Tabiatda uchraydigan moddalarning noyob xossalari tufayli koʻplab zamonaviy texnologik qurilmalar va qurilmalar yaratilgan. Insoniyat tajriba o‘tkazish va atrofimizdagi elementlarni sinchiklab o‘rganish orqali o‘z ixtirolarini doimiy ravishda modernizatsiya qilmoqda - bu jarayon texnik taraqqiyot deb ataladi. U kundalik hayotda bizni o'rab turgan hamma uchun ochiq bo'lgan oddiy narsalarga asoslanadi. Masalan, qum: unda nima ajablanarli va g'ayrioddiy bo'lishi mumkin? Olimlar undan kremniyni - kimyoviy elementni ajratib olishga muvaffaq bo'lishdi, usiz kompyuter texnologiyalari mavjud bo'lmaydi. Uni qo'llash doirasi xilma-xil va doimiy ravishda kengayib bormoqda. Bunga kremniy atomining o'ziga xos xususiyatlari, tuzilishi va boshqa oddiy moddalar bilan birlashish qobiliyati tufayli erishiladi.
Xususiyatlar
D. I. Mendeleyev tomonidan ishlab chiqilgan davriy tizimda kremniy (kimyoviy element) belgilangan.belgisi Si. U metall bo'lmaganlarga tegishli, uchinchi davrning asosiy to'rtinchi guruhida joylashgan, atom raqami 14. Uglerodga yaqinligi tasodifiy emas: ko'p jihatdan ularning xossalari solishtirish mumkin. Tabiatda sof shaklda uchramaydi, chunki u faol element bo'lib, kislorod bilan etarlicha kuchli bog'lanishga ega. Asosiy modda - oksid bo'lgan kremniy oksidi va silikatlar (qum). Shu bilan birga, kremniy (uning tabiiy birikmalari) Yerdagi eng keng tarqalgan kimyoviy elementlardan biridir. Tarkibning massa ulushi bo'yicha u kisloroddan keyin ikkinchi o'rinda turadi (28% dan ortiq). Yer qobig'ining yuqori qatlami kremniy dioksidi (bu kvarts), turli xil gil va qumlarni o'z ichiga oladi. Ikkinchi eng keng tarqalgan guruh - bu silikatlar. Sirtdan taxminan 35 km chuqurlikda granit va baz alt konlari qatlamlari mavjud bo'lib, ular tarkibida kremniy birikmalari mavjud. Yer yadrosidagi tarkibning foizi hali hisoblab chiqilmagan, ammo mantiyaning yer yuzasiga eng yaqin qatlamlarida (900 km gacha) silikatlar mavjud. Dengiz suvi tarkibida kremniyning kontsentratsiyasi 3 mg / l, oy tuprog'i 40% uning birikmalaridan iborat. Insoniyat shu kungacha o'rgangan fazo kengliklarida bu kimyoviy element ko'p miqdorda mavjud. Misol uchun, tadqiqotchilar uchun qulay masofada Yerga yaqinlashgan meteoritlarning spektral tahlili ularning 20% kremniydan iboratligini ko'rsatdi. Galaktikamizda ushbu element asosida hayot paydo bo'lishi ehtimoli bor.
Tadqiqot jarayoni
Kremniy kimyoviy elementining kashf etilishi tarixi bir necha bosqichlardan iborat. Mendeleyev tomonidan tizimlashtirilgan ko‘plab moddalar insoniyat tomonidan asrlar davomida qo‘llanilgan. Shu bilan birga, elementlar tabiiy shaklda edi, ya'ni. kimyoviy ishlov berilmagan va ularning barcha xossalari odamlarga ma'lum bo'lmagan birikmalarda. Moddaning barcha xususiyatlarini o'rganish jarayonida undan foydalanishning yangi yo'nalishlari paydo bo'ldi. Kremniyning xossalari shu kungacha toʻliq oʻrganilmagan - bu element juda keng va xilma-xil qoʻllanilishi bilan kelajak avlod olimlari uchun yangi kashfiyotlar uchun joy qoldiradi. Zamonaviy texnologiyalar bu jarayonni sezilarli darajada tezlashtiradi. 19-asrda ko'plab mashhur kimyogarlar sof kremniy olishga harakat qilishdi. Birinchi marta L. Tenard va J. Gey-Lyussak 1811 yilda buni amalga oshirishga muvaffaq bo'lishdi, ammo elementning kashfiyoti J. Berzeliusga tegishli bo'lib, u nafaqat moddani ajratib olishga, balki uni tasvirlashga ham qodir edi. Shved kimyogari 1823 yilda kaliy metali va kaliy tuzi yordamida kremniy oldi. Reaktsiya katalizator bilan yuqori harorat shaklida sodir bo'ldi. Olingan oddiy kulrang-jigarrang modda amorf kremniy edi. Kristalli sof element 1855 yilda Sent-Kler Devil tomonidan olingan. Izolyatsiyaning murakkabligi atom aloqalarining yuqori quvvatiga bevosita bog'liq. Ikkala holatda ham kimyoviy reaktsiya aralashmalardan tozalash jarayoniga qaratilgan bo'lib, amorf va kristalli modellar turli xil xususiyatlarga ega.
Kimyoviy elementning kremniy talaffuzi
Ismhosil bo'lgan kukun - kisel - Berzelius tomonidan taklif qilingan. Buyuk Britaniya va AQShda kremniy hali ham kremniy (Silisium) yoki silikon (Silikon) deb ataladi. Bu atama lotincha "chaqmoq tosh" (yoki "tosh") dan kelib chiqqan va ko'p hollarda tabiatda keng tarqalganligi sababli "er" tushunchasiga bog'langan. Ushbu kimyoviy moddaning ruscha talaffuzi boshqacha, barchasi manbaga bog'liq. U kremniy (1810 yilda Zaxarov bu atamani qo'llagan), sitsiliya (1824, Dvigubskiy, Solovyov), kremniy (1825, Straxov) deb nomlangan va faqat 1834 yilda rus kimyogari German Ivanovich Gess hozirgi kungacha qo'llanilayotgan nomni kiritgan. ko'pchilik manbalar - kremniy. Mendeleyev davriy sistemasida u Si belgisi bilan belgilanadi. Kremniy kimyoviy elementi qanday o'qiladi? Ingliz tilida so'zlashuvchi mamlakatlardagi ko'plab olimlar uning nomini "si" deb talaffuz qilishadi yoki "silikon" so'zini ishlatishadi. Bu yerdan vodiyning dunyoga mashhur nomi kelib chiqadi, u kompyuter texnologiyalari bo'yicha tadqiqot va ishlab chiqarish maydonchasi hisoblanadi. Rus tilida so‘zlashuvchi aholi elementni kremniy deb ataydi (qadimgi yunoncha “tosh, tog‘” so‘zidan).
Tabiatda topish: depozitlar
Butun togʻ tizimlari kremniy birikmalaridan iborat boʻlib, ular sof holda topilmaydi, chunki barcha maʼlum minerallar dioksidlar yoki silikatlar (alyuminosilikatlar)dir. Ajablanarlisi go'zallik toshlari odamlar tomonidan bezak materiali sifatida ishlatiladi - bular opallar, ametistlar, har xil turdagi kvarts, jasper, kalsedon, agat, tosh kristalli, karnelian va boshqalar. Ular kremniy tarkibiga ularning zichligini, tuzilishini, rangini va foydalanish yo'nalishini aniqlaydigan turli xil moddalarning kiritilishi tufayli hosil bo'lgan. Butun noorganik dunyoni tabiiy muhitda metallar va metall bo'lmaganlar (sink, magniy, k altsiy, marganets, titan va boshqalar) bilan mustahkam aloqalar hosil qiladigan ushbu kimyoviy element bilan bog'lash mumkin. Boshqa moddalar bilan solishtirganda, kremniy sanoat miqyosida qazib olish uchun osongina mavjud: u ko'pchilik turdagi rudalar va minerallarda mavjud. Shuning uchun faol o'zlashtirilgan konlar materiyaning hududiy to'planishi bilan emas, balki mavjud energiya manbalari bilan bog'langan. Kvartslar va kvars qumlari dunyoning barcha mamlakatlarida uchraydi. Kremniyning eng yirik ishlab chiqaruvchilari va etkazib beruvchilari: Xitoy, Norvegiya, Frantsiya, AQSh (G'arbiy Virjiniya, Ogayo, Alabama, Nyu-York), Avstraliya, Janubiy Afrika, Kanada, Braziliya. Barcha ishlab chiqaruvchilar ishlab chiqarilayotgan mahsulot turiga (texnik, yarimo'tkazgich, yuqori chastotali kremniy) bog'liq bo'lgan turli xil usullardan foydalanadilar. Qo'shimcha ravishda boyitilgan yoki aksincha, barcha turdagi aralashmalardan tozalangan kimyoviy element undan keyingi foydalanishga bog'liq bo'lgan individual xususiyatlarga ega. Bu ushbu moddaga ham tegishli. Kremniyning tuzilishi uni qo'llash doirasini belgilaydi.
Foydalanish tarixi
Ko'pincha ismlarning o'xshashligi tufayli odamlar kremniy va chaqmoq toshini chalkashtirib yuborishadi, ammo bu tushunchalar bir xil emas. Keling, aniqlik kiritaylik. Yuqorida aytib o'tilganidek, kremniy o'zining sof shaklida tabiatda uchramaydi, bu haqda gapirib bo'lmaydibirikmalar (bir xil kremniy). Biz ko'rib chiqayotgan moddaning dioksididan hosil bo'lgan asosiy minerallar va jinslar qum (daryo va kvars), kvarts va kvartsitlar, dala shpati va chaqmoq toshlaridir. Ikkinchisi haqida hamma eshitgan bo'lishi kerak, chunki u insoniyat taraqqiyoti tarixida katta ahamiyatga ega. Tosh asrida odamlar tomonidan yaratilgan birinchi asboblar ushbu tosh bilan bog'liq. Uning asosiy toshdan uzilganida hosil bo'lgan o'tkir qirralari qadimgi uy bekalarining ishini va o'tkirlash imkoniyatini - ovchilar va baliqchilarni sezilarli darajada osonlashtirdi. Flint metall buyumlarning kuchiga ega emas edi, ammo muvaffaqiyatsiz asboblarni yangilari bilan almashtirish oson edi. Uning o't o'chiruvchi sifatida ishlatilishi ko'p asrlar davomida - muqobil manbalar ixtiro qilinguncha davom etdi.
Zamonaviy voqeliklarga kelsak, kremniyning xossalari moddani ichki bezatish yoki keramik idishlarni yaratish uchun ishlatishga imkon beradi, shu bilan birga go'zal estetik ko'rinishga qo'shimcha ravishda u juda ko'p ajoyib funktsional fazilatlarga ega. Uni qo'llashning alohida yo'nalishi taxminan 3000 yil oldin shisha ixtirosi bilan bog'liq. Ushbu hodisa kremniy o'z ichiga olgan birikmalardan nometall, idish-tovoq, mozaik vitrajlarni yaratishga imkon berdi. Dastlabki moddaning formulasi kerakli komponentlar bilan to'ldirildi, bu mahsulotga kerakli rangni berishga imkon berdi va shishaning mustahkamligiga ta'sir qildi. Ajoyib go'zallik va rang-barang san'at asarlari inson tomonidan minerallar va kremniy bo'lgan toshlardan yasalgan. Ushbu elementning shifobaxsh xususiyatlari antik davr olimlari tomonidan tasvirlangan va ular davomida ishlatilganinsoniyat tarixi. Ular ichimlik suvi uchun quduqlar, kundalik hayotda ham, tibbiyotda ham ishlatiladigan oziq-ovqat mahsulotlarini saqlash uchun omborlar yotqizdilar. Silliqlash natijasida olingan kukun yaralarga qo'llanilgan. Kremniy o'z ichiga olgan aralashmalardan tayyorlangan idishlarga quyilgan suvga alohida e'tibor qaratildi. Kimyoviy element uning tarkibi bilan o'zaro ta'sir qildi, bu bir qator patogen bakteriyalar va mikroorganizmlarni yo'q qilishga imkon berdi. Va bu biz ko'rib chiqayotgan modda juda talab qilinadigan barcha sohalardan uzoqdir. Kremniyning tuzilishi uning ko'p qirraliligini belgilaydi.
Xususiyatlar
Moddaning xususiyatlari bilan batafsilroq tanishish uchun uni barcha mumkin boʻlgan xususiyatlarni hisobga olgan holda koʻrib chiqish kerak. Kremniyning kimyoviy elementini tavsiflash rejasi fizik xususiyatlar, elektrofizik ko'rsatkichlar, birikmalar, reaktsiyalar va ularning o'tish shartlarini o'rganish va boshqalarni o'z ichiga oladi. Kristalli shakldagi kremniy metall nashrida quyuq kulrang rangga ega. Yuz markazlashtirilgan kubik panjara uglerodga (olmos) o'xshaydi, lekin uzoqroq bog'lanishlar tufayli u unchalik kuchli emas. 800 oS gacha qizdirilsa, u plastik bo'lib qoladi, boshqa hollarda u mo'rt bo'lib qoladi. Kremniyning fizik xususiyatlari bu moddani haqiqatdan ham noyob qiladi: u infraqizil nurlanish uchun shaffofdir. Erish nuqtasi - 1410 0S, qaynash harorati - 2600 0S, normal sharoitda zichlik - 2330 kg/m3. Issiqlik o'tkazuvchanligi doimiy emas, turli xil namunalar uchun u olinaditaxminiy qiymati 25 0S. Kremniy atomining xususiyatlari uni yarim o'tkazgich sifatida ishlatishga imkon beradi. Ushbu dastur yo'nalishi zamonaviy dunyoda eng ko'p talabga ega. Elektr o'tkazuvchanligining kattaligiga kremniyning tarkibi va u bilan bog'liq bo'lgan elementlar ta'sir qiladi. Shunday qilib, elektron o'tkazuvchanlikni oshirish uchun surma, mishyak, fosfor, teshilgan uchun - alyuminiy, galiy, bor, indiy ishlatiladi. Supero'tkazuvchilar sifatida kremniyli qurilmalarni yaratishda qurilmaning ishlashiga ta'sir qiluvchi ma'lum bir vosita bilan sirt ishlov berish qo'llaniladi.
Kremniyning ajoyib o'tkazgich sifatidagi xususiyatlari zamonaviy asbobsozlikda keng qo'llaniladi. Ayniqsa, uni murakkab uskunalar (masalan, zamonaviy hisoblash qurilmalari, kompyuterlar) ishlab chiqarishda qo'llash dolzarbdir.
Kremniy: kimyoviy elementning xususiyatlari
Koʻp hollarda kremniy tetravalent boʻlib, u +2 qiymatiga ega boʻlishi mumkin boʻlgan bogʻlanishlar ham mavjud. Oddiy sharoitlarda u faol emas, kuchli birikmalarga ega va xona haroratida faqat gazsimon agregatsiya holatida bo'lgan ftor bilan reaksiyaga kirishishi mumkin. Bu sirtni dioksid plyonkasi bilan to'sib qo'yish ta'siridan kelib chiqadi, bu atrof-muhit kislorodi yoki suv bilan o'zaro ta'sirlashganda kuzatiladi. Reaksiyalarni rag'batlantirish uchun katalizatordan foydalanish kerak: haroratni oshirish kremniy kabi modda uchun idealdir. Kimyoviy element kislorod bilan 400-500 0S da ta'sir qiladi, natijada dioksid plyonkasi ortadi, jarayonoksidlanish. Harorat 50 0S ga ko’tarilganda brom, xlor, yod bilan reaksiya kuzatiladi, natijada uchuvchi tetragalidlar hosil bo’ladi. Kremniy kislotalar bilan o'zaro ta'sir qilmaydi, gidroftorik va nitrat kislotalar aralashmasidan tashqari, qizdirilgan holatda bo'lgan har qanday ishqor erituvchi hisoblanadi. Kremniy vodorodlari faqat silisidlarning parchalanishi natijasida hosil bo'ladi, u vodorod bilan reaksiyaga kirishmaydi. Bor va uglerodli birikmalar eng katta kuch va kimyoviy passivlik bilan ajralib turadi. Ishqorlar va kislotalarga yuqori qarshilik azot bilan bog'liq bo'lib, u 1000 0S dan yuqori haroratlarda yuzaga keladi. Silisidlar metallar bilan reaksiyaga kirishib olinadi va bu holda kremniy ko'rsatadigan valentlik qo'shimcha elementga bog'liq. O'tish metallining ishtirokida hosil bo'lgan moddaning formulasi kislotalarga chidamli. Kremniy atomining tuzilishi uning xususiyatlariga va boshqa elementlar bilan o'zaro ta'sir qilish qobiliyatiga bevosita ta'sir qiladi. Tabiatda va moddaga ta'sir qilishda (laboratoriyada, sanoat sharoitida) bog'lanishning hosil bo'lish jarayoni sezilarli darajada farqlanadi. Kremniyning tuzilishi uning kimyoviy faolligini ko'rsatadi.
Bino
Kremniy atomining tuzilishi o'ziga xos xususiyatlarga ega. Yadroning zaryadi +14 ni tashkil etadi, bu davriy tizimdagi seriya raqamiga mos keladi. Zaryadlangan zarrachalar soni: protonlar - 14; elektronlar - 14; neytronlar - 14. Kremniy atomining tuzilishi sxemasi quyidagi ko'rinishga ega: Si +14) 2) 8) 4. Oxirgi (tashqi) sathda 4 ta mavjud."+" yoki "-" belgisi bilan oksidlanish darajasini aniqlaydigan elektron. Silikon oksidning formulasi SiO2 (valentlik 4+), uchuvchi vodorod birikmasi SiH4 (valentlik -4). Kremniy atomining katta hajmi ba'zi birikmalarda, masalan, ftor bilan birlashganda 6 koordinatsion raqamga ega bo'lish imkonini beradi. Molyar massa - 28, atom radiusi - 132 pm, elektron qobiq konfiguratsiyasi: 1S22S22P6 3S23P2.
Ilova
Yuzaki yoki toʻliq qoʻshilgan kremniy koʻplab, jumladan, yuqori aniqlikdagi qurilmalarni (masalan, quyosh fotoelementlari, tranzistorlar, rektifikatorlar va boshqalar) yaratishda yarimoʻtkazgich sifatida ishlatiladi. Ultra toza kremniy quyosh xujayralari (energiya) yaratish uchun ishlatiladi. Bir kristalli turi nometall va gaz lazerini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kremniy birikmalaridan shisha, keramik plitkalar, idish-tovoqlar, chinni, fayans olinadi. Olingan tovar turlarining xilma-xilligini ta'riflash qiyin, ularning ishlashi maishiy darajada, san'at va fanda va ishlab chiqarishda amalga oshiriladi. Olingan tsement qurilish aralashmalari va g'ishtlarni, pardozlash materiallarini yaratish uchun xom ashyo bo'lib xizmat qiladi. Yog'larning tarqalishi, organosilikon birikmalariga asoslangan moylash materiallari ko'plab mexanizmlarning harakatlanuvchi qismlarida ishqalanish kuchini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin. Silitsidlar agressiv muhitlarga (kislotalar, haroratlar) qarshilik ko'rsatish sohasidagi o'ziga xos xususiyatlari tufayli sanoatda keng qo'llaniladi. Ularning elektr, yadroviy va kimyoviy xususiyatlari murakkab sanoat mutaxassislari tomonidan hisobga olinadi,Kremniy atomining tuzilishi oxirgi rol o'ynamaydi.
Biz hozirgacha eng yuqori texnologiyali va ilgʻor ilovalarni sanab oʻtdik. Eng keng tarqalgan, yuqori hajmli texnik kremniy turli xil ilovalarda qo'llaniladi:
- Tozaroq modda ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida.
- Metallurgiya sanoatida qotishmalarni qotishma uchun: kremniy mavjudligi refrakterlikni oshiradi, korroziyaga chidamliligini va mexanik mustahkamligini oshiradi (bu elementning ortiqcha bo'lishi qotishmani juda mo'rt qilishi mumkin).
- Metaldan ortiqcha kislorodni olib tashlash uchun deoksidlovchi sifatida.
- Silan ishlab chiqarish uchun xom ashyo (organik moddalar bilan kremniy birikmalari).
- Kremniy va temir qotishmasidan vodorod olish uchun.
- Quyosh panellari ishlab chiqarish.
Ushbu moddaning ahamiyati inson tanasining normal ishlashi uchun ham katta. Bu holda kremniyning tuzilishi, uning xususiyatlari hal qiluvchi ahamiyatga ega. Shu bilan birga, uning ortiqcha yoki etishmasligi jiddiy kasalliklarga olib keladi.
Inson organizmida
Tibbiyot uzoq vaqtdan beri kremniydan bakteritsid va antiseptik vosita sifatida foydalangan. Ammo tashqi foydalanishning barcha afzalliklari bilan bu element inson tanasida doimiy ravishda yangilanishi kerak. Uning mazmunining normal darajasi umuman hayotni yaxshilaydi. Agar uning etishmasligi bo'lsa, 70 dan ortiq mikroelementlar va vitaminlar organizm tomonidan so'rilmaydi, bu esa sezilarli darajada kamayadi.bir qator kasalliklarga qarshilik. Kremniyning eng yuqori foizi suyaklarda, terida, tendonlarda kuzatiladi. U mustahkamlikni saqlaydigan va elastiklik beradigan strukturaviy element rolini o'ynaydi. Skeletning barcha qattiq to'qimalari uning birikmalaridan hosil bo'ladi. Yaqinda o'tkazilgan tadqiqotlar natijasida kremniy tarkibi buyraklar, oshqozon osti bezi va biriktiruvchi to'qimalarda topilgan. Ushbu organlarning tananing faoliyatidagi roli juda katta, shuning uchun uning tarkibidagi pasayish hayotni qo'llab-quvvatlashning ko'plab asosiy ko'rsatkichlariga zararli ta'sir ko'rsatadi. Tana kuniga 1 gramm kremniyni oziq-ovqat va suv bilan olishi kerak - bu terining yallig'lanishi, suyaklarning yumshashi, jigarda, buyrakda tosh paydo bo'lishi, ko'rishning buzilishi, soch va boshqalar kabi mumkin bo'lgan kasalliklarning oldini olishga yordam beradi. tirnoqlar, ateroskleroz. Ushbu elementning etarli darajasi bilan immunitet kuchayadi, metabolik jarayonlar normallashadi va inson salomatligi uchun zarur bo'lgan ko'plab elementlarning assimilyatsiyasi yaxshilanadi. Kremniyning eng katta miqdori don, turp, grechkada. Silikon suv katta foyda keltiradi. Uni qo'llash miqdori va chastotasini aniqlash uchun mutaxassisga murojaat qilish yaxshiroqdir.
