Proprietà fisiche. Il silicio è fragile. Se riscaldato sopra gli 800 ° C, la sua plasticità aumenta. È resistente agli acidi. In ambiente acido viene ricoperto da un film di ossido insolubile e passivato.
Il microelemento è trasparente alla radiazione infrarossa, a partire da una lunghezza d'onda di 1,1 micron.
Proprietà chimiche. Il silicio interagisce:
Non interagisce con l'idrogeno.
Il silicio interagisce con le vitamine e. La combinazione di cereali con agrumi e verdure verdi è considerata la più vantaggiosa.
Il silicio è coinvolto nella lotta contro i radicali liberi. Interagendo con metalli pesanti (piombo), l'oligoelemento forma composti stabili. Sono escreti dal sistema genito-urinario. La stessa cosa accade con le scorie e le sostanze tossiche.
Il silicio migliora l'assorbimento di ferro (Fe) e calcio (Ca), cobalto (Cb), manganese (Mn), fluoro (F).
Una diminuzione della concentrazione di silicio nel tessuto connettivo porta a danni vascolari, aterosclerosi e violazione della forza del tessuto osseo.
Con una mancanza di silicio nel corpo, aumenta la concentrazione di colesterolo nel sangue. Per questo motivo si formano placche di colesterolo, il deflusso peggiora.
Quando il silicio viene consumato meno di 20 mg al giorno, l'immunità si indebolisce. Compaiono eruzioni allergiche, la pelle diventa secca e squamosa, si sviluppa un fungo.
I capelli diventano più sottili, il cuoio capelluto si sfalda e prude. Le unghie sono deformate.
La capacità lavorativa e lo stato mentale peggiorano a causa del deflusso sanguigno alterato e della saturazione del cervello con l'ossigeno.
Con una diminuzione della quantità di silicio nel corpo all'1,2-1,6%, è irto del verificarsi di ictus, infarto, diabete mellito, virus dell'epatite e oncologia.
Un eccesso di silicio porta alla deposizione di sali nelle vie urinarie e nelle articolazioni, fibrosi e patologie dei vasi sanguigni. Nel peggiore dei casi, il fegato si allarga, gli arti si gonfiano, la pelle diventa blu e compare mancanza di respiro.
Il compito principale del silicio nel corpo è la formazione di ossa, tessuto cartilagineo e pareti dei vasi. Il 90% del minerale si trova nel tessuto connettivo e osseo, nei linfonodi, nella ghiandola tiroidea, nei capelli e nella pelle. Tuttavia, il potenziale funzionale dell'elemento chimico non si limita a questo. Grazie al silicio:
| Categoria | Prodotto | Contenuto approssimativo di silicio |
| Olio vegetale | Cedro, sesamo, senape, mandorla, oliva, arachidi, zucca, semi di lino, soia | |
| Oli animali | Agnello, manzo, grasso di maiale, strutto, margarina, burro Pesce: passera, halibut, salmone chinook | Insignificante, dopo l'elaborazione il silicio è assente |
| Succo | Uva, pera, mirtillo rosso | In un bicchiere - 24% del fabbisogno giornaliero di un microelemento |
| noccioline | Noci, nocciole, pistacchi, semi di girasole | In una manciata di noci dal 12 al 100% del fabbisogno giornaliero. Il più silicio è nelle noci e nelle nocciole (100% in 50 g), il minimo nei pistacchi (25% in 50 g) |
| Cereali | Riso integrale, farina d'avena, miglio, crusca di frumento, mais, orzo | Una porzione di porridge (200 g) contiene il fabbisogno giornaliero di silicio |
| La verdura | Cavolo bianco, cipolle, sedano, cetrioli, carote, spinaci, patate, ravanelli, barbabietole. Oltre a pomodori, peperoni, rabarbaro; fagioli, fagiolini e soia | |
| Frutta e bacche | Albicocche, banane, mele; fragola, ciliegia, prugna | In 200 g di frutta - fino al 40% dell'assunzione giornaliera di silicio, nella stessa quantità di bacche - fino al 30% |
| Frutta secca | Datteri, fichi, uvetta | |
| Latticini | Latte acido, kefir, uova | |
| Carne e frutti di mare | Pollo, manzo; alghe, alghe |
Consiglio! Vuoi ricostituire rapidamente le riserve di silicio nel corpo? Dimentica la carne con un contorno. La carne stessa, pur contenendo una quantità sufficiente di silicio (30-50 mg per 100 g), ne impedisce l'assorbimento da parte di altri prodotti. Il cibo separato è l'opposto. Combina riso integrale, orzo, miglio, miglio, grano saraceno con frutta e verdura. Organizza giorni di "digiuno" su albicocche, pere e ciliegie
Evita di combinare il silicio con l'alluminio. L'azione di quest'ultimo è opposta all'azione del silicio.
Il silicio, insieme ad altri oligoelementi, è coinvolto nelle reazioni chimiche della sintesi di collagene ed elastina, che fanno parte del tessuto connettivo della pelle, dei capelli e delle unghie.
Il silicio potenzia le proprietà antiossidanti delle vitamine C, A, E. Queste ultime combattono i radicali liberi che causano il cancro.
Per la prevenzione malattie oncologiche mangiare insieme tali prodotti (descritti nella tabella)
| Alimenti ricchi di vitamina A: | Alimenti ricchi di vitamina C: | Alimenti ricchi di vitamina E: |
|
|
|
L'ossido di silicio interagisce nel corpo con metalli pesanti (piombo) e tossine. Di conseguenza reazione chimica si formano composti stabili, che vengono escreti dai reni.
L'assunzione giornaliera di silicio (elencata di seguito) è calcolata solo per gli adulti. Non sono stati stabiliti livelli massimi tollerabili di assunzione di silicio per bambini e adolescenti.
Quando si utilizzano preparati contenenti silicio (Atoxil), il dosaggio giornaliero nei bambini di età superiore a 7 anni e negli adulti è di 12 g La dose massima del farmaco è di 24 grammi al giorno. Per i bambini da un anno a 7 anni - 150-200 mg del farmaco per chilogrammo di peso corporeo.
La carenza di silicio può essere causata da:
La mancanza di silicio nel corpo è pericolosa nelle seguenti condizioni:
Consiglio! Il silicio è coinvolto in tutti i tipi di scambio. Immagazzinato nelle pareti dei vasi sanguigni, il microelemento li protegge dalla penetrazione dei grassi nel plasma sanguigno e blocca il flusso sanguigno.
Aumenta la quantità di alimenti contenenti silicio nella tua dieta durante:
Se la condizione della pelle, dei capelli e delle unghie non è soddisfacente, affidati a cereali e succhi. Domani succo d'uva, succo di mirtillo rosso a pranzo e succo di pera a cena sono il primo passo per una pelle elastica e tonica.
È impossibile ammalarsi a causa di un eccesso di silicio nella dieta, ma i residenti di aree con un alto contenuto di silicio nel suolo o nell'acqua sono a rischio.
A causa dell'elevata concentrazione di silicio nel corpo:
A rischio sono i lavoratori di miniere, fonderie, produttori di materiali refrattari e prodotti ceramici. La malattia è segnalata da mancanza di respiro, mancanza di respiro e tosse. I sintomi peggiorano con attività fisica. Porcellana e maiolica, produzione di vetro, depositi di minerali di metalli non ferrosi e preziosi, sabbiatura di fusioni sono oggetti potenzialmente pericolosi.
Un eccesso di silicio è evidenziato da una diminuzione e aumento della temperatura corporea, depressione, stanchezza generale e sonnolenza.
Con tali segni, includere nella dieta carote, barbabietole, patate, topinambur, nonché albicocche, ciliegie, banane e fragole.
Nonostante il corpo di un adulto contenga 1-2 g di silicio, una porzione aggiuntiva non fa male. Al giorno, con cibo e acqua, un adulto consuma circa 3,5 mg di silicio. Un adulto spende tre volte di più per il metabolismo principale: circa 9 mg. Le ragioni dell'aumento dell'uso del silicio sono la scarsa ecologia, i processi ossidativi che provocano la formazione di radicali liberi e lo stress. Non puoi fare a meno dei soli prodotti contenenti silicio: fai scorta di droghe o piante medicinali.
I detentori del record per il contenuto di silicio sono ginepro, equiseto, tanaceto, assenzio, ginkgo biloba. Oltre a camomilla di campo, timo, noce cinese ed eucalipto.
La carenza di silicio può essere riempita con acqua di silicio. Una delle proprietà di un oligoelemento è la strutturazione delle molecole d'acqua. Tale acqua non è adatta alla vita di microrganismi patogeni, protozoi, funghi, tossine ed elementi chimici estranei.
L'acqua di silicio nel gusto e nella freschezza ricorda l'acqua sciolta.
Per purificare e arricchire l'acqua con il silicio a casa, devi:
Atossico (Atossico). Il principio attivo di Atoxil è il biossido di silicio.
Modulo per il rilascio:
Effetto farmacologico. Agisce come enterosorbente, ha un effetto cicatrizzante, antiallergico, antimicrobico, batteriostatico e disintossicante.
Negli organi del tratto gastrointestinale, il farmaco assorbe tossine esogene ed endogene (allergeni batterici e alimentari, endotossine di microrganismi, sostanze tossiche) e generarli.
Accelera il trasporto delle tossine dal sangue, dalla linfa e dai tessuti al tratto digestivo.
Indicazioni: diarrea, salmonellosi, epatite virale A e B, malattie allergiche (diatesi, dermatite atopica), ustioni, ulcere trofiche, ferite purulente.
È usato per malattie renali, enterocolite, epatite tossica, cirrosi epatica, epatocolecistite, intossicazione da droghe e alcol, malattie della pelle (eczema, dermatite, neurodermite), intossicazione con processi settici purulenti e ustione.
Come applicare:
La durata del trattamento delle infezioni intestinali acute è di 3-5 giorni. Il corso della terapia dura fino a 15 giorni. Nel trattamento dell'epatite virale - 7-10 giorni.
Effetti collaterali effetti: costipazione.
Controindicazioni: esacerbazione dell'ulcera peptica del duodeno e dello stomaco, erosione e ulcere della mucosa dell'intestino tenue e crasso, ostruzione intestinale, ipersensibilità al biossido di silicio.
Il farmaco non è prescritto per i bambini di età inferiore a un anno, in gravidanza e in allattamento.
Interazioni con farmaci:
Silicio(lat. silicio), si, elemento chimico iv gruppi del sistema periodico di Mendeleev; numero atomico 14, massa atomica 28,086. In natura l'elemento è rappresentato da tre isotopi stabili: 28 si (92,27%), 29 si (4,68%) e 30 si (3,05%).
Riferimento storico . I composti di K., ampiamente distribuiti sulla terra, sono noti all'uomo fin dall'età della pietra. L'uso di strumenti di pietra per il lavoro e la caccia è continuato per diversi millenni. L'uso di composti K. associati alla loro lavorazione è la fabbricazione bicchiere - iniziò intorno al 3000 a.C. e. (in Antico Egitto). Il primo composto noto K. è sio 2 biossido (silice). Nel 18 ° secolo la silice era considerata un corpo semplice e chiamata "terre" (che si riflette nel suo nome). La complessità della composizione della silice è stata stabilita da I. Ya. Berzelius. Per la prima volta, nel 1825, ottenne K. elementare dal fluoruro di silicio sif 4 , riducendo quest'ultimo con potassio metallico. Il nome "silicio" è stato dato al nuovo elemento (dal latino silex - selce). Il nome russo è stato introdotto da G.I. hess nel 1834.
Distribuzione in natura . In termini di prevalenza nella crosta terrestre, l'ossigeno è il secondo elemento (dopo l'ossigeno), il suo contenuto medio nella litosfera è del 29,5% (in peso). Nella crosta terrestre, il carbonio svolge lo stesso ruolo primario del carbonio negli animali e flora. Per la geochimica dell'ossigeno, il suo legame eccezionalmente forte con l'ossigeno è importante. Circa il 12% della litosfera è silice sio 2 sotto forma di minerale quarzo e le sue varietà. Il 75% della litosfera è composto da vari silicati e alluminosilicati(feldspati, miche, anfiboli, ecc.). Il numero totale di minerali contenenti silice supera i 400 .
Durante i processi magmatici si verifica una debole differenziazione della roccia: si accumula sia nei granitoidi (32,3%) che nelle rocce ultrabasiche (19%). Ad alte temperature e alta pressione, la solubilità di sio 2 aumenta. Può migrare anche con il vapore acqueo, pertanto le pegmatiti delle vene idrotermali sono caratterizzate da significative concentrazioni di quarzo, a cui sono spesso associati elementi minerali (oro-quarzo, quarzo-cassiterite e altre vene).
Fisico e Proprietà chimiche. K. forma cristalli grigio scuro con lucentezza metallica, aventi un reticolo cubico a facce centrate del tipo diamante con periodo a = 5,431 a, e densità di 2,33 g/cm 3 . A molto alte pressioniè stata ottenuta una nuova modifica (apparentemente esagonale) con una densità di 2,55 g/cm 3 . K. fonde a 1417°C, bolle a 2600°C. Capacità termica specifica (a 20-100 ° C) 800 j / (kg? K), o 0,191 cal / (g? deg); la conducibilità termica, anche per i campioni più puri, non è costante ed è compresa nell'intervallo (25 ° C) 84-126 W / (m? K), ovvero 0,20-0,30 cal / (cm? sec? deg). Coefficiente di temperatura dell'espansione lineare 2,33? 10-6K-1; sotto 120k diventa negativo. K. è trasparente ai raggi infrarossi a onde lunghe; indice di rifrazione (per l = 6 μm) 3,42; la costante dielettrica 11.7. K. diamagnetico, suscettività magnetica atomica -0,13? 10-6. Durezza K. secondo Mohs 7.0, secondo Brinell 2.4 Gn / m 2 (240 kgf / mm 2), modulo di elasticità 109 Gn / m 2 (10890 kgf / mm 2), coefficiente di compressibilità 0,325? 10 -6 cm 2 /kg. K. materiale fragile; la notevole deformazione plastica inizia a temperature superiori a 800°C.
K. è un semiconduttore sempre più utilizzato. Le proprietà elettriche di K. dipendono fortemente dalle impurità. Si presume che la resistenza elettrica volumetrica specifica intrinseca di K. a temperatura ambiente sia 2,3? 10 3 ohm? m(2,3 ? 10 5 ohm? centimetro) .
Semiconduttore K. con conducibilità R-tipo (additivi B, al, in o ga) e n-tipo (additivi P, bi, as o sb) ha una resistenza significativamente inferiore. Il band gap in base alle misurazioni elettriche è 1,21 ev a 0 Per e scende a 1.119 ev a 300 Per.
In accordo con la posizione di K. in sistema periodico Mendeleev, 14 elettroni dell'atomo K sono distribuiti su tre gusci: nel primo (dal nucleo) 2 elettroni, nel secondo 8, nel terzo (valenza) 4; configurazione del guscio elettronico 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. Potenziali di ionizzazione successivi ( ev): 8,149; 16.34; 33.46 e 45.13. Raggio atomico 1,33 a, raggio covalente 1,17 a, raggi ionici si 4+ 0,39 a, si 4- 1,98 a.
Nei composti K. (simile al carbonio) è 4-valente. Tuttavia, a differenza del carbonio, il calcio, insieme a un numero di coordinazione di 4, mostra un numero di coordinazione di 6, che è spiegato dal grande volume del suo atomo (i fluoruri di silicio contenenti il gruppo 2- sono un esempio di tali composti).
Il legame chimico dell'atomo K con altri atomi viene solitamente effettuato a causa di orbitali ibridi sp 3, ma è anche possibile coinvolgere due dei suoi cinque (vacanti) 3 d- orbitali, specialmente quando K. è a sei coordinate. Possedendo un basso valore di elettronegatività di 1,8 (contro 2,5 per il carbonio; 3,0 per l'azoto, ecc.), K. nei composti con non metalli è elettropositivo e questi composti sono di natura polare. Grande energia di legame con l'ossigeno si-o, pari a 464 kJ/mol(111 kcal/mol) , determina la stabilità dei suoi composti ossigenati (sio 2 e silicati). L'energia di legame si-si è piccola, 176 kJ/mol (42 kcal/mol) ; a differenza del carbonio, la formazione di lunghe catene e un doppio legame tra gli atomi di si non è caratteristica del carbonio. Grazie alla formazione di una pellicola protettiva di ossido, l'ossigeno è stabile nell'aria anche a temperature elevate. Si ossida in ossigeno a partire da 400°C, formando biossido di silicio sio 2 . Noto anche monossido sio, stabile alle alte temperature sotto forma di gas; a seguito del rapido raffreddamento si può ottenere un prodotto solido che si decompone facilmente in una miscela sottile di si e sio 2 . K. è resistente agli acidi e si dissolve solo in una miscela di acido nitrico e fluoridrico; si dissolve facilmente in soluzioni alcaline calde con sviluppo di idrogeno. K. reagisce con il fluoro a temperatura ambiente, con altri alogeni - quando riscaldato per formare composti della formula generale sei 4 . L'idrogeno non reagisce direttamente con l'ossigeno e idrogeni di silicio(silani) sono ottenuti dalla decomposizione dei siliciuri (vedi sotto). Gli idrogeni di silicio sono noti da sih 4 a si 8 h 18 (simile nella composizione agli idrocarburi saturi). K. forma 2 gruppi di silani contenenti ossigeno - silossani e silosseni. K. reagisce con l'azoto a temperature superiori a 1000°C. Importante valore pratico ha nitruro si 3 n 4, che non si ossida all'aria anche a 1200°C, è resistente agli acidi (tranne l'acido nitrico) e agli alcali, nonché ai metalli fusi e alle scorie, il che lo rende un materiale prezioso per l'industria chimica , per la produzione di refrattari e così via. L'elevata durezza, nonché la resistenza termica e chimica, si distinguono per i composti di carbonio con carbonio ( carburo di silicio sic) e con boro (sib 3, sib 6, sib 12). Quando riscaldato, K. reagisce (in presenza di catalizzatori metallici, come il rame) con composti organoclorurati (ad esempio, con ch 3 cl) per formare organoalosilani [ad esempio, si (ch 3) 3 ci], che vengono utilizzati per la sintesi di numerosi composti di organosilicio.
K. forma composti con quasi tutti i metalli - siliciuri(non sono state trovate solo connessioni a bi, tl, pb, hg). Sono stati ottenuti più di 250 siliciuri, la cui composizione (mesi, mesi 2 , me 5 si 3 , me 3 si, me 2 si, ecc.) di solito non corrisponde alle valenze classiche. I siliciuri si distinguono per la loro infusibilità e durezza; di massima importanza pratica sono il ferrosilicio e il mosi 2 siliciuro di molibdeno (riscaldatori di forni elettrici, pale di turbine a gas, ecc.).
Ricevuta e domanda. K. di purezza tecnica (95-98%) si ottengono in un arco elettrico mediante riduzione di silice sio 2 tra elettrodi di grafite. In connessione con lo sviluppo della tecnologia dei semiconduttori, sono stati sviluppati metodi per ottenere potassio puro e soprattutto puro, che richiede la sintesi preliminare dei composti di partenza più puri di potassio, da cui il potassio viene estratto per riduzione o decomposizione termica.
I cristalli semiconduttori puri sono ottenuti in due forme: policristallino (mediante riduzione di sici 4 o sihcl 3 con zinco o idrogeno, decomposizione termica di sil 4 e sih 4) e monocristallino (mediante fusione in una zona senza crogiolo e "estrazione" di un singolo cristallo da cristalli fusi - il metodo Czochralski).
K. appositamente legato è ampiamente utilizzato come materiale per la fabbricazione di dispositivi a semiconduttore (transistor, termistori, raddrizzatori di potenza, diodi controllabili - tiristori; fotocellule solari utilizzate in astronavi, eccetera.). Poiché K. è trasparente ai raggi con una lunghezza d'onda da 1 a 9 micron,è utilizzato nell'ottica a infrarossi .
K. ha campi di applicazione diversi e in continua espansione. Nella metallurgia l'ossigeno viene utilizzato per rimuovere l'ossigeno disciolto nei metalli fusi (disossidazione). K. è parte integrale un gran numero di leghe di ferro e metalli non ferrosi. K. Solitamente conferisce alle leghe una maggiore resistenza alla corrosione, migliora le loro proprietà di colata e aumenta la resistenza meccanica; tuttavia, con un contenuto più elevato di K., può causare fragilità. Valore più alto hanno leghe di ferro, rame e alluminio contenenti potassio.Una quantità crescente di potassio viene utilizzata per la sintesi di composti organosilicio e siliciuri. La silice e molti silicati (argille, feldspati, miche, talchi, ecc.) vengono lavorati dall'industria del vetro, del cemento, della ceramica, dell'elettrotecnica e di altri settori.
V. P. Barzakovsky.
Il silicio nel corpo si trova sotto forma di vari composti, che sono principalmente coinvolti nella formazione di parti e tessuti scheletrici solidi. Alcune piante marine (ad esempio le diatomee) e gli animali (ad esempio le spugne con corna di silicio e i radiolari) possono accumulare quantità particolarmente elevate di ossigeno. Nei mari freddi e nei laghi predominano i limi biogenici arricchiti di calcio; nei mari tropicali predominano i limi calcarei a basso contenuto di calcio. Nei vertebrati, il contenuto di biossido di silicio nelle sostanze di cenere è dello 0,1-0,5%. A quantità maggiori K. trovato nel tessuto connettivo denso, nei reni, nel pancreas. A dieta giornaliera persona contiene fino a 1 G K. Con un alto contenuto di polvere di biossido di silicio nell'aria, entra nei polmoni di una persona e provoca malattie - silicosi.
VV Kovalsky.
Illuminato.: Berezhnoy AS, Il silicio ei suoi sistemi binari. K., 1958; Krasyuk B. A., Gribov A. I., Semiconduttori - germanio e silicio, M., 1961; Renyan VR, Tecnologia del silicio semiconduttore, trad. dall'inglese, M., 1969; Sally I. V., Falkevich E. S., Produzione di silicio semiconduttore, M., 1970; silicio e germanio. Sab. Art., ed. E. S. Falkevich, D. I. Levinson, c. 1-2, M., 1969-70; Gladyshevsky E. I., Chimica dei cristalli di siliciuri e germanuri, M., 1971; wolf H. f., dati sui semiconduttori di silicio, oxf. - n. a., 1965.
scarica l'estratto
Composti di silicio, ampiamente distribuiti sulla terra, sono noti all'uomo fin dall'età della pietra. L'uso di strumenti di pietra per il lavoro e la caccia è continuato per diversi millenni. L'uso di composti di silicio associati alla loro lavorazione - la fabbricazione del vetro - iniziò intorno al 3000 a.C. e. (nell'antico Egitto). Il primo composto di silicio conosciuto è l'ossido di SiO 2 (silice). Nel XVIII secolo, la silice era considerata un corpo semplice e si riferiva a "terre" (che si riflette nel suo nome). La complessità della composizione della silice è stata stabilita da I. Ya Berzelius. Fu il primo, nel 1825, ad ottenere silicio elementare dal fluoruro di silicio SiF 4 , riducendo quest'ultimo con potassio metallico. Al nuovo elemento è stato dato il nome di "silicio" (dal latino silex - selce). Il nome russo fu introdotto da GI Hess nel 1834.
Distribuzione del silicio in natura. In termini di prevalenza nella crosta terrestre, il silicio è il secondo elemento (dopo l'ossigeno), il suo contenuto medio nella litosfera è del 29,5% (in massa). Nella crosta terrestre, il silicio svolge lo stesso ruolo primario del carbonio nei regni animale e vegetale. Per la geochimica del silicio, il suo legame eccezionalmente forte con l'ossigeno è importante. Circa il 12% della litosfera è silice SiO 2 sotto forma di quarzo minerale e sue varietà. Il 75% della litosfera è composto da vari silicati e alluminosilicati (feldspati, miche, anfiboli, ecc.). Il numero totale di minerali contenenti silice supera i 400.
Il silicio è debolmente differenziato durante i processi magmatici: si accumula sia nei granitoidi (32,3%) che nelle rocce ultramafiche (19%). Ad alte temperature e alte pressioni, la solubilità di SiO 2 aumenta. Può anche migrare con il vapore acqueo; pertanto, le pegmatiti delle vene idrotermali sono caratterizzate da concentrazioni significative di quarzo, che è spesso associato a elementi minerali (oro-quarzo, quarzo-cassiterite e altre vene).
Proprietà fisiche del silicio. Il silicio forma cristalli grigio scuro con una lucentezza metallica, aventi un reticolo cubico di tipo diamante centrato sulla faccia con un periodo a = 5,431Å, densità 2,33 g/cm 3 . A pressioni molto elevate si è ottenuta una nuova modifica (probabilmente esagonale) con una densità di 2,55 g/cm 3 . Il silicio fonde a 1417°C e bolle a 2600°C. Calore specifico(a 20-100 °C) 800 J/(kg K), o 0,191 cal/(g deg); la conducibilità termica, anche per i campioni più puri, non è costante ed è compresa nell'intervallo (25 ° C) 84-126 W / (m K), ovvero 0,20-0,30 cal / (cm s deg). Il coefficiente di temperatura dell'espansione lineare 2,33·10 -6 K -1 sotto 120 K diventa negativo. Il silicio è trasparente ai raggi infrarossi a onde lunghe; indice di rifrazione (per λ = 6 μm) 3,42; costante dielettrica 11.7. Il silicio è diamagnetico, suscettibilità magnetica atomica -0,13-10 -6. Durezza del silicio secondo Mohs 7.0, secondo Brinell 2,4 Gn / m 2 (240 kgf / mm 2), modulo di elasticità 109 Gn / m 2 (10 890 kgf / mm 2), coefficiente di compressibilità 0,325 10 -6 cm 2 /kg . Il silicio è un materiale fragile; la notevole deformazione plastica inizia a temperature superiori a 800°C.
Il silicio è un semiconduttore con una vasta gamma di applicazioni. Le proprietà elettriche del silicio dipendono fortemente dalle impurità. Si presume che la resistenza elettrica del volume specifico intrinseco del silicio a temperatura ambiente sia di 2,3·10 3 ohm·m (2,3·10 5 ohm·cm).
Il silicio semiconduttore con conducibilità di tipo p (additivi B, Al, In o Ga) e di tipo n (additivi P, Bi, As o Sb) ha una resistenza molto inferiore. Il band gap in base alle misurazioni elettriche è di 1,21 eV a 0 K e diminuisce a 1,119 eV a 300 K.
Proprietà chimiche del silicio. In accordo con la posizione del silicio nel sistema periodico di Mendeleev, 14 elettroni dell'atomo di silicio sono distribuiti su tre gusci: nel primo (dal nucleo) 2 elettroni, nel secondo 8, nel terzo (valenza) 4; configurazione del guscio elettronico 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 . Potenziali di ionizzazione sequenziale (eV): 8.149; 16.34; 33.46 e 45.13. Raggio atomico 1.33Å, raggio covalente 1.17Å, raggi ionici Si 4+ 0.39Å, Si 4- 1.98Å.
Nei composti il silicio (simile al carbonio) è 4-valente. Tuttavia, a differenza del carbonio, il silicio, insieme a un numero di coordinazione di 4, mostra un numero di coordinazione di 6, che è spiegato dal grande volume del suo atomo (un esempio di tali composti sono i fluoruri di silicio contenenti un gruppo 2-).
Il legame chimico dell'atomo di Silicio con altri atomi viene solitamente effettuato tramite orbitali ibridi sp 3, ma è anche possibile coinvolgere due dei suoi cinque orbitali 3d (vacanti), specialmente quando il Silicio è a sei coordinate. Possedendo un basso valore di elettronegatività di 1,8 (contro 2,5 per il carbonio; 3,0 per l'azoto, ecc.), il silicio nei composti con non metalli è elettropositivo e questi composti sono di natura polare. L'elevata energia di legame con l'ossigeno Si - O, pari a 464 kJ/mol (111 kcal/mol), determina la stabilità dei suoi composti ossigenati (SiO 2 e silicati). L'energia del legame Si-Si è bassa, 176 kJ/mol (42 kcal/mol); a differenza del carbonio, il silicio non è caratterizzato dalla formazione di lunghe catene e da un doppio legame tra gli atomi di Si. A causa della formazione di una pellicola protettiva di ossido, il silicio è stabile anche a temperature elevate nell'aria. In ossigeno, si ossida a partire da 400 ° C, formando ossido di silicio (IV) SiO 2. È noto anche l'ossido di silicio (II) SiO, che è stabile alle alte temperature sotto forma di gas; a seguito del rapido raffreddamento si può ottenere un prodotto solido che si decompone facilmente in una miscela sottile di Si e SiO 2 . Il silicio è resistente agli acidi e si dissolve solo in una miscela di acido nitrico e acido fluoridrico; si dissolve facilmente in soluzioni alcaline calde con sviluppo di idrogeno. Il silicio reagisce con il fluoro a temperatura ambiente, con altri alogeni - quando riscaldato per formare composti della formula generale SiX 4 . L'idrogeno non reagisce direttamente con il silicio e gli idruri di silicio (silani) sono ottenuti dalla decomposizione dei siliciuri (vedi sotto). Gli idrogeni di silicio sono noti da SiH 4 a Si 8 H 18 (simile nella composizione agli idrocarburi saturi). Il silicio forma 2 gruppi di silani contenenti ossigeno: silossani e silosseni. Il silicio reagisce con l'azoto a temperature superiori a 1000 ° C. Il nitruro di Si 3 N 4 è di grande importanza pratica, non si ossida all'aria anche a 1200 ° C, è resistente agli acidi (eccetto nitrico) e agli alcali, nonché a metalli fusi e scorie, che lo rende un materiale prezioso per l'industria chimica, per la produzione di refrattari e altri. I composti di silicio con carbonio (carburo di silicio SiC) e boro (SiB 3 , SiB 6 , SiB 12) sono caratterizzati da elevata durezza, resistenza termica e chimica. Quando riscaldato, il silicio reagisce (in presenza di catalizzatori metallici, come il rame) con composti organoclorurati (ad esempio, con CH 3 Cl) per formare organoalosilani [ad esempio, Si(CH 3) 3 Cl], che vengono utilizzati per la sintesi di numerosi composti di organosilicio.
Il silicio forma composti con quasi tutti i metalli - siliciuri (i composti non sono stati trovati solo con Bi, Tl, Pb, Hg). Sono stati ottenuti più di 250 siliciuri, la cui composizione (MeSi, MeSi 2 , Me 5 Si 3 , Me 3 Si, Me 2 Si e altri) di solito non corrisponde alle valenze classiche. I siliciuri si distinguono per la loro refrattarietà e durezza; di massima importanza pratica sono il ferrosilicio (agente riducente nella fusione di leghe speciali, vedi Ferroleghe) e il siliciuro di molibdeno MoSi 2 (riscaldatori di forni elettrici, pale di turbine a gas, ecc.).
Ottenere il silicio. Il silicio di purezza tecnica (95-98%) è ottenuto in un arco elettrico dalla riduzione della silice SiO 2 tra gli elettrodi di grafite. In connessione con lo sviluppo della tecnologia dei semiconduttori, sono stati sviluppati metodi per ottenere silicio puro e particolarmente puro, che richiede una sintesi preliminare dei composti di silicio iniziali più puri, da cui il silicio viene estratto per riduzione o decomposizione termica.
Il silicio semiconduttore puro si ottiene in due forme: policristallino (mediante riduzione di SiCl 4 o SiHCl 3 con zinco o idrogeno, decomposizione termica di SiI 4 e SiH 4) e monocristallino (mediante fusione della zona senza crogiolo e "estrazione" di un singolo cristallo da silicio fuso - il metodo Czochralski).
L'uso del silicio. Il silicio appositamente drogato è ampiamente utilizzato come materiale per la fabbricazione di dispositivi a semiconduttore (transistor, termistori, raddrizzatori di potenza, tiristori; fotocellule solari utilizzate nei veicoli spaziali, ecc.). Poiché il silicio è trasparente ai raggi con una lunghezza d'onda da 1 a 9 micron, viene utilizzato nell'ottica a infrarossi,
Il silicio ha applicazioni diverse e in continua espansione. Nella metallurgia, il silicio viene utilizzato per rimuovere l'ossigeno disciolto nei metalli fusi (disossidazione). Il silicio è parte integrante di un gran numero di leghe di ferro e non ferrose. Il silicio di solito conferisce alle leghe una maggiore resistenza alla corrosione, migliora le loro proprietà di colata e aumenta la resistenza meccanica; tuttavia, a livelli più elevati, il silicio può causare fragilità. Le più importanti sono le leghe di ferro, rame e alluminio contenenti silicio. Una quantità crescente di silicio viene utilizzata per la sintesi di composti di organosilicio e siliciuri. La silice e molti silicati (argille, feldspati, miche, talchi, ecc.) vengono lavorati da vetro, cemento, ceramica, ingegneria elettrica e altre industrie.
Il silicio si trova nel corpo sotto forma di vari composti coinvolti principalmente nella formazione di parti e tessuti scheletrici solidi. Alcune piante marine (ad esempio le diatomee) e gli animali (ad esempio le spugne dalle corna di silicio, i radiolari) possono accumulare una quantità particolarmente elevata di silicio, formando spessi depositi di ossido di silicio (IV) sul fondo dell'oceano quando muoiono. Nei mari freddi e nei laghi, i limi biogenici arricchiti con silicio predominano nel tropicale. mari - limi calcarei a basso contenuto di silicio. Tra le piante terrestri, le erbe, i carici, le palme e gli equiseti accumulano molto silicio. Nei vertebrati, il contenuto di ossido di silicio (IV) nelle sostanze di cenere è dello 0,1-0,5%. Il silicio si trova in grandi quantità nel tessuto connettivo denso, nei reni e nel pancreas. La dieta umana quotidiana contiene fino a 1 g di silicio. Con un alto contenuto di polvere di ossido di silicio (IV) nell'aria, entra nei polmoni di una persona e provoca una malattia: la silicosi.
Silicio nel corpo. Il silicio si trova nel corpo sotto forma di vari composti coinvolti principalmente nella formazione di parti e tessuti scheletrici solidi. Alcune piante marine (ad esempio le diatomee) e gli animali (ad esempio le spugne dalle corna di silicio, i radiolari) possono accumulare una quantità particolarmente elevata di silicio, formando spessi depositi di ossido di silicio (IV) sul fondo dell'oceano quando muoiono. Nei mari freddi e nei laghi, i limi biogenici arricchiti con silicio predominano nel tropicale. mari - limi calcarei a basso contenuto di silicio. Tra le piante terrestri, le erbe, i carici, le palme e gli equiseti accumulano molto silicio. Nei vertebrati, il contenuto di ossido di silicio (IV) nelle sostanze di cenere è dello 0,1-0,5%. Il silicio si trova in grandi quantità nel tessuto connettivo denso, nei reni e nel pancreas. La dieta umana quotidiana contiene fino a 1 g di silicio. Con un alto contenuto di polvere di ossido di silicio (IV) nell'aria, entra nei polmoni di una persona e provoca una malattia: la silicosi.
Il silicio in forma libera fu isolato nel 1811 da J. Gay-Lussac e L. Tenard facendo passare vapori di fluoruro di silicio su potassio metallico, ma non fu descritto da loro come un elemento. Il chimico svedese J. Berzelius nel 1823 diede una descrizione del silicio da lui ottenuto trattando il sale di potassio K 2 SiF 6 con potassio metallico a alta temperatura. Al nuovo elemento è stato dato il nome di "silicio" (dal latino silex - selce). Il nome russo "silicio" fu introdotto nel 1834 dal chimico russo tedesco Ivanovich Hess. Tradotto da altro greco. krmnoz- "scogliera, montagna".
In natura il silicio si trova sotto forma di biossido e silicati di varia composizione. Il biossido di silicio naturale si presenta principalmente sotto forma di quarzo, sebbene esistano altri minerali: cristobalite, tridimite, kitite, cousite. La silice amorfa si trova nei depositi di diatomee sul fondo dei mari e degli oceani: questi depositi erano formati da SiO 2, che faceva parte delle diatomee e di alcuni ciliati.
Il silicio libero può essere ottenuto calcinando sabbia bianca fine con magnesio, che Composizione chimicaè ossido di silicio quasi puro, SiO 2 +2Mg=2MgO+Si. Il silicio di grado industriale si ottiene riducendo la massa fusa di SiO 2 con coke ad una temperatura di circa 1800°C in forni ad arco. La purezza del silicio così ottenuto può raggiungere il 99,9% (le principali impurità sono carbonio, metalli).
Il silicio amorfo ha la forma di una polvere marrone, la cui densità è di 2,0 g/cm 3 . Silicio cristallino - una sostanza cristallina grigio scuro, brillante, fragile e molto dura, cristallizza nel reticolo del diamante. È un tipico semiconduttore (conduce l'elettricità meglio di un isolante di tipo gomma e peggio di un conduttore - rame). Il silicio è fragile, solo se riscaldato sopra gli 800 °C diventa plastica. È interessante notare che il silicio è trasparente a radiazione infrarossa, a partire da una lunghezza d'onda di 1,1 micrometri.
Chimicamente, il silicio è inattivo. A temperatura ambiente, reagisce solo con il fluoro gassoso per formare tetrafluoruro di silicio volatile SiF 4 . Quando riscaldato a una temperatura di 400-500 ° C, il silicio reagisce con l'ossigeno per formare biossido, con cloro, bromo e iodio - per formare i corrispondenti tetraalogenuri facilmente volatili SiHal 4 . Ad una temperatura di circa 1000°C, il silicio reagisce con l'azoto per formare nitruro Si 3 N 4 , con boro - boruri termicamente e chimicamente stabili SiB 3 , SiB 6 e SiB 12 . Il silicio non reagisce direttamente con l'idrogeno.
Per l'incisione del silicio, è più ampiamente utilizzata una miscela di acido fluoridrico e acido nitrico.
Atteggiamento verso gli alcali ...
Il silicio è caratterizzato da composti con uno stato di ossidazione di +4 o -4.
Biossido di silicio, SiO2- (anidride silicica) ...
...
Acidi silicici- debole, insolubile, formato aggiungendo acido a una soluzione di silicato sotto forma di gel (sostanza gelatinosa). H 4 SiO 4 (ortosilicio) e H 2 SiO 3 (metasilicio o silicio) esistono solo in soluzione e si trasformano irreversibilmente in SiO 2 quando riscaldati ed essiccati. Il risultante prodotto poroso solido - gel di silice, ha una superficie sviluppata e viene utilizzato come adsorbente di gas, essiccante, catalizzatore e vettore di catalizzatore.
silicati- i sali degli acidi silicici per la maggior parte (ad eccezione dei silicati di sodio e di potassio) sono insolubili in acqua. Proprietà....
Composti dell'idrogeno- analoghi di idrocarburi, silani, composti in cui gli atomi di silicio sono collegati da un singolo legame, Sileni se gli atomi di silicio sono a doppio legame. Come gli idrocarburi, questi composti formano catene e anelli. Tutti i silani sono autoinfiammabili, formano miscele esplosive con l'aria e reagiscono prontamente con l'acqua.
Il silicio trova la massima applicazione nella produzione di leghe per dare resistenza ad alluminio, rame e magnesio e per la produzione di ferrosiliciuri aventi importanza nella produzione di acciai e nella tecnologia dei semiconduttori. Vengono utilizzati cristalli di silicio pannelli solari e dispositivi a semiconduttore - transistor e diodi. Il silicio funge anche da materia prima per la produzione di composti di organosilicio, o silossani, ottenuti sotto forma di oli, lubrificanti, plastiche e gomme sintetiche. composti inorganici il silicio è utilizzato nella tecnologia della ceramica e del vetro, come materiale isolante e piezocristalli
Per alcuni organismi, il silicio è un importante elemento biogenico. Fa parte delle strutture portanti nelle piante e delle strutture scheletriche negli animali. In grandi quantità, il silicio è concentrato da organismi marini: diatomee, radiolari, spugne. Grandi quantità di silicio sono concentrate negli equiseti e nei cereali, principalmente nelle sottofamiglie di bambù e riso, compreso il riso comune. Il tessuto muscolare umano contiene (1-2) 10 -2% di silicio, tessuto osseo - 17 10 -4%, sangue - 3,9 mg / l. Con il cibo, fino a 1 g di silicio entra quotidianamente nel corpo umano.
Antonov S.M., Tomilin K.G.
KhF Tyumen State University, 571 gruppi.
Il carbonio è in grado di formare diverse modifiche allotropiche. Questi sono diamante (la modifica allotropica più inerte), grafite, fullerene e carabina.
Il carbone e la fuliggine sono carbonio amorfo. Il carbonio in questo stato non ha una struttura ordinata e in realtà è costituito dai più piccoli frammenti di strati di grafite. Il carbone amorfo trattato con vapore acqueo caldo è chiamato carbone attivo. 1 grammo di carbone attivo, per la presenza di molti pori in esso, ha una superficie totale di oltre trecento metri quadrati! Grazie alla sua capacità di assorbire varie sostanze, il carbone attivo è ampiamente utilizzato come riempitivo per filtri, nonché come enterosorbente in vari tipi avvelenamento.
Da un punto di vista chimico, il carbonio amorfo è la sua forma più attiva, la grafite mostra un'attività media e il diamante è una sostanza estremamente inerte. Per questo motivo, le proprietà chimiche del carbonio considerate di seguito dovrebbero essere principalmente attribuite al carbonio amorfo.
Come agente riducente, il carbonio reagisce con non metalli come ossigeno, alogeni e zolfo.
A seconda dell'eccesso o della mancanza di ossigeno durante la combustione del carbone, è possibile la formazione di monossido di carbonio CO o anidride carbonica CO 2:
Quando il carbonio reagisce con il fluoro, si forma il tetrafluoruro di carbonio:
Quando il carbonio viene riscaldato con zolfo, si forma disolfuro di carbonio CS 2:
Il carbonio è in grado di ridurre i metalli dopo l'alluminio nella serie di attività dai loro ossidi. Per esempio:
Il carbonio reagisce anche con ossidi di metalli attivi, tuttavia, in questo caso, di norma, non si osserva la riduzione del metallo, ma la formazione del suo carburo:
Il carbonio entra in una reazione di co-proporzione con diossido di carbonio CO2:
Uno dei processi più importanti dal punto di vista industriale è il cosiddetto steam reforming del carbone. Il processo viene eseguito facendo passare il vapore acqueo attraverso il carbone ardente. In questo caso avviene la seguente reazione:
Ad alte temperature, il carbonio è in grado di ridurre anche un composto così inerte come il biossido di silicio. In questo caso, a seconda delle condizioni, è possibile la formazione di silicio o carburo di silicio ( carborundum):
Inoltre, il carbonio come agente riducente reagisce con gli acidi ossidanti, in particolare gli acidi solforico e nitrico concentrati:
L'elemento chimico carbonio non è altamente elettronegativo, quindi le sostanze semplici che forma raramente mostrano proprietà ossidanti rispetto ad altri non metalli.
Un esempio di tali reazioni è l'interazione del carbonio amorfo con l'idrogeno quando riscaldato in presenza di un catalizzatore:
così come con il silicio ad una temperatura di 1200-1300 circa C:
Il carbonio presenta proprietà ossidanti in relazione ai metalli. Il carbonio è in grado di reagire con metalli attivi e alcuni metalli di attività intermedia. Le reazioni procedono quando riscaldate:
| I carburi metallici attivi vengono idrolizzati dall'acqua:
così come soluzioni di acidi non ossidanti: In questo caso si formano idrocarburi contenenti carbonio nello stesso stato di ossidazione del carburo originale. |
Il silicio può esistere, così come il carbonio allo stato cristallino e amorfo, e, proprio come nel caso del carbonio, il silicio amorfo è significativamente più attivo chimicamente del silicio cristallino.
A volte il silicio amorfo e cristallino è chiamato le sue modifiche allotropiche, il che, in senso stretto, non è del tutto vero. Il silicio amorfo è essenzialmente un conglomerato di disposti in modo casuale l'uno rispetto all'altro particelle più piccole silicio cristallino.
In condizioni normali Il silicio, a causa della sua inerzia, reagisce solo con il fluoro:
Il silicio reagisce con cloro, bromo e iodio solo se riscaldato. È caratteristico che, a seconda dell'attività dell'alogeno, sia richiesta una temperatura corrispondentemente diversa:
Quindi con il cloro, la reazione procede a 340-420 o C:
Con bromo - 620-700 o C:
Con iodio - 750-810 o C:
La reazione del silicio con l'ossigeno procede, tuttavia richiede un riscaldamento molto forte (1200-1300 ° C) dovuto al fatto che un forte film di ossido rende difficile l'interazione:
A una temperatura di 1200-1500 ° C, il silicio interagisce lentamente con il carbonio sotto forma di grafite per formare carborundum SiC - una sostanza con un atomico reticolo cristallino simile a un diamante e quasi non inferiore ad esso in forza:
Il silicio non reagisce con l'idrogeno.
A causa della sua bassa elettronegatività, il silicio può esibire proprietà ossidanti solo rispetto ai metalli. Dei metalli, il silicio reagisce con attivo (alcalino e alcalino terroso), così come molti metalli di media attività. Come risultato di questa interazione, si formano i siliciuri:
Il silicio non reagisce con l'acqua anche quando bolle, tuttavia il silicio amorfo interagisce con il vapore acqueo surriscaldato a una temperatura di circa 400-500 ° C. Questo produce idrogeno e biossido di silicio:
Di tutti gli acidi, il silicio (nel suo stato amorfo) reagisce solo con acido fluoridrico concentrato:
Il silicio si dissolve in soluzioni alcaline concentrate. La reazione è accompagnata dallo sviluppo di idrogeno.
