Silicon é um dos elementos mais exigidos na tecnologia e na indústria. Deve isso às suas propriedades incomuns. Hoje, existem muitos compostos diferentes desse elemento que desempenham um papel importante na síntese e criação de produtos técnicos, louças, vidros, equipamentos, materiais de construção e acabamento, joias e outras indústrias.
Características gerais do silício
Se considerarmos a posição do silício no sistema periódico, podemos dizer o seguinte:
- Localizado no grupo IV do subgrupo principal.
- Número ordinal 14.
- massa atômica 28, 086.
- Símbolo químico Si.
- Nome - silício, ou em latim - silício.
- Configuração eletrônica da camada externa 4e:2e:8e.
A rede cristalina do silício é semelhante à do diamante. Os átomos estão localizados nos nós, seu tipo é cúbico de face centrada. No entanto, devido ao comprimento de ligação mais longo, as propriedades físicas do silício são muito diferentes daquelas da modificação alotrópica do carbono.
Propriedades físicas e químicas
Há doismodificações alotrópicas deste elemento: amorfo e cristalino. Eles são muito semelhantes. No entanto, como acontece com outras substâncias, a principal diferença entre elas é a rede cristalina do silício.
Neste caso, ambas as modificações são pós de cores diferentes.
1. O silício cristalino é um pó semelhante a um metal brilhante cinza escuro. Sua estrutura corresponde ao diamante, mas as propriedades são diferentes. Ele tem:
- fragilidade;
- baixa dureza;
- propriedades do semicondutor;
- ponto de fusão 14150C;
- 2,33g/cm3;
- ponto de ebulição 27000C.
Sua atividade química é baixa em comparação com outras formas alotrópicas.
2. Silício amorfo - pó marrom-acastanhado, tem a estrutura de diamante altamente desordenada. A atividade química é bastante alta.
Em geral, deve-se notar que o silício não gosta de reagir. Para fazê-lo reagir, você precisa de uma temperatura de pelo menos 400-5000C. Sob essas condições, vários compostos químicos de silício são formados. Tais como:
- óxidos;
- haletos;
- silicidas;
- nitretos;
- boretos;
- carbonetos.
Possível interação do silício com ácido nítrico ou alcalino, que é chamado de processo de gravação. Os compostos de organossilício são difundidos e estão se tornando cada vez mais comuns hoje.
Estar na natureza
O silício é encontrado na natureza em quantidade bastante significativa. Está em segundo lugar depois do oxigênio em termos de prevalência. Sua fração de massa é de cerca de 30%. A água do mar também contém este elemento em uma concentração aproximada de 3 mg/l. Portanto, não se pode dizer que o silício seja um elemento raro na natureza.
Pelo contrário, existem muitas rochas e minerais diferentes em que ocorre e dos quais pode ser extraído. Os compostos naturais de silício mais comuns são os seguintes:
- Sílica. A fórmula química é SiO2. Existe uma variedade bastante grande de formas de minerais e rochas baseadas nele: areia, sílex, feldspato, quartzo, cristal de rocha, ametista, calcedônia, cornalina, opala, jaspe e outros.
- Silicatos e aluminossilicatos. Caulim, longarinas, mica, sais de ácido silícico, amianto, talco.
Assim, o silício é amplamente distribuído na natureza, e seus compostos são populares e procurados entre as pessoas para aplicações técnicas.
Silicon e seus compostos
Como o elemento em questão não pode existir em sua forma pura, seus vários compostos são importantes. Do ponto de vista químico, pode apresentar três estados de oxidação: +2, +4, -4. A partir disso, bem como de sua inércia, mas especial na estrutura da rede cristalina, forma os seguintes tipos principais de substâncias:
- compostos binários com não metais (silano, carboneto, nitreto, fosfeto e assim por diante;
- óxidos;
- silícioácido;
- silicatos metálicos.
Vamos dar uma olhada na importância do silício e seus compostos, que são os mais comuns e procurados pelas pessoas.
Óxidos de Silício
Existem duas variedades desta substância, expressas pelas fórmulas:
- SiO;
- SiO2.
No entanto, o mais difundido é o dióxido. Existe na natureza na forma de pedras semipreciosas muito bonitas:
- ágata;
- calcedônia;
- opala;
- carnelian;
- jasper;
- ametista;
- strass.
O uso de silício nesta forma encontrou sua aplicação na fabricação de joias. Incrivelmente belas joias de ouro e prata são feitas com essas pedras semipreciosas e semipreciosas.
Mais algumas variações de dióxido de silício:
- quartzo;
- rio e areia de quartzo;
- flint;
- feldspato.
O uso de silício nesses tipos é implementado em obras de construção, engenharia, eletrônica de rádio, indústria química e metalurgia. Juntos, os óxidos listados pertencem a uma única substância - sílica.
Carbeto de silício e suas aplicações
Silicon e seus compostos são os materiais do futuro e do presente. Um desses materiais é o carborundum ou o carboneto deste elemento. Fórmula química do SiC. Ocorre naturalmente como o mineral moissanite.
Em sua forma pura, o composto de carbono e silício é lindocristais transparentes que lembram estruturas de diamante. No entanto, substâncias de cor verde e preta são usadas para fins técnicos.
As principais características desta substância, permitindo seu uso em metalurgia, engenharia, indústria química, são as seguintes:
- semicondutor de gap largo;
- resistência muito alta (7 na escala de Mohs);
- resistente a altas temperaturas;
- excelente resistência elétrica e condutividade térmica.
Tudo isso possibilita o uso do carborundum como material abrasivo em metalurgia e síntese química. E também em sua base para produzir LEDs de amplo espectro, peças para fornos de fusão de vidro, bicos, tochas, joias (moissanita é mais valorizada que a zircônia cúbica).
Silão e seu significado
O composto de hidrogênio do silício é chamado de silano e não pode ser obtido por síntese direta a partir de materiais de partida. Para obtê-lo, são utilizados silicatos de diversos metais, que são tratados com ácidos. Como resultado, o silano gasoso é liberado e um sal metálico é formado.
Curiosamente, a conexão em questão nunca se forma sozinha. Sempre como resultado da reação, obtém-se uma mistura de mono-, di- e trisilano, na qual os átomos de silício são interligados em cadeias.
Por suas propriedades, esses compostos são fortes agentes redutores. Ao mesmo tempo, eles próprios são facilmente oxidados pelo oxigênio, às vezes com uma explosão. Com halogênios, as reações são sempre violentas, com grande emissãoenergia.
As aplicações dos silanos são as seguintes:
- Reações de síntese orgânica, que resultam na formação de importantes compostos organossilícios - silicones, borrachas, selantes, lubrificantes, emulsões e outros.
- Microeletrônica (monitores LCD, circuitos técnicos integrados, etc.).
- Obtenção de polissilício ultrapuro.
- Odontologia com próteses.
Assim, a importância dos silanos no mundo moderno é alta.
Ácido silícico e silicatos
O hidróxido do elemento em questão são diferentes ácidos silícicos. Destaque:
- meta;
- orto;
- polissilícico e outros ácidos.
Todos eles são unidos por propriedades comuns - extrema instabilidade no estado livre. Eles se decompõem facilmente sob a influência da temperatura. Em condições normais, eles não existem por muito tempo, transformando-se primeiro em sol e depois em gel. Após a secagem, tais estruturas são chamadas de sílica gel. Eles são usados como adsorventes em filtros.
Importantes, do ponto de vista da indústria, são os sais de ácidos silícicos - silicatos. Eles estão na base da produção de substâncias como:
- vidro;
- concreto;
- cimento;
- zeólita;
- caulim;
- porcelana;
- faiança;
- cristal;
- cerâmica.
Os silicatos de metais alcalinos são solúveis, todos os outros não. Portanto, silicato de sódio e potássio é chamado de vidro líquido. Cola clerical comum - isso é sódiosal de ácido silícico.
Mas os compostos mais interessantes ainda são os vidros. Não importa quantas variantes dessa substância eles inventassem! Hoje eles ganham opções coloridas, ópticas, foscas. A vidraria é impressionante em seu esplendor e variedade. Ao adicionar certos óxidos metálicos e não metálicos à mistura, uma grande variedade de tipos de vidro pode ser produzida. Às vezes, até a mesma composição, mas uma porcentagem diferente dos componentes leva a uma diferença nas propriedades da substância. Um exemplo é a porcelana e faiança, cuja fórmula é SiO2AL2O3 K 2O.
O vidro de quartzo é uma forma de produto altamente puro cuja composição é descrita como dióxido de silício.
Descobertas em compostos de silício
Ao longo dos últimos anos de pesquisa, foi comprovado que o silício e seus compostos são os participantes mais importantes no estado normal dos organismos vivos. Com a f alta ou excesso deste elemento, doenças como:
- câncer;
- tuberculose;
- artrite;
- catarata;
- lepra;
- disenteria;
- reumatismo;
- hepatite e outros.
O próprio processo de envelhecimento também está associado ao conteúdo quantitativo de silício. Numerosos experimentos em mamíferos provaram que, com a f alta de um elemento, ocorrem ataques cardíacos, derrames, câncer e o vírus da hepatite é ativado.
