Shumë pajisje dhe pajisje teknologjike moderne u krijuan për shkak të vetive unike të substancave që gjenden në natyrë. Njerëzimi, duke eksperimentuar dhe studiuar me kujdes elementet përreth nesh, po modernizon vazhdimisht shpikjet e veta - ky proces quhet përparim teknik. Ai bazohet në gjërat elementare, të arritshme për të gjithë që na rrethojnë në jetën e përditshme. Për shembull, rëra: çfarë mund të jetë befasuese dhe e pazakontë në të? Shkencëtarët ishin në gjendje të izolonin silikonin prej tij - një element kimik pa të cilin teknologjia kompjuterike nuk do të ekzistonte. Shtrirja e zbatimit të tij është e larmishme dhe vazhdimisht zgjerohet. Kjo arrihet për shkak të vetive unike të atomit të silikonit, strukturës së tij dhe aftësisë për t'u kombinuar me substanca të tjera të thjeshta.
Karakteristike
Në sistemin periodik të zhvilluar nga D. I. Mendeleev, silikoni (element kimik) është caktuarsimboli Si. I përket jometaleve, ndodhet në grupin e katërt kryesor të periudhës së tretë, ka numrin atomik 14. Afërsia me karbonin nuk është e rastësishme: në shumë aspekte vetitë e tyre janë të krahasueshme. Nuk gjendet në natyrë në formën e tij të pastër, pasi është një element aktiv dhe ka lidhje mjaft të forta me oksigjenin. Substanca kryesore është silicë, e cila është një oksid, dhe silikate (rëra). Në të njëjtën kohë, silikoni (përbërjet e tij natyrore) është një nga elementët kimikë më të zakonshëm në Tokë. Për sa i përket pjesës masive të përmbajtjes, ajo renditet e dyta pas oksigjenit (më shumë se 28%). Shtresa e sipërme e kores së tokës përmban dioksid silikoni (ky është kuarci), lloje të ndryshme argjile dhe rërë. Grupi i dytë më i zakonshëm janë silikatet e tij. Në një thellësi prej rreth 35 km nga sipërfaqja, ka shtresa të depozitave të granitit dhe baz altit, të cilat përfshijnë përbërje silicore. Përqindja e përmbajtjes në bërthamën e tokës ende nuk është llogaritur, por shtresat e mantelit më afër sipërfaqes (deri në 900 km) përmbajnë silikate. Në përbërjen e ujit të detit, përqendrimi i silikonit është 3 mg / l, toka hënore është 40% e përbërë nga komponimet e saj. Hapësirat hapësinore që njerëzimi ka studiuar deri më sot e përmbajnë këtë element kimik në sasi të mëdha. Për shembull, një analizë spektrale e meteoritëve që iu afruan Tokës në një distancë të arritshme për studiuesit tregoi se ato përbëhen nga 20% silikon. Ekziston mundësia e formimit të jetës bazuar në këtë element në galaktikën tonë.
Procesi i kërkimit
Historia e zbulimit të elementit kimik silikon ka disa faza. Shumë substanca të sistemuara nga Mendelejevi janë përdorur nga njerëzimi me shekuj. Në të njëjtën kohë, elementët ishin në formën e tyre natyrore, d.m.th. në komponimet që nuk iu nënshtruan përpunimit kimik, dhe të gjitha vetitë e tyre nuk ishin të njohura për njerëzit. Në procesin e studimit të të gjitha veçorive të substancës, u shfaqën drejtime të reja përdorimi për të. Vetitë e silikonit nuk janë studiuar plotësisht deri më sot - ky element, me një gamë mjaft të gjerë dhe të larmishme aplikimesh, lë hapësirë për zbulime të reja për brezat e ardhshëm të shkencëtarëve. Teknologjitë moderne do ta përshpejtojnë ndjeshëm këtë proces. Në shekullin e 19-të, shumë kimistë të famshëm u përpoqën të merrnin silikon të pastër. Për herë të parë, L. Tenard dhe J. Gay-Lussac arritën ta bëjnë këtë në 1811, por zbulimi i elementit i përket J. Berzelius, i cili ishte në gjendje jo vetëm ta izolonte substancën, por edhe ta përshkruante atë. Një kimist suedez mori silikon në 1823 duke përdorur metal kaliumi dhe kripë kaliumi. Reagimi u zhvillua me një katalizator në formën e temperaturës së lartë. Substanca e thjeshtë gri-kafe e përftuar ishte silic amorf. Elementi i pastër kristalor u mor në 1855 nga St. Clair Deville. Kompleksiteti i izolimit lidhet drejtpërdrejt me forcën e lartë të lidhjeve atomike. Në të dyja rastet, reaksioni kimik synon procesin e pastrimit nga papastërtitë, ndërsa modeli amorf dhe ai kristalor kanë veti të ndryshme.
Shqiptimi silikoni i elementit kimik
Emripluhuri që rezulton - kisel - u propozua nga Berzelius. Në Mbretërinë e Bashkuar dhe SHBA, silikoni ende nuk quhet asgjë më shumë se silikon (Silicium) ose silikon (Silicon). Termi vjen nga latinishtja "strall" (ose "gur"), dhe në shumicën e rasteve është i lidhur me konceptin "tokë" për shkak të shpërndarjes së saj të gjerë në natyrë. Shqiptimi rus i këtij kimikati është i ndryshëm, gjithçka varet nga burimi. Quhej silicë (Zaharov e përdori këtë term në 1810), sicili (1824, Dvigubsky, Solovyov), silicë (1825, Strakhov) dhe vetëm në vitin 1834 kimisti rus gjerman Ivanovich Hess prezantoi emrin që përdoret edhe sot. shumica e burimeve - silic. Në sistemin periodik të Mendelejevit, shënohet me simbolin Si. Si lexohet elementi kimik silikon? Shumë shkencëtarë në vendet anglishtfolëse e shqiptojnë emrin e saj si "si" ose përdorin fjalën "silikon". Nga këtu vjen emri me famë botërore i luginës, e cila është një vend kërkimi dhe prodhimi për teknologjinë kompjuterike. Popullsia rusisht-folëse e quan elementin silikon (nga fjala e lashtë greke për "shkëmb, mal").
Gjetje në natyrë: depozitat
Të gjithë sistemet malore janë të përbëra nga komponime silikoni, të cilat nuk gjenden në formën e tyre të pastër, sepse të gjitha mineralet e njohura janë diokside ose silikate (aluminosilikate). Gurët me bukuri të mahnitshme përdoren nga njerëzit si material dekorativ - këto janë opale, ametistë, lloje të ndryshme kuarci, diaspri, kalcedoni, agat, kristal shkëmbi, karnelian dhe shumë të tjerë. Ato u formuan për shkak të përfshirjes së substancave të ndryshme në përbërjen e silikonit, të cilat përcaktuan densitetin, strukturën, ngjyrën dhe drejtimin e përdorimit të tyre. E gjithë bota inorganike mund të lidhet me këtë element kimik, i cili në mjedisin natyror krijon lidhje të forta me metalet dhe jometalet (zink, magnez, kalcium, mangan, titan, etj.). Krahasuar me substancat e tjera, silikoni është lehtësisht i disponueshëm për miniera në shkallë industriale: ai gjendet në shumicën e llojeve të xeheve dhe mineraleve. Prandaj, depozitat e zhvilluara në mënyrë aktive janë të lidhura me burimet e disponueshme të energjisë sesa me akumulimet territoriale të materies. Kuarcitet dhe rërat e kuarcit gjenden në të gjitha vendet e botës. Prodhuesit dhe furnizuesit më të mëdhenj të silikonit janë: Kina, Norvegjia, Franca, SHBA (Virxhinia Perëndimore, Ohio, Alabama, Nju Jork), Australia, Afrika e Jugut, Kanadaja, Brazili. Të gjithë prodhuesit përdorin metoda të ndryshme, të cilat varen nga lloji i produktit që prodhohet (teknik, gjysmëpërçues, silikon me frekuencë të lartë). Një element kimik, i pasuruar shtesë ose, anasjelltas, i pastruar nga të gjitha llojet e papastërtive, ka veti individuale nga të cilat varet përdorimi i tij i mëtejshëm. Kjo vlen edhe për këtë substancë. Struktura e silikonit përcakton qëllimin e zbatimit të tij.
Historiku i përdorimit
Shumë shpesh, për shkak të ngjashmërisë së emrave, njerëzit ngatërrojnë silikonin dhe strallin, por këto koncepte nuk janë identike. Le të sjellim qartësi. Siç është përmendur tashmë, silikoni në formën e tij të pastër nuk gjendet në natyrë, gjë që nuk mund të thuhet për tëkomponimet (e njëjta silicë). Mineralet dhe shkëmbinjtë kryesorë të formuar nga dioksidi i substancës që po shqyrtojmë janë rëra (lumi dhe kuarci), kuarci dhe kuarcitet, feldspatët dhe stralli. Të gjithë duhet të kenë dëgjuar për këtë të fundit, sepse i kushtohet një rëndësi e madhe në historinë e zhvillimit të njerëzimit. Mjetet e para të krijuara nga njerëzit gjatë epokës së gurit lidhen me këtë gur. Skajet e saj të mprehta, të formuara kur shkëputeshin nga shkëmbi kryesor, lehtësuan shumë punën e amviseve të lashta dhe mundësinë e mprehjes - gjuetarëve dhe peshkatarëve. Flint nuk kishte forcën e produkteve metalike, por mjetet e dështuara ishin të lehta për t'u zëvendësuar me të reja. Përdorimi i tij si ndezës zjarri vazhdoi për shumë shekuj - deri në shpikjen e burimeve alternative.
Për sa i përket realiteteve moderne, vetitë e silikonit bëjnë të mundur përdorimin e substancës për dekorimin e brendshëm ose krijimin e enëve prej qeramike, ndërsa përveç një pamjeje të bukur estetike, ai ka shumë cilësi të shkëlqyera funksionale. Një drejtim i veçantë i aplikimit të tij lidhet me shpikjen e qelqit rreth 3000 vjet më parë. Kjo ngjarje bëri të mundur krijimin e pasqyrave, pjatave, xhamave me njolla me mozaik nga përbërës që përmbajnë silikon. Formula e substancës fillestare u plotësua me përbërësit e nevojshëm, të cilat bënë të mundur dhënien e produktit ngjyrën e kërkuar dhe ndikuan në forcën e xhamit. Veprat e artit me bukuri dhe shumëllojshmëri të mahnitshme janë bërë nga njeriu nga minerale dhe gurë që përmbajnë silikon. Vetitë shëruese të këtij elementi u përshkruan nga shkencëtarët e lashtësisë dhe u përdorën kudohistoria e njerëzimit. Ata shtruan puse për ujë të pijshëm, qilar për ruajtjen e ushqimit, të përdorura si në jetën e përditshme ashtu edhe në mjekësi. Pluhuri i marrë si rezultat i bluarjes aplikohej në plagë. Vëmendje e veçantë iu kushtua ujit, i cili futej në enët e bëra nga përbërës që përmbajnë silikon. Elementi kimik ndërveproi me përbërjen e tij, gjë që bëri të mundur shkatërrimin e një numri bakteresh dhe mikroorganizmash patogjenë. Dhe kjo është larg nga të gjitha industritë ku substanca që ne po shqyrtojmë është shumë, shumë e kërkuar. Struktura e silikonit përcakton shkathtësinë e tij.
Properties
Për një njohje më të detajuar me karakteristikat e një substance, duhet të merret parasysh duke marrë parasysh të gjitha vetitë e mundshme. Plani për karakterizimin e elementit kimik të silikonit përfshin vetitë fizike, treguesit elektrofizikë, studimin e përbërjeve, reaksionet dhe kushtet për kalimin e tyre etj. Silici në formë kristalore ka ngjyrë gri të errët me shkëlqim metalik. Rrjeta kubike me në qendër fytyrën është e ngjashme me atë të karbonit (diamanti), por për shkak të lidhjeve më të gjata, nuk është aq e fortë. Ngrohja deri në 800 oС e bën atë plastik, në raste të tjera mbetet i brishtë. Vetitë fizike të silikonit e bëjnë këtë substancë vërtet unike: është transparente ndaj rrezatimit infra të kuqe. Pika e shkrirjes - 1410 0С, pika e vlimit - 2600 0С, dendësia në kushte normale - 2330 kg/m3. Përçueshmëria termike nuk është konstante, për mostra të ndryshme merretvlera e përafërt prej 25 0S. Vetitë e atomit të silikonit lejojnë që ai të përdoret si gjysmëpërçues. Ky drejtim i aplikimit është më i kërkuari në botën moderne. Madhësia e përçueshmërisë elektrike ndikohet nga përbërja e silikonit dhe elementët që janë në kombinim me të. Pra, për rritjen e përçueshmërisë elektronike, përdoren antimoni, arseniku, fosfori, për të shpuar - alumini, galiumi, bor, indium. Kur krijohen pajisje me silikon si përçues, përdoret trajtimi sipërfaqësor me një agjent të caktuar, i cili ndikon në funksionimin e pajisjes.
Vetitë e silikonit si një përcjellës i shkëlqyer përdoren gjerësisht në instrumentet moderne. Veçanërisht i rëndësishëm është përdorimi i tij në prodhimin e pajisjeve komplekse (për shembull, pajisje moderne kompjuterike, kompjuterë).
Silicon: karakteristikat e një elementi kimik
Në shumicën e rasteve, silici është katërvalent, ka edhe lidhje në të cilat mund të ketë vlerën +2. Në kushte normale, është joaktiv, ka përbërje të forta dhe në temperaturën e dhomës mund të reagojë vetëm me fluorin, i cili është në gjendje të gaztë grumbullimi. Kjo është për shkak të efektit të bllokimit të sipërfaqes me një film dioksidi, i cili vërehet kur ndërvepron me oksigjenin ose ujin e ambientit. Për të stimuluar reaksionet, duhet përdorur një katalizator: ngritja e temperaturës është ideale për një substancë të tillë si silikoni. Elementi kimik ndërvepron me oksigjenin në 400-500 0С, si rezultat, filmi i dioksidit rritet, procesioksidimi. Kur temperatura rritet në 50 0С, vërehet një reaksion me bromin, klorin, jodin, duke rezultuar në formimin e tetrahalideve të paqëndrueshme. Silici nuk ndërvepron me acidet, me përjashtim të një përzierje të acideve hidrofluorike dhe nitrik, ndërsa çdo alkali në një gjendje të nxehtë është një tretës. Hidrogjenet e silikonit formohen vetëm nga dekompozimi i silicideve; ai nuk reagon me hidrogjenin. Komponimet me bor dhe karbon dallohen nga forca më e madhe dhe pasiviteti kimik. Rezistenca e lartë ndaj alkaleve dhe acideve ka një lidhje me azotin, i cili ndodh në temperatura mbi 1000 0С. Silicidet fitohen nga reaksioni me metalet dhe në këtë rast, valenca që tregon silici varet nga elementi shtesë. Formula e substancës së formuar me pjesëmarrjen e metalit kalimtar është rezistente ndaj acideve. Struktura e atomit të silikonit ndikon drejtpërdrejt në vetitë dhe aftësinë e tij për të bashkëvepruar me elementë të tjerë. Procesi i formimit të lidhjeve në natyrë dhe nën ndikimet në një substancë (në kushte laboratorike, industriale) ndryshon ndjeshëm. Struktura e silikonit sugjeron aktivitetin e tij kimik.
Ndërtesa
Struktura e atomit të silikonit ka karakteristikat e veta. Ngarkesa e bërthamës është +14, që korrespondon me numrin serial në sistemin periodik. Numri i grimcave të ngarkuara: protone - 14; elektrone - 14; neutronet - 14. Skema e strukturës së atomit të silikonit ka këtë formë: Si +14) 2) 8) 4. Në nivelin e fundit (të jashtëm) janë 4.elektron, i cili përcakton gjendjen e oksidimit me shenjën "+" ose "-". Oksidi i silikonit ka formulën SiO2 (valenca 4+), përbërja e paqëndrueshme e hidrogjenit është SiH4 (valenca -4). Vëllimi i madh i atomit të silikonit bën të mundur që në disa përbërje të ketë një numër koordinimi prej 6, për shembull, kur kombinohet me fluorin. Masa molare - 28, rrezja atomike - 132 pasdite, konfigurimi i shtresës elektronike: 1S22S22P6 3S23P2.
Aplikacion
Silikon sipërfaqësor ose plotësisht i dopuar përdoret si gjysmëpërçues në krijimin e shumë pajisjeve, duke përfshirë precizion të lartë (për shembull, fotocelula diellore, transistorë, ndreqës, etj.). Silici ultra i pastër përdoret për të krijuar qeliza diellore (energji). Lloji me një kristal përdoret për të bërë pasqyra dhe një lazer me gaz. Nga komponimet e silikonit përftohen qelqi, pllaka qeramike, enët, porcelani, fajansi. Është e vështirë të përshkruash shumëllojshmërinë e llojeve të mallrave të përfituara, funksionimi i tyre zhvillohet në nivel familjar, në art dhe shkencë dhe në prodhim. Çimentoja që rezulton shërben si lëndë e parë për krijimin e përzierjeve të ndërtimit dhe tullave, materialeve përfundimtare. Përhapja e vajrave, lubrifikantëve të bazuar në përbërjet organosilikon mund të zvogëlojë ndjeshëm forcën e fërkimit në pjesët lëvizëse të shumë mekanizmave. Silicidet përdoren gjerësisht në industri për shkak të vetive të tyre unike në fushën e rezistencës ndaj mediave agresive (acidet, temperaturat). Karakteristikat e tyre elektrike, bërthamore dhe kimike merren parasysh nga specialistë në industri komplekse,jo rolin e fundit e luan struktura e atomit të silikonit.
Ne kemi renditur aplikacionet më të teknologjisë së lartë dhe të avancuara deri më sot. Silikoni teknik më i zakonshëm me volum të lartë përdoret në një sërë aplikacionesh:
- Si lëndë e parë për prodhimin e një substance më të pastër.
- Për lidhjet e lidhjeve në industrinë metalurgjike: prania e silikonit rrit refraktaritetin, rrit rezistencën ndaj korrozionit dhe forcën mekanike (një tepricë e këtij elementi mund ta bëjë lidhjen shumë të brishtë).
- Si një deoksidues për të hequr oksigjenin e tepërt nga metali.
- Lëndë e parë për prodhimin e silaneve (përbërjet e silikonit me substanca organike).
- Për prodhimin e hidrogjenit nga një lidhje silikoni dhe hekuri.
- Prodhimi i paneleve diellore.
Rëndësia e kësaj substance është e madhe edhe për funksionimin normal të organizmit të njeriut. Struktura e silikonit, vetitë e tij janë vendimtare në këtë rast. Në të njëjtën kohë, teprica ose mungesa e tij çon në sëmundje të rënda.
Në trupin e njeriut
Mjekësia ka përdorur prej kohësh silikonin si një agjent baktericid dhe antiseptik. Por me të gjitha përfitimet e përdorimit të jashtëm, ky element duhet të rinovohet vazhdimisht në trupin e njeriut. Një nivel normal i përmbajtjes së tij do të përmirësojë jetën në përgjithësi. Në rast të mungesës së tij, më shumë se 70 elementë gjurmë dhe vitamina nuk do të absorbohen nga trupi, gjë që do të reduktojë ndjeshëm.rezistencë ndaj një sërë sëmundjesh. Përqindja më e lartë e silikonit vërehet në kocka, lëkurë, tendinat. Ai luan rolin e një elementi strukturor që ruan forcën dhe jep elasticitet. Të gjitha indet e forta të skeletit formohen nga komponimet e tij. Si rezultat i studimeve të fundit, përmbajtja e silikonit u gjet në veshka, pankreas dhe indet lidhëse. Roli i këtyre organeve në funksionimin e trupit është mjaft i madh, kështu që një rënie në përmbajtjen e tij do të ketë një efekt të dëmshëm në shumë tregues bazë të mbështetjes së jetës. Trupi duhet të marrë 1 gram silikon në ditë me ushqim dhe ujë - kjo do të ndihmojë në shmangien e sëmundjeve të mundshme, të tilla si inflamacioni i lëkurës, zbutja e kockave, formimi i gurëve në mëlçi, veshka, dëmtimi i shikimit, flokët dhe. thonjtë, ateroskleroza. Me një nivel të mjaftueshëm të këtij elementi, imuniteti rritet, proceset metabolike normalizohen dhe përmirësohet asimilimi i shumë elementëve të nevojshëm për shëndetin e njeriut. Sasia më e madhe e silikonit është në drithëra, rrepkë, hikërror. Uji silikoni do të sjellë përfitime të konsiderueshme. Për të përcaktuar sasinë dhe shpeshtësinë e përdorimit të tij, është më mirë të konsultoheni me një specialist.
