Човечеството познава силиция отдавна. Какво е кремък? Това е минералът, който по същество постави основите на човешката цивилизация. Лечебните свойства на силиция се споменават в трактатите на древни учени и философи.

След това силиконът намира приложение за довършване на стени в сгради, където се съхраняват месо и месни продукти, за изрязване на брадавици и за пудрене на рани под формата на прах, което помага за предотвратяване на гангрена; кремъчни воденични камъни произвеждаха брашно с отлични вкусови и хлебопекарни качества.

От древни времена хората облицоваха вътрешната повърхност и дъното на кладенците със силиций, тъй като беше забелязано, че питейната вода от такива кладенци осигурява предотвратяване на соматични и инфекциозни заболявания, а водата се оказа необичайно вкусна, прозрачна и лечебна. Факт е, че когато кремъкът влезе в контакт с вода, той променя свойствата си.

Лечебните свойства на силиция и причините за недостиг в организма

Клиничните наблюдения на съвременните учени са доказали, че силицият във водата произвежда силициева киселина. Дози от това съединение много малко, но напълно достатъчно, за да може силициевата киселина да разтваря солните отлагания и токсините, както и да ги извежда от тялото.

Водата под въздействието на силиций става "жива" и се обновява. Биологично активните силициеви вещества в нашето тяло, заедно с протеиновите фракции, допринасят за образуването на хормони, аминокиселини и ензими; Имайте предвид, че около 70 вида витамини и минерали не се усвояват при липса на силиций в организма.

_________________________________________________________________________

Причини за дефицит на силиций

» Недостатъчна консумация на минерална вода и фибри.

» Прекомерно количество алуминий (това обикновено се случва при хора, които са готвили в алуминиеви съдове).

» Интензивен растеж на тялото в детска възраст.

» Повишен физически и психически стрес всеки ден.

Какво се случва при липса на силиций?

„Курсът напредва.

» В бъбреците, черния дроб и жлъчния мехур има тенденция към.

„Пациентът започва да развива зъби и чупливи нокти.

» Срещат се очни заболявания: при възрастни хора - далекогледство, глаукома и катаракта, при деца -.

„Всички кръвоносни съдове са засегнати с ранно развитие и увеличаване.

» Поради разрушаване на съединителната тъкан възниква пародонтоза, деформираща се и.

Силицият е източник на добро здраве

Вече е известно, че силициевата вода повишава защитните сили на организма, нормализира обмяната на веществата, предотвратява появата и лечението на много заболявания, забавя стареенето на организма.

При външно приложение силиконовата вода подмладява кожата, подобрява състоянието и растежа на косата, бръчките изчезват, подобрява се цвета на ръцете и лицето.

Как да пием силиконова вода. Може да се използва без ограничения. Обикновено силиконовата вода се пие от една до три чаши при стайна температура, но трябва да се пие на малки глътки. Както беше отбелязано по-горе, силицият променя свойствата на водата, когато влезе в контакт с нея.

Активираната силициева вода има пагубен ефект върху патогенните микроорганизми, намалява растежа на бактериите, които допринасят за ферментацията и гниенето. В същото време водата става приятна на вкус и идеално чиста, не се разваля дълго време, придобивайки много други лечебни свойства. Силицият измества солите на тежките и вредни метали, те се утаяват на дъното, а чистата вода остава отгоре.

Всеки знае от колко вода се нуждае човешкото тяло. Съдържа около 70% вода и е невъзможно да си представим живота без нея. Като се има предвид, че всички метаболитни процеси протичат в присъствието на водна среда, можем да кажем с увереност, че водата играе ролята на проводник на голям брой физиологични процеси, без нея жизнената дейност на клетките и тъканите е невъзможна.

Как се приготвя силиконова вода

Препоръчва се силиций да се влива в емайлирани или стъклени съдове. Лично аз приготвям силиконова вода вкъщи в трилитров стъклен буркан. Слагам силициеви камъни в буркан и наливам чиста вода от кладенец (ако живеете в град, по-добре е да я филтрирате през обикновен домашен филтър, преди да направите това).

Поставям буркана в стая, където няма пряка слънчева светлина, и го покривам с обикновена марля (парче марля), за да осигуря свободен обмен на газ. Запарвам силициева вода, използвана за приготвяне на чай, храна или запарки от лечебни растения, за два до три дни. В този случай трябва да се спазват следните изисквания:

1. След всяко източване на водата, изплакнете силикона и контейнера обилно с течаща вода.
2. Утайката, останала на дъното, трябва да се излее в мивката.
3. Разрешава се варене на вода, запарена с кремък, но не и самия кремък, тъй като в този случай водата е пренаситена с биологично активни вещества. Тази вода може да се използва само външно.
4. Не се препоръчва да съхранявате вода заедно със силиций в хладилника.
5. Установено е, че силициевата вода запазва лечебните си свойства в продължение на няколко месеца.
6. След многократна употреба (3-5 пъти), силиконът трябва да се изплакне под течаща вода и да се остави на чист въздух за 2 часа, за да се проветри.
7. След известно време на повърхността на минералите могат да се появят отлагания или слоеве. В този случай камъчетата трябва да се поставят в подсолена вода или 2% разтвор на оцетна киселина за два часа и след това да се изплакнат с течаща вода. След това потопете камъните отново в разтвор на сода за хляб за два часа и отново изплакнете под течаща вода.
8. След 8-12 месеца е препоръчително да разделите камъните, за да укрепите (обновите) техните свойства, но е по-добре да закупите нови минерали.
9. Инфузията на силиций се извършва при стайна температура.

Бъдете здрави, скъпи мои читатели. Бог да те благослови!

След кислорода силицийе най-разпространеният елемент в земната кора. Има 2 стабилни изотопа: 28 Si, 29 Si, 30 Si. Силицият не се среща в свободна форма в природата.

Най-често срещаните: соли на силициева киселина и силициев оксид (силициев диоксид, пясък, кварц). Те са част от минерални соли, слюда, талк, азбест.

Алотропия на силиций.

U силицийИма 2 алотропни модификации:

Кристални (светлосиви кристали. Структурата е подобна на диамантената кристална решетка, където силициевият атом е ковалентно свързан с 4 еднакви атома и самият той е в sp3 - хибридизация);

Аморфен (кафяв прах, по-активна форма от кристална).

Свойства на силиция.

При температура силицият реагира с кислорода във въздуха:

Si + О 2 = SiO 2 .

Ако няма достатъчно кислород (липса на кислород), тогава може да възникне следната реакция:

2 Si + О 2 = 2 SiO,

Където SiO- монооксид, който също може да се образува по време на реакцията:

Si + SiO 2 = 2 SiO.

При нормални условия силицийможе да реагира с Е 2 , при нагряване - с кл 2 . Ако повишите още повече температурата, тогава Siще можете да взаимодействате с нИ С:

4Si + S 8 = 4SiS 2 ;

Si + 2F 2 = SiF 4.

Силицият е способен да реагира с въглерод, давайки карборунд:

Si + ° С = SiC.

Силицият е разтворим в смес от концентрирана азотна и флуороводородна киселина:

3Si + 4HNO3 + 12HF = 3SiF4 + 4NO + 8H2O.

Силицият се разтваря във водни разтвори на основи:

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

При нагряване с оксиди силицият диспропорционира:

2 MgO + 3 Si = Mg 2 Si + 2 SiO.

При взаимодействие с метали силицият действа като окислител:

2 Mg + Si = Mg 2 Si.

Приложение на силиций.

Силицият се използва най-широко в производството на сплави за придаване на здравина на алуминия, медта и магнезия и за производството на феросилициди, които са важни в производството на стомани и полупроводникови технологии. Силициевите кристали се използват в слънчеви клетки и полупроводникови устройства - транзистори и диоди.

Силицият също така служи като суровина за производството на органосилициеви съединения или силоксани, получени под формата на масла, смазочни материали, пластмаси и синтетичен каучук. Неорганичните силициеви съединения се използват в керамичната и стъкларската технология, като изолационен материал и пиезокристали.

- характеристики на елемента силиций: електронна структура, възможни степени на окисление, основни съединения: оксид, хидроксид. Аморфен и кристален силиций.

Силиций– елемент от 3-ти период и IVA група на Периодичната система, пореден номер 14. Електронна формула на атома 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 = [ 10 Ne]3s 2 3p 2 . Характерното състояние на окисление в съединенията е +IV.

Скала на степента на окисление на силиций:

Електроотрицателността на силиция е ниска за неметалите (2,25). Проявява неметални (киселинни) свойства; образува оксиди, силициеви киселини, много голям брой соли - силикати под формата на вериги, ленти и триизмерни мрежи от тетраедри, бинарни съединения. Понастоящем химията на органичните силициеви съединения с Si – C връзки и органосилициевите полимери – силикони и силиконови каучуци с Si – Si, Si – O и Si – C връзки е широко развита.

Най-важният елемент от неживата природа, второчрез химическо изобилие. Среща се само в подвързан вид. Жизнен елемент за много организми.

Silicon Si –Просто вещество. Грубокристален - тъмносив, с метален блясък, много твърд, много чуплив, непрозрачен, огнеупорен, обикновен полупроводник. Кристалната решетка е атомна, връзките Si – Si са много силни. Аморфен - бял или жълто-кафяв (с примеси, главно Fe), химически по-активен. Стабилен на въздух (покрит с траен оксиден филм), не реагира с вода. Реагира с HF (конц.), основи. Окислява се от кислород и хлор. Възстановена от магнезий. Спечен с графит. Сплавта с желязо е промишлено важна - феросилиций(12–90% Si). Използва се като легираща добавка в стомана и сплави от цветни метали, компонент на полупроводникови материали за микроелектрониката и основа на силикони.

Уравнения на най-важните реакции:

Касова бележкав промишлеността: редукция на SiCl 4 или SiO 2 при калциниране:

SiCl 4 + 2Zn = Si+ 2ZnCl 2

SiO2 + 2Mg = Si+ 2MgO

(последната реакция може да се проведе и в лаборатория; след обработка със солна киселина остава аморфен силиций).

Силициев диоксид SiO 2 –Киселинен оксид. Бяла пудра (кварцов пясък)и прозрачни кристали, естественият продукт е оцветен от примеси (силициев диоксид)– под формата на обикновен пясък и камък (кремък).Кристалната решетка е атомна, всеки силициев атом е заобиколен от четири кислородни атома, а всеки кислороден атом е заобиколен от два силициеви атома. Има няколко кристални модификации (всички минерали), най-важните - кварц, тридимит кристобалит,редки и изкуствено получени - китит, коезит, стишовит, меланофлогит, влакнест силициев диоксид., при бавно охлаждане на стопилката се образува аморфна форма - кварцово стъкло(минерал в природата lechateleyit).Аморфната форма е най-химически активна.

Практически не реагира с вода (SiO 2 nH 2 O хидрат се утаява от разтвора), обикновени киселини. Кварцовото стъкло е корозирало във HF (конц.). Реагира с алкали в разтвор (образува ортосиликати)и по време на синтез (продукти - метасиликати).Лесно се хлорира в присъствието на кокс. Редуцира се от кокс, магнезий, желязо (при процеса на доменна пещ).

Използва се като индустриална суровина при производството на силициево, обикновено, термо- и химически устойчиво стъкло,

порцелан, керамика, абразиви и адсорбенти, гумен пълнител, лубриканти, лепила и бои, компонент на строителни лепилни разтвори, под формата на кварцови монокристали - основата на ултразвуковите генератори и прецизния механизъм на кварцовите часовници. Разновидности на кварц ( планински кристал, розов кварц, аметист, опушен кварц, халцедон, оникси др.) – скъпоценни, полускъпоценни или декоративни камъни.

Уравнения на най-важните реакции:

Силициев диоксид полихидрат SiO 2 nH 2 O –Силициеви киселини с променливо съдържание на SiO 2 и H 2 O. Бял, аморфен (стъклообразен) полимер с верижна, лентова, листова, мрежеста и рамкова структура. При нагряване постепенно се разлага. Много слабо разтворим във вода. Над утайката в разтвора има мономерен слаб ортосилицийкиселина H 4 SiO 4 (тетраедрична структура, sp 3 хибридизация), разтворимост 0,00673 g/100 g H 2 O при 20 °C. Когато разтворът престои, настъпва поликондензация и първо бавно се образуват силициеви киселини H 6 Si 2 O 7, H 2 Si 2 O 5, H 10 Si 2 O 9, след това хидрозол n (разтвор метасилицийкиселина) и накрая хидрогел SiO 2 nH 2 O (n< 2). При высушивании гидрогель переходит в силикагель SiO 2 nН 2 O (n < 1). Скорость гелеобразования максимальна в слабокислотной среде.

Той се превръща в разтвор под действието на концентрирани алкали. По други химични свойства той е подобен на SiO 2. Минерали в природата опалИ халцедон (ахат, яспис).Мономерна метасилициева киселина H 2 SiO 3 не е получена.

Уравнения на най-важните реакции:

Касова бележка: изместване на силикатен разтвор със силна киселина, например:

K 2 SiO 3 + 2НCl + (n – 1) Н 2 O = 2КCl + SiO 2 nH 2 O↓

Натриев метасиликат Na 2 SiO 3 –Оксозол. Бял, топи се при нагряване без разлагане. Разтваря се в студена вода (силна хидролиза на аниона). Концентрираният разтвор е колоиден ("течно стъкло", съдържа SiO 2 nH 2 O хидрозол). Разлага се в гореща вода, реагира с киселини, основи, въглероден диоксид.

Използва се като шихтен компонент при производството на стъкло, специални цименти и бетони и се включва в силикатни бои и лепила, студени глазури, алумосиликатни катализатори, в производството на хартия и картон, силикагел и синтетични зеолити. Уравнения на най-важните реакции:

Касова бележка: смесване на сода с пясък

Na 2 SiO 3 + SiO 2 = CO 2 + Na 2 SiO 3(1150 °C)

Силикати.Силицият в степен на окисление +IV се намира, в допълнение към SiO 2, в многобройни и често много сложни по състав и структура силикатни йони(така, освен жетасиликатен йон SiO 3 2- и ортосиликатен йонИзвестни са SiO 4 4- йони Si 2 O 7 6-, Si 3 O 9 6-, Si 2 O 10 4- и др.). За по-лесно отбелязване, всички силикати са изобразени като съдържащи SiO 3 2- йон.

Като силикатно лепило се използва наситен разтвор на натриеви и калиеви силикати (вискозно „течно стъкло“).

Натриевите и калциевите силикати са част от стъклото; получава се чрез сливане на кварц SiO 2, варовик CaCO 3 и сода Na 2 CO 3:

Често съставът на стъклото се изразява чрез оксиди, например обикновено стъкло Na 2 O CaO 6 SiO 2.

Сред силикатните минерали отбелязваме глини (алумосиликати), много чиста глина - каолин Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O се използва за производството на порцелан.

Силикатите и алумосиликатите се използват в промишлеността при производството на керамика, цимент, бетон и други строителни материали.

Силициев тетрахлорид SiCl 4.Двоична връзка. Безцветна течност, има широк диапазон на течно състояние. Молекулата има тетраедрична структура (sp 3 хибридизация). Термично стабилен. „Дим“ във влажен въздух. Напълно хидролизиран от вода. Разлага се от основи. Редуцира се от водород, натрий, цинк. Хлори алуминиев оксид.

Използва се в производството на високочист силиций за полупроводниковата технология.

Уравнения на най-важните реакции:

Касова бележка V индустрия– хлориране на силициев или кварцов пясък със SiO 2.

Кристалният силиций е основната форма, в която силицийът се използва в производството на фотоволтаични преобразуватели и електронни устройства в твърдо състояние, използващи планарна технология. Използването на силиций под формата на тънки филми (епитаксиални слоеве) с кристална и аморфна структура върху различни субстрати се развива активно.

Образователна институция "Беларуски държавен университет по информатика и радиоелектроника"

Тема: Методи за получаване на силиций и неговите физични и химични свойства

Завършено:

Въведение 3

1 Физични свойства на силиция 4

2 Алотропни модификации на силиций 7

2.1 Кристален силиций 7

2.2 Аморфен силиций 12

3 Получаване на 13

4 Химични свойства 16

5 Приложение 20

Заключение 21

Списък на използваните източници 22

Въведение

Силицият е един от най-често срещаните елементи в земната кора. Съставлява 27,5% от масата. част от земната кора, достъпна за нашето изследване, заемаща второ място по изобилие след кислорода. Крениевите съединения, широко разпространени на земята, са известни на човека още от каменната ера. Използването на каменни инструменти за работа и лов продължило няколко хилядолетия. Използването на силициеви съединения, свързано с тяхната обработка (производство на стъкло), започва около 3000 г. пр.н.е. д. (в Древен Египет). В природата силицият се среща само в съединения под формата на силициев диоксид SiO 2, наричан още силициев анхидрид или силициев диоксид, и под формата на соли на силициеви киселини (силикати). Като част от всички органични вещества, той е най-важният елемент на растителния и животинския свят.

Химичният елемент силиций Si се намира в третия период, в главната подгрупа на IV група на периодичната система. Той е електронен аналог на въглерода и като него е четиривалентен в повечето съединения

Силицият се използва най-широко в производството на сплави за придаване на здравина на алуминия, медта и магнезия и за производството на феросилициди, които са важни в производството на стомани и полупроводникови технологии. Силициевите кристали се използват в слънчеви клетки и полупроводникови устройства - транзистори и диоди. Силицият също така служи като суровина за производството на органосилициеви съединения или силоксани, получени под формата на масла, смазочни материали, пластмаси и синтетичен каучук. Неорганичните силициеви съединения се използват в керамичната и стъкларската технология, като изолационен материал и пиезокристали.

1 Физични свойства на силиция

Компактният силиций е вещество със сребристосив цвят с метален вид. блясък. Кристалната решетка на стабилна модификация е кубична. лицево центриран тип диамант. При високи налягания има др. полиморфни модификации: при 20 GPa - силиций I с тетрагонална решетка (a = 0,4686 nm, c = 0,2585 nm), над 20 GPa - силиций II с кубична решетка (a = 0,644 nm) и силиций III с хексагонална решетка (a = 0,380 nm, c = 0,628 nm). По време на кристализация от газовата фаза се образува аморфен силиций върху повърхности с температури под 600°C. За кристалния силиций точката на топене е 1415 ° C (топи се с намаляване на обема с 9%), точката на кипене е 3249 ° C; плътност – 2,33 g/cm3; моларен топлинен капацитет – 20,16 J/(mol.K); енталпия на топене – 49,9 kJ/mol, енталпия на изпарение – 445,2 kJ/mol; ентропия (298 K) 18,9 J/(mol.K); налягане на парата – 0.046 Pa (1415 °C); температурен коефициент на линейно разширение – 3,72 * 10 6 и 0,6 * 10 6 K -1 (84 K); топлопроводимост – 95,5 W/(m*K); температура на Дебай 645 K; диамагнитна, магнитна чувствителност – 3,9*10 6. При нормални условия силицият е крехък, но над 800 °C става пластичен. Силицият е прозрачен за инфрачервено лъчение при дължини на вълните l>1 µm; индекс на пречупване 3.565 (l=1.05 µm), 3.443 (l=2.6 µm), 3.45 (l = 2.1 µm); отражателна способност 0,3 (l>1,5 µm).

Силицият е полупроводник; ширина на забранената зона 1,21 eV при температура около 0 K и 1,09 eV при 300 K; концентрация на токоносители в силиций с присъща проводимост 1,5-1016 m 3 (300 K); съответно се определя температурната зависимост на подвижността на електроните и дупките [m 2 /(V.s)]. изрази: mn=4.0.105Т 2.6 (3002 -). Съединенията, в които силицийът формално е двувалентен, изглежда съдържат Si-Si връзка и обикновено са полимерни. Благодарение на защитния оксиден филм, образуван на повърхността, силицият е стабилен на въздух дори при повишени температури. Окислява се с кислород над 400°C до SiO2. Устойчив на киселини, взаимодейства само със смес от HNO3 и флуороводородна киселина. С S пара при 600 °C дава дисулфид SiS2, който над 600 °C се превръща в моносулфид SiS

Въглеродът е способен да образува няколко алотропни модификации. Това са диамант (най-инертната алотропна модификация), графит, фулерен и карбин.

Въгленът и саждите са аморфен въглерод. Въглеродът в това състояние няма подредена структура и всъщност се състои от малки фрагменти от графитни слоеве. Аморфният въглен, обработен с гореща водна пара, се нарича активен въглен. 1 грам активен въглен, поради наличието на много пори в него, има обща повърхност от повече от триста квадратни метра! Благодарение на способността си да абсорбира различни вещества, активният въглен се използва широко като филтърен пълнител, както и като ентеросорбент при различни видове отравяния.

От химическа гледна точка аморфният въглерод е най-активната му форма, графитът проявява умерена активност, а диамантът е изключително инертно вещество. Поради тази причина химичните свойства на въглерода, обсъдени по-долу, трябва да се припишат предимно на аморфния въглерод.

Редуциращи свойства на въглерода

Като редуциращ агент въглеродът реагира с неметали като кислород, халогени и сяра.

В зависимост от излишъка или липсата на кислород по време на изгарянето на въглища е възможно образуването на въглероден оксид CO или въглероден диоксид CO 2:

Когато въглеродът реагира с флуор, се образува въглероден тетрафлуорид:

Когато въглеродът се нагрява със сяра, се образува въглероден дисулфид CS 2:

Въглеродът е способен да редуцира металите след алуминий в серията активност от техните оксиди. Например:

Въглеродът също реагира с оксиди на активни метали, но в този случай, като правило, не се наблюдава редукция на метала, а образуването на неговия карбид:

Взаимодействие на въглерод с неметални оксиди

Въглеродът влиза в реакция на копропорциониране с въглероден диоксид CO 2:

Един от най-важните процеси от индустриална гледна точка е т.нар преобразуване на парни въглища. Процесът се осъществява чрез преминаване на водна пара през горещи въглища. Получава се следната реакция:

При високи температури въглеродът е в състояние да редуцира дори такова инертно съединение като силициевия диоксид. В този случай, в зависимост от условията, е възможно образуването на силиций или силициев карбид ( карборунд):

Освен това въглеродът като редуциращ агент реагира с окислителни киселини, по-специално концентрирана сярна и азотна киселина:

Окислителни свойства на въглерода

Химическият елемент въглерод не е силно електроотрицателен, така че простите вещества, които образува, рядко проявяват окислителни свойства спрямо други неметали.

Пример за такива реакции е взаимодействието на аморфен въглерод с водород при нагряване в присъствието на катализатор:

а също и със силиций при температура 1200-1300 o C:

Въглеродът проявява окислителни свойства по отношение на металите. Въглеродът е способен да реагира с активни метали и някои метали с междинна активност. При нагряване възникват реакции:

Химични свойства на силиция

Силицият може да съществува, подобно на въглерода, в кристално и аморфно състояние и, както в случая с въглерода, аморфният силиций е значително по-химически активен от кристалния силиций.

Понякога аморфният и кристалният силиций се наричат ​​алотропни модификации, което, строго погледнато, не е съвсем вярно. Аморфният силиций по същество е конгломерат от малки частици кристален силиций, произволно разположени една спрямо друга.

Взаимодействие на силиций с прости вещества

неметали

При нормални условия силицийът, поради своята инертност, реагира само с флуор:

Силицият реагира с хлор, бром и йод само при нагряване. Характерно е, че в зависимост от активността на халогена е необходима съответно различна температура:

Така че с хлор реакцията протича при 340-420 o C:

С бром – 620-700 o C:

С йод – 750-810 o C:

Реакцията на силиций с кислород протича, но изисква много силно нагряване (1200-1300 o C) поради факта, че силният оксиден филм затруднява взаимодействието:

При температура 1200-1500 o C силицият бавно взаимодейства с въглерода под формата на графит, за да образува карборунд SiC - вещество с атомна кристална решетка, подобна на диаманта и почти не по-ниска от него по сила:

Силицият не реагира с водород.

метали

Поради ниската си електроотрицателност, силицият може да проявява окислителни свойства само спрямо металите. От металите силицият реагира с активни (алкални и алкалоземни) метали, както и с много метали с междинна активност. В резултат на това взаимодействие се образуват силициди:

Взаимодействие на силиций със сложни вещества

Силицият не реагира с вода дори при кипене, но аморфният силиций взаимодейства с прегрята водна пара при температура около 400-500 o C. В този случай се образуват водород и силициев диоксид:

От всички киселини силицият (в аморфно състояние) реагира само с концентрирана флуороводородна киселина:

Силицият се разтваря в концентрирани алкални разтвори. Реакцията е придружена от отделяне на водород.