Krzem – wzór, właściwości, zastosowanie

Krzem- wzór, właściwości

Krzem (Si) stanowi 28,2 % litosfery, co daje drugie miejsce po tlenie jesli chodzi o rozpowszechnienie w przyrodzie. Krzem w przyrodzie wystepuje w postaci krzemianów, glinokrzemianów i ditlenku krzemu.

Wolny krzem w laboratorium otrzymuje się w reakcji redukcji magnezem lub glinem $SiO _{2}$ .

$SiO _{2} + 2Mg \rightarrow 2MgO + Si$

Reakcja jest silnie egzotermiczna dlatego poprzekroczeniu bariery aktywacji przebiega samorzutnie.

Współczesna technika (przemysł metalurgiczny, tworzyw sztucznych, elektroniczny) nie mogłaby istniec gdyby nie produkcja krzemu na skale przemysłową. Wielkotonażowa produkcja krzemu polega na redukcji $SiO _{2}$ węglem w temperaturze 200K.

$SiO _{2} + 2C \rightarrow 2CO + Si$

Z krzemu surowego uzyskanego przez redukcję tlenku krzemu, zanieczyszczenia usuwa się poprzez wytrawianie kwasem solnym. Otrzymany taką metodą krzem ma nawet 98,5% czystości i może byc użyty do produkcji organosilanów oraz syntezy $SiHCl _{3}$ - trichloro silanu, który jest materiałem wyjściowym do produkcji krzemu o najwyższej czystości:

$Si + 3HCl \rightarrow SiHCl _{3} + H _{2}$

Trichloro silan, kóry ma temperaturę wrzenia 305 K jest dalej oczysczany destylacją frakcjonowaną, w toku przemian tworzy silan który wydziela elementarny krzem na drodze rozkladu:

$SiH _{4 } \rightarrow Si + 2H _{2}$

Rozkład termiczny pozwala oczymać polikrystaliczny lub monokrystaliczny krzem, który po dalszej przeróbce i osiągnięciu najwyższej czystości pozwala uzyskać monokryształy z kótrych wycina się "chipsy" służące do wytwarzania tranzystorów. Najwyższej czystości kryształy otrzymuje się metodą Jana Czochralskiego lub metodą topienia strefowego.

Krzem- zastosowanie

Krzem w temperaturze pokojowej jest substancją mało aktywną wskutek pasywacji na powierzchni SiO₂. Krzem tworzy z wodorem połączenia zwane silanami a ich struktura jest analogiczna do struktury węglowodorów. W zależności od warunków produkcji otrzymuje się silikony jako: żywice, elastomery, oleje. Ponieważ są one odporne chemicznie i termicznie znajdują szerokie zastososwanie jako smary, materiały do izolacji lub specjalne lakiery.

W przyrodzie występuje także ogromne bogactwo krzemianów i glinokrzemianów:

-ortokrzemiany
-krzemiany wyspowe
-krzemiany o anionach łańcuchowych i wstęgowych
-krzemiany o trójwymiarowej strukturze anionu

Polecamy również:

Właściwości stali

Stal jest stopem żelaza, zawierającym niewielki dodatek węgla (do 2%) oraz inne pierwiastki, takie jak np. mangan, chrom, czy molibden. Dzięki obecności tych dodatków, stal wykazuje znacznie lepsze właściwości fizykochemiczne oraz mechaniczne niż pierwiastkowe żelazo: wyższą wytrzymałość mechaniczna i... Więcej »
Stopy metali – definicja, rodzaje, zastosowanie

Stop to mieszanina lub roztwór stały dwóch lub więcej pierwiastków metalicznych. Stop może być homogenicznym roztworem stałym, mieszaniną oddzielnych faz metalicznych lub związkiem międzymetalicznym bez wyraźnych granic faz, może też zawierać jednocześnie więcej niż jedną z wymienionych form.... Więcej »
Nawozy sztuczne – definicja, rodzaje, zastosowanie

Nawozy sztuczne to substancje chemiczne wykorzystywane do wzbogacania gleby w makroelementy, takie jak azot, fosfor, potas, wapń, magnez i siarkę, a także mikroelementy takie jak bor, chlor, miedź, żelazo, mangan, molibden, cynk, czy nikiel, które są niezbędne do życia roślin. Intensywna uprawa roślin... Więcej »
Barwniki – definicja, rodzaje, zastosowanie

Barwniki to substancje chemiczne, które zmieniają kolor odbitego lub przechodzącego światław wyniku selektywnej absorpcji wybranej długości fali elektromagnetycznej. Ten fizyczny proces różni się od fluorescencji, fosforescencji czy innych rodzajów luminescencji w trakcie, których... Więcej »
Farby i lakiery – charakterystyka, rodzaje

Farbami nazywamy ciekłe mieszaniny, które po naniesieniu na podłoże cienkiej warstwy konwertowane są na stałe filmy mające na celu nadać powierzchni pożądany kolor, teksturę lub ochronę. Więcej »

Komentarze (0)

Krzem – wzór, właściwości, zastosowanie