Pii: sovellus, kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet

Yksi yleisimmistä elementit luonnossa - se on piitä tai piitä. Tällainen laaja jakelu osoittaa merkitys ja asian. Se nopeasti ymmärtänyt ja oppineet ihmiset oppivat hyödyntämään pii. Sen käyttö perustuu erityiset ominaisuudet, jotka me puhumme edelleen.

Pii - alkuainetta

Jos annat kuvausta tilanteesta jaksollisen järjestelmän, on mahdollista tunnistaa seuraavat tärkeät seikat:

1. Sarjanumero - 14.
2. Ajanjakso - kolmas pieni.
3. Ryhmä - IV.
4. Alaryhmä - kotiin.
5. Rakenteen ulomman elektronin kuori ilmaistaan kaavalla ² 3s 3p ^2.
6. Alkuaine pii Si merkitään symbolilla, joka lausutaan "Pii".
7. Hapetustilassa, joka sillä on: -4; +2; 4.
8. Valenssi atomi on IV.
9. Pii atomipaino on 28,086.
10. Luonnossa on kolme stabiileja isotooppeja elementin massa numerot 28, 29 ja 30.

Siten, piiatomia kemiallisesta näkökulmasta - elementin riittävästi tutkittu, on kuvattu erilaisia ominaisuuksia.

Historia löytö

Koska luonteesta suosittuja ja massan pitoisuus oli erilaista yhdistettä elementin, antiikin ajoista lähtien, ihmiset käyttää tietää ominaisuudet ja nimet monia niistä. Puhtaasta piistä on pysynyt pitkään enää ainoastaan inhimillisen tiedon kemian.

Suosituin yhdisteitä, joita käytettiin kotimaan ja teollisuusmaissa muinaiset kulttuurit (egyptiläiset, roomalaiset, kiinalaiset rusichi, persia ja muut) oli jalo ja puolijalokivet perustuva piioksidia. Näitä ovat:

• opal;
• vuorikristalli;
• topaasi;
• chrysoprase;
• Onyx;
• chalcedony ja muita.

Hyödynsi myös vanhojen kvartsista ja kvartsihiekkaa rakennusalalla. Kuitenkin alkuainepiitä jääneet ratkaisematta kunnes XIX vuosisadan, vaikka monet tutkijat ovat yrittäneet turhaan erottaa eri yhdisteistä, käyttäen ja katalyyttejä, ja korkeat lämpötilat, ja jopa sähköä. Nämä ovat valoisia mieliä, kuten:

• Carl Scheele;
• Gay-Lussac;
• Tenar;
• Gemfri Devi;
• Antuan Lavuaze.

Toteuttaa onnistuneesti saamiseksi pii puhdasta onnistunut Jens Jacobs Berzelius vuonna 1823. Tämän hän käytti kokemus fluoridi höyryn seostamalla piitä ja metallinen kalium. Seurauksena, amorfinen muutos elementin. Sama tutkijat kutsuttiin latinankielinen nimi avoimen atomi.

Vielä myöhemmin, vuonna 1855, toinen tutkija - St. Claire Deville - onnistunut syntetisoida erilaisia allotropes - kiteisen piin. Koska tieto tämän osan ja sen ominaisuudet tuli hyvin nopeasti uusiutua. Ihmiset ovat ymmärtäneet, että se on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka voisivat hyvinkin käyttää tyydyttää omat tarpeensa. Siksi nyt yksi halutuimmista kohteita elektroniikka- ja tekniikka - on pii. Sen käyttö on vain laajentaa rajoja vuosittain.

Venäjän annettu nimi atomi tutkija Hess vuonna 1831. Juuri tämä, ja juuttunut tähän päivään.

Sisällön luonne

Esiintyvyys luonnossa, pii on toinen vain happea. Prosenttiosuus verrattuna muiden atomien, joka koostuu kuori - 29,5%. Lisäksi, hiili ja pii - kaksi erityistä elementti, joka voi muodostaa piiri yhdistää toistensa kanssa. Siksi viime ovat yli 400 erilaista luonnon mineraaleja, jonka osana hän löysi maankuoren, hydrosfäärin ja biomassa.

Missä tarkalleen sisältyy pii?

1. Vuonna syvemmälle maaperään.
2. Kiviä, altaat ja taulukot.
3. Alareunassa vesistöt, erityisesti valtameriin ja meriin.
4. Kasveissa ja merenelävien eläinkunnan.
5. Ihmisillä ja maan eläimille.

Voit merkitä joitakin yleisimmistä mineraaleista ja kiviä osana, joka on läsnä suuria määriä piitä. Kemikaalit ne on sellainen, että paino sisältö puhdasta elementin siinä saavuttaa 75%. Kuitenkin tarkka luku riippuu erilaista materiaalia. Niin, kivet ja mineraalit kanssa piipitoisuus:

• maasälvät;
• kiille;
• amfiboli;
• opals;
• kalkedon
• silikaatit;
• sandstones;
• aluminiumsilikaatit;
• savi ja muut.

Kerääntymistä kuoret ja exoskeletons merieläinten, pii lopulta muodostaa vahva piidioksidi talletukset pohjassa lampia. Tämä on yksi luonnon lähteistä tätä elementtiä.

Lisäksi todettiin, että pii voivat olla puhdasta natiivia muodossa - muodossa kiteinä. Mutta tällaiset talletukset ovat hyvin harvinaisia.

Fysikaaliset ominaisuudet piin

Jos annat luonnehdinta osa joukko fyysisiä ja kemiallisia ominaisuuksia, ennen kaikkea on syytä nimetä fyysisten parametrien. Seuraavassa muutamia:

1. Se esiintyy kahdessa allotrooppinen muutokset - amorfisen ja kiteisen, jotka eroavat kaikkia ominaisuuksia.
2. Kidehilassa on hyvin samanlainen kuin timantti, koska hiilen ja piin tässä suhteessa ovat lähes identtiset. Kuitenkin atomien välisen etäisyyden eri (enemmän kuin pii), ja siksi timantti paljon vaikeampaa ja vahvempi. ristikko tyyppi - pintakeskinen kuutio.
3. Tuote on hyvin hauras, tulee muovinen korkeissa lämpötiloissa.
4. Sulamis- lämpötila on 1415˚S.
5. Kiehumispiste - 3250˚S.
6. Aine Tiheys - 2,33 g / cm ^3.
7. Väri Connection - hopeanharmaa, ilmaisi ominaisuus metallinhohde.
8. Se on hyvä puolijohdeominaisuuksia, jotka voivat vaihdella lisäämällä erilaisia aineita.
9. Liukene veteen, orgaanisia liuottimia ja happoja.
10. Erityisesti liukoinen emäkset.

Viittaavat fysikaaliset ominaisuudet piin avulla ihmiset voivat hallita sitä ja käyttää sitä luoda erilaisia tuotteita. Esimerkiksi ominaisuudet käyttöön perustuva puolijohtavuu puhtaasta piistä elektroniikkaa.

kemialliset ominaisuudet

Kemialliset ominaisuudet piin voimakkaasti riippuvat reaktio-olosuhteista. Jos puhumme puhtaasta aineesta vakio asetuksia, sinun täytyy ilmoittaa hyvin alhainen aktiivisuus. Sekä kiteinen ja amorfinen pii ovat hyvin inerttejä. Eivät ole vuorovaikutuksessa minkään voimakkaiden hapettimien (muu kuin fluori) tai voimakkaiden pelkistävien aineiden kanssa.

Tämä johtuu siitä, että materiaalin pinnan oksidikalvon SiO ₂ on muodostettu välittömästi, mikä estää edelleen vuorovaikutusta. Se voi olla muodostettu vaikutuksen alaisena veden, ilman ja höyryjä.

Jos vakio-olosuhteissa muuttaa ja tehdä kuumentamalla pii yläpuolella olevaan lämpötilaan 400s, sen reaktiivisuus kasvaa voimakkaasti. Tällöin se reagoi:

• happi;
• kaikenlaisia halogeeni;
• vety.

Edelleen kasvaessa lämpötilan, tuotteiden muodostumista reaktiolla booria, typpeä ja hiiltä. Erityisen tärkeää on piikarbidi - SIC, koska se on hyvä hankausmateriaalin.

Myös, kemialliset ominaisuudet piin nähdään selvästi reaktioissa metallien kanssa. Heitä hän hapetin, joten tuotteet ovat nimeltään silicide. Tällaiset yhdisteet ovat tunnettuja:

• emäksinen;
• emäksinen;
• siirtymämetalleja.

Yhdisteellä on epätavallinen ominaisuuksia saadaan, kun seostus rautaa ja piitä. Se kantaa nimeä Ferrosilitiumin keramiikkaa ja on sovellettu onnistuneesti alalla.

Monimutkaisia reagoivien aineiden pii ei mene, niin kaikki niiden lajien kykenee liukenemaan vain:

• kuningasvesi (seos typpihapon ja suolahappo);
• syövyttävä emäkset.

Siten ratkaisu lämpötilan tulisi olla vähintään 60 ° C: ssa Kaikki tämä vahvistaa fyysinen perusta materiaali - timantti-vakaa kidehilassa, jolloin se voima ja inertness.

Menetelmät

Valmistamiseksi piin puhtaassa muodossa - prosessi on melko kallista taloudellisesti. Lisäksi, johtuen sen ominaisuuksista joko menetelmällä saadaan vain 90-99% puhdasta tuotetta, kun taas epäpuhtaudet muodossa metallien ja hiilen pysyvät edelleen. Joten vain saada tavaraa ei riitä. On myös laadullisesti selvä ulkomaisia elementtejä.

Yleensä piiseosteisen tapahtuu pääasiassa kahdella tavalla:

1. Valkoista hiekkaa, joka on puhdas piioksidi SiO _2. Kalsinoidaan se aktiiviset metallit (tavallisesti magnesiumia) on muodostettu vapaa elementti amorfisena muutos. Puhtaus tämä menetelmä on korkea, saadaan tuote, jonka saanto on 99,9 prosenttia.
2. Yleisempi menetelmä teollisessa mittakaavassa - sulan sintrauksen hiekkaa koksin erikoistunut lämpö uuneja. Tämä menetelmä on kehitetty Venäläisten tutkijoiden Beketovym N. N.

Jatkokäsittelyä on altistuminen puhdistusaineita menetelmiä. Tätä tarkoitusta varten, happojen tai halogeenien (kloori, fluori).

amorfinen pii

Pii ominaisuus on epätäydellinen, jos emme pitäneet erikseen kunkin sen allotropic muutoksia. Ensimmäinen niistä - on amorfinen. Tässä tilassa pidetään kosketuksessa materiaalin on ruskea jauhe ruskea, hienojakoisia. On erittäin hygroskooppinen, sillä on riittävän suuri reaktiivisuus kuumennettaessa. Vakio-olosuhteissa, voi olla vuorovaikutuksessa vain vahvin hapettimen - fluori.

Kutsutaan amorfinen pii on eräänlainen kide ei ole täysin oikea. Sen hila osoittaa, että aine - on hienojakoisina piin olemassa kiteiden muodossa. Näin ollen, sinänsä, nämä muutokset - sama yhdiste.

Kuitenkin niiden ominaisuudet vaihtelevat, joten puhua allotropes. Kun itse amorfinen pii on suuri kyky svetopoglotitelnoy. Lisäksi, tietyissä olosuhteissa, tämä indikaattori on paljon nopeampi kuin samanlaisesta kiteisessä muodossa. Siksi sitä käytetään teollisiin tarkoituksiin. Tässä muodossa (jauhe) yhdiste on helppo soveltaa mihin tahansa pintaan, onko se on muovia tai lasia. Näin ollen, se on sopiva käytettäväksi on amorfista piitä. Hakemus perustuu valmistus aurinko erikokoisia soluja.

Vaikka kuluminen paristoja tämäntyyppisen melko nopeasti, koska hankauksesta ohutkalvomateriaalista, mutta käyttö ja kysyntä on vain kasvussa. Onhan jo lyhyelläkin käyttöikä aurinkokennojen perustuu amorfinen pii voivat antaa energiaa koko yrityksen. Lisäksi tuotanto tällaisen materiaalin ilman jätettä, mikä tekee siitä erittäin taloudellinen.

Valmistaa pelkistämällä modifikaatiota yhdisteiden aktiivisia metalleja, esimerkiksi natrium- tai magnesium.

kiteisen piin

Kiiltävä hopea-harmaa muutos elementin. Se on tämä muoto on yleisin ja suosituin. Tämä johtuu joukko laadullisten ominaisuuksien hallussa aine.

Ominaisuudet piin kidehilan sisältää sen luokittelun, koska useita niistä:

1. Elektroninen laatu - puhtain ja kaikkein korkea. Tämä on sellaista käytetään elektroniikan rakentaa erittäin herkkä välineitä.
2. Solar luokalla. Nimi itsessään määrittelee käyttöalueen. Se on myös melko korkea puhtaus pii, joiden käyttö on tarpeen luoda laadukas ja pitkäkestoinen aurinkopaneeleilla. Valosähköinen muunnin, jotka perustuvat kiderakenne on kvalitatiivinen ja kulutusta kestävä kuin, jotka on valmistettu käyttäen amorfista muutokseen, sputteroimalla eri substraattia.
3. Tekninen piitä. Tällaisessa aineiden sisältyvät ne näytteet, jotka sisältävät noin 98% puhdasta elementti. Kaikki muu menee erilaisia epäpuhtauksia:

• booria;
• alumiini;
• kloori;
• hiili;
• fosfori ja muut.

Jälkimmäisen tyyppisissä kyseistä ainetta käytetään saamaan piin polykiteisiin. Voit tehdä tämän, suorittaa prosessin uudelleenkiteytymisen. Näin ollen, puhtaus saadaan tällaisia tuotteita, jotka voidaan katsoa johtuvan ryhmien aurinko- ja sähköisten laatu.

Luonteeltaan monikiteistä - se on välissä amorfinen ja kidemuunnosta. Tällainen suoritusmuoto on helpompi työskennellä, se on parempi olla kierrätettävää ja puhdistus fluori ja kloori.

Tuotteita, jotka ovat tulosta voidaan luokitella seuraavasti:

• multisilicon;
• yksikiteisiä;
• muotoinen kiteitä;
• pii romu;
• Tekninen pii;
• syntyvien jätteiden fragmenttien muodossa ja tähteet materiaalia.

Jokainen niistä käytetään teollisuuden käyttämistä henkilö kokonaan. Siksi tuotantoprosessit, piin, pidetään ei-jätettä. Tämä vähentää merkittävästi sen taloudellista arvoa, laatua heikentämättä.

Käyttämällä puhtaasta piistä

pii teollisuus on hyvin vakiintunut, ja sen laajuus on melko tilaa vievä. Tämä johtuu siitä, että elementti tyhjä, ja muodossa erilaisten yhdisteiden, on laajalle levinnyt ja kysyntä eri tieteen ja teknologian.

Missä sitä käytetään kiteisen ja amorfisen piin puhtaimman?

1. Metallurgian kuten seostuslisä, kyky muuttaa ominaisuuksia metallit ja niiden seokset. Niinpä sitä käytetään sulamiseen teräksen ja valuraudan.
2. Erityyppiset aineiden poistumista valmistukseen puhtaampia ruumiillistuma - monikiteistä.
3. Piiyhdisteet, joissa orgaanista ainesta - on kemianteollisuuden, joka oli erityisen suosittu tänään. Silikoni materiaaleja käytetään lääketieteessä, valmistuksessa astiat, työkalujen ja paljon muuta.
4. Tuotannon eri aurinkopaneeleilla. Tämä tapa saada energia on yksi lupaavimmista tulevaisuudessa. Ympäristöystävällisiä, kustannustehokas ja kestävä - tärkeimmät edut tällaisen sähköä.
5. Silicon sytyttimet käytetään hyvin pitkään. Jo antiikin aikoina ihmiset käyttivät Flint kipinän syttymisen tuleen. Tämä periaate on tuotantoa varten erilaisia sytyttimiä. Nykyään on olemassa lajista, jossa lasimaisen on korvattu metalliseos tietyn koostumuksen, joka antaa tuloksia nopeammin (kipinöintiä).
6. Elektroniikka ja aurinkoenergia.
7. Tuotanto zerkalets kaasun laserlaitteita.

Siten, puhtaasta piistä on paljon edullisia ja erityisiä ominaisuuksia, jotka sallivat luoda sen tärkeää ja välttämätöntä tuotteita.

Piin käyttö yhdisteiden

Lisäksi yksinkertainen ainetta on käytetty ja eri pii yhdisteitä, jotka ovat hyvin laajasti. On koko alan, jota kutsutaan silikaatti. Se perustuu eri aineiden käyttöä, johon sisältyy tämä mahtava tuote. Mikä yhteys ja jotka on tuotettu?

1. Kvartsihiekkaa tai joen - _SiO2. Sitä käytetään valmistukseen rakennuksen ja koriste-aineiden, kuten sementti ja lasi. Käytetään tällaisia materiaaleja on hyvin tunnettua. Mikään rakenne ei ole ilman tietojen osia, mikä vahvistaa, että on tärkeää piiyhdisteitä.
2. Silikaatti keramiikka, joka sisältää materiaalit, kuten savi, posliini, tiili ja niihin perustuvia tuotteita. Näitä komponentteja käytetään lääketieteessä, valmistuksessa astiat, koristeet, taloustavarat, rakentamisen ja muiden kotimaisten ihmisen toiminnan aloilla.
3. Silikoniyhdisteitä - silikoni, piidioksidi, silikoniöljyä.
4. Silikaatti liimaa - on käyttää toimisto, pyrotekniikkaa ja rakentamisessa.

Pii, joiden hinta vaihtelee maailmanmarkkinoilla, mutta ei läpäise alaspäin merkki 100 Venäjän ruplaa per kilogramma (Crystal) on suosittu ja arvokkaan aineen. Luonnollisesti yhdisteet osan sekä ja laajalti sovellettavissa.

Biologisen roolin piitä

Mitä merkitystä kehon piin ilman merkitystä. Sen sisältö ja jakeluun kudoksiin on seuraava:

• 0,002% - lihasten;
• 0.000017% - luu;
• Veri - 3,9 mg / l.

Joka päivä pitäisi joutua noin yksi gramma piitä tai kehittää tauti. Tappava ei ole niiden joukossa, mutta pitkittynyt nälkään pii johtaa:

• hiustenlähtö;
• ulkonäkö akne ja näppylöitä;
• hauraus ja hauraus luita;
• valo läpäisevyyden;
• väsymys ja päänsärky;
• syntyminen lukuisia mustelmia ja mustelmia.

Kasveille, pii - välttämätön hivenaine välttämätön normaalille kasvulle ja kehitykselle. Eläinkokeet ovat osoittaneet, että ne henkilöt kasvavat paremmin, joka päivittäin kuluttavat riittävä määrä piitä.