Löytöhistorian lyhenne
Vuonna 1787 Lavoisier löysi ensimmäisen kerran piikiviä.
Vuonna 1800 David erehtyi yhdisteelle.
Vuonna 1811 Guy-Lussac jaTanner (Thnard, LouisJacques) lämmitti kalium- ja piitetrafluoridia saadakseen epäpuhdasta morfista piitä, joka sai nimen pii latinsilexin (piikivi) mukaan.
In1811,Gay-LussacandThenardusedsilicon(silicon)tetrafluoridetoreactwithalkalineearthmetalsanddiscoveredthatarussetcompound(probablyamorphoussiliconcontainingimpurities)wasformedduringthereaction.
In1823,siliconwasfirstdiscoveredasanelementbyJonsJacobsBezelius.Ayearlater,amorphoussiliconwasextracted.Gramusesroughlythesamemethod.Hethenusedrepeatedcleaningmethodstopurifytheelementalsilicon.
Vuonna 1823 Berzelius käytti raudan ja hiilen piidioksidi- ja hiilenseosta lämmittääkseen korkeita lämpötiloja rautapiisidin saamiseksi. Mutta tilatakseen puhdasta piitä (pii), hän käyttää piin (pii)-fluori-kalsium-seosta con).
ThehonorofdiscoveringsiliconbelongstotheSwedishchemistJönsJacobBerzelius,whoobtainedsiliconbyheatingpotassiumandpotassiumfluorosilicateinStockholm(thecapitalofSweden)in1824.Thisproductwascontaminatedbypotassiumsilicate,buthestirreditinwaterandreactedwithit,thusobtainingrelativelypuresiliconpowder.
In1824,JonsJacobsBezeliususedthesamemethod,butafterrepeatedwashingtoremovefluorosilicicacid,pureamorphoussiliconwasobtained.
Kiteistä piitä ei jalostettu vuoteen 1854 asti.Latinalainen sana pii(pii)issilicium,joka tarkoittaa "kovakiveä".
Vuonna 1854 H·S·C·Deville teki kiteisen piin ensimmäistä kertaa.
Piinimen alkuperä:English Silicon,Latinsilexistä,silicis,merkitsee flint(flint).Kiinan tasavallan alkupäivänä tutkijat käänsivät tämän elementin alunperin "piiksi" ja lausutaan "xi" huo).Kuitenkin tuona aikana ja tilassa, koska pinyin-järjestelmää ei ole vielä suosittu, se on yleensä lueteltu väärin .Kiinalaisen alkuperäisen nimen lisäksi translitteraatiotapehmennetään Jotkin tutkijat hyväksyivät ja ilmoittivat, että "pii" sekoitetaan helposti muihin kemiallisiin alkuaineisiin "tina" ja "seleeni".Muutettiin takaisin alkuperäiseen nimeen "Si" ja lausutaan "gui", mutta eivät tienneet, että "Si" on tarkoitus Mielenkiintoista on, että sanat, kuten silikoosi ja piiteräslevyt, sisältävät edelleen sanat pii.HongKongissa molempia käytetään, mutta "pii" on yleisempää.
Mineraalijäämien jakautuminen
Piin (piin) sisältö maan pinnalla on vain happea, mikä on lähes 28%.Pii(pii) ei kuitenkaan ole poistunut siitä. piin oksidi (pii). Erittäin vaikea asia.
Pii muodostaa noin 25,7 % maankuoren kokonaispainosta, toiseksi vain happea. Luonnon piitä esiintyy yleensä happea sisältävien yhdisteiden muodossa, mikä on yksinkertaista piidioksidiaSiO2,piimetallin ja metallin happiyhdiste. Piidioksidiyhdisteitä ja kiveä kutsutaan yhdessä assilikaateiksi. Tärkeimpiä niistä ovat maasälpäKAlSi3 O8ja kaoliiniAl2Si2O5(OH)4,talkkiMg< sub>3(Si4O10)(OH)2,MicaKAl2(AlSi 3O10)(OH)2,asbestiH4Mg3Si< sub>2O9,natriumzeoliittiNa2(Al2Si3O10 )·2H2O,granaattiCa3Al2(SiO4< /sub>)3,ZirconiumQuartzZrSiO4ja BerylBe3Al2Si6O 18Odota. Maaperä, savi ja hiekka ovat luonnonsilikaattikivien säänkestäviä tuotteita.
Pii on laajalti jaettu luonnossa, ja sen atomiprosenttiosuus maankuoressa16,7%. Se on peruselementti, joka koostuu kivimineraaleista, esiintyy kvartsista ja silikaatista.
Maankuoren piin sisältö on runsaasti happea lukuun ottamatta.Jos hiili onkaiken orgaanisen elämän perustana,pii on samassa paikassa maankuoressa,koskapääosa maankuoresta koostuu piistä ja piitä sisältävästä kiviaineksesta. .Maasälpä, kiille, savi, oliviini, sarvisekoitus jne. ovat kaikki silikaatit; kristalli, akaatti, jaspis, opaali, kvartsi, hiekka ja flintareallpii.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Fysikaaliset ominaisuudet
Siellä on kaksi trooppista morfista piitä ja kiteistä piitä. lingpoint 2355 ℃, kiteinen pii kuuluu atomikiteisiin. Se liukenee veteen, typpihappoon ja kloorivetyhappoon, mutta liukenee fluorivetyhappoon ja lipeään. Kova ja metalli.
sarja | metallimainen |
perhe | IVAperhe |
jakso | > 3 |
Elementtiosio | > PAalue |
Yhteisyyksiä | > -4,+4 |
Kovuus | > 6.5 |
Kuorisisältö | > 25,7 % |
Elastinen moduuli | > 190 GPa |
Tiheys | > 2,33 g/cm³ (18°C) |
Sulamispiste | > 1 687 K (1 414 °C) |
Kiehumispiste | 3173K(2900℃) |
Moolitilavuus | 12,06 × 10-6m3/mol |
Lämpöhöyrystys | > 384,22 kJ/mol |
Lämpöfuusio | > 50,55 kJ/mol |
höyrynpaine | > 4,77 Pa (1683 K) |
Epäsuora kaistaväli | 1,1 eV (huoneen lämpötila) |
Johtavuus | 2,52×10-4/(meterohm) |
Elektronegatiivisuus | > 1,90 (Pauling-asteikko) |
Erityinen lämpö p> | > 700 J/(kg·K) |
Elektroninen järjestely ytimen ulkopuolella: 1s²2s²2p⁶3s²3p²
Yksikkösolutyyppi:kuutiotimanttityyppi;
Yksikkösoluparametri: mitattu 20 ℃, yksikkösoluparametri = 0,543087 nm;
VäriJa ulkonäkö: tummanharmaa sinertävällä sävyllä;
Yksikiteisen piin (100)Emitattunanano-syvennysmenetelmällä140～150GPa;
Conductivity:Silicon’sconductivityTheratehasagreatrelationshipwithitstemperature.Asthetemperaturerises,theconductivityincreases,reachingamaximumaround1480℃,andafterthetemperatureexceeds1600℃,itdecreaseswiththeincreaseintemperature.
Elektronegatiivisuus | > 1,90 (Pauling-asteikko) p> |
Lämmönjohtavuus | > 148 W/(m·K) |
Firstionisointienergia | > 786,5 kJ/mol |
Toimitusenergia | > 1577,1 kJ/mol |
Kolmandionisaatioenergia | > 3 231,6 kJ/mol |
Neljästysenergia | > 4355,5 kJ/mol |
Fiftionisaatioenergia | 16091kJ/mol |
6tionisaatioenergia | 19805kJ/mol |
Seitsemäs ionisaatioenergia | 23780 kJ/mol |
Kahdeksonisointienergia | 29287kJ/mol |
Nintionisaatioenergia | 33878kJ/mol |
Tentionisointienergia | > 38726 kJ/mol |
Isotoopit:
22Si | > 14 | > 8 | > 22.03453(22)# | > 29(2) ms | > 0+ | ||
23 Si | > 14 | > 9 | > 23.02552(21)# | > 42,3(4) ms | > 3/2+# | ||
24 Si | > 14 | > 10 | > 24.011546(21) | > 140(8) ms | > 0+ | ||
25 Si | > 14 | > 11 | > 25.004106(11) | > 220(3) ms | > 5/2+ | ||
26 Si | > 14 | > 12 | > 25.992330(3) | > 2,234(13) s | > 0+ | ||
27 Si | > 14 | > 13 | > 26.98670491(16) | > 4,16(2) s | > 5/2+ | ||
28 Si | > 14 | > 14 | > 27.9769265325(19) | > vakaa | > 0+ | > 0,92223(19) | > 0,92205-0,92241 | tr>
29Si | > 14 | > 15 | > 28.976494700(22) | > Vakaa | > 1/2+ | > 0,04685(8) | > 0,04678-0,04692 |
30Si | > 14 | > 16 | > 29.97377017(3) | > Vakaa | > 0+ | > 0,03092(11) | > 0,03082-0,03102 |
31Si | > 14 | > 17 | > 30.97536323(4) | > 157,3(3)min | > 3/2+ | ||
32 Si | > 14 | > 18 | > 31.97414808(5) | > 170(13)a | > 0+ | ||
33 Si | > 14 | > 19 | > 32.978000(17) | > 6,18(18) s | > (3/2+) | tr> | |
34Si | > 14 | > 20 | > 33.978576(15) | > 2,77(20)s | > 0+ | ||
35 Si | > 14 | > 21 | > 34.98458(4) | > 780(120) ms | > 7/2-# | ||
36 Si | > 14 | > 22 | > 35.98660(13) | > 0,45(6) s p> | > 0+ | ||
37 Si | > 14 | > 23 | > 36.99294(18) | > 90(60) ms | > (7/2-)# | ||
38 Si | > 14 | > 24 | > 37.99563(15) | > 90#ms | > 0+ | ||
39 Si | > 14 | > 25 | > 39.00207(36) | > 47,5(20) ms | > 7/2-# | ||
40 Si | > 14 | > 26 | > 40.00587(60) | > 33,0 (10) ms | > 0+ | ||
41 Si | > 14 | > 27 | > 41.01456(198) | > 20,0 (25) ms | > 7/2-# | ||
42 Si | > 14 | > 28 | > 42.01979(54)# | > 13 (4) ms | > 0+ | ||
43 Si | > 14 | > 29 | > 43.02866(75)# | > 15#ms | > 3/2-# | ||
44 Si | > 14 | > 30 | > 44.03526(86)# | > 10#ms | > 0+ |
Huomautuksia:1. #merkityt tiedot osoittavat, ettei ole kokeellista varmaa, vaan vain teoreettista spekulaatiota, ja suluissa olevat tiedot edustavat tietojen epävarmuutta.
2.Si-28 (92,2 %),Si-29 (4,7 %) ja Si-30 (3,1 %) on kolme luonnollista vakaata isotooppia, ja massaluvut ovat 25, 26, 27,keinotekoiset radioisotoopit31 ja 32.
3.Pii(atomimassayksikkö:28.0855,yhteensä on 23isotooppia,joista3isotooppia pysyy kestävinä.
Kemialliset ominaisuudet
Piissä on ilmeisiä ei-metallisia piin ominaisuuksia, jotka voidaan liuottaa alkalimetallihydroksidiliuokseen (meta)silikaatin ja vedyn tuottamiseksi.
ThesiliconatomislocatedintheIVmaingroupoftheperiodictable,anditsatomicnumberisZ=14,thereare14electronsoutsidethenucleus.Theelectronsareoutsidethenucleus,andaresurroundedbylayersfromlowsiliconatomstohighenergylevels,frominsidetooutside.Thisiscalledtheshellstructureofelectrons.Theextranuclearelectronsofsiliconatomshave2electronsinthefirstlayerand8electronsinthesecondlayer,reachingastablestate.The4electronsintheoutermostlayerarevalenceelectrons,whichplayaleadingroleintheconductivityofsiliconatoms.Function.
Becausethesiliconatomhassuchastructure,ithassomespecialproperties:thefouroutermostvalenceelectronsmakethesiliconatominametastablestructure,andthesevalenceelectronsmakethesiliconatomscommunicatewitheachother.Covalentlybonded,duetothestrongcovalentbond,siliconhasahighermeltingpointanddensity;chemicalpropertiesarerelativelystable,itisdifficulttoreactwithothersubstances(excepthydrogenfluorideandlye)atroomtemperature;thereisnoobviousinsiliconcrystalsThefreeelectronscanconductelectricity,buttheconductivityisnotasgoodasthatofmetals,anditincreaseswithtemperature.Ithassemiconductorproperties.
Kuumutettuna se voi toimia alkuainehalogeenien,typen,hiilenjamuiden ei-metallien kanssa.Se on vuorovaikutuksessa tiettyjen metallien,kutenMg,Ca,Fe,Pt jne.tuottaen typpimyrkkyjä.Se liukenee yleisiin orgaanisiin happoihin,liukenee emäksisiin liuoksiin,liukoiseen emäksisiin liuoksiin,liukoiseen kalsiumpitoisuuteenjavapauttaakseenhiilipitoisia aineita. ,se voi olla vuorovaikutuksessa vesihöyryn kanssa.
Luokittelu: puhdas aine, yksinkertainen aine, ei-metallinen yksinkertainen aine.
(1)Reagoi yksinkertaisen aineen kanssa
(2)Se voidaan yhdistää joihinkin oksidireaktioihin
(3) Reaktio hapon kanssa: vain reaktio fluorivetyhapon kanssa
(4)Reaktio alkalin kanssa
Note:SiliconandaluminumcanbothreactwithacidandAsimplesubstancethatcanreactwithalkalitoreleasehydrogen.
Aiheellinen yhtälö:
Aiheeseen liittyvät yhdisteet:
Pii, silikageeli, silikaatti, piihappo, ortopiihappo, silaani, dikloridiSilaani, trikloorisilaani, tetrakloorisilaani,
Atomiominaisuudet:
Atomipaino: 28,0855u;
Ydinhäviömassa: 0,1455u;
Atomisäde:(laskettu arvo)110(111)pm;
Kovalenttisäde: 111pm;
VanderWaalsradius: 210pm;
Oheaelektronikerroksen järjestely: 3s²3p²;
Sähköpostitason järjestely:2,8,4
Elektronikerros:KLM;
Hapettava (oksidi):4 (amfoteerinen).
Valmistusmenetelmä
Laboratoriossamagnesiumjauhetta voidaan käyttää vähentämään jauhemaista piidioksidia punaisella lämmöllä, ja syntyneen magnesiumoksidin ja magnesiumjauheen voidaan pestä pois laimealla hapolla, ja sitten sitä voidaan käyttää. Tällä menetelmällä ei ole tarpeeksi puhdasta,joka on ruskea-musta jauhe.Piin teollinen tuotantovähentää piitäsähköhiiliuunissa(SiO2-pitoisuus on suurempi kuin 99%). puuhiiltä.Petroleumcokeon vähän tuhkapitoisuus( 0,3 % - 0,8 %) ja korkealaatuista piidioksidia (SiO2yli 99 %) voidaan käyttää suoraan korkealaatuisten piin ja piiteräslevyjen tuottamiseen. Erittäin puhtaita puolijohteita voidaan valmistaavähentämällä erittäin puhtaita HClsubiCl
Amorphoussiliconcanbeobtainedbyreducingsilicondioxidewithmagnesium.Crystalsiliconcanbeobtainedbyreducingsilicondioxidewithcarboninanelectricfurnace.Thehigh-puritysiliconusedintheelectronicsindustryismadebyreducingtrichlorosilaneorsilicontetrachloridewithhydrogen.
Applicationareas
1.High-puritysinglecrystalsiliconisanimportantsemiconductormaterial.AsmallamountofgroupIIIAelementisaddedtomonocrystallinesilicontoformap-typesiliconsemiconductor;asmallamountofgroupVAelementisaddedtoformann-typesemiconductor.Thep-typesemiconductorandthen-typesemiconductorarecombinedtoformap-njunction,whichcanbemadeintoasolarcell,whichconvertsradiantenergyintoelectricalenergy.Itisapromisingmaterialinthedevelopmentofenergy.Inaddition,thewidelyuseddiodes,triodes,thyristors,fieldeffecttransistorsandvariousintegratedcircuits(includingchipsandCPUsinpeople'scomputers)areallrawmaterialsmadeofsilicon.
2.Metalceramics,importantmaterialsforastronautics.Ceramicandmetalaremixedandsinteredtomakeametal-ceramiccompositematerial,whichisresistanttohightemperature,richintoughness,andcanbecut.Itnotonlyinheritstherespectiveadvantagesofmetalandceramic,butalsomakesupfortheinherentdefectsofthetwo.Itcanbeusedinthemanufactureofmilitaryweapons.Thefirstspaceshuttle"Columbia"wasabletowithstandthehightemperaturegeneratedbyfrictionwhentravelingthroughdenseatmosphereathighspeed,thankstoitsshellmadeof31,000silicontiles.
3.Opticalfibercommunication,thelatestmodernmeansofcommunication.Puresilicacanbeusedtodrawhigh-transparencyglassfibers.Thelasercanbetransmittedforwardthroughcountlesstotalreflectionsinthepathoftheglassfiber,insteadofbulkycables.Theopticalfibercommunicationcapacityishigh.Aglassfiberasthinasahaircantransmit256telephonesatthesametime;anditisnotaffectedbyelectricityormagnetism,isnotafraidofeavesdropping,andhasahighdegreeofconfidentiality.Opticalfibercommunicationwillrevolutionizehumanlifeinthe21stcentury.
4.Siliconeorganiccompoundswithexcellentperformance.Forexample,siliconeplasticisanexcellentwaterproofcoatingmaterial.Sprayingsiliconeonthewallsofthesubwaycansolvetheproblemofwaterseepageonceandforall.Coatingathinlayerofsiliconeplasticonthesurfaceofancientculturalrelicsandsculpturescanpreventmossfromgrowingandresistwind,rain,andweathering.TheMonumenttothePeople'sHeroesonTiananmenSquareistreatedwithsiliconeplastic,soitwillalwaysbewhiteandfresh.
5.Duetotheuniquestructureoforganicsilicon,itcombinesthepropertiesofinorganicmaterialsandorganicmaterials.Ithasbasicpropertiessuchaslowsurfacetension,lowviscosity-temperaturecoefficient,highcompressibility,andhighgaspermeability.Highandlowtemperature,electricalinsulation,oxidationstability,weatherresistance,flameretardancy,waterrepellency,corrosionresistance,non-toxic,odorless,andphysiologicalinertia.Itiswidelyusedinaerospace,electronicandelectrical,construction,transportation,chemical,textile,Food,lightindustry,medicalandotherindustries,inwhichsiliconeismainlyusedinsealing,bonding,lubrication,coating,surfaceactivity,demoulding,defoaming,foamsuppression,waterproofing,moisture-proof,inertfilling,etc.Withthecontinuousgrowthofthenumberandvarietyofsilicones,theapplicationareascontinuetoexpand,formingauniqueandimportantproductsysteminthefieldofnewchemicalmaterials.Manyvarietiesareirreplaceableandindispensableforotherchemicals.
6.Siliconcanincreasethehardnessofplantstalksandincreasethedifficultyoffeedinganddigestionbypests.Althoughsiliconisnotanessentialelementinplantgrowthanddevelopment,itisalsoachemicalelementnecessaryforplantstoresistadversityandregulatetherelationshipbetweenplantsandotherorganisms.
Siliconplaysagreatroleinimprovingtheresistanceofplantstoabioticandbioticstresses.Forexample,siliconcanimprovetheresistanceofplantstodrought,saltstress,ultravioletradiation,pestsanddiseases.SiliconcanincreasetheresistanceofricetoCnaphalocrocismedinalis.Aftertheapplicationofsilicon,thedefensiveresponseofricetopestfeedingisrapidlyimproved.Siliconplaysaguardroleinplantdefense.
Whenriceisattackedbyinsectpests,siliconcanalertricetoquicklyactivatethejasmonicacidpathwayrelatedtostressresistance.Jasmonicacidsignalinturnpromotestheabsorptionofsilicon.TheinteractionofsiliconandjasmonicacidsignalpathwayaffectsResistanceofricetopests.
Physiologicalfunction
Siliconisoneoftheessentialtraceelementsforthehumanbody.Itaccountsfor0.026%ofbodyweight.Thebiggestharmofsiliconandsilicon-containingdusttothehumanbodyistocausesilicosis.Silicosisisoneoftheseriousoccupationaldiseases.Miners,stoneprocessingworkersandotherworkersinplacescontainingsilicondustshouldtakenecessaryprotectivemeasures.
Siliconisessentialfortheformationofconnectivetissueandcartilage.Siliconcanconnectmucopolysaccharidestoeachotherandbindmucopolysaccharidestoproteinstoformafibrousstructure,therebyincreasingtheelasticityandstrengthofconnectivetissue,Maintaintheintegrityofthestructure;siliconparticipatesinthecalcificationofbonesandplaysaroleintheinitialstageofcalcification.Siliconinfoodcanincreasethespeedofcalcification,especiallywhenthecalciumintakeislow.Theeffectismoreobvious;theaminoacidincollagenisabout21%Itishydroxyproline,prolylhydroxylasemakesprolinehydroxylate,thisenzymeneedssiliconwhenitshowsmaximumactivity;throughanalysisofdifferentsourcesofcollagen,theresultsshowthatsiliconisoneofthecomponentsofcollagen.
Referenceintake:Sincethereisnoexperimentaldataonthehumanbody'ssiliconrequirement,itisdifficulttoputforwardasuitabledailysiliconrequirementofthehumanbody.Accordingtoanimalexperiments,ifsiliconiseasytoabsorb,thedailyrequirementofthehumanbodyItmaybe2～5mg.However,mostofthesiliconinthedietisnoteasilyabsorbed,andtherecommendedintakeisabout5-10mgperday.Itcanbeconsideredthatadailyintakeof20-50mgisappropriate.
Excessivemanifestations:Individualswithhighsilicondisease,highsilicondiet,focalglomerulonephritis,andsignificantlyhighersiliconcontentinkidneytissue.Therearealsoreportsthatalargeamountofmagnesiumsilicate(silicon-containingantacids)mayinduceurinarycalculiinhumans.
Silicosis,long-terminhalationoflargeamountsofsilicon-containingdustthroughtherespiratorytractcancausesilicosis.
Silicosis,alsoknownassilicosis,isthemostcommontypeofpneumoconiosis.Itiscausedbylong-terminhalationofalargeamountofdustcontainingfreesilicondioxide.Itiscausedbyextensivenodularfibrosisinthelungs.Themaindisease.Inpatientswithsilicosis,duetoextensivefibroustissuehyperplasiainbothlungs,themicrovascularcirculationofthelungtissueishinderedandtheresistanceisreduced,soitiseasytomergewithotherdiseases,leadingtoworseningofthediseaseandevendeath.
Insufficientperformance:Thelackofsiliconinthefeedcanslowthegrowthofanimals,andthelackcancausehairandnailstobreakeasily,andtheskinlosesitsluster.Theresultsofanimalexperimentsshowthatsupplementingsiliconwhilefeedingarterioscleroticbeveragesisbeneficialtoprotectthestructureoftheanimal’saorta.Inaddition,ithasbeendeterminedthatthesiliconcontentinbloodvesselwallsisinverselyproportionaltothedegreeofatherosclerosisinhumansandanimals.Amongthepopulationswithdifferentlong-termincidencesofcardiovasculardisease,thesiliconcontentintheirdrinkingwateralsodifferedbyabouttwotimes.Peoplewithhighsiliconcontentindrinkingwatersufferedfewerdiseases.
Siliconisaverysafesubstance.Itdoesnotreactbytheimmunesystem,norisitswallowedbycells,nordoesitbreedbacteriaorreactwithchemicals.Itcanalsotargetskinwounds.Thesilicageldevelopedandproducedcanbeusedtoprotectwounds.Itisaverysafematerialandisapprovedforusebyhealthagenciesinvariouscountries.
Yleiset huhut
Huhut: Luonto, silikoni esiintyy happea sisältävien yhdisteiden muodossa.
Kiistä: Luonnossa on luonnollista piielementtiä ja siitä on raportoitu pitkään.Seuraava onotekirjallisuusraportista
Tässä artikkelissa on käytetty luonnonpiinmineralogiaa,mineralogiaajamineralogiaa.Tutkimustutkimus.Mineraalittuotettu karn-tyyppisenä rikkinä ja polymetallina tietyssä paikassaFujianissa. Luonnonpii on kirkkaan harmaa ja hopeanvalkoinen. s. Homogeeninen. Mitattu ominaispaino = 2,368. KovuusH_M = 6,76. Heijastus R470 nm 37,08; 546 nm 33,44; 589 nm 31,27; 650 nm 29,96. Skannauksen jälkeinen energian analysointi9elektronisen analyysin 9elektronisen analyysin .87 %～99,94 %.
