السيليكون. خصائص السيليكون

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 بفترة زمنية a = 5.431 a، وكثافة قدرها 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 الجدول الدوري لمندليف، يتم توزيع 14 إلكترونًا من ذرة الحلقة على ثلاث أغلفة: في الأول (من النواة) 2 إلكترونات، 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

السيليكون-أنا؛ م.[من اليونانية كريمنوس - جرف، صخرة] يوجد العنصر الكيميائي (Si)، بلورات رمادية داكنة ذات لمعان معدني في معظم الصخور.

◁ السيليكون، أوه، أوه. أملاح ك.سيليسيوس (انظر 2 ك؛ علامة واحدة).

(lat. السيليسيوم)، العنصر الكيميائي للمجموعة الرابعة من الجدول الدوري. بلورات رمادية داكنة ذات بريق معدني؛ الكثافة 2.33 جم/سم3، ردرجة حرارة 1415 درجة مئوية. مقاومة للتأثيرات الكيميائية. يشكل 27.6% من كتلة القشرة الأرضية (المركز الثاني بين العناصر)، والمعادن الرئيسية هي السيليكا والسيليكات. من أهم المواد شبه الموصلة (الترانزستورات، الثرمستورات، الخلايا الضوئية). جزء لا يتجزأ من العديد من الفولاذ والسبائك الأخرى (يزيد من القوة الميكانيكية ومقاومة التآكل، ويحسن خصائص الصب).

السيليكون (lat. السيليسيوم من السيليكس - الصوان)، Si (يُقرأ "السيليسيوم"، ولكن في الوقت الحاضر غالبًا ما يُسمى "si")، وهو عنصر كيميائي برقم ذري 14، كتلة ذرية 28.0855. الاسم الروسي يأتي من اليونانية كريمنوس - الهاوية، الجبل.
يتكون السيليكون الطبيعي من خليط من ثلاث نويدات مستقرة (سم.نيوكليد)بأرقام كتلية 28 (السائد في الخليط، يحتوي على 92.27% من حيث الكتلة)، 29 (4.68%) و30 (3.05%). تكوين الطبقة الإلكترونية الخارجية لذرة السيليكون المحايدة غير المثارة 3 س 2 ر 2 . في المركبات يظهر عادةً حالة أكسدة تبلغ +4 (تكافؤ IV) ونادرًا جدًا +3 و+2 و+1 (تكافؤ III وII وI، على التوالي). في الجدول الدوري لمندليف، يقع السيليكون في المجموعة IVA (في مجموعة الكربون)، في الدورة الثالثة.
نصف قطر ذرة السيليكون المحايدة هو 0.133 نانومتر. طاقات التأين المتتابعة لذرة السيليكون هي 8.1517، 16.342، 33.46 و45.13 فولت، وألفة الإلكترون هي 1.22 فولت. نصف قطر أيون Si 4+ برقم تنسيق 4 (الأكثر شيوعًا في حالة السيليكون) هو 0.040 نانومتر، برقم تنسيق 6 - 0.054 نانومتر. وفقا لمقياس بولينج، فإن السالبية الكهربية للسيليكون هي 1.9. على الرغم من أن السيليكون يصنف عادة على أنه مادة غير معدنية، إلا أنه في عدد من الخصائص يحتل موقعا متوسطا بين المعادن وغير المعادن.
في شكل حر - مسحوق بني أو مادة مدمجة ذات لون رمادي فاتح مع لمعان معدني.
تاريخ الاكتشاف
مركبات السيليكون معروفة للإنسان منذ زمن سحيق. لكن الإنسان لم يتعرف على مادة السيليكون البسيطة إلا منذ حوالي 200 عام. في الواقع، كان الباحثون الأوائل الذين حصلوا على السيليكون هم الفرنسيون جي إل جاي لوساك (سم.مثلي الجنس لوساك جوزيف لويس)وإل جي تينارد (سم.تينار لويس جاك). اكتشفوا عام 1811 أن تسخين فلوريد السيليكون مع معدن البوتاسيوم يؤدي إلى تكوين مادة بنية اللون:
SiF 4 + 4K = Si + 4KF، ومع ذلك، فإن الباحثين أنفسهم لم يتوصلوا إلى النتيجة الصحيحة حول الحصول على مادة بسيطة جديدة. يعود شرف اكتشاف عنصر جديد إلى الكيميائي السويدي ج. بيرسيليوس (سم.بيرزيليوس ينس جاكوب)، الذي قام أيضًا بتسخين مركب تركيبه K2SiF6 مع فلز البوتاسيوم لإنتاج السيليكون. حصل على نفس المسحوق غير المتبلور الذي حصل عليه الكيميائيون الفرنسيون، وفي عام 1824 أعلن عن مادة عنصرية جديدة أطلق عليها اسم "السيليكون". تم الحصول على السيليكون البلوري فقط في عام 1854 من قبل الكيميائي الفرنسي أ. إي. سانت كلير ديفيل (سم.سانت كلير ديفيل (هنري إتيان) .
التواجد في الطبيعة
ومن حيث توافره في القشرة الأرضية، يحتل السيليكون المرتبة الثانية بين جميع العناصر (بعد الأكسجين). يشكل السيليكون 27.7% من كتلة القشرة الأرضية. السيليكون هو أحد مكونات عدة مئات من السيليكات الطبيعية المختلفة (سم.السيليكات)والألومينوسيليكات (سم.سيليكات الألومنيوم). كما أن السيليكا، أو ثاني أكسيد السيليكون، منتشرة على نطاق واسع (سم.ثاني أكسيد السيليكون) SiO 2 (رمال النهر (سم.رمل)الكوارتز (سم.كوارتز)الصوان (سم.فلينت)الخ)، وتشكل حوالي 12% من القشرة الأرضية (من حيث الكتلة). لا يتواجد السيليكون بشكل حر في الطبيعة.
إيصال
في الصناعة، يتم إنتاج السيليكون عن طريق تقليل ذوبان SiO 2 مع فحم الكوك عند درجة حرارة حوالي 1800 درجة مئوية في أفران القوس. تبلغ نسبة نقاء السيليكون الذي يتم الحصول عليه بهذه الطريقة حوالي 99.9٪. نظرًا لأن السيليكون عالي النقاء ضروري للاستخدام العملي، تتم معالجة السيليكون الناتج بالكلور. يتم تشكيل مركبات من التركيبة SiCl 4 وSiCl 3 H. ويتم تنقية هذه الكلوريدات بطرق مختلفة من الشوائب وفي المرحلة النهائية يتم اختزالها بالهيدروجين النقي. من الممكن أيضًا تنقية السيليكون عن طريق الحصول أولاً على مبيد سيليسيوم المغنيسيوم Mg 2 Si. بعد ذلك، يتم الحصول على أحادي السيلان المتطاير SiH 4 من مبيد سيليسيوم المغنيسيوم باستخدام أحماض الهيدروكلوريك أو الأسيتيك. تتم تنقية المونوسيلان أيضًا عن طريق التصحيح والامتصاص وطرق أخرى، ثم يتحلل إلى السيليكون والهيدروجين عند درجة حرارة حوالي 1000 درجة مئوية. يتم تقليل محتوى الشوائب في السيليكون التي تم الحصول عليها بهذه الطرق إلى 10 -8 -10 -6٪ بالوزن.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
شعرية بلورية من نوع الماس المكعب الذي يركز على الوجه من السيليكون، المعلمة أ = 0.54307 نانومتر (تم الحصول على تعديلات متعددة الأشكال للسيليكون عند ضغوط عالية)، ولكن نظرًا لطول الرابطة الأطول بين ذرات Si-Si مقارنة بطول الرابطة CC-C، فإن صلابة السيليكون أقل بكثير من صلابة الماس.
كثافة السيليكون 2.33 كجم/دم3. نقطة الانصهار 1410 درجة مئوية، نقطة الغليان 2355 درجة مئوية. السيليكون هش، فقط عند تسخينه فوق 800 درجة مئوية يصبح مادة بلاستيكية. ومن المثير للاهتمام أن السيليكون شفاف بالنسبة للأشعة تحت الحمراء (IR).
عنصر السيليكون هو أشباه الموصلات النموذجية (سم.أشباه الموصلات). فجوة النطاق عند درجة حرارة الغرفة هي 1.09 فولت. تركيز الموجات الحاملة الحالية في السيليكون ذات الموصلية الجوهرية عند درجة حرارة الغرفة هو 1.5·10 16 م -3. تتأثر الخواص الكهربائية للسيليكون البلوري بشكل كبير بالشوائب الدقيقة التي يحتوي عليها. للحصول على بلورات السيليكون المفردة مع موصلية الثقب، يتم إدخال إضافات عناصر المجموعة الثالثة - البورون - إلى السيليكون. (سم. BOR (عنصر كيميائي))والألومنيوم (سم.الألومنيوم)، الغاليوم (سم.الغاليوم)والهند (سم.إنديوم), مع الموصلية الإلكترونية - إضافة عناصر المجموعة الخامسة - الفوسفور (سم.الفوسفور)الزرنيخ (سم.الزرنيخ)أو الأنتيمون (سم.الأنتيمون). يمكن أن تتنوع الخواص الكهربائية للسيليكون عن طريق تغيير ظروف معالجة البلورات المفردة، على وجه الخصوص، عن طريق معالجة سطح السيليكون بعوامل كيميائية مختلفة.
كيميائيا، السيليكون غير نشط. عند درجة حرارة الغرفة، يتفاعل فقط مع غاز الفلور، مما يؤدي إلى تكوين رباعي فلوريد السيليكون SiF 4 . عند تسخينه إلى درجة حرارة 400-500 درجة مئوية، يتفاعل السيليكون مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد SiO 2، مع الكلور والبروم واليود لتكوين رباعيات الهاليدات شديدة التقلب SiHal 4.
لا يتفاعل السيليكون مباشرة مع الهيدروجين، فمركبات السيليكون مع الهيدروجين هي سيلانات (سم.سيلان)بالصيغة العامة Si n H 2n+2 - تم الحصول عليها بشكل غير مباشر. يتم إطلاق Monosilane SiH 4 (غالبًا ما يسمى ببساطة silane) عندما تتفاعل مبيدات السيليكات المعدنية مع المحاليل الحمضية، على سبيل المثال:
Ca2Si + 4HCl = 2CaCl2 + SiH4
يحتوي السيلان SiH 4 المتكون في هذا التفاعل على خليط من السيلانات الأخرى، على وجه الخصوص، ديسيلان Si 2 H 6 و تريسيلان Si 3 H 8، حيث توجد سلسلة من ذرات السيليكون المترابطة بواسطة روابط مفردة (-Si-Si-Si -) .
مع النيتروجين، يشكل السيليكون عند درجة حرارة حوالي 1000 درجة مئوية نيتريد Si 3 N 4، مع البورون - البوريدات المستقرة حراريًا وكيميائيًا SiB 3 وSiB 6 وSiB 12. مركب من السيليكون وأقرب نظير له حسب الجدول الدوري - الكربون - كربيد السيليكون SiC (carborundum) (سم.كاربوراندوم)) يتميز بالصلابة العالية والتفاعل الكيميائي المنخفض. يستخدم الكاربورندوم على نطاق واسع كمادة كاشطة.
عندما يتم تسخين السيليكون مع المعادن، تتشكل مبيدات السيليكات (سم.المبيدات الحشرية). يمكن تقسيم مبيدات السيليكات إلى مجموعتين: المبيدات الأيونية التساهمية (مبيدات السيليكات القلوية والمعادن الأرضية القلوية والمغنيسيوم مثل Ca 2 Si وMg 2 Si وغيرها) والمبيدات الشبيهة بالمعادن (مبيدات السيليكات للمعادن الانتقالية). تتحلل مبيدات سيليكات المعادن النشطة تحت تأثير الأحماض، أما مبيدات سيليكات المعادن الانتقالية فهي مستقرة كيميائيا ولا تتحلل تحت تأثير الأحماض. تتميز مبيدات السيليكات الشبيهة بالمعادن بنقاط انصهار عالية (تصل إلى 2000 درجة مئوية). غالبًا ما يتم تشكيل مبيدات السيليكات الشبيهة بالمعادن من التركيبات MSi و M 3 Si 2 و M 2 Si 3 و M 5 Si 3 و MSi 2. تعتبر مبيدات السيليكات الشبيهة بالمعادن خاملة كيميائيًا ومقاومة للأكسجين حتى في درجات الحرارة المرتفعة.
ثاني أكسيد السيليكون SiO 2 هو أكسيد حمضي لا يتفاعل مع الماء. موجود في شكل عدة أشكال (الكوارتز (سم.كوارتز)، ترايديميت، كريستوبالايت، زجاجي شافي 2). من بين هذه التعديلات، يعتبر الكوارتز ذو أهمية عملية كبيرة. الكوارتز لديه خصائص كهرضغطية (سم.المواد الكهرضغطية)، فهو شفاف للأشعة فوق البنفسجية. ويتميز بمعامل تمدد حراري منخفض جدًا، لذا فإن الأطباق المصنوعة من الكوارتز لا تتشقق عند تغيرات درجات الحرارة التي تصل إلى 1000 درجة.
الكوارتز مقاوم كيميائيا للأحماض، ولكنه يتفاعل مع حمض الهيدروفلوريك:
SiO 2 + 6HF =H2 + 2H2O
وغاز فلوريد الهيدروجين HF:
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O
يتم استخدام هذين التفاعلين على نطاق واسع لنقش الزجاج.
عندما يندمج SiO 2 مع القلويات والأكاسيد الأساسية، وكذلك مع كربونات المعادن النشطة، تتشكل السيليكات (سم.السيليكات)- أملاح أحماض السيليك الضعيفة جداً غير القابلة للذوبان في الماء والتي ليس لها تركيب ثابت (سم.أحماض السيليك)الصيغة العامة xH 2 O ySiO 2 (في كثير من الأحيان في الأدبيات لا يكتبون بدقة شديدة ليس عن أحماض السيليك، ولكن عن حمض السيليك، على الرغم من أنهم يتحدثون في الواقع عن نفس الشيء). على سبيل المثال، يمكن الحصول على أورثوسيليكات الصوديوم:
SiO 2 + 4NaOH = (2Na 2 O) SiO 2 + 2H 2 O،
ميتاسيليكات الكالسيوم:
SiO 2 + CaO = CaO SiO 2
أو مزيج من سيليكات الكالسيوم والصوديوم:
Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 = Na2O CaO6SiO2 + 2CO2
يُصنع زجاج النوافذ من سيليكات Na 2 O · CaO · 6SiO 2.
تجدر الإشارة إلى أن معظم السيليكات ليس لها تركيبة ثابتة. من بين جميع السيليكات، فقط سيليكات الصوديوم والبوتاسيوم قابلة للذوبان في الماء. تسمى محاليل هذه السيليكات في الماء بالزجاج القابل للذوبان. بسبب التحلل المائي، تتميز هذه المحاليل ببيئة قلوية للغاية. تتميز السيليكات المتحللة بالماء بتكوين محاليل غروانية غير حقيقية. عندما تتحمض محاليل سيليكات الصوديوم أو البوتاسيوم، يترسب راسب جيلاتيني أبيض من أحماض السيليك المائية.
العنصر الهيكلي الرئيسي لكل من ثاني أكسيد السيليكون الصلب وجميع السيليكات هو المجموعة، حيث تكون ذرة السيليكون Si محاطة برباعي وجوه مكون من أربع ذرات أكسجين O. وفي هذه الحالة، ترتبط كل ذرة أكسجين بذرتين من ذرات السيليكون. يمكن ربط الأجزاء ببعضها البعض بطرق مختلفة. من بين السيليكات، حسب طبيعة الروابط في شظاياها، يتم تقسيمها إلى جزيرة وسلسلة وشريط وطبقات وإطار وغيرها.
عندما يتم تقليل SiO 2 بواسطة السيليكون عند درجات حرارة عالية، يتم تشكيل أول أكسيد السيليكون من التركيبة SiO.
يتميز السيليكون بتكوين مركبات السيليكون العضوي (سم.مركبات أورجانوسيلون)، حيث ترتبط ذرات السيليكون في سلاسل طويلة بسبب سد ذرات الأكسجين -O-، ولكل ذرة سيليكون، بالإضافة إلى ذرتي O، جذرين عضويان آخران R 1 و R 2 = CH 3، C 2 H 5، يتم إرفاق C 6 بـ H 5 و CH 2 CH 2 CF 3 وما إلى ذلك.
طلب
يستخدم السيليكون كمادة شبه موصلة. يستخدم الكوارتز كمادة كهرضغطية، وكمادة لصناعة أواني الطبخ الكيميائية المقاومة للحرارة (الكوارتز)، ومصابيح الأشعة فوق البنفسجية. تستخدم السيليكات على نطاق واسع كمواد بناء. زجاج النوافذ عبارة عن سيليكات غير متبلورة. تتميز مواد السيليكون العضوي بمقاومة التآكل العالية وتستخدم على نطاق واسع في الممارسة العملية مثل زيوت السيليكون والمواد اللاصقة والمطاط والورنيش.
الدور البيولوجي
بالنسبة لبعض الكائنات الحية، يعتبر السيليكون عنصرًا حيويًا مهمًا (سم.العناصر الحيوية). وهو جزء من الهياكل الداعمة في النباتات والهياكل العظمية في الحيوانات. يتركز السيليكون بكميات كبيرة بواسطة الكائنات البحرية - الدياتومات. (سم.طحالب الدياتوم)، أخصائيو الأشعة (سم.راديولاريا)اسفنج (سم.سبونج). تحتوي الأنسجة العضلية البشرية على (1-2)·10 -2% سيليكون، الأنسجة العظمية - 17·10 -4%، الدم - 3.9 ملغم/لتر. يدخل ما يصل إلى 1 جرام من السيليكون إلى جسم الإنسان مع الطعام يوميًا.
مركبات السيليكون ليست سامة. لكن استنشاق جزيئات شديدة التشتت من كل من السيليكات وثاني أكسيد السيليكون، والتي تتشكل، على سبيل المثال، أثناء عمليات التفجير، عند حفر الصخور في المناجم، أثناء تشغيل آلات السفع الرملي، وما إلى ذلك، أمر خطير للغاية.تتبلور الجسيمات الدقيقة SiO 2 التي تدخل الرئتين فيها، والبلورات الناتجة تدمر أنسجة الرئة وتسبب مرضًا خطيرًا - داء السحار السيليسي (سم.السيليكوسيس). ولمنع دخول هذا الغبار الخطير إلى رئتيك، عليك استخدام جهاز التنفس الصناعي لحماية جهازك التنفسي.

القاموس الموسوعي. 2009 .

انظر ما هو "السيليكون" في القواميس الأخرى:

- (الرمز Si)، عنصر كيميائي رمادي واسع الانتشار من المجموعة الرابعة من الجدول الدوري، غير معدني. تم عزله لأول مرة بواسطة ينس بيرزيليوس في عام 1824. ويوجد السيليكون فقط في مركبات مثل السيليكا (ثاني أكسيد السيليكون) أو في... ... القاموس الموسوعي العلمي والتقني

السيليكون- يتم إنتاجه بشكل حصري تقريبًا عن طريق الاختزال الحراري للسيليكا باستخدام أفران القوس الكهربائي. وهو موصل رديء للحرارة والكهرباء، وهو أصلب من الزجاج، وعادة ما يكون على شكل مسحوق أو قطع عديمة الشكل في كثير من الأحيان... ... المصطلحات الرسمية

السيليكون- الكيمياء. عنصر، غير معدني، رمز Si (lat. السيليسيوم)، في. ن. 14، في. م.28.08؛ ومن المعروف أن السيليكون غير المتبلور والسيليكون البلوري (المبني من نفس نوع بلورات الماس). مسحوق بني غير متبلور K. ذو هيكل مكعب في درجة عالية من التشتت ... ... موسوعة البوليتكنيك الكبيرة

- (السيليسيوم)، Si، عنصر كيميائي من المجموعة الرابعة من الجدول الدوري، العدد الذري 14، الكتلة الذرية 28.0855؛ غير المعدنية، نقطة انصهار 1415 درجة مئوية. يعتبر السيليكون ثاني أكثر العناصر وفرة على وجه الأرض بعد الأكسجين، ويبلغ محتواه في القشرة الأرضية 27.6% وزناً. الموسوعة الحديثة

Si (lat. Silicium * a. silicium، silicon؛ n. Silizium؛ f. silicium؛ i. siliseo)، مادة كيميائية. عنصر المجموعة الرابعة الدورية. نظام مندليف، في. ن. 14، في. م 28086. هناك 3 نظائر مستقرة موجودة في الطبيعة: 28Si (92.27)، 29Si (4.68%)، 30Si (3 ... الموسوعة الجيولوجية

تعليمات

النظام الدوري عبارة عن “منزل” متعدد الطوابق يحتوي على عدد كبير من الشقق. كل “مستأجر” أو في شقته الخاصة تحت رقم معين وهو دائم. وبالإضافة إلى ذلك، فإن العنصر له "لقب" أو اسم، مثل الأكسجين أو البورون أو النيتروجين. بالإضافة إلى هذه البيانات، تحتوي كل "شقة" على معلومات مثل الكتلة الذرية النسبية، والتي قد تكون لها قيم دقيقة أو مقربة.

وكما هو الحال في أي منزل، هناك «مداخل»، أي مجموعات. علاوة على ذلك، في مجموعات، توجد العناصر على اليسار واليمين، وتشكل. اعتمادًا على الجانب الذي يوجد به المزيد، يُسمى هذا الجانب بالجانب الرئيسي. وبالتالي فإن المجموعة الفرعية الأخرى ستكون ثانوية. يحتوي الجدول أيضًا على "طوابق" أو فترات. علاوة على ذلك، يمكن أن تكون الفترات كبيرة (تتكون من صفين) وصغيرة (تتكون من صف واحد فقط).

يوضح الجدول تركيب ذرة أحد العناصر، حيث يحتوي كل عنصر منها على نواة موجبة الشحنة تتكون من بروتونات ونيوترونات، بالإضافة إلى إلكترونات سالبة الشحنة تدور حولها. عدد البروتونات والإلكترونات هو نفسه عدديًا ويتم تحديده في الجدول من خلال الرقم التسلسلي للعنصر. على سبيل المثال، العنصر الكيميائي الكبريت هو رقم 16، وبالتالي سيكون لديه 16 بروتونًا و16 إلكترونًا.

لتحديد عدد النيوترونات (الجسيمات المحايدة الموجودة أيضًا في النواة)، اطرح عددها الذري من الكتلة الذرية النسبية للعنصر. على سبيل المثال، الحديد لديه كتلة ذرية نسبية 56 وعدد ذري ​​26. وبالتالي، 56 – 26 = 30 بروتونًا للحديد.

توجد الإلكترونات على مسافات مختلفة من النواة، وتشكل مستويات الإلكترون. لتحديد عدد المستويات الإلكترونية (أو الطاقة)، ​​عليك أن تنظر إلى عدد الفترة التي يوجد فيها العنصر. على سبيل المثال، الألومنيوم في الفترة الثالثة، وبالتالي سيكون له 3 مستويات.

من خلال رقم المجموعة (ولكن فقط للمجموعة الفرعية الرئيسية) يمكنك تحديد أعلى تكافؤ. على سبيل المثال، عناصر المجموعة الأولى من المجموعة الفرعية الرئيسية (الليثيوم، الصوديوم، البوتاسيوم، إلخ) لها تكافؤ يساوي 1. وبناءً على ذلك، فإن عناصر المجموعة الثانية (البريليوم، المغنيسيوم، الكالسيوم، إلخ) سيكون لها تكافؤ يساوي 1. 2.

يمكنك أيضًا استخدام الجدول لتحليل خصائص العناصر. ومن اليسار إلى اليمين، تضعف الخصائص المعدنية، وتزداد الخصائص غير المعدنية. ويظهر ذلك بوضوح في مثال الدورة الثانية: فهي تبدأ بفلز الصوديوم القلوي، ثم فلز المغنيسيوم الأرضي القلوي، وبعده عنصر الألومنيوم المذبذب، ثم اللافلزات السيليكون والفوسفور والكبريت وتنتهي الفترة بالمواد الغازية. - الكلور والأرجون. في الفترة التالية، لوحظ اعتماد مماثل.

من الأعلى إلى الأسفل، يُلاحظ أيضًا وجود نمط - تزداد الخواص المعدنية، وتضعف الخواص غير المعدنية. وهذا يعني، على سبيل المثال، أن السيزيوم أكثر نشاطًا مقارنة بالصوديوم.

تعريف

السيليكون- العنصر الرابع عشر من الجدول الدوري . التعيين - Si من الكلمة اللاتينية "السيليسيوم". يقع في الشوط الثالث من المجموعة الرابعة. يشير إلى غير المعادن. الشحنة النووية 14.

يعد السيليكون أحد العناصر الأكثر شيوعًا في القشرة الأرضية. وهو يشكل 27% (بالوزن) من جزء القشرة الأرضية الذي يمكن الوصول إليه في دراستنا، ويحتل المرتبة الثانية من حيث الوفرة بعد الأكسجين. في الطبيعة، يتم العثور على السيليكون فقط في المركبات: في شكل ثاني أكسيد السيليكون SiO 2، يسمى أنهيدريد السيليكون أو السيليكا، في شكل أملاح أحماض السيليكات (السيليكات). تعتبر سيليكات الألمنيوم هي الأكثر انتشارًا في الطبيعة، أي. سيليكات تحتوي على الألومنيوم. وتشمل هذه الفلسبار، الميكا، الكاولين، الخ.

مثل الكربون، الذي هو جزء من جميع المواد العضوية، فإن السيليكون هو العنصر الأكثر أهمية في المملكة النباتية والحيوانية.

في الظروف العادية، يكون السيليكون مادة رمادية داكنة (الشكل 1). يبدو وكأنه المعدن. حراري - نقطة الانصهار هي 1415 درجة مئوية. يتميز بالصلابة العالية.

أرز. 1. السيليكون. مظهر.

الوزن الذري والجزيئي للسيليكون

الكتلة الجزيئية النسبية لمادة (M r) هي رقم يوضح عدد المرات التي تكون فيها كتلة جزيء معين أكبر من 1/12 كتلة ذرة الكربون، والكتلة الذرية النسبية لعنصر (A r) هي كم مرة يكون متوسط ​​كتلة ذرات العنصر الكيميائي أكبر من 1/12 كتلة ذرة الكربون.

نظرًا لوجود السيليكون في الحالة الحرة على شكل جزيئات Si أحادية الذرة، فإن قيم كتلته الذرية والجزيئية تتطابق. وهي تساوي 28.084.

التعديلات المتآصلة والمتآصلة للسيليكون

يمكن أن يتواجد السيليكون في شكل تعديلين متآصلين: شبيه بالألماس (مكعب) (مستقر) وشبيه بالجرافيت (غير مستقر). السيليكون الشبيه بالماس في حالة صلبة مجمعة، والسيليكون الشبيه بالجرافيت في حالة غير متبلورة. كما أنها تختلف في المظهر والنشاط الكيميائي.

السيليكون البلوري هو مادة رمادية داكنة ذات بريق معدني، والسيليكون غير المتبلور هو مسحوق بني. التعديل الثاني أكثر تفاعلاً من الأول.

نظائر السيليكون

من المعروف أنه يمكن العثور على السيليكون في الطبيعة على شكل ثلاثة نظائر مستقرة هي 28 Si و29 Si و30 Si. أعدادها الكتلية هي 28 و29 و30 على التوالي. تحتوي نواة ذرة نظير السيليكون 28 Si على أربعة عشر بروتونًا وأربعة عشر نيوترونًا، ويحتوي النظيران 29 Si و30 Si على نفس عدد البروتونات، خمسة عشر وستة عشر نيوترونًا، على التوالي.

هناك نظائر اصطناعية للسيليكون بأعداد كتلية من 22 إلى 44، ومن بينها الأطول عمرًا هو 32 سي مع عمر نصف يبلغ 170 عامًا.

أيونات السيليكون

يوجد عند مستوى الطاقة الخارجي لذرة السيليكون أربعة إلكترونات وهي التكافؤ:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 .

نتيجة للتفاعل الكيميائي، يمكن للسيليكون أن يتخلى عن إلكترونات التكافؤ، أي. تكون مانحة لها وتتحول إلى أيون موجب الشحنة، أو تقبل إلكترونات من ذرة أخرى، أي. يكون متقبلاً، ويتحول إلى أيون سالب الشحنة:

سي 0 -4e → سي 4+؛

سي 0 +4e → سي 4- .

جزيء السيليكون والذرة

في الحالة الحرة، يوجد السيليكون على شكل جزيئات Si أحادية الذرة. فيما يلي بعض الخصائص التي تميز ذرة وجزيء السيليكون:

سبائك السيليكون

يستخدم السيليكون في صناعة المعادن. وهو بمثابة أحد مكونات العديد من السبائك. وأهمها السبائك المعتمدة على الحديد والنحاس والألومنيوم.

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

مثال 2

• التعيين - سي (السيليكون)؛
• الفترة - الثالث؛
• المجموعة - 14 (IVa)؛
• الكتلة الذرية - 28.0855؛
• العدد الذري - 14؛
• نصف القطر الذري = 132 م؛
• نصف القطر التساهمي = 111 م؛
• توزيع الإلكترون - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 ؛
• درجة حرارة الانصهار = 1412 درجة مئوية؛
• نقطة الغليان = 2355 درجة مئوية؛
• السالبية الكهربية (حسب بولينج / وفقًا لألبريد وروتشو) = 1.90/1.74؛
• حالة الأكسدة: +4، +2، 0، -4؛
• الكثافة (رقم) = 2.33 جم/سم3؛
• الحجم المولي = 12.1 سم3 /مول.

مركبات السيليكون:

تم عزل السيليكون لأول مرة في شكله النقي في عام 1811 (الفرنسي جي إل جاي لوساك و إل جي تينارد). تم الحصول على السيليكون العنصري النقي في عام 1825 (السويدي جي جي بيرسيليوس). تلقى العنصر الكيميائي اسمه "السيليكون" (مترجم من اليونانية القديمة باسم الجبل) في عام 1834 (الكيميائي الروسي جي آي هيس).

السيليكون هو العنصر الكيميائي الأكثر شيوعًا (بعد الأكسجين) على الأرض (يبلغ محتوى القشرة الأرضية 28-29٪ بالوزن). في الطبيعة، غالبا ما يوجد السيليكون في شكل السيليكا (الرمل، الكوارتز، الصوان، الفلسبار)، وكذلك في السيليكات والألومينوسيليكات. السيليكون في شكله النقي نادر للغاية. العديد من السيليكات الطبيعية في شكلها النقي عبارة عن أحجار كريمة: الزمرد والتوباز والزبرجد - كل هذا من السيليكون. يوجد أكسيد السيليكون البلوري النقي (IV) في شكل بلورات صخرية وكوارتز. يشكل أكسيد السيليكون، الذي يحتوي على شوائب مختلفة، أحجارًا ثمينة وشبه كريمة - الجمشت والعقيق واليشب.

أرز. هيكل ذرة السيليكون.

التكوين الإلكتروني للسيليكون هو 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 (انظر التركيب الإلكتروني للذرات). على مستوى الطاقة الخارجي، يحتوي السيليكون على 4 إلكترونات: 2 مقترنين في المستوى الفرعي 3s + 2 غير مقترنين في المدارات p. عندما تنتقل ذرة السيليكون إلى حالة مثارة، فإن إلكترونًا واحدًا من المستوى الفرعي s "يترك" زوجه وينتقل إلى المستوى الفرعي p، حيث يوجد مدار حر واحد. وهكذا، في الحالة المثارة، يأخذ التكوين الإلكتروني لذرة السيليكون الشكل التالي: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3.

أرز. انتقال ذرة السيليكون إلى الحالة المثارة.

وبالتالي، يمكن أن يظهر السيليكون في المركبات تكافؤًا قدره 4 (في أغلب الأحيان) أو 2 (انظر التكافؤ). يتفاعل السيليكون (وكذلك الكربون) مع عناصر أخرى، ويشكل روابط كيميائية يمكنه من خلالها التخلي عن إلكتروناته وقبولها، ولكن القدرة على قبول الإلكترونات في ذرات السيليكون أقل وضوحًا منها في ذرات الكربون، وذلك بسبب حجم السيليكون الأكبر. ذرة.

حالات أكسدة السيليكون:

• -4 : SiH 4 (سيلان)، Ca 2 Si، Mg 2 Si (سيليكات معدنية)؛
• +4 - الأكثر استقرارا: SiO 2 (أكسيد السيليكون)، H 2 SiO 3 (حمض السيليك)، السيليكات وهاليدات السيليكون؛
• 0 : سي (مادة بسيطة)

السيليكون كمادة بسيطة

السيليكون عبارة عن مادة بلورية ذات لون رمادي داكن ولها بريق معدني. السيليكون البلوريهو أشباه الموصلات.

يشكل السيليكون تعديلًا متآصلًا واحدًا فقط، مشابهًا للماس، ولكنه ليس بنفس القوة، نظرًا لأن روابط Si-Si ليست قوية كما في جزيء الكربون الماسي (انظر الماس).

السيليكون غير المتبلور- مسحوق بني، درجة انصهاره 1420 درجة مئوية.

يتم الحصول على السيليكون البلوري من السيليكون غير المتبلور عن طريق إعادة البلورة. على عكس السيليكون غير المتبلور، وهو مادة كيميائية نشطة إلى حد ما، فإن السيليكون البلوري أكثر خاملة من حيث التفاعل مع المواد الأخرى.

يكرر هيكل الشبكة البلورية للسيليكون بنية الماس - كل ذرة محاطة بأربع ذرات أخرى تقع في رؤوس رباعي السطوح. وترتبط الذرات معًا بروابط تساهمية، وهي ليست بقوة روابط الكربون الموجودة في الألماس. لهذا السبب، حتى في لا. تنكسر بعض الروابط التساهمية في السيليكون البلوري، مما يؤدي إلى إطلاق بعض الإلكترونات، مما يجعل السيليكون قليل التوصيل الكهربائي. مع تسخين السيليكون، في الضوء أو عند إضافة بعض الشوائب، يزداد عدد الروابط التساهمية المكسورة، ونتيجة لذلك يزداد عدد الإلكترونات الحرة، وبالتالي تزداد التوصيلية الكهربائية للسيليكون أيضًا.

الخواص الكيميائية للسيليكون

مثل الكربون، يمكن للسيليكون أن يكون عامل اختزال وعامل مؤكسد، اعتمادًا على المادة التي يتفاعل معها.

في لا. يتفاعل السيليكون فقط مع الفلور، وهو ما يفسره الشبكة البلورية القوية إلى حد ما للسيليكون.

يتفاعل السيليكون مع الكلور والبروم عند درجات حرارة تزيد عن 400 درجة مئوية.

يتفاعل السيليكون مع الكربون والنيتروجين فقط عند درجات حرارة عالية جدًا.

• في التفاعلات مع اللافلزات، يعمل السيليكون الحد من وكيل:
  • في الظروف العادية، يتفاعل السيليكون من اللافلزات فقط مع الفلور، مكونًا هاليد السيليكون:
    سي + 2F2 = SiF4
  • عند درجات حرارة عالية، يتفاعل السيليكون مع الكلور (400 درجة مئوية)، والأكسجين (600 درجة مئوية)، والنيتروجين (1000 درجة مئوية)، والكربون (2000 درجة مئوية):
    • Si + 2Cl 2 = SiCl 4 - هاليد السيليكون؛
    • Si + O 2 = SiO 2 - أكسيد السيليكون؛
    • 3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 - نيتريد السيليكون؛
    • Si + C = SiC - كاربورندوم (كربيد السيليكون)
• في التفاعلات مع المعادن، يوجد السيليكون عامل مؤكسد(تشكلت الساليسيدس:
  Si + 2Mg = Mg2 Si
• في التفاعلات مع المحاليل المركزة للقلويات، يتفاعل السيليكون مع إطلاق الهيدروجين، مكونًا أملاحًا قابلة للذوبان من حمض السيليك، تسمى السيليكات:
  Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2
• لا يتفاعل السيليكون مع الأحماض (باستثناء HF).

تحضير واستخدام السيليكون

الحصول على السيليكون:

• في المختبر - من السيليكا (العلاج بالألمنيوم):
  3SiO 2 + 4Al = 3Si + 2Al 2 O 3
• في الصناعة - عن طريق اختزال أكسيد السيليكون بفحم الكوك (السيليكون النقي تقنيًا) عند درجة حرارة عالية:
  SiO 2 + 2C = Si + 2CO
• يتم الحصول على أنقى السيليكون عن طريق اختزال رابع كلوريد السيليكون بالهيدروجين (الزنك) عند درجة حرارة عالية:
  SiCl 4 +2H 2 = Si+4HCl

تطبيق السيليكون:

• إنتاج العناصر المشعة لأشباه الموصلات.
• كمضافات معدنية في إنتاج مركبات مقاومة للحرارة ومقاومة للأحماض.
• في إنتاج الخلايا الكهروضوئية للبطاريات الشمسية؛
• كمقومات التيار المتردد.