Zahvaljujući tome nastali su mnogi savremeni tehnološki uređaji i aparati jedinstvena svojstva supstance koje se nalaze u prirodi. Čovečanstvo, eksperimentisanjem i pažljivim proučavanjem elemenata oko nas, neprestano modernizuje sopstvene izume - ovaj proces se naziva tehnički napredak. Zasnovan je na elementarnim, svima dostupnim stvarima koje nas okružuju u svakodnevnom životu. Na primjer, pijesak: šta bi u njemu moglo biti iznenađujuće i neobično? Naučnici su iz njega uspjeli izolovati silicijum, hemijski element bez kojeg kompjuterska tehnologija ne bi postojala. Opseg njegove primjene je raznolik i stalno se širi. To se postiže zahvaljujući jedinstvenim svojstvima atoma silicija, njegovoj strukturi i mogućnosti spojeva s drugim jednostavnim supstancama.

Karakteristično

U verziji koju je razvio D.I. Mendelejev, silicijum je označen simbolom Si. Spada u nemetale, nalazi se u glavnoj četvrtoj grupi trećeg perioda i ima atomski broj 14. Njegova blizina ugljeniku nije slučajna: na mnogo načina, svojstva su im uporediva. U prirodi se ne nalazi u svom čistom obliku, jer je aktivan element i ima prilično jake veze s kisikom. Glavna supstanca je silicijum, koji je oksid, i silikati (pijesak). Štaviše, silicijum (njegova prirodna jedinjenja) je jedan od najčešćih hemijskih elemenata na Zemlji. By maseni udio sadržajem zauzima drugo mjesto nakon kisika (više od 28%). Gornji sloj Zemljina kora sadrži silicijum u obliku dioksida (ovo je kvarc), razne vrste gline i pijeska. Druga najčešća grupa su njegovi silikati. Na dubini od oko 35 km od površine nalaze se slojevi naslaga granita i bazalta, koji uključuju jedinjenja kremena. Procenat sadržaja u zemljinoj jezgri još nije izračunat, ali slojevi omotača koji su najbliži površini (do 900 km) sadrže silikate. U sastavu morske vode koncentracija silicijuma je 3 mg/l, 40% se sastoji od njegovih spojeva. Ogromnost svemira koji je čovječanstvo istraživalo do danas sadrži ovaj hemijski element u velikim količinama. Na primjer, meteoriti koji su se približili Zemlji na udaljenosti dostupnoj istraživačima pokazali su da se sastoje od 20% silicija. Postoji mogućnost formiranja života na osnovu ovog elementa u našoj galaksiji.

Istraživački proces

Istorija otkrića hemijskog elementa silicijum ima nekoliko faza. Mnoge supstance koje je sistematizirao Mendeljejev čovječanstvo je koristilo vekovima. U ovom slučaju elementi su bili u svom prirodnom obliku, tj. u jedinjenjima koja nisu bila podvrgnuta hemijskoj obradi, a sva njihova svojstva nisu bila poznata ljudima. U procesu proučavanja svih karakteristika tvari pojavili su se novi smjerovi za njegovu upotrebu. Svojstva silicijuma danas nisu u potpunosti proučena - ovaj element, sa prilično širokim i raznolikim spektrom primjena, ostavlja prostora za nova otkrića budućim generacijama naučnika. Moderne tehnologije značajno će ubrzati ovaj proces. U 19. veku mnogi poznati hemičari pokušavali su da dobiju silicijum u čistom obliku. To su prvi uradili L. Tenard i J. Gay-Lussac 1811. godine, ali otkriće elementa pripada J. Berzelijusu, koji je bio u stanju ne samo da izoluje supstancu, već i da je opiše. Hemičar iz Švedske nabavio je silicijum 1823. godine, za to je koristio metalni kalijum i kalijumovu so. Reakcija se odvijala pod katalizatorom u obliku visoke temperature. Rezultirajuća jednostavna sivo-smeđa supstanca bio je amorfni silicijum. Kristalni čisti element dobio je 1855. Sainte-Clair Deville. Teškoća izolacije direktno je povezana sa visokom čvrstoćom atomskih veza. U oba slučaja, hemijska reakcija je usmerena na proces prečišćavanja od nečistoća, dok amorfni i kristalni model imaju različita svojstva.

Silicijumski izgovor hemijskog elementa

Prvo ime dobivenog praha - kiesel - predložio je Berzelius. U Velikoj Britaniji i SAD-u silicij se još uvijek naziva ništa drugo do silicij (Silicium) ili silikon (Silicon). Termin dolazi od latinskog “kremen” (ili “kamen”), a u većini slučajeva vezan je za koncept “zemlje” zbog svoje raširene pojave u prirodi. Ruski izgovor ove hemijske supstance varira u zavisnosti od izvora. Zvao se silicijum (Zaharov je koristio ovaj izraz 1810.), sicilijum (1824., Dvigubski, Solovjev), silicijum (1825., Strahov), a tek 1834. ruski hemičar German Ivanovič Hes uveo je naziv koji se i danas koristi u većini izvora - silicijum. U njemu je označeno simbolom Si. Kako se čita hemijski element silicijum? Mnogi naučnici u zemljama engleskog govornog područja njegovo ime izgovaraju kao “si” ili koriste riječ “silicijum”. Odatle potiče i svjetski poznato ime doline, koja je istraživačko-proizvodno mjesto za kompjutersku opremu. Stanovništvo ruskog govornog područja element naziva silicijumom (od starogrčke riječi "litica, planina").

Pojava u prirodi: naslage

Cijeli planinski sistemi sastoje se od jedinjenja silicija, koja se ne nalaze u čistom obliku, jer su svi poznati minerali dioksidi ili silikati (aluminosilikati). Nevjerojatno lijepo kamenje ljudi koriste kao ukrasni materijal - to su opali, ametisti, kvarc raznih vrsta, jaspis, kalcedon, ahat, gorski kristal, karneol i mnogi drugi. Nastali su zbog uključivanja silicijuma razne supstance, što je određivalo njihovu gustinu, strukturu, boju i smjer upotrebe. Čitav neorganski svijet može se povezati sa ovim hemijskim elementom, koji prirodno okruženje stvara jake veze sa metalima i nemetalima (cink, magnezijum, kalcijum, mangan, titan, itd.). U poređenju s drugim supstancama, silicij je prilično lako dostupan za proizvodnju u proizvodnom obimu: nalazi se u većini vrsta ruda i minerala. Stoga su aktivno razvijena ležišta vezana za raspoložive izvore energije, a ne za teritorijalne akumulacije materije. Kvarciti i kvarcni pijesci nalaze se u svim zemljama svijeta. Najveći proizvođači i dobavljači silicijuma su: Kina, Norveška, Francuska, SAD (Zapadna Virdžinija, Ohajo, Alabama, Njujork), Australija, Južna Afrika, Kanada, Brazil. Svi proizvođači koriste različite metode, koje zavise od vrste proizvoda koji se proizvodi (tehnički, poluprovodnički, visokofrekventni silicijum). Hemijski element, dodatno obogaćen ili, obrnuto, pročišćen od svih vrsta nečistoća, ima pojedinačna svojstva od kojih ovisi njegova daljnja upotreba. Ovo se odnosi i na ovu supstancu. Struktura silicijuma određuje njegovu primjenu.

Istorija upotrebe

Vrlo često, zbog sličnosti imena, ljudi brkaju silicij i kremen, ali ti pojmovi nisu identični. Da budemo jasni. Kao što je već spomenuto, silicijum se u prirodi ne pojavljuje u svom čistom obliku, što se ne može reći za njegove spojeve (isti silicijum). Glavni minerali i stijene koje nastaje dioksidom tvari koju razmatramo su pijesak (riječni i kvarcni), kvarc i kvarciti, te kremen. Sigurno su svi čuli za ovo drugo, jer je dato veliki značaj u istoriji ljudskog razvoja. Prvi alati koje su ljudi stvorili u kamenom dobu su povezani sa ovim kamenom. Njegove oštre ivice, nastale prilikom otjecanja od glavne stijene, uvelike su olakšavale rad starim domaćicama, a mogućnost oštrenja olakšavala je lovcima i ribolovcima. Kremen nije imao snagu metalnih proizvoda, ali je neuspjele alate bilo lako zamijeniti novim. Njegova upotreba kao kremen trajala je mnogo stoljeća - sve do pronalaska alternativnih izvora.

U vezi moderne realnosti, svojstva silicijuma omogućavaju da se supstanca koristi za uređenje prostorija ili izradu keramičkog posuđa, a osim lijepog estetskog izgleda ima i mnoge izvrsne funkcionalne kvalitete. Posebno područje njegove primjene povezano je s izumom stakla prije oko 3000 godina. Ovaj događaj je omogućio stvaranje ogledala, posuđa i mozaičkih vitraža od spojeva koji sadrže silicijum. Formula početne tvari dopunjena je potrebnim komponentama, što je omogućilo da proizvod dobije potrebnu boju i utjecalo na čvrstoću stakla. Umjetnička djela zadivljujuće ljepote i raznolikosti načinio je čovjek od minerala i kamenja koji sadrži silicijum. Ljekovita svojstva ovog elementa opisali su drevni naučnici i korišćena su kroz ljudsku istoriju. Postavili su bunare za pije vodu, ostave za čuvanje hrane, koje se koriste kako u svakodnevnom životu tako i u medicini. Prašak dobiven mljevenjem nanosio se na rane. Posebna pažnja davala se vodi, koja je ulivana u posude napravljene od jedinjenja koja sadrže silicijum. Hemijski element stupio je u interakciju s njegovim sastavom, što je omogućilo uništavanje brojnih patogenih bakterija i mikroorganizama. I ovo nisu sve industrije u kojima je supstanca koju razmatramo veoma, veoma tražena. Struktura silicijuma određuje njegovu svestranost.

Svojstva

Da biste se bolje upoznali sa karakteristikama tvari, potrebno je razmotriti je uzimajući u obzir sva moguća svojstva. Plan karakterizacije hemijskog elementa silicijum uključuje fizička svojstva, električna svojstva, proučavanje jedinjenja, reakcija i uslova za njihovo prolazak, itd. Silicijum u kristalnom obliku ima tamno sivu boju sa metalnom nijansom. Kubična rešetka usmjerena na lice slična je ugljičnoj rešetki (dijamantu), ali zbog dužih veza nije tako jaka. Zagrijavanjem na 800 o C postaje plastična, u drugim slučajevima ostaje krhka. Fizička svojstva silicijuma čine ovu supstancu zaista jedinstvenom: prozirna je za infracrveno zračenje. Tačka topljenja - 1410 0 C, tačka ključanja - 2600 0 C, gustina u normalnim uslovima - 2330 kg/m 3. Toplotna provodljivost nije konstantna, za različite uzorke se uzima približna vrijednost od 25 0 C. Svojstva atoma silicija omogućavaju mu da se koristi kao poluvodič. Ovo područje primjene je najtraženije u modernom svijetu. Na vrijednost električne provodljivosti utječe sastav silicija i elementi u kombinaciji s njim. Tako se za povećanu elektronsku provodljivost koriste antimon, arsen i fosfor, a za rupičastu provodljivost - aluminijum, galijum, bor i indijum. Prilikom izrade uređaja sa silicijumom kao vodičem koristi se površinska obrada određenim sredstvom, što utiče na rad uređaja.

Svojstva silicijuma kao odličnog provodnika se dosta koriste u modernoj izradi instrumenata. Njegova upotreba je posebno relevantna u proizvodnji složene opreme (na primjer, savremenih računarskih uređaja, računara).

Silicijum: karakteristike hemijskog elementa

U većini slučajeva silicijum je četverovalentan, ali postoje i veze u kojima može imati vrijednost od +2. U normalnim uslovima je neaktivan, ima jaka jedinjenja, a na sobnoj temperaturi može da reaguje samo sa fluorom, koji je u gasovitom agregatnom stanju. To se objašnjava efektom blokiranja površine dioksidnim filmom, koji se opaža pri interakciji s okolnim kisikom ili vodom. Da bi se stimulirale reakcije, potrebno je koristiti katalizator: povećanje temperature idealno je za supstancu kao što je silicijum. Hemijski element stupa u interakciju s kisikom na 400-500 0 C, kao rezultat toga, film dioksida se povećava i dolazi do procesa oksidacije. Kada temperatura poraste na 50 0 C, uočava se reakcija sa bromom, hlorom i jodom, što rezultira stvaranjem isparljivih tetrahalida. Silicijum ne stupa u interakciju s kiselinama, osim mješavine fluorovodične i dušične kiseline, dok je svaka alkalija u zagrijanom stanju rastvarač. Silicijum vodik nastaje samo razgradnjom silicida, ne reaguje sa vodonikom. Spojevi s borom i ugljikom odlikuju se najvećom čvrstoćom i kemijskom pasivnošću. Visoku otpornost na alkalije i kiseline ima veza sa azotom, koja se javlja na temperaturama iznad 1000 0 C. Silicidi se dobijaju reakcijom sa metalima, au ovom slučaju iz dodatni element Valencija koju silicijum pokazuje zavisi od toga. Formula tvari, formirana uz sudjelovanje prijelaznog metala, otporna je na kiseline. Struktura atoma silicijuma direktno utiče na njegova svojstva i sposobnost interakcije sa drugim elementima. Proces stvaranja veze u prirodi i tokom izlaganja supstanci (u laboratorijskim, industrijskim uslovima) značajno se razlikuje. Struktura silicijuma ukazuje na njegovu hemijsku aktivnost.

Struktura

Silicijum ima svoje karakteristike. Napunjenost jezgre +14, što odgovara serijski broj u periodnom sistemu. Broj naelektrisanih čestica: protoni - 14; elektrona - 14; neutroni - 14. Strukturni dijagram atoma silicijuma je sljedeći: Si +14) 2) 8) 4. Na posljednjem (eksternom) nivou nalaze se 4 elektrona, što određuje oksidacijsko stanje sa “+” ili “- ” znak. Silicijum oksid ima formulu SiO 2 (valentnost 4+), isparljivo jedinjenje vodonika je SiH 4 (valentnost -4). Velika zapremina atoma silicijuma omogućava nekim jedinjenjima da imaju koordinacioni broj od 6, na primer, kada se kombinuju sa fluorom. Molarna masa - 28, atomski radijus - 132 pm, konfiguracija elektronske ljuske: 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 2.

Aplikacija

Površinski ili potpuno dopirani silicij koristi se kao poluvodič u stvaranju mnogih, uključujući i visokoprecizne uređaje (na primjer, solarne fotoćelije, tranzistori, strujni ispravljači, itd.). Ultračisti silicijum se koristi za stvaranje solarnih ćelija (energije). Monokristalni tip se koristi za pravljenje ogledala i gasnih lasera. Jedinjenja silikona se koriste za proizvodnju stakla, keramičkih pločica, posuđa, porculana i zemljanog posuđa. Teško je opisati raznovrsnost vrsta dobijenih dobara, njihova eksploatacija se dešava na nivou domaćinstva, u umetnosti i nauci, iu proizvodnji. Dobiveni cement služi kao sirovina za izradu građevinskih mješavina, cigle i završnih materijala. Širenje ulja i maziva može značajno smanjiti silu trenja u pokretnim dijelovima mnogih mehanizama. Zbog svojih jedinstvenih svojstava otpornosti na agresivne sredine (kiseline, temperature), silicidi se široko koriste u industriji. Njihove električne, nuklearne i kemijske karakteristike uzimaju u obzir stručnjaci u složenim industrijama; struktura atoma silicija također igra važnu ulogu.

Naveli smo najintenzivnija i najnaprednija područja primjene danas. Najčešći, proizveden u velikim količinama, tehnički silicij se koristi u brojnim područjima:

1. Kao sirovina za proizvodnju čistije supstance.
2. Za legiranje legura u metalurškoj industriji: prisutnost silicija povećava vatrostalnost, povećava otpornost na koroziju i mehaničku čvrstoću (ako postoji višak ovog elementa, legura može biti previše krta).
3. Kao deoksidant za uklanjanje viška kiseonika iz metala.
4. Sirovine za proizvodnju silana (jedinjenja silikona sa organskim materijama).
5. Za proizvodnju vodonika iz legure silicija i željeza.
6. Proizvodnja solarnih panela.

Ova supstanca je takođe od velike važnosti za normalno funkcionisanje ljudskog organizma. Struktura silicijuma i njegova svojstva su odlučujući u ovom slučaju. U ovom slučaju, njegov višak ili nedostatak dovodi do ozbiljnih bolesti.

U ljudskom tijelu

Medicina već dugo koristi silicijum kao baktericidno i antiseptično sredstvo. Ali uz sve prednosti vanjske upotrebe, ovaj element se mora stalno obnavljati u ljudskom tijelu. Normalan nivo njegovog sadržaja će poboljšati životnu aktivnost uopšte. U nedostatku, organizam neće apsorbirati više od 70 mikroelemenata i vitamina, što će značajno smanjiti otpornost na niz bolesti. Najveći procenat silicijuma je uočen u kostima, koži i tetivama. Igra ulogu strukturnog elementa koji održava snagu i daje elastičnost. Sva tvrda skeletna tkiva nastaju zahvaljujući njegovim vezama. Kao rezultat najnovije istraživanje Sadržaj silicijuma pronađen je u bubrezima, pankreasu i vezivnom tkivu. Uloga ovih organa u funkcioniranju tijela je prilično velika, pa će smanjenje njegovog sadržaja imati štetan učinak na mnoge osnovne pokazatelje održavanja života. Organizam treba da dobije 1 gram silicijuma dnevno sa hranom i vodom - to će pomoći da se izbegnu moguće bolesti, kao što su upalni procesi kože, omekšavanje kostiju, stvaranje kamenca u jetri, bubrezima, pogoršanje vida, stanje kose i nokti, ateroskleroza. At dovoljan nivo Sadržaj ovog elementa povećava imunitet, normalizira metaboličke procese i poboljšava apsorpciju mnogih elemenata potrebnih za ljudsko zdravlje. Najveća količina silicijuma je u žitaricama, rotkvicama i heljdi. Silicijumska voda će doneti značajne koristi. Da biste odredili količinu i učestalost njegove upotrebe, bolje je konzultirati stručnjaka.

Pogledajte polumetalni silicijum!

Silicijum je sivi i sjajni poluvodički metal koji se koristi za izradu čelika, solarnih ćelija i mikročipova.

Silicijum je drugi najzastupljeniji element u Zemljinoj kori (iza samo kiseonika) i osmi najzastupljeniji element u Univerzumu. U stvari, gotovo 30 posto težine Zemljine kore može se pripisati silicijumu.

Element s atomskim brojem 14 prirodno se nalazi u silikatnim mineralima, uključujući silicijum dioksid, feldspat i liskun, koji su glavne komponente uobičajenih stijena kao što su kvarc i pješčenjak.

Polumetalni (ili metaloidni) silicijum ima neka svojstva i metala i nemetala.

Poput vode, ali za razliku od većine metala, silicijum je zarobljen u tečnom stanju i širi se dok se skrući. Ima relativno visoke tačke topljenja i ključanja, a kada se kristalizira, formira kristalnu strukturu dijamanta.

Kritična za ulogu silicijuma kao poluprovodnika i njegovu upotrebu u elektronici je atomska struktura elementa, koja uključuje četiri valentna elektrona koji omogućavaju siliciju da se lako veže sa drugim elementima.

Švedski hemičar Jones Jacob Berserlius zaslužan je za prvi izolacijski silicijum 1823. godine. Berzerlius je to postigao zagrevanjem metalnog kalijuma (koji je bio izolovan tek deset godina ranije) u lončiću zajedno sa kalijum fluorosilikatom.

Rezultat je bio amorfni silicijum.

Međutim, trebalo je duže da se dobije kristalni silicijum. Elektrolitički uzorak kristalnog silicijuma neće se proizvoditi još tri decenije.

Prva komercijalna upotreba silicijuma bila je u obliku ferosilicijuma.

Nakon modernizacije industrije čelika od strane Henrija Besemera sredinom 19. veka, došlo je do toga veliko interesovanje do metalurške metalurgije i istraživanja čelika.

Do prvog industrijska proizvodnja ferosilicija 1880-ih, vrijednost silicija u poboljšanju duktilnosti u livenom gvožđu i deoksidaciji čelika bila je prilično dobro shvaćena.

Rana proizvodnja ferosilicijuma vršena je u visokim pećima redukovanjem ruda koje sadrže silicijum drvenim ugljem, što je rezultiralo srebrnim livenim gvožđem, ferosilicijumom sa sadržajem silicijuma do 20 odsto.

Razvoj elektrolučnih peći početkom 20. stoljeća omogućio je ne samo povećanje proizvodnje čelika, već i povećanje proizvodnje ferosilicijuma.

Godine 1903. grupa specijalizirana za stvaranje ferolegura (Compagnie Generate d'Electrochimie) počela je s radom u Njemačkoj, Francuskoj i Austriji, a 1907. osnovana je prva komercijalna fabrika silicija u Sjedinjenim Državama.

Proizvodnja čelika nije bila jedina upotreba silicijumskih jedinjenja koja su komercijalizovana do kraja 19. veka.

Za proizvodnju umjetnih dijamanata 1890. Edward Goodrich Acheson je zagrijao aluminosilikat sa koksom u prahu i slučajno proizveo silicijum karbid (SiC).

Tri godine kasnije, Acheson je patentirao svoju proizvodnu metodu i osnovao kompaniju Carborundum za proizvodnju i prodaju abrazivnih proizvoda.

Početkom 20. stoljeća, provodljiva svojstva silicijum karbida su također bila ostvarena, a jedinjenje je korišteno kao detektor u ranim morskim radio uređajima. Patent za detektore silicijumskih kristala odobren je G. W. Pickardu 1906. godine.

Godine 1907. stvorena je prva dioda koja emituje svjetlost (LED) primjenom napona na kristal silicijum karbida.

Tokom 1930-ih, upotreba silicijuma se povećala razvojem novih hemijskih proizvoda, uključujući silane i silikone.

Rast elektronike u proteklom stoljeću također je neraskidivo povezan sa silicijumom i njegovim jedinstvenim svojstvima.

Dok se stvaranje prvih tranzistora – preteča modernih mikročipova – 1940-ih oslanjalo na germanijum, nije prošlo mnogo pre nego što je silicijum istisnuo svog metalnog rođaka kao izdržljiviji materijal za poluprovodničku podlogu.

Bell Labs i Texas Instruments započeli su komercijalnu proizvodnju silicijskih tranzistora 1954. godine.
Prva silicijumska integrisana kola napravljena su 1960-ih, a do 1970-ih razvijeni su silicijumski procesori.

S obzirom da je silicijumska poluprovodnička tehnologija osnova moderne elektronike i računarstva, nije iznenađujuće što centar ove industrije nazivamo „Silicijskom dolinom“.

(Za dubinski pogled na istoriju i razvoj Silicijumske doline i tehnologije mikročipova, toplo preporučujem dokumentarac Američko iskustvo pod nazivom "Silicijumska dolina").

Ubrzo nakon otkrića prvih tranzistora, rad Bell Labsa sa silicijumom doveo je do drugog velikog proboja 1954.: prve silicijumske fotonaponske (solarne) ćelije.

Prije toga, većina je smatrala nemogućem pomisao da se sunčeva energija iskoristi za stvaranje moći na Zemlji. Ali samo četiri godine kasnije, 1958. godine, prvi satelit sa silicijumskim solarnim panelima kružio je oko Zemlje.

Do 1970-ih, komercijalne primjene solarne tehnologije prerasle su u primjene na kopnu kao što je napajanje svjetala na naftnim platformama na moru i željezničkim prelazima.

U protekle dvije decenije upotreba solarne energije je eksponencijalno porasla. Danas silicijumske fotonaponske tehnologije čine oko 90 posto globalnog tržišta solarne energije.

Proizvodnja

Većina rafiniranog silicijuma svake godine - oko 80 posto - proizvodi se kao ferosilicij za upotrebu u proizvodnji željeza i čelika. Ferosilicij može sadržavati od 15 do 90% silicijuma u zavisnosti od zahtjeva topionice.

Legura željeza i silicija proizvodi se pomoću potopljene elektrolučne peći redukcijskim topljenjem. Silika gel mljevena ruda i izvor ugljika kao što je koksni ugalj (metalurški ugalj) se drobe i ubacuju u peć zajedno sa otpadnim metalom.

Na temperaturama iznad 1900 °C (3450 °F), ugljen reaguje sa kiseonikom prisutnim u rudi da bi se formirao gas ugljen monoksida. Preostalo gvožđe i silicijum se, u međuvremenu, kombinuju da bi se dobio rastopljeni ferosilicij, koji se može prikupiti tapkanjem po dnu peći.

Nakon što se ohladi i očvrsne, ferosilicij se može otpremiti i koristiti direktno u proizvodnji željeza i čelika.

Ista metoda, bez ugradnje gvožđa, koristi se za dobijanje silicijuma metalurškog kvaliteta, koji je čist više od 99 procenata. Metalurški silicijum se takođe koristi u proizvodnji čelika, kao i u proizvodnji aluminijumskih livenih legura i silanskih hemikalija.

Metalurški silicijum se klasifikuje prema nivoima nečistoća gvožđa, aluminijuma i kalcijuma prisutnih u leguri. Na primjer, 553 metalni silicijum sadrži manje od 0,5 posto željeza i aluminija i manje od 0,3 posto kalcija.

Svijet proizvede oko 8 miliona metričkih tona ferosilicijuma svake godine, a Kina čini oko 70 posto te količine. Glavni proizvođači su Erdos Metallurgy Group, Ningxia Rongsheng Ferroalloy, Group OM Materials i Elkem.

Godišnje se proizvede još 2,6 miliona metričkih tona metalurškog silicijuma – ili oko 20 posto ukupnog rafiniranog silicijumskog metala. Kina, opet, čini oko 80 posto ove proizvodnje.

Mnogima je iznenađujuće da solarne i elektronske vrste silicijuma čine samo nekoliko veliki broj(manje od dva procenta) ukupne proizvodnje prečišćenog silicijuma.

Za nadogradnju na solarni silicijum metal (polisilicijum), čistoća se mora povećati na 99,9999% čistog čistog silicijuma (6N). To se radi na jedan od tri načina, a najčešći je Siemensov proces.

Siemensov proces uključuje hemijsko taloženje isparljivih gasova poznatog kao trihlorosilan. Na 1150 °C (2102 °F), trihlorosilan se upuhuje na silikonsko sjeme visoke čistoće postavljeno na kraju štapa. Dok prolazi, silicijum visoke čistoće iz gasa se taloži na seme.

Reaktor sa fluidiziranim slojem (FBR) i poboljšana tehnologija metalurškog kvaliteta (UMG) silikona se također koriste za nadogradnju metala u polisilicij pogodan za fotonaponsku industriju.

U 2013. godini proizvedeno je 230.000 metričkih tona polisilicijuma. Vodeći proizvođači uključuju GCL Poly, Wacker-Chemie i OCI.

Konačno, da bi silicij elektronike bio pogodan za industriju poluvodiča i neke fotonaponske tehnologije, polisilicij mora biti pretvoren u ultra čisti monokristalni silicij kroz Czochralski proces.

Da bi se to postiglo, polisilicijum se topi u lončiću na 1425 °C (2597 °F) u inertnoj atmosferi. Nataloženi sjemenski kristal se zatim uranja u rastopljeni metal i polako rotira i uklanja, ostavljajući vremena silicijumu da raste na materijalu sjemena.

Rezultirajući proizvod je štap (ili boule) od monokristalnog silicijumskog metala čija je čistoća čak 99,999999999 (11N) posto. Ovaj štap može biti dopiran borom ili fosforom ako je potrebno kako bi se po potrebi modificirala kvantnomehanička svojstva.

Monokristalni štap se može isporučiti kupcima takav kakav jeste, ili izrezan na oblatne i poliran ili teksturiran za određene korisnike.

Aplikacija

Dok se svake godine rafinira oko 10 miliona metričkih tona ferosilicijuma i silicijum metala, većina silicijuma na tržištu su zapravo minerali silicijuma, koji se koriste za proizvodnju svega od cementa, maltera i keramike do stakla i polimera.

Ferosilicij je, kao što je navedeno, najčešće korišteni oblik metala silicijuma. Od svoje prve upotrebe prije otprilike 150 godina, ferosilicij je ostao važan deoksidacijski agens u proizvodnji ugljika i nehrđajućeg čelika. Danas je proizvodnja čelika i dalje najveći potrošač ferosilicijuma.

Međutim, ferosilicij ima niz prednosti osim proizvodnje čelika. To je predlegura u proizvodnji ferosilicijuma magnezijuma, nodulator koji se koristi za proizvodnju kovanog gvožđa, a takođe i tokom Pidgeon procesa za rafinaciju magnezijuma visoke čistoće.

Ferosilicij se također može koristiti za izradu legura željeza otpornih na toplinu i koroziju, kao i silicijum čelika koji se koristi u proizvodnji elektromotora i jezgara transformatora.

Metalurški silicijum se može koristiti u proizvodnji čelika, ali i kao legirno sredstvo u livenju aluminijuma. Aluminijum-silikonski (Al-Si) automobilski dijelovi su lakši i jači od komponenti izlivenih od čistog aluminija. Automobilski dijelovi kao što su blokovi motora i gume neki su od najčešće korištenih dijelova od livenog aluminija.

Gotovo polovina metalurškog silicijuma koristi se u kemijskoj industriji za proizvodnju isparenog silicijuma (zgušnjivač i sredstvo za sušenje), silana (vezivo) i silikona (zaptivne mase, ljepila i maziva).

Fotonaponski polisilicijum se prvenstveno koristi u proizvodnji polisilicijumskih solarnih ćelija. Za proizvodnju jednog megavata solarnih modula potrebno je oko pet tona polisilicijuma.

Trenutno, polisilicijumska solarna tehnologija čini više od polovine solarne energije proizvedene u njoj na globalnom nivou, dok tehnologija monosilicijuma zauzima oko 35 posto. Ukupno, 90 posto sunčeve energije koju koriste ljudi prikuplja se korištenjem silikonske tehnologije.

Monokristalni silicijum je takođe kritičan poluprovodnički materijal koji se nalazi u modernoj elektronici. Kao materijal supstrata koji se koristi u proizvodnji tranzistora sa efektom polja (FET), LED dioda i integrisanih kola, silicijum se može naći u gotovo svim računarima. mobilni telefoni, tablete, TV, radio i druge moderne komunikacione uređaje.

Procjenjuje se da više od trećine svih elektronskih uređaja sadrži tehnologiju poluvodiča baziranu na silicijumu.

Konačno, karbid silicijum karbid se koristi u raznim elektronskim i neelektronskim aplikacijama, uključujući sintetičke nakit, visokotemperaturni poluvodiči, tvrda keramika, alati za rezanje, kočioni diskovi, abrazivi, panciri i grijaći elementi.

Hemijski znak silicijuma je Si, atomska težina 28,086, nuklearni naboj +14. , kao i , nalazi se u glavnoj podgrupi grupe IV, u trećem periodu. Ovo je analog ugljika. Elektronska konfiguracija elektronskih slojeva atoma silicijuma je ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. Struktura vanjskog elektronskog sloja

Struktura vanjskog elektronskog sloja slična je strukturi atoma ugljika.
javlja se u obliku dvije alotropne modifikacije - amorfne i kristalne.
Amorfan - smećkasti prah sa nešto većom hemijskom aktivnošću od kristalnog. Na normalnoj temperaturi reaguje sa fluorom:
Si + 2F2 = SiF4 na 400° - sa kiseonikom
Si + O2 = SiO2
u topljenju - sa metalima:
2Mg + Si = Mg2Si
Kristalni silicijum je tvrda, krta supstanca metalnog sjaja. Ima dobru toplotnu i električnu provodljivost i lako se otapa u rastopljenim metalima, formirajući. Legura silicijuma sa aluminijumom naziva se silumin, a legura silicijuma sa gvožđem naziva se ferosilicij. Gustina silicijuma je 2,4. Tačka topljenja 1415°, tačka ključanja 2360°. Kristalni silicijum je prilično inertna supstanca i teško ulazi u hemijske reakcije. Uprkos svojim jasno vidljivim metalnim svojstvima, silicijum ne reaguje sa kiselinama, već reaguje sa alkalijama, formirajući soli silicijumske kiseline i:
Si + 2KOH + H2O = K2SiO2 + 2H2

■ 36. Koje su sličnosti i razlike između elektronskih struktura atoma silicijuma i ugljenika?
37. Kako možemo objasniti sa stanovišta elektronske strukture atoma silicijuma zašto su metalna svojstva više karakteristična za silicijum nego za ugljenik?
38. Lista Hemijska svojstva silicijum

Silicijum u prirodi. Silica

U prirodi je silicijum veoma rasprostranjen. Otprilike 25% Zemljine kore se sastoji od silicijuma. Značajan dio prirodnog silicijuma predstavlja silicijum dioksid SiO2. U vrlo čistom kristalnom stanju, silicijum dioksid se javlja kao mineral koji se zove gorski kristal. Silicijum dioksid i ugljen dioksid hemijski sastav su analozi, međutim ugljični dioksid je plin, a silicijum dioksid je čvrsta supstanca. Za razliku od molekularne kristalne rešetke CO2, silicijum dioksid SiO2 kristalizira u obliku atomske kristalne rešetke, čija je svaka ćelija tetraedar s atomom silicija u središtu i atomima kisika na uglovima. To se objašnjava činjenicom da atom silicija ima veći radijus od atoma ugljika, a oko njega se mogu postaviti ne 2, već 4 atoma kisika. Razlika u strukturi kristalne rešetke objašnjava razliku u svojstvima ovih supstanci. Na sl. 69 prikazano izgled prirodni kristal kvarca koji se sastoji od čistog silicijum dioksida i njegove strukturne formule.

Rice. 60. Strukturna formula silicijum dioksida (a) i prirodnih kristala kvarca (b)

Kristalni silicijum se najčešće javlja u obliku peska, koji ima Bijela boja, ako nije kontaminiran nečistoćama žute gline. Osim pijeska, silicijum se često nalazi u obliku vrlo tvrdog minerala, silicijum dioksida (hidratisani silicijum dioksid). Kristalni silicijum dioksid, obojen raznim nečistoćama, formira drago i poludrago kamenje - ahat, ametist, jaspis. Gotovo čisti silicijum dioksid se takođe javlja u obliku kvarca i kvarcita. Besplatan silicijum u zemljine kore 12%, u sastavu raznih stijena - oko 43%. Ukupno, više od 50% zemljine kore je napravljeno od silicijum dioksida.
Silicijum je deo širokog spektra stena i minerala - gline, granita, sijenita, liskuna, feldspata itd.

Čvrsti ugljen-dioksid, bez topljenja, sublimira na -78,5°. Tačka topljenja silicijum dioksida je oko 1,713°. Prilično je vatrostalna. Gustina 2,65. Koeficijent ekspanzije silicijum dioksida je veoma mali. Ovo je vrlo važno kada koristite posuđe od kvarcnog stakla. Silicijum dioksid se ne otapa u vodi i ne reaguje sa njom, uprkos činjenici da je kiseli oksid i da mu je odgovarajuća silicijumska kiselina H2SiO3. Poznato je da je ugljični dioksid rastvorljiv u vodi. Silicijum dioksid ne reaguje sa kiselinama, osim fluorovodonične kiseline HF, i daje soli sa alkalijama.

Rice. 69. Strukturna formula silicijum dioksida (a) i prirodnih kristala kvarca (b).
Kada se silicijum dioksid zagreva sa ugljem, silicijum se redukuje, a zatim se kombinuje sa ugljikom i formira se karborund prema jednadžbi:
SiO2 + 2C = SiC + CO2. Karborund ima veliku tvrdoću, otporan je na kiseline i razara ga alkalije.

■ 39. Po kojim osobinama silicijum dioksida se može suditi o njegovoj kristalnoj rešetki?
40. U kojim mineralima se u prirodi nalazi silicijum dioksid?
41. Šta je karborund?

Silicijumska kiselina. Silikati

Silicijumska kiselina H2SiO3 je vrlo slaba i nestabilna kiselina. Kada se zagrije, postepeno se razlaže na vodu i silicijum dioksid:
H2SiO3 = H2O + SiO2

Silicijumska kiselina je praktično nerastvorljiva u vodi, ali se lako može dati.
Silicijumska kiselina stvara soli koje se nazivaju silikati. široko rasprostranjen u prirodi. Prirodni su prilično složeni. Njihov sastav se obično prikazuje kao kombinacija nekoliko oksida. Ako prirodni silikati sadrže aluminij oksid, nazivaju se aluminosilikati. To su bela glina, (kaolin) Al2O3 2SiO2 2H2O, feldspat K2O Al2O3 6SiO2, liskun
K2O · Al2O3 · 6SiO2 · 2N2O. Mnogi prirodni u svom čistom obliku jesu drago kamenje, na primjer akvamarin, smaragd, itd.
Od umjetnih silikata treba istaknuti natrijev silikat Na2SiO3 - jedan od rijetkih silikata rastvorljivih u vodi. Zove se rastvorljivo staklo, a rastvor se zove tečno staklo.

Silikati se široko koriste u tehnici. Topljivo staklo se koristi za impregniranje tkanina i drveta kako bi se zaštitili od požara. Tečnost se nalazi u vatrostalnim kitovima za lepljenje stakla, porculana i kamena. Silikati su osnova u proizvodnji stakla, porculana, zemljanog posuđa, cementa, betona, cigle i raznih keramičkih proizvoda. U rastvoru, silikati se lako hidroliziraju.

■ 42. Šta je ? Po čemu se razlikuju od silikata?
43. Šta je tečnost i u koje svrhe se koristi?

Staklo

Sirovine za proizvodnju stakla su Na2CO3 soda, CaCO3 krečnjak i SiO2 pijesak. Sve komponente staklenog punjenja se temeljno čiste, miješaju i spajaju na temperaturi od oko 1400°. Tokom procesa fuzije javljaju se sljedeće reakcije:
Na2CO3 + SiO2= Na2SiO3 + CO2

CaCO3 + SiO2 = CaSiO 3+ CO2
Naime, staklo sadrži natrijum i kalcijum silikate, kao i višak SO2, pa je sastav običnog prozorskog stakla: Na2O · CaO · 6SiO2. Staklena smjesa se zagrijava na temperaturi od 1500° dok se ugljični dioksid potpuno ne ukloni. Zatim se ohladi na temperaturu od 1200°, na kojoj postaje viskozna. Kao i svaka amorfna tvar, staklo postepeno omekšava i stvrdnjava, tako da je dobar plastični materijal. Viskozna staklena masa se propušta kroz prorez, što rezultira staklenim limom. Vruća staklena ploča se izvlači valjcima, dovodi do određene veličine i postepeno hladi strujom zraka. Zatim se obrezuje po rubovima i izrezuje na listove određenog formata.

■ 44. Navedite jednačine za reakcije koje se dešavaju tokom proizvodnje stakla i sastav prozorskog stakla.

Staklo- supstanca je amorfna, prozirna, praktički nerastvorljiva u vodi, ali ako se zgnječi u finu prašinu i pomiješa s malom količinom vode, u nastaloj smjesi se uz pomoć fenolftaleina može otkriti lužina. Prilikom dužeg skladištenja lužina u staklenim posudama, višak SiO2 u staklu vrlo sporo reaguje sa alkalijom i staklo postepeno gubi svoju prozirnost.
Staklo je postalo poznato ljudima više od 3000 godina prije Krista. U antičko doba staklo se dobijalo gotovo istog sastava kao danas, ali su se drevni majstori vodili samo svojom intuicijom. Godine 1750. M.V. je uspio razviti naučnu osnovu za proizvodnju stakla. Tokom 4 godine, M.V. je prikupio mnogo recepata za izradu raznih čaša, posebno obojenih. U fabrici stakla koju je izgradio proizveo je veliki broj uzoraka stakla koji su preživjeli do danas. Trenutno se koriste čaše različitih sastava s različitim svojstvima.

Kvarcno staklo se sastoji od gotovo čistog silicijum dioksida i topljeno je od gorskog kristala. To je veoma važna karakteristika je da je njegov koeficijent ekspanzije neznatan, skoro 15 puta manji od običnog stakla. Posuđe napravljeno od takvog stakla može se zagrijati u plamenu plamenika i zatim spustiti u njega hladnom vodom; u tom slučaju neće doći do promjena na staklu. Kvarcno staklo ne blokira ultraljubičaste zrake, a ako ga obojite u crno solima nikla, ono će blokirati sve vidljive zrake spektra, ali će ostati transparentno za ultraljubičaste zrake.
Kvarcno staklo nije pod utjecajem kiselina i lužina, ali ga alkalije primjetno korodiraju. Kvarc staklo je krhkije od običnog stakla. Laboratorijsko staklo sadrži oko 70% SiO2, 9% Na2O, 5% K2O, 8% CaO, 5% Al2O3, 3% B2O3 (sastav čaša nije dat radi pamćenja).

Jena i Pyrex staklo se koriste u industriji. Jena staklo sadrži oko 65% Si02, 15% B2O3, 12% BaO, 4% ZnO, 4% Al2O3. Izdržljiv je, otporan na mehanička opterećenja, ima nizak koeficijent ekspanzije i otporan je na lužine.
Pyrex staklo sadrži 81% SiO2, 12% B2O3, 4% Na2O, 2% Al2O3, 0,5% As2O3, 0,2% K2O, 0,3% CaO. Ima ista svojstva kao Jena staklo, ali u još većoj mjeri, posebno nakon kaljenja, ali je manje otporno na alkalije. Pyrex staklo se koristi za izradu predmeta za domaćinstvo koji su izloženi toploti, kao i delova nekih industrijskih instalacija koje rade na niskim i visokim temperaturama.

Određeni aditivi staklu daju različite kvalitete. Na primjer, primjesa vanadijevih oksida proizvodi staklo koje potpuno blokira ultraljubičaste zrake.
Staklo farbano razne boje. M.V. je također proizveo nekoliko hiljada uzoraka obojenog stakla različitih boja i nijansi za svoje slike u mozaiku. Trenutno su metode bojanja stakla detaljno razvijene. Jedinjenja mangana u boji stakla ljubičasta, kobalt - plava. , raspršen u staklenoj masi u obliku koloidnih čestica, daje joj rubin boju itd. Jedinjenja olova daju staklu sjaj sličan onom od gorskog kristala, zbog čega se naziva kristal. Ova vrsta stakla se lako može obraditi i rezati. Proizvodi napravljeni od njega vrlo lijepo lome svjetlost. Bojenjem ovog stakla raznim aditivima dobija se obojeno kristalno staklo.

Ako se rastopljeno staklo pomiješa sa tvarima koje pri razgradnji stvaraju veliku količinu plinova, potonji, kada se ispuste, zapjeni staklo, formirajući pjenasto staklo. Ovo staklo je vrlo lagano, može se dobro obraditi i odličan je električni i toplinski izolator. Prvi ga je dobio prof. I. I. Kitaygorodsky.
Povlačenjem niti iz stakla možete dobiti takozvana fiberglasa. Ako stakloplastiku položenu u slojevima impregnirate sintetičkim smolama, dobivate vrlo izdržljiv građevinski materijal otporan na truljenje, lako se obrađuje, takozvani fiberglas laminat. Zanimljivo je da što je fiberglas tanji, to je veća njegova čvrstoća. Fiberglas se takođe koristi za izradu radne odeće.
Staklena vuna je vrijedan materijal kroz koji možete filtrirati jake kiseline i alkalije koje se ne filtriraju kroz papir. Osim toga, staklena vuna je dobar toplotni izolator.

■ 44. Šta određuje svojstva različitih vrsta stakla?

Keramika

Od aluminosilikata posebno je važna bijela glina - kaolin, koja je osnova za proizvodnju porculana i zemljanog posuđa. Proizvodnja porculana je izuzetno drevna industrija. Rodno mjesto porculana je Kina. U Rusiji je porcelan prvi put proizveden u 18. veku. D, I. Vinogradov.
Sirovine za proizvodnju porculana i zemljanog posuđa, pored kaolina, su pijesak i. Mješavina kaolina, pijeska i vode se podvrgava temeljitom finom mljevenju u kugličnim mlinovima, zatim se višak vode filtrira i dobro izmiješana plastična masa šalje na oblikovanje proizvoda. Nakon oblikovanja, proizvodi se suše i peku u kontinuiranim tunelskim pećima, gdje se prvo zagrijavaju, zatim peku i na kraju hlade. Nakon toga, proizvodi se podvrgavaju daljoj preradi - glaziranju i farbanju keramičkim bojama. Nakon svake faze proizvodi se peku. Rezultat je porculan koji je bijel, gladak i sjajan. U tankim slojevima sjaji. Zemljano posuđe je porozno i ​​ne sija.

Od crvene gline se prave cigle, pločice, grnčarija, keramički prstenovi za pričvršćivanje u upijajućim i praonim tornjevima raznih hemijskih industrija, te saksije za cvijeće. Također se peku kako ne bi omekšali vodom i postali mehanički čvrsti.

Cement. Beton

Silikonska jedinjenja služe kao osnova za proizvodnju cementa, vezivnog materijala neophodnog u građevinarstvu. Sirovine za proizvodnju cementa su glina i krečnjak. Ova mješavina se peče u ogromnoj nagnutoj cijevnoj rotacionoj peći u koju se kontinuirano ubacuju sirovine. Nakon pečenja na 1200-1300°, sinterovana masa - klinker - kontinuirano izlazi iz rupe koja se nalazi na drugom kraju peći. Nakon mljevenja, klinker se pretvara u. Sastav cementa se sastoji uglavnom od silikata. Ako se pomiješa s vodom kako bi se formirala gusta suspenzija, a zatim ostavi neko vrijeme na zraku, reagirat će sa cementnim supstancama, formirajući kristalne hidrate i druga čvrsta jedinjenja, što dovodi do stvrdnjavanja („stvrdnjavanja“) cementa. Ovo se više ne može vratiti u prijašnje stanje, pa prije upotrebe pokušavaju zaštititi cement od vode. Proces stvrdnjavanja cementa je dugotrajan, a pravu čvrstoću dobiva tek nakon mjesec dana. Istina, postoje različite vrste cementa. Obični cement koji smo razmatrali naziva se silikatni ili Portland cement. Brzostvrdnjavajući aluminijski cement se proizvodi od glinice, krečnjaka i silicijum dioksida.

Ako cement pomiješate s drobljenim kamenom ili šljunkom, dobijete beton koji je već samostalan građevinski materijal. Drobljeni kamen i šljunak se nazivaju punila. Beton ima veliku čvrstoću i može izdržati velika opterećenja. Otporan je na vodu i vatru. Kada se zagrije, gotovo ne gubi snagu, jer je njegova toplotna provodljivost vrlo niska. Beton je otporan na mraz, slabi radioaktivno zračenje, pa se koristi kao građevinski materijal za hidraulične konstrukcije i zaštitne školjke nuklearnih reaktora. Kotlovi su obloženi betonom. Ako cement pomiješate sa sredstvom za pjenjenje, nastaje pjenasti beton prožet mnogim ćelijama. Takav beton je dobar zvučni izolator i provodi toplinu čak i manje od običnog betona.

Silicijum

SILICON-I; m.[iz grčkog krēmnos - litica, stijena] Hemijski element (Si), tamno sivi kristali s metalnim sjajem nalaze se u većini stijena.

◁ Silicijum, oh, oh. K soli. Silicijum (vidi 2.K.; 1 bod).

silicijum

(lat. Silicijum), hemijski element IV grupe periodnog sistema. Tamno sivi kristali s metalnim sjajem; gustina 2,33 g/cm 3, t pl 1415ºC. Otporan na hemijske uticaje. Čini 27,6% mase zemljine kore (2. mjesto među elementima), glavni minerali su silicijum i silikati. Jedan od najvažnijih poluvodičkih materijala (tranzistori, termistori, fotoćelije). Sastavni dio mnogih čelika i drugih legura (povećava mehaničku čvrstoću i otpornost na koroziju, poboljšava svojstva livenja).

SILICON

SILICION (lat. Silicium od silex - kremen), Si (čita se “silicijum”, ali danas prilično često kao “si”), hemijski element sa atomskim brojem 14, atomske mase 28,0855. Rusko ime dolazi od grčkog kremnos - litica, planina.
Prirodni silicijum se sastoji od mešavine tri stabilna nuklida (cm. NUKLID) sa masenim brojevima 28 (prevladava u smjesi, sadrži 92,27% masenog udjela), 29 (4,68%) i 30 (3,05%). Konfiguracija vanjskog elektronskog sloja neutralnog nepobuđenog atoma silicija 3 s 2 R 2 . U jedinjenjima obično pokazuje oksidaciono stanje od +4 (valencija IV) i vrlo retko +3, +2 i +1 (valentnost III, II i I, respektivno). U periodnom sistemu Mendeljejeva, silicijum se nalazi u grupi IVA (u grupi ugljenika), u trećem periodu.
Radijus neutralnog atoma silicijuma je 0,133 nm. Sekvencijalne energije jonizacije atoma silicijuma su 8,1517, 16,342, 33,46 i 45,13 eV, a afinitet prema elektronu je 1,22 eV. Radijus Si 4+ jona sa koordinacionim brojem 4 (najčešći u slučaju silicijuma) je 0,040 nm, sa koordinacionim brojem 6 - 0,054 nm. Prema Paulingovoj skali, elektronegativnost silicijuma je 1,9. Iako se silicijum obično klasifikuje kao nemetal, po brojnim svojstvima zauzima srednju poziciju između metala i nemetala.
U slobodnom obliku - smeđi prah ili svijetlosivi kompaktni materijal s metalnim sjajem.
Istorija otkrića
Jedinjenja silicijuma poznata su čovjeku od pamtivijeka. Ali čovjek se sa jednostavnom supstancom silicijum upoznao tek prije otprilike 200 godina. Zapravo, prvi istraživači koji su dobili silicijum bili su Francuzi J. L. Gay-Lussac (cm. GAY LUSSAC Joseph Louis) i L. J. Tenard (cm. TENAR Louis Jacques). Oni su 1811. otkrili da zagrijavanje silicijum fluorida sa metalnim kalijumom dovodi do stvaranja smeđe-smeđe supstance:
SiF 4 + 4K = Si + 4KF, međutim, sami istraživači nisu izveli ispravan zaključak o dobijanju nove jednostavne supstance. Čast da otkrije novi element pripada švedskom hemičaru J. Berzeliusu (cm. BERZELIUS Jens Jacob), koji je takođe zagrevao jedinjenje sastava K 2 SiF 6 sa metalnim kalijumom da bi dobio silicijum. Dobio je isti amorfni prah kao i francuski hemičari, a 1824. objavio je novu elementarnu supstancu, koju je nazvao "silicijum". Kristalni silicijum je tek 1854. dobio francuski hemičar A. E. Sainte-Clair Deville. (cm. SAINT-CLAIR DEVILLE Henri Etienne) .
Biti u prirodi
Po zastupljenosti u zemljinoj kori, silicijum je na drugom mestu među svim elementima (posle kiseonika). Silicijum čini 27,7% mase zemljine kore. Silicijum je komponenta nekoliko stotina različitih prirodnih silikata (cm. SILIKATI) i aluminosilikati (cm. ALUMINIJSKI SILIKATI). Silicijum, ili silicijum dioksid, takođe je široko rasprostranjen (cm. silicijum dioksid) SiO 2 (rečni pesak (cm. pijesak), kvarc (cm. kvarc), kremen (cm. kremen) itd.), koji čine oko 12% zemljine kore (po masi). Silicijum se u prirodi ne pojavljuje u slobodnom obliku.
Potvrda
U industriji se silicijum proizvodi redukovanjem taline SiO 2 koksom na temperaturi od oko 1800°C u lučnim pećima. Čistoća silicijuma dobijenog na ovaj način je oko 99,9%. Budući da je za praktičnu upotrebu potreban silicijum veće čistoće, nastali silicijum se hloriše. Nastaju jedinjenja sastava SiCl 4 i SiCl 3 H. Ovi hloridi se dalje na različite načine prečišćavaju od nečistoća i u završnoj fazi se redukuju čistim vodonikom. Takođe je moguće pročistiti silicijum tako što se prvo dobije magnezijum silicid Mg 2 Si. Zatim, hlapljivi monosilan SiH 4 se dobija iz magnezijevog silicida upotrebom hlorovodonične ili sirćetne kiseline. Monosilan se dalje prečišćava rektifikacijom, sorpcijom i drugim metodama, a zatim razlaže na silicijum i vodonik na temperaturi od oko 1000°C. Sadržaj nečistoća u silicijumu dobijenom ovim metodama smanjen je na 10 -8 -10 -6% težinski.
Fizička i hemijska svojstva
Kristalna rešetka silicijumskog facecentriranog kubnog tipa dijamanta, parametar a = 0,54307 nm (druge polimorfne modifikacije silicijuma su dobijene pri visokim pritiscima), ali zbog duže dužine veze između Si-Si atoma u poređenju sa dužinom veze C-C tvrdoća silicijum je mnogo manji od dijamanta.
Gustina silicijuma je 2,33 kg/dm3. Tačka topljenja 1410°C, tačka ključanja 2355°C. Silicijum je krhak, samo kada se zagreje iznad 800°C postaje plastična tvar. Zanimljivo je da je silicijum transparentan za infracrveno (IR) zračenje.
Elementarni silicijum je tipičan poluprovodnik (cm. POLUPROVODNICI). Razmak u pojasu na sobnoj temperaturi je 1,09 eV. Koncentracija nosilaca struje u silicijumu sa intrinzičnom provodljivošću na sobnoj temperaturi je 1,5·10 16 m -3. Na električna svojstva kristalnog silicijuma uvelike utiču mikronečistoće koje sadrži. Za dobijanje monokristala silicijuma sa provodljivošću rupa, u silicijum se uvode aditivi elemenata III grupe - bora. (cm. BOR (hemijski element)), aluminijum (cm. ALUMINIJ), galijum (cm. GALIJA) i Indija (cm. INDIJ), sa elektronskom provodljivošću - dodaci elemenata V grupa- fosfor (cm. FOSFOR), arsenik (cm. ARSEN) ili antimona (cm. ANTIMON). Električna svojstva silicijuma mogu se mijenjati promjenom uvjeta obrade monokristala, posebno obradom površine silicija raznim kemijskim agensima.
Hemijski je silicijum neaktivan. Na sobnoj temperaturi reaguje samo sa gasovitim fluorom, što dovodi do stvaranja isparljivog silicijum tetrafluorida SiF 4 . Kada se zagrije na temperaturu od 400-500°C, silicijum reaguje sa kiseonikom da bi se formirao dioksid SiO2, sa hlorom, bromom i jodom da bi se formirali odgovarajući veoma isparljivi tetrahalid SiHal 4.
Silicijum ne reaguje direktno sa vodonikom; jedinjenja silicijuma sa vodonikom su silani (cm. SILANS) sa opštom formulom Si n H 2n+2 - dobijeno indirektno. Monosilan SiH 4 (koji se često naziva jednostavno silan) se oslobađa kada metalni silicidi reaguju sa kiselim rastvorima, na primer:
Ca 2 Si + 4HCl = 2CaCl 2 + SiH 4
Silan SiH 4 koji nastaje u ovoj reakciji sadrži mješavinu drugih silana, posebno disilana Si 2 H 6 i trisilana Si 3 H 8, u kojima se nalazi lanac atoma silicija međusobno povezanih jednostrukim vezama (-Si-Si-Si -) .
Sa azotom, silicijum na temperaturi od oko 1000°C formira nitrid Si 3 N 4, sa borom - termički i hemijski stabilne boride SiB 3, SiB 6 i SiB 12. Jedinjenje silicijuma i njegov najbliži analog prema periodnom sistemu - ugljik - silicijum karbid SiC (karbound (cm. CARBORUNDUM)) karakteriše visoka tvrdoća i niska hemijska reaktivnost. Karborund se široko koristi kao abrazivni materijal.
Kada se silicijum zagreva sa metalima, nastaju silicidi (cm. SILICIDI). Silicidi se mogu podijeliti u dvije grupe: ionsko-kovalentni (silicidi alkalnih, zemnoalkalnih metala i magnezijuma kao što su Ca 2 Si, Mg 2 Si itd.) i metalni (silicidi prelaznih metala). Silicidi aktivnih metala se razlažu pod uticajem kiselina, silicidi prelaznih metala su hemijski stabilni i ne raspadaju se pod dejstvom kiselina. Silicidi slični metalima imaju visoke tačke topljenja (do 2000°C). Najčešće nastaju metalni silicidi sastava MSi, M 3 Si 2, M 2 Si 3, M 5 Si 3 i MSi 2. Silicidi slični metalima su hemijski inertni i otporni na kiseonik čak i na visokim temperaturama.
Silicijum dioksid SiO 2 je kiseli oksid koji ne reaguje sa vodom. Postoji u obliku nekoliko polimorfa (kvarc (cm. kvarc), tridimit, kristobalit, staklast SiO 2). Od ovih modifikacija, kvarc je od najveće praktične važnosti. Kvarc ima piezoelektrična svojstva (cm. PIEZOELEKTRIČNI MATERIJALI), proziran je za ultraljubičasto (UV) zračenje. Odlikuje ga vrlo nizak koeficijent toplinskog širenja, tako da posuđe od kvarca ne puca pri promjenama temperature do 1000 stepeni.
Kvarc je hemijski otporan na kiseline, ali reaguje sa fluorovodoničnom kiselinom:
SiO 2 + 6HF =H 2 + 2H 2 O
i fluorovodonik plin HF:
SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O
Ove dvije reakcije se široko koriste za jetkanje stakla.
Kada se SiO 2 stapa sa alkalijama i bazičnim oksidima, kao i sa karbonatima aktivnih metala, nastaju silikati (cm. SILIKATI)- soli vrlo slabih u vodi netopivih silicijumskih kiselina koje nemaju stalan sastav (cm. silicijumske kiseline) opća formula xH 2 O ySiO 2 (prilično često u literaturi ne pišu baš precizno ne o silicijumskoj kiselini, već o silicijumskoj kiselini, iako u stvari govore o istoj stvari). Na primjer, natrijev ortosilikat se može dobiti:
SiO 2 + 4NaOH = (2Na 2 O) SiO 2 + 2H 2 O,
kalcijum metasilikat:
SiO 2 + CaO = CaO SiO 2
ili miješani kalcijum i natrijev silikat:
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2CO 2
Prozorsko staklo je napravljeno od Na 2 O·CaO·6SiO 2 silikata.
Treba napomenuti da većina silikata nema konstantan sastav. Od svih silikata, samo natrijum i kalijev silikat su rastvorljivi u vodi. Otopine ovih silikata u vodi nazivaju se rastvorljivo staklo. Zbog hidrolize ove otopine se odlikuju jakim alkalnom okruženju. Hidrolizirane silikate karakterizira stvaranje ne pravih, već koloidnih otopina. Kada se rastvori natrijevih ili kalijevih silikata zakiseli, taloži se želatinasti bijeli talog hidratizirane silicijumske kiseline.
Glavni strukturni element i čvrstog silicijum dioksida i svih silikata je grupa u kojoj je atom silicijuma Si okružen tetraedrom od četiri atoma kiseonika O. U ovom slučaju, svaki atom kiseonika je povezan sa dva atoma silicija. Fragmenti se mogu međusobno povezati na različite načine. Među silikatima, prema prirodi veza u njihovim fragmentima, dijele se na otočne, lančane, trakaste, slojevite, okvirne i druge.
Kada se SiO 2 reducira silicijumom na visokim temperaturama, nastaje silicijum monoksid sastava SiO.
Silicijum se odlikuje stvaranjem organosilicijumskih jedinjenja (cm. ORGANOSILONSKA JEDINJENJA), u kojem su atomi silicijuma povezani u duge lance zbog premošćivanja atoma kisika -O-, a svakom atomu silicija, pored dva O atoma, još dva organska radikala R 1 i R 2 = CH 3, C 2 H 5, C 6 su pričvršćeni H 5, CH 2 CH 2 CF 3, itd.
Aplikacija
Silicijum se koristi kao poluprovodnički materijal. Kvarc se koristi kao piezoelektrik, kao materijal za proizvodnju hemijskog (kvarcnog) posuđa otpornog na toplotu i UV lampe. Silikati se široko koriste kao Građevinski materijali. Prozorska stakla su amorfni silikati. Organosilikonski materijali odlikuju se visokom otpornošću na habanje i široko se koriste u praksi kao silikonska ulja, ljepila, gume i lakovi.
Biološka uloga
Za neke organizme silicijum je važan biogeni element (cm. BIOGENI ELEMENTI). Dio je potpornih struktura u biljkama i skeletnih struktura kod životinja. Silicijum u velikim količinama koncentrišu morski organizmi - dijatomeje. (cm. DIJATOMSKE ALGE), radiolarije (cm. RADIOLARIJA), sunđeri (cm. SPUNĐE). Ljudsko mišićno tkivo sadrži (1-2)·10 -2% silicijuma, koštano tkivo - 17·10 -4%, krv - 3,9 mg/l. Do 1 g silicijuma ulazi u ljudski organizam sa hranom svakog dana.
Jedinjenja silicijuma nisu otrovna. Ali veoma je opasno udisanje visoko dispergovanih čestica i silikata i silicijum dioksida, nastalih, na primer, tokom miniranja, pri klesanju kamenja u rudnicima, tokom rada mašina za peskarenje itd.. Mikročestice SiO 2 koje uđu u pluća kristališu se. u njima, a nastali kristali uništavaju plućno tkivo i izazivaju tešku bolest - silikozu (cm. SILIKOZA). Kako biste spriječili da ova opasna prašina uđe u vaša pluća, trebali biste koristiti respirator kako biste zaštitili svoj respiratorni sistem.

enciklopedijski rječnik. 2009 .

Sinonimi:

Pogledajte šta je "silicijum" u drugim rječnicima:

- (simbol Si), rasprostranjeni sivi hemijski element IV grupe periodnog sistema, nemetal. Prvi ga je izolovao Jens BERZELIUS 1824. Silicijum se nalazi samo u jedinjenjima kao što je SILICA (silicijum dioksid) ili u... ... Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik

Silicijum- proizvodi se gotovo isključivo karbotermalnom redukcijom silicijum dioksida pomoću električnih lučnih peći. Loš je provodnik toplote i struje, tvrđi je od stakla, obično u obliku praha ili češće bezobličnih komada... Zvanična terminologija

SILICON- chem. element, nemetal, simbol Si (lat. Silicium), at. n. 14, at. m. 28.08; poznati su amorfni i kristalni silicijum (koji je izgrađen od iste vrste kristala kao i dijamant). Amorfni K. smeđi prah kubične strukture u visoko dispergovanim ... ... Velika politehnička enciklopedija

- (Silicijum), Si, hemijski element IV grupe periodnog sistema, atomski broj 14, atomska masa 28,0855; nemetalni, tačka topljenja 1415°C. Silicijum je drugi najzastupljeniji element na Zemlji nakon kiseonika, njegov sadržaj u zemljinoj kori iznosi 27,6% po težini. Moderna enciklopedija

Si (lat. Silicium * a. silicijum, silicijum; n. Silizium; f. silicijum; i. siliseo), hem. element periodične grupe IV. Mendeljejev sistem, at. n. 14, at. m. 28,086. U prirodi postoje 3 stabilna izotopa: 28Si (92,27), 29Si (4,68%), 30Si (3 ... Geološka enciklopedija

Jedinjenja silicijuma, rasprostranjena na zemlji, poznata su čovjeku još od kamenog doba. Upotreba kamenog oruđa za rad i lov nastavljena je nekoliko milenijuma. Upotreba silikonskih jedinjenja vezanih za njihovu preradu - proizvodnju stakla - počela je oko 3000. godine prije Krista. e. (V Drevni Egipat). Najranije poznato jedinjenje silicijuma je SiO 2 oksid (silicijum dioksid). U 18. veku, silicijum se smatrao jednostavnom čvrstom materijom i nazivan je "zemljama" (kao što se odražava u njegovom nazivu). Složenost sastava silicijum dioksida utvrdio je I. Ya. Berzelius. Po prvi put, 1825. godine, dobio je elementarni silicijum iz silicijum fluorida SiF 4, redukujući potonjeg metalnim kalijumom. Novi element je dobio naziv "silicijum" (od latinskog silex - kremen). Rusko ime uveo je G. I. Hess 1834. godine.

Rasprostranjenost silicijuma u prirodi. Silicijum je drugi najzastupljeniji element u zemljinoj kori (posle kiseonika), njegov prosečan sadržaj u litosferi je 29,5% (po masi). U zemljinoj kori silicijum igra istu primarnu ulogu kao i ugljenik kod životinja i flora. Za geohemiju silicijuma važna je njegova izuzetno jaka veza sa kiseonikom. Oko 12% litosfere čini silicijum SiO 2 u obliku minerala kvarca i njegovih varijanti. 75% litosfere je sastavljeno od raznih silikata i aluminosilikata (feldspati, liskuni, amfiboli itd.). Ukupan broj minerala koji sadrže silicijum prelazi 400.

Tokom magmatskih procesa javlja se slaba diferencijacija silicijuma: akumulira se i u granitoidima (32,3%) i u ultrabazičnim stijenama (19%). Pri visokim temperaturama i visokom pritisku, rastvorljivost SiO 2 se povećava. Moguća je i njegova migracija sa vodenom parom, pa se pegmatite hidrotermalnih žila odlikuju značajnim koncentracijama kvarca, koji se često dovodi u vezu sa rudnim elementima (zlato-kvarc, kvarc-kasiterit i druge žile).

Fizička svojstva silicijuma. Silicijum formira tamnosive kristale metalnog sjaja, koji imaju kubičnu rešetku tipa dijamanta usredsređenu na lice sa periodom a = 5,431 Å i gustinom od 2,33 g/cm 3 . Pri vrlo visokim pritiscima dobijena je nova (naizgled heksagonalna) modifikacija gustoće od 2,55 g/cm 3 . Silicijum se topi na 1417 °C i ključa na 2600 °C. Specifična toplota(na 20-100 °C) 800 J/(kg K), ili 0,191 cal/(g deg); toplotna provodljivost čak i za najčistije uzorke nije konstantna i kreće se u opsegu (25 °C) 84-126 W/(m K), odnosno 0,20-0,30 cal/(cm sec deg). Temperaturni koeficijent linearna ekspanzija 2,33·10 -6 K -1, ispod 120 K postaje negativna. Silicijum je transparentan za dugotalasne infracrvene zrake; indeks prelamanja (za λ = 6 µm) 3,42; dielektrična konstanta 11.7. Silicijum je dijamagnetičan, atomska magnetna osetljivost je -0,13-10 -6. Tvrdoća silikona po Mohsu 7,0, prema Brinellu 2,4 Gn/m2 (240 kgf/mm2), modul elastičnosti 109 Gn/m2 (10,890 kgf/mm2), koeficijent stišljivosti 0,325·10 -6 cm2 /kg. Silicijum je krhki materijal; primjetna plastična deformacija počinje na temperaturama iznad 800°C.

Silicijum je poluprovodnik sa mnogo namena. Električna svojstva silicijuma veoma zavise od nečistoća. Sopstvena specifična volumetrijska električna otpornost silicijuma na sobnoj temperaturi je 2,3·10 3 ohm·m (2,3·10 5 ohm·cm).

Poluprovodnički silicijum sa p-tipom provodljivosti (aditivi B, Al, In ili Ga) i n-tipom (aditivi P, Bi, As ili Sb) ima znatno manji otpor. Električni izmjereni pojas je 1,21 eV na 0 K i smanjuje se na 1,119 eV na 300 K.

Hemijska svojstva silicijuma. U skladu sa položajem silicijuma u periodnom sistemu Mendeljejeva, 14 elektrona atoma silicijuma raspoređeno je na tri ljuske: u prvoj (iz jezgra) 2 elektrona, u drugoj 8, u trećoj (valentna) 4; konfiguracija elektronske ljuske 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. Sekvencijalni potencijali jonizacije (eV): 8,149; 16.34; 33.46 i 45.13. Atomski radijus 1,33Å, kovalentni radijus 1,17Å, jonski radijusi Si 4+ 0,39Å, Si 4- 1,98Å.

U jedinjenjima, silicijum (slično ugljeniku) je 4-valentan. Međutim, za razliku od ugljika, silicij, zajedno sa koordinacijskim brojem 4, pokazuje koordinacijski broj 6, što se objašnjava velikom zapreminom njegovog atoma (primjer takvih spojeva su silikofluoridi koji sadrže 2- grupu).

Hemijska veza atoma silicijuma sa drugim atomima se obično odvija preko hibridnih sp 3 orbitala, ali je takođe moguće uključiti dve od njegovih pet (praznih) 3d orbitala, posebno kada je silicijum šestkoordinisan. Imajući nisku vrijednost elektronegativnosti od 1,8 (nasuprot 2,5 za ugljik; 3,0 za dušik, itd.), silicijum u jedinjenjima s nemetalima je elektropozitivan, a ova jedinjenja su polarna po prirodi. Visoka energija vezivanja Si - O sa kiseonikom, jednaka 464 kJ/mol (111 kcal/mol), određuje stabilnost njegovih jedinjenja kiseonika (SiO 2 i silikata). Energija veze Si - Si je niska, 176 kJ/mol (42 kcal/mol); Za razliku od ugljika, silicij nije karakteriziran stvaranjem dugih lanaca i dvostrukih veza između atoma Si. U zraku je silicij stabilan čak i na povišenim temperaturama zbog stvaranja zaštitnog oksidnog filma. U kiseoniku oksidira počevši od 400 °C, formirajući silicijum oksid (IV) SiO 2. Poznat je i silicijum (II) oksid SiO, stabilan na visokim temperaturama u obliku gasa; kao rezultat brzog hlađenja može se dobiti čvrsti proizvod koji se lako raspada u tanku smjesu Si i SiO 2. Silicijum je otporan na kiseline i rastvara se samo u mešavini azotne i fluorovodonične kiseline; lako se otapa u vrućim alkalnim otopinama uz oslobađanje vodika. Silicijum reaguje sa fluorom na sobnoj temperaturi i sa drugim halogenima kada se zagreva da bi se formirala jedinjenja opšte formule SiX 4 . Vodonik ne reaguje direktno sa silicijumom, a vodonik silicijum (silani) se dobija razgradnjom silicida (vidi dole). Vodikovi silikoni su poznati od SiH 4 do Si 8 H 18 (sastav je sličan zasićenim ugljovodonicima). Silicijum formira 2 grupe silana koji sadrže kiseonik - siloksane i siloksene. Silicijum reaguje sa azotom na temperaturama iznad 1000 °C Nitrid Si3N4, koji ne oksidira na vazduhu ni na 1200 °C, otporan je na kiseline (osim azotne kiseline) i lužine, kao i na rastopljene metale i šljaku, praktičan je , što ga čini vrednim materijalom za hemijsku industriju, za proizvodnju vatrostalnih materijala i dr. Jedinjenja silicijuma sa ugljenikom (silicijum karbid SiC) i borom (SiB 3, SiB 6, SiB 12) odlikuju se velikom tvrdoćom, kao i termičkom i hemijskom otpornošću. Kada se zagrije, silicijum reaguje (u prisustvu metalnih katalizatora, kao što je bakar) sa organohlornim jedinjenjima (na primer, CH 3 Cl) da bi formirao organohalosilane [na primer, Si(CH 3) 3 Cl], koji se koriste za sintezu brojnih organosilicijumskih jedinjenja.

Silicijum formira spojeve sa gotovo svim metalima - silicidima (jedinjenja samo sa Bi, Tl, Pb, Hg nisu pronađena). Dobijeno je više od 250 silicida čiji sastav (MeSi, MeSi 2, Me 5 Si 3, Me 3 Si, Me 2 Si i drugi) obično ne odgovara klasičnim valencijama. Silicidi su vatrostalni i tvrdi; Od najveće su praktične važnosti ferosilicijum (redukciono sredstvo pri topljenju specijalnih legura, vidi Ferolegure) i molibden silicid MoSi 2 (grejači električnih peći, lopatice gasnih turbina itd.).

Dobivanje silicijuma. Silicijum tehničke čistoće (95-98%) se dobija u električnom luku redukcijom silicijum-dioksida SiO 2 između grafitnih elektroda. U vezi sa razvojem tehnologije poluprovodnika razvijene su metode za proizvodnju čistog i visoko čistog silicijuma, što zahteva preliminarnu sintezu najčistijih početnih jedinjenja silicijuma, iz kojih se silicijum ekstrahuje redukcijom ili termičkom razgradnjom.

Čisti poluprovodnički silicijum se dobija u dva oblika: polikristalni (redukcijom SiCl 4 ili SiHCl 3 cinkom ili vodonikom, termičkom razgradnjom SiI 4 i SiH 4) i monokristalnom (zonsko topljenje bez lončića i „izvlačenje” jednog kristala iz rastopljeni silicijum - metoda Czochralskog).

Primjena silicijuma. Posebno dopirani silicijum se široko koristi kao materijal za proizvodnju poluvodičkih uređaja (tranzistori, termistori, energetski ispravljači, tiristori; solarne fotoćelije koje se koriste u svemirskim letjelicama, itd.). Pošto je silicijum providan za zrake talasnih dužina od 1 do 9 mikrona, koristi se u infracrvenoj optici,

Silicij ima različite i sve šire primjene. U metalurgiji, silicijum se koristi za uklanjanje kiseonika otopljenog u rastopljenim metalima (deoksidacija). Silicijum je sastavni deo velikog broja legura gvožđa i obojenih metala. Tipično, silicij daje legurama povećanu otpornost na koroziju, poboljšava njihova svojstva livenja i povećava mehaničku čvrstoću; međutim, na višim nivoima silicijum može uzrokovati krhkost. Najviša vrijednost imaju legure gvožđa, bakra i aluminijuma koje sadrže silicijum. Sve veća količina silicijuma se koristi za sintezu organosilicijumskih jedinjenja i silicida. Silicijum i mnogi silikati (glina, feldspat, liskun, talk, itd.) prerađuju se u staklenoj, cementnoj, keramičkoj, elektrotehničkoj i drugim industrijama.

Silicijum se u organizmu nalazi u obliku različitih jedinjenja, uglavnom uključenih u formiranje tvrdih delova i tkiva skeleta. Neke morske biljke (na primjer, dijatomeje) i životinje (na primjer, silikatne spužve, radiolarije) mogu akumulirati posebno velike količine silicija, formirajući debele naslage silicijum (IV) oksida kada umru na dnu oceana. U hladnim morima i jezerima prevladavaju biogeni mulj obogaćen silicijumom; u tropima. mora - vapnenački mulj sa niskim sadržajem silicija. Među kopnenim biljkama, žitarice, šaš, palme i preslice nakupljaju mnogo silicija. Kod kičmenjaka sadržaj silicijum (IV) oksida u pepelnim supstancama iznosi 0,1-0,5%. Silicijum se u najvećim količinama nalazi u gustom vezivnom tkivu, bubrezima i pankreasu. Dnevna ljudska ishrana sadrži do 1 g silicijuma. Kada je u vazduhu visok sadržaj prašine silicijum (IV) oksida, ona ulazi u ljudska pluća i izaziva bolest – silikozu.

Silicijum u telu. Silicijum se u organizmu nalazi u obliku različitih jedinjenja, uglavnom uključenih u formiranje tvrdih delova i tkiva skeleta. Neke morske biljke (na primjer, dijatomeje) i životinje (na primjer, silikatne spužve, radiolarije) mogu akumulirati posebno velike količine silicija, formirajući debele naslage silicijum (IV) oksida kada umru na dnu oceana. U hladnim morima i jezerima prevladavaju biogeni mulj obogaćen silicijumom; u tropima. mora - vapnenački mulj sa niskim sadržajem silicija. Među kopnenim biljkama, žitarice, šaš, palme i preslice nakupljaju mnogo silicija. Kod kičmenjaka sadržaj silicijum (IV) oksida u pepelnim supstancama iznosi 0,1-0,5%. Silicijum se u najvećim količinama nalazi u gustom vezivnom tkivu, bubrezima i pankreasu. Dnevna ljudska ishrana sadrži do 1 g silicijuma. Kada je u vazduhu visok sadržaj prašine silicijum (IV) oksida, ona ulazi u ljudska pluća i izaziva bolest silikozu.