Křemík (chemický prvek): vlastnosti, vlastnosti, vzorec. Historie objevu křemíku

Mnoho moderních technologických zařízení a přístrojů bylo vytvořeno kvůli jedinečným vlastnostem látek, které jsou v přírodě. Lidstvo experimentálně a pečlivě studuje okolní prvky neustále modernizuje své vlastní vynálezy - tento proces se nazývá technologický pokrok. Je založen na elementárním, přístupném pro všechny věci, které nás obklopují v každodenním životě. Například písek: co může být překvapující a neobvyklé v něm? Vědci byli schopni od sebe oddělit křemík - chemický prvek, bez něhož by neexistovala žádná počítačová technologie. Oblast jeho aplikace se liší odrůdou a neustále se rozšiřuje. Toho je dosaženo díky jedinečným vlastnostem atomu křemíku, jeho struktuře a možnosti sloučenin s jinými jednoduchými látkami.

Charakteristiky

V periodický systém, vyvinutý DI Mendeleevem, křemík (chemický prvek) je označen Si. To se vztahuje na nekovů, se nachází v hlavním čtvrté skupiny třetího období, má atomové číslo 14. Blízkost uhlík není náhodná: v mnoho z jejich vlastnosti jsou srovnatelné. V přírodě se nevyskytuje v čisté formě, protože je aktivní složkou a má dostatečně silné vazby s kyslíkem. Hlavní látkou je oxid křemičitý, křemičitany (písek). V tomto případě je křemík (jeho přírodní sloučeniny) jedním z nejčastějších chemických prvků na Zemi. Hmotnostní obsah se řadí po druhém po kyslíku (více než 28%). Horní vrstva zemské kůry obsahuje křemík ve formě oxidu (to je křemen), různé druhy jílu a písku. Druhou nejčastější skupinou jsou silikáty. V hloubce cca 35 km od povrchu se nacházejí vrstvy žuly a čediče, které obsahují křemičité sloučeniny. Procentuální obsah zemského jádra není na to ještě, ale nejblíže povrchové vrstvy pláště (až do 900 km) obsahují silikáty. Ve složení mořské vody je koncentrace křemíku 3 mg / l, měsíční půda 40% tvoří jeho sloučeniny. Prostorové rozlohy, které lidstvo dosud studovalo, obsahují tento chemický prvek ve velkém množství. Například, spektrální analýza meteority, které se blížily Zemi z dálky dostupné výzkumným pracovníkům, ukázaly, že sestávají z 20% křemíku. Existuje pravděpodobnost vzniku života na základě tohoto prvku v naší galaxii.

Výzkumný proces

Historie objevu chemického prvku křemíku má několik etap. Mnoho látek, které Mendeleev systematizoval, už celé staletí používá lidstvo. Současně byly prvky v přírodní formě, tj. ve sloučeninách, které nebyly podrobeny chemickému ošetření a všechny jejich vlastnosti nebyly známy lidem. Při studiu všech vlastností látky měl nové využití. Vlastnosti silikonu k dnešnímu dni nebyly zkoumány až do konce - tento prvek je dostatečně široká a rozmanitá škála aplikací ponechává prostor pro nové objevy pro budoucí generace vědců. Moderní technologie tento proces výrazně urychlí. V XIX. Století se mnoho slavných chemiků snažilo získat křemík ve své čisté podobě. Poprvé to bylo možné, aby se Tenaru L. a J. Gay-Lussac v roce 1811, ale objev prvku patří J. Berzelius, který byl schopen nejen identifikovat látku, ale také to popsat. Švédský chemik dostal křemík v roce 1823, protože použil kovovou draselnou a draselnou sůl. Reakce se objevila při katalyzátoru jako vysoká teplota. Výsledná jednoduchá šedohnědá látka byla amorfní křemík. Krystalický čistý prvek získal v roce 1855 Saint Clair Deville. Složitost izolace je přímo spojena s vysokou pevností atomových vazeb. V obou případech je chemická reakce zaměřena na proces čištění z nečistot, zatímco amorfní a krystalické modely mají různé vlastnosti.

Silicon: výslovnost chemického prvku

První jméno přijatého prášku - kizel - navrhl Berzelius. Ve Spojeném království a ve Spojených státech je křemík stále označován jako křemík nebo křemík. Termín pochází z latinského slova „pazourek“ (nebo „kamenné“), a ve většině případů je to vázáno na koncepci „zemské“ vzhledem k širokému rozšíření v přírodě. Ruská výslovnost této chemické látky je odlišná, vše závisí na zdroji. Říkalo se mu oxid křemičitý (Zakharov aplikoval termín v roce 1810), Sicílie (1824, Dvigubsky, Solovjov), oxid křemičitý (1825, strach), a to pouze v roce 1834, ruský chemik Germain Henri Hess představuje název, který až dosud používané ve většině zdrojů - křemík. V periodický systém Mendelejeva je označen symbolem Si. Jak je čitelný chemický prvek křemíku? Mnoho vědců anglicky hovořících zemí vyslovuje své jméno jako "si" nebo slovo "silikon". Odtud pochází světově proslulé jméno údolí, které je výzkumnou a výrobní plochou pro výpočetní techniku. Rusko-mluvící obyvatelstvo volá prvek křemík (z řeckého slova "útes, hora").

Hledání v přírodě: ložiska

Celé horské systémy složené ze sloučenin křemíku, které se nevyskytují v čisté formě, protože všechny známé minerály jsou oxidy nebo silikáty (hlinitokřemičitany). Úžasné krásy kamenů používaných lidmi jako okrasná materiálu - to opály, ametysty, typ křemen, jaspisu, chalcedon, achát, křišťál a karneol a mnoha dalších. Jsou tvořeny z důvodu výskytu různých sloučenin křemíku, která měla vliv hustoty, struktura, barva a směr použití. Zkontrolujte anorganický svět může být spojeno se stejným chemickým prvkem, ve kterém prostředí tvoří silné vazby s kovy nebo kovy (zinek, hořčík, vápník, mangan, titan a podobně. D.). Ve srovnání s jinými látkami, křemík poměrně snadno přístupné pro extrakci v průmyslovém měřítku: je nalézt ve většině typů rud a minerálů. Aktivně vytvořené vklady jsou tedy více závislé na dostupných zdrojích energie než na územních seskupeních hmoty. Křemenné a křemenné písky jsou ve všech zemích světa. Většina hlavních výrobců a dodavatelů křemíku jsou: Čína, Francie, Norsko, Spojené státy americké (West Virginia, Ohio, Alabama, New York), Austrálie, Jižní Afrika, Kanada, Brazílie. Všichni výrobci používají různé metody, které závisí na typu výstupu (technický, polovodičový, vysokofrekvenční křemík). Chemický prvek obohacené dodatečně nebo alternativně, vyčistí ze všech typů nečistot má individuální vlastnosti, které závisí na jeho další použití. To platí pro tuto látku. Struktura křemíku určuje rozsah jeho použití.

Historie použití

Velmi často kvůli podobnosti jmen lidé zaměňují křemík a křemík, ale tyto pojmy nejsou totožné. Ujasňme si to jasně. Jak již bylo uvedeno, křemík se v přírodě nenachází ve své čisté formě, což nelze říci pro jeho sloučeniny (tentýž oxid křemičitý). Hlavní minerály a horniny vytvořené uhličitý uvažujeme látky - je písek (voda a oxid křemičitý), křemen a křemenec, živce a pazourku. O posledním slyšení musí být všechno, protože v dějinách rozvoje lidstva je kladen velký důraz. Tímto kamenem jsou spojeny první nástroje práce vytvořené lidmi během doby kamenné. Jeho ostré hrany, které se tvořily při odštěpení od hlavní skály, velmi usnadnily práci starých žen v domácnosti a možnost ostření - lovců a rybářů. Flint neměl sílu kovových výrobků, ale neúspěšné nástroje byly snadno nahrazeny novými. Jeho použití jako křemelina pokračovala po mnoho staletí - až po vynález alternativních zdrojů.

S ohledem na dnešní realitě, vlastnosti křemíku, aby bylo možné využít materiál pro výzdobu nebo pro tvorbu keramického nádobí, se kromě pěkného estetický vzhled, má řadu vynikajících funkčních vlastností. Samostatný směr jeho aplikace je spojen s vynálezem skla asi před 3000 lety. Tato událost umožnila vytvořit zrcadla, nádobí, mozaikové vitráže ze sloučenin obsahujících křemík. Vzorec výchozí látky byl doplněn o nezbytné složky, které umožnily dodat požadovanou barvu výrobku a ovlivnily pevnost skla. Překvapení v kráse a rozmanitosti uměleckých děl bylo vyrobeno člověkem z minerálů a kamenů obsahujících křemík. Léčivé vlastnosti tohoto prvku byly popsány vědci ze starověku a použity v dějinách lidstva. Umístili studny pro pitnou vodu, sklady pro skladování potravin, používané v každodenním životě a v medicíně. Prášek získaný v důsledku broušení byl aplikován na rány. Zvláštní pozornost byla věnována vodě, která byla naplněna do nádob vyrobených ze sloučenin obsahujících křemík. Chemický prvek interagoval s jeho složením, což umožnilo zničit řadu patogenních bakterií a mikroorganismů. A to nejsou všechny odvětví, kde látka, kterou uvažujeme, je velmi, velmi žádaná. Struktura křemíku určuje jeho multifunkčnost.

Vlastnosti

Pro podrobnější seznámení s vlastnostmi látky je třeba vzít v úvahu všechny možné vlastnosti. Plán prvek křemík chemické vlastnosti zahrnují fyzikální vlastnosti, elektrické parametry studie sloučeniny a reakční podmínky, a tak jejich průchod. G. Křemík v krystalické formě má tmavě šedou barvu s kovovým leskem. Obličejová středová kostka připomíná uhlíkovou mřížku (diamant), ale vzhledem k delším délkám vazby to není tak silné. Plast je zahříván na 800 ^oC, v ostatních případech zůstává křehká. Fyzikální vlastnosti křemíku činí tuto látku opravdu jedinečnou: je průhledné pro infračervené záření. Teplota tání: 1410 ° C ⁰C, bod varu - 2600 ⁰C, hustota za normálních podmínek - 2330 kg / m³. Tepelná vodivost není konstantní, u různých vzorků se odebírá přibližně v hodnotě 25 ⁰Vlastnosti atomu křemíku umožňují jeho použití jako polovodič. Tento směr aplikace je nejvíce poptávaný v moderním světě. Množství elektrické vodivosti je ovlivněno složením křemíku a prvky, které jsou s ním spojeny. Pro zvýšení elektronické vodivosti se používá antimon, arsen, fosfor, perforovaný hliník, gálie, bór a indium. Při vytváření zařízení s křemíkem jako vodičem se používá povrchová úprava určitým činidlem, což ovlivňuje činnost přístroje.

Vlastnosti křemíku jako vynikajícího vodiče jsou široce používány v moderních nástrojích. Zvláště důležité je jeho použití při výrobě složitých zařízení (například moderních výpočetních zařízení, počítačů).

Silikon: charakteristika chemického prvku

Ve většině případů je křemík čtyřmocný, existují také vazby, ve kterých může mít hodnotu +2. Za normálních podmínek je neaktivní, má silné sloučeniny, při pokojové teplotě může reagovat pouze s fluorem v plynném agregátovém stavu. To je způsobeno účinkem blokování povrchu oxidu filmu, který je pozorován při interakci s okolním kyslíkem nebo vodou. Pro stimulaci reakcí je nutné použít katalyzátor: zvýšení teploty je ideální pro látku, jako je křemík. Chemický prvek interaguje s kyslíkem při 400-500 ⁰C, v důsledku toho se oxidová vrstva zvyšuje, probíhá oxidační proces. Při zvýšení teploty na 50 ⁰C reakce s bromem, chlorem, jodem, což vede k tvorbě těkavých tetrahalogenidů. S kyselinami, křemík nereaguje, s výjimkou směsí fluorovodíkové a dusičné, přičemž jakýkoliv alkalický v zahřátém stavu, je rozpouštědlo. Sírovodíky se vytvářejí pouze rozkladem silicidů, nereaguje s vodíkem. Největší pevnost a chemická pasivace se vyznačují sloučeninami s bórem a uhlíkem. Vysoká odolnost vůči zásadám a kyselinám má sloučeninu s dusíkem, která se vyskytuje při teplotách nad 1000 ⁰C. Silicidy se získají reakcí s kovy, v tomto případě závisí valence, kterou silikon ukazuje, na přídavném prvku. Vzorec látky tvořený za účasti přechodového kovu je odolný vůči kyselinám. Struktura atomu křemíku přímo ovlivňuje jeho vlastnosti a schopnost interagovat s jinými prvky. Proces tvorby vazeb v přírodě a pod vlivem na hmotu (v laboratorních, průmyslových podmínkách) se výrazně liší. Struktura křemíku naznačuje jeho chemickou aktivitu.

Struktura

Struktura atomu křemíku má své vlastní zvláštnosti. Záloha jádra je +14, což odpovídá pořadovému číslu v periodické tabulce. Počet nabitých částic: protony - elektrony 14 - 14- neutrony - 14. Struktura obvodu atomů křemíku je následující: Si 14) 2), 8), 4. Na poslední (vnější) elektronové úrovni jsou 4, který určuje stupeň oxidace s nápisem "+" Nebo ";". Oxid křemičitý má vzorec SiO₂ (valence 4+), těkavá vodíková sloučenina - SiH₄ (valence -4). Velký objem křemíku umožňuje, aby některé sloučeniny měly koordinační číslo 6, například když byly kombinovány s fluorem. Molární hmotnost je 28, poloměr atomu je 132 pm, konfigurace elektronového pláště je 1S²2S²2P^6.3S²3P².

Aplikace

Povrchově aktivní látky nebo plně dotovaného křemíku se používá jako polovodič při vytváření mnoho, včetně přesnosti, zařízení (např, solární články, tranzistory, usměrňovač a t. D.). Vysoce čistý křemík se používá k vytvoření solárních článků (energie). Pro výrobu zrcadel a plynového laseru je použito zobrazení s jedním krystalem. Ze sloučenin křemíku se vyrábí sklo, keramické dlaždice, nádobí, porcelán a fajáns. Rozmanitost obdržených druhů zboží je obtížné popsat, jejich vykořisťování se uskutečňuje na každodenní úrovni, v umění a vědě a ve výrobě. Výsledný cement slouží jako surovina pro stavební malty a cihly a dokončovací materiály. Propagace olejů, mazadel na bázi organokřemičitých sloučenin může významně snížit třecí sílu v pohyblivých částech mnoha mechanismů. Silicidy díky unikátním vlastnostem v oblasti působení agresivních prostředí (kyseliny, teploty) jsou v průmyslu široce používány. Jejich elektrické, jaderné a chemické ukazatele berou v úvahu odborníky ve složitých průmyslových odvětvích, z nichž nejmenší je struktura atomu křemíku.

Uvedli jsme doposud nejrozsáhlejší oblasti znalostí a pokročilých oblastí. Nejběžnější, vyráběný ve velkém objemu technického křemíku, se používá mnoha způsoby:

1. Jako surovina pro výrobu čistší látky.
2. Pro tento legovací metalurgii: přítomnost křemíku zvyšuje žáruvzdornost, zlepšuje odolnost proti korozi a mechanickou pevnost (s přebytkem tohoto prvku, slitina může být příliš křehký).
3. Jako deoxidátor odstraňuje přebytek kyslíku z kovu.
4. Suroviny pro výrobu silanů (sloučeniny křemíku s organickými látkami).
5. Pro výrobu vodíku ze slitiny křemíku se železem.
6. Výroba solárních panelů.

Hodnota této látky je také skvělá pro normální fungování lidského těla. Struktura křemíku, jeho vlastnosti jsou v tomto případě rozhodující. Nicméně nadbytek nebo nedostatek vede k vážným onemocněním.

V lidském těle

Lékařství již dlouho používá křemík jako baktericidní a antiseptické činidlo. Ale pro všechny výhody vnější aplikace, musí být tento prvek v lidském těle neustále obnovován. Normální úroveň obsahu zlepší životnost obecně. V případě jeho nedostatku nebude tělo absorbováno více než 70 mikroelementů a vitamínů, což výrazně sníží odolnost vůči nejrůznějším onemocněním. Nejvyšší procento křemíku je pozorováno u kostí, kůže a šlach. Hraje roli konstrukčního prvku, který udržuje pevnost a dává pružnost. Všechny skeletové pevné tkáně jsou tvořeny jeho sloučeninami. V důsledku nedávných studií byl zjištěn obsah křemíku v ledvinách, pankreatu a pojivových tkáních. Úloha těchto orgánů ve fungování těla je dostatečně velká, takže snížení obsahu bude katastrofální pro mnoho základních ukazatelů podpory života. V den, kdy s jídlem a vodní plochy by měly dostávat 1 gram křemíku - to pomůže vyhnout se případné onemocnění, jako je zánět kůže, měknutí kostí, tvorba kamenů v játrech, ledvinách, rozmazané vidění, vlasy a nehty podmínek, ateroskleróza. Když dostatečná úroveň obsahu této zvyšuje prvek imunitu, normalizuje látkovou výměnu, zlepšuje vstřebávání mnoha prvků potřebných pro lidské zdraví. Největší množství křemíku - v obilovinách, ředkvičky, pohanky. Významné výhody přinese křemíková voda. Chcete-li zjistit počet a četnost jejich použití, je lepší konzultovat odborníka.