El silicona és un dels elements més demandats en tecnologia i indústria. Això ho deu a les seves propietats inusuals. Avui dia, hi ha molts compostos diferents d'aquest element que tenen un paper important en la síntesi i la creació de productes tècnics, plats, vidre, equipament, materials de construcció i acabats, joieria i altres indústries.
Característiques generals del silici
Si tenim en compte la posició del silici en el sistema periòdic, podem dir això:
- Situat al grup IV del subgrup principal.
- Número ordinal 14.
- Massa atòmica 28, 086.
- Símbol químic Si.
- Nom - silici, o en llatí - silicium.
- Configuració electrònica de la capa exterior 4e:2e:8e.
La xarxa cristal·lina del silici és similar a la del diamant. Els àtoms es troben als nodes, el seu tipus és cúbic centrat en la cara. Tanmateix, a causa de la longitud d'enllaç més llarga, les propietats físiques del silici són molt diferents de les de la modificació al·lotròpica del carboni.
Propietats físiques i químiques
N'hi ha dosmodificacions al·lotròpiques d'aquest element: amorf i cristal·lí. Són molt semblants. Tanmateix, com passa amb altres substàncies, la principal diferència entre elles és la xarxa cristal·lina de silici.
En aquest cas, ambdues modificacions són pols de colors diferents.
1. El silici cristal·lí és una pols semblant a un metall brillant de color gris fosc. La seva estructura correspon al diamant, però les propietats són diferents. Té:
- fragilitat;
- duresa baixa;
- propietats dels semiconductors;
- punt de fusió 14150C;
- 2,33g/cm3;
- punt d'ebullició 27000C.
La seva activitat química és baixa en comparació amb una altra forma al·lotròpica.
2. Silici amorf - pols marró-marró, té l'estructura d'un diamant molt desordenat. L'activitat química és bastant alta.
En general, cal tenir en compte que el silici no li agrada reaccionar. Per fer-lo reaccionar, necessites una temperatura d'almenys 400-5000C. En aquestes condicions, es formen diversos compostos químics de silici. Com ara:
- òxids;
- halurs;
- silicides;
- nitrurs;
- borides;
- carburs.
Possible interacció del silici amb àcid nítric o àlcali, que s'anomena procés de gravat. Els compostos organosilici estan molt estesos i són cada cop més comuns avui dia.
Estar a la natura
El silici es troba a la natura en una quantitat força important. Ocupa el segon lloc després de l'oxigen en termes de prevalença. La seva fracció en massa és d'un 30%. L'aigua de mar també conté aquest element a una concentració aproximada de 3 mg/l. Per tant, no es pot dir que el silici sigui un element rar a la natura.
Per contra, hi ha moltes roques i minerals diferents en els quals es troba i dels quals es pot extreure. Els compostos de silici natural més comuns són els següents:
- Sílice. La fórmula química és SiO2. Hi ha una varietat bastant gran de minerals i roques basades en ella: sorra, sílex, feldspats, quars, cristall de roca, ametista, calcedònia, cornalina, òpal, jaspi i altres.
- Silicats i aluminosilicats. Caolí, espars, mica, sals d'àcid silícic, amiant, talc.
Així, el silici està àmpliament distribuït a la natura i els seus compostos són populars i demanats entre la gent per a aplicacions tècniques.
Silici i els seus compostos
Com que l'element en qüestió no pot existir en la seva forma pura, els seus diferents compostos són importants. Des del punt de vista químic, pot presentar tres estats d'oxidació: +2, +4, -4. A partir d'això, així com de la seva inercia, però especial en l'estructura de la xarxa cristal·lina, forma els següents tipus principals de substàncies:
- compostos binaris amb no metalls (silà, carbur, nitrur, fosfur, etc.);
- òxids;
- siliciàcid;
- silicats metàl·lics.
Fem un cop d'ull a la importància del silici i els seus compostos, que són els més comuns i demanats per la gent.
Òxids de silici
Hi ha dues varietats d'aquesta substància, expressades per les fórmules:
- SiO;
- SiO2.
No obstant això, el més estès és el diòxid. Existeix a la natura en forma de pedres semiprecioses molt boniques:
- àgata;
- calcedònia;
- opal;
- carnelian;
- jasper;
- ametista;
- pedreria.
L'ús de silici en aquesta forma ha trobat la seva aplicació en la fabricació de joies. Amb aquestes pedres semiprecioses i semiprecioses es fabriquen joies d'or i plata increïblement belles.
Algunes variacions més de diòxid de silici:
- quartz;
- sorra de riu i quars;
- flint;
- feldspats.
L'ús de silici en aquests tipus s'implementa en obres de construcció, enginyeria, radioelectrònica, indústria química i metal·lúrgia. En conjunt, els òxids enumerats pertanyen a una sola substància: sílice.
Carbur de silici i les seves aplicacions
El silicona i els seus compostos són els materials del futur i del present. Un d'aquests materials és el carburund o el carbur d'aquest element. Fórmula química del SiC. Es produeix de manera natural com el mineral moissanita.
En la seva forma pura, el compost de carboni i silici és boniccristalls transparents semblants a estructures de diamant. Tanmateix, les substàncies de color verd i negre s'utilitzen amb finalitats tècniques.
Les principals característiques d'aquesta substància, que permet el seu ús en metal·lúrgia, enginyeria, indústria química, són les següents:
- semiconductor de gran bretxa;
- intensitat molt alta (7 a l'escala de Mohs);
- resistent a altes temperatures;
- excel·lent resistència elèctrica i conductivitat tèrmica.
Tot això fa possible utilitzar el carborundum com a material abrasiu en la metal·lúrgia i la síntesi química. I també sobre la seva base per produir LED d'ampli espectre, peces per a forns de fusió de vidre, broquets, torxes, joies (la moissanita es valora més que la zirconia cúbica).
Silan i el seu significat
El compost d'hidrogen del silici s'anomena silà i no es pot obtenir per síntesi directa a partir de materials de partida. Per obtenir-lo s'utilitzen siliciurs de diferents metalls, que es tracten amb àcids. Com a resultat, s'allibera silà gasós i es forma una sal metàl·lica.
Curiosament, la connexió en qüestió mai es forma sola. Sempre com a resultat de la reacció, s'obté una mescla de mono-, di- i trisilà, en la qual els àtoms de silici estan interconnectats en cadenes.
Per les seves propietats, aquests compostos són agents reductors forts. Al mateix temps, ells mateixos s'oxiden fàcilment per l'oxigen, de vegades amb una explosió. Amb els halògens, les reaccions són sempre violentes, amb una gran emissióenergia.
Les aplicacions dels silans són les següents:
- Reaccions de síntesi orgànica, que donen lloc a la formació d'importants compostos organosilicínics: silicones, cautxús, segelladors, lubricants, emulsions i altres.
- Microelectrònica (monitors LCD, circuits tècnics integrats, etc.).
- Obtenció de polisilici ultrapur.
- Odontologia amb pròtesis.
Així, la importància dels silans al món modern és alta.
Àcid silícic i silicats
L'hidròxid de l'element en qüestió són diferents àcids silícics. Ress altat:
- meta;
- orto;
- àcids polisílicis i altres.
Tots ells estan units per propietats comunes: inestabilitat extrema en estat lliure. Es descomponen fàcilment sota la influència de la temperatura. En condicions normals, no existeixen durant molt de temps, convertint-se primer en un sol i després en un gel. Després de l'assecat, aquestes estructures s'anomenen gels de sílice. S'utilitzen com a adsorbents en filtres.
Importants, des del punt de vista de la indústria, són les sals dels àcids silicic - silicats. Són subjacents a la producció de substàncies com ara:
- vidre;
- concret;
- ciment;
- zeolita;
- caolí;
- porcellana;
- faience;
- cristall;
- ceràmica.
Els silicats de metalls alcalins són solubles, tots els altres no. Per tant, el silicat de sodi i potassi s'anomena vidre líquid. Cola clerical ordinària: això és sodisal d'àcid silícic.
Però els compostos més interessants segueixen sent les ulleres. No importa quantes variants d'aquesta substància se'ls va ocórrer! Avui tenen opcions de color, òptiques i mat. La cristalleria crida l'atenció pel seu esplendor i varietat. Afegint certs òxids metàl·lics i no metàl·lics a la mescla, es pot produir una gran varietat de tipus de vidre. De vegades, fins i tot la mateixa composició, però un percentatge diferent dels components condueix a una diferència en les propietats de la substància. Un exemple són la porcellana i la façana, la fórmula dels quals és SiO2AL2O3 K 2O.
El vidre de quars és una forma de producte altament pur la composició del qual es descriu com a diòxid de silici.
Descobriments en compostos de silici
Durant els últims anys d'investigació, s'ha demostrat que el silici i els seus compostos són els participants més importants en l'estat normal dels organismes vius. Amb la manca o l'excés d'aquest element, mal alties com:
- càncer;
- tuberculosi;
- artritis;
- cataracta;
- lepra;
- disenteria;
- reumatisme;
- hepatitis i altres.
El propi procés d'envelliment també està associat al contingut quantitatiu de silici. Nombrosos experiments amb mamífers han demostrat que amb la manca d'un element es produeixen infarts, accidents cerebrovasculars, càncer i s'activa el virus de l'hepatitis.
