nó
Vì nguyên tố được đề cập không thể tồn tại ở dạng nguyên chất, do đó các hợp chất khác nhau của nó rất quan trọng. Theo quan điểm hóa học, nó có thể thể hiện ba trạng thái oxi hóa: +2, +4, -4. Do tính trơ, nhưng đặc biệt trong cấu trúc của mạng tinh thể, nó hình thành các loại chất chính sau:
- hợp chất nhị phân với phi kim loại (silan, cacbua, nitrua, photphua, v.v.;
- oxit;
- siliconaxit;
- silicat kim loại.
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn tầm quan trọng của silicon và các hợp chất của nó, những thứ phổ biến nhất và có nhu cầu đối với mọi người.
Ôxít silic
Có hai loại chất này, được thể hiện bằng công thức:
- SiO;
- SiO2.
Tuy nhiên, phổ biến nhất là điôxít. Nó tồn tại trong tự nhiên dưới dạng đá bán quý rất đẹp:
- mã não;
- chalcedony;
- opal;
- carnelian;
- jasper;
- thạch anh tím;
- rhinestone.
Việc sử dụng silicon ở dạng này đã được tìm thấy ứng dụng của nó trong sản xuất đồ trang sức. Đồ trang sức bằng vàng và bạc vô cùng đẹp được làm bằng những viên đá bán quý và bán quý này.
Một vài biến thể khác của silicon dioxide:
- thạch anh;
- sông và cát thạch anh;
- đá lửa;
- fenspat.
Việc sử dụng silicon trong các loại này được thực hiện trong công việc xây dựng, kỹ thuật, điện tử vô tuyến, công nghiệp hóa chất và luyện kim. Cùng với nhau, các oxit được liệt kê thuộc về một chất - silica.
Silicon cacbua và các ứng dụng của nó
Silicon và các hợp chất của nó là vật liệu của tương lai và hiện tại. Một trong những vật liệu này là carborundum hoặc cacbua của nguyên tố này. Công thức hóa học của SiC. Xuất hiện tự nhiên dưới dạng moissanite khoáng chất.
Ở dạng tinh khiết, hợp chất của cacbon và silicon rất đẹptinh thể trong suốt giống như cấu trúc kim cương. Tuy nhiên, các chất màu xanh lá cây và đen được sử dụng cho mục đích kỹ thuật.
Các đặc điểm chính của chất này, cho phép sử dụng nó trong luyện kim, kỹ thuật, công nghiệp hóa chất, như sau:
- bán dẫn khe hở rộng;
- độ bền rất cao (7 trên thang Mohs);
- chịu nhiệt độ cao;
- khả năng chống điện và dẫn nhiệt tuyệt vời.
Tất cả những điều này làm cho nó có thể sử dụng carborundum làm vật liệu mài mòn trong luyện kim và tổng hợp hóa học. Và cũng trên cơ sở của nó để sản xuất đèn LED quang phổ rộng, các bộ phận cho lò nung chảy thủy tinh, vòi phun, đèn khò, đồ trang sức (moissanite được đánh giá cao hơn zirconia khối).
Silan và ý nghĩa của nó
Hợp chất hydro của silicon được gọi là silan và không thể thu được bằng cách tổng hợp trực tiếp từ nguyên liệu ban đầu. Để có được nó, người ta sử dụng các silicua của các kim loại khác nhau, được xử lý bằng axit. Kết quả là, silan ở thể khí được giải phóng và một muối kim loại được tạo thành.
Thật thú vị, kết nối được đề cập không bao giờ được hình thành một mình. Luôn luôn là kết quả của phản ứng, hỗn hợp mono-, di- và trisilan thu được, trong đó các nguyên tử silic liên kết với nhau thành chuỗi.
Theo tính chất của chúng, các hợp chất này là chất khử mạnh. Đồng thời, bản thân chúng rất dễ bị oxy hóa, đôi khi xảy ra cháy nổ. Với các halogen, các phản ứng luôn bạo lực, với một lượng phát xạ lớnnăng lượng.
Các ứng dụng của silan như sau:
- Các phản ứng tổng hợp hữu cơ, dẫn đến hình thành các hợp chất organosilicon quan trọng - silicon, cao su, chất làm kín, chất bôi trơn, nhũ tương và các chất khác.
- Vi điện tử (màn hình LCD, mạch kỹ thuật tích hợp, v.v.).
- Lấy polysilicon siêu tinh khiết.
- Nha khoa có phục hình.
Vì vậy, tầm quan trọng của silan trong thế giới hiện đại là rất cao.
Axit silicic và silicat
Hiđroxit của nguyên tố được đề cập là các axit silicic khác nhau. Đánh dấu:
- meta;
- chỉnh;
- polysilicic và các axit khác.
Tất cả chúng đều thống nhất với nhau bởi tính chất chung - cực kỳ bất ổn ở trạng thái tự do. Chúng dễ dàng bị phân hủy dưới tác động của nhiệt độ. Trong điều kiện bình thường, chúng không tồn tại lâu, đầu tiên chuyển thành sol, sau đó thành gel. Sau khi làm khô, các cấu trúc như vậy được gọi là gel silica. Chúng được sử dụng làm chất hấp phụ trong bộ lọc.
Quan trọng, theo quan điểm của ngành công nghiệp, là muối của axit silicic - silicat. Chúng làm nền tảng cho việc sản xuất các chất như:
- kính;
- bê tông;
- xi măng;
- zeolite;
- ka-li;
- sứ;
- công bằng;
- tinh;
- gốm sứ.
Silicat kim loại kiềm có thể hòa tan, tất cả các loại khác thì không. Do đó, natri và kali silicat được gọi là thủy tinh lỏng. Keo văn thư thông thường - đây là natrimuối axit silicic.
Nhưng hợp chất thú vị nhất vẫn là kính. Không cần biết họ đã nghĩ ra bao nhiêu biến thể của chất này! Hôm nay họ có các tùy chọn màu sắc, quang học, mờ. Đồ thủy tinh nổi bật bởi sự lộng lẫy và đa dạng của nó. Bằng cách thêm một số oxit kim loại và phi kim loại nhất định vào hỗn hợp, có thể sản xuất nhiều loại thủy tinh khác nhau. Đôi khi dù cùng một thành phần nhưng tỷ lệ thành phần khác nhau dẫn đến sự khác nhau về tính chất của chất. Một ví dụ là sứ và chất tiên, công thức của nó là SiO2 AL2O3 K 2O.
Thủy tinh thạch anh là một dạng sản phẩm rất tinh khiết có thành phần được mô tả là silicon dioxide.
Khám phá về hợp chất silic
Trong vài năm nghiên cứu qua, người ta đã chứng minh được rằng silicon và các hợp chất của nó là những thành phần quan trọng nhất trong trạng thái bình thường của cơ thể sống. Khi thiếu hoặc thừa nguyên tố này, các bệnh như:
- ung thư;
- lao;
- viêm khớp;
- đục thủy tinh thể;
- cùi;
- kiết lỵ;
- thấp khớp;
- viêm gan và những bệnh khác.
Bản thân quá trình lão hóa cũng gắn liền với hàm lượng định lượng của silicon. Nhiều thí nghiệm trên động vật có vú đã chứng minh rằng nếu thiếu một yếu tố này, các cơn đau tim, đột quỵ, ung thư sẽ xảy ra và virus viêm gan được kích hoạt.
