السيليكون الغازي. معدن السيليكون. مزيج مع العناصر الغذائية الأخرى

لعزل السيليكون النقي، يتفاعل الكيميائيون مع رمل الكوارتز والمغنيسيوم. يتم أيضًا صهر السيليكون عند درجات حرارة عالية وحتى "زراعته". تستخدم طريقة تشوتشرالسكي الضغط ودرجة الحرارة ومركبات السيليكون لإنتاج بلورات من مادة نقية.

حياة

الالكترونيات الراديوية

أدت خصائص أشباه الموصلات للسيليكون غير المعدني إلى إنشاء الترانزستور. الترانزستور هو جهاز يسمح لك بالتحكم في الجهد والتيار. على عكس الموصلات الخطية، تحتوي ترانزستورات السيليكون على ثلاثة عناصر رئيسية - المجمع الذي "يجمع" التيار، والقاعدة والباعث، الذي يضخم التيار. تسبب ظهور الترانزستور في "الطفرة الإلكترونية" وأدى إلى إنشاء أولى أجهزة الكمبيوتر والأجهزة المنزلية.

أجهزة الكمبيوتر

تبين أن لوحات السيليكون رخيصة جدًا، وهو أمر كان مهمًا بشكل خاص في بداية صناعة الكمبيوتر، عندما كان هناك الكثير من العيوب وعدد قليل من المشترين المحتملين.

اليوم، تهيمن رقائق السيليكون على صناعة الكمبيوتر. لقد تعلموا كيفية زراعة بلورات السيليكون النقية للمعالجات ووحدات التحكم في ظروف المصنع؛ والمواد سهلة الاستخدام. والأهم من ذلك أن السيليكون سمح لعدد العناصر الموجودة في المعالج بمضاعفة كل عامين (قانون مور). وبالتالي، يوجد المزيد والمزيد من الترانزستورات والعناصر المنطقية الأخرى في دائرة السيليكون ذات الحجم نفسه. لقد جعل السيليكون من الممكن جعل تكنولوجيا المعلومات فعالة قدر الإمكان.

السيليكون(lat. السيليسيوم)، si، العنصر الكيميائي للمجموعة الرابعة من النظام الدوري لمندليف؛ العدد الذري 14، الكتلة الذرية 28.086. في الطبيعة، يتم تمثيل العنصر بثلاثة نظائر مستقرة: 28 si (92.27%)، 29 si (4.68%) و 30 si (3.05%).

مرجع تاريخي . ومركبات K المنتشرة على الأرض معروفة للإنسان منذ العصر الحجري. استمر استخدام الأدوات الحجرية في العمل والصيد لعدة آلاف السنين. استخدام مركبات K المرتبطة بمعالجتها - إنتاجها زجاج -بدأت حوالي 3000 قبل الميلاد. ه. (في مصر القديمة). أقدم مركب معروف لـ K. هو ثاني أكسيد سيو 2 (السيليكا). في القرن ال 18 كانت السيليكا تعتبر جسمًا بسيطًا ويشار إليها باسم "الأتربة" (كما يتضح من اسمها). تم تحديد مدى تعقيد تكوين السيليكا بواسطة I. Ya. بيرسيليوس.لأول مرة، في عام 1825، حصل على عنصر الكالسيوم من فلوريد السيليكون 4، مما أدى إلى اختزال الأخير بمعدن البوتاسيوم. أطلق على العنصر الجديد اسم "السيليكون" (من الكلمة اللاتينية silex - فلينت). تم تقديم الاسم الروسي بواسطة جي. هيسفي عام 1834.

انتشار في الطبيعة . ومن حيث الانتشار في القشرة الأرضية فإن الأكسجين هو العنصر الثاني (بعد الأكسجين)، ويبلغ متوسط ​​محتواه في الغلاف الصخري 29.5% (بالكتلة). في القشرة الأرضية، يلعب الكربون نفس الدور الأساسي الذي يلعبه الكربون في عالم الحيوان والنبات. بالنسبة للكيمياء الجيولوجية للأكسجين، فإن ارتباطه القوي للغاية بالأكسجين أمر مهم. حوالي 12% من الغلاف الصخري عبارة عن سيليكا sio 2 في شكل معدني كوارتزوأصنافها. 75٪ من الغلاف الصخري يتكون من مختلف السيليكاتو ألومينوسيليكات(الفلسبار، الميكا، الأمفيبولات، الخ). إجمالي عدد المعادن التي تحتوي على السيليكا يتجاوز 400 .

أثناء العمليات المنصهرة، يحدث تمايز ضعيف للكالسيوم: فهو يتراكم في الجرانيتات (32.3٪) وفي الصخور فوق القاعدية (19٪). عند درجات الحرارة المرتفعة والضغط المرتفع، تزداد قابلية ذوبان sio 2. من الممكن أيضًا هجرتها مع بخار الماء، لذلك تتميز عروق البغماتيت الحرارية المائية بتركيزات كبيرة من الكوارتز، والتي غالبًا ما ترتبط بالعناصر الخام (الكوارتز الذهبي، والكوارتز-حجر القصدير، وما إلى ذلك).

الخصائص الفيزيائية والكيميائية. يشكل الكربون بلورات رمادية داكنة ذات بريق معدني، ولها شبكة من النوع الماسي المكعب في مركز الوجه مع فترة a = 5.431 a، وكثافة 2.33 جم/سم 3 . عند ضغوط عالية جدًا، تم الحصول على تعديل جديد (سداسي الشكل) بكثافة تبلغ 2.55 جم/سم 3. K. يذوب عند 1417 درجة مئوية، ويغلي عند 2600 درجة مئوية. السعة الحرارية النوعية (عند 20-100 درجة مئوية) 800 جول/ (كجم كلفن)، أو 0.191 كالوري/ (جم درجة مئوية)؛ الموصلية الحرارية حتى بالنسبة لأنقى العينات ليست ثابتة وتتراوح بين (25 درجة مئوية) 84-126 وات/ (م؟ كلفن)، أو 0.20-0.30 كالوري/ (سم؟ ثانية؟ درجة). معامل درجة الحرارة للتمدد الخطي 2.33؟ 10 -6 ك -1؛ أقل من 120 ألف يصبح سلبيا. K. شفاف للأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة؛ معامل الانكسار (ل = 6 ميكرومتر) 3.42؛ ثابت العزل الكهربائي 11.7. K. هو diamagnetic، والقابلية المغناطيسية الذرية هي -0.13؟ 10-6. ك. الصلابة حسب Mohs 7.0، وفقًا لبرينل 2.4 Gn/m2 (240 كجم/مم2)، معامل المرونة 109 Gn/m2 (10890 كجم/مم2)، معامل الانضغاط 0.325؟ 10-6 سم2/كجم. ك. المواد الهشة؛ يبدأ تشوه البلاستيك الملحوظ عند درجات حرارة أعلى من 800 درجة مئوية.

K. هو أحد أشباه الموصلات الذي يجد استخدامًا متزايدًا. تعتمد الخواص الكهربائية للنحاس بشكل كبير على الشوائب. تعتبر المقاومة الكهربائية الحجمية الجوهرية للخلية في درجة حرارة الغرفة تساوي 2.3؟ 10 3 أوم? م(2,3 ? 10 5 أوم? سم) .

دائرة أشباه الموصلات مع الموصلية ر-النوع (المضافات B، al، in أو ga) و ن- النوع (المضافات P أو bi أو as أو sb) يتمتع بمقاومة أقل بكثير. فجوة النطاق حسب القياسات الكهربائية هي 1.21 إيفعند 0 لوينخفض ​​إلى 1.119 إيفعند 300 ل.

وفقًا لموضع الحلقة في نظام مندليف الدوري، يتم توزيع 14 إلكترونًا من ذرة الحلقة على ثلاث طبقات: في الأول (من النواة) 2 إلكترون، في الثاني 8، في الثالث (التكافؤ) 4؛ تكوين قذيفة الإلكترون 1س 2 2س 2 2ف 6 3ث 2 3ف 2. إمكانات التأين المتعاقبة ( إيف): 8.149؛ 16.34؛ 33.46 و 45.13. نصف القطر الذري 1.33 أ، نصف القطر التساهمي 1.17 أ، نصف القطر الأيوني si 4+ 0.39 أ، si 4- 1.98 أ.

وفي مركبات الكربون (المشابهة للكربون) 4- فالنتين. ومع ذلك، على عكس الكربون، فإن السيليكا، إلى جانب رقم التنسيق 4، يظهر رقم تنسيق 6، وهو ما يفسره الحجم الكبير لذرته (مثال على هذه المركبات هي فلوريد السيليكو التي تحتوي على المجموعة 2).

عادة ما يتم الارتباط الكيميائي لذرة الكربون مع ذرات أخرى بسبب المدارات الهجينة sp3، ولكن من الممكن أيضًا إشراك اثنين من مداراتها الخمسة (الشاغرة) 3 د-المدارات، خاصة عندما يكون K. ذو ستة إحداثيات. نظرًا لأن قيمة السالبية الكهربية منخفضة تبلغ 1.8 (مقابل 2.5 للكربون، و3.0 للنيتروجين، وما إلى ذلك)، يكون الكربون موجبًا كهربائيًا في المركبات التي تحتوي على اللافلزات، وهذه المركبات قطبية بطبيعتها. طاقة ربط عالية مع الأكسجين si-o تساوي 464 كيلوجول / مول(111 سعر حراري / مول) , يحدد ثبات مركباته الأكسجينية (sio2 والسيليكات). طاقة ربط Si-si منخفضة، 176 كيلوجول / مول (42 سعر حراري / مول) ; على عكس الكربون، لا يتميز الكربون بتكوين سلاسل طويلة وروابط مزدوجة بين ذرات si. في الهواء، بسبب تكوين طبقة أكسيد واقية، يكون الكربون مستقرًا حتى في درجات الحرارة المرتفعة. في الأكسجين يتأكسد ابتداءً من 400 درجة مئوية ويتشكل ثاني أكسيد السيليكونسيو 2. ومن المعروف أيضًا أن أول أكسيد السيو، يكون مستقرًا عند درجات الحرارة المرتفعة على شكل غاز؛ ونتيجة للتبريد المفاجئ يمكن الحصول على منتج صلب يتحلل بسهولة إلى خليط رقيق من si وsio2. K. مقاوم للأحماض ويذوب فقط في خليط من أحماض النيتريك والهيدروفلوريك. يذوب بسهولة في المحاليل القلوية الساخنة مع إطلاق الهيدروجين. يتفاعل K. مع الفلور في درجة حرارة الغرفة ومع الهالوجينات الأخرى عند تسخينه لتكوين مركبات ذات الصيغة العامة ستة 4 . الهيدروجين لا يتفاعل مباشرة مع الكربون، و أحماض السيليكيتم الحصول على (السيلان) عن طريق تحلل مبيدات السيلان (انظر أدناه). تُعرف سيليكونات الهيدروجين من sih 4 إلى si 8 h 18 (التركيب مشابه للهيدروكربونات المشبعة). K. يشكل مجموعتين من السيلان المحتوي على الأكسجين - السيلوكساناتوالسيلوكسينات. يتفاعل K مع النيتروجين عند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية. ذو أهمية عملية كبيرة هو نيتريد si 3 n 4، الذي لا يتأكسد في الهواء حتى عند 1200 درجة مئوية، وهو مقاوم للأحماض (باستثناء النيتريك) والقلويات، وكذلك المعادن المنصهرة والخبث، مما يجعله مادة قيمة ل الصناعة الكيميائية لإنتاج الحراريات وما إلى ذلك. تتميز مركبات الكربون مع الكربون بصلابتها العالية وكذلك بمقاومتها الحرارية والكيميائية ( كربيد السيليكونكذا) ومع البورون (الأشقاء 3، الأشقاء 6، الأشقاء 12). عند تسخينه، يتفاعل الكلور (في وجود محفزات معدنية، مثل النحاس) مع مركبات الكلور العضوية (على سبيل المثال، ch3cl) لتكوين الهالوسيلانات العضوية [على سبيل المثال، si(ch3)3ci]، والتي تستخدم في التصنيع من العديد مركبات السيليكون العضوية.

K. يشكل مركبات مع جميع المعادن تقريبًا - مبيدات السيليكا(لم يتم اكتشاف الاتصالات إلا مع bi وtl وpb وhg). تم الحصول على أكثر من 250 مبيدات سيليكا، وتكوينها (mesi، mesi 2، me 5 si 3، me 3 si، me 2 si، إلخ) لا يتوافق عادةً مع التكافؤ الكلاسيكي. مبيدات السيليكات حرارية وصعبة. يعتبر مبيد سيليكات الفيروسيليكون والموليبدينوم mosi 2 ذا أهمية عملية كبيرة (سخانات الأفران الكهربائية، وشفرات توربينات الغاز، وما إلى ذلك).

الاستلام والتطبيق. K. يتم الحصول على النقاء الفني (95-98%) في القوس الكهربائي عن طريق تقليل السيليكا sio 2 بين أقطاب الجرافيت. فيما يتعلق بتطور تكنولوجيا أشباه الموصلات، تم تطوير طرق للحصول على النحاس النقي وخاصة النقي، وهذا يتطلب التوليف الأولي لأنقى مركبات النحاس الأولية، والتي يتم استخراج النحاس منها عن طريق الاختزال أو التحلل الحراري.

يتم الحصول على النحاس شبه الموصل النقي في شكلين: متعدد البلورات (عن طريق اختزال sici 4 أو sihcl 3 مع الزنك أو الهيدروجين، والتحلل الحراري لـ sil 4 وsih 4) وأحادي التبلور (ذوبان منطقة خالية من البوتقة و"سحب" بلورة واحدة من النحاس المنصهر - طريقة تشوخرالسكي).

يستخدم النحاس المخدر بشكل خاص على نطاق واسع كمواد لتصنيع أجهزة أشباه الموصلات (الترانزستورات، الثرمستورات، مقومات الطاقة، الثنائيات الخاضعة للرقابة - الثايرستور؛ الخلايا الكهروضوئية الشمسية المستخدمة في المركبات الفضائية، إلخ). نظرًا لأن K. شفاف للأشعة ذات الأطوال الموجية من 1 إلى 9 ميكرومتر,يتم استخدامه في بصريات الأشعة تحت الحمراء .

K. لديها مجالات تطبيق متنوعة ومتوسعة باستمرار. في علم المعادن، يستخدم الأكسجين لإزالة الأكسجين المذاب في المعادن المنصهرة (إزالة الأكسدة). K. هو أحد مكونات عدد كبير من سبائك الحديد والمعادن غير الحديدية. عادة، يمنح الكربون السبائك مقاومة متزايدة للتآكل، ويحسن خصائص الصب، ويزيد من القوة الميكانيكية؛ ومع ذلك، مع ارتفاع محتوى K. فإنه يمكن أن يسبب هشاشة. وأهمها سبائك الحديد والنحاس والألومنيوم التي تحتوي على الكالسيوم، وتستخدم كمية متزايدة من الكربون في تصنيع مركبات السيليكون العضوي ومبيدات السيليكات. تتم معالجة السيليكا والعديد من السيليكات (الطين، الفلسبار، الميكا، التلك، إلخ) بواسطة صناعات الزجاج والأسمنت والسيراميك والكهرباء وغيرها.

في بي بارزاكوفسكي.

يوجد السيليكون في الجسم على شكل مركبات مختلفة، وتشارك بشكل رئيسي في تكوين أجزاء وأنسجة الهيكل العظمي الصلبة. يمكن لبعض النباتات البحرية (على سبيل المثال، الدياتومات) والحيوانات (على سبيل المثال، الإسفنج السيليسي، والأشعة الراديوية) أن تتراكم كميات كبيرة من السيليكون، وتشكل رواسب سميكة من ثاني أكسيد السيليكون في قاع المحيط عندما تموت. في البحار والبحيرات الباردة، يسود الطمي الحيوي المخصب بالبوتاسيوم، وفي البحار الاستوائية، يسود الطمي الجيري الذي يحتوي على نسبة منخفضة من البوتاسيوم. ومن بين النباتات البرية، تتراكم الكثير من البوتاسيوم في الحبوب والبردي والنخيل وذيل الحصان. في الفقاريات، محتوى ثاني أكسيد السيليكون في مواد الرماد هو 0.1-0.5٪. بكميات كبيرة، تم العثور على K. في الأنسجة الضامة الكثيفة والكلى والبنكرياس. يحتوي النظام الغذائي اليومي للإنسان على ما يصل إلى 1 زك. عندما يكون هناك نسبة عالية من غبار ثاني أكسيد السيليكون في الهواء، فإنه يدخل إلى رئتي الإنسان ويسبب المرض - داء السحار السيليسي.

في في كوفالسكي.

أشعل.: Berezhnoy A.S.، السيليكون وأنظمته الثنائية. ك، 1958؛ Krasyuk B. A.، Gribov A. I.، أشباه الموصلات - الجرمانيوم والسيليكون، M.، 1961؛ رينيان في آر، تكنولوجيا السيليكون أشباه الموصلات، العابر. من الإنجليزية، م.، 1969؛ Sally I.V.، Falkevich E.S.، إنتاج سيليكون أشباه الموصلات، M.، 1970؛ السيليكون والجرمانيوم. قعد. الفن، أد. إي إس فالكيفيتش، دي آي ليفينزون، في. 1-2، م.، 1969-70؛ Gladyshevsky E.I.، الكيمياء البلورية للمبيدات الحشرية والجرمانيدات، M.، 1971؛ الذئب N. f.، بيانات أشباه الموصلات السيليكون، oxf. - ن. ي، 1965.

تحميل الملخص

السيليكون (سيليكون باللاتينية)، Si، عنصر كيميائي من المجموعة الرابعة من الشكل القصير (المجموعة 14 من الشكل الطويل) من النظام الدوري؛ العدد الذري 14، الكتلة الذرية 28.0855. يتكون السيليكون الطبيعي من ثلاثة نظائر مستقرة: 28 Si (92.2297%)، 29 Si (4.6832%)، 30 Si (3.0872%). تم الحصول على النظائر المشعة ذات الأعداد الكتلية 22-42 بشكل مصطنع.

مرجع تاريخي. تنتشر مركبات السيليكون على الأرض، وقد استخدمها الإنسان منذ العصر الحجري؛ على سبيل المثال، منذ العصور القديمة وحتى العصر الحديدي، تم استخدام الصوان لصنع الأدوات الحجرية. بدأت معالجة مركبات السيليكون - إنتاج الزجاج - في الألفية الرابعة قبل الميلاد في مصر القديمة. تم الحصول على السيليكون الأولي في 1824-1825 بواسطة J. Berzelius عن طريق اختزال الفلورايد SiF 4 مع معدن البوتاسيوم. أطلق على العنصر الجديد اسم "السيليكون" (من اللاتينية silex - فلينت ؛ الاسم الروسي "السيليكون" ، الذي قدمه جي آي هيس عام 1834 ، يأتي أيضًا من كلمة "الصوان").

انتشار في الطبيعة. من حيث الانتشار في القشرة الأرضية، يعتبر السيليكون العنصر الكيميائي الثاني (بعد الأكسجين): محتوى السيليكون في الغلاف الصخري يبلغ 29.5% بالكتلة. ولا يوجد في حالة حرة في الطبيعة. أهم المعادن التي تحتوي على السيليكون هي الألومينوسيليكات والسيليكات الطبيعية (الأمفيبولات الطبيعية، الفلسبار، الميكا، إلخ)، بالإضافة إلى معادن السيليكا (الكوارتز وغيره من التعديلات متعددة الأشكال لثاني أكسيد السيليكون).

ملكيات. تكوين الغلاف الإلكتروني الخارجي لذرة السيليكون هو 3s 2 3p 2. في المركبات فإنه يظهر حالة أكسدة +4، نادرا +1، +2، +3، -4؛ تبلغ السالبية الكهربائية لبولينج 1.90، وإمكانات التأين Si 0 → Si + → Si 2+ → Si 3+ → Si 4+ هي على التوالي 8.15 و16.34 و33.46 و45.13 فولت؛ نصف القطر الذري 110 م، نصف قطر سي 4+ أيون 40 م (تنسيق رقم 4)، 54 م (تنسيق رقم 6).

السيليكون عبارة عن مادة بلورية صلبة ذات لون رمادي داكن وهشة ولها بريق معدني. الشبكة البلورية مكعبة محورها الوجه. نقطة الانصهار 1414 درجة مئوية، نقطة الغليان 2900 درجة مئوية، الكثافة 2330 كجم / م 3 (عند 25 درجة مئوية). السعة الحرارية 20.1 جول/(mol∙K)، التوصيل الحراري 95.5 واط/(m∙K)، ثابت العزل الكهربائي 12؛ صلابة موس 7. في ظل الظروف العادية، السيليكون مادة هشة؛ ويلاحظ تشوه البلاستيك الملحوظ عند درجات حرارة أعلى من 800 درجة مئوية. السيليكون شفاف بالنسبة للأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي أكبر من 1 ميكرون (معامل الانكسار 3.45 عند طول موجة 2-10 ميكرون). ديامغناطيسية (القابلية المغناطيسية - 3.9∙10 -6). السيليكون هو أشباه الموصلات، فجوة النطاق 1.21 فولت (0 كلفن)؛ مقاومة كهربائية محددة 2.3∙10 3 أوم∙م (عند 25 درجة مئوية) ، تنقل الإلكترون 0.135-0.145 ، الثقوب - 0.048-0.050 م 2 / (الخامس ث). تعتمد الخواص الكهربائية للسيليكون بشكل كبير على وجود الشوائب. للحصول على بلورات واحدة من السيليكون مع الموصلية من النوع p، يتم استخدام إضافات المنشطات B، Al، Ga، In (الشوائب المستقبلة)، ومع الموصلية من النوع n - P، As، Sb، Bi (الشوائب المانحة).

السيليكون مغطى بغشاء أكسيد في الهواء، لذلك يكون خاملًا كيميائيًا عند درجات الحرارة المنخفضة؛ عند تسخينه فوق 400 درجة مئوية، فإنه يتفاعل مع الأكسجين (أكسيد SiO وثاني أكسيد SiO 2)، الهالوجينات (هاليدات السيليكون)، النيتروجين (نيتريد السيليكون Si 3 N 4)، الكربون (كربيد السيليكون SiC)، إلخ. الهيدروجين - السيلان - يتم الحصول عليه بشكل غير مباشر. يتفاعل السيليكون مع المعادن لتكوين مبيدات السيليكات.

السيليكون الناعم هو عامل اختزال: عند تسخينه، يتفاعل مع بخار الماء لتحرير الهيدروجين، مما يؤدي إلى اختزال أكاسيد المعادن إلى معادن حرة. تعمل الأحماض غير المؤكسدة على تخميل السيليكون بسبب تكوين طبقة أكسيد غير قابلة للذوبان في الحمض على سطحه. يذوب السيليكون في خليط من HNO 3 المركز مع HF، ويتكون حمض الهيدروفلوروسيليك: 3Si + 4HNO 3 + 18HF = 3H 2 + 4NO + 8H 2 O. يتفاعل السيليكون (خاصة المشتت بشكل ناعم) مع القلويات لتحرير الهيدروجين، على سبيل المثال: Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2. يشكل السيليكون مركبات السيليكون العضوية المختلفة.

الدور البيولوجي.السيليكون هو أحد العناصر الدقيقة. حاجة الإنسان اليومية للسيليكون هي 20-50 ملغ (العنصر ضروري للنمو السليم للعظام والأنسجة الضامة). يدخل السيليكون جسم الإنسان مع الطعام، وكذلك مع الهواء المستنشق على شكل غبار يشبه SiO 2. مع استنشاق الغبار المطول الذي يحتوي على SiO 2 الحر، يحدث داء السحار السيليسي.

إيصال. يتم الحصول على السيليكون النقاء الفني (95-98%) عن طريق اختزال SiO 2 بالكربون أو المعادن. يتم الحصول على السيليكون متعدد البلورات عالي النقاء عن طريق اختزال SiCl 4 أو SiHCl 3 مع الهيدروجين عند درجة حرارة 1000-1100 درجة مئوية، والتحلل الحراري لـ Sil 4 أو SiH 4؛ السيليكون أحادي البلورية عالي النقاء - عن طريق ذوبان المنطقة أو بطريقة Czochralski. ويبلغ حجم الإنتاج العالمي من السيليكون حوالي 1600 ألف طن/سنة (2003).

طلب. السيليكون هو المادة الرئيسية للإلكترونيات الدقيقة وأجهزة أشباه الموصلات؛ يستخدم في صناعة الزجاج الشفاف للأشعة تحت الحمراء. السيليكون هو أحد مكونات سبائك الحديد والمعادن غير الحديدية (في التركيزات المنخفضة، يزيد السيليكون من مقاومة التآكل والقوة الميكانيكية للسبائك، ويحسن خصائص الصب؛ وفي التركيزات العالية يمكن أن يسبب هشاشة)؛ وأهمها سبائك الحديد والنحاس والألومنيوم المحتوية على السيليكون. يستخدم السيليكون كمادة أولية لإنتاج مركبات السيليكون العضوي ومبيدات السيليكات.

مضاءة: Baransky P.I.، Klochkov V.P.، Potykevich I.V. إلكترونيات أشباه الموصلات. خصائص المواد: الدليل. ك، 1975؛ Drozdov A. A.، Zlomanov V. P.، Mazo G. N.، Spiridonov F. M. الكيمياء غير العضوية. م، 2004. ت 2؛ شرايفر د.، أتكينز ب. الكيمياء غير العضوية. م، 2004. ت 1-2؛ السيليكون وسبائكه. ايكاترينبرج، 2005.

بعد الأكسجين السيليكونهو العنصر الأكثر وفرة في القشرة الأرضية. وله نظيران مستقران: 28 سي, 29 سي, 30 سي. لا يتواجد السيليكون بشكل حر في الطبيعة.

الأكثر شيوعا: أملاح حمض السيليك وأكسيد السيليكون (السيليكا والرمل والكوارتز). وهي جزء من الأملاح المعدنية والميكا والتلك والأسبستوس.

تآصل السليكون.

ش السيليكونهناك نوعان من التعديلات المتآصلة:

بلورية (بلورات رمادية فاتحة. هيكلها مشابه للشبكة البلورية الماسية، حيث ترتبط ذرة السيليكون تساهميًا بـ 4 ذرات متطابقة، وهي نفسها في sp3 - التهجين)؛

غير متبلور (مسحوق بني، شكل أكثر نشاطا من البلوري).

خصائص السيليكون.

عند درجة الحرارة، يتفاعل السيليكون مع الأكسجين الموجود في الهواء:

سي + يا 2 = شافي 2 .

إذا لم يكن هناك ما يكفي من الأكسجين (نقص الأكسجين)، فقد يحدث التفاعل التالي:

2 سي + يا 2 = 2 شافي,

أين شافي- أول أكسيد، والذي يمكن أن يتكون أيضًا أثناء التفاعل:

سي + شافي 2 = 2 شافي.

في ظل ظروف طبيعية السيليكونقد تتفاعل مع F 2 عند تسخينها - مع Cl 2 . إذا قمت بزيادة درجة الحرارة أكثر، ثم سيسوف تكون قادرة على التفاعل مع نو س:

4Si + S 8 = 4SiS 2 ؛

سي + 2F2 = SiF4.

السيليكون قادر على التفاعل مع الكربون، وإعطاء كاربورندوم:

سي + ج = كربيد كربيد.

السيليكون قابل للذوبان في خليط من أحماض النيتريك والهيدروفلوريك المركزة:

3Si + 4HNO3 + 12HF = 3SiF4 + 4NO + 8H2O.

يذوب السيليكون في المحاليل المائية للقلويات:

Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + H 2.

عند تسخينه مع أكاسيد، السيليكون غير متناسب:

2 أهداب الشوق + 3 سي = ملغ 2 سي + 2 شافي.

عند التفاعل مع المعادن، يعمل السيليكون كعامل مؤكسد:

2 ملغ + سي = ملغ 2 سي.

تطبيق السيليكون.

يستخدم السيليكون على نطاق واسع في إنتاج السبائك لإضفاء القوة على الألومنيوم والنحاس والمغنيسيوم ولإنتاج مبيدات الفيروسيل، والتي تعتبر مهمة في إنتاج الفولاذ وتكنولوجيا أشباه الموصلات. تستخدم بلورات السيليكون في الخلايا الشمسية وأجهزة أشباه الموصلات - الترانزستورات والثنائيات.

يعمل السيليكون أيضًا كمادة خام لإنتاج مركبات السيليكون العضوي، أو السيلوكسان، التي يتم الحصول عليها على شكل زيوت ومواد تشحيم ومواد بلاستيكية ومطاط صناعي. تُستخدم مركبات السيليكون غير العضوية في تكنولوجيا السيراميك والزجاج، كمواد عازلة وبلورات ضغطية.

وحدة المعالجة المركزية؟ رمل؟ ما هي الجمعيات التي لديك مع هذه الكلمة؟ أو ربما وادي السيليكون؟
مهما كان الأمر، فإننا نواجه السيليكون كل يوم، وإذا كنت مهتمًا بمعرفة ما هو Si وما الذي يتم تناوله به، فيرجى الرجوع إلى القطة.

مقدمة

السيليسيوم

مرجع تاريخي

السيليكون شائع جدًا في الطبيعة كجزء من الرمل العادي.

توزيع السيليكون في الطبيعة

الخصائص الفيزيائية للسيليكون

الخواص الكيميائية للسيليكون

الحصول على السيليكون

يتم الحصول على السيليكون النقاء الفني (95-98٪) في قوس كهربائي عن طريق تقليل السيليكا SiO2 بين أقطاب الجرافيت. فيما يتعلق بتطور تكنولوجيا أشباه الموصلات، تم تطوير طرق لإنتاج السيليكون النقي وعالي النقاء. وهذا يتطلب التوليف الأولي لأنقى مركبات السيليكون الأولية، والتي يتم استخلاص السيليكون منها عن طريق الاختزال أو التحلل الحراري.
السيليكون متعدد البلورات ("السيليكون المتعدد") هو أنقى أشكال السيليكون المنتج صناعيًا - وهو منتج شبه نهائي يتم الحصول عليه عن طريق تنقية السيليكون التقني باستخدام طرق الكلوريد والفلوريد ويستخدم لإنتاج السيليكون أحادي ومتعدد البلورات.
تقليديًا، يتم الحصول على السيليكون متعدد البلورات من السيليكون التقني عن طريق تحويله إلى سيلان متطاير (أحادي سيلان، كلوروسيلان، فلوروسيلان) مع فصل لاحق للسيلان الناتج، وتنقية تصحيح السيلان المحدد وتقليل السيلان إلى سيليكون معدني.
يتم الحصول على السيليكون شبه الموصل النقي في شكلين: الكريستالات(اختزال SiCl4 أو SiHCl3 مع الزنك أو الهيدروجين، والتحلل الحراري لـ SiI4 وSiH4) و أحادي البلورية(ذوبان المنطقة الخالية من البوتقة و"سحب" بلورة واحدة من السيليكون المنصهر - طريقة تشوخرالسكي).

هنا يمكنك رؤية عملية زراعة السيليكون باستخدام طريقة Czochralski.

طريقة تشوتشرالسكي- طريقة لتنمية البلورات عن طريق سحبها لأعلى من السطح الحر لحجم كبير من الذوبان مع بدء التبلور عن طريق جلب بلورة بذرة (أو عدة بلورات) من بنية معينة واتجاه بلوري ملامسة للسطح الحر للبلورة إنصهار.

تطبيق السيليكون

السيليكون فائق النقاء ومنتجاته

السيليكون في الجسم

خاتمة