Silicon (keemiline element) omadused iseloomulik valemiga. Silicon avamise lugu

Paljud kaasaegsed tehnoloogilised seadmed ja aparaadid on loodud tänu unikaalsele ainete omaduste kohta leidub looduses. Inimkond eksperimentaalselt ja hoolikat uurimist elemendid, mis ümbritsevad meid pidevalt uuendab oma leiutise - seda protsessi nimetatakse tehnoloogilist progressi. See põhineb lihtne, igaühele kättesaadavad asjad, mis ümbritsevad meid igapäevaelus. Näiteks liiv, mida see võib olla üllatav ja ebatavaline? Teadlased suutsid seda eraldada räni - keemiline element, ilma milleta ei oleks arvuti seadmeid. Selle rakendusala on mitmekesine ja laieneb pidevalt. See saavutatakse ainuomadused räni aatom, selle struktuuri ja võimalust lihtsate ühendite teiste ainetega.

tunnusjoon

In perioodilisuse süsteemi, arenenud D. I. Mendeleevym, räni (keemiline element) tähistatud sümboliga Si. See viitab mittemetallid, asub peamine neljanda rühma kolmanda perioodi, on aatomnumbriga 14. Selle kohtadele süsiniku ei ole juhuslik: nende paljudel omadused on võrreldavad. Looduses ei leidu puhtal kujul, mida võib kasutada aktiivse elemendi ja on piisavalt tugev side hapnikku. Alusmaterjali - räni, mis on oksiid, silikaadid (liiv). Kui see räni (selle looduslik ühend) on üks levinumaid keemilisi elemente maailmas. Mass murdosa sisu on teine ainult hapnikku (üle 28%). Pealmine kooriku kiht sisaldab ränidioksiidi kujul (see kvarts), erinevat tüüpi savid ja liiva. Teine kõige levinum rühm koosneb selle silikaadid. Sügavusel umbes 35 km kaugusel pinnakihtide on paigutatud graniidist ja basalt hoiused, mis hõlmavad räni ühendid. Protsent sisu Maa tuum ei arvasin veel, kuid kõige lähemal pinnakihtide vahevöö (kuni 900 km) sisaldavad silikaadid. Kompositsioon merevee räni kontsentratsioon on 3 mg / l, Kuu pinnase 40% koosneb ühenditest. Cosmos, mida inimkond on tänaseks uurinud, sisaldavad seda keemilist elementi suurtes kogustes. Näiteks spektraalanalüüsi meteoriite, mis läheneb jahvatatud vahekaugusega, mis on saadaval teadlastele on näidanud, et need koosnevad 20% räni. On võimalus moodustada elu põhjal see element meie galaktikas.

teadusuuringute protsess

Avastamise ajalugu keemilise elemendi räni mitmes etapis. Paljud ained, süstematiseeritud Mendelejev, kasutada inimkonna sajandeid. Peale selle elemendid on loomulikul kujul, ie. ühendites, mida ei ole keemiliselt töödeldud, ja kõik nende omadused ei tuntud inimesi. Selle protsessi uurides kõiki funktsioone aine ta ilmus uusi kasutusviise. Omadused räni siiani pole uuritud lõpuni - see element on piisavalt lai ja erinevaid rakendusi jätab ruumi uusi avastusi tulevikus teadlaste põlvkondadele. Kaasaegne tehnoloogia kiirendab oluliselt seda protsessi. XIX sajandil, paljud tuntud keemikud püüdnud saada puhas räni. Esmakordselt oli võimalik teha Tenaru L. ja J. Gay-Lussac 1811, kuid avastus elemendi kuulub J. Berzelius, kes suutis mitte ainult kindlaks aine, vaid ka seda kirjeldada. Keemik Rootsi sai räni 1823, selle ta kasutas metallik kaaliumi- ja kaaliumi soola. Reaktsioon toimus katalüsaatorit soojuse kujul. Saadud lihtsa aine hallikaspruun värv on amorfse räni. Crystal puhast element saadi 1855 Sainte-Kler Devilem. Keerukus on otseselt seotud eraldamise väga suure tugevuse aatomi sidemetega. Mõlemal juhul keemilise reaktsiooni suunatud protsess puhastades lisandid, amorfsete ja kristalsete mudelitel on erinevad omadused.

Silicon: keemiline element hääldus

Esimene nimi Saadud pulber - Kizel - pakkusid Berzelius. Ühendkuningriigis ja Ameerika Ühendriikides räni ja täna oli edaspidi räni (Räni) või silikoonist (räni). Mõiste tuleneb ladinakeelsest sõnast "ränikivi" (või "kivi"), ja enamikul juhtudel on seotud mõiste "maa" tõttu laia leviku looduses. Vene hääldus keemilise on erinev, see kõik sõltub allikast. Ta kutsuti ränidioksiidi (Zahharovi kohaldatakse terminit 1810), Sitsiilia (1824, Dvigubsky, Solovjov), kvartsi (1825, hirm), ja ainult 1834, Vene keemik Saksa Ivanovitš GESS tutvustab nimi, mis seni kasutatud kõige allikad - räni. Perioodilise Mendelejevi Süsteemi ta määratud sümbol Si. Kuidas lugeda keemilise elemendi räni? Paljud teadlased inglise keelt kõnelevates riikides hääldada oma nime "B" või kasutada sõna "silikoon". Seega maailmakuulus nimi orus, mis on teadus- ja tootmine arvuti riistvara platvormi. Venekeelse elanikkonna viitab räni element (kreeka sõnast "kalju Mountain").

Olles loomult: väljad

Kogu mägi koosnevad süsteemid Räniühendite, mida ei leidu puhtal kujul, sest kõik teadaolevad mineraalid on dioksiidid või silikaadid (alumosilikaadid). Hämmastav ilu kivid, mida inimesed nii dekoratiivne materjal - see Opals, amethysts, kvarts tüüp, Jasper, kaltsedon, ahhaat, mäekristall, karneoolhelmed ja paljud teised. Nad teel tekkinud esinemise erinevate räniühendid mis määras tihedus, struktuur, värvi ja suunda kasutamist. Vaadata eluta võib seostada sama keemiline element, mille keskkond moodustab tugevad sidemed metallide või metallide (tsink, magneesium, kaltsium, mangaan, titaani ja nii edasi. D.). Võrreldes teiste ainete, räni üsna kergesti ligipääsetavad väljavõtte tööstuslikult: leitakse enamiku maagid ja mineraalid. Seetõttu aktiivselt kaevandatud hoiused on seotud kõige odavamad energiaallikate kui territoriaalse klastrite tähtis. Quartzites ja kvartsliiva on saadaval kõikides riikides. Enamik suuri tootjaid ja räni tarnijad on: Hiina, Prantsusmaa, Norra, Ameerika Ühendriigid (West Virginia, Ohio, Alabama, New York), Austraalia, Lõuna-Aafrika, Kanada, Brasiilia. Kõik tootjad kasutavad erinevaid viise, mis sõltuvad toote tüüp (tehnilised, pooljuhtide, kõrge räni). Keemiline element rikastatud lisaks või alternatiivselt, puhastati igat liiki lisandite on individuaalsed omadused, mis sõltub selle edasiseks kasutamiseks. See kehtib ka aine. Silicon struktuuri määratleb selle rakendusala.

Ajalugu kasutamise

Väga sageli, sest sarnasus nimed inimesed segadusse räni ja ränikivi, kuid need mõisted ei ole identsed. Oleme selge. Nagu juba mainitud, milline, räni ei leita puhtal kujul, ei saa öelda midagi oma ühendused (sama ränidioksiidi). Peamised mineraalid ja kivimid moodustunud dioksiid käsittelemästämme aine - on liiva (vesi ja ränidioksiidi), kvartsi ja quartzite, põldpagu ja ränikivi. Viimane oli kuulnud peavad olema kõik, sest see on antud suur tähtsus ajaloos. Selle siduda kivi tööriistad inimesed kiviajal. Selle teravad servad tulenevad mõrasid aluspõhja lihtsustab oluliselt tööd iidse koduperenaised ja võimalust teritamine - jahi- ja kalameestele. Flint ei ole jõudu metalltooted, kuid ei suutnud vahendeid võib kergesti asendada. Selle kasutamiseks mõeldud tulekiviga kestis sajandeid - kuni leiutise alternatiivsete allikatest.

Seoses tänase tegelikkusega omadused räni võimaldab kasutada materjali kaunistamiseks või loomine keraamilised lauanõud, kus lisaks kena esteetiline välimus, see on mitu suurepärast funktsionaalse omadusi. Eraldi suunas selle tõttu taotluse leiutise klaas umbes 3000 aastat tagasi. See sündmus andis võimaluse luua peeglid, nõud, vitraazhi mosaiik räni sisaldavad ühendid. Valemiga esialgse ainete täiendatud vajalikud komponendid, mis võimaldavad toodet, saades soovitud värvi ja mõju tugevuse klaasile. Amazing ilu ja erinevaid kunstiteoseid tegi mees mineraalid sisaldavad kivid ja räni. Raviomadused see element on kirjeldanud teadlased antiikajast ja kasutada kogu inimkonna ajaloos. Nad sätestatud kaevud joogivee ladustamiseks kasutatud toodete igapäevaelus ja meditsiinis. Saadud pulber jahvatamisel kanti haavad. Erilist tähelepanu pöörati vesi, mis nõuab potis valmistatud räni sisaldavad ühendid. Keemiline element koostis suhtles see võimaldab arvu hävitada patogeensed bakterid ja mikroorganismid. Ja see pole veel kõik sektorid, kus me kaalume aine on väga nõudluse. Räni struktuuri põhjustab selle multifunktsionaalsus.

omadused

Täpsemat teavet funktsioone materjali on vaja kaaluda, võttes arvesse kõiki võimalikke omadusi. Plaani element räni keemilised omadused hõlmavad füüsikalised omadused, elektrilised parameetrid, uuritavad ühendid ja reaktsioonitingimuste ja nii lähevad sealt. G. Silicon kristallvormis on tumehallid metalne läige. Face-keskne kuupmeetri võre meenutab süsiniku (teemant), kuid tänu pikemalt lingid ei ole nii tugev. Plastic see soojus kuni 800 ^{° C,} muudel juhtudel, see on endiselt habras. Füüsikalisi omadusi räni muudab unikaalne aine: see on läbipaistev infrapunakiirgust. Sulamispunkt - 1410 ⁰ C ja keemistemperatuur - 2600 ⁰ C, tihedus tavatingimustel - 2330 kg / ^m3. Soojusjuhtivus ei ole konstantne erinevate proovide see saadakse ligikaudne väärtus on 25 ⁰ C. omadusi räniaatomiga võimaldavad selle kasutamist pooljuht. Sellised rakendused on kõige nõudlus tänapäeva maailmas. Suurusjärku juhtivus mõjutab kompositsioon räni ja elemente, on koos nendega. Niisiis, täiustatud elektrooniliste juhtivus kasutatakse antimoni, arseeni, fosfori, perforeeritud - alumiiniumi, galliumi, boor, indium. Luues seadmetes räni kasutada juhisena pinnatöötlus ainega, mis mõjutab seadme tööd.

Omadused räni suurepärane dirigent üsna ulatuslikult kaasaegse instrument. Eriti oluline selle valmistamiseks keerukaid seadmeid (nt tänapäeva arvutite, arvutid).

Silicon: iseloomulikuma keemilise elemendi

Enamikul juhtudel on räni neljavalentseid on ka teatise, kus ta saab määrata kaks. Normaalsetes tingimustes on väheaktiivsed on tugev ühendit toatemperatuuril saab reageerida ainult fluori gaasilises agregaatolekus. See on tingitud blokeeriv toime dioksiid pinnakile, mida on täheldatud interaktsioonis ümbrustemperatuuridest hapnik või vesi. Stimuleerida reaktsioonid vaja kasutada katalüsaatorit: temperatuuri tõusu sobib selline aine, nagu räni. Keemiline element reageerib hapnikuga 400-500 ⁰ C, mille tulemusena süsinikdioksiidi kile suureneb, oksüdatsiooniprotsess. Kui temperatuur tõuseb 50 ⁰ C reaktsioon broom, kloor, jood, kusjuures lenduv tetrahalides moodustumiseni. Hapetega räni ei reageeri, välja arvatud segu vesinikfluoriidhape ja lämmastikhappest, samas mingeid leelise kuumutatud olekus lahustina. Silanes toodetud ainult lagunemine silitsiidid reaktsioonis vesinik ei pääse sinna sisse. Kõrgeim tugevust ja keemilisi ühendeid erinevad passiivsuse boor ja süsinikku. Väga vastupidav leeliste ja hapetega reageerimisel ühendiga lämmastiku, mis toimub temperatuuridel üle 1000 ⁰ C. silitsiidideks Saadakse reageerides metallidega, ja sel juhul sõltub valentsi täiendav osa, mis näitab räni. Valemiga moodustunud aine milles osalesid siirdemetall on happekindel. Struktuuri räniaatomiga mõjutab otseselt tema omadused ja võime suhelda ka teisi elemente. Moodustamise protsessis võlakirjade laadi ja kui ainega kokkupuute (laboris, tööstus keskkond) erineb oluliselt. Silicon struktuuri võtab selle keemilist aktiivsust.

struktuur

Lülitus struktuuri räniaatomiga on oma eripärad. Laeng südamiku 14, mis vastab järjenumber perioodilisuse süsteemi. Laetud osakesi: prootonid - 14; elektronide - 14; neutronit - 14. Lülitus struktuuri räniaatomitega on järgmised: Si +14) 2) 8) 4. Viimasel (välis) elektronide tasandil on 4, mis määrab oksüdatsiooniastme märgiga "+" või "-". Ränioksiidi valem on SiO ₂ (valents 4+), lenduvat vesinik compound - SiH ₄ (valentsini -4). Suurel hulgal räni aatomid võivad mõnedel ühenditel on oordinatsiooniarv 6, nagu ühend fluoriga. Molaarmass - 28 aatomiraadiust - 132 ps, elektron kest konfiguratsioon: 1 S 2S ^{2 2} 3S ^{2 6} 2P 3P ^2.

taotlus

Pindaktiivsed või täielikult legeeritud räni kasutatakse pooljuhtide upon luua hulgaliselt, sealhulgas täpsus, seadmete (näiteks päikesepatareid, transistorid, alaldi ja t. D.). Ülipuhta räni saab luua päikesepatareid (energia). Liik monokristalli kasutatakse valmistamisel peeglid ja laseri gaas. Räniühendid saadud klaasist, keraamiliste plaatide, keraamika, portselani. Erinevaid tüüpe toodetud kaupade on raske kirjeldada, nende kasutamise toimub igapäevaelus, kunsti ja teaduse, töökohal. Saadud tsement on tooraine luua segud ja tellistest viimistlusmaterjalid. Jaotumist, määrdeõlisid Silikoonipõhine ühendid võivad oluliselt vähendada hõõrdumist liikuvate osade paljude mehhanismide kaudu. Silitsiidid tõttu unikaalsed omadused agressiivne meedia loendur (happed, temperatuur) kasutatakse laialdaselt tööstuses. Nende elektriliselt, tuuma- ja keemilised näitajad arvestama ekspertide keeruline toodangut, ei mängi mingit väikest rolli ja struktuuri räni aatomil.

Lisasime seni kõige teadmismahukamaid ja arenenud valdkondasid. Kõige levinumat, suurel hulgal tehnilises räni toodetakse mitmel viisil:

1. Toorainena puhtama aine tootmiseks.
2. Sulamite legeerimisel metallurgiatööstuses: räni olemasolu suurendab vastupidavust, suurendab vastupidavust korrosioonile ja mehaanilisele vastupidavusele (selle elemendi ülejääk võib sulam olla liiga hõre).
3. Nagu deoksüduaator eemaldada liigne hapnik metallist.
4. Tooraine silaanide (orgaaniliste ainetega räniühendite) tootmiseks.
5. Raua sulamist sisaldava vesiniku tootmiseks rauaga.
6. Päikesepaneelide tootmine.

Selle aine väärtus on suurepärane ka inimese keha normaalseks toimimiseks. Räni struktuur ja selle omadused on sel juhul määravad. Sellisel juhul põhjustab selle liigne või puudumine tõsiseid haigusi.

Inimese kehas

Meditsiin on pikka aega kasutatud räni kui bakteritsiidset ja antiseptilist ainet. Kuid välise rakenduse kõigi eeliste puhul tuleb seda elementi inimkehas pidevalt uuendada. Selle sisu normaalne tase parandab elu üldiselt. Selle puudumise korral organism ei imendu enam kui 70 mikroelementi ja vitamiine, mis vähendab märkimisväärselt resistentsust erinevate haiguste vastu. Suurem osa räni on täheldatud luudes, nahas ja kõõlustes. See mängib struktuurielemendi rolli, mis säilitab tugevuse ja annab elastsuse. Kõik skeleti tahked koed moodustavad selle ühendid. Hiljutiste uuringute tulemusel leiti räni sisaldus neerudes, kõhunäärmes ja sidekoes. Nende organite roll keha toimimises on piisavalt suur, nii et selle sisu vähendamine on paljude elutalituste põhinäitajate jaoks katastroofiline. Toidu ja vee päevaga peaks keha saama 1 grammi räni - see aitab vältida võimalikke haigusi nagu nahapõletik, luude pehmendamine, kudede moodustumine maksas, neerud, nägemise halvenemine, juuste ja küünte seisund, ateroskleroos. Selle elemendi sisu piisaval tasemel suureneb immuunsus, normaliseeruvad ainevahetusprotsessid ja paraneb inimeste tervisele vajalike elementide assimilatsioon. Suurim räni sisaldus teraviljas, redis, tatar. Märkimisväärne kasu toob silikageeni. Selle kasutamise arvu ja sageduse kindlaksmääramiseks on parem konsulteerida spetsialistiga.