propriedades físicas. O silício é frágil. Quando aquecido acima de 800 ° C, sua plasticidade aumenta. É resistente a ácidos. Em um ambiente ácido, é coberto com um filme de óxido insolúvel e passivado.
O microelemento é transparente à radiação infravermelha, a partir de um comprimento de onda de 1,1 mícron.
Propriedades quimicas. O silício interage:
Não interage com o hidrogênio.
O silício interage com vitaminas e. A combinação de cereais com frutas cítricas e vegetais verdes é considerada a mais benéfica.
O silício está envolvido na luta contra os radicais livres. Interagindo com metais pesados (chumbo), o oligoelemento forma compostos estáveis. Eles são excretados pelo sistema geniturinário. O mesmo acontece com escórias e substâncias tóxicas.
O silício melhora a absorção de ferro (Fe) e cálcio (Ca), cobalto (Cb), manganês (Mn), flúor (F).
Uma diminuição na concentração de silício no tecido conjuntivo leva a danos vasculares, aterosclerose e violação da resistência do tecido ósseo.
Com a falta de silício no corpo, a concentração de colesterol no sangue aumenta. Por causa disso, formam-se placas de colesterol, o fluxo piora.
Quando o silício é consumido menos de 20 mg por dia, a imunidade enfraquece. Aparecem erupções alérgicas, a pele fica seca e escamosa, desenvolve-se um fungo.
O cabelo fica mais fino, o couro cabeludo descama e coça. As placas ungueais estão deformadas.
A capacidade de trabalho e o estado mental pioram devido ao fluxo sanguíneo prejudicado e à saturação do cérebro com oxigênio.
Com uma diminuição na quantidade de silício no corpo para 1,2-1,6%, é preocupante a ocorrência de derrame, ataque cardíaco, diabetes mellitus, vírus da hepatite e oncologia.
Um excesso de silício leva à deposição de sais no trato urinário e nas articulações, fibrose e patologias dos vasos sanguíneos. Na pior das hipóteses, o fígado aumenta de volume, os membros incham, a pele fica azulada e surge a falta de ar.
A principal tarefa do silício no corpo é a formação de osso, tecido cartilaginoso e paredes dos vasos. 90% do mineral é encontrado no tecido conjuntivo e ósseo, gânglios linfáticos, glândula tireóide, cabelo e pele. No entanto, o potencial funcional do elemento químico não se limita a isso. Graças ao silício:
| Categoria | produtos | Teor aproximado de silício |
| Óleo vegetal | Cedro, gergelim, mostarda, amêndoa, azeitona, amendoim, abóbora, linhaça, soja | |
| óleos animais | Borrego, vaca, gordura de porco, banha, margarina, manteiga Peixe: linguado, alabote, salmão chinook | Insignificante, após o processamento o silício está ausente |
| Suco | Uva, pêra, amora | Em um copo - 24% da necessidade diária de um microelemento |
| nozes | Nozes, avelãs, pistache, sementes de girassol | Em um punhado de nozes de 12 a 100% da necessidade diária. O maior teor de silício está nas nozes e avelãs (100% em 50 g), o menor no pistache (25% em 50 g) |
| Cereais | Arroz integral, aveia, painço, farelo de trigo, milho, cevada | Uma porção de mingau (200 g) contém a necessidade diária de silício |
| Vegetais | Repolho branco, cebola, aipo, pepino, cenoura, espinafre, batata, rabanete, beterraba. Assim como tomates, pimentões, ruibarbo; feijão, feijão verde e soja | |
| Frutas e bagas | Damascos, bananas, maçãs; morango, cereja, ameixa | Em 200 g de frutas - até 40% da ingestão diária de silício, na mesma quantidade de bagas - até 30% |
| Frutas secas | Tâmaras, figos, passas | |
| Laticínios | Leite azedo, kefir, ovos | |
| Carne e frutos do mar | Frango, carne; algas, algas |
Adendo! Você quer repor rapidamente as reservas de silício no corpo? Esqueça a carne com acompanhamento. A própria carne, embora contenha uma quantidade suficiente de silício (30-50 mg por 100 g), impede sua absorção de outros produtos. Comida separada é o oposto. Combine arroz integral, cevada, milho, milho, trigo sarraceno com legumes e frutas. Organize dias de “jejum” em damascos, peras e cerejas
Evite combinar silício com alumínio. A ação deste último é oposta à ação do silício.
O silício, juntamente com outros oligoelementos, está envolvido nas reações químicas da síntese de colágeno e elastina, que fazem parte do tecido conjuntivo da pele, cabelos e unhas.
O silício aumenta as propriedades antioxidantes das vitaminas C, A, E. Estas últimas combatem os radicais livres que causam câncer.
Para prevenção doenças oncológicas comer juntos tais produtos (descritos na tabela)
| Alimentos ricos em vitamina A: | Alimentos ricos em vitamina C: | Alimentos ricos em vitamina E: |
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O óxido de silício interage no corpo com metais pesados (chumbo) e toxinas. Como resultado reação química compostos estáveis são formados, que são excretados pelos rins.
A ingestão diária de silício (listada abaixo) é calculada apenas para adultos. Níveis toleráveis de ingestão de silício para crianças e adolescentes não foram estabelecidos.
Ao usar preparações contendo silício (Atoxil), a dose diária em crianças com mais de 7 anos e adultos é de 12 G. A dose máxima do medicamento é de 24 gramas por dia. Para crianças de um ano a 7 anos - 150-200 mg da droga por quilograma de peso corporal.
A deficiência de silício pode ser causada por:
A falta de silício no corpo é perigosa nas seguintes condições:
Adendo! O silício está envolvido em todos os tipos de troca. Armazenado nas paredes dos vasos sanguíneos, o microelemento os protege da penetração de gorduras no plasma sanguíneo e bloqueia a corrente sanguínea.
Aumente a quantidade de alimentos contendo silício em sua dieta durante:
Se a condição da pele, cabelos e unhas for insatisfatória, apoie-se em cereais e sucos. Sumo de uva para amanhã, sumo de arando ao almoço e sumo de pêra ao jantar são o primeiro passo para uma pele elástica e tonificada.
É impossível adoecer devido ao excesso de silício na dieta, mas os moradores de áreas com alto teor de silício no solo ou na água correm risco.
Devido à alta concentração de silício no corpo:
Em risco estão os trabalhadores de minas, fundições, fabricantes de materiais refratários e produtos cerâmicos. A doença é sinalizada por falta de ar, falta de ar e tosse. Os sintomas pioram com atividade física. Porcelana e faiança, produção de vidro, depósitos de minérios de metais não ferrosos e preciosos, jateamento de peças fundidas são objetos potencialmente perigosos.
Um excesso de silício é evidenciado por uma diminuição e aumento da temperatura corporal, depressão, fadiga geral e sonolência.
Com tais sinais, inclua cenouras, beterrabas, batatas, alcachofras de Jerusalém, bem como damascos, cerejas, bananas e morangos na dieta.
Apesar de o corpo de um adulto conter 1-2 g de silício, uma porção adicional não faz mal. Por dia, com comida e água, um adulto consome cerca de 3,5 mg de silício. Um adulto gasta três vezes mais no metabolismo principal - cerca de 9 mg. As razões para o aumento do uso de silício são ecologia pobre, processos oxidativos que provocam a formação de radicais livres e estresse. Você não pode prescindir apenas de produtos que contenham silício - estocar medicamentos ou plantas medicinais.
Os recordistas de conteúdo de silício são zimbro, cavalinha, tansy, absinto, ginkgo biloba. Além de camomila do campo, tomilho, nogueira chinesa e eucalipto.
A deficiência de silício pode ser preenchida com água de silício. Uma das propriedades de um oligoelemento é a estruturação de moléculas de água. Essa água não é adequada para a vida de microorganismos patogênicos, protozoários, fungos, toxinas e elementos químicos estranhos.
A água de silício em sabor e frescor se assemelha à água derretida.
Para purificar e enriquecer a água com silicone em casa, você deve:
Atoxil (Atoxil). A substância ativa do Atoxil é o dióxido de silício.
Formulário de liberação:
Efeito farmacológico. Atua como enterosorbente, tem efeito cicatrizante, antialérgico, antimicrobiano, bacteriostático e desintoxicante.
Nos órgãos do trato gastrointestinal, o medicamento absorve toxinas exógenas e endógenas (alérgenos bacterianos e alimentares, endotoxinas de microorganismos, Substâncias toxicas) e gere-os.
Acelera o transporte de toxinas do sangue, linfa e tecidos para o trato digestivo.
Indicações: diarreia, salmonelose, hepatite viral A e B, doenças alérgicas (diátese, dermatite atópica), queimaduras, úlceras tróficas, feridas purulentas.
É usado para doenças renais, enterocolite, hepatite tóxica, cirrose hepática, hepatocolecistite, intoxicação por drogas e álcool, doenças de pele (eczema, dermatite, neurodermatite), intoxicação por processos sépticos purulentos e queimaduras.
Como aplicar:
A duração do tratamento de infecções intestinais agudas é de 3-5 dias. O curso da terapia é de até 15 dias. No tratamento da hepatite viral - 7-10 dias.
Efeitos colaterais: constipação.
Contra-indicações: exacerbação de úlcera péptica do duodeno e estômago, erosão e úlceras da membrana mucosa dos intestinos grosso e delgado, obstrução intestinal, hipersensibilidade ao dióxido de silício.
O medicamento não é prescrito para crianças menores de um ano, grávidas e lactantes.
Interação com medicamentos:
Silício(lat. silicium), si, Elemento químico iv grupos do sistema periódico de Mendeleev; número atômico 14, massa atômica 28,086. Na natureza, o elemento é representado por três isótopos estáveis: 28 si (92,27%), 29 si (4,68%) e 30 si (3,05%).
Referência de história . K. compostos, amplamente distribuídos na terra, são conhecidos pelo homem desde a Idade da Pedra. O uso de ferramentas de pedra para trabalho e caça continuou por vários milênios. O uso de compostos de K. associados ao seu processamento é a fabricação vidro - começou por volta de 3000 aC. e. (dentro Antigo Egito). O primeiro composto conhecido K. é o dióxido de sio 2 (sílica). No século 18 a sílica era considerada um corpo simples e referida como "terras" (o que se reflete em seu nome). A complexidade da composição da sílica foi estabelecida por I. Ya. Berzélio. Pela primeira vez, em 1825, obteve K. elementar a partir de fluoreto de silício sif 4 , reduzindo este último com potássio metálico. O nome "silício" foi dado ao novo elemento (do latim silex - sílex). O nome russo foi introduzido por G.I. hess em 1834.
Distribuição na natureza . Em termos de prevalência na crosta terrestre, o oxigênio é o segundo elemento (depois do oxigênio), seu conteúdo médio na litosfera é de 29,5% (em peso). Na crosta terrestre, o carbono desempenha o mesmo papel primário que o carbono nos animais e flora. Para a geoquímica do oxigênio, sua ligação excepcionalmente forte com o oxigênio é importante. Cerca de 12% da litosfera é sílica sio 2 na forma de um mineral quartzo e suas variedades. 75% da litosfera é composta por vários silicatos e aluminossilicatos(feldspatos, micas, anfibólios, etc.). O número total de minerais contendo sílica excede 400 .
Durante os processos magmáticos ocorre uma fraca diferenciação da rocha: acumula-se tanto em granitóides (32,3%) como em rochas ultrabásicas (19%). Em altas temperaturas e alta pressão, a solubilidade do sio 2 aumenta. Também pode migrar com vapor d'água; portanto, os pegmatitos de veios hidrotermais são caracterizados por concentrações significativas de quartzo, aos quais elementos de minério são frequentemente associados (quartzo-ouro, quartzo-cassiterita e outros veios).
Físico e Propriedades quimicas. K. forma cristais cinza escuro com brilho metálico, possuindo uma rede cúbica centrada na face do tipo diamante com período a = 5,431 a e densidade de 2,33 g/cm 3 . muito altas pressões uma nova modificação (aparentemente hexagonal) com uma densidade de 2,55 g/cm 3 foi obtida. K. funde a 1417°C, ferve a 2600°C. Capacidade específica de calor (a 20-100 ° C) 800 j / (kg? K), ou 0,191 cal / (g? deg); a condutividade térmica, mesmo para as amostras mais puras, não é constante e está na faixa (25 ° C) 84-126 W / (m? K) ou 0,20-0,30 cal / (cm? seg? deg). Coeficiente de temperatura de expansão linear 2,33? 10-6 K-1; abaixo de 120k torna-se negativo. K. é transparente aos raios infravermelhos de ondas longas; índice de refração (para l = 6 μm) 3,42; a constante dielétrica 11.7. K. diamagnética, suscetibilidade magnética atômica -0,13? 10 -6 . Dureza K. de acordo com Mohs 7.0, de acordo com Brinell 2,4 Gn / m 2 (240 kgf / mm 2), módulo de elasticidade 109 Gn / m 2 (10890 kgf / mm 2), coeficiente de compressibilidade 0,325? 10-6 cm2/kg. K. material frágil; a deformação plástica perceptível começa em temperaturas acima de 800°C.
K. é um semicondutor cada vez mais utilizado. As propriedades elétricas de K. dependem fortemente das impurezas. A resistência elétrica volumétrica específica intrínseca de K. à temperatura ambiente é assumida como 2,3? 10 3 ohm? m(2,3 ? 10 5 ohm? cm) .
Semicondutor K. com condutividade R-tipo (aditivos B, al, in ou ga) e n-tipo (aditivos P, bi, as ou sb) tem uma resistência significativamente menor. A folga da banda de acordo com as medições elétricas é de 1,21 ev em 0 Para e diminui para 1,119 ev em 300 Para.
De acordo com a posição de K. em sistema periódico Mendeleev, 14 elétrons do átomo K estão distribuídos em três camadas: na primeira (do núcleo) 2 elétrons, na segunda 8, na terceira (valência) 4; configuração do escudo eletrônico 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. Potenciais de ionização sucessivos ( ev): 8.149; 16.34; 33.46 e 45.13. Raio atômico 1,33 a, raio covalente 1,17 a, raios iônicos si 4+ 0,39 a, si 4- 1,98 a.
Em compostos K. (semelhante ao carbono) é 4-valente. No entanto, ao contrário do carbono, o cálcio, juntamente com um número de coordenação de 4, exibe um número de coordenação de 6, o que é explicado pelo grande volume de seu átomo (os fluoretos de silício contendo o grupo 2 são um exemplo desses compostos).
A ligação química do átomo de K com outros átomos geralmente é realizada devido a orbitais sp 3 híbridos, mas também é possível envolver dois de seus cinco (vagos) 3 d- orbitais, especialmente quando K. tem seis coordenadas. Possuindo um baixo valor de eletronegatividade de 1,8 (contra 2,5 para carbono; 3,0 para nitrogênio, etc.), K. em compostos com não metais é eletropositivo e esses compostos são de natureza polar. Grande energia de ligação com oxigênio si-o, igual a 464 kJ/mol(111 kcal/mol) , determina a estabilidade de seus compostos de oxigênio (sio 2 e silicatos). A energia de ligação si-si é pequena, 176 kJ/mol (42 kcal/mol) ; ao contrário do carbono, a formação de longas cadeias e uma ligação dupla entre os átomos de si não é característica do carbono. Devido à formação de uma película protetora de óxido, o oxigênio é estável no ar mesmo em temperaturas elevadas. Oxida-se em oxigênio a partir de 400°C, formando dióxido de silício sio 2 . Também conhecido como monóxido sio, estável em altas temperaturas na forma de gás; como resultado do resfriamento rápido, pode ser obtido um produto sólido, que se decompõe facilmente em uma mistura fina de si e sio 2 . K. é resistente a ácidos e se dissolve apenas em uma mistura de ácidos nítrico e fluorídrico; dissolve-se facilmente em soluções alcalinas quentes com evolução de hidrogênio. K. reage com flúor à temperatura ambiente, com outros halogênios - quando aquecido para formar compostos da fórmula geral seis 4 . O hidrogênio não reage diretamente com o oxigênio, e hidrogênios de silício(silanos) são obtidos pela decomposição de silicietos (ver abaixo). Os hidrogênios de silício são conhecidos de sih 4 a si 8 h 18 (semelhantes em composição aos hidrocarbonetos saturados). K. forma 2 grupos de silanos contendo oxigênio - siloxanos e siloxenos. K. reage com nitrogênio em temperaturas acima de 1000°C. Importante valor prático possui nitreto si 3 n 4, que não oxida ao ar mesmo a 1200°C, é resistente a ácidos (exceto ácido nítrico) e álcalis, bem como a metais fundidos e escórias, o que o torna um material valioso para a indústria química , para a produção de refratários e etc. Alta dureza, bem como resistência térmica e química, distinguem-se por compostos de carbono com carbono ( carboneto de silício sic) e com boro (sib 3, sib 6, sib 12). Quando aquecido, K. reage (na presença de catalisadores metálicos, como cobre) com compostos organoclorados (por exemplo, com ch 3 cl) para formar organohalosilanos [por exemplo, si (ch 3) 3 ci], que são usados para a síntese de inúmeras compostos orgânicos de silício.
K. forma compostos com quase todos os metais - silicídios(apenas conexões para bi, tl, pb, hg não foram encontradas). Foram obtidos mais de 250 silicídeos, cuja composição (mesi, mesi 2 , me 5 si 3 , me 3 si, me 2 si, etc.) geralmente não corresponde às valências clássicas. Os silicídios distinguem-se pela sua infusibilidade e dureza; de maior importância prática são o ferrosilício e o mosi 2 silício de molibdênio (aquecedores de fornos elétricos, pás de turbinas a gás, etc.).
Recebimento e aplicação. K. de pureza técnica (95-98%) são obtidos em arco elétrico pela redução de sílica sio 2 entre eletrodos de grafite. Em conexão com o desenvolvimento da tecnologia de semicondutores, foram desenvolvidos métodos para obter potássio puro e especialmente puro, o que requer a síntese preliminar dos compostos de partida mais puros de potássio, dos quais o potássio é extraído por redução ou decomposição térmica.
Os cristais semicondutores puros são obtidos em duas formas: policristalinos (por redução de sici 4 ou sihcl 3 com zinco ou hidrogênio, decomposição térmica de sil 4 e sih 4) e monocristal (por fusão de zona sem cadinho e "puxando" um único cristal de cristais fundidos - o método Czochralski).
K. especialmente ligado é amplamente utilizado como material para a fabricação de dispositivos semicondutores (transistores, termistores, retificadores de potência, diodos controláveis - tiristores; fotocélulas solares usadas em naves espaciais, etc). Como K. é transparente aos raios com comprimento de onda de 1 a 9 mícron,é usado em óptica infravermelha .
K. tem campos de aplicação diversos e em constante expansão. Na metalurgia, o oxigênio é usado para remover o oxigênio dissolvido em metais fundidos (desoxidação). K. é parte integral um grande número de ligas de ferro e metais não ferrosos. K. Geralmente confere às ligas maior resistência à corrosão, melhora suas propriedades de fundição e aumenta a resistência mecânica; porém, com maior teor de K., pode causar fragilidade. valor mais alto têm ferro, cobre e ligas de alumínio contendo potássio.Uma quantidade crescente de potássio é usada para a síntese de compostos de organossilício e silicietos. A sílica e muitos silicatos (argilas, feldspatos, micas, talcos, etc.) são processados pelo vidro, cimento, cerâmica, engenharia elétrica e outros ramos da indústria.
V.P. Barzakovsky.
O silício no corpo é encontrado na forma de vários compostos, que estão envolvidos principalmente na formação de partes e tecidos sólidos do esqueleto. Certas plantas marinhas (por exemplo, diatomáceas) e animais (por exemplo, esponjas com chifres de silício e radiolários) podem acumular quantidades especialmente grandes de oxigênio. Nos mares e lagos frios, predominam os siltes biogênicos enriquecidos com cálcio; nos mares tropicais, predominam os siltes calcários com baixo teor de cálcio. Nos vertebrados, o teor de dióxido de silício nas cinzas é de 0,1 a 0,5%. NO maiores quantidades K. encontrado em tecido conjuntivo denso, rins, pâncreas. NO dieta diária pessoa contém até 1 G K. Com alto teor de pó de dióxido de silício no ar, ele entra nos pulmões de uma pessoa e causa doenças - silicose.
V. V. Kovalsky.
Aceso.: Berezhnoy AS, Silício e seus sistemas binários. K., 1958; Krasyuk B. A., Gribov A. I., Semicondutores - germânio e silício, M., 1961; Renyan V. R., Tecnologia de silício semicondutor, trad. de English, M., 1969; Sally I. V., Falkevich E. S., Produção de silício semicondutor, M., 1970; silício e germânio. Sentado. Art., ed. E. S. Falkevich, D. I. Levinson, c. 1-2, M., 1969-70; Gladyshevsky E. I., química de cristal de silicides e germanides, M., 1971; wolf H. f., dados de semicondutores de silício, xf. - n. e., 1965.
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Os compostos de silício, amplamente distribuídos na Terra, são conhecidos pelo homem desde a Idade da Pedra. O uso de ferramentas de pedra para trabalho e caça continuou por vários milênios. A utilização de compostos de silício associados ao seu processamento - a fabricação do vidro - começou por volta de 3000 aC. e. (no antigo Egito). O mais antigo composto de silício conhecido é o óxido de SiO 2 (sílica). No século 18, a sílica era considerada um corpo simples e referida como "terras" (o que se reflete em seu nome). A complexidade da composição da sílica foi estabelecida por I. Ya. Berzelius. Ele foi o primeiro, em 1825, a obter silício elementar a partir do fluoreto de silício SiF 4 , reduzindo-o com potássio metálico. O novo elemento recebeu o nome de "silício" (do latim silex - sílex). O nome russo foi introduzido por G.I. Hess em 1834.
Distribuição do Silício na natureza. Em termos de prevalência na crosta terrestre, o silício é o segundo elemento (depois do oxigênio), seu conteúdo médio na litosfera é de 29,5% (em massa). Na crosta terrestre, o silício desempenha o mesmo papel primário que o carbono nos reinos animal e vegetal. Para a geoquímica do silício, sua ligação excepcionalmente forte com o oxigênio é importante. Cerca de 12% da litosfera é sílica SiO 2 na forma do mineral quartzo e suas variedades. 75% da litosfera é composta por vários silicatos e aluminossilicatos (feldspatos, micas, anfibólios, etc.). O número total de minerais contendo sílica excede 400.
O silício é pouco diferenciado durante os processos magmáticos: acumula-se tanto em granitóides (32,3%) como em rochas ultramáficas (19%). Em altas temperaturas e altas pressões, a solubilidade do SiO 2 aumenta. Também pode migrar com vapor d'água; portanto, os pegmatitos de veios hidrotermais são caracterizados por concentrações significativas de quartzo, que geralmente está associado a elementos de minério (quartzo-ouro, quartzo-cassiterita e outros veios).
Propriedades físicas do Silício. O silício forma cristais cinza escuro com brilho metálico, possuindo uma rede cúbica do tipo diamante centrada na face com período a = 5,431Å, densidade 2,33 g/cm 3 . Em pressões muito altas, uma nova modificação (provavelmente hexagonal) com uma densidade de 2,55 g/cm 3 foi obtida. O silício funde a 1417°C e ferve a 2600°C. Calor específico(a 20-100 °C) 800 J/(kg K), ou 0,191 cal/(g graus); a condutividade térmica, mesmo para as amostras mais puras, não é constante e está na faixa (25 ° C) 84-126 W / (m K), ou 0,20-0,30 cal / (cm s deg). O coeficiente de temperatura de expansão linear 2,33·10 -6 K -1 abaixo de 120 K torna-se negativo. O silício é transparente aos raios infravermelhos de ondas longas; índice de refração (para λ = 6 μm) 3,42; constante dielétrica 11.7. O silício é diamagnético, suscetibilidade magnética atômica -0,13-10 -6. Dureza do silício de acordo com Mohs 7.0, de acordo com Brinell 2,4 Gn / m 2 (240 kgf / mm 2), módulo de elasticidade 109 Gn / m 2 (10 890 kgf / mm 2), coeficiente de compressibilidade 0,325 10 -6 cm 2 /kg . O silício é um material frágil; a deformação plástica perceptível começa em temperaturas acima de 800°C.
O silício é um semicondutor com uma ampla gama de aplicações. As propriedades elétricas do silício são altamente dependentes de impurezas. A resistência elétrica do volume específico intrínseco do silício à temperatura ambiente é assumida como 2,3·10 3 ohm·m (2,3·10 5 ohm·cm).
O silício semicondutor com condutividade tipo p (aditivos B, Al, In ou Ga) e tipo n (aditivos P, Bi, As ou Sb) tem uma resistência muito menor. O intervalo da banda de acordo com as medições elétricas é de 1,21 eV a 0 K e diminui para 1,119 eV a 300 K.
Propriedades químicas do Silício. De acordo com a posição do Silício no sistema periódico de Mendeleev, 14 elétrons do átomo de Silício são distribuídos em três camadas: na primeira (do núcleo) 2 elétrons, na segunda 8, na terceira (valência) 4; configuração da camada eletrônica 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 . Potenciais de ionização sequencial (eV): 8,149; 16.34; 33.46 e 45.13. Raio atômico 1,33Å, raio covalente 1,17Å, raios iônicos Si 4+ 0,39Å, Si 4- 1,98Å.
Nos compostos, o silício (semelhante ao carbono) é 4-valente. No entanto, ao contrário do carbono, o silício, juntamente com um número de coordenação de 4, exibe um número de coordenação de 6, o que é explicado pelo grande volume de seu átomo (um exemplo de tais compostos são os fluoretos de silício contendo um grupo 2).
A ligação química do átomo de silício com outros átomos geralmente é realizada por meio de orbitais sp 3 híbridos, mas também é possível envolver dois de seus cinco orbitais 3d (vagos), especialmente quando o silício é seis-coordenado. Possuindo um baixo valor de eletronegatividade de 1,8 (contra 2,5 para carbono; 3,0 para nitrogênio, etc.), o silício em compostos com não metais é eletropositivo e esses compostos são de natureza polar. A alta energia de ligação com o oxigênio Si - O, igual a 464 kJ/mol (111 kcal/mol), determina a estabilidade de seus compostos oxigenados (SiO 2 e silicatos). A energia de ligação Si-Si é baixa, 176 kJ/mol (42 kcal/mol); ao contrário do carbono, o silício não é caracterizado pela formação de cadeias longas e uma dupla ligação entre os átomos de Si. Devido à formação de um filme protetor de óxido, o silício é estável mesmo em temperaturas elevadas no ar. Em oxigênio, oxida a partir de 400°C, formando óxido de silício (IV) SiO 2. Também é conhecido o óxido de silício (II) SiO, que é estável em altas temperaturas na forma de um gás; como resultado do resfriamento rápido, pode ser obtido um produto sólido, que se decompõe facilmente em uma mistura fina de Si e SiO 2 . O silício é resistente a ácidos e se dissolve apenas em uma mistura de ácidos nítrico e fluorídrico; dissolve-se facilmente em soluções alcalinas quentes com evolução de hidrogênio. O silício reage com flúor à temperatura ambiente, com outros halogênios - quando aquecido para formar compostos da fórmula geral SiX 4 . O hidrogênio não reage diretamente com o silício, e os hidretos de silício (silanos) são obtidos pela decomposição de silicetos (veja abaixo). Os hidrogênios de silício são conhecidos de SiH 4 a Si 8 H 18 (semelhantes em composição aos hidrocarbonetos saturados). O silício forma 2 grupos de silanos contendo oxigênio - siloxanos e siloxenos. O silício reage com o nitrogênio em temperaturas acima de 1000 ° C. O nitreto de Si 3 N 4 é de grande importância prática, não oxida no ar mesmo a 1200 ° C, é resistente a ácidos (exceto nítrico) e álcalis, bem como a metais fundidos e escórias, o que o torna um material valioso para a indústria química, para a produção de refratários e outros. Compostos de silício com carbono (carboneto de silício SiC) e boro (SiB 3 , SiB 6 , SiB 12) são caracterizados por alta dureza, resistência térmica e química. Quando aquecido, o silício reage (na presença de catalisadores metálicos, como o cobre) com compostos organoclorados (por exemplo, com CH 3 Cl) para formar organohalosilanos [por exemplo, Si(CH 3) 3 Cl], que são usados para a Síntese de numerosos compostos orgânicos de silício.
O silício forma compostos com quase todos os metais - silicidas (compostos não foram encontrados apenas com Bi, Tl, Pb, Hg). Foram obtidos mais de 250 silicídeos, cuja composição (MeSi, MeSi 2 , Me 5 Si 3 , Me 3 Si, Me 2 Si e outros) geralmente não corresponde às valências clássicas. Os silicídios se distinguem por sua refratariedade e dureza; de maior importância prática são o ferrosilício (um agente redutor na fundição de ligas especiais, ver Ferroalloys) e o siliceto de molibdênio MoSi 2 (aquecedores de fornos elétricos, pás de turbinas a gás, etc.).
Obtendo Silício. O silício de pureza técnica (95-98%) é obtido em arco elétrico pela redução da sílica SiO 2 entre eletrodos de grafite. Em conexão com o desenvolvimento da tecnologia de semicondutores, foram desenvolvidos métodos para obter silício puro e especialmente puro, o que requer uma síntese preliminar dos compostos iniciais de silício mais puros, dos quais o silício é extraído por redução ou decomposição térmica.
O silício semicondutor puro é obtido em duas formas: policristalina (por redução de SiCl 4 ou SiHCl 3 com zinco ou hidrogênio, decomposição térmica de SiI 4 e SiH 4) e monocristalina (por fusão de zona sem cadinho e "puxando" um único cristal de silício fundido - o método Czochralski).
O uso de silício. O silício especialmente dopado é amplamente utilizado como material para a fabricação de dispositivos semicondutores (transistores, termistores, retificadores de potência, tiristores; fotocélulas solares usadas em naves espaciais, etc.). Como o silício é transparente aos raios com comprimento de onda de 1 a 9 mícrons, ele é usado em óptica infravermelha,
O silício tem aplicações diversas e em constante expansão. Na metalurgia, o silício é usado para remover o oxigênio dissolvido em metais fundidos (desoxidação). O silício é parte integrante de um grande número de ligas de ferro e não ferrosas. O silício geralmente confere às ligas maior resistência à corrosão, melhora suas propriedades de fundição e aumenta a resistência mecânica; no entanto, em níveis mais altos, o silício pode causar fragilidade. As mais importantes são as ligas de ferro, cobre e alumínio contendo silício. Uma quantidade crescente de silício é usada para a síntese de compostos de organossilício e silicietos. A sílica e muitos silicatos (argilas, feldspatos, micas, talcos, etc.) são processados pelo vidro, cimento, cerâmica, engenharia elétrica e outras indústrias.
O silício é encontrado no corpo na forma de vários compostos envolvidos principalmente na formação de partes e tecidos sólidos do esqueleto. Algumas plantas marinhas (por exemplo, diatomáceas) e animais (por exemplo, esponjas com chifres de silício, radiolários) podem acumular muito silício, formando depósitos espessos de óxido de silício (IV) no fundo do oceano quando morrem. Em mares e lagos frios, os siltes biogênicos enriquecidos com silício predominam no tropical. mares - lodos calcários com baixo teor de silício. Entre as plantas terrestres, gramíneas, juncos, palmeiras e cavalinhas acumulam muito Silício. Nos vertebrados, o teor de óxido de silício (IV) nas cinzas é de 0,1-0,5%. O silício é encontrado em maiores quantidades no tecido conjuntivo denso, nos rins e no pâncreas. A dieta humana diária contém até 1 g de Silício. Com alto teor de pó de óxido de silício (IV) no ar, ele entra nos pulmões de uma pessoa e causa uma doença - a silicose.
Silício no corpo. O silício é encontrado no corpo na forma de vários compostos envolvidos principalmente na formação de partes e tecidos sólidos do esqueleto. Algumas plantas marinhas (por exemplo, diatomáceas) e animais (por exemplo, esponjas com chifres de silício, radiolários) podem acumular muito silício, formando depósitos espessos de óxido de silício (IV) no fundo do oceano quando morrem. Em mares e lagos frios, os siltes biogênicos enriquecidos com silício predominam no tropical. mares - lodos calcários com baixo teor de silício. Entre as plantas terrestres, gramíneas, juncos, palmeiras e cavalinhas acumulam muito Silício. Nos vertebrados, o teor de óxido de silício (IV) nas cinzas é de 0,1-0,5%. O silício é encontrado em maiores quantidades no tecido conjuntivo denso, nos rins e no pâncreas. A dieta humana diária contém até 1 g de Silício. Com alto teor de pó de óxido de silício (IV) no ar, ele entra nos pulmões de uma pessoa e causa uma doença - a silicose.
O silício na forma livre foi isolado em 1811 por J. Gay-Lussac e L. Tenard pela passagem de vapores de fluoreto de silício sobre o potássio metálico, mas não foi descrito por eles como um elemento. O químico sueco J. Berzelius em 1823 deu uma descrição do silício obtido por ele tratando o sal de potássio K 2 SiF 6 com potássio metálico em Temperatura alta. O novo elemento recebeu o nome de "silício" (do latim silex - sílex). O nome russo "silício" foi introduzido em 1834 pelo químico russo German Ivanovich Hess. Traduzido de outro grego. krhmnoz- "penhasco, montanha".
Na natureza, o silício é encontrado na forma de dióxido e silicatos de várias composições. O dióxido de silício natural ocorre principalmente na forma de quartzo, embora existam outros minerais - cristobalita, tridimita, kitita, cosita. A sílica amorfa é encontrada em depósitos de diatomáceas no fundo dos mares e oceanos - esses depósitos foram formados a partir de SiO 2, que fazia parte de diatomáceas e alguns ciliados.
O silício livre pode ser obtido pela calcinação de areia branca e fina com magnésio, que composição químicaé óxido de silício quase puro, SiO 2 +2Mg=2MgO+Si. O silício de grau industrial é obtido pela redução do SiO 2 fundido com coque a uma temperatura de cerca de 1800°C em fornos a arco. A pureza do silício obtido desta forma pode chegar a 99,9% (as principais impurezas são carbono, metais).
O silício amorfo tem a forma de um pó marrom, cuja densidade é de 2,0 g/cm 3 . Silício cristalino - uma substância cristalina cinza escura, brilhante, quebradiça e muito dura, cristaliza na rede do diamante. É um semicondutor típico (conduz eletricidade melhor que um isolador de borracha e pior que um condutor - cobre). O silício é quebradiço, somente quando aquecido acima de 800 °C ele se torna plástico. Curiosamente, o silício é transparente para radiação infra-vermelha, começando em um comprimento de onda de 1,1 micrômetros.
Quimicamente, o silício é inativo. À temperatura ambiente, reage apenas com o flúor gasoso para formar o tetrafluoreto de silício volátil SiF 4 . Quando aquecido a uma temperatura de 400-500 ° C, o silício reage com o oxigênio para formar dióxido, com cloro, bromo e iodo - para formar os correspondentes tetra-halogenetos facilmente voláteis SiHal 4 . A uma temperatura de cerca de 1000°C, o silício reage com o nitrogênio para formar nitreto Si 3 N 4 , com boretos boro-termicamente e quimicamente estáveis SiB 3 , SiB 6 e SiB 12 . O silício não reage diretamente com o hidrogênio.
Para a corrosão do silício, uma mistura de ácidos fluorídrico e nítrico é mais amplamente utilizada.
Atitude em relação aos álcalis ...
O silício é caracterizado por compostos com um estado de oxidação de +4 ou -4.
Dióxido de silício, SiO 2- (anidrido silícico) ...
...
ácidos silicicos- fraco, insolúvel, formado pela adição de ácido a uma solução de silicato na forma de gel (substância gelatinosa). O H 4 SiO 4 (ortossilício) e o H 2 SiO 3 (metassilício, ou silício) existem apenas em solução e transformam-se irreversivelmente em SiO 2 quando aquecidos e secos. O produto poroso sólido resultante - gel de sílica, tem uma superfície desenvolvida e é usado como adsorvente de gás, dessecante, catalisador e transportador de catalisador.
silicatos- os sais de ácidos silícicos na maior parte (exceto para silicatos de sódio e potássio) são insolúveis em água. Propriedades....
compostos de hidrogênio- análogos de hidrocarbonetos, silanos, compostos em que os átomos de silício estão ligados por uma ligação simples, Silenes se os átomos de silício são duplamente ligados. Como os hidrocarbonetos, esses compostos formam cadeias e anéis. Todos os silanos são auto-inflamáveis, formam misturas explosivas com o ar e reagem facilmente com a água.
O silício encontra a maior aplicação na produção de ligas para dar resistência ao alumínio, cobre e magnésio e para a produção de ferrosilicidas com importância na produção de aços e tecnologia de semicondutores. Os cristais de silício são usados em painéis solares e dispositivos semicondutores - transistores e diodos. O silício também serve como matéria-prima para a produção de compostos organossilícios, ou siloxanos, obtidos na forma de óleos, lubrificantes, plásticos e borrachas sintéticas. compostos inorgânicos o silício é usado na tecnologia de cerâmica e vidro, como material isolante e piezocristais
Para alguns organismos, o silício é um importante elemento biogênico. Faz parte das estruturas de suporte em plantas e estruturas esqueléticas em animais. Em grandes quantidades, o silício é concentrado por organismos marinhos - diatomáceas, radiolários, esponjas. Grandes quantidades de silício estão concentradas em cavalinhas e cereais, principalmente nas subfamílias Bambu e Arroz, incluindo o arroz comum. O tecido muscular humano contém (1-2) 10 -2% de silício, tecido ósseo - 17 10 -4%, sangue - 3,9 mg / l. Com alimentos, até 1 g de silício entra no corpo humano diariamente.
Antonov S.M., Tomilin K.G.
KhF Tyumen State University, 571 grupos.
O carbono é capaz de formar várias modificações alotrópicas. Estes são diamante (a modificação alotrópica mais inerte), grafite, fulereno e carabina.
Carvão e fuligem são carbono amorfo. O carbono nesse estado não possui uma estrutura ordenada e, na verdade, consiste nos menores fragmentos de camadas de grafite. O carvão amorfo tratado com vapor de água quente é chamado de carvão ativado. 1 grama de carvão ativado, devido à presença de muitos poros, tem uma superfície total de mais de trezentos metros quadrados! Devido à sua capacidade de absorver várias substâncias, o carvão ativado é amplamente utilizado como enchimento de filtros, bem como enterosorbente em Vários tipos envenenamento.
Do ponto de vista químico, o carbono amorfo é sua forma mais ativa, o grafite apresenta atividade média e o diamante é uma substância extremamente inerte. Por esta razão, as propriedades químicas do carbono consideradas abaixo devem ser atribuídas principalmente ao carbono amorfo.
Como agente redutor, o carbono reage com não-metais, como oxigênio, halogênios e enxofre.
Dependendo do excesso ou falta de oxigênio durante a combustão do carvão, é possível a formação de monóxido de carbono CO ou dióxido de carbono CO 2:
Quando o carbono reage com o flúor, o tetrafluoreto de carbono é formado:
Quando o carbono é aquecido com enxofre, o dissulfeto de carbono CS 2 é formado:
O carbono é capaz de reduzir metais após o alumínio na série de atividades de seus óxidos. Por exemplo:
O carbono também reage com óxidos de metais ativos, porém, neste caso, via de regra, não se observa a redução do metal, mas a formação de seu carboneto:
O carbono entra em uma reação de co-proporcionamento com dióxido de carbono CO2:
Um dos processos mais importantes do ponto de vista industrial é o chamado reforma a vapor de carvão. O processo é realizado passando o vapor de água através do carvão quente. Neste caso, ocorre a seguinte reação:
Em altas temperaturas, o carbono é capaz de reduzir até mesmo um composto inerte como o dióxido de silício. Neste caso, dependendo das condições, é possível a formação de silício ou carboneto de silício ( carborundum):
Além disso, o carbono como agente redutor reage com ácidos oxidantes, em particular, ácidos sulfúrico e nítrico concentrados:
O elemento químico carbono não é altamente eletronegativo, então as substâncias simples que ele forma raramente exibem propriedades oxidantes em relação a outros não-metais.
Um exemplo de tais reações é a interação do carbono amorfo com o hidrogênio quando aquecido na presença de um catalisador:
bem como com silício a uma temperatura de 1200-1300 cerca de C:
O carbono exibe propriedades oxidantes em relação aos metais. O carbono é capaz de reagir com metais ativos e alguns metais de atividade intermediária. As reações ocorrem quando aquecidas:
| Os carbonetos de metal ativos são hidrolisados pela água:
bem como soluções de ácidos não oxidantes: Neste caso, são formados hidrocarbonetos contendo carbono no mesmo estado de oxidação do carboneto original. |
O silício pode existir, assim como o carbono no estado cristalino e amorfo e, assim como no caso do carbono, o silício amorfo é significativamente mais ativo quimicamente do que o silício cristalino.
Às vezes, o silício amorfo e cristalino é chamado de modificações alotrópicas, o que, estritamente falando, não é inteiramente verdade. O silício amorfo é essencialmente um conglomerado de partículas arranjadas aleatoriamente umas em relação às outras. menores partículas silício cristalino.
No condições normais O silício, devido à sua inércia, reage apenas com o flúor:
O silício reage com cloro, bromo e iodo somente quando aquecido. É característico que, dependendo da atividade do halogênio, seja necessária uma temperatura correspondentemente diferente:
Assim com o cloro, a reação prossegue a 340-420 o C:
Com bromo - 620-700 o C:
Com iodo - 750-810 o C:
A reação do silício com o oxigênio ocorre, porém requer um aquecimento muito forte (1200-1300 ° C) devido ao fato de um forte filme de óxido dificultar a interação:
A uma temperatura de 1200-1500 ° C, o silício interage lentamente com o carbono na forma de grafite para formar carborundum SiC - uma substância com um átomo estrutura de cristal semelhante a um diamante e quase não inferior a ele em força:
O silício não reage com o hidrogênio.
Devido à sua baixa eletronegatividade, o silício pode exibir propriedades oxidantes apenas em relação aos metais. Dos metais, o silício reage com ativos (alcalinos e alcalino-terrosos), assim como muitos metais de atividade média. Como resultado dessa interação, os silicídios são formados:
O silício não reage com a água mesmo em ebulição, no entanto, o silício amorfo interage com o vapor de água superaquecido a uma temperatura de cerca de 400-500 ° C. Isso produz hidrogênio e dióxido de silício:
De todos os ácidos, o silício (em seu estado amorfo) reage apenas com ácido fluorídrico concentrado:
O silício se dissolve em soluções alcalinas concentradas. A reação é acompanhada pela evolução do hidrogênio.
