सिलिकन: अनुप्रयोग, रासायनिक र भौतिक गुणहरू

एक प्रकृति मा सबै भन्दा साधारण तत्व को - यो silicium, वा सिलिकन छ। यस्तो व्यापक वितरण यसबारे महत्त्व र महत्त्व दर्साउँछ। यसलाई चाँडै बुझे र सिलिकन कसरी शोषण गर्न सिकेका मानिसहरूलाई सिके। यसको प्रयोग हामी थप कुरा छौँ जो को विशेष गुण मा आधारित छ।

सिलिकन - एक रासायनिक तत्व

तपाईं आवधिक प्रणालीमा स्थिति मा यो वस्तुको विवरण दिन भने, यो निम्न बुँदा पहिचान गर्न सम्भव छ:

1. सिरियल नम्बर - 14।
2. अवधि - तेस्रो सानो।
3. समूह - चतुर्थ।
4. SubGroup - घर।
5. बाहिरी इलेक्ट्रन खोल को संरचना सूत्र ² 3s 3p ² द्वारा व्यक्त गरिएको ^छ।
6. रासायनिक तत्व सिलिकन सी "Silicium" को रूपमा उच्चारण गरिन्छ जो एक प्रतीक, द्वारा denoted छ।
7. ऑक्सीकरण जो यो प्रदर्शनी: -4; +2; 4।
8. एटम को valence चतुर्थ छ।
9. सिलिकन परमाणु वजन 28,086 छ।
10. प्रकृति मा, त्यहाँ ठूलो संख्या 28, 29 र 30 सँग तत्व तीन स्थिर आइसोटपहेर्नुहोस् छन्।

यसरी, हेर्नुहोस् को रासायनिक बिन्दुबाट सिलिकन अणुहरु - तत्व पर्याप्त अध्ययन, विभिन्न गुण को एक किसिम वर्णन गरे।

आविष्कारको इतिहास

पुरातन समयका मानिसहरू गुण र तिनीहरूलाई थुप्रै नाम थाहा प्रयोग देखि लोकप्रिय र ठूलो सामग्रीको धेरै प्रकृति भएकोले तत्व विभिन्न यौगिकहरु थियो। शुद्ध सिलिकन लामो रसायन मानव ज्ञान को सीमा बाहिर रहेका छ।

घरेलू र औद्योगिक राष्ट्रहरूले प्रयोग थिए जो सबै भन्दा लोकप्रिय यौगिकों, पुरातन संस्कृति (मिश्री, रोमी, चिनियाँ rusichi, फारसी र अरूलाई) मा आधारित बहुमूल्य र अर्द्ध-रत्नहरू थिए सिलिकन ओक्साइड। यी समावेश:

• आपल;
• क्रिस्टल रक;
• पुखराज;
• chrysoprase;
• गोमेद;
• chalcedony र अरूलाई।

पनि पुरानो क्वार्ट्ज र प्रयोग गरे क्वार्ट्ज बालुवा निर्माण व्यवसाय मा। तथापि, हुनत धेरै वैज्ञानिकहरु र उत्प्रेरक, र उच्च तापमान, र बिजुली प्रयोग गरेर यसलाई विभिन्न यौगिकहरु देखि भेद गर्न व्यर्थमा प्रयास गरेका छन्, यो XIX सताब्दी सम्म unsolved बाँकी भएको मौलिक सिलिकन। यी जस्तै उज्यालो मन, हो:

• कार्ल Scheele;
• समलिङ्गी-Lussac;
• Tenar;
• Gemfri देवी;
• Antuan Lavuaze।

सफलतापूर्वक प्राप्त शुद्ध सिलिकन 1823 मा सफल Jens Jacobs Berzelius लागू। यो लागि उहाँले सिलिकन र धातु पोटासियम alloying fluoride वाष्प अनुभव बिताए। परिणाम, तत्व को एक amorphous परिमार्जन रूपमा। एउटै वैज्ञानिकहरू खुले अणु लागि ल्याटिन नाम बोलाइयो।

अझै पनि पछि, 1855 मा, अर्को वैज्ञानिक - सेन्ट क्लेयर Deville - स्फटिक सिलिकन - विभिन्न allotropes को एक किसिम synthesize गर्न व्यवस्थित। यो तत्व र यसको गुण को ज्ञान देखि धेरै चाँडै replenished भए। मानिसहरूले यसलाई धेरै राम्रो तरिकाले आफ्नै आवश्यकता पूरा गर्न प्रयोग गर्न सक्ने अद्वितीय सुविधाहरू छ भनेर बुझे छन्। तसर्थ, सबैभन्दा इलेक्ट्रनिक्स र प्रविधिमा वस्तुहरू पछि खोजे को एक आज - सिलिकन छ। यसको प्रयोग मात्र यसको सीमाना हरेक वर्ष विस्तार भएको छ।

रूसी नाम 1831 मा एटम वैज्ञानिक Hess दिइएको। यो दिन यो र अड्केको छ।

प्रकृतिका सामग्रीहरू

प्रकृति मा व्याप्ति, सिलिकन मात्र अक्सिजन दोस्रो छ। 29.5% - पाप्रो मिलेर अन्य अणुहरु संग तुलना मा यसको प्रतिशत। साथै, कार्बन र सिलिकन - आपसमा जडान क्षेत्रीय गठन गर्न सक्ने दुई विशेष तत्व। पछिल्लो लागि उनले lithosphere, hydrosphere र बायोमास फेला जो को भाग रूपमा, 400 भन्दा बढी विभिन्न प्राकृतिक खनिज किन छ।

सिलिकन कहाँ ठीक निहित छ?

1. माटो को गहिरो पत्रहरु मा।
2. रक्स, reservoirs र arrays।
3. पानी को शरीर, विशेष गरी समुद्रहरू र समुद्र को तल।
4. जनावर राज्यमा बिरुवाहरु र समुद्री जीवनमा।
5. मानिसहरूलाई र भूमि जनावर मा।

तपाईं जो सिलिकन को ठूलो मात्रा मा उपस्थित एक भागको रूपमा भन्दा साधारण खनिज र चट्टानहरू केही चिनो लगाउन सक्नुहुन्छ। रसायन तिनीहरूलाई शुद्ध तत्व को वजन सामग्री therein 75% पुग्छ कि यस्तो छ। तर, सही आंकडा सामाग्री को प्रकार मा निर्भर गर्दछ। त्यसैले, चट्टानहरू र खनिज सिलिकन सामग्री संग:

• feldspars;
• अभ्रक;
• amphibole;
• opals;
• chalcedony;
• Silicates;
• sandstones;
• एल्यूमीनियम Silicates;
• माटो र अन्य।

को गोले र समुद्री जनावर को exoskeletons मा जम्मा, सिलिकन अन्ततः ponds तल मा एक मजबूत सिलिका जम्मा खेल्छ। यो यस तत्व प्राकृतिक स्रोतहरू को छ।

क्रिस्टल को रूप मा - यसबाहेक, यो Silicium शुद्ध देशी फारम अवस्थित सक्छ फेला परेन। तर यस्तो जम्मा धेरै दुर्लभ छन्।

सिलिकन को शारीरिक गुण

तपाईं शारीरिक र रासायनिक गुण को सेट को तत्व को एक कैरेक्टराइजेशन दिन भने, सबै को पहिले आवश्यक भौतिक मापदण्डहरू निर्दिष्ट छ। यहाँ केही आधारभूत हो:

1. amorphous र स्फटिक, जो सबै गुणहरू भिन्न - यो दुई allotropic परिमार्जनहरू मा अवस्थित छ।
2. किनभने यस सन्दर्भमा कार्बन र सिलिकन वस्तुतः समान छन् क्रिस्टल जाली, हीरा कि धेरै समान छ। तर, फरक (सिलिकन को भन्दा बढी) को अणुहरु बीच दूरी, यसैले हीरा धेरै कठिन र बलियो। जाली प्रकार - अनुहार-केन्द्रित क्यूबिक।
3. उत्पादन, धेरै भंगुर छ उच्च तापमान मा प्लास्टिक बन्नेछ।
4. को पग्लिने तापमान 1415˚S छ।
5. उम्लनेबिन्दु - 3250˚S।
6. पदार्थ घनत्व - 2.33 जी / ^{3 सेमी।}
7. रंग जडान - चाँदी खैरो, को विशेषता धातु चमक व्यक्त गरे।
8. यो राम्रो semiconducting गुणहरू, विभिन्न एजेन्ट को वाहेक संग भिन्न गर्न सक्षम छन् जो छ।
9. पानी, जैविक सल्वैंट्स र एसिड मा अघुलनशील।
10. विशेष alkalis मा घुलनशील।

सिलिकन को शारीरिक गुण उल्लेख मानिसहरूले यसलाई व्यवस्थापन गर्न सक्षम र उत्पादनहरु को एक किसिम सिर्जना गर्न यो प्रयोग गर्नुहोस्। उदाहरणका लागि, गुण प्रयोग semiconductivity शुद्ध सिलिकन इलेक्ट्रनिक्स आधारमा।

रासायनिक गुण

सिलिकन को रासायनिक गुण कडा प्रतिक्रिया अवस्था भर पर्छन्। हामी मानक सेटिङहरू शुद्ध पदार्थ कुरा भने, तपाईं धेरै कम गतिविधि संकेत गर्न आवश्यक छ। स्फटिक र amorphous सिलिकन दुवै धेरै अक्रिय छन्। (फ्लोरिन भन्दा अन्य) कुनै पनि बलियो Oxidants वा बलियो कम एजेन्ट अन्तरक्रिया छैन।

यो थप अन्तरक्रियामा रोक्छ जो सामाग्री ओक्साइड फिलिम को सतह ₂ SIO तुरुन्तै गठन गरिएको छ भन्ने तथ्यलाई, कारण छ। यो पानी, हावा र vapors को प्रभाव अन्तर्गत गठन गर्न सक्षम छ।

मानक अवस्था परिवर्तन र 400˚S माथि तापमान गर्न सिलिकन हीटिंग बनाउन भने, यसको जवाब कडा वृद्धि हुनेछ। यस मामला मा, यो संग प्रतिक्रिया हुनेछ:

• अक्सिजन;
• हलोजन सबै प्रकारका;
• हाइड्रोजन।

तापमान मा थप वृद्धि, बोरोनकोअर्थ, नाइट्रोजन र कार्बन संग प्रतिक्रिया द्वारा उत्पादनहरु को गठन संग। यो एक राम्रो घर्षण सामाग्री भएकोले यस प्रकार देखि - विशेष महत्व को सिलिकन कार्बाइड छ।

साथै, सिलिकन को रासायनिक गुण स्पष्ट धातु संग प्रतिक्रिया देख्न छन्। तिनीहरूलाई विरुद्ध उहाँले oxidizer, त्यसैले उत्पादनहरु silicide भनिन्छ। यस्तो यौगिकों लागि जानिन्छ:

• alkaline;
• alkaline;
• संक्रमण धातु।

कम्पाउन्ड जब फलाम र सिलिकन को alloying प्राप्त असामान्य गुण छ। यो ferrosilicon सेरामिक्स नाम भालु र सफलतापूर्वक उद्योग मा लागू गरिएको छ।

संग जटिल पदार्थ प्रतिक्रिया सिलिकन प्रविष्ट छैन, त्यसैले आफ्नो प्रजाति मात्र भंग गर्न सक्षम सबै:

• एक्वा REGIA (नाइट्रिक र हाइड्रोक्लोरिक एसिड को एक मिश्रण);
• कास्टिक alkalis।

यसरी समाधान तापमान भन्दा 60 ° सी छैन कम हुनुपर्छ यो बल र inertness दिने, हीरा-स्थिर स्फटिक जाली - यो सबै भौतिक आधार सामाग्री पुष्टि गर्छ।

तयारीको लागि विधिहरू

शुद्ध रूप मा सिलिकन को तयारी - प्रक्रिया एकदम महंगा आर्थिक छ। यसबाहेक, यसको गुण या त विधि को सद्गुण द्वारा मात्र 90-99% शुद्ध उत्पादन, दिन्छ गर्दा धातु र कार्बन को रूप मा अशुद्धताओं अझै पनि बाँकी छन्। त्यसैले बस सामान पर्याप्त छैन प्राप्त। यो पनि विदेशी तत्व को गुणात्मक स्पष्ट गर्नुपर्छ।

सामान्य मा, सिलिकन को उत्पादन दुई मुख्य तरिकामा बाहिर छ:

1. सेतो बालुवा, शुद्ध सिलिकन ओक्साइड छ _{2 SIO।} सक्रिय धातु (सामान्यतया म्याग्नेसियम) संग Calcining एक amorphous परिमार्जन को रूप मा एक मुक्त तत्व गठन गरिएको छ। यो विधि को शुद्धता उत्पादन 99.9 प्रतिशत को एक उपज संग प्राप्त छ, उच्च छ।
2. एक औद्योगिक मात्रा मा बढी साधारण विधि - विशेष थर्मल भट्टों मा कोक एक पिघल sintering बालुवा। यो विधि द्वारा रूसी वैज्ञानिकहरू Beketovym एन एन विकास भएको थियो

थप उपचार उत्पादनहरु विधिहरू सफाई गर्न जोखिम छ। यो उद्देश्य लागि, एसिड वा हलोजेन (Chloro, फ्लोरो)।

amorphous सिलिकन

हामी अलग यसको प्रत्येक विचार छैन भने सिलिकन विशेषता अपूर्ण हुनेछ allotropic परिमार्जनहरू। तिनीहरूलाई को पहिलो - amorphous छ। यो राज्य मानिन्छ सम्पर्क सामाग्री मा एक खैरो पाउडर खैरो, सूक्ष्मता dispersed छ। अत्यधिक hygroscopic छ, यो ताप मा एक पर्याप्त उच्च जवाब प्रदर्शन। फ्लोरिन - मानक अवस्थामा, मजबूत oxidizer संग मात्र अन्तर्क्रिया गर्न सक्षम छ।

भनिन्छ amorphous सिलिकन क्रिस्टल एक प्रकारको सम्पूर्ण सही छैन छ। सूक्ष्मता विभाजित सिलिकन क्रिस्टल को रूप मा अवस्थित एउटा रुप हो - यसको जाली पदार्थ भनेर देखाउँछ। त्यसैले, जस्तै, यी परिमार्जनहरू - एउटै कम्पाउन्ड।

तथापि, उनको गुण allotropes यति बोल्न, फरक हुन्छन्। आफै गरेर, amorphous सिलिकन svetopoglotitelnoy गर्न एक उच्च क्षमता छ। साथै, केही अवस्थामा, यो सूचक यस्तै स्फटिक फारम देखि भन्दा धेरै छिटो छ। त्यसैले, यो औद्योगिक उद्देश्यका लागि प्रयोग गरिन्छ। यस फारममा (पाउडर) मिश्रित सजिलै कुनै पनि सतहमा, यो प्लास्टिक या ग्लास छ कि छैन भनेर लागू गरिएको छ। त्यसैले, यो प्रयोगको लागि उपयुक्त छ amorphous सिलिकन छ। आवेदन विभिन्न आकार को सौर कक्षहरूको निर्माण आधारित छ।

यस प्रकारका ब्याट्री एकदम छिटो, को पातलो फिलिम सामाग्री को घर्षण कारण को वस्त्र, तर को प्रयोग र माग हुनत मात्र बढ्दै छ। आखिर, पनि amorphous सिलिकन आधारित सौर कक्षहरूको छोटो सेवा जीवनमा सारा उद्यम लागि ऊर्जा प्रदान गर्न सक्षम छन्। साथै, फोहोर बिना यस्तो सामाग्री को उत्पादन, जो यो धेरै आर्थिक बनाउँछ।

यौगिकों सक्रिय धातु, जस्तै, सोडियम वा म्याग्नेसियम एक परिमार्जन को कमी द्वारा तयार पारे।

स्फटिक सिलिकन

तत्व को चमकदार चाँदी-खैरो परिमार्जन। यो फारम भन्दा साधारण र सबै भन्दा लोकप्रिय छ। यो पदार्थ द्वारा नजिकै गुणात्मक गुण को एक सेट द्वारा बताए छ।

सिलिकन क्रिस्टल जाली को विशेषताहरु, यसको वर्गीकरण प्रकार समावेश तिनीहरूलाई धेरै छन् रूपमा:

1. विद्युतीय गुणस्तर - को cleanest र सबैभन्दा उच्च। यो अत्यधिक संवेदनशील साधन निर्माण गर्न इलेक्ट्रनिक्स प्रयोग प्रकारको छ।
2. सौर ग्रेड। नाम नै प्रयोग क्षेत्र परिभाषित। यो पनि प्रयोग जो एक उच्च गुणस्तरीय र लामो-चलिरहेको सौर प्यानल बनाउन आवश्यक छ एकदम उच्च शुद्धता सिलिकन छ। क्रिस्टल संरचना आधारित छन् विधुतीय फोटो कन्वर्टर्स थप गुणस्तरीय र सब्सट्रेट विभिन्न प्रकारका मा sputtering द्वारा amorphous परिमार्जन प्रयोग गरे ती भन्दा लगाउने प्रतिरोधी छ।
3. प्राविधिक सिलिकन। पदार्थ को यस प्रकारको कुन बारे 98% शुद्ध तत्व समावेश ती नमूनाहरू, समावेश छन्। सबै बाँकी अशुद्धियों विभिन्न प्रकारका जान्छ:

• बोरोनकोअर्थ;
• एल्यूमीनियम;
• Chloro;
• कार्बन;
• फस्फोरस र अन्य।

प्रश्न मा पदार्थ को उत्तरार्द्ध प्रकारको प्राप्त गर्न सिलिकन polycrystals प्रयोग गरिन्छ। यो गर्न, recrystallization प्रक्रिया पूरा। फलस्वरूप, शुद्धता जो सौर र इलेक्ट्रोनिक गुणस्तर को समूह गर्न श्रेय गर्न सकिन्छ जस्तै उत्पादन, प्राप्त।

प्रकृति polysilicon द्वारा - यो amorphous र क्रिस्टल परिमार्जन बीच मध्यवर्ती छ। यस्तो embodiment काम गर्न सजिलो छ संग, यो recyclable र फ्लोरीन र क्लोरीन सफाई हुन राम्रो छ।

उत्पादन निम्नानुसार परिणाम वर्गीकृत गर्न सकिन्छ हो:

• multisilicon;
• monocrystalline;
• आकृति क्रिस्टल;
• सिलिकन स्क्रैप;
• प्राविधिक सिलिकन;
• टुकडे र सामाग्री स्क्रापहरू को रूप मा बर्बाद को उत्पादन।

तिनीहरूलाई प्रत्येक उद्योग मा प्रयोग गरिन्छ र एक व्यक्ति द्वारा पूर्ण प्रयोग गरिन्छ। तसर्थ, उत्पादन प्रक्रिया, सिलिकन मा, गैर-बर्बाद मानिन्छ। यो एकदम गुणस्तर प्रभावित बिना, आफ्नो आर्थिक मूल्य कम गर्छ।

शुद्ध सिलिकन प्रयोग

सिलिकन विनिर्माण उद्योग राम्रो तरिकाले स्थापित छ, र यसको मात्रा एकदम भारी छ। यो खाली रूपमा तत्व र विभिन्न यौगिकहरु को रूप मा, व्यापक र विज्ञान र प्रविधिको विभिन्न क्षेत्रहरू माग छ भन्ने तथ्यलाई कारण छ।

जहाँ यसलाई आफ्नो शुद्ध फारम स्फटिक र amorphous सिलिकन प्रयोग गरिन्छ?

1. एक alloying साथै रूपमा धातु मा, धातु र आफ्नो मिश्र को गुण परिवर्तन गर्न सक्ने क्षमता। यसरी, यो इस्पात को पग्लिने प्रयोग र फलाम फ्याँकिएको छ।
2. निर्माण क्लीनर embodiment छोडेर पदार्थ विभिन्न प्रकारका - polysilicon।
3. संग सिलिकन यौगिकों जैविक कुरा - विशेष लोकप्रिय भएको थियो जो एक रासायनिक उद्योग, छ। सिलिकन सामाग्री बर्तन, उपकरण र अधिक को निर्माण मा, चिकित्सा प्रयोग गरिन्छ।
4. विभिन्न सौर पैनल उत्पादन। ऊर्जा प्राप्त को यो विधि सबैभन्दा भविष्यमा होनहार को छ। पर्यावरण-मैत्री, लागत प्रभावी र hardwearing - यस्तो बिजुली को मुख्य लाभ।
5. सिलिकन धेरै लामो समय को लागि प्रयोग लाइटर। पुरातन समयमा समेत मान्छे आगोको ज्वलन लागि चकमक स्पार्क प्रयोग। यो सिद्धान्त लाइटर को विभिन्न प्रकार को उत्पादन को लागि आधार छ। आज, त्यहाँ जसमा चकमक दिन्छ जो थप तीव्र परिणाम (arcing) एक निश्चित संरचना, एक मिश्र धातु द्वारा बदलिएको छ प्रजाति छन्।
6. इलेक्ट्रनिक्स र सौर ऊर्जा।
7. ग्याँस लेजर उपकरणहरू उत्पादन zerkalets।

यसरी, शुद्ध सिलिकन महत्त्वपूर्ण र आवश्यक उत्पादनहरु सिर्जना गर्न प्रयोग गर्न अनुमति लाभप्रद र विशेष गुण धेरै छ।

को सिलिकन यौगिकों प्रयोग

एक सरल पदार्थ बाहेक प्रयोग र विभिन्न सिलिकन यौगिकों धेरै व्यापक छन् जो छन्। त्यहाँ सम्पूर्ण उद्योग भनिन्छ सिलिकेट छ भन्ने छ। यो भयानक वस्तु समावेश जो विभिन्न पदार्थ, प्रयोग आधारित छ। जडान के हो र उत्पादित गर्दै छन्?

1. क्वार्ट्ज बालुवा वा नदी - _{2 SIO।} यो भवन र यस्तो सिमेन्ट र ग्लास रूपमा सजावटी सामाग्री, को निर्माण को लागि प्रयोग। यस्तो सामाग्री प्रयोग प्रसिद्ध छ। निर्माण को कुनै पनि को सिलिकन यौगिकों महत्त्व पुष्टि गर्छ जो डाटा घटक, बिना छैन।
2. सिलिकेट सेरामिक्स, यस्तो बरतन, पोर्सिलेन, ईटा रूपमा सामाग्री र उत्पादनहरु तिनीहरूलाई आधारित समावेश जो। यी घटक tableware, सजावट, घरेलू वस्तुहरू, निर्माण र मानव गतिविधि अन्य घरेलू क्षेत्रको निर्माण मा, चिकित्सा प्रयोग गरिन्छ।
3. सिलिकन यौगिकों - सिलिकन, सिलिका, सिलिकन तेल।
4. सिलिकेट गोंद - pyrotechnics र निर्माण मा, एक कार्यालय रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

विश्व बजार मा भिन्न मूल्य जो, तर प्रति (क्रिस्टल को) किलोग्राम 100 रूसी rubles को तलतिर चिन्ह पार गर्दैन सिलिकन, एक लोकप्रिय र मूल्यवान पदार्थ हो। स्वाभाविक, यो तत्व को यौगिकों साथै र व्यापक लागू।

सिलिकन को जैविक भूमिका

महत्त्व बिना सिलिकन को शरीर को लागि महत्त्व मामलामा। निम्नानुसार Tissues आफ्नो सामग्री र वितरण छ:

• 0,002% - मांसपेशी;
• 0.000017% - हड्डी;
• रगत - 3.9 मिलीग्राम / एल।

हरेक दिन सिलिकन को बारेमा एक ग्राम फस्न गर्नुपर्छ, वा रोग विकास हुनेछ। घातक, तिनीहरूलाई बीचमा छैन निम्त्याउँछ तर लामो समयसम्म अनिकालबाट सिलिकन:

• बाल हानि;
• मुखासे र pimples को को उपस्थिति;
• fragility र हड्डी को brittleness;
• प्रकाश केशिका permeability;
• थकान र टाउको दुखाइ,
• धेरै चोटपटक र चोटपटक को उद्भव।

सामान्य वृद्धि र विकासको लागि आवश्यक ट्रेस तत्व आवश्यक - बिरुवाहरु, सिलिकन लागि। पशु अध्ययन ती व्यक्तिहरूलाई दैनिक सिलिकन को पर्याप्त रकम उपभोग गर्ने, राम्रो बढ्न कि देखाएका छन्।