Ο περιοδικός πίνακας είναι ο τρόπος ανάγνωσης των χημικών στοιχείων. Ονόματα χημικών στοιχείων

Πώς να χρησιμοποιήσετε τον περιοδικό πίνακα; Για ένα μη μυημένο άτομο, η ανάγνωση του περιοδικού πίνακα είναι το ίδιο με έναν καλικάντζαρο που κοιτάζει τους αρχαίους ρούνους των ξωτικών. Και ο περιοδικός πίνακας μπορεί να σας πει πολλά για τον κόσμο.

Εκτός από το ότι σας εξυπηρετεί καλά στις εξετάσεις, είναι επίσης απλά αναντικατάστατο στην επίλυση ενός τεράστιου αριθμού χημικών και φυσικών προβλημάτων. Πώς να το διαβάσετε όμως; Ευτυχώς, σήμερα όλοι μπορούν να μάθουν αυτήν την τέχνη. Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε πώς να κατανοήσετε τον περιοδικό πίνακα.

Ο περιοδικός πίνακας χημικών στοιχείων (πίνακας Mendeleev) είναι μια ταξινόμηση χημικών στοιχείων που καθιερώνει την εξάρτηση των διαφόρων ιδιοτήτων των στοιχείων από το φορτίο του ατομικού πυρήνα.

Ιστορικό της δημιουργίας του πίνακα

Ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς Μεντελέεφ δεν ήταν ένας απλός χημικός, αν το πιστεύει κανείς. Ήταν χημικός, φυσικός, γεωλόγος, μετρολόγος, οικολόγος, οικονομολόγος, εργάτης πετρελαίου, αεροναύτης, οργανοποιός και δάσκαλος. Κατά τη διάρκεια της ζωής του, ο επιστήμονας κατάφερε να πραγματοποιήσει πολλές θεμελιώδεις έρευνες σε διάφορους τομείς της γνώσης. Για παράδειγμα, πιστεύεται ευρέως ότι ήταν ο Mendeleev που υπολόγισε την ιδανική δύναμη της βότκας - 40 μοίρες.

Δεν γνωρίζουμε πώς ένιωθε ο Mendeleev για τη βότκα, αλλά γνωρίζουμε με βεβαιότητα ότι η διατριβή του με θέμα «Λόγος για τον συνδυασμό του αλκοόλ με το νερό» δεν είχε καμία σχέση με τη βότκα και θεωρούσε τις συγκεντρώσεις αλκοόλ από 70 βαθμούς. Με όλα τα πλεονεκτήματα του επιστήμονα, η ανακάλυψη του περιοδικού νόμου των χημικών στοιχείων - ένας από τους θεμελιώδεις νόμους της φύσης, του έφερε την ευρύτερη φήμη.

Υπάρχει ένας μύθος σύμφωνα με τον οποίο ένας επιστήμονας ονειρεύτηκε τον περιοδικό πίνακα, μετά τον οποίο το μόνο που έπρεπε να κάνει ήταν να τελειοποιήσει την ιδέα που είχε εμφανιστεί. Αλλά, αν όλα ήταν τόσο απλά.. Αυτή η εκδοχή της δημιουργίας του περιοδικού πίνακα, προφανώς, δεν είναι παρά ένας μύθος. Όταν ρωτήθηκε πώς άνοιξε το τραπέζι, ο ίδιος ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς απάντησε: Το σκέφτομαι για ίσως είκοσι χρόνια, αλλά εσύ σκέφτομαι: Καθόμουν εκεί και ξαφνικά... τελείωσε».

Στα μέσα του δέκατου ένατου αιώνα, προσπάθειες διευθέτησης των γνωστών χημικών στοιχείων (63 στοιχεία ήταν γνωστά) έγιναν παράλληλα από αρκετούς επιστήμονες. Για παράδειγμα, το 1862, ο Alexandre Emile Chancourtois τοποθέτησε στοιχεία κατά μήκος μιας έλικας και σημείωσε την κυκλική επανάληψη των χημικών ιδιοτήτων.

Ο χημικός και μουσικός John Alexander Newlands πρότεινε την εκδοχή του για τον περιοδικό πίνακα το 1866. Ένα ενδιαφέρον γεγονός είναι ότι ο επιστήμονας προσπάθησε να ανακαλύψει κάποιο είδος μυστικιστικής μουσικής αρμονίας στη διάταξη των στοιχείων. Μεταξύ άλλων προσπαθειών, υπήρξε και η προσπάθεια του Mendeleev, η οποία στέφθηκε με επιτυχία.

Το 1869 δημοσιεύτηκε το πρώτο διάγραμμα πίνακα και η 1η Μαρτίου 1869 θεωρείται η ημέρα που άνοιξε ο περιοδικός νόμος. Η ουσία της ανακάλυψης του Mendeleev ήταν ότι οι ιδιότητες των στοιχείων με αυξανόμενη ατομική μάζα δεν αλλάζουν μονότονα, αλλά περιοδικά.

Η πρώτη έκδοση του πίνακα περιείχε μόνο 63 στοιχεία, αλλά ο Mendeleev πήρε μια σειρά από πολύ αντισυμβατικές αποφάσεις. Έτσι, μάντεψε να αφήσει χώρο στον πίνακα για στοιχεία που δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί και άλλαξε επίσης τις ατομικές μάζες ορισμένων στοιχείων. Η θεμελιώδης ορθότητα του νόμου που εξήχθη από τον Mendeleev επιβεβαιώθηκε πολύ σύντομα, μετά την ανακάλυψη του γαλλίου, του σκανδίου και του γερμανίου, η ύπαρξη των οποίων είχε προβλεφθεί από τον επιστήμονα.

Σύγχρονη άποψη του περιοδικού πίνακα

Παρακάτω είναι ο ίδιος ο πίνακας

Σήμερα, αντί για ατομικό βάρος (ατομική μάζα), η έννοια του ατομικού αριθμού (ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα) χρησιμοποιείται για τη διάταξη των στοιχείων. Ο πίνακας περιέχει 120 στοιχεία, τα οποία είναι διατεταγμένα από αριστερά προς τα δεξιά κατά σειρά αυξανόμενου ατομικού αριθμού (αριθμός πρωτονίων)

Οι στήλες του πίνακα αντιπροσωπεύουν τις λεγόμενες ομάδες και οι σειρές αντιπροσωπεύουν τελείες. Ο πίνακας έχει 18 ομάδες και 8 περιόδους.

1. Οι μεταλλικές ιδιότητες των στοιχείων μειώνονται όταν κινούνται κατά μήκος μιας περιόδου από αριστερά προς τα δεξιά και αυξάνονται προς την αντίθετη κατεύθυνση.
2. Τα μεγέθη των ατόμων μειώνονται όταν μετακινούνται από αριστερά προς τα δεξιά κατά μήκος περιόδων.
3. Καθώς μετακινείστε από πάνω προς τα κάτω μέσα στην ομάδα, οι αναγωγικές ιδιότητες του μετάλλου αυξάνονται.
4. Οι οξειδωτικές και μη μεταλλικές ιδιότητες αυξάνονται καθώς κινείστε σε μια περίοδο από αριστερά προς τα δεξιά.

Τι μαθαίνουμε για ένα στοιχείο από τον πίνακα; Για παράδειγμα, ας πάρουμε το τρίτο στοιχείο του πίνακα - το λίθιο, και ας το εξετάσουμε λεπτομερώς.

Πρώτα απ 'όλα, βλέπουμε το ίδιο το σύμβολο του στοιχείου και το όνομά του κάτω από αυτό. Στην επάνω αριστερή γωνία βρίσκεται ο ατομικός αριθμός του στοιχείου, με τη σειρά που είναι διατεταγμένο το στοιχείο στον πίνακα. Ο ατομικός αριθμός, όπως ήδη αναφέρθηκε, είναι ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα. Ο αριθμός των θετικών πρωτονίων είναι συνήθως ίσος με τον αριθμό των αρνητικών ηλεκτρονίων σε ένα άτομο (εκτός από τα ισότοπα).

Η ατομική μάζα υποδεικνύεται κάτω από τον ατομικό αριθμό (σε αυτήν την έκδοση του πίνακα). Αν στρογγυλοποιήσουμε την ατομική μάζα στον πλησιέστερο ακέραιο, παίρνουμε αυτό που ονομάζεται μαζικός αριθμός. Η διαφορά μεταξύ του μαζικού αριθμού και του ατομικού αριθμού δίνει τον αριθμό των νετρονίων στον πυρήνα. Έτσι, ο αριθμός των νετρονίων σε έναν πυρήνα ηλίου είναι δύο και στο λίθιο είναι τέσσερα.

Το μάθημά μας «Περιοδικός Πίνακας για Ανδρείκελα» τελείωσε. Εν κατακλείδι, σας προσκαλούμε να παρακολουθήσετε ένα θεματικό βίντεο και ελπίζουμε ότι το ερώτημα σχετικά με το πώς να χρησιμοποιήσετε τον περιοδικό πίνακα του Mendeleev έχει γίνει πιο ξεκάθαρο σε εσάς. Σας υπενθυμίζουμε ότι είναι πάντα πιο αποτελεσματικό να μελετάτε ένα νέο αντικείμενο όχι μόνοι σας, αλλά με τη βοήθεια ενός έμπειρου μέντορα. Γι' αυτό δεν πρέπει ποτέ να ξεχνάτε τη φοιτητική υπηρεσία, η οποία με χαρά θα μοιραστεί μαζί σας τις γνώσεις και την εμπειρία της.

Μετά το οξυγόνο πυρίτιοείναι το πιο άφθονο στοιχείο στον φλοιό της γης. Έχει 2 σταθερά ισότοπα: 28 Σι, 29 Σι, 30 Σι. Το πυρίτιο δεν υπάρχει σε ελεύθερη μορφή στη φύση.

Τα πιο συνηθισμένα: άλατα πυριτικού οξέος και οξείδιο του πυριτίου (πυρίτιο, άμμος, χαλαζίας). Αποτελούν μέρος ορυκτών αλάτων, μαρμαρυγίας, τάλκη, αμιάντου.

Αλλοτροπία πυριτίου.

U πυρίτιοΥπάρχουν 2 αλλοτροπικές τροποποιήσεις:

Κρυσταλλικό (ανοιχτό γκρι κρύσταλλοι. Η δομή είναι παρόμοια με το κρυσταλλικό πλέγμα διαμαντιού, όπου το άτομο πυριτίου είναι ομοιοπολικά συνδεδεμένο με 4 πανομοιότυπα άτομα, και το ίδιο βρίσκεται σε sp3 - υβριδισμός).

Άμορφη (καφέ σκόνη, πιο ενεργή μορφή από την κρυσταλλική).

Ιδιότητες πυριτίου.

Σε θερμοκρασία, το πυρίτιο αντιδρά με το οξυγόνο του αέρα:

Σι + Ο 2 = SiO 2 .

Εάν δεν υπάρχει αρκετό οξυγόνο (έλλειψη οξυγόνου), τότε μπορεί να εμφανιστεί η ακόλουθη αντίδραση:

2 Σι + Ο 2 = 2 SiO,

Οπου SiO- μονοξείδιο, το οποίο μπορεί επίσης να σχηματιστεί κατά την αντίδραση:

Σι + SiO 2 = 2 SiO.

Υπό κανονικές συνθήκες πυρίτιομπορεί να αντιδράσει με φά 2 , όταν θερμαίνεται - με Cl 2 . Εάν αυξήσετε περαιτέρω τη θερμοκρασία, τότε Σιθα μπορεί να αλληλεπιδράσει με ΝΚαι μικρό:

4Si + S 8 = 4SiS 2 ;

Si + 2F 2 = SiF 4.

Το πυρίτιο είναι ικανό να αντιδρά με άνθρακα, δίνοντας ανθρακορούνδιο:

Σι + ντο = Ούτω.

Το πυρίτιο είναι διαλυτό σε ένα μείγμα συμπυκνωμένων νιτρικών και υδροφθορικών οξέων:

3Si + 4HNO 3 + 12HF = 3SiF 4 + 4NO + 8H 2 O.

Το πυρίτιο διαλύεται σε υδατικά διαλύματα αλκαλίων:

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

Όταν θερμαίνεται με οξείδια, το πυρίτιο είναι δυσανάλογα:

2 MgO + 3 Σι = Mg 2 Σι + 2 SiO.

Όταν αλληλεπιδρά με μέταλλα, το πυρίτιο δρα ως οξειδωτικός παράγοντας:

2 Mg + Σι = Mg 2 Σι.

Εφαρμογή πυριτίου.

Το πυρίτιο χρησιμοποιείται ευρέως στην παραγωγή κραμάτων για την πρόσδοση αντοχής στο αλουμίνιο, τον χαλκό και το μαγνήσιο και για την παραγωγή σιδηροπυριτικών, τα οποία είναι σημαντικά στην παραγωγή χάλυβα και τεχνολογίας ημιαγωγών. Οι κρύσταλλοι πυριτίου χρησιμοποιούνται σε ηλιακά κύτταρα και συσκευές ημιαγωγών - τρανζίστορ και διόδους.

Το πυρίτιο χρησιμεύει επίσης ως πρώτη ύλη για την παραγωγή ενώσεων οργανοπυριτίου, ή σιλοξανών, που λαμβάνονται με τη μορφή ελαίων, λιπαντικών, πλαστικών και συνθετικών καουτσούκ. Οι ανόργανες ενώσεις πυριτίου χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία κεραμικών και γυαλιού, ως μονωτικό υλικό και πιεζοκρύσταλλοι.

Ένα από τα πιο κοινά στοιχεία στη φύση είναι το πυρίτιο, ή πυρίτιο. Μια τόσο ευρεία κατανομή υποδηλώνει τη σημασία και τη σημασία αυτής της ουσίας. Αυτό έγινε γρήγορα κατανοητό και έμαθε από άτομα που έμαθαν πώς να χρησιμοποιούν σωστά το πυρίτιο για τους σκοπούς τους. Η χρήση του βασίζεται σε ειδικές ιδιότητες, τις οποίες θα συζητήσουμε περαιτέρω.

Πυρίτιο - χημικό στοιχείο

Αν χαρακτηρίσουμε ένα δεδομένο στοιχείο ανά θέση στον περιοδικό πίνακα, μπορούμε να προσδιορίσουμε τα ακόλουθα σημαντικά σημεία:

1. Αύξων αριθμός - 14.
2. Η περίοδος είναι η τρίτη μικρή.
3. Ομάδα - IV.
4. Η υποομάδα είναι η κύρια.
5. Η δομή του εξωτερικού κελύφους ηλεκτρονίων εκφράζεται με τον τύπο 3s 2 3p 2.
6. Το στοιχείο πυρίτιο αντιπροσωπεύεται από το χημικό σύμβολο Si, το οποίο προφέρεται "πυρίτιο".
7. Οι καταστάσεις οξείδωσης που παρουσιάζει είναι: -4; +2; +4.
8. Το σθένος του ατόμου είναι IV.
9. Η ατομική μάζα του πυριτίου είναι 28.086.
10. Στη φύση, υπάρχουν τρία σταθερά ισότοπα αυτού του στοιχείου με αριθμούς μάζας 28, 29 και 30.

Έτσι, από χημική άποψη, το άτομο πυριτίου είναι ένα αρκετά μελετημένο στοιχείο· πολλές από τις διαφορετικές του ιδιότητες έχουν περιγραφεί.

Ιστορία της ανακάλυψης

Δεδομένου ότι διάφορες ενώσεις του εν λόγω στοιχείου είναι πολύ δημοφιλείς και άφθονες στη φύση, από την αρχαιότητα οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν και γνώριζαν για τις ιδιότητες πολλών από αυτές. Το καθαρό πυρίτιο παρέμεινε πέρα ​​από τις ανθρώπινες γνώσεις στη χημεία για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Οι πιο δημοφιλείς ενώσεις που χρησιμοποιήθηκαν στην καθημερινή ζωή και τη βιομηχανία από λαούς αρχαίων πολιτισμών (Αιγύπτιοι, Ρωμαίοι, Κινέζοι, Ρώσοι, Πέρσες και άλλοι) ήταν πολύτιμοι και διακοσμητικοί λίθοι με βάση το οξείδιο του πυριτίου. Αυτά περιλαμβάνουν:

• οπάλιο;
• τεχνητό διαμάντι;
• τοπάζι;
• χρυσοπράση;
• όνυχας;
• χαλκηδόνιος και άλλοι.

Συνηθιζόταν επίσης η χρήση χαλαζία στις κατασκευές από την αρχαιότητα. Ωστόσο, το ίδιο το στοιχειώδες πυρίτιο παρέμεινε άγνωστο μέχρι τον 19ο αιώνα, αν και πολλοί επιστήμονες προσπάθησαν μάταια να το απομονώσουν από διάφορες ενώσεις, χρησιμοποιώντας καταλύτες, υψηλές θερμοκρασίες, ακόμη και ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτά είναι τόσο φωτεινά μυαλά όπως:

• Karl Scheele;
• Gay-Lussac;
• Thenar;
• Humphry Davy;
• Αντουάν Λαβουαζιέ.

Ο Jens Jacobs Berzelius κατάφερε να αποκτήσει πυρίτιο στην καθαρή του μορφή το 1823. Για να γίνει αυτό, πραγματοποίησε ένα πείραμα για τη σύντηξη ατμών φθοριούχου πυριτίου και μετάλλου καλίου. Ως αποτέλεσμα, πέτυχα μια άμορφη τροποποίηση του εν λόγω στοιχείου. Οι ίδιοι επιστήμονες πρότειναν μια λατινική ονομασία για το άτομο που ανακαλύφθηκε.

Λίγο αργότερα, το 1855, ένας άλλος επιστήμονας - ο Sainte-Clair-Deville - κατάφερε να συνθέσει μια άλλη αλλοτροπική ποικιλία - το κρυσταλλικό πυρίτιο. Από τότε, οι γνώσεις σχετικά με αυτό το στοιχείο και τις ιδιότητές του άρχισαν να επεκτείνονται πολύ γρήγορα. Οι άνθρωποι συνειδητοποίησαν ότι έχει μοναδικά χαρακτηριστικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν πολύ έξυπνα για να καλύψουν τις δικές τους ανάγκες. Ως εκ τούτου, σήμερα ένα από τα πιο δημοφιλή στοιχεία στην ηλεκτρονική και την τεχνολογία είναι το πυρίτιο. Η χρήση του διευρύνει μόνο τα όριά του κάθε χρόνο.

Το ρωσικό όνομα για το άτομο δόθηκε από τον επιστήμονα Hess το 1831. Αυτό είναι που έχει κολλήσει μέχρι σήμερα.

Όσον αφορά την αφθονία στη φύση, το πυρίτιο κατέχει τη δεύτερη θέση μετά το οξυγόνο. Το ποσοστό του σε σύγκριση με άλλα άτομα στον φλοιό της γης είναι 29,5%. Επιπλέον, ο άνθρακας και το πυρίτιο είναι δύο ειδικά στοιχεία που μπορούν να σχηματίσουν αλυσίδες με τη σύνδεση μεταξύ τους. Γι' αυτό είναι γνωστά περισσότερα από 400 διαφορετικά φυσικά ορυκτά για το τελευταίο, στα οποία βρίσκεται στη λιθόσφαιρα, την υδρόσφαιρα και τη βιομάζα.

Πού ακριβώς βρίσκεται το πυρίτιο;

1. Σε βαθιά στρώματα εδάφους.
2. Σε βράχους, κοιτάσματα και ορεινούς όγκους.
3. Στο κάτω μέρος των υδάτινων μαζών, ειδικά των θαλασσών και των ωκεανών.
4. Στα φυτά και τη θαλάσσια ζωή του ζωικού βασιλείου.
5. Στο ανθρώπινο σώμα και στα χερσαία ζώα.

Μπορούμε να αναγνωρίσουμε αρκετά από τα πιο κοινά ορυκτά και πετρώματα που περιέχουν μεγάλες ποσότητες πυριτίου. Η χημεία τους είναι τέτοια που η μαζική περιεκτικότητα του καθαρού στοιχείου σε αυτά φτάνει το 75%. Ωστόσο, ο συγκεκριμένος αριθμός εξαρτάται από τον τύπο του υλικού. Έτσι, πετρώματα και ορυκτά που περιέχουν πυρίτιο:

• άστριοι?
• μαρμαρυγίας;
• αμφίβολοι?
• οπάλια?
• χαλκηδόνιος λίθος;
• πυριτικά?
• ψαμμίτες?
• αργιλοπυριτικά;
• άργιλοι και άλλα.

Συσσωρεύοντας στα κελύφη και τους εξωσκελετούς των θαλάσσιων ζώων, το πυρίτιο τελικά σχηματίζει ισχυρές εναποθέσεις πυριτίου στον πυθμένα των υδάτινων σωμάτων. Αυτή είναι μια από τις φυσικές πηγές αυτού του στοιχείου.

Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι το πυρίτιο μπορεί να υπάρχει στην καθαρή φυσική του μορφή - με τη μορφή κρυστάλλων. Αλλά τέτοιες καταθέσεις είναι πολύ σπάνιες.

Φυσικές ιδιότητες του πυριτίου

Εάν χαρακτηρίσουμε το υπό εξέταση στοιχείο σύμφωνα με ένα σύνολο φυσικών και χημικών ιδιοτήτων, τότε πρώτα απ 'όλα είναι απαραίτητο να ορίσουμε τις φυσικές παραμέτρους. Εδώ είναι μερικά από τα κύρια:

1. Υπάρχει με τη μορφή δύο αλλοτροπικών τροποποιήσεων - άμορφων και κρυσταλλικών, που διαφέρουν σε όλες τις ιδιότητες.
2. Το κρυσταλλικό πλέγμα μοιάζει πολύ με αυτό του διαμαντιού, επειδή ο άνθρακας και το πυρίτιο είναι πρακτικά το ίδιο από αυτή την άποψη. Ωστόσο, η απόσταση μεταξύ των ατόμων είναι διαφορετική (το πυρίτιο είναι μεγαλύτερο), επομένως το διαμάντι είναι πολύ σκληρότερο και ισχυρότερο. Τύπος δικτυωτό - κυβικό πρόσωπο-κεντρικό.
3. Η ουσία είναι πολύ εύθραυστη και γίνεται πλαστική σε υψηλές θερμοκρασίες.
4. Το σημείο τήξης είναι 1415˚C.
5. Σημείο βρασμού - 3250˚С.
6. Η πυκνότητα της ουσίας είναι 2,33 g/cm3.
7. Το χρώμα της ένωσης είναι ασημί-γκρι, με χαρακτηριστική μεταλλική λάμψη.
8. Έχει καλές ιδιότητες ημιαγωγών, οι οποίες μπορεί να ποικίλλουν με την προσθήκη ορισμένων παραγόντων.
9. Αδιάλυτο σε νερό, οργανικούς διαλύτες και οξέα.
10. Ειδικά διαλυτό σε αλκάλια.

Οι αναγνωρισμένες φυσικές ιδιότητες του πυριτίου επιτρέπουν στους ανθρώπους να το χειρίζονται και να το χρησιμοποιούν για να δημιουργούν διάφορα προϊόντα. Για παράδειγμα, η χρήση καθαρού πυριτίου στα ηλεκτρονικά βασίζεται στις ιδιότητες της ημιαγωγιμότητας.

Χημικές ιδιότητες

Οι χημικές ιδιότητες του πυριτίου εξαρτώνται πολύ από τις συνθήκες αντίδρασης. Αν μιλάμε για τυπικές παραμέτρους, τότε πρέπει να υποδείξουμε πολύ χαμηλή δραστηριότητα. Τόσο το κρυσταλλικό όσο και το άμορφο πυρίτιο είναι πολύ αδρανές. Δεν αλληλεπιδρούν με ισχυρούς οξειδωτικούς παράγοντες (εκτός από το φθόριο) ή με ισχυρούς αναγωγικούς παράγοντες.

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ένα φιλμ οξειδίου του SiO 2 σχηματίζεται αμέσως στην επιφάνεια της ουσίας, το οποίο αποτρέπει περαιτέρω αλληλεπιδράσεις. Μπορεί να σχηματιστεί υπό την επίδραση νερού, αέρα και ατμού.

Εάν αλλάξετε τις τυπικές συνθήκες και θερμάνετε το πυρίτιο σε θερμοκρασία πάνω από 400˚C, τότε η χημική του δραστηριότητα θα αυξηθεί πολύ. Σε αυτή την περίπτωση, θα αντιδράσει με:

• οξυγόνο;
• όλα τα είδη αλογόνων?
• υδρογόνο.

Με περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας, είναι δυνατός ο σχηματισμός προϊόντων μέσω αλληλεπίδρασης με βόριο, άζωτο και άνθρακα. Το Carborundum - SiC - έχει ιδιαίτερη σημασία, καθώς είναι ένα καλό λειαντικό υλικό.

Επίσης, οι χημικές ιδιότητες του πυριτίου είναι ξεκάθαρα ορατές σε αντιδράσεις με μέταλλα. Σε σχέση με αυτά είναι οξειδωτικός παράγοντας, γι' αυτό τα προϊόντα ονομάζονται πυριτικά. Παρόμοιες ενώσεις είναι γνωστές για:

• αλκαλική;
• αλκαλική γη?
• μεταβατικά μέταλλα.

Η ένωση που λαμβάνεται με τη σύντηξη σιδήρου και πυριτίου έχει ασυνήθιστες ιδιότητες. Ονομάζεται κεραμικά σιδηροπυριτίου και χρησιμοποιείται με επιτυχία στη βιομηχανία.

Το πυρίτιο δεν αλληλεπιδρά με πολύπλοκες ουσίες, επομένως, από όλες τις ποικιλίες τους, μπορεί να διαλυθεί μόνο σε:

• aqua regia (ένα μείγμα νιτρικού και υδροχλωρικού οξέος).
• καυστικά αλκάλια.

Σε αυτή την περίπτωση, η θερμοκρασία του διαλύματος πρέπει να είναι τουλάχιστον 60˚C. Όλα αυτά επιβεβαιώνουν για άλλη μια φορά τη φυσική βάση της ουσίας - ένα σταθερό κρυσταλλικό πλέγμα που μοιάζει με διαμάντι, που του δίνει δύναμη και αδράνεια.

Μέθοδοι απόκτησης

Η απόκτηση πυριτίου στην καθαρή του μορφή είναι μια αρκετά δαπανηρή διαδικασία οικονομικά. Επιπλέον, λόγω των ιδιοτήτων της, οποιαδήποτε μέθοδος δίνει μόνο ένα 90-99% καθαρό προϊόν, ενώ οι ακαθαρσίες με τη μορφή μετάλλων και άνθρακα παραμένουν ίδιες. Επομένως, η απλή λήψη της ουσίας δεν αρκεί. Θα πρέπει επίσης να καθαριστεί καλά από ξένα στοιχεία.

Γενικά, η παραγωγή πυριτίου πραγματοποιείται με δύο βασικούς τρόπους:

1. Από λευκή άμμο, η οποία είναι καθαρό οξείδιο του πυριτίου SiO 2. Όταν πυρώνεται με ενεργά μέταλλα (συνήθως μαγνήσιο), σχηματίζεται ένα ελεύθερο στοιχείο με τη μορφή άμορφης τροποποίησης. Η καθαρότητα αυτής της μεθόδου είναι υψηλή, το προϊόν λαμβάνεται με απόδοση 99,9 τοις εκατό.
2. Μια πιο διαδεδομένη μέθοδος σε βιομηχανική κλίμακα είναι η πυροσυσσωμάτωση λιωμένης άμμου με οπτάνθρακα σε εξειδικευμένους θερμικούς κλιβάνους. Αυτή η μέθοδος αναπτύχθηκε από τον Ρώσο επιστήμονα N. N. Beketov.

Η περαιτέρω επεξεργασία περιλαμβάνει την υποβολή των προϊόντων σε μεθόδους καθαρισμού. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται οξέα ή αλογόνα (χλώριο, φθόριο).

Άμορφο πυρίτιο

Ο χαρακτηρισμός του πυριτίου θα είναι ατελής εάν κάθε μια από τις αλλοτροπικές τροποποιήσεις του δεν εξεταστεί χωριστά. Το πρώτο από αυτά είναι άμορφο. Σε αυτήν την κατάσταση, η ουσία που εξετάζουμε είναι μια καστανο-καφέ σκόνη, λεπτώς διασκορπισμένη. Έχει υψηλό βαθμό υγροσκοπικότητας και παρουσιάζει αρκετά υψηλή χημική δράση όταν θερμαίνεται. Υπό τυπικές συνθήκες, είναι σε θέση να αλληλεπιδρά μόνο με τον ισχυρότερο οξειδωτικό παράγοντα - φθόριο.

Δεν είναι απολύτως σωστό να αποκαλούμε το άμορφο πυρίτιο ένα είδος κρυσταλλικού πυριτίου. Το πλέγμα του δείχνει ότι αυτή η ουσία είναι μόνο μια μορφή λεπτώς διασκορπισμένου πυριτίου, που υπάρχει με τη μορφή κρυστάλλων. Επομένως, ως τέτοιες, αυτές οι τροποποιήσεις είναι μία και η ίδια ένωση.

Ωστόσο, οι ιδιότητές τους διαφέρουν, γι' αυτό συνηθίζεται να μιλάμε για αλλοτροπία. Το ίδιο το άμορφο πυρίτιο έχει υψηλή ικανότητα απορρόφησης φωτός. Επιπλέον, υπό ορισμένες συνθήκες, αυτός ο δείκτης είναι αρκετές φορές υψηλότερος από αυτόν της κρυσταλλικής μορφής. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται για τεχνικούς σκοπούς. Σε αυτή τη μορφή (σκόνη), η ένωση εφαρμόζεται εύκολα σε οποιαδήποτε επιφάνεια, είτε είναι πλαστική είτε γυάλινη. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το άμορφο πυρίτιο είναι τόσο βολικό στη χρήση. Εφαρμογή με βάση διαφορετικά μεγέθη.

Αν και οι μπαταρίες αυτού του τύπου φθείρονται αρκετά γρήγορα, γεγονός που σχετίζεται με την τριβή μιας λεπτής μεμβράνης της ουσίας, η χρήση και η ζήτηση τους αυξάνονται μόνο. Εξάλλου, ακόμη και για μια μικρή διάρκεια ζωής, οι ηλιακές μπαταρίες που βασίζονται σε άμορφο πυρίτιο μπορούν να παρέχουν ενέργεια σε ολόκληρες επιχειρήσεις. Επιπλέον, η παραγωγή μιας τέτοιας ουσίας είναι χωρίς απόβλητα, γεγονός που την καθιστά πολύ οικονομική.

Αυτή η τροποποίηση λαμβάνεται με αναγωγή ενώσεων με ενεργά μέταλλα, για παράδειγμα, νάτριο ή μαγνήσιο.

Κρυσταλλικό πυρίτιο

Ασημί-γκρι γυαλιστερή τροποποίηση του εν λόγω στοιχείου. Αυτή η φόρμα είναι η πιο κοινή και η μεγαλύτερη ζήτηση. Αυτό εξηγείται από το σύνολο των ποιοτικών ιδιοτήτων που διαθέτει αυτή η ουσία.

Τα χαρακτηριστικά του πυριτίου με κρυσταλλικό πλέγμα περιλαμβάνουν την ταξινόμηση των τύπων του, καθώς υπάρχουν πολλά από αυτά:

1. Ηλεκτρονική ποιότητα - η πιο αγνή και υψηλότερη ποιότητα. Αυτός ο τύπος χρησιμοποιείται στα ηλεκτρονικά για τη δημιουργία ιδιαίτερα ευαίσθητων συσκευών.
2. Ηλιόλουστη ποιότητα. Το ίδιο το όνομα καθορίζει την περιοχή χρήσης. Είναι επίσης πυρίτιο αρκετά υψηλής καθαρότητας, η χρήση του οποίου είναι απαραίτητη για τη δημιουργία ηλιακών κυψελών υψηλής ποιότητας και μεγάλης διάρκειας. Οι φωτοηλεκτρικοί μετατροπείς που δημιουργούνται με βάση μια κρυσταλλική δομή είναι υψηλότερης ποιότητας και ανθεκτικοί στη φθορά από εκείνους που δημιουργούνται χρησιμοποιώντας μια άμορφη τροποποίηση με ψεκασμό σε διάφορους τύπους υποστρωμάτων.
3. Τεχνικό πυρίτιο. Αυτή η ποικιλία περιλαμβάνει εκείνα τα δείγματα της ουσίας που περιέχουν περίπου το 98% του καθαρού στοιχείου. Όλα τα άλλα πηγαίνουν σε διάφορα είδη ακαθαρσιών:

• αλουμίνιο;
• χλώριο;
• άνθρακας;
• φώσφορο και άλλα.

Ο τελευταίος τύπος της εν λόγω ουσίας χρησιμοποιείται για τη λήψη πολυκρυστάλλων πυριτίου. Για το σκοπό αυτό, πραγματοποιούνται διαδικασίες ανακρυστάλλωσης. Ως αποτέλεσμα, όσον αφορά την καθαρότητα, λαμβάνονται προϊόντα που μπορούν να ταξινομηθούν σε ηλιακή και ηλεκτρονική ποιότητα.

Από τη φύση του, το πολυπυρίτιο είναι ένα ενδιάμεσο προϊόν μεταξύ των άμορφων και κρυσταλλικών τροποποιήσεων. Αυτή η επιλογή είναι πιο εύκολη στη χρήση, επεξεργάζεται καλύτερα και καθαρίζεται με φθόριο και χλώριο.

Τα προϊόντα που προκύπτουν μπορούν να ταξινομηθούν ως εξής:

• πολυπυρίτιο;
• μονοκρυσταλλικό?
• προφίλ κρύσταλλοι?
• θραύσματα πυριτίου?
• τεχνικό πυρίτιο?
• απόβλητα παραγωγής με τη μορφή θραυσμάτων και υπολειμμάτων ύλης.

Καθένα από αυτά βρίσκει εφαρμογή στη βιομηχανία και χρησιμοποιείται πλήρως από τον άνθρωπο. Επομένως, όσα αγγίζουν πυρίτιο θεωρούνται μη απόβλητα. Αυτό μειώνει σημαντικά το οικονομικό του κόστος χωρίς να επηρεάζει την ποιότητα.

Χρησιμοποιώντας καθαρό πυρίτιο

Η βιομηχανική παραγωγή πυριτίου είναι αρκετά καλά εδραιωμένη και η κλίμακα της είναι αρκετά μεγάλη. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι αυτό το στοιχείο, τόσο καθαρό όσο και με τη μορφή διαφόρων ενώσεων, είναι ευρέως διαδεδομένο και σε ζήτηση σε διάφορους κλάδους της επιστήμης και της τεχνολογίας.

Πού χρησιμοποιείται το κρυσταλλικό και άμορφο πυρίτιο στην καθαρή του μορφή;

1. Στη μεταλλουργία, ως πρόσθετο κράματος ικανό να αλλάξει τις ιδιότητες των μετάλλων και των κραμάτων τους. Έτσι, χρησιμοποιείται στην τήξη χάλυβα και χυτοσιδήρου.
2. Διαφορετικοί τύποι ουσιών χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μιας καθαρότερης εκδοχής - πολυπυριτίου.
3. Οι ενώσεις πυριτίου είναι μια ολόκληρη χημική βιομηχανία που έχει αποκτήσει ιδιαίτερη δημοτικότητα σήμερα. Τα υλικά οργανοπυριτίου χρησιμοποιούνται στην ιατρική, στην κατασκευή πιάτων, εργαλείων και πολλά άλλα.
4. Κατασκευή διαφόρων ηλιακών συλλεκτών. Αυτή η μέθοδος απόκτησης ενέργειας είναι μια από τις πιο ελπιδοφόρες στο μέλλον. Φιλικό προς το περιβάλλον, οικονομικά ωφέλιμο και ανθεκτικό στη φθορά είναι τα κύρια πλεονεκτήματα αυτού του τύπου παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
5. Το πυρίτιο έχει χρησιμοποιηθεί για αναπτήρες για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα. Ακόμη και στην αρχαιότητα, οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν πυριτόλιθο για να παράγουν μια σπίθα όταν ανάβουν φωτιά. Αυτή η αρχή είναι η βάση για την παραγωγή διαφόρων τύπων αναπτήρων. Σήμερα υπάρχουν τύποι στους οποίους ο πυριτόλιθος αντικαθίσταται από ένα κράμα συγκεκριμένης σύνθεσης, το οποίο δίνει ακόμα πιο γρήγορο αποτέλεσμα (σπινθήρας).
6. Ηλεκτρονική και ηλιακή ενέργεια.
7. Κατασκευή κατόπτρων σε συσκευές λέιζερ αερίου.

Έτσι, το καθαρό πυρίτιο έχει πολλές πλεονεκτικές και ειδικές ιδιότητες που του επιτρέπουν να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία σημαντικών και απαραίτητων προϊόντων.

Εφαρμογή ενώσεων πυριτίου

Εκτός από την απλή ουσία, χρησιμοποιούνται επίσης διάφορες ενώσεις πυριτίου και μάλιστα πολύ ευρέως. Υπάρχει μια ολόκληρη βιομηχανία που ονομάζεται πυριτικά. Βασίζεται στη χρήση διαφόρων ουσιών που περιέχουν αυτό το καταπληκτικό στοιχείο. Ποιες είναι αυτές οι ενώσεις και τι παράγεται από αυτές;

1. Χαλαζίας ή άμμος ποταμού - SiO 2. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή δομικών και διακοσμητικών υλικών όπως τσιμέντο και γυαλί. Όλοι γνωρίζουν πού χρησιμοποιούνται αυτά τα υλικά. Καμία κατασκευή δεν μπορεί να ολοκληρωθεί χωρίς αυτά τα συστατικά, γεγονός που επιβεβαιώνει τη σημασία των ενώσεων πυριτίου.
2. Πυριτικά κεραμικά, τα οποία περιλαμβάνουν υλικά όπως πήλινα σκεύη, πορσελάνη, τούβλα και προϊόντα που βασίζονται σε αυτά. Αυτά τα συστατικά χρησιμοποιούνται στην ιατρική, στην κατασκευή πιάτων, διακοσμητικών κοσμημάτων, ειδών οικιακής χρήσης, στις κατασκευές και σε άλλους καθημερινούς τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας.
3. - σιλικόνες, σιλικαζέλ, έλαια σιλικόνης.
4. Πυριτική κόλλα - χρησιμοποιείται ως χαρτικά, σε πυροτεχνήματα και κατασκευές.

Το πυρίτιο, η τιμή του οποίου ποικίλλει στην παγκόσμια αγορά, αλλά δεν διασχίζει από πάνω προς τα κάτω το σημάδι των 100 ρωσικών ρουβλίων ανά κιλό (ανά κρυσταλλικό), είναι μια περιζήτητη και πολύτιμη ουσία. Φυσικά, οι ενώσεις αυτού του στοιχείου είναι επίσης ευρέως διαδεδομένες και εφαρμόσιμες.

Βιολογικός ρόλος του πυριτίου

Από την άποψη της σημασίας του για τον οργανισμό, το πυρίτιο είναι σημαντικό. Το περιεχόμενο και η κατανομή του στους ιστούς έχει ως εξής:

• 0,002% - μυς;
• 0,000017% - οστό;
• αίμα - 3,9 mg/l.

Περίπου ένα γραμμάριο πυριτίου πρέπει να καταναλώνεται κάθε μέρα, διαφορετικά θα αρχίσουν να αναπτύσσονται ασθένειες. Κανένα από αυτά δεν είναι θανατηφόρα επικίνδυνο, αλλά η παρατεταμένη πείνα με πυρίτιο οδηγεί σε:

• απώλεια μαλλιών;
• η εμφάνιση ακμής και σπυριών.
• ευθραυστότητα και ευθραυστότητα των οστών.
• εύκολη τριχοειδική διαπερατότητα.
• κόπωση και πονοκεφάλους?
• την εμφάνιση πολυάριθμων μώλωπες και μώλωπες.

Για τα φυτά, το πυρίτιο είναι ένα σημαντικό μικροστοιχείο απαραίτητο για την κανονική ανάπτυξη και ανάπτυξη. Πειράματα σε ζώα έδειξαν ότι τα άτομα που καταναλώνουν επαρκείς ποσότητες πυριτίου σε καθημερινή βάση αναπτύσσονται καλύτερα.

Ως ανεξάρτητο χημικό στοιχείο, το πυρίτιο έγινε γνωστό στην ανθρωπότητα μόλις το 1825. Κάτι που, φυσικά, δεν εμπόδισε τη χρήση ενώσεων πυριτίου σε τόσους πολλούς τομείς που είναι ευκολότερο να απαριθμηθούν εκείνες όπου το στοιχείο δεν χρησιμοποιείται. Αυτό το άρθρο θα ρίξει φως στις φυσικές, μηχανικές και χρήσιμες χημικές ιδιότητες του πυριτίου και των ενώσεων του, τις εφαρμογές, και θα μιλήσουμε επίσης για το πώς το πυρίτιο επηρεάζει τις ιδιότητες του χάλυβα και άλλων μετάλλων.

Αρχικά, ας δούμε τα γενικά χαρακτηριστικά του πυριτίου. Από 27,6 έως 29,5% της μάζας του φλοιού της γης είναι πυρίτιο. Στο θαλασσινό νερό, η συγκέντρωση του στοιχείου είναι επίσης σημαντική - έως 3 mg/l.

Όσον αφορά την αφθονία στη λιθόσφαιρα, το πυρίτιο κατέχει τη δεύτερη θέση μετά το οξυγόνο. Ωστόσο, η πιο διάσημη μορφή του, το πυρίτιο, είναι ένα διοξείδιο και είναι οι ιδιότητές του που έχουν γίνει η βάση για μια τέτοια ευρεία χρήση.

Αυτό το βίντεο θα σας πει τι είναι το πυρίτιο:

Έννοια και χαρακτηριστικά

Το πυρίτιο είναι ένα μη μέταλλο, αλλά υπό διαφορετικές συνθήκες μπορεί να εμφανίσει τόσο όξινες όσο και βασικές ιδιότητες. Είναι ένας τυπικός ημιαγωγός και χρησιμοποιείται εξαιρετικά ευρέως στην ηλεκτρική μηχανική. Οι φυσικές και χημικές του ιδιότητες καθορίζονται σε μεγάλο βαθμό από την αλλοτροπική του κατάσταση. Τις περισσότερες φορές ασχολούνται με την κρυστάλλινη μορφή, καθώς οι ιδιότητές της είναι πιο απαιτητικές στην εθνική οικονομία.

• Το πυρίτιο είναι ένα από τα βασικά μακροστοιχεία στο ανθρώπινο σώμα. Η έλλειψή του έχει επιζήμια επίδραση στην κατάσταση του οστικού ιστού, των μαλλιών, του δέρματος και των νυχιών. Επιπλέον, το πυρίτιο επηρεάζει την απόδοση του ανοσοποιητικού συστήματος.
• Στην ιατρική, το στοιχείο, ή μάλλον οι ενώσεις του, βρήκαν την πρώτη τους εφαρμογή ακριβώς με αυτή την ιδιότητα. Το νερό από πηγάδια επενδεδυμένα με πυρίτιο δεν ήταν μόνο καθαρό, αλλά είχε επίσης θετική επίδραση στην αντοχή σε μολυσματικές ασθένειες. Σήμερα, οι ενώσεις με πυρίτιο χρησιμεύουν ως βάση για φάρμακα κατά της φυματίωσης, της αθηροσκλήρωσης και της αρθρίτιδας.
• Γενικά, το αμέταλλο είναι χαμηλής ενεργότητας, αλλά είναι δύσκολο να το βρεις στην καθαρή του μορφή. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι στον αέρα παθητικοποιείται γρήγορα από ένα στρώμα διοξειδίου και σταματά να αντιδρά. Όταν θερμαίνεται, η χημική δραστηριότητα αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα, η ανθρωπότητα είναι πολύ πιο εξοικειωμένη με τις ενώσεις της ύλης, παρά με τον εαυτό της.

Έτσι, το πυρίτιο σχηματίζει κράματα με όλα σχεδόν τα μέταλλα - πυριτικά. Όλα χαρακτηρίζονται από ανθεκτικότητα και σκληρότητα και χρησιμοποιούνται σε κατάλληλους χώρους: αεριοστρόβιλους, θερμαντήρες κλιβάνων.

Το αμέταλλο τοποθετείται στον πίνακα του D.I. Mendeleev στην ομάδα 6 μαζί με τον άνθρακα και το γερμάνιο, γεγονός που υποδηλώνει κάποια κοινά στοιχεία με αυτές τις ουσίες. Έτσι, αυτό που έχει κοινό με τον άνθρακα είναι η ικανότητά του να σχηματίζει ενώσεις οργανικού τύπου. Ταυτόχρονα, το πυρίτιο, όπως και το γερμάνιο, μπορεί να παρουσιάσει τις ιδιότητες ενός μετάλλου σε ορισμένες χημικές αντιδράσεις, το οποίο χρησιμοποιείται στη σύνθεση.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Όπως κάθε άλλη ουσία από την άποψη της χρήσης στην εθνική οικονομία, το πυρίτιο έχει ορισμένες χρήσιμες ή όχι πολύ χρήσιμες ιδιότητες. Είναι σημαντικά για τον προσδιορισμό της περιοχής χρήσης.

• Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της ουσίας είναι διαθεσιμότητα. Στη φύση, είναι αλήθεια ότι δεν βρίσκεται σε ελεύθερη μορφή, αλλά και πάλι, η τεχνολογία για την παραγωγή πυριτίου δεν είναι τόσο περίπλοκη, αν και είναι ενεργοβόρα.
• Το δεύτερο σημαντικότερο πλεονέκτημα είναι σχηματισμός πολλών ενώσεωνμε ασυνήθιστα χρήσιμες ιδιότητες. Αυτά περιλαμβάνουν σιλάνια, πυριτικά, διοξείδιο και, φυσικά, μεγάλη ποικιλία πυριτικών αλάτων. Η ικανότητα του πυριτίου και των ενώσεων του να σχηματίζουν σύνθετα στερεά διαλύματα είναι σχεδόν άπειρη, γεγονός που καθιστά δυνατή την ατελείωτη απόκτηση μιας μεγάλης ποικιλίας παραλλαγών από γυαλί, πέτρα και κεραμικά.
• Ιδιότητες ημιαγωγώνΤο μη μέταλλο του παρέχει μια θέση ως βασικό υλικό στην ηλεκτρική και ραδιομηχανική.
• Το μη μεταλλικό είναι μη τοξικό, που επιτρέπει τη χρήση σε οποιονδήποτε κλάδο, και ταυτόχρονα δεν μετατρέπει την τεχνολογική διαδικασία σε δυνητικά επικίνδυνη.

Τα μειονεκτήματα του υλικού περιλαμβάνουν μόνο σχετική ευθραυστότητα με καλή σκληρότητα. Το πυρίτιο δεν χρησιμοποιείται για φέρουσες κατασκευές, αλλά αυτός ο συνδυασμός επιτρέπει την κατάλληλη επεξεργασία της επιφάνειας των κρυστάλλων, κάτι που είναι σημαντικό για την κατασκευή οργάνων.

Ας μιλήσουμε τώρα για τις βασικές ιδιότητες του πυριτίου.

Ιδιότητες και χαρακτηριστικά

Δεδομένου ότι το κρυσταλλικό πυρίτιο χρησιμοποιείται συχνότερα στη βιομηχανία, οι ιδιότητές του είναι πιο σημαντικές και είναι αυτές που δίνονται στις τεχνικές προδιαγραφές. Οι φυσικές ιδιότητες της ουσίας είναι οι εξής:

• Σημείο τήξης – 1417 C;
• σημείο βρασμού - 2600 C;
• η πυκνότητα είναι 2,33 g/cu. cm, που υποδηλώνει ευθραυστότητα.
• Η θερμοχωρητικότητα, καθώς και η θερμική αγωγιμότητα, δεν είναι σταθερές ακόμη και στα πιο καθαρά δείγματα: 800 J/(kg K), ή 0,191 cal/(g deg) και 84-126 W/(m K), ή 0,20-0, 30 θερμίδες/(cm·sec·deg) αντίστοιχα.
• διαφανής σε υπέρυθρη ακτινοβολία μακρών κυμάτων, η οποία χρησιμοποιείται στην υπέρυθρη οπτική.
• διηλεκτρική σταθερά – 1,17;
• σκληρότητα στην κλίμακα Mohs – 7.

Οι ηλεκτρικές ιδιότητες ενός αμέταλλου εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τις ακαθαρσίες. Στη βιομηχανία, αυτό το χαρακτηριστικό χρησιμοποιείται διαμορφώνοντας τον επιθυμητό τύπο ημιαγωγού. Σε κανονικές θερμοκρασίες, το πυρίτιο είναι εύθραυστο, αλλά όταν θερμαίνεται πάνω από 800 C, είναι δυνατή η πλαστική παραμόρφωση.

Οι ιδιότητες του άμορφου πυριτίου είναι εντυπωσιακά διαφορετικές: είναι ιδιαίτερα υγροσκοπικό και αντιδρά πολύ πιο ενεργά ακόμη και σε κανονικές θερμοκρασίες.

Η δομή και η χημική σύνθεση, καθώς και οι ιδιότητες του πυριτίου συζητούνται στο παρακάτω βίντεο:

Σύνθεση και δομή

Το πυρίτιο υπάρχει σε δύο αλλοτροπικές μορφές, οι οποίες είναι εξίσου σταθερές σε κανονικές θερμοκρασίες.

• Κρύσταλλοέχει την εμφάνιση μιας σκούρας γκρι σκόνης. Η ουσία, αν και έχει ένα κρυσταλλικό πλέγμα που μοιάζει με διαμάντι, είναι εύθραυστη λόγω των υπερβολικά μακρών δεσμών μεταξύ των ατόμων. Ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι ημιαγωγικές του ιδιότητες.
• Σε πολύ υψηλές πιέσεις μπορείτε να πάρετε εξαγώνιοςτροποποίηση με πυκνότητα 2,55 g/cu. εκ. Ωστόσο, αυτή η φάση δεν έχει βρει ακόμη πρακτική σημασία.
• Αμορφος– καφέ-καφέ σκόνη. Σε αντίθεση με την κρυσταλλική μορφή, αντιδρά πολύ πιο ενεργά. Αυτό οφείλεται όχι τόσο στην αδράνεια της πρώτης μορφής, αλλά στο γεγονός ότι στον αέρα η ουσία καλύπτεται με ένα στρώμα διοξειδίου.

Επιπλέον, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη ένας άλλος τύπος ταξινόμησης που σχετίζεται με το μέγεθος του κρυστάλλου πυριτίου, που μαζί σχηματίζουν την ουσία. Ένα κρυσταλλικό πλέγμα, όπως είναι γνωστό, προϋποθέτει την τάξη όχι μόνο των ατόμων, αλλά και των δομών που σχηματίζουν αυτά τα άτομα - τη λεγόμενη τάξη μεγάλης εμβέλειας. Όσο μεγαλύτερο είναι, τόσο πιο ομοιογενής θα είναι η ουσία σε ιδιότητες.

• Μονοκρυσταλλικό– το δείγμα είναι ένας κρύσταλλος. Η δομή του είναι στο μέγιστο ταξινομημένο, οι ιδιότητές του είναι ομοιογενείς και καλά προβλέψιμες. Αυτό είναι το υλικό που έχει μεγαλύτερη ζήτηση στην ηλεκτρική μηχανική. Είναι όμως και ένα από τα πιο ακριβά είδη, αφού η διαδικασία απόκτησής του είναι πολύπλοκη και ο ρυθμός ανάπτυξης χαμηλός.
• Πολυκρυσταλλικό– το δείγμα αποτελείται από έναν αριθμό μεγάλων κρυσταλλικών κόκκων. Τα όρια μεταξύ τους σχηματίζουν πρόσθετα επίπεδα ελαττώματος, γεγονός που μειώνει την απόδοση του δείγματος ως ημιαγωγού και οδηγεί σε ταχύτερη φθορά. Η τεχνολογία για την καλλιέργεια πολυκρυστάλλων είναι απλούστερη και επομένως το υλικό είναι φθηνότερο.
• Πολυκρυσταλλικό– αποτελείται από μεγάλο αριθμό κόκκων που βρίσκονται τυχαία μεταξύ τους. Αυτός είναι ο πιο καθαρός τύπος βιομηχανικού πυριτίου, που χρησιμοποιείται στη μικροηλεκτρονική και την ηλιακή ενέργεια. Πολύ συχνά χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για την καλλιέργεια πολλαπλών και μονοκρυστάλλων.
• Το άμορφο πυρίτιο καταλαμβάνει επίσης ξεχωριστή θέση σε αυτήν την ταξινόμηση. Εδώ η σειρά των ατόμων διατηρείται μόνο στις μικρότερες αποστάσεις. Ωστόσο, στην ηλεκτρική μηχανική εξακολουθεί να χρησιμοποιείται με τη μορφή λεπτών μεμβρανών.

Παραγωγή μη μετάλλων

Η απόκτηση καθαρού πυριτίου δεν είναι τόσο εύκολη, δεδομένης της αδράνειας των ενώσεων του και του υψηλού σημείου τήξης των περισσότερων από αυτές. Στη βιομηχανία, καταφεύγουν συχνότερα σε αναγωγή με άνθρακα από διοξείδιο. Η αντίδραση πραγματοποιείται σε καμίνους τόξου σε θερμοκρασία 1800 C. Με τον τρόπο αυτό προκύπτει ένα αμέταλλο καθαρότητας 99,9%, που δεν επαρκεί για τη χρήση του.

Το προκύπτον υλικό χλωριώνεται για να παραχθούν χλωρίδια και υδροχλωρίδια. Στη συνέχεια οι ενώσεις καθαρίζονται με όλες τις πιθανές μεθόδους από ακαθαρσίες και ανάγεται με υδρογόνο.

Η ουσία μπορεί επίσης να καθαριστεί με τη λήψη πυριτικού μαγνησίου. Το πυριτικό εκτίθεται σε υδροχλωρικό ή οξικό οξύ. Λαμβάνεται σιλάνιο και το τελευταίο καθαρίζεται με διάφορες μεθόδους - ρόφηση, ανόρθωση και ούτω καθεξής. Στη συνέχεια το σιλάνιο αποσυντίθεται σε υδρογόνο και πυρίτιο σε θερμοκρασία 1000 C. Στην περίπτωση αυτή λαμβάνεται μια ουσία με κλάσμα προσμίξεων 10 -8 -10 -6%.

Εφαρμογή της ουσίας

Για τη βιομηχανία, τα ηλεκτροφυσικά χαρακτηριστικά ενός μη μετάλλου έχουν μεγαλύτερο ενδιαφέρον. Η μονοκρυσταλλική του μορφή είναι ένας έμμεσος ημιαγωγός. Οι ιδιότητές του προσδιορίζονται από ακαθαρσίες, γεγονός που καθιστά δυνατή τη λήψη κρυστάλλων πυριτίου με καθορισμένες ιδιότητες. Έτσι, η προσθήκη βορίου και ινδίου καθιστά δυνατή την ανάπτυξη ενός κρυστάλλου με αγωγιμότητα οπής και η εισαγωγή φωσφόρου ή αρσενικού καθιστά δυνατή την ανάπτυξη κρυστάλλου με ηλεκτρονική αγωγιμότητα.

• Το πυρίτιο χρησιμεύει κυριολεκτικά ως βάση της σύγχρονης ηλεκτρικής μηχανικής. Από αυτό κατασκευάζονται τρανζίστορ, φωτοκύτταρα, ολοκληρωμένα κυκλώματα, δίοδοι κ.λπ. Επιπλέον, η λειτουργικότητα της συσκευής καθορίζεται σχεδόν πάντα μόνο από το στρώμα του κρυστάλλου κοντά στην επιφάνεια, το οποίο καθορίζει πολύ συγκεκριμένες απαιτήσεις για την επιφανειακή επεξεργασία.
• Στη μεταλλουργία, το τεχνικό πυρίτιο χρησιμοποιείται τόσο ως τροποποιητής κράματος - δίνει μεγαλύτερη αντοχή και ως συστατικό - για παράδειγμα, και ως αποοξειδωτικός παράγοντας - στην παραγωγή χυτοσιδήρου.
• Τα υπερκαθαρά και καθαρισμένα μεταλλουργικά υλικά αποτελούν τη βάση της ηλιακής ενέργειας.
• Το μη μεταλλικό διοξείδιο εμφανίζεται στη φύση με πολλές διαφορετικές μορφές. Οι κρυστάλλινες ποικιλίες του - οπάλιο, αχάτης, καρνελιάνος, αμέθυστος, κρύσταλλος βράχου - έχουν βρει τη θέση τους στα κοσμήματα. Τροποποιήσεις που δεν είναι τόσο ελκυστικές στην εμφάνιση - πυριτόλιθος, χαλαζίας - χρησιμοποιούνται στη μεταλλουργία, τις κατασκευές και τη ραδιοηλεκτρονική.
• Μια ένωση ενός μη μετάλλου με άνθρακα, καρβίδιο, χρησιμοποιείται στη μεταλλουργία, την κατασκευή οργάνων και τη χημική βιομηχανία. Είναι ένας ημιαγωγός ευρείας ζώνης, που χαρακτηρίζεται από υψηλή σκληρότητα - 7 στην κλίμακα Mohs, και αντοχή, που του επιτρέπει να χρησιμοποιείται ως λειαντικό υλικό.
• Πυριτικά - δηλαδή άλατα πυριτικού οξέος. Ασταθής, αποσυντίθεται εύκολα υπό την επίδραση της θερμοκρασίας. Το αξιοσημείωτο χαρακτηριστικό τους είναι ότι σχηματίζουν πολυάριθμα και ποικίλα άλατα. Όμως τα τελευταία αποτελούν τη βάση για την παραγωγή γυαλιού, κεραμικών, πήλινων, κρυστάλλων κ.λπ. Μπορούμε να πούμε με ασφάλεια ότι η σύγχρονη κατασκευή βασίζεται σε μια ποικιλία πυριτικών αλάτων.
• Το γυαλί αντιπροσωπεύει την πιο ενδιαφέρουσα περίπτωση εδώ. Η βάση του είναι αργιλοπυριτικά άλατα, αλλά ασήμαντες προσμίξεις άλλων ουσιών - συνήθως οξειδίων - δίνουν στο υλικό πολλές διαφορετικές ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένου του χρώματος. -, πήλινα, πορσελάνη, μάλιστα, έχει την ίδια φόρμουλα, αν και με διαφορετική αναλογία εξαρτημάτων, και η ποικιλομορφία του είναι επίσης εκπληκτική.
• Το αμέταλλο έχει μια ακόμη ικανότητα: σχηματίζει ενώσεις όπως αυτές του άνθρακα, με τη μορφή μιας μακριάς αλυσίδας ατόμων πυριτίου. Τέτοιες ενώσεις ονομάζονται οργανοπυριτικές ενώσεις. Το πεδίο εφαρμογής τους δεν είναι λιγότερο γνωστό - πρόκειται για σιλικόνες, στεγανωτικά, λιπαντικά και ούτω καθεξής.

Το πυρίτιο είναι ένα πολύ κοινό στοιχείο και έχει ασυνήθιστα μεγάλη σημασία σε πολλούς τομείς της εθνικής οικονομίας. Επιπλέον, όχι μόνο η ίδια η ουσία, αλλά όλες οι διάφορες και πολυάριθμες ενώσεις της χρησιμοποιούνται ενεργά.

Αυτό το βίντεο θα σας πει για τις ιδιότητες και τις χρήσεις του πυριτίου:

Όλα τα ονόματα των χημικών στοιχείων προέρχονται από τα λατινικά. Αυτό είναι απαραίτητο, πρώτα απ 'όλα, για να μπορούν οι επιστήμονες από διαφορετικές χώρες να κατανοούν ο ένας τον άλλον.

Χημικά σύμβολα στοιχείων

Τα στοιχεία συνήθως χαρακτηρίζονται με χημικά σημάδια (σύμβολα). Σύμφωνα με την πρόταση του Σουηδού χημικού Berzelius (1813), τα χημικά στοιχεία χαρακτηρίζονται από το αρχικό ή το αρχικό και ένα από τα επόμενα γράμματα της λατινικής ονομασίας ενός δεδομένου στοιχείου. Το πρώτο γράμμα είναι πάντα κεφαλαίο, το δεύτερο πεζό. Για παράδειγμα, το υδρογόνο (Hydrogenium) χαρακτηρίζεται με το γράμμα H, το οξυγόνο (Oxygenium) με το γράμμα Ο, το θείο (Sulfur) με το γράμμα S. υδράργυρος (Hydrargyrum) - γράμματα Hg, αλουμίνιο (Αλουμίνιο) - Al, σίδηρος (Ferrum) - Fe κ.λπ.

Ρύζι. 1. Πίνακας χημικών στοιχείων με ονόματα στα λατινικά και στα ρωσικά.

Τα ρωσικά ονόματα χημικών στοιχείων είναι συχνά λατινικά ονόματα με τροποποιημένες καταλήξεις. Υπάρχουν όμως και πολλά στοιχεία των οποίων η προφορά διαφέρει από τη λατινική πηγή. Αυτές είναι είτε εγγενείς ρωσικές λέξεις (για παράδειγμα, σίδηρος), είτε λέξεις που είναι μεταφράσεις (για παράδειγμα, οξυγόνο).

Χημική ονοματολογία

Η χημική ονοματολογία είναι η σωστή ονομασία για τις χημικές ουσίες. Η λατινική λέξη nomenclatura μεταφράζεται ως "κατάλογος ονομάτων"

Στο αρχικό στάδιο της ανάπτυξης της χημείας, οι ουσίες δόθηκαν αυθαίρετα, τυχαία ονόματα (τετριμμένα ονόματα). Τα εξαιρετικά πτητικά υγρά ονομάζονταν αλκοόλες, αυτά περιελάμβαναν "υδροχλωρική αλκοόλη" - υδατικό διάλυμα υδροχλωρικού οξέος, "σιλιτρική αλκοόλη" - νιτρικό οξύ, "αλκοόλη αμμωνίου" - υδατικό διάλυμα αμμωνίας. Τα ελαιώδη υγρά και στερεά ονομάζονταν έλαια, για παράδειγμα, το πυκνό θειικό οξύ ονομαζόταν «έλαιο βιτριολίου» και το χλωριούχο αρσενικό ονομαζόταν «αρσενικό έλαιο».

Μερικές φορές οι ουσίες ονομάστηκαν από τον ανακάλυπτό τους, για παράδειγμα, «το άλας του Γκλάουμπερ» Na 2 SO 4 * 10H 2 O, που ανακαλύφθηκε από τον Γερμανό χημικό I. R. Glauber τον 17ο αιώνα.

Ρύζι. 2. Πορτρέτο του I. R. Glauber.

Τα αρχαία ονόματα θα μπορούσαν να υποδηλώνουν τη γεύση των ουσιών, το χρώμα, τη μυρωδιά, την εμφάνιση και την ιατρική επίδραση. Μια ουσία μερικές φορές είχε πολλά ονόματα.

Μέχρι το τέλος του 18ου αιώνα, οι χημικοί δεν γνώριζαν περισσότερες από 150-200 ενώσεις.

Το πρώτο σύστημα επιστημονικών ονομάτων στη χημεία αναπτύχθηκε το 1787 από μια επιτροπή χημικών με επικεφαλής τον A. Lavoisier. Η χημική ονοματολογία του Λαβουαζιέ χρησίμευσε ως βάση για τη δημιουργία εθνικών χημικών ονοματολογιών. Για να κατανοήσουν ο ένας τον άλλον οι χημικοί από διαφορετικές χώρες, η ονοματολογία πρέπει να είναι ενιαία. Επί του παρόντος, η κατασκευή χημικών τύπων και ονομάτων ανόργανων ουσιών υπόκειται σε ένα σύστημα κανόνων ονοματολογίας που δημιουργήθηκε από μια επιτροπή της Διεθνούς Ένωσης Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC). Κάθε ουσία αντιπροσωπεύεται από έναν τύπο, σύμφωνα με τον οποίο κατασκευάζεται η συστηματική ονομασία της ένωσης.

Ρύζι. 3. Α. Λαβουαζιέ.

Τι μάθαμε;

Όλα τα χημικά στοιχεία έχουν λατινικές ρίζες. Οι λατινικές ονομασίες των χημικών στοιχείων είναι γενικά αποδεκτές. Μεταφέρονται στα ρωσικά χρησιμοποιώντας ιχνηλάτηση ή μετάφραση. Ωστόσο, ορισμένες λέξεις έχουν μια αρχική ρωσική σημασία, για παράδειγμα, χαλκός ή σίδηρος. Όλες οι χημικές ουσίες που αποτελούνται από άτομα και μόρια υπόκεινται σε χημική ονοματολογία. Το σύστημα των επιστημονικών ονομάτων αναπτύχθηκε για πρώτη φορά από τον A. Lavoisier.

Δοκιμή για το θέμα

Αξιολόγηση της έκθεσης

Μέση βαθμολογία: 4.2. Συνολικές βαθμολογίες που ελήφθησαν: 768.