硅：应用，化学和物理特性

一个在自然界中最常见的元素 - 它是硅，或硅。 这种广泛分布指示的事项的重要性和意义。 它可以快速理解并学会了人谁学会了如何利用硅。 它的使用是基于特殊性质，而我们会进一步商谈。

硅 - 一种化学元素

如果你给在周期系的情况这一项目的描述，可以识别下列要点：

1. 序列号 - 14。
2. 周期 - 第三小。
3. 集团 - IV。
4. 小组 - 家。
5. 外电子壳层的结构由式² 3S 3P ²表示^。
6. 化学元素硅（Si）是由一个符号，这是发音为“单晶硅”表示。
7. 氧化态其中其显示：-4; +2; 4。
8. 原子的价数为四。
9. 硅原子量为28.086。
10. 在自然界中，存在与质量数28，29和30的元件的三种稳定的同位素。

因此，从化学角度硅原子 - 元素充分的研究中，所描述的各种不同的性质。

发现的历史

由于平民化，大众化的内容的本质是元素的不同化合物，自古以来，人们习惯了解的属性，其中许多人的名字。 纯硅是长期停留超出化学人类知识的范围。

最流行的化合物，这是在国内和工业国家使用基于古老的文化（埃及人，罗马人，中国rusichi，波斯等）为宝石和半宝石 氧化硅。 这些措施包括：

• 蛋白石;
• 岩石晶体;
• 黄玉;
• 翠玉;
• 玛瑙;
• 玉髓等。

也利用旧石英和石英砂在建筑业务。 然而，该元素硅仍未解决，直到十九世纪，尽管许多科学家白白试图从不同的化合物区分它，使用和催化剂，以及高的温度，甚至电力。 这些都是明亮的心目中，如：

• 卡尔·谢勒;
• 盖吕萨克;
• Tenar;
• Gemfri德维;
• Antuan Lavuaze。

实现成功获得纯硅在1823年成功地延斯·雅各布斯贝采利乌斯。 为此，他花费经验氟化物蒸气合金化硅和金属钾。 其结果是，该元件的无定形修饰。 同样的科学家应邀为开放原子的拉丁名。

再后来，在1855年，另一位科学家 - 圣克莱尔德维尔 - 成功地合成了各种不同的同素异形体 - 晶体硅。 由于该元素及其特性的知识变得非常很快得到补充。 人们已经意识到，它有一个很可能被用来满足自己的需要独特的功能。 因此，今天的电子和技术产品最为追捧的一个 - 是硅。 它的使用每年只扩大其边界。

在1831年给定的原子科学家赫斯俄国名字。 正是这种并坚持至今。

在自然界中含量

患病的性质，硅是仅次于氧气。 29.5％ - 其在由地壳的其他原子相比的百分比。 此外，碳和硅 - 可以形成彼此连接的电路的两个特殊元件。 这就是为什么在过去的400种多家不同的天然矿物质，其中他在岩石圈，水圈和生物量中的一部分。

正是包含硅？

1. 在土壤深层。
2. 岩石，水库和数组。
3. 在水体，尤其是海洋的底部。
4. 在动物王国中植物和海洋生物。
5. 在人类和陆地动物。

您可以标记一些最常见的矿物和岩石其结果是大量存在的硅的一部分。 化学品它们是这样的，纯元素的重量含量在其中达到75％。 然而，确切的数字取决于该种材料。 所以， 岩石和矿物 与硅含量：

• 长石;
• 云母;
• 角闪石;
• 蛋白石;
• 玉髓;
• 硅酸盐;
• 砂岩;
• 硅酸铝;
• 粘土等。

在贝壳和海洋动物的外骨骼的积累，硅最终形成对池塘底部的强氧化硅沉积物。 这是此元素的天然来源之一。

此外，人们发现，单晶硅可以存在于纯的天然形式 - 在晶体形式。 但是，这种存款是非常罕见的。

硅的物理性质

如果你给一组物理和化学性质的元素的特征，首先有必要指定物理参数。 这里有几个基本的：

1. 它存在于两个同素异形变型 - 无定形的和结晶的，这在所有性质上不同。
2. 晶格是非常类似于金刚石的，因为碳和硅在这方面实际上是相同的。 然而，不同的（比硅的更多）的原子之间的距离，因此，金刚石更难，更强。 晶格型 - 面心立方。
3. 该产品是非常脆，在高温下变成塑料。
4. 熔融温度是1415˚S。
5. 沸点 - 3250˚S。
6. 物质密度- 2.33克/ cm ³以下^。
7. 颜色连接 - 银灰色，所表达的特性的金属光泽。
8. 它具有良好的半导体特性，它能够与添加各种药剂的变化。
9. 不溶于水，有机溶剂和酸。
10. 具体地可溶于碱。

请参阅硅的物理性质使人们能够管理它，并用它来创建各种产品。 例如，属性基于使用半导电性的纯硅的电子器件。

化学性质

硅的化学性质强烈地依赖于反应条件。 如果我们谈论的标准设置的纯物质，你需要指出的活性很低。 结晶和无定形硅是非常惰性的。 不要用任何强氧化剂（氟以外），或与强还原剂互动。

这是由于这样的事实，该材料的氧化膜的表面的SiO ₂被立即形成，从而防止进一步的相互作用。 它能够的水，空气和蒸汽的影响下形成。

如果在标准条件发生变化，使加热硅上述400S的温度下，其反应性将强烈增加。 在这种情况下，它会与反应：

• 氧;
• 各种卤素;
• 氢。

随着温度进一步升高，通过用硼，氮和碳反应形成的产物。 特别重要的是碳化硅 - 碳化硅，因为它是一个良好的研磨材料。

另外，硅的化学性质清楚地看到在与金属反应。 对他们，他氧化剂，所以该产品被称为硅化物。 这样的化合物是已知的：

• 碱性;
• 碱性;
• 过渡金属。

化合物具有铁和硅的合金化时获得不寻常的特性。 它担负着硅铁陶瓷的名称，并在业界得到了成功应用。

对于复杂的物质反应的硅不进，因此所有的物种能够溶解唯一的：

• 王水（硝酸和盐酸的混合物）;
• 苛性碱。

因此，该溶液的温度应不超过60℃以上 所有这一切都印证了物理基础材料 - 金刚石稳定晶格，赋予其强度和惰性。

其制备方法

以纯的形式的硅的制备方法 - 该方法是相当昂贵的经济上。 此外，由于其性质任一方法的仅给出了90-99％的纯产物，而在金属和碳的形式的杂质保持静止。 所以刚刚拿到的东西是不够的。 还应该定性明确的外来元素。

在一般情况下，硅的生产主要以两种方式进行：

1. 白沙，这是一个纯粹的氧化硅SiO ₂等_。 与活性金属（通常为镁）煅烧它形成在无定形修饰形式的自由元件。 这种方法的纯度高，与99.9％的产率得到产物。
2. 在工业规模上更常见的方法 - 熔体烧结砂与专门热窑的焦炭。 这种方法是由俄罗斯科学家Beketovym N. N.开发

进一步的处理是暴露于清洁产品的方法。 为了这个目的，酸或卤素（氯，氟）。

非晶硅

硅的特性将是不完整的，如果我们不单独考虑每个公司的 同素异形修改。 他们的第一个 - 是无定形。 在这种状态下认为接触材料是一种棕色粉末棕色，微细地分散。 是高度吸湿的，它显示出在加热时具有足够高的反应性。 在标准条件下，只能够以最强的氧化剂互动 - 氟。

称为非晶硅是一种结晶的不完全正确。 其晶格表明该物质 - 是存在于晶体的形式细粒硅的形式。 因此，同样地，这些修改 - 相同的化合物。

然而，它们的性质有所不同，所以说同素异形体。 就其本身而言，非晶硅具有svetopoglotitelnoy能力较高。 此外，在某些情况下，这个指标比从类似的结晶形式快得多。 因此，它被用于工业用途。 在这种形式（粉末）化合物容易适用于任何表面，无论是塑料或玻璃。 因此，它适合于使用是非晶硅。 该申请是基于不同尺寸的太阳能电池的制造。

虽然这种类型的电池相当快，由于薄膜材料的磨损的磨损，但使用和需求仅增长。 毕竟，即使是在基于非晶硅太阳能电池的使用寿命短，能够为整个企业提供能量。 另外，生产这种材料没有浪费，这使得它非常经济的。

通过还原化合物在活性金属，例如，钠或镁的变形例的制备。

晶体硅

该元件的有光泽的银灰色修饰。 正是这种形式是最常见和最流行的。 这是由一组由物质具有定性性质的解释。

硅晶格的特性包括它的分类类型，因为是其中几个：

1. 电子质量 - 最清洁和最高。 这是电子用于建立高度灵敏的仪器的那种。
2. 太阳能级。 这个名字本身定义的使用面积。 这也是一个相当高纯度的硅，它的使用是必要创建高质量和长期运行的太阳能电池板。 是基于晶体结构的光电转换器是更多的定性和比使用无定形修饰通过溅射在各种类型的衬底制成的耐磨。
3. 技术硅。 在该种物质包括那些样品，其含有约98％纯的元件。 其余全部进入各类杂质：

• 硼;
• 铝;
• 氯;
• 碳;
• 磷等。

后一种所讨论的物质的用于获得多晶硅。 要做到这一点，进行再结晶的过程。 因此，通过这样的产品，这可以归因于的太阳能和电子质量的组中得到的纯度。

通过性质多晶硅 - 它是无定形和晶体变之间的中间。 这样的实施例是比较容易的工作，最好是可回收利用和清洁氟和氯。

这是结果可以归纳如下产品：

• multisilicon;
• 单晶硅;
• 形晶体;
• 硅废料;
• 技术硅;
• 生产的废物碎片和材料的废料的形式。

他们每个人都在工业使用，并已完全使用的人。 因此， 生产工艺，在硅上，被认为是非浪费。 这显著降低了它的经济价值，而不影响质量。

使用纯硅

硅制造业已经非常成熟，其规模是相当庞大的。 这是由于该元素为空白，在各种化合物的形式，是普遍和科学技术的各个领域的需求。

当它被用于晶态和非晶态硅在其最纯粹的形式？

1. 在冶金作为合金添加剂，所述能力改变的金属和它们的合金的性质。 因此，在钢的熔化被使用和铸铁。
2. 不同类型的离开制造清洁器实施方式的物质 - 多晶硅。
3. 与硅化合物 有机物 -是化工行业，这是特别流行的今天。 有机硅材料是用于医药，在器皿，工具和更多的制造。
4. 生产各种太阳能电池板。 获得能量的方法，这是未来最有前途的一个。 环保，高性价比和耐用 - 例如电力的主要优点。
5. 使用很长一段时间硅打火机。 即使在古代人们用火石火花火点燃。 这一原则是生产各类打火机的基础。 今天，存在其中火石由某些组合物，其给出了更快速的结果（电弧）的合金替换物种。
6. 电子和太阳能。
7. 生产zerkalets在气体激光装置。

因此，纯硅具有很多优势，特色性，允许用它来创建重要和必要的产品。

使用的硅化合物的

除了简单的物质是这是非常广泛使用的和各种硅化合物。 有被称为硅酸盐整个行业。 它是基于使用的各种物质，包括这真棒项目。 什么是连接和生产？

1. 石英砂或河流- SiO ₂的_。 它用于建筑及装饰材料，如水泥和玻璃的生产。 使用这样的材料是公知的。 的构造的无不是没有数据分量，这证实硅化合物的重要性。
2. 硅酸盐陶瓷，它包括的材料，如陶器，瓷器，砖和基于它们的产品。 这些组件用于医药，餐具，装饰品，家居用品，建筑和人类活动的其他领域国内的制造。
3. 硅氧烷化合物 - 聚硅氧烷，二氧化硅，硅油。
4. 硅酸盐胶水 -被用作办公室，在烟火和建设。

硅，其价格的变化在世界市场上，而不穿过的每（水晶）公斤100个卢布的俄罗斯向下标志是一种流行的和有价值的物质。 自然地，这个元件，以及和广泛适用的化合物。

硅的生物学作用

在硅的身体没有意义的重要方面。 它的含量和分布，以组织如下：

• 0.002％ - 肌肉;
• 0.000017％ - 骨;
• 血 - 3.9毫克/升。

每天应分为约1g的硅，或将发展的疾病。 致命的是不在其中，但长期饥饿硅导致：

• 脱发;
• 粉刺和丘疹的出现;
• 脆弱和骨头变脆;
• 光毛细血管通透性;
• 疲劳和头痛;
• 许多瘀伤和擦伤的出现。

对于植物，硅 - 必需的微量元素必要的正常生长发育。 动物研究显示，那些个人长得更好，谁每天消耗的硅足够量。