घटक वैशिष्ट्य

14 Si 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2

समस्थानिक: 28 Si (92.27%); 29Si (4.68%); 30 Si (3.05%)

ऑक्सिजन (वस्तुमानानुसार 27.6%) नंतर सिलिकॉन हा पृथ्वीच्या कवचामध्ये दुसरा सर्वात मुबलक घटक आहे. हे निसर्गात मुक्त अवस्थेत आढळत नाही, ते मुख्यतः SiO 2 किंवा सिलिकेटच्या स्वरूपात आढळते.

Si संयुगे विषारी आहेत; SiO 2 आणि इतर सिलिकॉन संयुगे (उदाहरणार्थ, एस्बेस्टोस) च्या सर्वात लहान कणांच्या इनहेलेशनमुळे धोकादायक रोग- सिलिकॉसिस

ग्राउंड अवस्थेत, सिलिकॉन अणूचे व्हॅलेन्स = II आणि उत्तेजित अवस्थेत = IV असते.

Si ची सर्वात स्थिर ऑक्सिडेशन स्थिती +4 आहे. धातू (सिलिसाइड्स) सह संयुगे मध्ये, S.O. -चार.

सिलिकॉन मिळविण्याच्या पद्धती

सर्वात सामान्य नैसर्गिक सिलिकॉन कंपाऊंड म्हणजे सिलिका (सिलिकॉन डायऑक्साइड) SiO 2. सिलिकॉनच्या उत्पादनासाठी हा मुख्य कच्चा माल आहे.

1) 1800 "C: SiO 2 + 2C \u003d Si + 2CO वर आर्क फर्नेसमध्ये कार्बनसह SiO 2 ची पुनर्प्राप्ती

2) तांत्रिक उत्पादनातून उच्च-शुद्धता Si योजनेनुसार प्राप्त केली जाते:

a) Si → SiCl 2 → Si

b) Si → Mg 2 Si → SiH 4 → Si

सिलिकॉनचे भौतिक गुणधर्म. सिलिकॉनचे अॅलोट्रॉपिक बदल

1) क्रिस्टलीय सिलिकॉन - पदार्थ चांदीसारखा आहे - राखाडी रंगधातूची चमक असलेली, हिऱ्यासारखी क्रिस्टल जाळी; m.p 1415 "C, b.p. 3249" C, घनता 2.33 g/cm3; अर्धसंवाहक आहे.

2) आकारहीन सिलिकॉन - तपकिरी पावडर.

सिलिकॉनचे रासायनिक गुणधर्म

बहुतेक प्रतिक्रियांमध्ये, Si कमी करणारे एजंट म्हणून कार्य करते:

येथे कमी तापमानसिलिकॉन रासायनिकदृष्ट्या निष्क्रिय आहे; जेव्हा गरम होते तेव्हा त्याची प्रतिक्रिया झपाट्याने वाढते.

1. ते 400°C वरील T वर ऑक्सिजनशी संवाद साधते:

Si + O 2 \u003d SiO 2 सिलिकॉन ऑक्साइड

2. फ्लोरिनवर आधीपासूनच प्रतिक्रिया देते खोलीचे तापमान:

Si + 2F 2 = SiF 4 सिलिकॉन टेट्राफ्लोराइड

3. इतर हॅलोजनसह प्रतिक्रिया तापमान = 300 - 500 ° से.

Si + 2Hal 2 = SiHal 4

4. 600 डिग्री सेल्सिअस तापमानात सल्फरच्या वाफेसह डायसल्फाइड तयार होतो:

5. नायट्रोजनची प्रतिक्रिया 1000°C च्या वर होते:

3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 सिलिकॉन नायट्राइड

6. तापमान = 1150°С ते कार्बनवर प्रतिक्रिया देते:

SiO 2 + 3C \u003d SiC + 2CO

कार्बोरंडम कडकपणामध्ये हिऱ्याच्या जवळ आहे.

7. सिलिकॉन थेट हायड्रोजनवर प्रतिक्रिया देत नाही.

8. सिलिकॉन ऍसिडला प्रतिरोधक आहे. केवळ नायट्रिक आणि हायड्रोफ्लोरिक (हायड्रोफ्लोरिक) ऍसिडच्या मिश्रणाशी संवाद साधते:

3Si + 12HF + 4HNO 3 = 3SiF 4 + 4NO + 8H 2 O

9. अल्कली द्रावणावर प्रतिक्रिया देऊन सिलिकेट तयार करते आणि हायड्रोजन सोडते:

Si + 2NaOH + H 2 O \u003d Na 2 SiO 3 + 2H 2

10. सिलिकॉनचे कमी करणारे गुणधर्म धातूंना त्यांच्या ऑक्साईडपासून वेगळे करण्यासाठी वापरले जातात:

2MgO \u003d Si \u003d 2Mg + SiO 2

धातूंच्या प्रतिक्रियांमध्ये, Si हा ऑक्सिडायझिंग एजंट आहे:

सिलिकॉन एस-मेटल आणि बहुतेक डी-मेटल्ससह सिलीसाइड बनवते.

सिलिसाइड्सची रचना दिलेला धातूभिन्न असू शकते. (उदाहरणार्थ, FeSi आणि FeSi 2; Ni 2 Si आणि NiSi 2.) सर्वात प्रसिद्ध सिलिसाईड्सपैकी एक मॅग्नेशियम सिलिसाइड आहे, जे साध्या पदार्थांच्या थेट परस्परसंवादाने मिळवता येते:

2Mg + Si = Mg 2 Si

सिलेन (मोनोसिलेन) SiH 4

सिलेनेस (सिलिकॉन हायड्रोजन) Si n H 2n + 2, (अल्केनेसशी तुलना करा), जेथे n \u003d 1-8. सिलेनेस - अल्केनेसचे अॅनालॉग, -सी-सी- चेनच्या अस्थिरतेमध्ये त्यांच्यापेक्षा वेगळे आहेत.

मोनोसिलेन SiH 4 हा रंगहीन वायू आहे दुर्गंध; इथेनॉल, गॅसोलीनमध्ये विरघळणारे.

मिळविण्याचे मार्ग:

1. हायड्रोक्लोरिक ऍसिडसह मॅग्नेशियम सिलिसाइडचे विघटन: Mg 2 Si + 4HCI = 2MgCI 2 + SiH 4

2. लिथियम अॅल्युमिनियम हायड्राइडसह Si halides कमी करणे: SiCl 4 + LiAlH 4 = SiH 4 + LiCl + AlCl 3

रासायनिक गुणधर्म.

सिलेन एक मजबूत कमी करणारे एजंट आहे.

1.SiH 4 अगदी कमी तापमानातही ऑक्सिजनद्वारे ऑक्सिडाइझ केले जाते:

SiH 4 + 2O 2 \u003d SiO 2 + 2H 2 O

2. SiH 4 सहजपणे हायड्रोलायझ केले जाते, विशेषतः अल्कधर्मी वातावरणात:

SiH 4 + 2H 2 O \u003d SiO 2 + 4H 2

SiH 4 + 2NaOH + H 2 O \u003d Na 2 SiO 3 + 4H 2

सिलिकॉन (IV) ऑक्साइड (सिलिका) SiO 2

सिलिका स्वरूपात अस्तित्वात आहे विविध रूपे: स्फटिकासारखे, आकारहीन आणि काचेचे. सर्वात सामान्य क्रिस्टलीय फॉर्म क्वार्ट्ज आहे. जेव्हा क्वार्ट्ज खडक नष्ट होतात तेव्हा क्वार्ट्ज वाळू तयार होतात. क्वार्ट्ज सिंगल क्रिस्टल्स पारदर्शक, रंगहीन (रॉक क्रिस्टल) किंवा विविध रंगांमध्ये (अमेथिस्ट, ऍगेट, जास्पर इ.) अशुद्धतेसह रंगीत असतात.

अमोर्फस SiO 2 खनिज ओपलच्या स्वरूपात आढळते: सिलिका जेल कृत्रिमरित्या प्राप्त केले जाते, ज्यामध्ये कोलाइडल SiO 2 कण असतात आणि ते खूप चांगले शोषक असतात. ग्लासी SiO 2 क्वार्ट्ज ग्लास म्हणून ओळखले जाते.

भौतिक गुणधर्म

पाण्यात, SiO 2 थोडेसे विरघळते, सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये ते व्यावहारिकपणे विरघळत नाही. सिलिका एक डायलेक्ट्रिक आहे.

रासायनिक गुणधर्म

1. SiO 2 एक आम्ल ऑक्साईड आहे, म्हणून आकारहीन सिलिका अल्कलीच्या जलीय द्रावणात हळूहळू विरघळते:

SiO 2 + 2NaOH \u003d Na 2 SiO 3 + H 2 O

2. मूलभूत ऑक्साइडसह गरम केल्यावर SiO 2 देखील संवाद साधतो:

SiO 2 + K 2 O \u003d K 2 SiO 3;

SiO 2 + CaO \u003d CaSiO 3

3. नॉन-वाष्पशील ऑक्साईड असल्याने, SiO 2 कार्बन डायऑक्साइड Na 2 CO 3 (फ्यूजन दरम्यान) पासून विस्थापित करते:

SiO 2 + Na 2 CO 3 \u003d Na 2 SiO 3 + CO 2

4. सिलिका हायड्रोफ्लोरिक ऍसिडवर प्रतिक्रिया देते, हायड्रोफ्लोरोसिलिक ऍसिड H 2 SiF 6 तयार करते:

SiO 2 + 6HF \u003d H 2 SiF 6 + 2H 2 O

5. 250 - 400 °C वर, SiO 2 वायू HF आणि F 2 शी संवाद साधून टेट्राफ्लुरोसिलेन (सिलिकॉन टेट्राफ्लोराइड) तयार करते:

SiO 2 + 4HF (गॅस.) \u003d SiF 4 + 2H 2 O

SiO 2 + 2F 2 \u003d SiF 4 + O 2

सिलिकिक ऍसिडस्

ज्ञात:

ऑर्थोसिलिक ऍसिड H 4 SiO 4 ;

मेटासिलिक (सिलिकिक) ऍसिड H 2 SiO 3 ;

डाय- आणि पॉलिसिलिक ऍसिडस्.

सर्व सिलिकिक ऍसिड्स पाण्यात कमी प्रमाणात विरघळतात आणि सहजपणे कोलोइडल द्रावण तयार करतात.

प्राप्त करण्याचे मार्ग

1. अल्कली धातूच्या सिलिकेट्सच्या द्रावणातून ऍसिडद्वारे होणारा वर्षाव:

Na 2 SiO 3 + 2HCl \u003d H 2 SiO 3 ↓ + 2NaCl

2. क्लोरोसिलेनचे हायड्रोलिसिस: SiCl 4 + 4H 2 O \u003d H 4 SiO 4 + 4HCl

रासायनिक गुणधर्म

सिलिकिक ऍसिड खूप कमकुवत ऍसिड असतात (कार्बोनिक ऍसिडपेक्षा कमकुवत).

गरम झाल्यावर ते निर्जलीकरण होऊन सिलिका तयार करतात.

H 4 SiO 4 → H 2 SiO 3 → SiO 2

सिलिकेट्स - सिलिकिक ऍसिडचे क्षार

सिलिकिक ऍसिड्स अत्यंत कमकुवत असल्याने, जलीय द्रावणातील त्यांचे क्षार अत्यंत हायड्रोलायझ्ड असतात:

Na 2 SiO 3 + H 2 O \u003d NaHSiO 3 + NaOH

SiO 3 2- + H 2 O \u003d HSiO 3 - + OH - (क्षारीय माध्यम)

त्याच कारणास्तव, जेव्हा कार्बन डाय ऑक्साईड सिलिकेट सोल्यूशनमधून जातो, तेव्हा त्यांच्यापासून सिलिकिक ऍसिड विस्थापित होते:

K 2 SiO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d H 2 SiO 3 ↓ + K 2 CO 3

SiO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d H 2 SiO 3 ↓ + CO 3

ही प्रतिक्रिया सिलिकेट आयनसाठी गुणात्मक प्रतिक्रिया म्हणून मानली जाऊ शकते.

सिलिकेटमध्ये, फक्त Na 2 SiO 3 आणि K 2 SiO 3 हे अत्यंत विरघळणारे आहेत, ज्यांना विद्राव्य काच म्हणतात, आणि त्यांच्या जलीय द्रावणांना द्रव काच म्हणतात.

काच

सामान्य खिडकीच्या काचेमध्ये Na 2 O CaO 6SiO 2 ही रचना असते, म्हणजेच ते सोडियम आणि कॅल्शियम सिलिकेटचे मिश्रण असते. हे सोडा Na 2 CO 3 , CaCO 3 चुनखडी आणि SiO 2 वाळू फ्यूज करून मिळते;

Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 \u003d Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2CO 2

सिमेंट

पावडर बाईंडर मटेरियल जे पाण्याशी संवाद साधताना प्लास्टिकचे वस्तुमान बनवते, जे कालांतराने घन दगडासारखे शरीर बनते; मुख्य बांधकाम साहित्य.

सर्वात सामान्य पोर्टलँड सिमेंटची रासायनिक रचना (वजनानुसार% मध्ये) - 20 - 23% SiO 2; 62 - 76% CaO; 4 - 7% अल 2 ओ 3; 2-5% Fe 2 O 3 ; 1-5% MgO.

क्वार्ट्ज, रॉक क्रिस्टल, ऍमेथिस्ट, चाल्सेडनी, पुष्कराज, गोमेद... यावर विश्वास ठेवणे कठीण आहे, परंतु या सर्व आणि इतर अनेक "अंडरवर्ल्डचे चमत्कार" मध्ये समान पदार्थ असतात - सिलिका किंवा सिलिकॉन ऑक्साईड (IV) SiO 2 .

सिलिकामध्ये एक नवीन, अद्याप अज्ञात घटक आहे, असे अनुमान 18 व्या शतकात शास्त्रज्ञांनी व्यक्त केले होते. तथापि, 19व्या शतकातच सिलिकॉनला एक साधा पदार्थ म्हणून वेगळे केले गेले. जे. या. बर्झेलियस. सुरुवातीला, त्याने सिलिकाचे मिश्रण लोह पावडर आणि कोळशाचे मिश्रण 1500 0 सेल्सिअस तपमानावर गरम केले, परंतु शुद्ध सिलिकॉन मिळविण्यात तो अयशस्वी ठरला: लोहाच्या उपस्थितीत, फेरोसिलिकॉन तयार होतो - हे दोन्ही घटक असलेले मिश्र धातु. चूक काय आहे हे लक्षात घेऊन बर्झेलियसने संश्लेषणाची पद्धत बदलली. 1823 मध्ये, जेव्हा तो सिलिकॉन फ्लोराइड (IV) च्या जोडीवरून गेला तेव्हा नशीब त्याच्याकडे हसले. अमोर्फस सिलिकॉन पावडर SiF 4 + 4K = Si + 4KF या प्रतिक्रियेद्वारे प्राप्त झाली. बर्झेलियसने हे देखील सिद्ध केले की, हवेत जळत असताना सिलिकॉन आत जातो सिलिका.

स्फटिक

K 2 O∙Al 2 O 3 ∙6SiO 2 + 3H 2 O + 2CO 2 \u003d Al 2 O 3 ∙2SiO 2 ∙2H 2 O + 2KHCO 3 + 4SiO 2

इंद्रधनुष्य क्वार्ट्ज

पावती

उद्योगात, सिलिकॉन मिळविण्यासाठी शुद्ध वाळू वापरली जाते. SiO2. एटी इलेक्ट्रिक ओव्हनउच्च तापमानात, सिलिकॉन त्याच्या ऑक्साईडपासून कमी होतो:

SiO 2 + 2C \u003d Si + 2CO

प्रयोगशाळेत, एकतर कमी करणारे एजंट म्हणून वापरले जातात:

SiO 2 + 2Mg \u003d Si + 2MgO

3SiO 2 + 4Al = 3Si + 2Al 2 O 3

सर्वात शुद्ध सिलिकॉन हे सिलिकॉन टेट्राक्लोराईड कमी करून मिळते किंवा:

SiCl 4 + 2H 2 \u003d Si + 4HCl

SiCl 4 + 2Zn \u003d Si + 2ZnCl 2

भौतिक गुणधर्म

सिलिकॉन

वरील पद्धतींद्वारे प्राप्त अनाकार सिलिकॉन 1420 0 C च्या वितळण्याच्या बिंदूसह एक तपकिरी पावडर आहे. सिलिकॉनमध्ये आणखी एक अॅलोट्रॉपिक बदल आहे - क्रिस्टलीय सिलिकॉन. ते घनथोडासा धातूचा चमक असलेला गडद राखाडी रंग, थर्मल आणि इलेक्ट्रिकल चालकता आहे. स्फटिकासारखे सिलिकॉन अनाकार सिलिकॉनच्या पुनर्क्रिस्टलायझेशनद्वारे प्राप्त केले जाते. अनाकार सिलिकॉन रासायनिक ऐवजी निष्क्रिय क्रिस्टलीय सिलिकॉनपेक्षा अधिक प्रतिक्रियाशील आहे. क्रिस्टलीय सिलिकॉन एक अर्धसंवाहक आहे, त्याची विद्युत चालकता प्रदीपन आणि गरम सह वाढते. हे क्रिस्टल्सच्या संरचनेमुळे आहे. क्रिस्टलीय सिलिकॉनची रचना हिऱ्यासारखीच असते. त्याच्या स्फटिकामध्ये, प्रत्येक अणू चार इतरांनी टेट्राहेड्रलपणे वेढलेला असतो आणि त्यांना सहसंयोजक बंधाने बांधलेला असतो, जरी हा बंध हिऱ्यातील अणूंच्या तुलनेत खूपच कमकुवत असतो. सिलिकॉन क्रिस्टलमध्ये, अगदी येथे सामान्य परिस्थितीसहसंयोजक बंध अंशतः नष्ट होतात, त्यामुळे त्यात मुक्त इलेक्ट्रॉन असतात, ज्यामुळे लहान विद्युत चालकता निर्माण होते. जेव्हा प्रकाशित केले जाते, गरम होते आणि विशिष्ट अशुद्धतेच्या उपस्थितीत, नष्ट होण्याच्या बंधांची संख्या वाढते, याचा अर्थ मुक्त इलेक्ट्रॉनची संख्या वाढते आणि विद्युत चालकता वाढते.

रासायनिक गुणधर्म आणि अनुप्रयोग

द्वारे रासायनिक गुणधर्मसिलिकॉन अनेक प्रकारे समान आहे, जे बाह्य इलेक्ट्रॉनिक स्तराच्या समान संरचनेद्वारे स्पष्ट केले आहे. सामान्य परिस्थितीत, सिलिकॉन त्याच्या स्फटिक जाळीच्या ताकदीमुळे अगदी जड असतो. थेट खोलीच्या तपमानावर, ते फक्त शी संवाद साधते. 400 - 600 0 सेल्सिअस तपमानावर, सिलिकॉन आणि आणि सह प्रतिक्रिया देते आणि ठेचलेल्या सिलिकॉनमध्ये जळते. सिलिकॉन अतिशय उच्च तापमानात कार्बन आणि कार्बनशी प्रतिक्रिया देते. या सर्व प्रतिक्रियांमध्ये, सिलिकॉन कमी करणाऱ्या एजंटची भूमिका बजावते.

Si + 2F 2 = SiF 4

Si + 2Cl 2 \u003d SiCl 4

Si + 2Br 2 = SiBr 4

Si + O 2 \u003d SiO 2

3Si + 2N 2 \u003d Si 3 N 4

सिलिकॉन, कमी करणारे एजंट म्हणून, काही जटिल पदार्थांशी देखील संवाद साधते, उदाहरणार्थ:

Si + 4HF = SiF 4 + 2H 2

ते इतर हायड्रोजन हॅलाइड्सवर प्रतिक्रिया देत नाही.

सिलिकॉन मध्ये देखील विरघळत नाही, कारण त्याच्या पृष्ठभागावर दाट ऑक्साईड फिल्म (SiO 2) तयार होते, ज्यामुळे प्रतिक्रिया रोखते. तथापि, सिलिकॉन HNO 3 आणि HF च्या मिश्रणावर प्रतिक्रिया देते कारण हायड्रोफ्लोरिक ऍसिड SiF4 विरघळते:

3Si + 12HF + 4HNO 3 + 3SiF 4 + 4NO + 8H 2 O

Si + 2NaOH + H 2 O \u003d Na 2 SiO 3 + 2H 2

सिलिकॉनचे कमी करणारे गुणधर्म त्यापैकी काही मिळविण्यासाठी वापरले जातात. उदाहरणार्थ:

2MgO + Si \u003d 2Mg + SiO 2

धातूंशी संवाद साधताना, सिलिकॉन ऑक्सिडायझिंग एजंटची भूमिका बजावते. सिलिकॉन यौगिकांना सिलिसाइड म्हणतात:

Si + 2Mg = Mg 2 Si

उद्योगात, सिंटरिंग क्ले आणि चुनखडी CaCO 3 द्वारे सिमेंट तयार केले जाते. जर परिणामी पावडर पाण्यात मिसळली गेली तर एक वस्तुमान प्राप्त होते जे हळूहळू हवेत कडक होते. जेव्हा वाळू किंवा ठेचलेला दगड सिमेंटमध्ये जोडला जातो तेव्हा काँक्रीट भराव म्हणून मिळते, जे बांधकामात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. काँक्रीटमध्ये लोखंडी रॉडची फ्रेम टाकल्यास त्याची ताकद वाढते. प्रबलित कंक्रीट पटल, मजला ब्लॉक आधुनिक बांधकाम आधार आहेत.

डाउनलोड करा:

तुम्ही इतर विषयांवरील निबंध डाउनलोड करू शकता

* रेकॉर्डच्या प्रतिमेवर अॅमेथिस्टचे छायाचित्र आहे

परिचय

तुमच्या अपार्टमेंटचे नूतनीकरण केले जात आहे आणि तुम्हाला खरेदी करणे आवश्यक आहे सिरेमिक फरशा. स्टोअरमध्ये, लांब फिंगरिंग विविध पर्यायआकार आणि रंग, तुम्हाला एक योग्य सापडला आणि चेकआउटकडे जाताना, पॅकेजिंगच्या ज्या भागाची रचना लिहिली आहे त्या टाइल्ससह पाहिले. जवळजवळ सर्व घटक परिचित आहेत, परंतु त्यापैकी एकाने तुम्हाला आश्चर्यचकित केले - सिलिकॉन ऑक्साईड. स्वाभाविकच, तुम्हाला त्याबद्दल अधिक जाणून घ्यायचे असेल. आज मी तुमची आवड पूर्ण करण्याचा प्रयत्न करेन.

व्याख्या

सिलिकॉनचे व्हेरिएबल व्हॅलेन्स असते आणि त्यामुळे ऑक्सिजनसह त्याचे दोन संयुगे रसायनशास्त्रात ओळखले जातात. आज आपण सर्वोच्च सिलिकॉन ऑक्साईडचा विचार करू, ज्यामध्ये नंतरचे IV चे व्हॅलेन्स आहे.

नाव

एटी विविध स्रोतत्याला सिलिकॉन डायऑक्साइड, सिलिका किंवा सिलिकॉन ऑक्साईड म्हटले जाऊ शकते.

गुणधर्म

हे एक अम्लीय ऑक्साईड आहे, ज्यामध्ये मूळ कडकपणा आणि ताकद आहे. तुम्ही ते आणि कोणतेही अल्कली/बेसिक ऑक्साईड गरम केल्यास ते एकमेकांशी संवाद साधतील. हे सिलिकॉन कंपाऊंड ग्लास-फॉर्मिंग आहे, म्हणजे, एक सुपरकूल्ड मेल्ट - काच त्यातून मिळू शकते.

तसेच (त्याच्या शुद्ध स्वरूपात) ते विद्युत प्रवाह पार करत नाही (ते डायलेक्ट्रिक आहे). सिलिकॉन ऑक्साईडमध्ये अणु क्रिस्टल जाळी असते. हायड्रोफ्लोरिक ऍसिड आणि हायड्रोजन फ्लोराईड वायूचा अपवाद वगळता ते ऍसिडला प्रतिरोधक आहे. नंतरचे प्रतिक्रिया उत्पादने सिलिकॉन फ्लोराइड आणि पाणी आहेत. जर दुसरा अभिकर्मक हायड्रोजन फ्लोराईडचे द्रावण असेल तर त्याची उत्पादने हेक्साफ्लोरोसिलिक ऍसिड आणि समान पाणी असतील. जर सिलिकॉन (IV) ऑक्साईड कोणत्याही सक्रिय धातूच्या अल्कली / मूलभूत ऑक्साईड / कार्बोनेटसह मिश्रित असेल, तर प्रतिक्रिया उत्पादन हे सिलिकिक ऍसिडचे मीठ असेल - सिलिकेट, ज्यापैकी फक्त पोटॅशियम आणि सोडियम सिलिकेट्स विरघळतात. नंतरच्या कोणत्याही पाण्याशी परस्परसंवादाची उत्पादने म्हणतात द्रव ग्लास. त्यांच्याकडे जोरदार अल्कधर्मी वातावरण आहे, याचे कारण हायड्रोलिसिस आहे. हायड्रोलाइज्ड सिलिकेट्स खरे नसून कोलाइडल द्रावण तयार करतात. पोटॅशियम किंवा सोडियम सिलिकेट्सचे द्रावण थोडेसे ऑक्सिडाइझ केलेले असल्यास, एक जिलेटिनस पांढरा अवक्षेपण होईल, जे हायड्रेटेड सिलिकिक ऍसिड आहे.

पावती

उद्योगात, ऑक्सिजन वातावरणात सिलिकॉन गरम करून सिलिकॉन ऑक्साईड प्राप्त होतो. ते ऑक्सिडाइझ करते आणि इच्छित उत्पादन तयार करते. हे थर्मल ऑक्सिडेशनद्वारे देखील प्राप्त होते. प्रयोगशाळेत, विद्रव्य सिलिकेटवरील कोणत्याही ऍसिडच्या क्रियेद्वारे सिलिकॉन ऑक्साईड प्राप्त होते, अगदी कमकुवत ऍसिटिक ऍसिड देखील यासाठी योग्य आहे. उदाहरणार्थ, आपण ते आणि सोडियम सिलिकेट एकत्र केल्यास, प्रतिक्रिया उत्पादन सोडियम एसीटेट आणि सिलिकिक ऍसिड असेल. नंतरचे विघटन ताबडतोब होईल आणि त्याच्या क्षयची उत्पादने पाणी आणि इच्छित ऑक्साईड असतील.

अर्ज

सिलिकॉन ऑक्साईडचा वापर काच, सिरॅमिक्स, अपघर्षक, काँक्रीट उत्पादने आणि सिलिकॉन तयार करण्यासाठी केला जातो. हे रबर उद्योगात फिलर म्हणून देखील काम करते. सिलिकॉन ऑक्साईड - क्वार्ट्ज ग्लास - च्या आकारहीन बदलाच्या क्रिस्टल्समध्ये पीझोइलेक्ट्रिक गुणधर्म असतात आणि हे रेडिओ अभियांत्रिकी निर्माते वापरतात, प्रचंड कंपनसंख्या असलेल्या (ध्वनिलहरी) युनिट्सआणि लाइटर. लिथोस्फियरच्या वस्तुमानाच्या जवळजवळ 90% सिलिकेट्स आणि सिलिका बनवतात. तसेच सिलिकॉन ऑक्साईडला फूड अॅडिटीव्ह E551 म्हणून ओळखले जाते. ही त्याची आकारहीन नॉन-सच्छिद्र विविधता आहे. हे अन्न घट्ट होण्यास आणि गुठळ्या होण्यापासून प्रतिबंधित करते; फार्मास्युटिकल्समध्ये ते एक एक्सिपियंट आणि एन्टरोसॉर्बेंट औषध म्हणून वापरले जाते. जेव्हा मायक्रोचिप आणि इतर इलेक्ट्रॉनिक घटक तयार केले जातात तेव्हा या ऑक्साईडच्या फिल्म्स इन्सुलेटर म्हणून काम करतात. ते फायबर ऑप्टिक केबल्स तयार करण्यासाठी देखील वापरले जातात. परंतु हीटिंग घटक इलेक्ट्रॉनिक सिगारेटसिलिका फिलामेंटशिवाय अशक्य होईल.

निष्कर्ष

हा ऑक्साईड किती प्रमाणात वापरला जातो ते येथे आहे. आणि ते पाहण्यासाठी, तुम्हाला कुतूहलासाठी स्टोअरमध्ये धावण्याची आणि सिमेंट आणि काँक्रीट पाहण्याची गरज नाही. नैसर्गिक सिलिकॉन ऑक्साईड आपल्या पायाखाली आहे - ही सामान्य वाळू आहे. तो उपयोगी असू शकतो की बाहेर वळते.

D. I. Mendeleev च्या नियतकालिक सारणीच्या गट IV (IVA गट) च्या मुख्य उपसमूहातील घटकांचा दुसरा प्रतिनिधी सिलिकॉन Si आहे.

निसर्गात, ऑक्सिजन नंतर सिलिकॉन हे दुसरे सर्वात जास्त मुबलक आहे. रासायनिक घटक. पृथ्वीच्या कवचाच्या एक चतुर्थांश भागामध्ये त्याच्या संयुगे असतात. सर्वात सामान्य सिलिकॉन कंपाऊंड म्हणजे सिलिकॉन ऑक्साइड (IV) SiO 2, त्याचे दुसरे नाव सिलिका आहे.

निसर्गात, ते खनिज क्वार्ट्ज (Fig. 158) बनवते, त्यातील अनेक प्रकार - रॉक क्रिस्टल आणि त्याचे प्रसिद्ध जांभळे रूप - अॅमेथिस्ट, तसेच अ‍ॅगेट, ओपल, जास्पर, चाल्सेडनी, कार्नेलियन, शोभेच्या आणि अर्ध-मौल्यवान म्हणून ओळखले जातात. दगड सिलिकॉन ऑक्साईड (IV) मध्ये सामान्य आणि क्वार्ट्ज वाळू देखील असते.

तांदूळ. १५८.
डोलोमाइटमध्ये एम्बेड केलेले क्वार्ट्ज क्रिस्टल्स

सिलिकॉन ऑक्साईड (IV) (चकमक, chalcedony इ.) वर आधारित खनिजांच्या वाणांपैकी, आदिम लोकांनी साधने बनवली. तो चकमक होता, हा नॉनस्क्रिप्ट आणि फार टिकाऊ नसलेला दगड, ज्याने पाषाण युगाची सुरुवात केली - चकमक साधनांचे युग (चित्र 159). याची दोन कारणे आहेत: चकमकचा प्रसार आणि उपलब्धता, तसेच चीप केल्यावर तीक्ष्ण कटिंग धार तयार करण्याची क्षमता.

तांदूळ. १५९.
पाषाणयुगाची साधने

दुसऱ्या प्रकारचे नैसर्गिक सिलिकॉन संयुगे सिलिकेट आहेत. त्यापैकी, अॅल्युमिनोसिलिकेट्स सर्वात सामान्य आहेत (हे स्पष्ट आहे की या सिलिकेटमध्ये रासायनिक घटक अॅल्युमिनियम असतात). अॅल्युमिनोसिलिकेटमध्ये ग्रॅनाइट समाविष्ट आहे, विविध प्रकारचेचिकणमाती, अभ्रक. अॅल्युमिनियम-मुक्त सिलिकेट आहे, उदाहरणार्थ, एस्बेस्टोस, ज्यापासून रेफ्रेक्ट्री फॅब्रिक्स तयार केले जातात.

सिलिकॉन ऑक्साईड (IV) SiO 2 वनस्पती आणि प्राण्यांच्या जीवनासाठी आवश्यक आहे. हे वनस्पतींच्या देठांना आणि प्राण्यांच्या संरक्षणात्मक आवरणांना शक्ती देते (चित्र 160). त्याला धन्यवाद, रीड्स, रीड्स आणि हॉर्सटेल्स संगीन सारखे मजबूत उभे आहेत, धारदार शेजची पाने चाकू सारखी कापली जातात, सुया सारख्या चिरलेल्या शेतात खोडणे आणि तृणधान्यांचे देठ इतके मजबूत आहेत की ते शेतातील कॉर्नफिल्ड खाली पडू देत नाहीत. पाऊस आणि वारा. फिश स्केल, कीटकांचे कवच, फुलपाखराचे पंख, पक्ष्यांची पिसे आणि प्राण्यांची फर मजबूत असतात कारण त्यात सिलिका असते.

तांदूळ. 160.
सिलिकॉन (IV) ऑक्साईड वनस्पतींच्या देठांना आणि प्राण्यांच्या संरक्षणात्मक आवरणांना शक्ती देते

सिलिकॉन संयुगे मानवी केस आणि नखांना गुळगुळीतपणा आणि ताकद देतात.

सिलिकॉन हा खालच्या सजीवांचा देखील भाग आहे - डायटॉम्स आणि रेडिओलेरियन्स, सजीव पदार्थांचे सर्वात नाजूक ढेकूळ जे सिलिका (चित्र 161) पासून त्यांचे अतुलनीय सौंदर्य सांगाडे तयार करतात.

तांदूळ. 161.
डायटॉम्स (ए) आणि रेडिओलेरियन्स (ब) चे सांगाडे सिलिकापासून बनलेले आहेत

सिलिकॉन गुणधर्म. तुम्ही सौरऊर्जेवर चालणारे मायक्रोकॅल्क्युलेटर वापरता आणि त्यामुळे तुम्हाला क्रिस्टलीय सिलिकॉनची समज आहे. हा अर्धसंवाहक आहे. धातूंच्या विपरीत, त्याची विद्युत चालकता वाढत्या तापमानासह वाढते. उपग्रह, अंतराळयान, स्थानके आणि छतावर (चित्र 162), सौर पॅनेल स्थापित केले आहेत जे रूपांतरित करतात सौर उर्जाइलेक्ट्रिकल मध्ये. सेमीकंडक्टर क्रिस्टल्स आणि प्रामुख्याने सिलिकॉन त्यांच्यामध्ये कार्य करतात. सिलिकॉन सौर पेशी शोषलेल्या सौर ऊर्जेच्या 10% पर्यंत विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतरित करू शकतात.

तांदूळ. 162.
घराच्या छतावर सोलर बॅटरी

सिलिकॉन ऑक्सिजनमध्ये जळते, सिलिकॉन ऑक्साईड (IV) बनवते जे तुम्हाला आधीच माहित आहे:

नॉन-मेटल असल्याने, जेव्हा गरम केले जाते तेव्हा सिलिकॉन धातूंसोबत एकत्रित होऊन सिलिसाइड तयार करतात, उदाहरणार्थ:

सिलीसाइड्स पाण्याने किंवा आम्लांद्वारे सहजपणे विघटित होतात आणि सिलिकॉन, सिलेनचे एक वायूयुक्त हायड्रोजन संयुग सोडले जाते:

हायड्रोकार्बन्सच्या विपरीत, सिलेन हवेत उत्स्फूर्तपणे प्रज्वलित होते आणि सिलिकॉन (IV) ऑक्साईड आणि पाणी तयार करण्यासाठी जळते:

मिथेन सीएच 4 च्या तुलनेत सिलेनची वाढलेली प्रतिक्रिया या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केली जाते की सिलिकॉनचा अणू आकार कार्बनपेक्षा मोठा आहे, म्हणून सी-एच रासायनिक बंध सी-एच बॉन्डपेक्षा कमी मजबूत आहेत.

सिलिकॉन अल्कलीच्या एकाग्र जलीय द्रावणाशी संवाद साधतो, सिलिकेट आणि हायड्रोजन तयार करतो:

सिलिकॉन हे सिलिकॉन (IV) ऑक्साईडपासून मॅग्नेशियम किंवा कार्बनसह कमी करून मिळवले जाते:

सिलिकॉन ऑक्साईड (IV), किंवा सिलिकॉन डायऑक्साइड, किंवा सिलिका SiO 2, CO 2 प्रमाणे, एक आम्ल ऑक्साईड आहे. तथापि, CO2 च्या विपरीत, त्यात आण्विक नसून एक अणु क्रिस्टल जाळी आहे. म्हणून, SiO 2 एक घन आणि अपवर्तक पदार्थ आहे. ते पाण्यामध्ये आणि ऍसिडमध्ये विरघळत नाही, जसे की आपल्याला माहित आहे, हायड्रोफ्लोरिक, परंतु उच्च तापमानावर अल्कलीशी संवाद साधून सिलिकिक ऍसिडचे क्षार तयार करतात - सिलिकेट:

सिलिकॉन (IV) ऑक्साईडला मेटल ऑक्साइड किंवा कार्बोनेटसह फ्यूज करून देखील सिलिकेट मिळवता येतात:

सोडियम आणि पोटॅशियमच्या सिलिकेटला विरघळणारे काच म्हणतात. त्यांचे जलीय द्रावण हे सुप्रसिद्ध सिलिकेट गोंद आहेत.

सिलिकेट्सच्या द्रावणातून त्यांच्यावरील मजबूत आम्लांच्या कृतीतून - हायड्रोक्लोरिक, सल्फ्यूरिक, एसिटिक आणि अगदी कार्बनिक, सिलिकिक ऍसिड H 2 SiO 3 प्राप्त होते (चित्र 163):

तांदूळ. 163. सिलिकेट आयनची गुणात्मक प्रतिक्रिया

म्हणून, H 2 SiO 3 हे अतिशय कमकुवत ऍसिड आहे. ते पाण्यात अघुलनशील असते आणि प्रतिक्रिया मिश्रणातून जिलेटिनस पर्जन्याच्या रूपात अवक्षेपित होते, कधीकधी द्रावणाचा संपूर्ण खंड कॉम्पॅक्टपणे भरते, जेली, जेली प्रमाणेच अर्ध-घन वस्तुमानात बदलते. जेव्हा हे वस्तुमान सुकते तेव्हा एक अत्यंत सच्छिद्र पदार्थ तयार होतो - सिलिका जेल, जो मोठ्या प्रमाणावर शोषक म्हणून वापरला जातो - इतर पदार्थांचे शोषक.

प्रयोगशाळा प्रयोग क्रमांक 40
सिलिकिक ऍसिड मिळवणे आणि त्याच्या गुणधर्मांचा अभ्यास करणे

सिलिकॉनचा वापर. आपल्याला आधीच माहित आहे की सिलिकॉनचा वापर अर्धसंवाहक सामग्री तसेच आम्ल-प्रतिरोधक मिश्र धातु मिळविण्यासाठी केला जातो. जेव्हा क्वार्ट्ज वाळू उच्च तापमानात कोळशात मिसळली जाते, तेव्हा सिलिकॉन कार्बाइड SiC तयार होते, जे कडकपणामध्ये हिऱ्यानंतर दुसऱ्या क्रमांकावर आहे. म्हणून, ते मशीन टूल्सचे कटर धारदार करण्यासाठी आणि मौल्यवान दगड पॉलिश करण्यासाठी वापरले जाते.

वितळलेल्या क्वार्ट्जचा वापर क्वार्ट्जच्या विविध रासायनिक काचेच्या वस्तू बनवण्यासाठी केला जातो, जो सहन करू शकतो उच्च तापमानआणि थंड झाल्यावर क्रॅक होत नाही.

सिलिकॉन संयुगे काच आणि सिमेंटच्या उत्पादनासाठी आधार म्हणून काम करतात.

सामान्य खिडकीच्या काचेमध्ये एक रचना असते जी सूत्र Na 2 O CaO 6SiO 2 द्वारे व्यक्त केली जाऊ शकते. हे सोडा, चुनखडी आणि वाळू यांचे मिश्रण करून विशेष काचेच्या भट्टीत मिळवले जाते.

काचेचे एक विशिष्ट वैशिष्ट्य म्हणजे मऊ करण्याची क्षमता आणि वितळलेल्या अवस्थेत, काच घट्ट झाल्यावर जतन केलेला कोणताही आकार घेणे. टेबलवेअर आणि इतर काचेच्या उत्पादनांचे उत्पादन यावर आधारित आहे.

विविध additives काचेला अतिरिक्त गुण देतात. तर, लीड ऑक्साईडच्या परिचयाने, क्रिस्टल ग्लास प्राप्त होतो, क्रोमियम ऑक्साईड काचेला रंग देतो हिरवा रंग, कोबाल्ट ऑक्साईड - निळ्या रंगात, इ. (चित्र 164).

तांदूळ. 164.
रंगीत काचेची उत्पादने

काच हा मानवजातीच्या सर्वात जुन्या शोधांपैकी एक आहे. आधीच 3-4 हजार वर्षांपूर्वी, काचेचे उत्पादन इजिप्त, सीरिया, फेनिसिया आणि काळ्या समुद्राच्या प्रदेशात विकसित केले गेले होते.

काच ही केवळ कारागिरांसाठीच नव्हे तर कलाकारांसाठी देखील एक सामग्री आहे. प्राचीन रोमचे मास्टर्स उच्च परिपूर्णतेपर्यंत पोहोचले, त्यांना रंगीत काच कसा मिळवायचा आणि त्यातून मोज़ेकचे तुकडे कसे बनवायचे हे माहित होते.

तांदूळ. १६५.
नॉट्रे डेम कॅथेड्रल, चार्ट्रेसच्या स्टेन्ड ग्लास खिडक्यांमध्ये स्टेन्ड ग्लास

काचेपासून बनवलेल्या कलाकृती हे कोणत्याही मोठ्या संग्रहालयाचे अपरिहार्य गुणधर्म आहेत आणि चर्चच्या रंगीत स्टेन्ड-काचेच्या खिडक्या, मोज़ेक पॅनेल ही त्याची ज्वलंत उदाहरणे आहेत (चित्र 165). सेंट पीटर्सबर्ग शाखेच्या एका आवारात रशियन अकादमीविज्ञान पीटर I चे मोज़ेक पोर्ट्रेट आहे, जे एम. व्ही. लोमोनोसोव्ह (चित्र 166) यांनी बनवले आहे.

तांदूळ. 166.
पीटर I चे मोज़ेक पोर्ट्रेट

काचेची व्याप्ती खूप विस्तृत आहे. ही खिडकी, बाटली, दिवा, मिरर ग्लास आहे; ऑप्टिकल ग्लास - चष्म्यापासून कॅमेरा चष्मा पर्यंत; अगणित ऑप्टिकल उपकरणांचे लेन्स - सूक्ष्मदर्शकापासून दुर्बिणीपर्यंत.

सिलिकॉन कंपाऊंडमधून मिळवलेली आणखी एक महत्त्वाची सामग्री म्हणजे सिमेंट. हे विशेष रोटरी भट्ट्यांमध्ये सिंटरिंग चिकणमाती आणि चुनखडीद्वारे प्राप्त केले जाते.

जर सिमेंट पावडर पाण्यात मिसळली तर सिमेंटची पेस्ट तयार होते, किंवा बिल्डर म्हणतात त्याप्रमाणे, “ सिमेंट मोर्टार", जे हळूहळू कठोर होते. जेव्हा वाळू किंवा ठेचलेला दगड सिमेंटमध्ये जोडला जातो तेव्हा काँक्रीट भराव म्हणून मिळते. त्यात लोखंडी चौकट घातल्यास कॉंक्रिटची ताकद वाढते, - प्रबलित काँक्रीट मिळते, ज्यातून भिंत पटल, फ्लोअर ब्लॉक्स, ब्रिज ट्रस इ.

सिलिकेट उद्योग काच आणि सिमेंटच्या उत्पादनात गुंतलेला आहे. हे सिलिकेट सिरॅमिक्स - वीट, पोर्सिलेन (चित्र 167), फॅन्स आणि त्यांच्यापासून बनविलेले उत्पादने देखील तयार करते.

तांदूळ. १६७.
पोर्सिलेन

सिलिकॉनचा शोध. जरी प्राचीन काळी लोक दैनंदिन जीवनात सिलिकॉन संयुगे मोठ्या प्रमाणात वापरत असले तरी, सिलिकॉन स्वतः 1824 मध्ये स्वीडिश रसायनशास्त्रज्ञ जे जे बर्झेलियस यांनी मिळवले होते. तथापि, त्याच्या 12 वर्षांपूर्वी जे. गे-लुसाक आणि एल. टेनार्ड यांनी सिलिकॉन मिळवले होते, परंतु ते अशुद्धतेने खूप दूषित होते.

लॅटिन नाव सिलिकियम लॅटिन शब्द सिलेक्स - "चकमक" पासून उद्भवले आहे. रशियन नाव "सिलिकॉन" ग्रीक क्रेमनोस - "क्लिफ, रॉक" वरून आले आहे.

नवीन शब्द आणि संकल्पना

नैसर्गिक सिलिकॉन संयुगे: सिलिका, क्वार्ट्ज आणि त्याचे प्रकार, सिलिकेट्स, अॅल्युमिनोसिलिकेट्स, एस्बेस्टोस.
सिलिकॉनचे जैविक महत्त्व.
सिलिकॉन गुणधर्म: सेमीकंडक्टर, ऑक्सिजन, धातू, क्षार यांच्याशी संवाद.
सिलेन.
सिलिकॉन (IV) ऑक्साईड. त्याची रचना आणि गुणधर्म: क्षार, मूलभूत ऑक्साईड, कार्बोनेट आणि मॅग्नेशियम यांच्याशी संवाद.
सिलिकिक ऍसिड आणि त्याचे लवण. विद्रव्य काच.
सिलिकॉन आणि त्याच्या संयुगे वापर.
काच.
सिमेंट.

स्वतंत्र कार्यासाठी कार्ये

सीपीयू? वाळू? या शब्दाशी तुमचा काय संबंध आहे? किंवा कदाचित सिलिकॉन व्हॅली?
तसे असो, आम्हाला दररोज सिलिकॉनचा सामना करावा लागतो, आणि तुम्हाला Si काय आहे आणि ते कशासोबत खाल्ले जाते हे जाणून घेण्यात स्वारस्य असल्यास, कृपया मांजरीच्या खाली.

परिचय

नॅनोमटेरियल्समध्ये पदवी घेतलेल्या मॉस्को विद्यापीठातील एक विद्यार्थी या नात्याने, प्रिय वाचकांनो, मला तुमच्या ग्रहातील सर्वात महत्त्वाच्या रासायनिक घटकांशी ओळख करून द्यायची होती. बर्‍याच काळापासून मी कार्बन किंवा सिलिकॉन कोठे सुरू करायचे हे निवडले आणि तरीही मी Si वर लक्ष केंद्रित करण्याचा निर्णय घेतला, कारण कोणत्याही हृदयाचे आधुनिक गॅझेटत्यावर आधारित, अर्थातच. मी माझे विचार अत्यंत सोप्या आणि प्रवेशयोग्य मार्गाने व्यक्त करण्याचा प्रयत्न करेन, ही सामग्री लिहून मी प्रामुख्याने नवशिक्यांवर अवलंबून होतो, परंतु अधिक प्रगत लोक काहीतरी मनोरंजक शिकण्यास सक्षम असतील, मला असेही म्हणायचे आहे की लेख पूर्णपणे लिहिला गेला आहे. स्वारस्य असलेल्यांची क्षितिजे विस्तृत करण्यासाठी. आणि म्हणून चला सुरुवात करूया.

सिलिशिअम

सिलिकॉन (lat. सिलिकियम), Si, मेंडेलीव्हच्या नियतकालिक प्रणालीच्या गट IV चे रासायनिक घटक; अणुक्रमांक 14, अणु वस्तुमान 28.086.
निसर्गात, घटक तीन स्थिर समस्थानिकेद्वारे दर्शविला जातो: 28Si (92.27%), 29Si (4.68%) आणि 30Si (3.05%).
घनता (N.S.) 2.33 g/cm?
वितळण्याचा बिंदू 1688 के

पावडर Si

इतिहास संदर्भ

सिलिकॉन संयुगे, पृथ्वीवर मोठ्या प्रमाणावर वितरीत केले जातात, मनुष्याला पाषाण युगापासून ज्ञात आहेत. मजुरीसाठी आणि शिकारीसाठी दगडांच्या साधनांचा वापर अनेक सहस्राब्दी चालू राहिला. त्यांच्या प्रक्रियेशी संबंधित सिलिकॉन यौगिकांचा वापर - काचेचे उत्पादन - सुमारे 3000 ईसापूर्व सुरू झाले. e (प्राचीन इजिप्तमध्ये). सर्वात जुने सिलिकॉन कंपाऊंड SiO2 ऑक्साइड (सिलिका) आहे. 18 व्या शतकात, सिलिका हे एक साधे शरीर मानले जात असे आणि त्याला "पृथ्वी" (जे त्याच्या नावात प्रतिबिंबित होते) म्हणून संबोधले जात असे. सिलिकाच्या रचनेची जटिलता I. Ya. Berzelius ने स्थापित केली होती. 1825 मध्ये सिलिकॉन फ्लोराइड SiF4 मधून एलिमेंटल सिलिकॉन मिळवणारे ते पहिले होते, ज्याने नंतरचे मेटलिक पोटॅशियम कमी केले. नवीन घटकाला "सिलिकॉन" हे नाव देण्यात आले (लॅटिन सिलेक्स - फ्लिंटमधून). रशियन नाव 1834 मध्ये जीआय हेस यांनी सादर केले.

सामान्य वाळूच्या रचनेत सिलिकॉन निसर्गात खूप सामान्य आहे.

निसर्गात सिलिकॉनचे वितरण

पृथ्वीच्या कवचातील व्याप्तीच्या बाबतीत, सिलिकॉन हा दुसरा (ऑक्सिजन नंतर) घटक आहे, लिथोस्फियरमध्ये त्याची सरासरी सामग्री 29.5% (वस्तुमानानुसार) आहे. पृथ्वीच्या कवचामध्ये, सिलिकॉन प्राण्यांमध्ये कार्बन प्रमाणेच प्राथमिक भूमिका बजावते वनस्पती. सिलिकॉनच्या भू-रसायनशास्त्रासाठी, ऑक्सिजनसह त्याचे अपवादात्मक मजबूत बंधन महत्त्वाचे आहे. लिथोस्फियरचा सुमारे 12% खनिज क्वार्ट्ज आणि त्याच्या जातींच्या स्वरूपात सिलिका SiO2 आहे. लिथोस्फियरचा 75% भाग विविध सिलिकेट्स आणि अॅल्युमिनोसिलिकेट्स (फेल्डस्पार्स, माइकस, एम्फिबोल्स इ.) बनलेला आहे. एकूण संख्यासिलिका असलेले खनिजे 400 पेक्षा जास्त आहेत.

सिलिकॉनचे भौतिक गुणधर्म

मला वाटते की येथे राहणे योग्य नाही, सर्व भौतिक गुणधर्म मुक्तपणे उपलब्ध आहेत, परंतु मी सर्वात मूलभूत गोष्टींची यादी करेन.
उकळत्या बिंदू 2600 °C
सिलिकॉन लाँग-वेव्ह इन्फ्रारेड किरणांपर्यंत पारदर्शक आहे
डायलेक्ट्रिक स्थिरांक 11.7
सिलिकॉन मोहस हार्डनेस 7.0
मला असे म्हणायचे आहे की सिलिकॉन एक ठिसूळ सामग्री आहे, प्लास्टिकचे विकृत रूप 800 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त तापमानात सुरू होते.
सिलिकॉन हा सेमीकंडक्टर आहे, म्हणूनच त्याचा खूप उपयोग होतो. सिलिकॉनचे विद्युत गुणधर्म अशुद्धतेवर जास्त अवलंबून असतात.

सिलिकॉनचे रासायनिक गुणधर्म

नक्कीच सांगण्यासारखे बरेच काही आहे, परंतु मी सर्वात मनोरंजक गोष्टींवर लक्ष केंद्रित करेन. Si संयुगे (कार्बन प्रमाणे) मध्ये 4-व्हॅलेंट आहे.
संरक्षणात्मक ऑक्साईड फिल्मच्या निर्मितीमुळे, सिलिकॉन हवेत स्थिर आहे भारदस्त तापमान. ऑक्सिजनमध्ये, ते 400 °C पासून ऑक्सिडाइझ होते, सिलिकॉन ऑक्साईड (IV) SiO2 तयार करते.
सिलिकॉन ऍसिडला प्रतिरोधक आहे आणि केवळ नायट्रिक आणि हायड्रोफ्लोरिक ऍसिडच्या मिश्रणात विरघळते, हायड्रोजन उत्क्रांतीसह गरम अल्कली द्रावणात सहजपणे विरघळते.
सिलिकॉन ऑक्सिजन-युक्त सिलेन्सचे 2 गट बनवते - सिलोक्सेन आणि सिलोक्सेन. सिलिकॉन 1000 °C पेक्षा जास्त तापमानात नायट्रोजनसह प्रतिक्रिया देते. Si3N4 नायट्राइडला खूप व्यावहारिक महत्त्व आहे; रासायनिक उद्योगासाठी तसेच रीफ्रॅक्टरीजच्या उत्पादनासाठी त्याची मौल्यवान सामग्री आहे. कार्बन (सिलिकॉन कार्बाइड SiC) आणि बोरॉन (SiB3, SiB6, SiB12) सह सिलिकॉन संयुगे उच्च कडकपणा, तसेच थर्मल आणि रासायनिक प्रतिकार द्वारे दर्शविले जातात.

सिलिकॉन मिळवणे

मला वाटते की हा सर्वात मनोरंजक भाग आहे, येथे आपण अधिक तपशीलवार थांबू.
उद्देशानुसार, तेथे आहेतः
1. इलेक्ट्रॉनिक गुणवत्तेचे सिलिकॉन(तथाकथित "इलेक्ट्रॉनिक सिलिकॉन") - वजनाने 99.999% पेक्षा जास्त सिलिकॉन सामग्रीसह सर्वोच्च दर्जाचे सिलिकॉन, इलेक्ट्रॉनिक गुणवत्तेच्या सिलिकॉनची विद्युत प्रतिरोधकता सुमारे 0.001 ते 150 ओम सेमी पर्यंत असू शकते, परंतु प्रतिकार मूल्य केवळ दिलेली अशुद्धता प्रदान करणे आवश्यक आहे, म्हणजे, क्रिस्टलमध्ये इतर अशुद्धता प्रवेश करणे, जरी त्यांनी दिलेली विद्युत प्रतिरोधकता प्रदान केली असली तरीही, एक नियम म्हणून, अस्वीकार्य आहे.
2. सोलर ग्रेड सिलिकॉन(तथाकथित "सौर सिलिकॉन") - वजनाने 99.99% पेक्षा जास्त सिलिकॉन सामग्री असलेले सिलिकॉन, फोटोव्होल्टेइक कन्व्हर्टरच्या उत्पादनासाठी वापरले जाते ( सौरपत्रे).

3. तांत्रिक सिलिकॉन- शुद्ध क्वार्ट्ज वाळूपासून कार्बोथर्मल कपात करून प्राप्त पॉलीक्रिस्टलाइन संरचनेचे सिलिकॉन ब्लॉक्स; त्यात 98% सिलिकॉन आहे, मुख्य अशुद्धता कार्बन आहे, त्यात मिश्रित घटकांची उच्च सामग्री आहे - बोरॉन, फॉस्फरस, अॅल्युमिनियम; मुख्यतः पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन मिळविण्यासाठी वापरले जाते.

तांत्रिक शुद्धतेचे सिलिकॉन (95-98%) मध्ये मिळते विद्युत चापग्रेफाइट इलेक्ट्रोड दरम्यान सिलिका SiO2 कमी करणे. सेमीकंडक्टर तंत्रज्ञानाच्या विकासाच्या संबंधात, शुद्ध आणि अतिरिक्त शुद्ध सिलिकॉन मिळविण्यासाठी पद्धती विकसित केल्या गेल्या आहेत. यासाठी सर्वात शुद्ध प्रारंभिक सिलिकॉन संयुगेचे प्राथमिक संश्लेषण आवश्यक आहे, ज्यामधून सिलिकॉन कमी किंवा थर्मल विघटन करून काढले जाते.
पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन ("पॉलीसिलिकॉन") - औद्योगिकरित्या उत्पादित सिलिकॉनचे शुद्ध स्वरूप - क्लोराईड आणि फ्लोराईड पद्धतींनी तांत्रिक सिलिकॉन साफ करून प्राप्त केलेले अर्ध-तयार उत्पादन आणि मोनो- आणि मल्टी-क्रिस्टलाइन सिलिकॉनच्या उत्पादनासाठी वापरले जाते.
पारंपारिकपणे, पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन तांत्रिक सिलिकॉनमधून वाष्पशील सिलेनेस (मोनोसिलेन, क्लोरोसिलेन, फ्लोरोसिलेन) मध्ये रूपांतरित करून प्राप्त केले जाते, त्यानंतर परिणामी सिलेन वेगळे करणे, निवडलेल्या सिलेनचे डिस्टिलेशन शुद्धीकरण आणि सिलेनचे धातू सिलिकॉनमध्ये घट करणे.
शुद्ध अर्धसंवाहक सिलिकॉन दोन स्वरूपात प्राप्त होते: पॉलीक्रिस्टलाइन(जस्त किंवा हायड्रोजनसह SiCl4 किंवा SiHCl3 कमी करणे, SiI4 आणि SiH4 चे थर्मल विघटन) आणि मोनोक्रिस्टलाइन(क्रूसिबल-फ्री झोन वितळणे आणि वितळलेल्या सिलिकॉनमधून एकाच क्रिस्टलचे "खेचणे" - झोक्राल्स्की पद्धत).

येथे आपण Czochralski पद्धत वापरून सिलिकॉन वाढण्याची प्रक्रिया पाहू शकता.

झोक्राल्स्की पद्धत- दिलेल्या संरचनेचे सीड क्रिस्टल (किंवा अनेक स्फटिक) आणून क्रिस्टलोग्राफिक अभिमुखता आणि स्फटिकाच्या संपर्कात आणून क्रिस्टलायझेशनच्या प्रारंभासह वितळण्याच्या मोठ्या आकाराच्या मुक्त पृष्ठभागावरून क्रिस्टल्स खेचून वाढवण्याची पद्धत. वितळण्याची मुक्त पृष्ठभाग.

सिलिकॉन ऍप्लिकेशन

सेमीकंडक्टर उपकरणे (ट्रान्झिस्टर, थर्मिस्टर्स, पॉवर रेक्टिफायर्स, थायरिस्टर्स; स्पेसक्राफ्टमध्ये वापरल्या जाणार्‍या सौर फोटोसेल तसेच इतर अनेक गोष्टी) तयार करण्यासाठी विशेष डोप केलेले सिलिकॉन मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.
सिलिकॉन 1 ते 9 मायक्रॉनच्या तरंगलांबीच्या किरणांसाठी पारदर्शक असल्याने, ते इन्फ्रारेड ऑप्टिक्समध्ये वापरले जाते.
सिलिकॉनमध्ये विविध आणि सतत विस्तारणारे अनुप्रयोग आहेत. धातू शास्त्रात Si
वितळलेल्या धातूंमध्ये विरघळलेला ऑक्सिजन काढून टाकण्यासाठी वापरला जातो (डीऑक्सिडेशन).
सिलिकॉन आहे अविभाज्य भागमोठ्या प्रमाणात लोह मिश्र धातु आणि नॉन-फेरस धातू.
सिलिकॉन सामान्यत: मिश्रधातूंना क्षरणासाठी वाढीव प्रतिकार देते, त्यांचे कास्टिंग गुणधर्म सुधारते आणि यांत्रिक शक्ती वाढवते; तथापि, उच्च स्तरावर, सिलिकॉनमुळे ठिसूळपणा येऊ शकतो.
बेल्ट असलेले लोह, तांबे आणि अॅल्युमिनियम मिश्र धातुंना सर्वात जास्त महत्त्व आहे.
सिलिका काच, सिमेंट, सिरेमिक, इलेक्ट्रिकल आणि इतर उद्योगांद्वारे प्रक्रिया केली जाते.
अल्ट्रा-प्युअर सिलिकॉनचा वापर प्रामुख्याने सिंगल इलेक्ट्रॉनिक उपकरण (उदाहरणार्थ, तुमचा संगणक प्रोसेसर) आणि सिंगल-चिप मायक्रोक्रिकेटच्या उत्पादनासाठी केला जातो.
शुद्ध सिलिकॉन, अल्ट्रा-प्युअर सिलिकॉन कचरा, क्रिस्टलीय सिलिकॉनच्या स्वरूपात परिष्कृत मेटलर्जिकल सिलिकॉन हे सौर ऊर्जेसाठी मुख्य कच्चा माल आहेत.
मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन - इलेक्ट्रॉनिक्स आणि सौर ऊर्जेव्यतिरिक्त, ते गॅस लेसरसाठी आरसे तयार करण्यासाठी वापरले जाते.

अल्ट्राप्युअर सिलिकॉन आणि त्याचे उत्पादन

शरीरात सिलिकॉन

सिलिकॉन शरीरात विविध संयुगांच्या स्वरूपात आढळते जे प्रामुख्याने घनदाट कंकाल भाग आणि ऊतींच्या निर्मितीमध्ये गुंतलेले असतात. विशेषत: काही सागरी वनस्पती (उदाहरणार्थ, डायटॉम्स) आणि प्राणी (उदाहरणार्थ, सिलिकॉन-शिंग असलेले स्पंज, रेडिओलेरियन) द्वारे भरपूर सिलिकॉन जमा केले जाऊ शकतात, जे समुद्राच्या तळावर मरताना सिलिकॉन ऑक्साईड (IV) चे शक्तिशाली साठे तयार करतात. थंड समुद्र आणि तलावांमध्ये, सिलिकॉनने समृद्ध केलेले बायोजेनिक गाळ प्राबल्य असते, उष्णकटिबंधीय समुद्रांमध्ये - सिलिकॉनची कमी सामग्री असलेली चुनखडीयुक्त गाळ. स्थलीय वनस्पतींमध्ये, तृणधान्ये, शेंडे, तळवे आणि घोडेपुष्पांमध्ये भरपूर सिलिकॉन जमा होतात. पृष्ठवंशीयांमध्ये, राख पदार्थांमध्ये सिलिकॉन ऑक्साईड (IV) ची सामग्री 0.1-0.5% असते. एटी सर्वात मोठ्या प्रमाणातसिलिकॉन दाट संयोजी ऊतक, मूत्रपिंड, स्वादुपिंडात आढळते. दैनंदिन मानवी आहारात 1 ग्रॅम पर्यंत सिलिकॉन असते. हवेतील सिलिकॉन ऑक्साईड (IV) धूळ उच्च सामग्रीसह, ती एखाद्या व्यक्तीच्या फुफ्फुसात प्रवेश करते आणि एक रोग होतो - सिलिकॉसिस.

निष्कर्ष

बरं, एवढंच, जर तुम्ही शेवटपर्यंत वाचलं आणि थोडंसं शोधलं तर तुम्ही यशाच्या एक पाऊल जवळ आहात. मला आशा आहे की मी व्यर्थ लिहिले नाही आणि किमान एखाद्याला पोस्ट आवडले असेल. आपण लक्ष दिल्याबद्दल धन्यवाद.