การแนะนำ

2.1.1 สถานะออกซิเดชัน +2

2.1.2 สถานะออกซิเดชัน +4

2.3 โลหะคาร์ไบด์

บทที่ 3 สารประกอบซิลิกอน

บรรณานุกรม

การแนะนำ

เคมีเป็นสาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ หัวข้อการศึกษาคือองค์ประกอบทางเคมี (อะตอม) สารเชิงซ้อนและซับซ้อน (โมเลกุล) ที่พวกมันก่อตัวขึ้น การเปลี่ยนแปลงของพวกมัน และกฎของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้

ตามคำจำกัดความ D.I. Mendeleev (1871) “เคมีในสภาวะสมัยใหม่... เรียกได้ว่าเป็นการศึกษาองค์ประกอบ”

ที่มาของคำว่า "เคมี" ยังไม่ชัดเจนนัก นักวิจัยหลายคนเชื่อว่ามาจากชื่อโบราณของอียิปต์ - Chemia (กรีก Chemia พบใน Plutarch) ซึ่งมาจาก "hem" หรือ "hame" - สีดำและหมายถึง "วิทยาศาสตร์ของโลกสีดำ" (อียิปต์) " วิทยาศาสตร์อียิปต์”

เคมีสมัยใหม่มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดเช่นเดียวกับเรื่องอื่นๆ วิทยาศาสตร์ธรรมชาติและกับทุกภาคส่วนของเศรษฐกิจของประเทศ

คุณสมบัติด้านคุณภาพ รูปแบบทางเคมีการเคลื่อนไหวของสสาร และการแปรเปลี่ยนไปสู่การเคลื่อนไหวรูปแบบอื่นนั้นถูกกำหนดโดยความเก่งกาจของวิทยาศาสตร์เคมีและความเชื่อมโยงกับสาขาวิชาความรู้ที่ศึกษาการเคลื่อนไหวทั้งรูปแบบล่างและสูงกว่า ความรู้เกี่ยวกับรูปแบบทางเคมีของการเคลื่อนที่ของสสารช่วยเพิ่มคุณค่าให้กับคำสอนทั่วไปเกี่ยวกับการพัฒนาของธรรมชาติ วิวัฒนาการของสสารในจักรวาล และมีส่วนช่วยในการสร้างภาพวัตถุนิยมแบบองค์รวมของโลก การสัมผัสทางเคมีกับวิทยาศาสตร์อื่นทำให้เกิดการเจาะทะลุซึ่งกันและกันในด้านใดด้านหนึ่ง ดังนั้นขอบเขตของการเปลี่ยนแปลงระหว่างเคมีและฟิสิกส์จึงแสดงด้วยเคมีเชิงฟิสิกส์และฟิสิกส์เคมี ระหว่างเคมีและชีววิทยา เคมีและธรณีวิทยา พื้นที่ชายแดนพิเศษเกิดขึ้น - ธรณีเคมี ชีวเคมี ชีวธรณีเคมี อณูชีววิทยา กฎเคมีที่สำคัญที่สุดได้รับการกำหนดในภาษาคณิตศาสตร์ และเคมีเชิงทฤษฎีไม่สามารถพัฒนาได้หากไม่มีคณิตศาสตร์ เคมีมีและยังคงมีอิทธิพลต่อการพัฒนาของปรัชญา และตัวมันเองก็ได้มีประสบการณ์และกำลังประสบกับอิทธิพลของมันด้วย

ในอดีต เคมีสองสาขาหลักได้พัฒนาขึ้น: เคมีอนินทรีย์ซึ่งศึกษาองค์ประกอบทางเคมีเป็นหลักและสารเชิงซ้อนและซับซ้อนที่พวกมันก่อตัว (ยกเว้นสารประกอบคาร์บอน) และเคมีอินทรีย์ หัวข้อคือการศึกษาสารประกอบคาร์บอนกับองค์ประกอบอื่น ๆ (สารอินทรีย์).

จนถึงปลายศตวรรษที่ 18 คำว่า "เคมีอนินทรีย์" และ "เคมีอินทรีย์" บ่งชี้เฉพาะแหล่งที่มาของ "อาณาจักร" แห่งธรรมชาติ (แร่ พืช หรือสัตว์) สารประกอบบางชนิดเท่านั้น ตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 ข้อกำหนดเหล่านี้มีไว้เพื่อบ่งชี้ถึงการมีอยู่หรือไม่มีคาร์บอนในสารที่กำหนด จากนั้นพวกเขาก็ได้รับความหมายใหม่ที่กว้างขึ้น เคมีอนินทรีย์มีการติดต่อกับธรณีเคมีเป็นหลัก จากนั้นจึงติดต่อกับแร่วิทยาและธรณีวิทยา เช่น ด้วยศาสตร์แห่งธรรมชาติอนินทรีย์ เคมีอินทรีย์เป็นสาขาวิชาเคมีที่ศึกษาสารประกอบคาร์บอนหลากหลายชนิดจนถึงสารโพลีเมอร์ชีวภาพที่ซับซ้อนที่สุด ผ่านเคมีอินทรีย์และชีวอินทรีย์ เคมีมีพรมแดนติดกับชีวเคมีและชีววิทยาเพิ่มเติม เช่น ด้วยศาสตร์อันครบถ้วนเกี่ยวกับธรรมชาติที่มีชีวิต ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างเคมีอนินทรีย์และเคมีอินทรีย์คือสนามธาตุ สารประกอบอินทรีย์.

ในวิชาเคมี แนวคิดเกี่ยวกับ ระดับโครงสร้างการจัดระเบียบของเรื่อง ภาวะแทรกซ้อนของสารเริ่มต้นจากระดับต่ำสุดของอะตอม ผ่านขั้นตอนของโมเลกุล โมเลกุลขนาดใหญ่ หรือสารประกอบโมเลกุลสูง (โพลีเมอร์) จากนั้นจึงผ่านระหว่างโมเลกุล (เชิงซ้อน คลาเทรต คาทีแนน) ในที่สุดโครงสร้างมหภาคที่หลากหลาย (คริสตัล ไมเซลล์) จนถึงการก่อตัวแบบไม่สัมพันธ์กันแบบไม่มีกำหนด สาขาวิชาที่เกี่ยวข้องค่อยๆ ปรากฏและแยกออกจากกัน: เคมีของสารประกอบเชิงซ้อน โพลีเมอร์ เคมีคริสตัล การศึกษาระบบการกระจายตัวและปรากฏการณ์พื้นผิว โลหะผสม ฯลฯ

ศึกษาวัตถุและปรากฏการณ์ทางเคมีโดยใช้วิธีทางกายภาพ สร้างรูปแบบการเปลี่ยนแปลงทางเคมีโดยอาศัย หลักการทั่วไปฟิสิกส์เป็นพื้นฐาน เคมีกายภาพ. สาขาวิชาเคมีนี้มีจำนวนส่วนใหญ่ สาขาวิชาอิสระ: อุณหพลศาสตร์เคมี จลนศาสตร์เคมี ไฟฟ้าเคมี เคมีคอลลอยด์ เคมีควอนตัม และการศึกษาโครงสร้างและคุณสมบัติของโมเลกุล ไอออน อนุมูล เคมีรังสี เคมีแสง การศึกษาการเร่งปฏิกิริยา สมดุลเคมีสารละลาย ฯลฯ เคมีวิเคราะห์มีลักษณะที่เป็นอิสระ , วิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในทุกสาขาเคมีและอุตสาหกรรมเคมี ในด้านการประยุกต์ใช้เคมีในทางปฏิบัติ วิทยาศาสตร์และสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ เช่น เทคโนโลยีเคมีที่มีสาขาต่างๆ มากมาย เช่น โลหะวิทยา เคมีเกษตร เคมียา เคมีนิติเวช ฯลฯ ได้เกิดขึ้น

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น เคมีจะตรวจสอบองค์ประกอบทางเคมีและสสารที่พวกมันก่อตัว รวมถึงกฎที่ควบคุมการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ด้านหนึ่งเหล่านี้ (กล่าวคือ สารประกอบเคมีขึ้นอยู่กับซิลิคอนและคาร์บอน) และผมจะได้รับการพิจารณาในงานนี้

บทที่ 1 องค์ประกอบทางเคมีของซิลิคอนและคาร์บอน

1.1 ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับคาร์บอนและซิลิคอน

คาร์บอน (C) และซิลิคอน (Si) เป็นสมาชิกของกลุ่ม IVA

คาร์บอนไม่ใช่องค์ประกอบทั่วไป อย่างไรก็ตามเรื่องนี้ ความสำคัญของมันก็ยิ่งใหญ่มาก คาร์บอนเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลก เป็นส่วนหนึ่งของคาร์บอเนตที่พบได้ทั่วไปในธรรมชาติ (Ca, Zn, Mg, Fe ฯลฯ) มีอยู่ในบรรยากาศในรูปของ CO 2 และพบอยู่ในรูปแบบ ถ่านหินธรรมชาติ(กราไฟท์อสัณฐาน) น้ำมันและ ก๊าซธรรมชาติเช่นเดียวกับสารธรรมดา (เพชร, กราไฟท์)

ซิลิคอนเป็นองค์ประกอบที่มีมากเป็นอันดับสองในเปลือกโลก (รองจากออกซิเจน) ถ้าคาร์บอนเป็นพื้นฐานของชีวิต ซิลิคอนก็เป็นพื้นฐานของชีวิต เปลือกโลก. พบได้ในซิลิเกตหลากหลายชนิด (รูปที่ 4) และอะลูมิโนซิลิเกตทราย

ซิลิคอนอสัณฐานเป็นผงสีน้ำตาล อย่างหลังหาได้ง่ายในสถานะผลึกในรูปของผลึกแข็งสีเทาแต่ค่อนข้างเปราะ ผลึกซิลิคอนเป็นสารกึ่งตัวนำ

ตารางที่ 1. ข้อมูลทางเคมีทั่วไปเกี่ยวกับคาร์บอนและซิลิคอน

การเปลี่ยนแปลงของคาร์บอนที่คงตัวที่อุณหภูมิปกติ คือ กราไฟท์ จะมีมวลไขมันทึบแสงสีเทา เพชรเป็นสสารที่แข็งที่สุดในโลก - ไม่มีสีและโปร่งใส โครงสร้างผลึกของกราไฟท์และเพชรแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 โครงสร้างเพชร (a); โครงสร้างกราไฟท์ (b)

คาร์บอนและซิลิคอนมีอนุพันธ์เฉพาะของตัวเอง

ตารางที่ 2. อนุพันธ์ทั่วไปของคาร์บอนและซิลิคอน

1.2 การเตรียม คุณสมบัติทางเคมี และการใช้สารเชิงเดี่ยว

ซิลิคอนได้มาจากการลดออกไซด์ด้วยคาร์บอน เพื่อให้ได้สถานะที่บริสุทธิ์เป็นพิเศษหลังจากการรีดักชัน สารจะถูกถ่ายโอนไปยังเตตราคลอไรด์และรีดิวซ์อีกครั้ง (ด้วยไฮโดรเจน) จากนั้นนำไปหลอมเป็นแท่งและนำไปทำให้บริสุทธิ์โดยใช้วิธีการหลอมแบบโซน แท่งโลหะถูกให้ความร้อนที่ปลายด้านหนึ่งเพื่อให้เกิดโซนของโลหะหลอมเหลวขึ้น เมื่อโซนเคลื่อนไปยังปลายอีกด้านของแท่งโลหะ สิ่งเจือปนซึ่งละลายในโลหะหลอมเหลวได้ดีกว่าในโลหะแข็งจะถูกกำจัดออก และด้วยเหตุนี้โลหะจึงได้รับการทำความสะอาด

คาร์บอนมีความเฉื่อย แต่ที่อุณหภูมิสูงมาก (ในสถานะอสัณฐาน) คาร์บอนจะทำปฏิกิริยากับโลหะส่วนใหญ่เพื่อก่อตัว โซลูชั่นที่มั่นคงหรือคาร์ไบด์ (CaC 2, Fe 3 C เป็นต้น) รวมถึงเมทัลลอยด์หลายชนิด เช่น

2C+ Ca = CaC 2, C + 3Fe = Fe 3 C,

ซิลิคอนมีปฏิกิริยามากขึ้น มันทำปฏิกิริยากับฟลูออรีนอยู่แล้วที่อุณหภูมิปกติ: Si+2F 2 = SiF 4

ซิลิคอนยังมีความสัมพันธ์กับออกซิเจนสูงมาก:

ปฏิกิริยากับคลอรีนและซัลเฟอร์จะเกิดขึ้นที่ประมาณ 500 K อย่างมาก อุณหภูมิสูงซิลิคอนทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนและคาร์บอน:

ซิลิคอนไม่มีปฏิกิริยาโดยตรงกับไฮโดรเจน ซิลิคอนละลายในด่าง:

ศรี+2NaOH+H 2 0=นา 2 Si0 3 +2H 2

กรดอื่นที่ไม่ใช่กรดไฮโดรฟลูออริกจะไม่มีผลกระทบต่อมัน มีปฏิกิริยากับ HF

ศรี+6HF=เอช 2 +2H 2.

คาร์บอนในองค์ประกอบ ถ่านหินต่างๆ, น้ำมัน, ธรรมชาติ (ส่วนใหญ่เป็น CH4) รวมถึงก๊าซที่ผลิตขึ้นเองซึ่งเป็นฐานเชื้อเพลิงที่สำคัญที่สุดของโลกของเรา

กราไฟท์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำถ้วยใส่ตัวอย่าง แท่งกราไฟท์ถูกใช้เป็นอิเล็กโทรด กราไฟท์จำนวนมากใช้ทำดินสอ คาร์บอนและซิลิคอนใช้ในการผลิตเหล็กหล่อประเภทต่างๆ ในโลหะวิทยา คาร์บอนถูกใช้เป็นตัวรีดิวซ์ และซิลิกอนเนื่องจากมีความสัมพันธ์สูงกับออกซิเจน จึงถูกใช้เป็นสารกำจัดออกซิไดซ์ ผลึกซิลิคอนในสถานะบริสุทธิ์เป็นพิเศษ (ไม่เกิน 10 -9 ที่% สิ่งเจือปน) ถูกใช้เป็นเซมิคอนดักเตอร์ในอุปกรณ์และอุปกรณ์ต่างๆ รวมถึงทรานซิสเตอร์และเทอร์มิสเตอร์ (อุปกรณ์สำหรับการวัดอุณหภูมิที่ละเอียดมาก) เช่นเดียวกับในโฟโตเซลล์ การทำงานซึ่งขึ้นอยู่กับความสามารถของสารกึ่งตัวนำในการนำกระแสไฟฟ้าเมื่อมีแสงสว่าง

บทที่ 2 สารประกอบเคมีของคาร์บอน

คาร์บอนมีลักษณะเฉพาะด้วยพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งระหว่างอะตอมของมันเอง (C-C) และอะตอมไฮโดรเจน (C-H) ซึ่งสะท้อนให้เห็นในสารประกอบอินทรีย์ที่มีอยู่มากมาย (หลายร้อยล้าน) นอกจากจะทนทานแล้ว พันธบัตร C-H, C-C ในสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์หลายประเภท พันธะคาร์บอนกับไนโตรเจน ซัลเฟอร์ ออกซิเจน ฮาโลเจน และโลหะมีการแสดงอย่างกว้างขวาง (ดูตารางที่ 5) ความเป็นไปได้สูงที่จะเกิดพันธะดังกล่าวเกิดจากการที่อะตอมคาร์บอนมีขนาดเล็ก ซึ่งช่วยให้วงโคจรวาเลนซ์ 2s 2, 2p 2 ทับซ้อนกันได้มากที่สุด สารประกอบอนินทรีย์ที่สำคัญที่สุดอธิบายไว้ในตารางที่ 3

ในบรรดาสารประกอบคาร์บอนอนินทรีย์ อนุพันธ์ที่ประกอบด้วยไนโตรเจนมีเอกลักษณ์เฉพาะในองค์ประกอบและโครงสร้าง

ในเคมีอนินทรีย์อนุพันธ์ของกรดอะซิติก CH3COOH และออกซาลิก H 2 C 2 O 4 มีอยู่อย่างกว้างขวาง - อะซิเตต (ประเภท M "CH3COO) และออกซาเลต (ประเภท M I 2 C 2 O 4)

ตารางที่ 3. สารประกอบคาร์บอนอนินทรีย์ที่สำคัญที่สุด

2.1 อนุพันธ์ออกซิเจนของคาร์บอน

2.1.1 สถานะออกซิเดชัน +2

คาร์บอนมอนอกไซด์ CO (คาร์บอนมอนอกไซด์): ตามโครงสร้างของวงโคจรโมเลกุล (ตารางที่ 4)

CO คล้ายกับโมเลกุล N2 เช่นเดียวกับไนโตรเจน CO มีพลังงานการแยกตัวสูง (1,069 kJ/mol) มีจุดหลอมเหลวต่ำ (69 K) และจุดเดือด (81.5 K) ละลายในน้ำได้ไม่ดี และเป็นเฉื่อยทางเคมี CO จะเกิดปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น ได้แก่:

CO+Cl 2 =COCl 2 (ฟอสจีน)

CO + Br 2 = COBg 2, Cr + 6CO = Cr (CO) 6 - โครเมียมคาร์บอนิล

Ni+4CO=Ni (CO) 4 - นิกเกิลคาร์บอนิล

CO + H 2 0 คู่ = HCOOH (กรดฟอร์มิก)

ในเวลาเดียวกัน โมเลกุล CO มีความสัมพันธ์กับออกซิเจนสูง:

CO +1/202 = C0 2 +282 กิโลจูล/โมล

เนื่องจากมีความสัมพันธ์กับออกซิเจนสูง คาร์บอนมอนอกไซด์ (II) จึงถูกใช้เป็นตัวรีดิวซ์สำหรับออกไซด์ของโลหะหนักหลายชนิด (Fe, Co, Pb ฯลฯ) ในห้องปฏิบัติการ CO ออกไซด์ได้มาจากการทำให้กรดฟอร์มิกแห้ง

ในเทคโนโลยี คาร์บอนมอนอกไซด์ (II) เกิดจากการรีดักชันของ CO 2 ด้วยถ่านหิน (C + C0 2 = 2CO) หรือการออกซิเดชันของมีเทน (2CH 4 + ZO 2 = 4H 2 0 + 2CO)

ในบรรดาอนุพันธ์ของ CO นั้น โลหะคาร์บอนิล (สำหรับการผลิตโลหะบริสุทธิ์) มีประโยชน์อย่างมากทั้งทางทฤษฎีและทางปฏิบัติ

พันธะเคมีในคาร์บอนิลเกิดขึ้นจากกลไกของผู้บริจาคและผู้รับเป็นหลักเนื่องจากมีออร์บิทัลอิสระ ง-คู่องค์ประกอบและอิเล็กตรอนของโมเลกุล CO นอกจากนี้ยังมี l-ทับซ้อนกันโดยกลไกการเกิด (โลหะ CO) คาร์บอนิลของโลหะทั้งหมดเป็นสารไดแม่เหล็กที่มีความแข็งแรงต่ำ เช่นเดียวกับคาร์บอน (II) มอนอกไซด์ โลหะคาร์บอนิลเป็นพิษ

ตารางที่ 4. การกระจายตัวของอิเล็กตรอนเหนือวงโคจรของโมเลกุล CO

2.1.2 สถานะออกซิเดชัน +4

คาร์บอนไดออกไซด์ C0 2 ( คาร์บอนไดออกไซด์). โมเลกุล C0 2 มีลักษณะเป็นเส้นตรง รูปแบบพลังงานสำหรับการก่อตัวของวงโคจรของโมเลกุล CO 2 แสดงในรูปที่ 2 คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) สามารถทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียโดยปฏิกิริยา

เมื่อเกลือนี้ถูกให้ความร้อนจะได้ปุ๋ยอันมีค่า - ยูเรีย CO (MH 2) 2:

ยูเรียถูกสลายตัวด้วยน้ำ

คาร์บอนไดออกไซด์ (NH 2) 2 +2HaO= (MH 4) 2CO3

รูปที่ 2 แผนภาพ Enphetic ของการก่อตัวของวงโคจรโมเลกุลของ C0 2

ในเทคโนโลยี CO 2 ออกไซด์ได้มาจากการสลายตัวของแคลเซียมคาร์บอเนตหรือโซเดียมไบคาร์บอเนต:

ในสภาพห้องปฏิบัติการมักจะได้มาจากปฏิกิริยา (ในอุปกรณ์ Kipp)

CaCO3+2HC1=CaC12+CO2+H20

อนุพันธ์ที่สำคัญที่สุดของ CO 2 คือกรดคาร์บอนิกอ่อน H 2 CO 3 และเกลือของมัน: M I 2 CO 3 และ M I H CO 3 (คาร์บอเนตและไบคาร์บอเนตตามลำดับ)

คาร์บอเนตส่วนใหญ่ไม่ละลายในน้ำ คาร์บอเนตที่ละลายน้ำได้ผ่านการไฮโดรไลซิสอย่างมีนัยสำคัญ:

CO3- +H 2 0 CO3-+OH - (ระยะ I)

เนื่องจากการไฮโดรไลซิสโดยสมบูรณ์ของ สารละลายที่เป็นน้ำไม่สามารถแยกคาร์บอเนต Cr 3+, ai 3+, Ti 4+, Zr 4+ ฯลฯ ได้

สิ่งสำคัญในทางปฏิบัติคือ Ka 2 CO3 (โซดา), K 2 CO3 (โปแตช) และ CaCO3 (ชอล์ก หินอ่อน หินปูน) ไฮโดรคาร์บอเนตต่างจากคาร์บอเนตตรงที่สามารถละลายได้ในน้ำ จากไฮโดรคาร์บอเนต การใช้งานจริงพบ NaHCO 3 (เบกกิ้งโซดา) คาร์บอเนตพื้นฐานที่สำคัญคือ 2CuCO3-Cu (OH) 2, PbCO 3 X XRb (OH) 2

คุณสมบัติของคาร์บอนเฮไลด์แสดงไว้ในตารางที่ 6 ในบรรดาคาร์บอนเฮไลด์ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือของเหลวไม่มีสีและค่อนข้างเป็นพิษ ภายใต้สภาวะปกติ CCI 4 จะเฉื่อยทางเคมี มันถูกใช้เป็นตัวทำละลายที่ไม่ติดไฟและไม่ติดไฟสำหรับเรซิน, วาร์นิช, ไขมันและสำหรับการผลิตฟรีออน CF 2 CI 2 (T bp = 303 K):

ตัวทำละลายอินทรีย์อีกชนิดหนึ่งที่ใช้ในทางปฏิบัติคือคาร์บอนไดซัลไฟด์ CSa (ของเหลวระเหยไม่มีสีมีจุดเดือด = 319 K) - สารที่ทำปฏิกิริยา:

ซีเอส 2 +30 2 =C0 2 +2S0 2 +258 กิโลแคลอรี/โมล

CS 2 +3Cl 2 =CCl 4 -S 2 Cl 2, CS 2 +2H 2 0==C0 2 +2H 2 S, CS 2 +K 2 S=K 2 CS 3 (เกลือของกรดไทโอคาร์บอนิก H 2 CS3)

ไอระเหยของคาร์บอนไดซัลไฟด์เป็นพิษ

กรดไฮโดรไซยานิก (ไฮโดรไซยานิก) HCN (HC = N) เป็นของเหลวไม่มีสี เคลื่อนที่ได้ง่าย มีจุดเดือดที่ 299.5 K และที่ 283 K จะแข็งตัว HCN และอนุพันธ์ของมันเป็นพิษอย่างยิ่ง HCN สามารถเตรียมได้จากปฏิกิริยา

กรดไฮโดรไซยานิกละลายในน้ำ อย่างไรก็ตาม มันจะแยกตัวออกจากกันเล็กน้อย

HCN=H++CN-, K=6.2.10- 10.

เกลือของกรดไฮโดรไซยานิก (ไซยาไนด์) มีลักษณะคล้ายคลอไรด์ในบางปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น CH -- -ion ที่มี Ag+ ไอออนจะให้ตะกอนสีขาวของ Silver Cyanide AgCN ซึ่งละลายได้ไม่ดีในกรดแร่ ไซยาไนด์ของโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ทสามารถละลายได้ในน้ำ เนื่องจากการไฮโดรไลซิส สารละลายจึงมีกลิ่นคล้ายกรดไฮโดรไซยานิก (กลิ่นของอัลมอนด์ขม) ไซยาไนด์ของโลหะหนักละลายในน้ำได้ไม่ดี CN เป็นลิแกนด์แก่ สารประกอบเชิงซ้อนที่สำคัญที่สุดคือ K 4 และ K3 [Fe (CN) 6 ]

ไซยาไนด์เป็นสารประกอบที่เปราะบาง เมื่อสัมผัสกับ CO 2 ที่มีอยู่ในอากาศเป็นเวลานาน ไซยาไนด์จะสลายตัว

2KCN+C0 2 +H 2 0=K 2 C0 3 +2HCN.

(CN) 2 - ไซยาโนเจน (N=C-C=N) –

ก๊าซพิษไม่มีสี ทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างกรดไซยานิก (HOCN) และกรดไฮโดรไซยานิก (HCN):

(HCN) กรด:

(CN) 2 +H 2 0==HOCN+HCN

ในปฏิกิริยานี้ เช่นเดียวกับปฏิกิริยาด้านล่าง (CN)2 จะคล้ายกับฮาโลเจน:

CO+ (CN) 2 =CO (CN) 2 (อะนาล็อกของฟอสจีน)

กรดไซยานิกเป็นที่รู้จักกันในสองรูปแบบทอโทเมอร์:

H-N=C=O==H-0-C=N

ไอโซเมอร์คือกรด H-0=N=C (กรดระเบิด) เกลือ HONC ระเบิด (ใช้เป็นตัวจุดชนวน) กรดโรเดน HSCN เป็นของเหลวไม่มีสี มัน ระเหยง่าย แข็งตัวได้ง่าย (Tm=278 K) ในสถานะบริสุทธิ์จะไม่เสถียรมาก เมื่อสลายตัว HCN จะถูกปล่อยออกมา ต่างจากกรดไฮโดรไซยานิก HSCN นั้นเป็นกรดที่ค่อนข้างแรง (K = 0.14) HSCN แสดงคุณลักษณะเฉพาะโดยสมดุลเทาโทเมอร์:

H-N = C = S=HS-C =N

SCN คือไอออนสีแดงเลือด (รีเอเจนต์สำหรับไอออน Fe 3+) เกลือโรโดไนด์ที่ได้จาก HSCN นั้นสามารถหาได้จากไซยาไนด์อย่างง่ายดายโดยการเติมกำมะถัน:

ไทโอไซยาเนตส่วนใหญ่จะละลายได้ในน้ำ เกลือ Hg, Au, Ag, Cu ไม่ละลายในน้ำ SCN- ion เช่นเดียวกับ CN- มีแนวโน้มที่จะให้สารเชิงซ้อนประเภท M3 1 M" (SCN) 6 โดยที่ M" "Cu, Mg และอื่นๆ บางประเภท Dirodan (SCN) 2 เป็นผลึกสีเหลืองอ่อน โดยละลายที่ 271 K . ได้รับ (SCN) 2 โดยปฏิกิริยา

2AgSCN+Br 2 ==2AgBr+ (SCN) 2.

ในบรรดาสารประกอบที่มีไนโตรเจนอื่น ๆ ควรระบุไซยานาไมด์

และอนุพันธ์ของแคลเซียมไซยานาไมด์ CaCN 2 (Ca=N-C=N) ซึ่งใช้เป็นปุ๋ย

2.3 โลหะคาร์ไบด์

คาร์ไบด์เป็นผลจากปฏิกิริยาระหว่างคาร์บอนกับโลหะ ซิลิคอน และโบรอน คาร์ไบด์แบ่งออกเป็นสองประเภทตามความสามารถในการละลาย: คาร์ไบด์ที่ละลายในน้ำ (หรือในกรดเจือจาง) และคาร์ไบด์ที่ไม่ละลายในน้ำ (หรือในกรดเจือจาง)

2.3.1 คาร์ไบด์ละลายได้ในน้ำและกรดเจือจาง

A. คาร์ไบด์ที่เมื่อละลายแล้วจะเกิดเป็น C 2 H 2 กลุ่มนี้รวมถึงโลหะคาร์ไบด์ของสองกลุ่มหลักแรกด้วย คาร์ไบด์ Zn, Cd, La, Ce, Th ขององค์ประกอบ MC 2 (LaC 2, CeC 2, ThC 2.) ก็อยู่ใกล้ๆ กันเช่นกัน

CaC 2 +2H 2 0=Ca (OH) 2 +C 2 H 2, ThC 2 +4H 2 0=Th (OH) 4 +H 2 C 2 +H 2

ANS3+ 12H 2 0=4Al (OH) 3+3CH 4, เป็น 2 C+4H 2 0=2Be (OH) 2 +CH 4. ในแง่ของคุณสมบัติ Mn 3 C ใกล้เคียงกับพวกเขา:

Mn 3 C + 6H 2 0 = 3Mn (OH) 2 + CH 4 + H 2

B. เมื่อละลายคาร์ไบด์จะเกิดส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนและไฮโดรเจน ซึ่งรวมถึงโลหะคาร์ไบด์โลหะหายากส่วนใหญ่

2.3.2 คาร์ไบด์ที่ไม่ละลายในน้ำและกรดเจือจาง

กลุ่มนี้ประกอบด้วยโลหะทรานซิชันคาร์ไบด์ส่วนใหญ่ (W, Mo, Ta ฯลฯ) รวมถึง SiC, B 4 C

พวกมันละลายในสภาพแวดล้อมออกซิไดซ์ เช่น:

VC + 3HN0 3 + 6HF = HVF 6 + CO 2 + 3NO + 4H 2 0, SiC + 4KOH + 2C0 2 = K 2 Si0 3 + K 2 C0 3 + 2H 2 0

รูปที่ 3. Icosahedron B 12

สิ่งสำคัญในทางปฏิบัติคือคาร์ไบด์ของโลหะทรานซิชันเช่นเดียวกับซิลิคอนคาร์ไบด์ SiC และโบรอน B 4 C SiC - คาร์บอรันดัม - ผลึกไม่มีสีที่มีโครงตาข่ายเพชรในความแข็งที่เข้าใกล้เพชร (SiC ทางเทคนิคมีสีเข้มเนื่องจากสิ่งเจือปน) SiC เป็นวัสดุทนไฟสูง นำความร้อนและไฟฟ้าได้ที่อุณหภูมิสูง และเฉื่อยทางเคมีอย่างยิ่ง มันสามารถถูกทำลายได้โดยการหลอมเหลวในอากาศกับด่างเท่านั้น

B 4 C เป็นโพลีเมอร์ โครงตาข่ายโบรอนคาร์ไบด์ถูกสร้างขึ้นจากอะตอมของคาร์บอนสามอะตอมที่จัดเรียงเชิงเส้นและกลุ่มที่มีอะตอม B 12 อะตอม ซึ่งจัดเรียงเป็นรูปไอโคซาเฮดรอน (รูปที่ 3) ความแข็งของ B4C สูงกว่า SiC

บทที่ 3 สารประกอบซิลิกอน

ความแตกต่างระหว่างเคมีของซิลิคอนและคาร์บอนมีสาเหตุหลักมาจากขนาดอะตอมที่ใหญ่และความเป็นไปได้ในการใช้ออร์บิทัล 3 มิติอย่างอิสระ เนื่องจากการจับเพิ่มเติม (ตามกลไกของผู้บริจาคและผู้รับ) พันธะของซิลิคอนกับออกซิเจน Si-O-Si และฟลูออรีน Si-F (ตารางที่ 17.23) จึงแข็งแกร่งกว่าของคาร์บอนและเนื่องจาก ขนาดใหญ่ขึ้นอะตอม Si เมื่อเปรียบเทียบกับอะตอม C พันธะ Si-H และ Si-Si มีความแข็งแรงน้อยกว่าพันธะของคาร์บอน อะตอมของซิลิคอนไม่สามารถสร้างโซ่ได้จริง คล้ายกับไฮโดรคาร์บอน ซีรีส์ที่คล้ายคลึงกันได้รับไฮโดรซิลิกา SinH2n+2 (ไซ-เลน) จากองค์ประกอบ Si4Hio เท่านั้น เนื่องจากขนาดที่ใหญ่กว่า อะตอม Si จึงมีความสามารถในการทับซ้อนกันได้เล็กน้อย ดังนั้น ไม่เพียงแต่พันธะสามเท่าเท่านั้นแต่ยังมีพันธะคู่ด้วยจึงไม่มีลักษณะเฉพาะสำหรับมัน

เมื่อซิลิคอนทำปฏิกิริยากับโลหะ จะเกิดซิลิไซด์ (Ca 2 Si, Mg 2 Si, BaSi 2, Cr 3 Si, CrSi 2 ฯลฯ) ซึ่งมีความคล้ายคลึงกับคาร์ไบด์หลายประการ ซิลิไซด์ไม่ปกติสำหรับองค์ประกอบกลุ่ม I (ยกเว้น Li) ซิลิคอนเฮไลด์ (ตารางที่ 5) เป็นสารประกอบที่แข็งแกร่งกว่าคาร์บอนเฮไลด์ ในขณะเดียวกันก็สลายตัวด้วยน้ำ

ตารางที่ 5. ความแข็งแรงของพันธะบางอย่างระหว่างคาร์บอนและซิลิคอน

ซิลิคอนฮาไลด์ที่ทนทานที่สุดคือ SiF 4 (มันจะสลายตัวภายใต้อิทธิพลของการปล่อยประจุไฟฟ้าเท่านั้น) แต่เช่นเดียวกับเฮไลด์อื่น ๆ มันผ่านการไฮโดรไลซิส เมื่อ SiF 4 ทำปฏิกิริยากับ HF จะเกิดกรดเฮกซาฟลูออโรซิลิก:

SiF 4 +2HF=H 2.

H 2 SiF 6 มีความแรงใกล้เคียงกับ H 2 S0 4 . อนุพันธ์ของกรดนี้ - ฟลูออโรซิลิเกตตามกฎจะละลายได้ในน้ำ ฟลูออโรซิลิเกตของโลหะอัลคาไล (ยกเว้น Li และ NH 4) ละลายได้ไม่ดี ฟลูออโรซิลิเกตใช้เป็นยาฆ่าแมลง (ยาฆ่าแมลง)

เฮไลด์ที่สำคัญในทางปฏิบัติคือ SiCO 4 . ใช้ในการผลิตสารประกอบออร์กาโนซิลิคอน ดังนั้น SiCL 4 จะทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ได้อย่างง่ายดายเพื่อสร้างกรดซิลิซิกเอสเทอร์ HaSiO 3:

SiCl 4 +4C 2 H 5 OH=Si (OC 2 H 5) 4 +4HCl 4

ตารางที่ 6. คาร์บอนและซิลิคอนเฮไลด์

เอสเทอร์ของกรดซิลิซิก ไฮโดรไลซ์ สร้างซิลิโคน - สารโพลีเมอร์ที่มีโครงสร้างสายโซ่:

(R-อินทรีย์อนุมูล) ซึ่งใช้ในการผลิตยาง น้ำมัน และสารหล่อลื่น

ซิลิคอนซัลไฟด์ (SiS 2) สาร n-โพลีเมอร์ มีเสถียรภาพที่อุณหภูมิปกติ สลายตัวด้วยน้ำ:

SiS 2 + ZN 2 O = 2H 2 S + H 2 SiO 3

3.1 สารประกอบออกซิเจนของซิลิคอน

สารประกอบออกซิเจนที่สำคัญที่สุดของซิลิคอนคือซิลิคอนไดออกไซด์ SiO 2 (ซิลิกา) ซึ่งมีการดัดแปลงผลึกหลายอย่าง

การปรับเปลี่ยนอุณหภูมิต่ำ (สูงถึง 1,143 K) เรียกว่าควอตซ์ ควอตซ์มีคุณสมบัติเพียโซอิเล็กทริก ควอตซ์พันธุ์ธรรมชาติ: หินคริสตัล, โทแพซ, อเมทิสต์ ซิลิกาหลากหลายชนิด ได้แก่ โมรา, โอปอล, อาเกต, แจสเปอร์ ทราย

ซิลิกาทนต่อสารเคมี มีเพียงฟลูออรีนกรดไฮโดรฟลูออริกและสารละลายอัลคาไลเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับมัน สามารถเปลี่ยนสภาพเป็นแก้วได้อย่างง่ายดาย (แก้วควอตซ์) แก้วควอตซ์มีความเปราะบาง ทนต่อสารเคมีและความร้อนได้ดีมาก กรดซิลิซิก SiO 2 ที่เกี่ยวข้องไม่มีองค์ประกอบเฉพาะ โดยทั่วไปกรดซิลิซิกจะเขียนเป็น xH 2 O-ySiO 2 มีการระบุกรดซิลิซิกต่อไปนี้: H 2 SiO 3 (H 2 O-SiO 2) - metasilicon (tri-oxo-silicon), H 4 Si0 4 (2H 2 0-Si0 2) - ortho-silicon (tetra-oxo- ซิลิคอน), H 2 Si2O 5 (H 2 O * SiO 2) - ไดเมทาซิลิกอน

กรดซิลิซิกเป็นสารที่ละลายได้ไม่ดี ตามลักษณะของซิลิกอนที่เป็นโลหะโลหะน้อยกว่าเมื่อเทียบกับคาร์บอน H 2 SiO 3 เนื่องจากอิเล็กโทรไลต์จะอ่อนกว่า H 2 CO3

เกลือซิลิเกตที่สอดคล้องกับกรดซิลิซิกจะไม่ละลายในน้ำ (ยกเว้นซิลิเกตของโลหะอัลคาไล) ซิลิเกตที่ละลายน้ำได้ไฮโดรไลซ์ตามสมการ

2SiO3 2 -+H 2 0=ศรี 2 O 5 2 -+20H-

สารละลายเข้มข้นของซิลิเกตที่ละลายน้ำได้เรียกว่า แก้วเหลว. กระจกหน้าต่างธรรมดา - โซเดียมและแคลเซียมซิลิเกต - มีองค์ประกอบ Na 2 0-CaO-6Si0 2 ได้มาโดยปฏิกิริยา

รู้จักซิลิเกตหลากหลายชนิด (หรือเรียกให้เจาะจงกว่าคือออกโซซิลิเกต) มีการสังเกตรูปแบบบางอย่างในโครงสร้างของออกโซซิลิเกต: ทั้งหมดประกอบด้วย Si0 4 tetrahedra ซึ่งเชื่อมต่อกันผ่านอะตอมออกซิเจน การรวมกันที่พบบ่อยที่สุดของจัตุรมุขคือ (Si 2 O 7 6 -), (Si 3 O 9) 6 -, (Si 4 0 l2) 8-, (Si 6 O 18 12 -) ซึ่งสามารถรวมกันเป็นหน่วยโครงสร้างได้ ให้เป็นโซ่ เทป ตาข่าย และโครง (รูปที่ 4)

ซิลิเกตธรรมชาติที่สำคัญที่สุด ได้แก่ แป้ง (3MgO * H 2 0-4Si0 2) และแร่ใยหิน (SmgO * H 2 O * SiO 2) เช่นเดียวกับ SiO 2 ซิลิเกตมีคุณลักษณะเฉพาะด้วยสถานะคล้ายแก้ว (สัณฐาน) ด้วยการตกผลึกแบบควบคุมของแก้ว จึงสามารถได้สถานะผลึกละเอียด (แก้วเซรามิก) Sitalls โดดเด่นด้วยความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้น

นอกจากซิลิเกตแล้ว อะลูมิโนซิลิเกตยังแพร่หลายในธรรมชาติอีกด้วย อะลูมิโนซิลิเกตเป็นเฟรมออกโซซิลิเกตซึ่งอะตอมของซิลิคอนบางส่วนถูกแทนที่ด้วยไตรวาเลนต์อัล เช่น นา 12 [ (ซี, อัล) 0 4 ] 12 .

กรดซิลิซิกมีลักษณะเป็นสถานะคอลลอยด์เมื่อสัมผัสกับเกลือของกรด H 2 SiO 3 จะไม่ตกตะกอนทันที สารละลายคอลลอยด์ของกรดซิลิซิก (โซล) ภายใต้สภาวะบางประการ (เช่น เมื่อถูกความร้อน) สามารถแปลงเป็นเจลมวลเจลาตินัสที่โปร่งใสและเป็นเนื้อเดียวกันของกรดซิลิซิก เจลเป็นสารประกอบโมเลกุลสูงที่มีโครงสร้างเชิงพื้นที่และหลวมมากซึ่งเกิดจากโมเลกุล Si0 2 ซึ่งช่องว่างนั้นเต็มไปด้วยโมเลกุล H 2 O เมื่อเจลกรดซิลิกถูกทำให้แห้งจะได้ซิลิกาเจลซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีรูพรุนซึ่งมีความสามารถในการดูดซับสูง .

รูปที่ 4 โครงสร้างของซิลิเกต

ข้อสรุป

เมื่อตรวจดูงานของฉัน สารประกอบทางเคมีที่มีซิลิคอนและคาร์บอน ฉันก็สรุปได้ว่าคาร์บอนซึ่งเป็นองค์ประกอบที่มีปริมาณไม่แพร่หลายนัก เป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของชีวิตบนโลก สารประกอบของมันมีอยู่ในอากาศ น้ำมันด้วย เช่นเดียวกับในสารธรรมดาๆ เช่น เพชรและกราไฟท์ ลักษณะที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของคาร์บอนคือพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งระหว่างอะตอมและอะตอมไฮโดรเจน สารประกอบคาร์บอนอนินทรีย์ที่สำคัญที่สุดคือ: ออกไซด์, กรด, เกลือ, เฮไลด์, อนุพันธ์ที่มีไนโตรเจน, ซัลไฟด์, คาร์ไบด์

เมื่อพูดถึงซิลิคอน จำเป็นต้องสังเกตปริมาณสำรองจำนวนมากบนโลก มันเป็นพื้นฐานของเปลือกโลกและพบได้ในซิลิเกต ทราย ฯลฯ หลากหลายชนิด ปัจจุบันการใช้ซิลิคอนเนื่องจากคุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์มีเพิ่มมากขึ้น ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในการผลิตโปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ ไมโครวงจร และชิป สารประกอบซิลิกอนที่มีโลหะจะเกิดเป็นซิลิไซด์ สารประกอบออกซิเจนที่สำคัญที่สุดของซิลิกอนคือซิลิคอนออกไซด์ SiO 2 (ซิลิกา) มีซิลิเกตในธรรมชาติหลากหลายชนิด - แป้งทัลก์ แร่ใยหิน และอะลูมิโนซิลิเกตก็เป็นเรื่องปกติเช่นกัน

บรรณานุกรม

1. สารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่ ฉบับที่สาม ต.28. - ม.: สารานุกรมโซเวียต, 1970.

2. ชีร์ยาคอฟ วี.จี. เคมีอินทรีย์ ป.4 - ม., "เคมี", 2514.

3. สารานุกรมเคมีที่กระชับ - ม. "สารานุกรมโซเวียต", 2510

4. เคมีทั่วไป/ เอ็ด. กิน. Sokolovskaya, L.S. Guzeya.3rd ed. - ม.: สำนักพิมพ์มอสค์ มหาวิทยาลัย 2532.

5. สันติภาพ ธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต. - ม., "วิทยาศาสตร์", 2526

6. Potapov V.M., Tatarinchik S.N. เคมีอินทรีย์. หนังสือเรียน.4th ed. - อ.: "เคมี", 2532.

การเจริญเติบโตที่ดูดซับออกซิเจนที่ละลายในน้ำ ดังนั้น ปลาและสัตว์อื่นๆ จึงตาย นอกจากนี้ การสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจน (เช่น หากไม่สามารถเข้าถึง O2) ของซากสิ่งมีชีวิตยังนำไปสู่การก่อตัวของสารที่ทำให้แหล่งน้ำกลายเป็นหนองน้ำ

การให้ไนเตรตเกินขนาดเป็นอันตรายอย่างยิ่งเพราะ เมื่อพืชดูดซับพวกมัน ไนเตรตจะเข้าสู่สิ่งมีชีวิตและจะถูกเปลี่ยนเป็นไนไตรต์ หลังทำให้ฮีโมโกลบินไม่สามารถนำออกซิเจนได้ (ดังนั้นจึงอาจถึงแก่ชีวิตได้) และยังกระตุ้นให้เกิดมะเร็งอีกด้วย

นอกจากจะใช้เป็นปุ๋ยทางการเกษตรแล้ว ยังใช้ฟอสเฟตในการเตรียมอีกด้วย ผงซักฟอกและเป็นสารเติมแต่งในอาหารสัตว์ ในกรณีหลังนี้ กรด H3 PO4 ถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์แคลเซียมฟอสเฟต ซึ่งได้มาจากการเผาไหม้ฟอสฟอรัสบริสุทธิ์ (ตามด้วยการให้ความชุ่มชื้นของ P2 O5) เนื่องจากแร่ธาตุธรรมชาติมีสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายต่อปศุสัตว์ เช่น ฟลูออไรด์

บทที่ 6 คาร์บอนและซิลิคอน

6.1. ลักษณะทั่วไป. อยู่ในธรรมชาติ ใบเสร็จ

ธาตุ p หมู่ 4 ได้แก่ คาร์บอน ซิลิคอน เจอร์เมเนียม ดีบุก และตะกั่ว นอกจากนี้ C ยังเป็นองค์ประกอบที่พบได้ทั่วไปบนโลก (0.14%) และซิลิคอน (16.7%) อยู่ในอันดับที่สองรองจากออกซิเจน มีซิลิคอนอะนาล็อกน้อยกว่าอย่างไม่มีที่เปรียบ (เช่น

แต่ 10-4%)

อะตอมของธาตุในกลุ่มนี้ที่อยู่ในสถานะไม่ตื่นเต้นจะมีโครงแบบอิเล็กทรอนิกส์ของชั้นเวเลนซ์ s2 p2 และเมื่อตื่นเต้น s1 p3 เป็นผลให้พวกมันก่อตัวเป็นสารประกอบในสถานะออกซิเดชัน +2, +4 และ –4 แต่มีเพียงคาร์บอนเท่านั้นที่เสถียรเพียงพอที่ st.O.C. –4 เพื่อให้มีอยู่ในธรรมชาติ – ในรูปของไฮโดรคาร์บอน (เนื่องจากมีเพียงมันเท่านั้นที่ค่อนข้าง มูลค่าสูง EO เท่ากับ 2.5 และสำหรับส่วนที่เหลือ - 1.9 และต่ำกว่า)

นอกจากนี้ C ยังพบบนโลกในรูปของสารธรรมดา (โดยเฉพาะในถ่านหิน25) สารประกอบธรรมชาติของคาร์บอนอะนาล็อก - สารที่ซับซ้อนตัวอย่างเช่น: SnO2 (แร่แคสซิเทอไรต์) และ PbS (ที่เรียกว่าความแวววาวของตะกั่ว)

ให้เราเน้นย้ำว่าแม้ว่า C จะถูกเรียกว่า (ในปี พ.ศ. 2340) คาร์บอน (การก่อตัวเป็นคาร์บอน) แต่ปริมาณสำรองทางธรรมชาติหลักของมันไม่ใช่ถ่านหิน แต่เป็นอะคาร์บอเนต (หินปูน หินอ่อน ชอล์ก ฯลฯ )

ซิลิคอนถูกแสดงบนโลกด้วยสารประกอบออกซิเจน ซึ่งคิดเป็น 58.3% ของเปลือกโลก ได้แก่ ซิลิกา SiO2 (ทราย ควอตซ์26 โทแพซ อเมทิสต์) ซิลิเกต (แร่ใยหิน MgSiO3 ไมกา เฟลด์สปาร์ ฯลฯ) และหินแกรนิต syenites27 เช่น ส่วนผสมจากธรรมชาติของทราย ไมก้า และเฟลด์สปาร์ ในฐานะที่เป็นธาตุรอง จึงพบซิลิคอนด้วย ร่างกายมนุษย์และมีบทบาททางชีววิทยาที่สำคัญ และยิ่งบุคคลนั้นมีอายุมากเท่าใด ก็ยิ่งมี Si น้อยลงเท่านั้น

ซิลิคอนอุตสาหกรรม (เช่น ค่อนข้างสกปรก) ได้มาจากออกไซด์ธรรมชาติ คาร์บอเทอร์มิกเช่นเดียวกับระบบอะนาล็อก แต่ PbS จะถูกแปลงเป็น PbO ก่อนโดยการยิง

6.2. โครงสร้างและสมบัติทางกายภาพของสารเชิงเดี่ยว

คุณสมบัติของคาร์บอน. สารเชิงเดี่ยว C ทั้งหมดเกิดขึ้นจากอะตอมของคาร์บอนในสถานะตื่นเต้น sp3 และเนื่องจากรัศมีอะตอมของ C นั้นค่อนข้างเล็กเช่นกัน พันธะ C–C

กลับกลายเป็นว่ามีความคงทนมากที่สุด

นอกจากนี้ อะตอมของคาร์บอนมีโอกาสน้อยกว่า N ที่จะเกิดการทับซ้อนกัน (เนื่องจากมีรัศมี C มากกว่า) ดังนั้นถึงแม้จะมีอนุภาค C2 อยู่ แต่ก็ไม่เหมือนกับ N2 ตรงที่ไม่เสถียร ตรงกันข้ามกลับมีมาก

ขึ้นไปอีก โพลีเมอร์โฮโมนิวเคลียร์มีความเสถียรซึ่งในอะตอมของคาร์บอน

แต่ละคู่มีพันธะสี่อัน นี่เป็นทั้งเพชรสารเชิงเดี่ยวและสารประกอบอินทรีย์จำนวนมาก

25 ปริมาณคาร์บอนในแอนทราไซต์คือ 96% ในถ่านหินสีน้ำตาล - 72% และในไม้แห้ง -

สีน้ำเงิน – 50%

26 หินคริสตัลยังเป็นของควอตซ์ด้วย - ขนาดของคริสตัลธรรมชาติบางส่วนถึง 2 เมตร

27 "เสาครัสโนยาสค์" อันโด่งดังทำจากไซไนต์

อย่างไรก็ตาม อะตอม C สามารถสร้างรูปแบบที่ค่อนข้างมีประสิทธิภาพ โดยซ้อนทับกัน และขึ้นอยู่กับพันธะหลายหลาก (c.s.) ระหว่างอะตอมของคาร์บอน รูปแบบ allotropic ต่างๆ ของ C มีความโดดเด่น: เพชร (c.s. = 1), กราไฟท์ (c.s. = 1.3) ปืนสั้น (k.s. = 2) ฯลฯ เรามาพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมกันดีกว่า

คาร์บิน. สารคาร์บอนอย่างง่ายนี้ เช่นเดียวกับพลาสติกกำมะถัน มีโครงสร้างเป็นเส้นใย แต่เส้นใยของมันไม่ซิกแซก แต่เป็นเส้นตรง

มีรูปร่างเหมือนกัน - อยู่ตรงกลางระหว่าง sha-

เหล้ารัมและดัมเบล (ในรูปที่ 7, a และ 8 หนึ่งใน GO จะถูกวาดด้วยเส้นหนาขึ้นเพื่อความชัดเจน) กระบวนการผสมออร์บิทัลและ

หนึ่ง p ออร์บิทัลเรียกว่า sp ไฮบริดไดเซชัน

ข้าว. 7. การผสมพันธุ์ของออร์บิทัล: a) spb) sp2 c) sp3

เนื่องจาก GO มีรูปร่างไม่สมมาตร พวกมันจึงทับซ้อนกับวงโคจรของอะตอมอื่นมากขึ้น (เมื่อสร้างพันธะกับพวกมัน ดังแสดงในรูปที่ 8) และก่อตัวขึ้น

พวกเขาเรียกร้องให้มี CS ที่ทนทานมากขึ้น

เราเน้นย้ำว่ามุมระหว่างแกนของพันธะสองพันธะระหว่าง sp ไฮบริดไดเซชันเท่ากับ 180° เนื่องจาก ไฮบริดออร์บิทัลเนื่องจากประจุลบของอิเล็กตรอนที่อยู่บนพวกมันจึงขับไล่ซึ่งกันและกัน -

เซี่ย กล่าวคือ มีแนวโน้มที่จะ ระยะทางสูงสุดจากกันและกัน. เป็นผลให้ส่วนของสามอะตอมกลายเป็นเส้นตรง (รูปที่ 8) และเนื่องจากในคาร์ไบน์ อะตอมของคาร์บอนทั้งหมดในสายโซ่ซึ่งก่อรูปพันธะสองเส้น มี sp-hybridization ของวงโคจรของมัน สายโซ่เหล่านี้จึงเป็นเส้นตรงเช่นกัน ยิ่งไปกว่านั้น วงโคจร 2pz และ 2py ของแต่ละอะตอมของ C ในคาร์ไบน์มีส่วนในการทับซ้อนกัน ทำให้เกิดพันธะคู่ (หรือสามเท่า) ในสายโซ่:

ซี ซี ซี (ซี ซี ซี)

กราไฟท์ ในกราไฟต์ อะตอมของคาร์บอนทั้งหมดจะสร้างพันธะ 3 พันธะโดยมี Cs ที่อยู่ใกล้เคียงกัน 3 ตัว โดยใช้ s-, px- และ pz-orbitals (รูปที่ 7b) ซึ่งหมายความว่าเรามีการผสมพันธุ์ sp2 ซึ่งมุมระหว่างแกนพันธะเท่ากับ 120° ดังนั้นเศษของอะตอมทั้งสี่จึงเป็นตัวแทน สามเหลี่ยมแบน(ดูรูปที่ 9) เศษสามเหลี่ยมเมื่อนำมารวมกันจะทำให้เกิดชั้นแบนที่ประกอบด้วยรูปหกเหลี่ยม โดยที่มุมจะมีขนาด 120° พอดี

ดังนั้นโครงตาข่ายกราไฟท์จึงถูกสร้างขึ้นจากชั้นต่างๆ พวกเขาเชื่อมต่อถึงกันโดยใช้ MMS และวงโคจรที่สี่ (py -) ของแต่ละอะตอมของกราไฟท์ C มีส่วนร่วมในการทับซ้อนโดยทั่วไปกับอะตอมทั้งหมดในชั้นของมัน การทับซ้อนทั่วไปนี้ทำให้ p-อิเล็กตรอนมีความคล่องตัวเกือบเท่ากับในโลหะ เป็นผลให้กราไฟท์มีสีเทาเหมือนกับ M หลายๆ ตัว และนำกระแสไฟฟ้าได้ (แต่เฉพาะตามชั้นต่างๆ และไม่ตั้งฉากกับชั้นเหล่านั้น)

โดยทั่วไปกราไฟท์ขัดแตะมีความแข็งแรงเนื่องจากทนความร้อนได้ (mp 3800 ° C) ดังนั้นจึงทำจากกราไฟท์ที่ทนไฟเช่นถ้วยใส่ตัวอย่าง แต่เนื่องจาก MMC ระหว่างชั้นจะอ่อนกว่า CS ในชั้นมาก จึงสามารถลอกกราไฟท์ได้ง่ายมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อคุณกดบนกระดาษ ร่องรอยสีเทาจะยังคงอยู่ ดังนั้นกราไฟท์ (ชื่อของมันแปลจากภาษาเยอรมันหมายถึง

เรียกว่า "การเขียน") ใช้สำหรับการผลิตดินสอและในเทคโนโลยียังเป็นสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็งระหว่างชิ้นส่วนที่ถู

สังเกตว่ามากมาย การเชื่อมต่อที่เรียบง่าย C (โค้ก, เขม่า, สารพื้นฐานของถ่านหิน ฯลฯ) ได้แก่ ผลึกละเอียดกราไฟท์หลากหลายชนิด

เมื่อไม่นานมานี้ ได้รับสารเชิงเดี่ยว C ใหม่:

ท่อคาร์บอน(โมเลกุลของมันมีลักษณะคล้ายหลอด) ฟูลเลอรีน

(ประกอบด้วยตัวอย่างเช่น "ลูกบอล" C60 หรือ C70) ฯลฯ และทั้งหมดเช่นเดียวกับกราไฟท์ถูกสร้างขึ้นจากสามเหลี่ยม แต่ไม่ใช่แบบแบนเนื่องจากอะตอม C ในพวกมันมีการไฮบริดของออร์บิทัล sp2 เพียงประมาณเท่านั้น

เพชร. คาร์บอนรูปแบบที่สวยที่สุดคือเพชร (สารโปร่งใสที่หักเหรังสีแสงอย่างรุนแรง) ในนั้น C orbitals ทั้งสี่ (s- และสาม p-) ของแต่ละอะตอมของคาร์บอนมีส่วนร่วมในการทับซ้อนของอะตอม C ที่อยู่ใกล้เคียงสี่อะตอม ซึ่งหมายความว่าเรามี sp3 ไฮบริดไดเซชัน (รูปที่ 7c) ซึ่งมุมระหว่างพันธะคือ data 109 0 และอะตอมของคาร์บอน 5 อะตอมที่เชื่อมต่อกันในลักษณะนี้ก่อให้เกิดจัตุรมุขนั่นคือ รูปแบบปริมาตร

จากข้อเท็จจริงที่ว่าอะตอม C แต่ละอะตอมในเพชร (ยกเว้นอะตอมที่พื้นผิว) มีพันธะสี่พันธะ จัตุรมุขจึงเชื่อมต่อถึงกันด้วยพันธะเคมีเท่านั้น จึงเกิดรูปแบบ การประสานงานที่มั่นคงตะแกรง. และเนื่องจากพันธบัตร -С–С ทนทานที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้(แข็งแกร่งกว่าจำไว้เฉพาะในโมเลกุล H2) ดังนั้นเพชรจึงเป็นเช่นนั้น สารที่ยากที่สุดของสิ่งที่รู้จักบนโลก (ชื่อในภาษาอาหรับแปลว่า "ยากที่สุด")

เนื่องจากความแข็งสูง การใช้เพชรในอุตสาหกรรมจึงเพิ่มพลังของอุปกรณ์และอายุการใช้งานได้ 2-3 เท่า เพชรใช้สำหรับตัดกระจก เจียรวัสดุแข็ง เจาะหิน ฯลฯ นอกจากนี้ เกือบครึ่งหนึ่งของตัวอย่างที่ใช้นั้นได้มาจากกราไฟท์เทียม

วิธีหนึ่งในการสังเคราะห์เพชรคือการใช้แรงดันสูงพิเศษกับกราไฟท์ที่ให้ความร้อนสูง ซึ่งนำชั้นกราไฟท์มารวมกันมากจนเกิดพันธะระหว่างพวกมัน (โดยการทับซ้อนกันของวงโคจรไพ-ออร์บิทัล)

ในกรณีนี้ sp2 -การผสมพันธุ์จะกลายเป็น sp3 - ดังนั้นตาข่ายแบบชั้นจึงถูกแทนที่ การประสานงาน(ส่งผลให้คุณสมบัติการนำไฟฟ้าและ "การย้อมสี" หายไป) เช่น เพชรถูกสร้างขึ้น มันยากพอๆ กับของจริง แต่ภายนอกมันไม่น่าดึงดูด (เนื่องจากมีส่วนผสมของกราไฟท์) ดังนั้นเพชรธรรมชาติเท่านั้นจึงจะเหมาะกับเครื่องประดับ ที่ใหญ่ที่สุดมีน้ำหนัก 600 กรัม

• การกำหนด - ศรี (ซิลิคอน);
• ระยะเวลา - III;
• กลุ่ม - 14 (IVa);
• มวลอะตอม - 28.0855;
• เลขอะตอม - 14;
• รัศมีอะตอม = 132 น.;
• รัศมีโควาเลนต์ = 231 น.;
• การกระจายอิเล็กตรอน - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 ;
• อุณหภูมิหลอมละลาย = 1412°C;
• จุดเดือด = 2355°C;
• อิเล็กโทรเนกาติวีตี้ (อ้างอิงจาก Pauling/อ้างอิงจาก Alpred และ Rochow) = 1.90/1.74;
• สถานะออกซิเดชัน: +4, +2, 0, -4;
• ความหนาแน่น (หมายเลข) = 2.33 g/cm3;
• ปริมาตรฟันกราม = 12.1 ซม. 3 /โมล

สารประกอบซิลิกอน:

ซิลิคอนถูกแยกออกครั้งแรกในรูปแบบบริสุทธิ์ในปี พ.ศ. 2354 (J. L. Gay-Lussac และ L. J. Tenard ของฝรั่งเศส) ซิลิกอนธาตุบริสุทธิ์ได้รับมาในปี ค.ศ. 1825 (ชาวสวีเดน เจ. เจ. เบอร์เซลิอุส) องค์ประกอบทางเคมีได้รับชื่อ "ซิลิคอน" (แปลจากภาษากรีกโบราณว่าภูเขา) ในปี พ.ศ. 2377 (นักเคมีชาวรัสเซีย G. I. Hess)

ซิลิคอนมีมากที่สุด (รองจากออกซิเจน) องค์ประกอบทางเคมีบนโลก (เนื้อหาในเปลือกโลกอยู่ที่ 28-29% โดยน้ำหนัก) ในธรรมชาติ ซิลิคอนมักมีอยู่ในรูปของซิลิกา (ทราย ควอตซ์ หินเหล็กไฟ เฟลด์สปาร์) เช่นเดียวกับในซิลิเกตและอะลูมิโนซิลิเกต ในรูปแบบบริสุทธิ์ ซิลิคอนนั้นหายากมาก ซิลิเกตธรรมชาติหลายชนิดในรูปแบบบริสุทธิ์ได้แก่ หินมีค่า: มรกต บุษราคัม พลอยสีฟ้า - ล้วนเป็นซิลิคอน ผลึกซิลิคอนบริสุทธิ์ (IV) ออกไซด์เกิดขึ้นในรูปของหินคริสตัลและควอตซ์ ซิลิคอนออกไซด์ซึ่งมีสิ่งสกปรกต่าง ๆ ก่อตัวเป็นหินมีค่าและกึ่งมีค่า - อเมทิสต์, อาเกต, แจสเปอร์

ข้าว. โครงสร้างของอะตอมซิลิคอน

การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของซิลิคอนคือ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 (ดูโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม) ที่ระดับพลังงานภายนอก ซิลิคอนมีอิเล็กตรอน 4 ตัว โดย 2 ตัวจับคู่กันในระดับย่อย 3s + 2 ตัวไม่จับคู่ใน p-ออร์บิทัล เมื่ออะตอมของซิลิคอนเปลี่ยนไปสู่สถานะตื่นเต้น อิเล็กตรอนหนึ่งตัวจากระดับย่อย s “ออกจาก” คู่ของมันและเคลื่อนไปยังระดับย่อย p ซึ่งมีวงโคจรอิสระหนึ่งวง ดังนั้นในสภาวะตื่นเต้น โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมซิลิคอนจึงมีรูปแบบดังนี้: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3

ข้าว. การเปลี่ยนอะตอมของซิลิคอนไปสู่สถานะตื่นเต้น

ดังนั้น ซิลิคอนในสารประกอบสามารถแสดงค่าความจุเป็น 4 (บ่อยที่สุด) หรือ 2 (ดูค่าความจุ) ซิลิคอน (เช่นเดียวกับคาร์บอน) ที่ทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบและรูปแบบอื่น ๆ พันธะเคมีโดยสามารถให้อิเล็กตรอนและยอมรับได้ แต่ความสามารถในการรับอิเล็กตรอนในอะตอมของซิลิคอนนั้นเด่นชัดน้อยกว่าในอะตอมของคาร์บอนเนื่องจากอะตอมของซิลิคอนมีขนาดใหญ่กว่า

สถานะออกซิเดชันของซิลิคอน:

• -4 : SiH 4 (ไซเลน), Ca 2 Si, Mg 2 Si (ซิลิเกตโลหะ);
• +4 - เสถียรที่สุด: SiO 2 (ซิลิคอนออกไซด์), H 2 SiO 3 (กรดซิลิก), ซิลิเกตและซิลิคอนเฮไลด์
• 0 : ศรี (สารธรรมดา)

ซิลิคอนเป็นสารธรรมดา

ซิลิคอนเป็นสารผลึกสีเทาเข้มที่มีความมันวาวของโลหะ ผลึกซิลิคอนเป็นสารกึ่งตัวนำ

ซิลิคอนก่อรูปการปรับเปลี่ยนแบบ allotropic เพียงครั้งเดียว คล้ายกับเพชร แต่ไม่แข็งแรงเท่า เนื่องจากพันธะ Si-Si ไม่แข็งแรงเท่าในโมเลกุลคาร์บอนของเพชร (ดูเพชร)

ซิลิคอนอสัณฐาน- ผงสีน้ำตาล มีจุดหลอมเหลว 1420°C

ผลึกซิลิคอนได้มาจากซิลิคอนอสัณฐานโดยการตกผลึกซ้ำ ต่างจากซิลิคอนอสัณฐานซึ่งมีฤทธิ์ค่อนข้างมาก เคมีผลึกซิลิคอนมีความเฉื่อยมากกว่าในแง่ของปฏิกิริยากับสารอื่น

โครงสร้างของโครงตาข่ายคริสตัลของซิลิคอนจะทำซ้ำโครงสร้างของเพชร - แต่ละอะตอมถูกล้อมรอบด้วยอะตอมอีกสี่อะตอมซึ่งอยู่ที่จุดยอดของจัตุรมุข อะตอมถูกยึดเข้าด้วยกันด้วยพันธะโควาเลนต์ซึ่งไม่แข็งแรงเท่าพันธะคาร์บอนในเพชร ด้วยเหตุนี้ถึงแม้จะไม่มีก็ตาม พันธะโควาเลนต์บางส่วนในผลึกซิลิกอนแตกออก ส่งผลให้มีการปล่อยอิเล็กตรอนบางส่วนออกมา ทำให้ซิลิคอนมีค่าการนำไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย เมื่อซิลิคอนร้อนขึ้น ท่ามกลางแสงหรือเมื่อมีการเติมสิ่งเจือปนลงไป จำนวนพันธะโควาเลนต์ที่แตกออกจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้จำนวนอิเล็กตรอนอิสระเพิ่มขึ้น และดังนั้น ค่าการนำไฟฟ้าของซิลิคอนก็เพิ่มขึ้นด้วย

คุณสมบัติทางเคมีของซิลิคอน

เช่นเดียวกับคาร์บอน ซิลิคอนสามารถเป็นได้ทั้งตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดซ์ ขึ้นอยู่กับว่าสารใดที่ทำปฏิกิริยากับสารนั้น

เลขที่. ซิลิคอนทำปฏิกิริยากับฟลูออรีนเท่านั้น ซึ่งอธิบายได้ด้วยโครงตาข่ายคริสตัลที่ค่อนข้างแข็งแกร่งของซิลิคอน

ซิลิคอนทำปฏิกิริยากับคลอรีนและโบรมีนที่อุณหภูมิเกิน 400°C

ซิลิคอนทำปฏิกิริยากับคาร์บอนและไนโตรเจนที่อุณหภูมิสูงมากเท่านั้น

• ในการทำปฏิกิริยากับอโลหะ ซิลิคอนจะทำหน้าที่ดังนี้ สารรีดิวซ์:
  • ที่ สภาวะปกติในบรรดาอโลหะ ซิลิคอนทำปฏิกิริยากับฟลูออรีนเท่านั้น จึงเกิดเป็นซิลิคอนเฮไลด์:
    ศรี + 2F 2 = SiF 4
  • ที่อุณหภูมิสูง ซิลิคอนทำปฏิกิริยากับคลอรีน (400°C) ออกซิเจน (600°C) ไนโตรเจน (1,000°C) คาร์บอน (2000°C):
    • Si + 2Cl 2 = SiCl 4 - ซิลิคอนเฮไลด์;
    • Si + O 2 = SiO 2 - ซิลิคอนออกไซด์;
    • 3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 - ซิลิคอนไนไตรด์;
    • Si + C = SiC - คาร์บอรันดัม (ซิลิคอนคาร์ไบด์)
• ในการทำปฏิกิริยากับโลหะจะมีซิลิคอนเป็น ออกซิไดซ์(ขึ้นรูป ซาลิไซด์:
  ศรี + 2มก. = มก. 2 ศรี
• ในการทำปฏิกิริยากับสารละลายเข้มข้นของอัลคาไล ซิลิคอนจะทำปฏิกิริยากับการปล่อยไฮโดรเจนที่ก่อตัว เกลือที่ละลายน้ำได้กรดซิลิซิก เรียกว่า ซิลิเกต:
  ศรี + 2NaOH + H 2 O = นา 2 SiO 3 + 2H 2
• ซิลิคอนไม่ทำปฏิกิริยากับกรด (ยกเว้น HF)

การเตรียมและการใช้ซิลิคอน

การได้รับซิลิคอน:

• ในห้องปฏิบัติการ - จากซิลิกา (อลูมิเนียมบำบัด):
  3SiO 2 + 4Al = 3Si + 2Al 2 O 3
• ในอุตสาหกรรม - โดยการลดซิลิคอนออกไซด์ด้วยโค้ก (ซิลิคอนบริสุทธิ์ทางเทคนิค) ที่อุณหภูมิสูง:
  SiO 2 + 2C = Si + 2CO
• ซิลิคอนที่บริสุทธิ์ที่สุดได้มาจากการลดซิลิคอนเตตระคลอไรด์ด้วยไฮโดรเจน (สังกะสี) ที่อุณหภูมิสูง:
  SiCl 4 +2H 2 = Si+4HCl

การประยุกต์ใช้ซิลิคอน:

• การผลิตองค์ประกอบรังสีเซมิคอนดักเตอร์
• เป็นสารเติมแต่งทางโลหะวิทยาในการผลิตสารประกอบทนความร้อนและทนกรด
• ในการผลิตโฟโตเซลล์สำหรับแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์
• เป็นวงจรเรียงกระแสไฟ AC

รายละเอียดและคุณสมบัติของซิลิกอน

ซิลิคอน - องค์ประกอบกลุ่มที่สี่ ช่วงที่สามในตารางองค์ประกอบ เลขอะตอม 14 สูตรซิลิกอน- 3s2 3p2. มันถูกกำหนดให้เป็นองค์ประกอบในปี ค.ศ. 1811 และในปี ค.ศ. 1834 ได้รับชื่อภาษารัสเซียว่า "ซิลิคอน" แทนที่จะเป็น "ซิซิลี" ก่อนหน้านี้ ละลายที่ 1414° C เดือดที่ 2349° C

มีลักษณะคล้ายกับโครงสร้างโมเลกุล แต่มีความแข็งน้อยกว่า ค่อนข้างเปราะบางเมื่อถูกความร้อน (อย่างน้อย 800° C) มันจะกลายเป็นพลาสติก โปร่งแสงด้วยรังสีอินฟราเรด Monocrystalline Silicon มีคุณสมบัติเซมิคอนดักเตอร์ ตามลักษณะบางประการ อะตอมซิลิคอนคล้ายกับโครงสร้างอะตอมของคาร์บอน ซิลิคอนอิเล็กตรอนมีเลขเวเลนซ์เดียวกันกับโครงสร้างคาร์บอน

คนงาน คุณสมบัติของซิลิกอนขึ้นอยู่กับเนื้อหาของเนื้อหาบางอย่างในนั้น ซิลิคอนมีค่าการนำไฟฟ้าหลายประเภท โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งเหล่านี้คือประเภท "รู" และ "อิเล็กทรอนิกส์" เพื่อให้ได้สิ่งแรก โบรอนจะถูกเติมลงในซิลิคอน ถ้าคุณเพิ่ม ฟอสฟอรัส, ซิลิคอนได้รับการนำไฟฟ้าประเภทที่สอง ถ้าซิลิคอนถูกให้ความร้อนร่วมกับโลหะอื่นๆ จะเกิดสารประกอบเฉพาะที่เรียกว่า “ซิลิไซด์” เกิดขึ้น เช่น ในปฏิกิริยา “ แมกนีเซียมซิลิคอน«.

ซิลิคอนที่ใช้สำหรับความต้องการด้านอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการประเมินโดยลักษณะของชั้นบนเป็นหลัก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใส่ใจเป็นพิเศษกับคุณภาพเนื่องจากส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพโดยรวม ขึ้นอยู่กับการทำงานของอุปกรณ์ที่ผลิต เพื่อให้ได้ลักษณะที่ยอมรับได้มากที่สุดของชั้นบนของซิลิคอน จะต้องได้รับการบำบัดด้วยวิธีทางเคมีต่างๆ หรือฉายรังสี

สารประกอบ "ซัลเฟอร์-ซิลิคอน"ก่อให้เกิดซิลิคอนซัลไฟด์ซึ่งมีปฏิกิริยากับน้ำและออกซิเจนได้ง่าย เมื่อทำปฏิกิริยากับออกซิเจนภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงกว่า400°C ปรากฎ ซิลิกา.ที่อุณหภูมิเดียวกันจะเกิดปฏิกิริยากับคลอรีนและไอโอดีนรวมถึงโบรมีนในระหว่างที่เกิดสารระเหย - เตตราเฮไลด์

การรวมซิลิกอนและไฮโดรเจนเข้าด้วยกันโดยการสัมผัสโดยตรงจะไม่สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากมีวิธีการทางอ้อม ที่อุณหภูมิ 1,000°C อาจเกิดปฏิกิริยากับไนโตรเจนและโบรอนได้ ส่งผลให้เกิดซิลิคอนไนไตรด์และโบไรด์ ที่อุณหภูมิเดียวกันเมื่อรวมซิลิกอนกับคาร์บอนก็สามารถผลิตได้ ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่เรียกว่า “คาร์บอรันดัม” องค์ประกอบนี้มีโครงสร้างที่มั่นคงกิจกรรมทางเคมีช้า ใช้เป็นสารขัด

ในการเชื่อมต่อกับ เหล็ก, ซิลิคอนเป็นส่วนผสมพิเศษซึ่งช่วยให้องค์ประกอบเหล่านี้หลอมละลายซึ่งผลิตเซรามิกเฟอร์โรซิลิคอน นอกจากนี้จุดหลอมเหลวยังต่ำกว่าการหลอมแยกกันมาก ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1200° C จะเกิดการก่อตัวของ ซิลิคอนออกไซด์ปรากฎว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการ ซิลิคอนไฮดรอกไซด์. เมื่อแกะสลักซิลิกอน จะใช้สารละลายน้ำอัลคาไลน์ อุณหภูมิจะต้องมีอย่างน้อย 60 องศาเซลเซียส

เงินฝากและการขุดซิลิคอน

ธาตุนี้มีมากเป็นอันดับสองของโลก สาร. ซิลิคอนคิดเป็นเกือบหนึ่งในสามของปริมาตรเปลือกโลก มีเพียงออกซิเจนเท่านั้นที่พบได้ทั่วไป โดยส่วนใหญ่จะแสดงออกโดยซิลิกา ซึ่งเป็นสารประกอบที่มีซิลิคอนไดออกไซด์เป็นหลัก อนุพันธ์หลักของซิลิคอนไดออกไซด์คือ หินเหล็กไฟ ทรายชนิดต่างๆ ควอตซ์ และสนาม หลังจากนั้นก็มีสารประกอบซิลิเกตของซิลิกอน Nativeness เป็นปรากฏการณ์ที่หาได้ยากสำหรับซิลิคอน

การใช้งานซิลิคอน

ซิลิคอน, คุณสมบัติทางเคมี ซึ่งกำหนดขอบเขตการใช้งานแบ่งออกเป็นหลายประเภท ซิลิคอนบริสุทธิ์น้อยกว่าจะใช้สำหรับความต้องการด้านโลหะวิทยา: ตัวอย่างเช่นสำหรับสารเติมแต่งใน อลูมิเนียม, ซิลิคอนเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ deoxidizers ฯลฯ อย่างแข็งขัน มันปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของโลหะอย่างแข็งขันโดยการเพิ่มเข้าไป สารประกอบ. ซิลิคอนผสมพวกมัน เปลี่ยนการทำงาน ลักษณะเฉพาะของซิลิคอนจำนวนที่น้อยมากก็เพียงพอแล้ว

นอกจากนี้ อนุพันธ์คุณภาพสูงยังผลิตจากซิลิคอนดิบ โดยเฉพาะซิลิคอนโมโนและโพลีคริสตัลไลน์ รวมถึงซิลิคอนอินทรีย์ ได้แก่ ซิลิโคนและน้ำมันอินทรีย์ต่างๆ นอกจากนี้ยังพบว่ามีการใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตปูนซีเมนต์และแก้วอีกด้วย มันไม่ได้ข้ามการผลิตอิฐ โรงงานที่ผลิตเครื่องลายครามก็ทำไม่ได้ถ้าไม่มีมัน

ซิลิคอนเป็นส่วนหนึ่งของกาวซิลิเกตที่รู้จักกันดีซึ่งใช้สำหรับงานซ่อมแซมและก่อนหน้านี้เคยใช้สำหรับความต้องการในสำนักงานจนกระทั่งมีสิ่งทดแทนที่ใช้งานได้จริงปรากฏขึ้น ผลิตภัณฑ์พลุไฟบางชนิดยังมีซิลิคอนอยู่ด้วย ไฮโดรเจนสามารถผลิตได้จากไฮโดรเจนและโลหะผสมของเหล็กในที่โล่ง

ใช้อะไรคุณภาพดีกว่ากัน? ซิลิคอน? จานแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ยังมีซิลิคอนซึ่งโดยธรรมชาติแล้วไม่ใช่ด้านเทคนิค สำหรับความต้องการเหล่านี้ ต้องใช้ซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์ในอุดมคติหรืออย่างน้อยก็ต้องใช้ซิลิคอนทางเทคนิคที่มีความบริสุทธิ์ระดับสูงสุด

ที่เรียกว่า "ซิลิคอนอิเล็กทรอนิกส์"ซึ่งมีซิลิคอนเกือบ 100% มีประสิทธิภาพที่ดีกว่ามาก ดังนั้นจึงเป็นที่ต้องการในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำสูงและวงจรไมโครที่ซับซ้อน การผลิตของพวกเขาต้องการการผลิตที่มีคุณภาพสูง วงจร, ซิลิคอนซึ่งควรไปเฉพาะหมวดหมู่สูงสุดเท่านั้น การทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับจำนวนเท่าใด ประกอบด้วยซิลิคอนสิ่งสกปรกที่ไม่พึงประสงค์

ซิลิคอนครอบครองสถานที่สำคัญทางธรรมชาติ และสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ต้องการมันอยู่ตลอดเวลา สำหรับพวกเขานี่คือองค์ประกอบของอาคารเนื่องจากมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสุขภาพของระบบกล้ามเนื้อและกระดูก ทุกวันคนดูดซึมได้มากถึง 1 กรัม สารประกอบซิลิกอน.

ซิลิคอนอาจเป็นอันตรายได้หรือไม่?

ใช่ เนื่องจากซิลิคอนไดออกไซด์มีแนวโน้มที่จะเกิดฝุ่นได้ง่าย มีผลระคายเคืองต่อพื้นผิวเมือกของร่างกายและสามารถสะสมในปอดทำให้เกิดซิลิโคซิสได้ เพื่อจุดประสงค์นี้ ในการผลิตที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลองค์ประกอบซิลิกอน จำเป็นต้องใช้เครื่องช่วยหายใจ การมีอยู่ของพวกมันมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อพูดถึงซิลิคอนมอนอกไซด์

ราคาซิลิคอน

ดังที่คุณทราบ เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ทั้งหมดตั้งแต่โทรคมนาคมไปจนถึงเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ มีพื้นฐานมาจากการใช้ซิลิคอน โดยใช้คุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์ อะนาล็อกอื่น ๆ ถูกนำมาใช้ในระดับที่น้อยกว่ามาก คุณสมบัติเฉพาะของซิลิคอนและอนุพันธ์ของมันยังคงไม่มีใครเทียบได้ในอีกหลายปีต่อจากนี้ แม้ว่าราคาจะลดลงในปี 2544 ซิลิกอน, ขายกลับคืนสู่ภาวะปกติอย่างรวดเร็ว และในปี 2546 มูลค่าการค้าอยู่ที่ 24,000 ตันต่อปี

สำหรับเทคโนโลยีล่าสุดที่ต้องการความบริสุทธิ์ของซิลิคอนเกือบคริสตัลอะนาล็อกทางเทคนิคไม่เหมาะ และเนื่องมาจากเขา ระบบที่ซับซ้อนราคาทำความสะอาดจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซิลิคอนชนิดโพลีคริสตัลไลน์นั้นพบได้ทั่วไปมากกว่า โดยต้นแบบโมโนคริสตัลไลน์นั้นมีความต้องการน้อยกว่า ในขณะเดียวกัน ส่วนแบ่งของซิลิคอนที่ใช้สำหรับเซมิคอนดักเตอร์ก็ครองส่วนแบ่งมูลค่าการค้าอย่างมาก

ราคาสินค้าจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์และวัตถุประสงค์ ซิลิคอนซื้อซึ่งสามารถเริ่มต้นที่ 10 เซนต์ต่อกิโลกรัมของวัตถุดิบดิบ และสูงถึง 10 ดอลลาร์ขึ้นไปสำหรับซิลิคอน "อิเล็กทรอนิกส์"

ซิลิคอนในรูปแบบอิสระถูกแยกออกในปี ค.ศ. 1811 โดย J. Gay-Lussac และ L. Thénard โดยการส่งไอของซิลิคอนฟลูออไรด์ไปบนโพแทสเซียมที่เป็นโลหะ แต่ไม่ได้อธิบายว่าเป็นองค์ประกอบ นักเคมีชาวสวีเดน J. Berzelius ในปี 1823 ให้คำอธิบายเกี่ยวกับซิลิคอนที่เขาได้รับจากการบำบัดเกลือโพแทสเซียม K 2 SiF 6 ด้วยโลหะโพแทสเซียมที่อุณหภูมิสูง องค์ประกอบใหม่ได้รับการตั้งชื่อว่า "ซิลิคอน" (จากภาษาละติน silex - หินเหล็กไฟ) ชื่อรัสเซีย"ซิลิคอน" เปิดตัวในปี พ.ศ. 2377 โดยนักเคมีชาวรัสเซีย ชาวเยอรมัน อิวาโนวิช เฮสส์ แปลจากภาษากรีกโบราณ ครอมนอซ- "หน้าผาภูเขา"

อยู่ในธรรมชาติได้รับ:

ในธรรมชาติ ซิลิคอนเกิดขึ้นในรูปของไดออกไซด์และซิลิเกต องค์ประกอบที่แตกต่างกัน. ซิลิกาธรรมชาติส่วนใหญ่อยู่ในรูปของควอตซ์ แม้ว่าแร่ธาตุอื่นๆ เช่น คริสโตบาไลท์ ไตรไดไมต์ ไคไทต์ และคูไซต์ก็มีอยู่เช่นกัน ซิลิกาอสัณฐานพบได้ในตะกอนไดอะตอมที่ก้นทะเลและมหาสมุทร โดยตะกอนเหล่านี้เกิดจาก SiO 2 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไดอะตอมและซิลิกาบางชนิด
สามารถรับซิลิคอนฟรีได้โดยการเผาทรายขาวละเอียดด้วยแมกนีเซียมซึ่ง องค์ประกอบทางเคมีเกือบจะเป็นซิลิคอนออกไซด์บริสุทธิ์ SiO 2 +2Mg=2MgO+Si ในอุตสาหกรรม ซิลิคอนเกรดทางเทคนิคได้มาโดยการลด SiO 2 ที่ละลายด้วยโค้กที่อุณหภูมิประมาณ 1,800°C ในเตาอาร์ค ความบริสุทธิ์ของซิลิคอนที่ได้รับด้วยวิธีนี้สามารถสูงถึง 99.9% (สิ่งสกปรกหลักคือคาร์บอนและโลหะ)

คุณสมบัติทางกายภาพ:

ซิลิคอนอสัณฐานมีรูปของผงสีน้ำตาล ซึ่งมีความหนาแน่น 2.0 g/cm3 ผลึกซิลิกอนเป็นสารผลึกสีเทาเข้มมันวาว เปราะและแข็งมาก ตกผลึกในโครงตาข่ายเพชร นี่คือเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไป (นำไฟฟ้าได้ดีกว่าฉนวนเช่นยาง และแย่กว่าตัวนำเช่นทองแดง) ซิลิคอนเปราะบาง เมื่อได้รับความร้อนสูงกว่า 800 °C เท่านั้นจึงจะกลายเป็นสารพลาสติก สิ่งที่น่าสนใจคือซิลิคอนมีความโปร่งใสถึง รังสีอินฟราเรดโดยเริ่มต้นที่ความยาวคลื่น 1.1 ไมโครเมตร

คุณสมบัติทางเคมี:

ในทางเคมี ซิลิคอนไม่ได้ใช้งาน ที่ อุณหภูมิห้องทำปฏิกิริยากับก๊าซฟลูออรีนเท่านั้น ส่งผลให้เกิดซิลิคอนเตตราฟลูออไรด์ SiF 4 ที่ระเหยง่าย เมื่อถูกความร้อนจนถึงอุณหภูมิ 400-500 °C ซิลิคอนจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อสร้างไดออกไซด์ และกับคลอรีน โบรมีน และไอโอดีนเพื่อสร้างเตตราฮาไลด์ SiHal 4 ที่มีความผันผวนสูงที่สอดคล้องกัน ที่อุณหภูมิประมาณ 1,000°C ซิลิคอนจะทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนเพื่อสร้างไนไตรด์ Si 3 N 4 โดยมีโบรอน ซึ่งเป็นโบไรด์ที่มีความเสถียรทางความร้อนและทางเคมี SiB 3, SiB 6 และ SiB 12 ซิลิคอนไม่ทำปฏิกิริยาโดยตรงกับไฮโดรเจน
สำหรับการแกะสลักด้วยซิลิคอนนั้นมีการใช้ส่วนผสมของกรดไฮโดรฟลูออริกและกรดไนตริกกันอย่างแพร่หลาย
ทัศนคติต่อด่าง...
ซิลิคอนมีลักษณะเป็นสารประกอบที่มีสถานะออกซิเดชันที่ +4 หรือ -4

การเชื่อมต่อที่สำคัญที่สุด:

ซิลิคอนไดออกไซด์ SiO 2- (ซิลิคอนแอนไฮไดรด์) ...
...
กรดซิลิซิก- อ่อนแอ ไม่ละลายน้ำ เกิดขึ้นเมื่อเติมกรดลงในสารละลายซิลิเกตในรูปของเจล (สารคล้ายเจลาติน) H 4 SiO 4 (ออร์โธซิลิคอน) และ H 2 SiO 3 (เมตาซิลิคอนหรือซิลิคอน) มีอยู่ในสารละลายเท่านั้น และจะถูกแปลงเป็น SiO 2 อย่างถาวรเมื่อถูกความร้อนและทำให้แห้ง ผลลัพธ์ที่ได้คือผลิตภัณฑ์ที่มีรูพรุนที่เป็นของแข็ง ซิลิกาเจลมีพื้นผิวที่ได้รับการพัฒนาแล้วและใช้เป็นตัวดูดซับก๊าซ สารดูดความชื้น ตัวเร่งปฏิกิริยา และตัวพาตัวเร่งปฏิกิริยา
ซิลิเกต- เกลือของกรดซิลิซิกส่วนใหญ่ (ยกเว้นโซเดียมและโพแทสเซียมซิลิเกต) จะไม่ละลายในน้ำ คุณสมบัติ....
สารประกอบไฮโดรเจน- อะนาลอกของไฮโดรคาร์บอน ไซเลนสารประกอบที่อะตอมของซิลิคอนเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเดี่ยว แข็งแกร่งถ้าอะตอมของซิลิคอนเชื่อมต่อกันด้วยพันธะคู่ เช่นเดียวกับไฮโดรคาร์บอน สารประกอบเหล่านี้ก่อตัวเป็นโซ่และวงแหวน ไซเลนทั้งหมดสามารถจุดติดไฟได้เอง ก่อตัวเป็นส่วนผสมที่ระเบิดได้กับอากาศ และทำปฏิกิริยากับน้ำได้ง่าย

แอปพลิเคชัน:

ซิลิคอนมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในการผลิตโลหะผสมเพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้กับอลูมิเนียม ทองแดง และแมกนีเซียม และสำหรับการผลิตเฟอร์โรซิลิไซด์ ซึ่งมีความสำคัญในการผลิตเหล็กและเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ มีการใช้คริสตัลซิลิคอน พลังงานแสงอาทิตย์และอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ - ทรานซิสเตอร์และไดโอด ซิลิคอนยังทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตสารประกอบออร์กาโนซิลิกอนหรือไซลอกเซนที่ได้ในรูปของน้ำมัน สารหล่อลื่น พลาสติก และยางสังเคราะห์ สารประกอบซิลิกอนอนินทรีย์ถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีเซรามิกและแก้ว เป็นวัสดุฉนวนและเพียโซคริสตัล

สำหรับสิ่งมีชีวิตบางชนิด ซิลิคอนเป็นองค์ประกอบทางชีวภาพที่สำคัญ เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างรองรับในพืชและโครงกระดูกในสัตว์ ซิลิคอนมีความเข้มข้นในปริมาณมากโดยสิ่งมีชีวิตในทะเล - ไดอะตอม, เรดิโอลาเรียน, ฟองน้ำ ซิลิคอนจำนวนมากมีความเข้มข้นในหางม้าและธัญพืช โดยส่วนใหญ่อยู่ในวงศ์ย่อยของไม้ไผ่และข้าว รวมทั้งข้าวด้วย เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อมนุษย์ประกอบด้วยซิลิคอน (1-2)·10 -2% เนื้อเยื่อกระดูก - 17·10 -4% เลือด - 3.9 มก./ลิตร ซิลิคอนมากถึง 1 กรัมเข้าสู่ร่างกายมนุษย์พร้อมอาหารทุกวัน

อันโตนอฟ เอส.เอ็ม., โทมิลิน เค.จี.
มหาวิทยาลัยแห่งรัฐ HF Tyumen, 571 กลุ่ม