मुख्यपृष्ठ » माझे आयुष्य » सिलिकॉन. सिलिकॉनचे गुणधर्म

सिलिकॉन. सिलिकॉनचे गुणधर्म

सिलिकॉन(lat. silicium), si, मेंडेलीव्हच्या नियतकालिक प्रणालीच्या गट IV चे रासायनिक घटक; अणुक्रमांक 14, अणु वस्तुमान 28.086. निसर्गात, घटक तीन स्थिर समस्थानिकेद्वारे दर्शविला जातो: 28 si (92.27%), 29 si (4.68%) आणि 30 si (3.05%).

ऐतिहासिक संदर्भ . के संयुगे, पृथ्वीवर व्यापक, पाषाण युगापासून मनुष्याला ज्ञात आहेत. मजुरीसाठी आणि शिकारीसाठी दगडांच्या साधनांचा वापर अनेक सहस्राब्दी चालू राहिला. के संयुगांचा वापर त्यांच्या प्रक्रियेशी संबंधित - उत्पादन काच -सुमारे 3000 ईसापूर्व सुरू झाला. e (प्राचीन इजिप्तमध्ये). K. चे सर्वात जुने संयुग डायऑक्साइड सिओ 2 (सिलिका) आहे. 18 व्या शतकात सिलिका एक साधी शरीर मानली जात होती आणि त्याला "पृथ्वी" म्हणून संबोधले जाते (त्याच्या नावात प्रतिबिंबित होते). सिलिकाच्या रचनेची जटिलता I. Ya ने स्थापित केली होती. बर्झेलियस.प्रथमच, 1825 मध्ये, त्यांनी सिलिकॉन फ्लोराईड sif 4 मधून मूलभूत कॅल्शियम मिळवले, नंतरचे पोटॅशियम धातूने कमी केले. नवीन घटकाला "सिलिकॉन" (लॅटिन सिलेक्स - चकमक) असे नाव देण्यात आले. रशियन नावाची ओळख G.I. हेस 1834 मध्ये.

निसर्गात व्यापकता . पृथ्वीच्या कवचाच्या व्याप्तीच्या दृष्टीने, ऑक्सिजन हा दुसरा घटक आहे (ऑक्सिजन नंतर), लिथोस्फियरमध्ये त्याची सरासरी सामग्री 29.5% (वस्तुमानानुसार) आहे. पृथ्वीच्या कवचामध्ये, कार्बन प्राणी आणि वनस्पती जगामध्ये कार्बन सारखीच प्राथमिक भूमिका बजावते. ऑक्सिजनच्या भू-रसायनशास्त्रासाठी, त्याचा ऑक्सिजनशी अत्यंत मजबूत संबंध महत्त्वाचा आहे. लिथोस्फियरचा सुमारे 12% खनिज स्वरूपात सिलिका सिओ 2 आहे क्वार्ट्जआणि त्याचे प्रकार. लिथोस्फियरच्या 75% मध्ये विविध असतात सिलिकेटआणि ॲल्युमिनोसिलिकेट(फेल्डस्पार्स, माइकस, एम्फिबोल्स इ.). सिलिका असलेल्या खनिजांची एकूण संख्या 400 पेक्षा जास्त आहे .

मॅग्मॅटिक प्रक्रियेदरम्यान, कॅल्शियमचे कमकुवत भेदभाव उद्भवते: ते ग्रॅनिटॉइड्स (32.3%) आणि अल्ट्राबेसिक खडकांमध्ये (19%) दोन्ही जमा होते. उच्च तापमान आणि उच्च दाबावर, sio 2 ची विद्राव्यता वाढते. पाण्याच्या वाफेसह त्याचे स्थलांतर देखील शक्य आहे, म्हणून हायड्रोथर्मल नसांचे पेग्मॅटाइट्स क्वार्ट्जच्या महत्त्वपूर्ण एकाग्रतेद्वारे दर्शविले जातात, जे बहुतेकदा धातूच्या घटकांशी संबंधित असतात (सोने-क्वार्ट्ज, क्वार्ट्ज-कॅसिटराइट इ. शिरा).

भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म. कार्बन धातूच्या चमकाने गडद राखाडी क्रिस्टल्स बनवतो, ज्यात चेहरा-केंद्रित घन हिरा-प्रकारची जाळी असते ज्याचा कालावधी a = 5.431 a, आणि 2.33 g/cm 3 घनता असतो. अतिशय उच्च दाबावर, 2.55 g/cm 3 च्या घनतेसह एक नवीन (उघडपणे षटकोनी) बदल प्राप्त झाला. K. 1417°C वर वितळते, 2600°C वर उकळते. विशिष्ट उष्णता क्षमता (20-100°C वर) 800 J/ (kg? K), किंवा 0.191 cal/ (g? deg); अगदी शुद्ध नमुन्यांसाठीही थर्मल चालकता स्थिर नसते आणि ती (25°C) 84-126 W/ (m? K), किंवा 0.20-0.30 cal/ (cm? sec? deg) श्रेणीत असते. रेखीय विस्ताराचे तापमान गुणांक 2.33? 10 -6 K -1 ; 120k च्या खाली ते नकारात्मक होते. K. लाँग-वेव्ह इन्फ्रारेड किरणांना पारदर्शक आहे; अपवर्तक निर्देशांक (l =6 µm साठी) 3.42; डायलेक्ट्रिक स्थिरांक 11.7. K. डायमॅग्नेटिक आहे, अणु चुंबकीय संवेदनशीलता -0.13 आहे? 10 -6. K. Mohs 7.0 नुसार कठोरता, Brinell 2.4 Gn/m2 (240 kgf/mm2) नुसार, लवचिक मॉड्यूलस 109 Gn/m2 (10890 kgf/mm2), संकुचितता गुणांक 0.325? 10 -6 सेमी 2 /किलो. के. ठिसूळ साहित्य; लक्षात येण्याजोगे प्लास्टिकचे विकृती 800 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त तापमानात सुरू होते.

K. एक अर्धसंवाहक आहे ज्याचा वापर वाढत आहे. तांब्याचे विद्युत गुणधर्म अशुद्धतेवर अवलंबून असतात. खोलीच्या तपमानावर सेलची आंतरिक विशिष्ट व्हॉल्यूमेट्रिक विद्युत प्रतिरोधकता 2.3 मानली जाते? 10 3 ओम? मी(2,3 ? 10 5 ओम? सेमी) .

चालकता सह सेमीकंडक्टर सर्किट आर-प्रकार (ॲडिटिव्ह B, al, in किंवा ga) आणि n-प्रकार (ॲडिटिव्ह P, bi, as किंवा sb) मध्ये लक्षणीयरीत्या कमी प्रतिकार असतो. विद्युत मोजमापानुसार बँड अंतर 1.21 आहे ev 0 वर TOआणि 1.119 पर्यंत कमी होते ev 300 वर TO.

मेंडेलीव्हच्या नियतकालिक सारणीतील रिंगच्या स्थितीनुसार, रिंग अणूचे 14 इलेक्ट्रॉन तीन शेलमध्ये वितरीत केले जातात: पहिल्यामध्ये (न्यूक्लियसमधून) 2 इलेक्ट्रॉन, दुसऱ्यामध्ये 8, तिसऱ्यामध्ये (संतुलन) 4; इलेक्ट्रॉन शेल कॉन्फिगरेशन 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. सलग आयनीकरण क्षमता ( ev): ८.१४९; 16.34; ३३.४६ आणि ४५.१३. अणु त्रिज्या 1.33 a, सहसंयोजक त्रिज्या 1.17 a, आयनिक त्रिज्या si 4+ 0.39 a, si 4- 1.98 a.

कार्बन यौगिकांमध्ये (कार्बन प्रमाणेच) 4-व्हॅलेंटीन. तथापि, कार्बनच्या विपरीत, सिलिका, 4 च्या समन्वय क्रमांकासह, 6 ची समन्वय संख्या प्रदर्शित करते, जी त्याच्या अणूच्या मोठ्या प्रमाणाद्वारे स्पष्ट केली जाते (अशा संयुगांचे उदाहरण म्हणजे 2- गट असलेले सिलीकोफ्लोराइड्स).

कार्बन अणूचे इतर अणूंसोबतचे रासायनिक बंध सहसा संकरित sp 3 ऑर्बिटल्समुळे केले जातात, परंतु त्याच्या पाच (रिक्त) 3 पैकी दोन समाविष्ट करणे देखील शक्य आहे. डी-ऑर्बिटल्स, विशेषत: जेव्हा K. सहा-समन्वयक असतात. 1.8 (कार्बनसाठी 2.5 विरुद्ध 2.5; नायट्रोजन इ.साठी 3.0) कमी इलेक्ट्रोनेगेटिव्ह मूल्य असलेले, कार्बन नॉनमेटल्स असलेल्या संयुगांमध्ये इलेक्ट्रोपॉझिटिव्ह असते आणि ही संयुगे ध्रुवीय असतात. ऑक्सिजन si-o सह उच्च बंधनकारक ऊर्जा, 464 च्या समान kJ/mol(111 kcal/mol) , त्याच्या ऑक्सिजन संयुगे (sio 2 आणि silicates) ची स्थिरता निर्धारित करते. Si-si बंधनकारक ऊर्जा कमी आहे, 176 kJ/mol (42 kcal/mol) ; कार्बनच्या विपरीत, कार्बन हे Si अणूंमधील लांब साखळ्या आणि दुहेरी बंधांच्या निर्मितीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत नाही. हवेत, संरक्षणात्मक ऑक्साईड फिल्मच्या निर्मितीमुळे, कार्बन भारदस्त तापमानातही स्थिर असतो. ऑक्सिजनमध्ये ते 400 डिग्री सेल्सिअसपासून ऑक्सिडाइझ होते, तयार होते सिलिकॉन डाय ऑक्साईड sio 2. सिओ मोनोऑक्साइड देखील ओळखले जाते, ते वायूच्या स्वरूपात उच्च तापमानात स्थिर असते; अचानक थंड होण्याच्या परिणामी, एक घन उत्पादन मिळू शकते जे सहजपणे si आणि sio 2 च्या पातळ मिश्रणात विघटित होते. K. आम्लांना प्रतिरोधक आहे आणि केवळ नायट्रिक आणि हायड्रोफ्लोरिक आम्लांच्या मिश्रणात विरघळते; हायड्रोजन सोडल्याबरोबर गरम अल्कली द्रावणात सहज विरघळते. K. खोलीच्या तपमानावर फ्लोरिन आणि इतर हॅलोजनसह प्रतिक्रिया देते तेव्हा सामान्य सूत्र सहा 4 चे संयुगे तयार करण्यासाठी गरम केले जाते . हायड्रोजन कार्बनशी थेट प्रतिक्रिया देत नाही, आणि silicic ऍसिडस्(silanes) सिलिसाईड्सच्या विघटनाने प्राप्त होतात (खाली पहा). हायड्रोजन सिलिकॉन sih 4 ते si 8 h 18 पर्यंत ओळखले जातात (रचना संतृप्त हायड्रोकार्बन्स सारखी असते). K. ऑक्सिजन-युक्त सायलेनचे 2 गट बनवतात - siloxanesआणि सिलोक्सेन. K 1000°C पेक्षा जास्त तापमानात नायट्रोजनवर प्रतिक्रिया देतो. अतिशय व्यावहारिक महत्त्व आहे si 3 n 4 नायट्राइड, जे 1200 डिग्री सेल्सिअस तापमानातही हवेत ऑक्सिडाइझ होत नाही, ऍसिड (नायट्रिक वगळता) आणि अल्कली तसेच वितळलेल्या धातू आणि स्लॅग्सना प्रतिरोधक आहे, ज्यामुळे ते एक मौल्यवान सामग्री बनते. रासायनिक उद्योग, रीफ्रॅक्टरीज इत्यादींच्या उत्पादनासाठी. कार्बनसह कार्बनचे संयुगे त्यांच्या उच्च कडकपणा, तसेच थर्मल आणि रासायनिक प्रतिरोधकतेने वेगळे केले जातात ( सिलिकॉन कार्बाईड sic) आणि बोरॉनसह (sib 3, sib 6, sib 12). गरम झाल्यावर, क्लोरीन ऑर्गेनोक्लोरीन संयुगे (उदाहरणार्थ, ch 3 cl) सोबत (धातू उत्प्रेरकांच्या उपस्थितीत) प्रतिक्रिया देऊन ऑर्गेनोहॅलोसिलेन [उदाहरणार्थ, si (ch 3) 3 ci] तयार करते, जे संश्लेषणासाठी वापरले जाते. असंख्य पैकी ऑर्गनोसिलिकॉन संयुगे.

K. जवळजवळ सर्व धातूंसह संयुगे तयार करतात - silicides(केवळ bi, tl, pb, hg सह कनेक्शन आढळले नाहीत). 250 हून अधिक सिलिसाईड्स प्राप्त झाले आहेत, ज्याची रचना (मेसी, मेसी 2, मी 5 सी 3, मी 3 सी, मी 2 सी इ.) सहसा शास्त्रीय व्हॅलेन्सीशी संबंधित नाही. सिलीसाइड्स दुर्दम्य आणि कठोर असतात; फेरोसिलिकॉन आणि मॉलिब्डेनम सिलीसाइड मोसी 2 हे सर्वात जास्त व्यावहारिक महत्त्व आहे (इलेक्ट्रिक फर्नेस हीटर्स, गॅस टर्बाइन ब्लेड इ.).

पावती आणि अर्ज. K. तांत्रिक शुद्धता (95-98%) ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड्समधील सिलिका सिओ 2 कमी करून इलेक्ट्रिक आर्कमध्ये प्राप्त होते. सेमीकंडक्टर तंत्रज्ञानाच्या विकासाच्या संदर्भात, शुद्ध आणि विशेषतः शुद्ध तांबे मिळविण्यासाठी पद्धती विकसित केल्या गेल्या आहेत. यासाठी तांब्याच्या शुद्ध सुरुवातीच्या संयुगांचे प्राथमिक संश्लेषण आवश्यक आहे, ज्यामधून तांबे घट किंवा थर्मल विघटन करून काढले जाते.

शुद्ध अर्धसंवाहक तांबे दोन स्वरूपात मिळतात: पॉलीक्रिस्टलाइन (जस्त किंवा हायड्रोजनसह sici 4 किंवा sihcl 3 कमी करून, sil 4 आणि sih 4 चे थर्मल विघटन करून) आणि सिंगल-क्रिस्टलाइन (क्रूसिबल-फ्री झोन वितळणे आणि एकच क्रिस्टल "खेचणे"). वितळलेल्या तांब्यापासून - झोक्राल्स्की पद्धत).

सेमीकंडक्टर उपकरणे (ट्रान्झिस्टर, थर्मिस्टर्स, पॉवर रेक्टिफायर्स, नियंत्रित डायोड्स - थायरिस्टर्स; सौर फोटोसेल, जे अंतराळ यानात वापरले जातात, इ.) तयार करण्यासाठी विशेष डोप केलेले तांबे मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. K. 1 ते 9 तरंगलांबी असलेल्या किरणांसाठी पारदर्शक असल्याने µm,हे इन्फ्रारेड ऑप्टिक्समध्ये वापरले जाते .

K. कडे विविध आणि सतत विस्तारणारे अनुप्रयोग आहेत. धातू शास्त्रामध्ये, वितळलेल्या धातूंमध्ये (डीऑक्सिडेशन) विरघळलेला ऑक्सिजन काढून टाकण्यासाठी ऑक्सिजनचा वापर केला जातो. K. लोखंड आणि नॉन-फेरस धातूंच्या मोठ्या प्रमाणात मिश्रधातूंचा एक घटक आहे. सामान्यतः, कार्बन मिश्रधातूंना क्षरणासाठी वाढीव प्रतिकार देते, त्यांचे कास्टिंग गुणधर्म सुधारते आणि यांत्रिक शक्ती वाढवते; तथापि, K च्या उच्च सामग्रीसह ते नाजूकपणा आणू शकते. कॅल्शियम असलेले लोह, तांबे आणि ॲल्युमिनियम मिश्र धातु सर्वात महत्वाचे आहेत. कार्बनचे वाढते प्रमाण ऑर्गनोसिलिकॉन संयुगे आणि सिलिसाइड्सच्या संश्लेषणासाठी वापरले जाते. काच, सिमेंट, सिरॅमिक, इलेक्ट्रिकल आणि इतर उद्योगांद्वारे सिलिका आणि अनेक सिलिकेट्स (चिकणमाती, फेल्डस्पर्स, अभ्रक, तालक, इ.) वर प्रक्रिया केली जाते.

व्ही.पी. बारझाकोव्स्की.

सिलिकॉन शरीरात विविध संयुगांच्या स्वरूपात आढळते, मुख्यतः कठोर कंकाल भाग आणि ऊतींच्या निर्मितीमध्ये गुंतलेले असतात. काही सागरी वनस्पती (उदाहरणार्थ, डायटॉम्स) आणि प्राणी (उदाहरणार्थ, सिलिसियस स्पंज, रेडिओलरियन) विशेषत: मोठ्या प्रमाणात सिलिकॉन जमा करू शकतात, ज्यामुळे ते मरतात तेव्हा समुद्राच्या तळावर सिलिकॉन डायऑक्साइडचे जाड साठे तयार होतात. थंड समुद्र आणि तलावांमध्ये, पोटॅशियमने समृद्ध बायोजेनिक गाळ प्राबल्य आहे; उष्णकटिबंधीय समुद्रांमध्ये, पोटॅशियमची कमी सामग्री असलेले कॅल्केरियस गाळ प्राबल्य आहे. जमिनीवरील वनस्पतींमध्ये, तृणधान्ये, शेंडे, तळवे आणि घोड्याच्या पुड्यांमध्ये भरपूर पोटॅशियम जमा होते. पृष्ठवंशीयांमध्ये, राख पदार्थांमध्ये सिलिकॉन डायऑक्साइडची सामग्री 0.1-0.5% असते. दाट संयोजी ऊतक, मूत्रपिंड आणि स्वादुपिंडात K. मोठ्या प्रमाणात आढळते. दैनंदिन मानवी आहारात 1 पर्यंत असते जी K. हवेत सिलिकॉन डायऑक्साइड धूळ जास्त असते तेव्हा ती मानवी फुफ्फुसात जाते आणि रोगास कारणीभूत ठरते - सिलिकॉसिस

व्ही. व्ही. कोव्हल्स्की.

लिट.: Berezhnoy A.S., सिलिकॉन आणि त्याच्या बायनरी प्रणाली. के., 1958; Krasyuk B. A., Gribov A. I., सेमीकंडक्टर - जर्मेनियम आणि सिलिकॉन, M., 1961; रेन्यान व्ही.आर., सेमीकंडक्टर सिलिकॉनचे तंत्रज्ञान, ट्रान्स. इंग्रजीतून, एम., 1969; सॅली I.V., फाल्केविच ई.एस., सेमीकंडक्टर सिलिकॉनचे उत्पादन, एम., 1970; सिलिकॉन आणि जर्मेनियम. शनि. कला., एड. ई. एस. फाल्केविच, डी. आय. लेव्हिनझोन, व्ही. 1-2, एम., 1969-70; ग्लॅडिशेव्स्की ई.आय., सिलिसाइड्स आणि जर्मनाइड्सचे क्रिस्टल केमिस्ट्री, एम., 1971; wolf N. f., सिलिकॉन सेमीकंडक्टर डेटा, oxf. - n. y., 1965.

गोषवारा डाउनलोड करा

सिलिकॉन

सिलिकॉन-मी; मी[ग्रीकमधून krēmnos - चट्टान, खडक] रासायनिक घटक (Si), गडद राखाडी स्फटिक ज्यात धातूची चमक असते, बहुतेक खडकांमध्ये आढळतात.

◁ सिलिकॉन, अरेरे. के लवण. Siliceous (2.K.; 1 चिन्ह पहा).

सिलिकॉन

(lat. सिलिकियम), आवर्त सारणीच्या गट IV चे रासायनिक घटक. एक धातूचा चमक सह गडद राखाडी क्रिस्टल्स; घनता 2.33 g/cm 3, ट pl 1415ºC. रासायनिक प्रभावांना प्रतिरोधक. हे पृथ्वीच्या कवचाच्या वस्तुमानाच्या 27.6% बनवते (घटकांमध्ये दुसरे स्थान), मुख्य खनिजे सिलिका आणि सिलिकेट्स आहेत. सर्वात महत्वाची अर्धसंवाहक सामग्री (ट्रान्झिस्टर, थर्मिस्टर्स, फोटोसेल). अनेक स्टील्स आणि इतर मिश्रधातूंचा अविभाज्य भाग (यांत्रिक शक्ती आणि गंज प्रतिकार वाढवते, कास्टिंग गुणधर्म सुधारते).

सिलिकॉन

सिलिकॉन (अक्षांश. सिलेक्स - चकमक वरून सिलिकियम), Si (वाचा “सिलिकियम”, परंतु आजकाल बरेचदा “si” म्हणून), अणु क्रमांक 14 असलेले रासायनिक घटक, अणु द्रव्यमान 28.0855. रशियन नाव ग्रीक क्रेमनोस - खडक, पर्वत वरून आले आहे.
नैसर्गिक सिलिकॉनमध्ये तीन स्थिर न्यूक्लाइड्सचे मिश्रण असते (सेमी.न्यूक्लाइड)वस्तुमान संख्या 28 सह (मिश्रणात प्रचलित आहे, त्यात वस्तुमानानुसार 92.27%), 29 (4.68%) आणि 30 (3.05%) आहे. तटस्थ अनएक्सायटेड सिलिकॉन अणू 3 च्या बाह्य इलेक्ट्रॉनिक लेयरचे कॉन्फिगरेशन s 2 आर 2 . यौगिकांमध्ये ते सहसा +4 (व्हॅलेन्स IV) ची ऑक्सिडेशन स्थिती प्रदर्शित करते आणि फारच क्वचित +3, +2 आणि +1 (अनुक्रमे III, II आणि I). मेंडेलीव्हच्या नियतकालिक सारणीमध्ये, सिलिकॉन आयव्हीए गटात (कार्बन गटात) तिसऱ्या कालावधीत स्थित आहे.
तटस्थ सिलिकॉन अणूची त्रिज्या 0.133 एनएम आहे. सिलिकॉन अणूची अनुक्रमिक आयनीकरण ऊर्जा 8.1517, 16.342, 33.46 आणि 45.13 eV आहे आणि इलेक्ट्रॉन आत्मीयता 1.22 eV आहे. 4 च्या समन्वय क्रमांकासह Si 4+ आयनची त्रिज्या (सिलिकॉनच्या बाबतीत सर्वात सामान्य) 0.040 nm आहे, 6 - 0.054 nm च्या समन्वय क्रमांकासह. पॉलिंग स्केलनुसार, सिलिकॉनची इलेक्ट्रोनेगेटिव्हिटी 1.9 आहे. जरी सिलिकॉनचे सामान्यतः नॉन-मेटल म्हणून वर्गीकरण केले जात असले तरी, अनेक गुणधर्मांमध्ये ते धातू आणि नॉन-मेटल्समध्ये मध्यवर्ती स्थान व्यापते.
मुक्त स्वरूपात - तपकिरी पावडर किंवा मेटलिक शीनसह हलका राखाडी कॉम्पॅक्ट सामग्री.
शोधाचा इतिहास
सिलिकॉन संयुगे मानवाला प्राचीन काळापासून ज्ञात आहेत. परंतु मनुष्याला साधारण 200 वर्षांपूर्वी सिलिकॉन या साध्या पदार्थाची ओळख झाली. खरेतर, सिलिकॉन मिळवणारे पहिले संशोधक फ्रेंच जे.एल. गे-लुसाक होते (सेमी.गे लुसॅक जोसेफ लुईस)आणि एल.जे. टेनार्ड (सेमी.टेनार लुई जॅक). 1811 मध्ये त्यांनी शोधून काढले की पोटॅशियम धातूसह सिलिकॉन फ्लोराइड गरम केल्याने तपकिरी-तपकिरी पदार्थ तयार होतो:
SiF 4 + 4K = Si + 4KF, तथापि, संशोधकांनी स्वत: नवीन साधा पदार्थ मिळविण्याबद्दल योग्य निष्कर्ष काढला नाही. नवीन मूलद्रव्य शोधण्याचा मान स्वीडिश रसायनशास्त्रज्ञ जे. बेर्झेलियस यांच्याकडे आहे (सेमी.बर्झेलियस जेन्स जेकब), ज्याने सिलिकॉन तयार करण्यासाठी पोटॅशियम धातूसह K 2 SiF 6 ची रचना देखील गरम केली. त्याने फ्रेंच रसायनशास्त्रज्ञांप्रमाणेच अनाकार पावडर मिळविली आणि 1824 मध्ये एक नवीन मूलद्रव्य घोषित केले, ज्याला त्याने "सिलिकॉन" म्हटले. क्रिस्टलीय सिलिकॉन फ्रेंच रसायनशास्त्रज्ञ ए.ई. सेंट-क्लेअर डेव्हिल यांनी 1854 मध्येच मिळवले होते. (सेमी.सेंट-क्लेअर डेव्हिल हेन्री एटिन) .
निसर्गात असणे
पृथ्वीच्या कवचातील विपुलतेच्या बाबतीत, सर्व घटकांमध्ये (ऑक्सिजन नंतर) सिलिकॉनचा दुसरा क्रमांक लागतो. पृथ्वीच्या कवचातील 27.7% वस्तुमान सिलिकॉनचे आहे. सिलिकॉन हा शेकडो वेगवेगळ्या नैसर्गिक सिलिकेटचा घटक आहे (सेमी.सिलिकेट्स)आणि ॲल्युमिनोसिलिकेट्स (सेमी.ॲल्युमिनियम सिलिकेट्स). सिलिका, किंवा सिलिकॉन डायऑक्साइड, देखील व्यापक आहे (सेमी.सिलिकॉन डाय ऑक्साईड) SiO 2 (नदी वाळू (सेमी.वाळू), क्वार्ट्ज (सेमी.क्वार्ट्ज), चकमक (सेमी. FLINT)इ.), पृथ्वीच्या कवचाच्या सुमारे 12% (वस्तुमानानुसार). सिलिकॉन निसर्गात मुक्त स्वरूपात आढळत नाही.
पावती
उद्योगात, चाप भट्टीत सुमारे 1800°C तापमानात कोकसह SiO 2 वितळवून सिलिकॉनची निर्मिती केली जाते. अशा प्रकारे प्राप्त झालेल्या सिलिकॉनची शुद्धता सुमारे 99.9% आहे. व्यावहारिक वापरासाठी उच्च शुद्धतेचे सिलिकॉन आवश्यक असल्याने, परिणामी सिलिकॉन क्लोरिनेटेड आहे. SiCl 4 आणि SiCl 3 H या रचनांचे संयुगे तयार होतात. हे क्लोराईड अशुद्धतेपासून विविध प्रकारे शुद्ध केले जातात आणि अंतिम टप्प्यावर ते शुद्ध हायड्रोजनसह कमी केले जातात. प्रथम मॅग्नेशियम सिलिसाइड Mg 2 Si मिळवून सिलिकॉन शुद्ध करणे देखील शक्य आहे. पुढे, हायड्रोक्लोरिक किंवा एसिटिक ऍसिडचा वापर करून मॅग्नेशियम सिलिसाइडपासून अस्थिर मोनोसिलेन SiH 4 मिळवले जाते. मोनोसिलेनचे आणखी शुद्धीकरण, सॉर्प्शन आणि इतर पद्धतींनी शुद्धीकरण केले जाते आणि नंतर सुमारे 1000 डिग्री सेल्सियस तापमानात सिलिकॉन आणि हायड्रोजनमध्ये विघटित केले जाते. या पद्धतींनी मिळणाऱ्या सिलिकॉनमधील अशुद्धतेचे प्रमाण वजनाने 10 -8 -10 -6% पर्यंत कमी केले जाते.
भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म
सिलिकॉन फेस-केंद्रित क्यूबिक डायमंड प्रकार, पॅरामीटरची क्रिस्टल जाळी a = 0.54307 nm (सिलिकॉनचे इतर बहुरूपी बदल उच्च दाबाने प्राप्त झाले आहेत), परंतु C-C बाँडच्या लांबीच्या तुलनेत Si-Si अणूंमधील दीर्घ बॉण्ड लांबीमुळे, सिलिकॉनची कडकपणा हिऱ्याच्या तुलनेत लक्षणीयरीत्या कमी आहे.
सिलिकॉनची घनता 2.33 kg/dm3 आहे. वितळ बिंदू 1410°C, उत्कलन बिंदू 2355°C. सिलिकॉन नाजूक आहे, फक्त 800°C वर गरम केल्यावर तो प्लास्टिकचा पदार्थ बनतो. विशेष म्हणजे, सिलिकॉन इन्फ्रारेड (IR) रेडिएशनसाठी पारदर्शक आहे.
एलिमेंटल सिलिकॉन हा एक सामान्य सेमीकंडक्टर आहे (सेमी.सेमीकंडक्टर). खोलीच्या तपमानावर बँड अंतर 1.09 eV आहे. खोलीच्या तपमानावर आंतरिक चालकता असलेल्या सिलिकॉनमधील वर्तमान वाहकांची एकाग्रता 1.5·10 16 m -3 आहे. क्रिस्टलीय सिलिकॉनचे विद्युत गुणधर्म त्यात असलेल्या सूक्ष्म अशुद्धतेमुळे प्रभावित होतात. छिद्र चालकतेसह सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल्स मिळविण्यासाठी, गट III घटकांचे ऍडिटीव्ह - बोरॉन - सिलिकॉनमध्ये सादर केले जातात. (सेमी. BOR (रासायनिक घटक)), ॲल्युमिनियम (सेमी.ॲल्युमिनियम), गॅलियम (सेमी.गॅलियम)आणि भारत (सेमी.इंडियम), इलेक्ट्रॉनिक चालकता सह - गट V च्या घटकांची भर - फॉस्फरस (सेमी.फॉस्फरस), आर्सेनिक (सेमी.आर्सेनिक)किंवा सुरमा (सेमी.अँटीमनी). सिलिकॉनचे विद्युत गुणधर्म सिंगल क्रिस्टल्सच्या प्रक्रियेची परिस्थिती बदलून बदलू शकतात, विशेषत: सिलिकॉन पृष्ठभागावर विविध रासायनिक घटकांसह उपचार करून.
रासायनिकदृष्ट्या, सिलिकॉन निष्क्रिय आहे. खोलीच्या तपमानावर ते फक्त फ्लोरिन वायूवर प्रतिक्रिया देते, परिणामी अस्थिर सिलिकॉन टेट्राफ्लोराइड SiF 4 तयार होते. 400-500°C तापमानाला गरम केल्यावर, सिलिकॉन ऑक्सिजनशी प्रतिक्रिया देऊन डायऑक्साइड SiO 2 तयार करतो, क्लोरीन, ब्रोमाइन आणि आयोडीनसह संबंधित अत्यंत अस्थिर टेट्राहॅलाइड्स SiHal 4 तयार करतो.
सिलिकॉन हायड्रोजनवर थेट प्रतिक्रिया देत नाही; हायड्रोजनसह सिलिकॉन संयुगे सिलेन असतात (सेमी.सिलन्स) Si n H 2n+2 या सामान्य सूत्रासह - अप्रत्यक्षपणे प्राप्त. मोनोसिलेन SiH 4 (बहुतेकदा फक्त सिलेन असे म्हणतात) सोडले जाते जेव्हा धातूचे सिलिसाइड ऍसिड सोल्यूशनसह प्रतिक्रिया देतात, उदाहरणार्थ:
Ca 2 Si + 4HCl = 2CaCl 2 + SiH 4
या प्रतिक्रियेत तयार झालेल्या सिलेन SiH 4 मध्ये इतर silanes चे मिश्रण असते, विशेषतः disilane Si 2 H 6 आणि trisilane Si 3 H 8, ज्यामध्ये एकल बंध (-Si-Si-Si) द्वारे एकमेकांशी जोडलेल्या सिलिकॉन अणूंची साखळी असते. -).
नायट्रोजनसह, सुमारे 1000 डिग्री सेल्सिअस तापमानात सिलिकॉन नायट्राइड Si 3 N 4 तयार करतो, बोरॉनसह - थर्मल आणि रासायनिकदृष्ट्या स्थिर बोराइड्स SiB 3, SiB 6 आणि SiB 12. नियतकालिक सारणीनुसार सिलिकॉनचे संयुग आणि त्याचे सर्वात जवळचे ॲनालॉग - कार्बन - सिलिकॉन कार्बाइड SiC (कार्बोरंडम (सेमी.कार्बोरंडम)) उच्च कडकपणा आणि कमी रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारे दर्शविले जाते. कार्बोरंडम मोठ्या प्रमाणावर अपघर्षक सामग्री म्हणून वापरला जातो.
जेव्हा सिलिकॉन धातूसह गरम केले जाते तेव्हा सिलिकॉन तयार होतात (सेमी.सिलिसाइड्स). सिलिसाईड्स दोन गटांमध्ये विभागले जाऊ शकतात: आयनिक-सहसंयोजक (अल्कली, अल्कधर्मी पृथ्वी धातू आणि मॅग्नेशियम जसे की Ca 2 Si, Mg 2 Si, इ.) आणि धातू-सदृश (संक्रमण धातूंचे सिलीसाइड). ऍसिडच्या प्रभावाखाली सक्रिय धातूंचे सिलिसाइड विघटित होतात; संक्रमण धातूंचे सिलिसाइड रासायनिकदृष्ट्या स्थिर असतात आणि ऍसिडच्या प्रभावाखाली विघटित होत नाहीत. धातू-सदृश सिलीसाइड्समध्ये उच्च वितळण्याचे बिंदू (2000°C पर्यंत) असतात. MSi, M 3 Si 2, M 2 Si 3, M 5 Si 3 आणि MSi 2 या रचना सर्वात सामान्यपणे तयार होणाऱ्या धातूसारख्या सिलिसाईड्स आहेत. धातूसारखे सिलिसाइड रासायनिकदृष्ट्या निष्क्रिय असतात आणि उच्च तापमानातही ऑक्सिजनला प्रतिरोधक असतात.
सिलिकॉन डायऑक्साइड SiO 2 हा आम्लयुक्त ऑक्साईड आहे जो पाण्यावर प्रतिक्रिया देत नाही. अनेक पॉलिमॉर्फ्स (क्वार्ट्ज (सेमी.क्वार्ट्ज), ट्रायडाइमाइट, क्रिस्टोबलाइट, ग्लासी SiO 2). या सुधारणांपैकी क्वार्ट्जला सर्वात जास्त व्यावहारिक महत्त्व आहे. क्वार्ट्जमध्ये पीझोइलेक्ट्रिक गुणधर्म आहेत (सेमी.पायझोइलेक्ट्रिक साहित्य), ते अल्ट्राव्हायोलेट (UV) किरणोत्सर्गासाठी पारदर्शक आहे. हे थर्मल विस्ताराच्या अत्यंत कमी गुणांकाने दर्शविले जाते, म्हणून क्वार्ट्जपासून बनविलेले पदार्थ 1000 अंशांपर्यंत तापमान बदलांमध्ये क्रॅक होत नाहीत.
क्वार्ट्ज रासायनिकदृष्ट्या ऍसिडला प्रतिरोधक आहे, परंतु हायड्रोफ्लोरिक ऍसिडसह प्रतिक्रिया देते:
SiO 2 + 6HF =H 2 + 2H 2 O
आणि हायड्रोजन फ्लोराईड वायू HF:
SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O
या दोन प्रतिक्रिया मोठ्या प्रमाणावर काचेच्या नक्षीसाठी वापरल्या जातात.
जेव्हा SiO 2 क्षार आणि मूलभूत ऑक्साईड, तसेच सक्रिय धातूंच्या कार्बोनेटसह फ्यूज करते, तेव्हा सिलिकेट तयार होतात (सेमी.सिलिकेट्स)- अत्यंत कमकुवत पाण्यात विरघळणारे सिलिकिक ऍसिडचे क्षार ज्यात स्थिर रचना नसते (सेमी.सिलिकिक ऍसिडस्)सामान्य सूत्र xH 2 O ySiO 2 (बहुतेकदा साहित्यात ते सिलिकिक ऍसिडबद्दल नाही तर सिलिकिक ऍसिडबद्दल फारच अचूकपणे लिहितात, जरी ते त्याच गोष्टीबद्दल बोलत असले तरी). उदाहरणार्थ, सोडियम ऑर्थोसिलिकेट मिळू शकते:
SiO 2 + 4NaOH = (2Na 2 O) SiO 2 + 2H 2 O,
कॅल्शियम मेटासिलिकेट:
SiO 2 + CaO = CaO SiO 2
किंवा मिश्रित कॅल्शियम आणि सोडियम सिलिकेट:
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2CO 2
खिडकीची काच Na 2 O·CaO·6SiO 2 सिलिकेटपासून बनविली जाते.
हे लक्षात घ्यावे की बहुतेक सिलिकेट्समध्ये स्थिर रचना नसते. सर्व सिलिकेट्सपैकी फक्त सोडियम आणि पोटॅशियम सिलिकेट्स पाण्यात विरघळतात. या सिलिकेट्सच्या पाण्यातील द्रावणांना विद्राव्य काच म्हणतात. हायड्रोलिसिसमुळे, हे द्रावण अत्यंत अल्कधर्मी वातावरणाद्वारे दर्शविले जाते. हायड्रोलाइज्ड सिलिकेट्स सत्य नसून कोलाइडल सोल्यूशन्सच्या निर्मितीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत. जेव्हा सोडियम किंवा पोटॅशियम सिलिकेट्सचे द्रावण आम्लीकृत केले जाते तेव्हा हायड्रेटेड सिलिकिक ऍसिडचे जिलेटिनस पांढरे अवक्षेपण होते.
घन सिलिकॉन डायऑक्साइड आणि सर्व सिलिकेट्स या दोन्हींचा मुख्य संरचनात्मक घटक हा समूह आहे, ज्यामध्ये सिलिकॉन अणू Si हा चार ऑक्सिजन अणू O च्या टेट्राहेड्रॉनने वेढलेला असतो. या प्रकरणात, प्रत्येक ऑक्सिजन अणू दोन सिलिकॉन अणूंशी जोडलेला असतो. तुकडे वेगवेगळ्या प्रकारे एकमेकांशी जोडले जाऊ शकतात. सिलिकेट्समध्ये, त्यांच्या तुकड्यांमधील कनेक्शनच्या स्वरूपानुसार, ते बेट, साखळी, रिबन, स्तरित, फ्रेम आणि इतरांमध्ये विभागलेले आहेत.
जेव्हा उच्च तापमानात SiO 2 सिलिकॉनद्वारे कमी होते, तेव्हा SiO ची सिलिकॉन मोनोऑक्साइड तयार होते.
सिलिकॉन ऑर्गनोसिलिकॉन संयुगांच्या निर्मितीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे (सेमी.ऑर्गेनोसिलोन संयुगे), ज्यामध्ये ऑक्सिजन अणू -O- ब्रिजिंगमुळे सिलिकॉनचे अणू लांब साखळीत जोडलेले असतात आणि प्रत्येक सिलिकॉन अणूला, दोन O अणूंव्यतिरिक्त, आणखी दोन सेंद्रिय रॅडिकल्स R 1 आणि R 2 = CH 3, C 2 H 5, C 6 जोडलेले आहेत H 5, CH 2 CH 2 CF 3, इ.
अर्ज
सिलिकॉनचा वापर अर्धसंवाहक सामग्री म्हणून केला जातो. क्वार्ट्जचा वापर पायझोइलेक्ट्रिक म्हणून, उष्णता-प्रतिरोधक रसायन (क्वार्ट्ज) कुकवेअर आणि यूव्ही दिवे तयार करण्यासाठी सामग्री म्हणून केला जातो. सिलिकेटचा वापर बांधकाम साहित्य म्हणून मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. खिडकीचे चष्मे अनाकार सिलिकेट आहेत. ऑर्गनोसिलिकॉन मटेरियल उच्च पोशाख प्रतिरोधकतेने वैशिष्ट्यीकृत आहे आणि सिलिकॉन तेल, चिकट, रबर आणि वार्निश म्हणून व्यवहारात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.
जैविक भूमिका
काही जीवांसाठी, सिलिकॉन हा एक महत्त्वाचा बायोजेनिक घटक आहे (सेमी.बायोजेनिक घटक). हे वनस्पतींमधील आधारभूत संरचना आणि प्राण्यांमधील कंकाल संरचनांचा भाग आहे. सिलिकॉन मोठ्या प्रमाणात सागरी जीव - डायटॉम्सद्वारे केंद्रित आहे. (सेमी.डायटम शैवाल), रेडिओलरियन (सेमी.रेडिओलारिया), स्पंज (सेमी.स्पॉन्ग्स). मानवी स्नायूंच्या ऊतीमध्ये (1-2)·10 -2% सिलिकॉन, हाडांची ऊती - 17·10 -4%, रक्त - 3.9 mg/l असते. दररोज 1 ग्रॅम पर्यंत सिलिकॉन अन्नासह मानवी शरीरात प्रवेश करते.
सिलिकॉन संयुगे विषारी नसतात. परंतु सिलिकेट्स आणि सिलिकॉन डायऑक्साइड या दोन्हींचे अत्यंत विखुरलेले कण इनहेलेशन करतात, उदाहरणार्थ, ब्लास्टिंग ऑपरेशन्स दरम्यान, खाणींमध्ये खडक छिन्न करताना, सँडब्लास्टिंग मशीनच्या ऑपरेशन दरम्यान, इ. खूप धोकादायक आहे. फुफ्फुसात प्रवेश करणारे SiO 2 मायक्रोपार्टिकल्स स्फटिक बनतात. त्यांच्यामध्ये, आणि परिणामी क्रिस्टल्स फुफ्फुसाच्या ऊतींचा नाश करतात आणि एक गंभीर आजार होतो - सिलिकॉसिस (सेमी.सिलिकोसिस). ही धोकादायक धूळ तुमच्या फुफ्फुसात जाण्यापासून रोखण्यासाठी, तुम्ही तुमच्या श्वसनसंस्थेचे संरक्षण करण्यासाठी श्वसन यंत्राचा वापर करावा.

विश्वकोशीय शब्दकोश. 2009 .

समानार्थी शब्द:

इतर शब्दकोशांमध्ये "सिलिकॉन" काय आहे ते पहा:

- (प्रतीक Si), नियतकालिक सारणीच्या गट IV चा एक व्यापक राखाडी रासायनिक घटक, नॉन-मेटल. 1824 मध्ये जेन्स बर्झेलियसने प्रथम वेगळे केले होते. सिलिकॉन फक्त SILICA (सिलिकॉन डायऑक्साइड) किंवा ... ... सारख्या संयुगांमध्ये आढळते. वैज्ञानिक आणि तांत्रिक ज्ञानकोशीय शब्दकोश

सिलिकॉन- इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेसचा वापर करून सिलिकाच्या कार्बोथर्मल घटाने जवळजवळ केवळ उत्पादन केले जाते. हे उष्णता आणि विजेचे खराब वाहक आहे, काचेपेक्षा कठीण आहे, सहसा पावडरच्या स्वरूपात किंवा अधिक वेळा आकारहीन तुकड्यांमध्ये... ... अधिकृत शब्दावली

सिलिकॉन- रसायन. घटक, नॉन-मेटल, चिन्ह Si (lat. सिलिकियम), at. n 14, येथे. मी. 28.08; अनाकार आणि क्रिस्टलीय सिलिकॉन (जे हिऱ्यासारख्याच क्रिस्टल्सपासून बनवलेले आहे) ज्ञात आहेत. अत्यंत विखुरलेल्या क्यूबिक रचनेसह अनाकार के. तपकिरी पावडर... ... मोठा पॉलिटेक्निक एनसायक्लोपीडिया

- (सिलिसियम), सी, नियतकालिक सारणीच्या गट IV चे रासायनिक घटक, अणुक्रमांक 14, अणु वस्तुमान 28.0855; नॉन-मेटल, हळुवार बिंदू 1415°C. सिलिकॉन हा ऑक्सिजन नंतर पृथ्वीवरील दुसरा सर्वात मुबलक घटक आहे, पृथ्वीच्या कवचामध्ये त्याची सामग्री वजनाने 27.6% आहे. ... आधुनिक विश्वकोश

Si (lat. सिलिशिअम * a. सिलिकियम, सिलिकॉन; n. सिलिझियम; f. सिलिशिअम; i. सिलिसियो), रासायनिक. नियतकालिक गट IV चा घटक. मेंडेलीव्ह प्रणाली, येथे. n 14, येथे. मी. २८,०८६. निसर्गात 3 स्थिर समस्थानिक आढळतात: 28Si (92.27), 29Si (4.68%), 30Si (3 ... भूवैज्ञानिक ज्ञानकोश

सूचना

नियतकालिक प्रणाली ही एक बहुमजली "घर" आहे ज्यामध्ये मोठ्या संख्येने अपार्टमेंट आहेत. प्रत्येक “भाडेकरू” किंवा त्याच्या स्वतःच्या अपार्टमेंटमध्ये एका विशिष्ट संख्येखाली, जो कायमस्वरूपी असतो. याव्यतिरिक्त, घटकाचे "आडनाव" किंवा नाव आहे, जसे की ऑक्सिजन, बोरॉन किंवा नायट्रोजन. या डेटा व्यतिरिक्त, प्रत्येक "अपार्टमेंट" मध्ये सापेक्ष अणू वस्तुमान सारखी माहिती असते, ज्याची अचूक किंवा गोलाकार मूल्ये असू शकतात.

कोणत्याही घराप्रमाणे, तेथे "प्रवेशद्वार" आहेत, म्हणजे गट. शिवाय, गटांमध्ये घटक डावीकडे आणि उजवीकडे स्थित असतात, तयार होतात. त्यापैकी कोणत्या बाजूला जास्त आहेत यावर अवलंबून, त्या बाजूला मुख्य म्हणतात. इतर उपसमूह, त्यानुसार, दुय्यम असेल. टेबलमध्ये "मजले" किंवा पूर्णविराम देखील आहेत. शिवाय, पूर्णविराम मोठ्या (दोन पंक्तींचा समावेश) आणि लहान (फक्त एक पंक्ती) दोन्ही असू शकतात.

सारणी एका मूलद्रव्याच्या अणूची रचना दर्शवते, त्यातील प्रत्येकामध्ये प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनचा समावेश असलेले सकारात्मक चार्ज केलेले न्यूक्लियस तसेच त्याच्याभोवती फिरणारे नकारात्मक चार्ज केलेले इलेक्ट्रॉन असतात. प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉनची संख्या संख्यात्मकदृष्ट्या समान आहे आणि घटकाच्या अनुक्रमांकाद्वारे टेबलमध्ये निर्धारित केली जाते. उदाहरणार्थ, रासायनिक घटक सल्फर #16 आहे, म्हणून त्यात 16 प्रोटॉन आणि 16 इलेक्ट्रॉन असतील.

न्यूट्रॉनची संख्या निश्चित करण्यासाठी (न्यूक्लियसमध्ये तटस्थ कण देखील असतात), त्याची अणुक्रमांक घटकाच्या सापेक्ष अणू वस्तुमानातून वजा करा. उदाहरणार्थ, लोखंडाचे सापेक्ष अणु वस्तुमान 56 आणि अणुक्रमांक 26 आहे. म्हणून, 56 – 26 = 30 लोखंडासाठी प्रोटॉन.

इलेक्ट्रॉन न्यूक्लियसपासून वेगवेगळ्या अंतरावर स्थित असतात, इलेक्ट्रॉन पातळी तयार करतात. इलेक्ट्रॉनिक (किंवा ऊर्जा) स्तरांची संख्या निर्धारित करण्यासाठी, आपल्याला घटक कोणत्या कालावधीत स्थित आहे याची संख्या पाहणे आवश्यक आहे. उदाहरणार्थ, ॲल्युमिनियम 3 रा कालावधीत आहे, म्हणून त्याचे 3 स्तर असतील.

गट क्रमांकाद्वारे (परंतु केवळ मुख्य उपसमूहासाठी) आपण सर्वोच्च व्हॅलेन्स निर्धारित करू शकता. उदाहरणार्थ, मुख्य उपसमूहाच्या पहिल्या गटातील घटकांची (लिथियम, सोडियम, पोटॅशियम, इ.) व्हॅलेन्स 1 असते. त्यानुसार, दुसऱ्या गटातील घटकांची (बेरीलियम, मॅग्नेशियम, कॅल्शियम इ.) व्हॅलेन्स असेल. 2.

घटकांच्या गुणधर्मांचे विश्लेषण करण्यासाठी तुम्ही सारणी देखील वापरू शकता. डावीकडून उजवीकडे, धातूचे गुणधर्म कमकुवत होतात आणि नॉन-मेटलिक गुणधर्म वाढतात. हे पीरियड 2 च्या उदाहरणात स्पष्टपणे दिसून येते: त्याची सुरुवात अल्कली मेटल सोडियमपासून होते, नंतर क्षारीय अर्थ मेटल मॅग्नेशियम, त्यानंतर ॲम्फोटेरिक एलिमेंट ॲल्युमिनियम, नंतर नॉन-मेटल सिलिकॉन, फॉस्फरस, सल्फर आणि कालावधी वायू पदार्थांसह संपतो. - क्लोरीन आणि आर्गॉन. पुढील कालावधीत, एक समान अवलंबित्व साजरा केला जातो.

वरपासून खालपर्यंत, एक नमुना देखील साजरा केला जातो - धातूचे गुणधर्म वाढतात आणि नॉन-मेटलिक गुणधर्म कमकुवत होतात. म्हणजेच, उदाहरणार्थ, सोडियमच्या तुलनेत सीझियम अधिक सक्रिय आहे.

व्याख्या

सिलिकॉन- आवर्त सारणीचा चौदावा घटक. पदनाम - लॅटिन "सिलिकियम" मधून Si. तिसऱ्या कालावधीत स्थित, गट IVA. नॉन-मेटल्सचा संदर्भ देते. आण्विक शुल्क 14 आहे.

सिलिकॉन हे पृथ्वीच्या कवचातील सर्वात सामान्य घटकांपैकी एक आहे. आमच्या अभ्यासासाठी प्रवेशयोग्य पृथ्वीच्या कवचाचा 27% (wt.) भाग आहे, ऑक्सिजन नंतर विपुल प्रमाणात दुसऱ्या क्रमांकावर आहे. निसर्गात, सिलिकॉन केवळ संयुगेमध्ये आढळतो: सिलिकॉन डायऑक्साइड SiO 2 च्या स्वरूपात, ज्याला सिलिकॉन एनहाइड्राइड किंवा सिलिका म्हणतात, सिलिकॉन ऍसिडस् (सिलिकेट्स) च्या क्षारांच्या स्वरूपात. अल्युमिनोसिलिकेट हे निसर्गात सर्वात व्यापक आहेत, म्हणजे. ॲल्युमिनियम असलेले सिलिकेट. यामध्ये फेल्डस्पर्स, माइकस, काओलिन इत्यादींचा समावेश आहे.

कार्बनप्रमाणेच, जो सर्व सेंद्रिय पदार्थांचा भाग आहे, सिलिकॉन हा वनस्पती आणि प्राणी साम्राज्याचा सर्वात महत्वाचा घटक आहे.

सामान्य परिस्थितीत, सिलिकॉन एक गडद राखाडी पदार्थ आहे (चित्र 1). ते धातूसारखे दिसते. रेफ्रेक्ट्री - वितळण्याचा बिंदू 1415 o C आहे. उच्च कडकपणा द्वारे वैशिष्ट्यीकृत.

तांदूळ. 1. सिलिकॉन. देखावा.

सिलिकॉनचे अणु आणि आण्विक वस्तुमान

पदार्थाचे सापेक्ष आण्विक वस्तुमान (M r) ही एक संख्या आहे जी दर्शविते की दिलेल्या रेणूचे वस्तुमान कार्बन अणूच्या वस्तुमानाच्या 1/12 पेक्षा किती पट जास्त आहे आणि घटकाचे सापेक्ष आण्विक वस्तुमान (A r) आहे. रासायनिक घटकाच्या अणूंचे सरासरी वस्तुमान कार्बन अणूच्या 1/12 वस्तुमानापेक्षा किती पटीने जास्त आहे.

मुक्त अवस्थेत सिलिकॉन मोनॅटॉमिक सी रेणूंच्या रूपात अस्तित्वात असल्याने, त्याच्या अणू आणि आण्विक वस्तुमानांची मूल्ये एकसारखी असतात. ते 28.084 च्या बरोबरीचे आहेत.

सिलिकॉनचे ॲलोट्रॉपी आणि ॲलोट्रॉपिक बदल

सिलिकॉन दोन ॲलोट्रॉपिक बदलांच्या रूपात अस्तित्वात असू शकते: डायमंड सारखी (क्यूबिक) (स्थिर) आणि ग्रेफाइट सारखी (अस्थिर). डायमंड-सदृश सिलिकॉन घन एकंदर स्थितीत आहे आणि ग्रेफाइट-सदृश सिलिकॉन अनाकार स्थितीत आहे. ते स्वरूप आणि रासायनिक क्रियाकलापांमध्ये देखील भिन्न आहेत.

क्रिस्टलीय सिलिकॉन हा धातूचा चमक असलेला गडद राखाडी पदार्थ आहे आणि अनाकार सिलिकॉन एक तपकिरी पावडर आहे. दुसरा बदल पहिल्यापेक्षा अधिक प्रतिक्रियाशील आहे.

सिलिकॉनचे समस्थानिक

हे ज्ञात आहे की निसर्गात सिलिकॉन तीन स्थिर समस्थानिक 28 Si, 29 Si आणि 30 Si च्या स्वरूपात आढळू शकते. त्यांची वस्तुमान संख्या अनुक्रमे 28, 29 आणि 30 आहे. सिलिकॉन समस्थानिक 28 Si च्या अणूच्या केंद्रकात चौदा प्रोटॉन आणि चौदा न्यूट्रॉन असतात आणि समस्थानिक 29 Si आणि 30 Si मध्ये अनुक्रमे समान संख्येने प्रोटॉन, पंधरा आणि सोळा न्यूट्रॉन असतात.

22 ते 44 पर्यंत वस्तुमान असलेले सिलिकॉनचे कृत्रिम समस्थानिक आहेत, ज्यामध्ये सर्वात जास्त काळ 32 Si आहे ज्याचे अर्धे आयुष्य 170 वर्षे आहे.

सिलिकॉन आयन

सिलिकॉन अणूच्या बाह्य ऊर्जा स्तरावर चार इलेक्ट्रॉन असतात, जे व्हॅलेन्स आहेत:

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

रासायनिक परस्परसंवादाच्या परिणामी, सिलिकॉन त्याचे व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन सोडू शकते, म्हणजे. त्यांचे दाता व्हा आणि सकारात्मक चार्ज केलेल्या आयनमध्ये बदला किंवा दुसर्या अणूपासून इलेक्ट्रॉन स्वीकारा, म्हणजे. स्वीकारकर्ता व्हा, आणि नकारात्मक चार्ज केलेल्या आयनमध्ये बदलते:

Si 0 -4e → Si 4+ ;

Si 0 +4e → Si 4- .

सिलिकॉन रेणू आणि अणू

मुक्त अवस्थेत, सिलिकॉन मोनॅटॉमिक सी रेणूंच्या रूपात अस्तित्वात आहे. सिलिकॉन अणू आणि रेणू दर्शविणारे काही गुणधर्म येथे आहेत:

सिलिकॉन मिश्र धातु

सिलिकॉनचा वापर धातुशास्त्रात होतो. हे अनेक मिश्रधातूंचे घटक म्हणून काम करते. त्यापैकी सर्वात महत्वाचे म्हणजे लोह, तांबे आणि ॲल्युमिनियमवर आधारित मिश्रधातू.

समस्या सोडवण्याची उदाहरणे

उदाहरण १

व्यायाम करा

6.1 ग्रॅम सोडियम सिलिकेट मिळविण्यासाठी 0.2 वस्तुमानातील अशुद्धता असलेले सिलिकॉन (IV) ऑक्साईड किती आवश्यक आहे.

उपाय

सिलिकॉन (IV) ऑक्साईडपासून सोडियम सिलिकेट तयार करण्यासाठी प्रतिक्रिया समीकरण लिहू:

SiO 2 + 2NaOH = Na 2 SiO 3 + H 2 O.

सोडियम सिलिकेटचे प्रमाण शोधूया:

n(Na 2 SiO 3) = m (Na 2 SiO 3) / M(Na 2 SiO 3);

n(Na 2 SiO 3) = 6.1 / 122 = 0.05 mol.

प्रतिक्रिया समीकरणानुसार n(Na 2 SiO 3): n(SiO 2) = 1:1, i.e. n(Na 2 SiO 3) = n(SiO 2) = 0.05 mol.

सिलिकॉन (IV) ऑक्साईडचे वस्तुमान (अशुद्धीशिवाय) समान असेल:

M(SiO 2) = Ar(Si) + 2×Ar(O) = 28 + 2×16 = 28 + 32 = 60 g/mol.

m शुद्ध (SiO 2) = n(SiO 2) ×M(SiO 2) = 0.05 × 60 = 3 g.

नंतर प्रतिक्रियेसाठी आवश्यक सिलिकॉन (IV) ऑक्साईडचे वस्तुमान समान असेल:

m(SiO 2) =m शुद्ध (SiO 2)/w अशुद्धता = 3 / 0.2 = 15 ग्रॅम.

उत्तर द्या

15 ग्रॅम

उदाहरण २

व्यायाम करा

सोडियम सिलिकेटचे किती वस्तुमान सिलिकॉन (IV) ऑक्साईड 64.2 ग्रॅम सोडासह मिसळून मिळवता येते, ज्यामध्ये अशुद्धतेचा वस्तुमान अंश 5% असतो?

उपाय

सोडा आणि सिलिकॉन (IV) ऑक्साईड एकत्र करून सोडियम सिलिकेट तयार करण्यासाठी प्रतिक्रिया समीकरण लिहू:

SiO 2 + Na 2 CO 3 = Na 2 SiO 3 + CO 2 -.

सोडाचे सैद्धांतिक वस्तुमान निश्चित करू (प्रतिक्रिया समीकरण वापरून गणना केली):

n(Na 2 CO 3) = 1 mol.

M(Na 2 CO 3) = 2×Ar(Na) + Ar(C) + 3×Ar(O) = 2×23 + 12 + 3×16 = 106 g/mol.

m(Na 2 CO 3) = n(Na 2 CO 3) ×M(Na 2 CO 3) = 1 × 106 = 106g.

चला सोडाचे व्यावहारिक वस्तुमान शोधूया:

w शुद्ध (Na 2 CO 3) = 100% - w अशुद्धता = 100% - 5% = 95% = 0.95.

m शुद्ध (Na 2 CO 3) = m (Na 2 CO 3) ×w शुद्ध (Na 2 CO 3);

m शुद्ध (Na 2 CO 3) = 64.2 × 0.95 = 61 ग्रॅम.

सोडियम सिलिकेटच्या सैद्धांतिक वस्तुमानाची गणना करूया:

n(Na 2 SiO 3) = 1 मोल.

M(Na 2 SiO 3) = 2×Ar(Na) + Ar(Si) + 3×Ar(O) = 2×23 + 28 + 3×16 = 122 g/mol.

m(Na 2 SiO 3) = n(Na 2 SiO 3) ×M(Na 2 SiO 3) = 1 × 122 = 122g.

सोडियम सिलिकेटचे व्यावहारिक वस्तुमान x g असू द्या. प्रमाण बनवूया:

61 g Na 2 CO 3 - x g Na 2 SiO 3;

106 ग्रॅम Na 2 CO 3 - 122 g Na 2 SiO 3.

म्हणून x बरोबर असेल:

x = 122 × 61 / 106 = 70.2 ग्रॅम.

याचा अर्थ सोडियम सिलिकेटचे द्रव्यमान 70.2 ग्रॅम आहे.

उत्तर द्या

70.2 ग्रॅम

पदनाम - Si (सिलिकॉन);
कालावधी - III;
गट - 14 (IVa);
अणु द्रव्यमान - 28.0855;
अणुक्रमांक - 14;
अणु त्रिज्या = 132 pm;
सहसंयोजक त्रिज्या = 111 pm;
इलेक्ट्रॉन वितरण - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 ;
वितळण्याचे तापमान = 1412°C;
उकळत्या बिंदू = 2355°C;
विद्युत ऋणात्मकता (पॉलिंगनुसार/अल्प्रेड आणि रोचोनुसार) = 1.90/1.74;
ऑक्सीकरण स्थिती: +4, +2, 0, -4;
घनता (सं.) = 2.33 g/cm3;
मोलर व्हॉल्यूम = 12.1 सेमी 3 /मोल.

सिलिकॉन संयुगे:

1811 मध्ये (फ्रेंच जे. एल. गे-लुसाक आणि एल. जे. टेनार्ड) सिलिकॉनला त्याच्या शुद्ध स्वरूपात प्रथम वेगळे केले गेले. शुद्ध मूलभूत सिलिकॉन 1825 मध्ये प्राप्त झाले (स्वीडन जे. जे. बर्झेलियस). 1834 मध्ये रासायनिक घटकाला त्याचे नाव "सिलिकॉन" (प्राचीन ग्रीकमधून पर्वत म्हणून भाषांतरित) प्राप्त झाले (रशियन रसायनशास्त्रज्ञ जी. आय. हेस).

सिलिकॉन हे पृथ्वीवरील सर्वात सामान्य (ऑक्सिजन नंतर) रासायनिक घटक आहे (पृथ्वीच्या कवचातील सामग्री वजनाने 28-29% आहे). निसर्गात, सिलिकॉन बहुतेकदा सिलिका (वाळू, क्वार्ट्ज, चकमक, फेल्डस्पार्स), तसेच सिलिकेट्स आणि ॲल्युमिनोसिलिकेट्सच्या रूपात उपस्थित असतो. त्याच्या शुद्ध स्वरूपात, सिलिकॉन अत्यंत दुर्मिळ आहे. अनेक नैसर्गिक सिलिकेट त्यांच्या शुद्ध स्वरूपात मौल्यवान दगड आहेत: पन्ना, पुष्कराज, एक्वामेरी - हे सर्व सिलिकॉन आहे. शुद्ध क्रिस्टलीय सिलिकॉन (IV) ऑक्साईड रॉक क्रिस्टल आणि क्वार्ट्जच्या स्वरूपात आढळते. सिलिकॉन ऑक्साईड, ज्यामध्ये विविध अशुद्धता असतात, मौल्यवान आणि अर्ध-मौल्यवान दगड बनवतात - ऍमेथिस्ट, ऍगेट, जास्पर.

तांदूळ. सिलिकॉन अणूची रचना.

सिलिकॉनचे इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फिगरेशन 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 आहे (अणूंची इलेक्ट्रॉनिक रचना पहा). बाह्य ऊर्जा स्तरावर, सिलिकॉनमध्ये 4 इलेक्ट्रॉन असतात: 2 3s सबलेव्हलमध्ये जोडलेले + 2 p-ऑर्बिटल्समध्ये जोडलेले नसलेले. जेव्हा सिलिकॉन अणू उत्तेजित अवस्थेत संक्रमण करतो, तेव्हा s-sublevel मधील एक इलेक्ट्रॉन त्याची जोडी "सोडतो" आणि p-sublevel वर जातो, जेथे एक मुक्त कक्ष असते. अशा प्रकारे, उत्तेजित अवस्थेत, सिलिकॉन अणूचे इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फिगरेशन खालील फॉर्म घेते: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3.

तांदूळ. सिलिकॉन अणूचे उत्तेजित स्थितीत संक्रमण.

अशा प्रकारे, यौगिकांमधील सिलिकॉन 4 (बहुतेकदा) किंवा 2 (व्हॅलेन्सी पहा) चे व्हॅलेन्स प्रदर्शित करू शकतात. सिलिकॉन (तसेच कार्बन), इतर घटकांसह प्रतिक्रिया देऊन, रासायनिक बंध तयार करतात ज्यामध्ये ते आपले इलेक्ट्रॉन सोडू शकतात आणि ते स्वीकारू शकतात, परंतु सिलिकॉन अणूंमध्ये इलेक्ट्रॉन स्वीकारण्याची क्षमता कार्बन अणूंच्या तुलनेत कमी उच्चारली जाते, मोठ्या सिलिकॉनमुळे. अणू

सिलिकॉन ऑक्सिडेशन असे म्हणतात:

-4 : SiH 4 (सिलेन), Ca 2 Si, Mg 2 Si (मेटल सिलिकेट);
+4 - सर्वात स्थिर: SiO 2 (सिलिकॉन ऑक्साईड), H 2 SiO 3 (सिलिक ऍसिड), सिलिकेट्स आणि सिलिकॉन हॅलाइड्स;
0 : Si (साधा पदार्थ)

एक साधा पदार्थ म्हणून सिलिकॉन

सिलिकॉन हा धातूचा चमक असलेला गडद राखाडी क्रिस्टलीय पदार्थ आहे. क्रिस्टलीय सिलिकॉनअर्धसंवाहक आहे.

सिलिकॉनमध्ये फक्त एक ॲलोट्रॉपिक बदल होतो, डायमंड सारखाच, पण तितका मजबूत नाही, कारण Si-Si बंध डायमंड कार्बन रेणूमध्ये (डायमंड पहा) इतके मजबूत नसतात.

अनाकार सिलिकॉन- तपकिरी पावडर, वितळण्याच्या बिंदूसह 1420°C.

स्फटिकासारखे सिलिकॉन अनाकार सिलिकॉनपासून पुनर्क्रिस्टलायझेशनद्वारे प्राप्त केले जाते. अनाकार सिलिकॉनच्या विपरीत, जे एक बऱ्यापैकी सक्रिय रसायन आहे, स्फटिकासारखे सिलिकॉन इतर पदार्थांशी परस्परसंवादाच्या दृष्टीने अधिक निष्क्रिय आहे.

सिलिकॉनच्या क्रिस्टल जाळीची रचना हिऱ्याच्या संरचनेची पुनरावृत्ती करते - प्रत्येक अणू टेट्राहेड्रॉनच्या शिरोबिंदूवर स्थित इतर चार अणूंनी वेढलेला असतो. अणू सहसंयोजक बंधांनी एकत्र ठेवलेले असतात, जे हिऱ्यातील कार्बन बंधांइतके मजबूत नसतात. या कारणास्तव, अगदी क्र. क्रिस्टलीय सिलिकॉनमधील काही सहसंयोजक बंध तुटलेले आहेत, परिणामी काही इलेक्ट्रॉन सोडले जातात, ज्यामुळे सिलिकॉनची विद्युत चालकता कमी होते. जसजसे सिलिकॉन गरम होते, प्रकाशात किंवा काही अशुद्धता जोडल्या जातात तेव्हा तुटलेल्या सहसंयोजक बंधांची संख्या वाढते, परिणामी मुक्त इलेक्ट्रॉनची संख्या वाढते आणि त्यामुळे सिलिकॉनची विद्युत चालकता देखील वाढते.

सिलिकॉनचे रासायनिक गुणधर्म

कार्बनप्रमाणे, सिलिकॉन कोणत्या पदार्थावर प्रतिक्रिया देतो यावर अवलंबून, कमी करणारे एजंट आणि ऑक्सिडायझिंग एजंट दोन्ही असू शकतात.

येथे क्र. सिलिकॉन केवळ फ्लोरिनशी संवाद साधतो, जे सिलिकॉनच्या बऱ्यापैकी मजबूत क्रिस्टल जाळीद्वारे स्पष्ट केले जाते.

सिलिकॉन 400°C पेक्षा जास्त तापमानात क्लोरीन आणि ब्रोमाइनवर प्रतिक्रिया देते.

सिलिकॉन कार्बन आणि नायट्रोजनशी केवळ उच्च तापमानातच संवाद साधतो.

नॉनमेटल्ससह प्रतिक्रियांमध्ये, सिलिकॉन म्हणून कार्य करते कमी करणारे एजंट:
- सामान्य परिस्थितीत, नॉन-मेटलपासून, सिलिकॉन केवळ फ्लोरिनवर प्रतिक्रिया देते, सिलिकॉन हॅलाइड तयार करते:
  Si + 2F 2 = SiF 4
- उच्च तापमानात, सिलिकॉन क्लोरीन (400°C), ऑक्सिजन (600°C), नायट्रोजन (1000°C), कार्बन (2000°C):
  - Si + 2Cl 2 = SiCl 4 - सिलिकॉन हॅलाइड;
  - Si + O 2 = SiO 2 - सिलिकॉन ऑक्साईड;
  - 3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 - सिलिकॉन नायट्राइड;
  - Si + C = SiC - कार्बोरंडम (सिलिकॉन कार्बाइड)
धातूंच्या प्रतिक्रियांमध्ये, सिलिकॉन आहे ऑक्सिडायझिंग एजंट(निर्मित सॅलिसिड्स:
Si + 2Mg = Mg 2 Si
अल्कलीच्या एकाग्र द्रावणाच्या प्रतिक्रियांमध्ये, सिलिकॉन हायड्रोजन सोडण्यावर प्रतिक्रिया देते, ज्यामुळे सिलिकिक ऍसिडचे विद्रव्य क्षार तयार होतात, ज्याला म्हणतात. सिलिकेट:
Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2
सिलिकॉन ऍसिडसह प्रतिक्रिया देत नाही (HF वगळता).

सिलिकॉनची तयारी आणि वापर

सिलिकॉन मिळवणे:

प्रयोगशाळेत - सिलिका पासून (ॲल्युमिनियम थेरपी):
3SiO 2 + 4Al = 3Si + 2Al 2 O 3
उद्योगात - उच्च तापमानात कोक (तांत्रिकदृष्ट्या शुद्ध सिलिकॉन) सह सिलिकॉन ऑक्साईड कमी करून:
SiO 2 + 2C = Si + 2CO
उच्च तापमानात हायड्रोजन (जस्त) सह सिलिकॉन टेट्राक्लोराईड कमी करून शुद्ध सिलिकॉन प्राप्त होतो:
SiCl 4 +2H 2 = Si+4HCl

सिलिकॉन ऍप्लिकेशन:

सेमीकंडक्टर रेडिओ एलिमेंट्सचे उत्पादन;
उष्णता-प्रतिरोधक आणि आम्ल-प्रतिरोधक यौगिकांच्या निर्मितीमध्ये धातुकर्म जोडणी म्हणून;
सौर बॅटरीसाठी फोटोसेल्सच्या उत्पादनात;
एसी रेक्टिफायर म्हणून.

प्रकार