Silikon dan senyawanya. silikon di alam. Aplikasi silikon

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 05:30

Silikon adalah salah satu elemen yang paling dibutuhkan dalam teknologi dan industri. Ini berutang ini pada sifat-sifatnya yang tidak biasa. Saat ini, ada banyak senyawa berbeda dari elemen ini yang memainkan peran penting dalam sintesis dan pembuatan produk teknis, piring, gelas, peralatan, bahan bangunan dan finishing, perhiasan, dan industri lainnya.

Karakteristik umum silikon

Jika kita mempertimbangkan posisi silikon dalam sistem periodik, kita dapat mengatakan ini:

1. Terletak di grup IV dari subgrup utama.
2. Nomor urut 14.
3. Massa atom 28, 086.
4. Simbol kimia Si.
5. Nama - silikon, atau dalam bahasa Latin - silicium.
6. Konfigurasi elektronik lapisan luar 4e:2e:8e.

Kisi kristal silikon mirip dengan berlian. Atom terletak di node, tipenya adalah kubik berpusat muka. Namun, karena panjang ikatan yang lebih panjang, sifat fisik silikon sangat berbeda dari modifikasi alotropik karbon.

Sifat fisika dan kimia

Ada duamodifikasi alotropik dari elemen ini: amorf dan kristal. Mereka sangat mirip. Namun, seperti zat lain, perbedaan utama di antara mereka adalah kisi kristal silikon.

Dalam hal ini, kedua modifikasi adalah bubuk dengan warna yang berbeda.

1. Silikon kristal adalah bubuk seperti logam mengkilap abu-abu gelap. Strukturnya sesuai dengan berlian, tetapi sifatnya berbeda. Dia memiliki:

• kerapuhan;
• kekerasan rendah;
• properti semikonduktor;
• titik leleh 1415⁰C;
• 2.33g/cm³;
• titik didih 2700⁰C.

Aktivitas kimianya rendah dibandingkan dengan bentuk alotropik lainnya.

2. Silikon amorf - bubuk coklat-coklat, memiliki struktur berlian yang sangat tidak teratur. Aktivitas kimianya cukup tinggi.

Secara umum, perlu dicatat bahwa silikon tidak suka bereaksi. Untuk membuatnya bereaksi, Anda membutuhkan suhu setidaknya 400-500⁰C. Di bawah kondisi ini, berbagai senyawa kimia silikon terbentuk. Seperti:

• oksida;
• halida;
• silisida;
• nitrida;
• borides;
• karbida.

Kemungkinan interaksi silikon dengan asam nitrat atau alkali, yang disebut proses etsa. Senyawa organosilikon tersebar luas dan menjadi semakin umum saat ini.

Berada di alam

Silikon ditemukan di alam dalam jumlah yang cukup signifikan. Itu berada di tempat kedua setelah oksigen dalam hal prevalensi. Fraksi massanya sekitar 30%. Air laut juga mengandung unsur ini pada konsentrasi perkiraan 3 mg/l. Oleh karena itu, tidak dapat dikatakan bahwa silikon adalah unsur langka di alam.

Sebaliknya, ada banyak batuan dan mineral yang berbeda di mana ia terbentuk dan dari mana ia dapat ditambang. Senyawa silikon alami yang paling umum adalah sebagai berikut:

1. Silika. Rumus kimianya adalah SiO₂. Ada cukup banyak variasi bentuk mineral dan batuan berdasarkan itu: pasir, batu api, feldspar, kuarsa, kristal batu, kecubung, kalsedon, akik, opal, jasper dan lain-lain.
2. Silicates dan aluminosilikat. Kaolin, spar, mika, garam asam silikat, asbes, bedak.

Dengan demikian, silikon tersebar luas di alam, dan senyawanya populer dan diminati oleh orang-orang untuk aplikasi teknis.

Silikon dan senyawanya

Karena unsur yang dimaksud tidak dapat eksis dalam bentuk murninya, maka berbagai senyawanya penting. Dari sudut pandang kimia, ia dapat menunjukkan tiga keadaan oksidasi: +2, +4, -4. Berasal dari ini, serta dari kelembamannya, tetapi khusus dalam struktur kisi kristal, ia membentuk jenis zat utama berikut:

• senyawa biner dengan non-logam (silane, karbida, nitrida, fosfida dan sebagainya;
• oksida;
• silikonasam;
• silikat logam.

Mari kita lihat lebih dekat pentingnya silikon dan senyawanya, yang paling umum dan diminati orang.

Silikon oksida

Ada dua jenis zat ini, dinyatakan dengan rumus:

• SiO;
• SiO₂.

Namun, yang paling luas adalah dioksida. Itu ada di alam dalam bentuk batu semi mulia yang sangat indah:

• batu akik;
• kalsedon;
• opal;
• carnelian;
• jasper;
• batu kecubung;
• rhinestones.

Penggunaan silikon dalam bentuk ini telah menemukan aplikasinya dalam pembuatan perhiasan. Perhiasan emas dan perak yang sangat indah dibuat dengan batu semi mulia dan semi mulia ini.

Beberapa variasi silikon dioksida:

• kuarsa;
• sungai dan pasir kuarsa;
• flint;
• feldspars.

Penggunaan silikon dalam jenis ini diterapkan dalam pekerjaan konstruksi, teknik, elektronik radio, industri kimia, dan metalurgi. Bersama-sama, oksida yang terdaftar milik satu zat - silika.

Silikon karbida dan aplikasinya

Silikon dan senyawanya adalah bahan masa depan dan masa kini. Salah satu bahan tersebut adalah karborundum atau karbida dari unsur ini. Rumus kimia SiC. Terjadi secara alami sebagai mineral moissanite.

Dalam bentuknya yang murni, senyawa karbon dan silikon itu indahkristal transparan menyerupai struktur berlian. Namun, zat berwarna hijau dan hitam digunakan untuk tujuan teknis.

Karakteristik utama zat ini, yang memungkinkan penggunaannya dalam metalurgi, teknik, industri kimia, adalah sebagai berikut:

• semikonduktor celah lebar;
• kekuatan sangat tinggi (7 pada skala Mohs);
• tahan suhu tinggi;
• resistensi listrik dan konduktivitas termal yang sangat baik.

Semua ini memungkinkan penggunaan karborundum sebagai bahan abrasif dalam metalurgi dan sintesis kimia. Dan juga atas dasar untuk menghasilkan LED spektrum luas, suku cadang untuk tungku peleburan kaca, nozel, obor, perhiasan (moissanite bernilai lebih dari zirkonia kubik).

Silan dan artinya

Senyawa hidrogen silikon disebut silan dan tidak dapat diperoleh dengan sintesis langsung dari bahan awal. Untuk mendapatkannya, silisida dari berbagai logam digunakan, yang diperlakukan dengan asam. Akibatnya, gas silan dilepaskan dan garam logam terbentuk.

Menariknya, hubungan yang dimaksud tidak pernah terbentuk sendiri. Selalu sebagai hasil dari reaksi, campuran mono-, di- dan trisilane diperoleh, di mana atom silikon saling berhubungan dalam rantai.

Berdasarkan sifat-sifatnya, senyawa-senyawa ini merupakan reduktor kuat. Pada saat yang sama, mereka sendiri mudah teroksidasi oleh oksigen, terkadang dengan ledakan. Dengan halogen, reaksinya selalu hebat, dengan emisi yang besarenergi.

Aplikasi silane adalah sebagai berikut:

1. Reaksi sintesis organik, yang menghasilkan pembentukan senyawa organosilikon penting - silikon, karet, sealant, pelumas, emulsi, dan lain-lain.
2. Mikroelektronika (monitor LCD, sirkuit teknis terintegrasi, dll.).
3. Mendapatkan polisilikon ultra murni.
4. Gigi dengan prostetik.

Dengan demikian, pentingnya silan di dunia modern sangat tinggi.

Asam silikat dan silikat

hidroksida dari unsur yang dimaksud adalah asam silikat yang berbeda. Sorot:

• meta;
• ortho;
• polysilicic dan asam lainnya.

Semuanya disatukan oleh sifat umum - ketidakstabilan ekstrim dalam keadaan bebas. Mereka mudah terurai di bawah pengaruh suhu. Dalam kondisi normal, mereka tidak ada lama, berubah menjadi sol, dan kemudian menjadi gel. Setelah pengeringan, struktur seperti itu disebut gel silika. Mereka digunakan sebagai adsorben dalam filter.

Penting, dari sudut pandang industri, adalah garam dari asam silikat - silikat. Mereka mendasari produksi zat seperti:

• kaca;
• beton;
• semen;
• zeolit;
• kaolin;
• porselen;
• faience;
• kristal;
• keramik.

Silat logam alkali larut, yang lainnya tidak. Oleh karena itu, natrium dan kalium silikat disebut gelas cair. Lem klerikal biasa - ini adalah natriumgaram asam silikat.

Tapi senyawa yang paling menarik tetaplah gelas. Tidak peduli berapa banyak varian zat ini yang mereka hasilkan! Hari ini mereka mendapatkan opsi warna, optik, matte. Barang pecah belah sangat mencolok dalam kemegahan dan keragamannya. Dengan menambahkan oksida logam dan non-logam tertentu ke dalam campuran, berbagai jenis kaca dapat diproduksi. Kadang-kadang bahkan komposisi yang sama, tetapi persentase komponen yang berbeda menyebabkan perbedaan sifat zat. Contohnya adalah porselen dan faience, rumusnya adalah SiO₂AL₂O₃ K 2_O.

Kaca kuarsa adalah bentuk produk yang sangat murni yang komposisinya digambarkan sebagai silikon dioksida.

Penemuan senyawa silikon

Selama beberapa tahun penelitian terakhir, telah terbukti bahwa silikon dan senyawanya adalah partisipan terpenting dalam keadaan normal organisme hidup. Dengan kekurangan atau kelebihan unsur ini, penyakit seperti:

• kanker;
• tuberkulosis;
• radang sendi;
• katarak;
• lepra;
• disentri;
• rematik;
• hepatitis dan lain-lain.

Proses penuaan itu sendiri juga terkait dengan kandungan kuantitatif silikon. Banyak percobaan pada mamalia telah membuktikan bahwa dengan kekurangan unsur, serangan jantung, stroke, kanker terjadi dan virus hepatitis diaktifkan.