hjem » russisk språk

Egenskaper til silisiumatomet. Silisium: påføring, kjemiske og fysiske egenskaper. Fordeler og ulemper

SILICON (Latin Silicium), Si, et kjemisk grunnstoff i gruppe IV av den korte formen (gruppe 14 av den lange formen) av det periodiske systemet; atomnummer 14, atommasse 28,0855. Naturlig silisium består av tre stabile isotoper: 28 Si (92,2297%), 29 Si (4,6832%), 30 Si (3,0872%). Radioisotoper med massetall 22-42 er kunstig oppnådd.

Historisk referanse. Utbredt på jorden har silisiumforbindelser blitt brukt av mennesker siden steinalderen; fra gammelt av til jernalder ble for eksempel flint brukt til å lage steinredskaper. Bearbeidingen av silisiumforbindelser - glassproduksjon - begynte i det 4. årtusen f.Kr. i det gamle Egypt. Elementært silisium ble oppnådd i 1824-25 av J. Berzelius ved å redusere fluorid SiF 4 med kaliummetall. Det nye elementet ble gitt navnet "silisium" (fra det latinske silex - flint; det russiske navnet "silisium", introdusert i 1834 av G. I. Hess, kommer også fra ordet "flint").

Utbredelse i naturen. Når det gjelder utbredelse i jordskorpen, er silisium det andre kjemiske elementet (etter oksygen): silisiuminnholdet i litosfæren er 29,5 masseprosent. Den finnes ikke i fri tilstand i naturen. De viktigste mineralene som inneholder silisium er aluminosilikater og naturlige silikater (naturlige amfiboler, feltspat, glimmer, etc.), samt silikamineraler (kvarts og andre polymorfe modifikasjoner av silisiumdioksid).

Egenskaper. Konfigurasjonen av det ytre elektronskallet til silisiumatomet er 3s 2 3p 2. I forbindelser viser den en oksidasjonstilstand på +4, sjelden +1, +2, +3, -4; Pauling elektronegativitet er 1,90, ioniseringspotensialene Si 0 → Si + → Si 2+ → Si 3+ → Si 4+ er henholdsvis 8,15, 16,34, 33,46 og 45,13 eV; atomradius 110 pm, radius av Si 4+ ion 40 pm (koordinasjonsnummer 4), 54 pm (koordinasjonsnummer 6).

Silisium er en mørk grå fast sprø krystallinsk substans med en metallisk glans. Krystallgitteret er ansiktssentrert kubisk; t smeltepunkt 1414 °C, kokepunkt 2900 °C, tetthet 2330 kg/m 3 (ved 25 °C). Varmekapasitet 20,1 J/(mol∙K), termisk ledningsevne 95,5 W/(m∙K), dielektrisk konstant 12; Mohs hardhet 7. Under normale forhold er silisium et sprøtt materiale; merkbar plastisk deformasjon observeres ved temperaturer over 800 °C. Silisium er gjennomsiktig for infrarød stråling med en bølgelengde større enn 1 mikron (brytningsindeks 3,45 ved en bølgelengde på 2-10 mikron). Diamagnetisk (magnetisk følsomhet - 3,9∙10 -6). Silisium er en halvleder, båndgap 1,21 eV (0 K); spesifikk elektrisk motstand 2,3∙10 3 Ohm∙m (ved 25 °C), elektronmobilitet 0,135-0,145, hull - 0,048-0,050 m 2 / (V s). De elektriske egenskapene til silisium er svært avhengig av tilstedeværelsen av urenheter. For å oppnå enkeltkrystaller av silisium med p-type ledningsevne, brukes dopingtilsetningsstoffer B, Al, Ga, In (akseptorurenheter), og med n-type ledningsevne - P, As, Sb, Bi (donorurenheter).

Silisium er dekket med en oksidfilm i luft, derfor er det kjemisk inert ved lave temperaturer; ved oppvarming til over 400 °C samvirker det med oksygen (det dannes SiO oksid og SiO 2 dioksid), halogener (silisiumhalogenider), nitrogen (silisiumnitrid Si 3 N 4), karbon (silisiumkarbid SiC), etc. Silisiumforbindelser med hydrogen - silaner - oppnådd indirekte. Silisium reagerer med metaller og danner silicider.

Fint silisium er et reduksjonsmiddel: når det varmes opp, reagerer det med vanndamp for å frigjøre hydrogen, og reduserer metalloksider til frie metaller. Ikke-oksiderende syrer passiviserer silisium på grunn av dannelsen av en syre-uløselig oksidfilm på overflaten. Silisium løses opp i en blanding av konsentrert HNO 3 med HF, og det dannes hydrofluorkiselsyre: 3Si + 4HNO 3 + 18HF = 3H 2 + 4NO + 8H 2 O. Silisium (spesielt fint dispergert) reagerer med alkalier for å frigjøre hydrogen, for eksempel: Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2. Silisium danner forskjellige organosilisiumforbindelser.

Biologisk rolle. Silisium er et mikroelement. Det daglige menneskelige behovet for silisium er 20-50 mg (elementet er nødvendig for riktig vekst av bein og bindevev). Silisium kommer inn i menneskekroppen med mat, så vel som med inhalert luft i form av støvlignende SiO 2. Ved langvarig innånding av støv som inneholder fri SiO 2, oppstår silikose.

Kvittering. Teknisk renhet silisium (95-98%) oppnås ved å redusere SiO 2 med karbon eller metaller. Høyrent polykrystallinsk silisium oppnås ved reduksjon av SiCl 4 eller SiHCl 3 med hydrogen ved en temperatur på 1000-1100 ° C, termisk dekomponering av Sil 4 eller SiH 4; monokrystallinsk silisium av høy renhet - ved sonesmelting eller ved Czochralski-metoden. Volumet av global silisiumproduksjon er om lag 1600 tusen tonn/år (2003).

applikasjon. Silisium er hovedmaterialet i mikroelektronikk og halvlederenheter; brukes til fremstilling av glass som er gjennomsiktig for infrarød stråling. Silisium er en komponent av legeringer av jern og ikke-jernholdige metaller (i lave konsentrasjoner øker silisium korrosjonsmotstanden og den mekaniske styrken til legeringer, forbedrer deres støpeegenskaper; i høye konsentrasjoner kan det forårsake sprøhet); De viktigste er jern-, kobber- og silisiumholdige aluminiumlegeringer. Silisium brukes som utgangsmateriale for produksjon av organiske silisiumforbindelser og silicider.

Lit.: Baransky P.I., Klochkov V.P., Potykevich I.V. Halvlederelektronikk. Egenskaper til materialer: Katalog. K., 1975; Drozdov A. A., Zlomanov V. P., Mazo G. N., Spiridonov F. M. Uorganisk kjemi. M., 2004. T. 2; Shriver D., Atkins P. Uorganisk kjemi. M., 2004. T. 1-2; Silisium og dets legeringer. Jekaterinburg, 2005.

Silisium

SILICON-JEG; m.[fra gresk krēmnos - klippe, stein] Kjemisk grunnstoff (Si), mørkegrå krystaller med metallisk glans finnes i de fleste bergarter.

◁ Silisium, å, å. K salter. Kiselholdig (se 2.K.; 1 mark).

silisium

(lat. Silicium), kjemisk grunnstoff i gruppe IV i det periodiske system. Mørkegrå krystaller med en metallisk glans; tetthet 2,33 g/cm 3, t pl 1415ºC. Motstandsdyktig mot kjemiske påvirkninger. Det utgjør 27,6 % av massen til jordskorpen (2. plass blant grunnstoffene), de viktigste mineralene er silika og silikater. Et av de viktigste halvledermaterialene (transistorer, termistorer, fotoceller). En integrert del av mange stål og andre legeringer (øker mekanisk styrke og korrosjonsbestandighet, forbedrer støpeegenskaper).

SILICON

SILICON (lat. Silicium fra silex - flint), Si (les "silisium", men i dag ganske ofte som "si"), et kjemisk grunnstoff med atomnummer 14, atommasse 28,0855. Det russiske navnet kommer fra det greske kremnos - klippe, fjell.
Naturlig silisium består av en blanding av tre stabile nuklider (cm. NUKLID) med massetall 28 (råder i blandingen, den inneholder 92,27 vekt%), 29 (4,68%) og 30 (3,05%). Konfigurasjon av det ytre elektroniske laget til et nøytralt ueksitert silisiumatom 3 s 2 R 2 . I forbindelser viser den vanligvis en oksidasjonstilstand på +4 (valens IV) og svært sjelden +3, +2 og +1 (henholdsvis valens III, II og I). I det periodiske systemet til Mendeleev er silisium plassert i gruppe IVA (i karbongruppen), i den tredje perioden.
Radien til et nøytralt silisiumatom er 0,133 nm. De sekvensielle ioniseringsenergiene til silisiumatomet er 8,1517, 16,342, 33,46 og 45,13 eV, og elektronaffiniteten er 1,22 eV. Radiusen til Si 4+-ionet med et koordinasjonsnummer på 4 (det vanligste når det gjelder silisium) er 0,040 nm, med et koordinasjonstall på 6 - 0,054 nm. I følge Pauling-skalaen er elektronegativiteten til silisium 1,9. Selv om silisium vanligvis er klassifisert som et ikke-metall, inntar det i en rekke egenskaper en mellomposisjon mellom metaller og ikke-metaller.
I fri form - brunt pulver eller lysegrå kompakt materiale med en metallisk glans.
Oppdagelseshistorie
Silisiumforbindelser har vært kjent for mennesker siden uminnelige tider. Men mennesket ble kjent med det enkle stoffet silisium for bare rundt 200 år siden. Faktisk var de første forskerne som fikk tak i silisium franskmannen J. L. Gay-Lussac (cm. GAY LUSSAC Joseph Louis) og L.J. Tenard (cm. TENAR Louis Jacques). De oppdaget i 1811 at oppvarming av silisiumfluorid med kaliummetall fører til dannelsen av et brunbrunt stoff:
SiF 4 + 4K = Si + 4KF, men forskerne selv trakk ikke den riktige konklusjonen om å få et nytt enkelt stoff. Æren av å oppdage et nytt grunnstoff tilhører den svenske kjemikeren J. Berzelius (cm. BERZELIUS Jens Jacob), som også varmet opp en forbindelse med sammensetning K 2 SiF 6 med kaliummetall for å produsere silisium. Han oppnådde det samme amorfe pulveret som de franske kjemikerne, og kunngjorde i 1824 et nytt elementært stoff, som han kalte "silisium." Krystallinsk silisium ble oppnådd først i 1854 av den franske kjemikeren A. E. Sainte-Clair Deville (cm. SAINT-CLAIR DEVILLE Henri Etienne) .
Å være i naturen
Når det gjelder overflod i jordskorpen, er silisium nummer to blant alle grunnstoffer (etter oksygen). Silisium utgjør 27,7 % av massen til jordskorpen. Silisium er en komponent i flere hundre forskjellige naturlige silikater (cm. SILIKATER) og aluminiumsilikater (cm. ALUMINIUMSILIKATER). Silisiumdioksyd, eller silisiumdioksid, er også utbredt (cm. SILICONDIOKSID) SiO 2 (elvesand (cm. SAND), kvarts (cm. KVARTS), flint (cm. FLINT) etc.), som utgjør omtrent 12 % av jordskorpen (i masse). Silisium forekommer ikke i fri form i naturen.
Kvittering
I industrien produseres silisium ved å redusere SiO 2-smelten med koks ved en temperatur på ca. 1800°C i lysbueovner. Renheten til silisiumet oppnådd på denne måten er ca. 99,9%. Siden silisium av høyere renhet er nødvendig for praktisk bruk, er det resulterende silisium klorert. Det dannes forbindelser med sammensetningen SiCl 4 og SiCl 3 H. Disse kloridene renses videre på forskjellige måter fra urenheter og i sluttfasen reduseres de med rent hydrogen. Det er også mulig å rense silisium ved først å skaffe magnesiumsilisid Mg 2 Si. Deretter oppnås flyktig monosilan SiH 4 fra magnesiumsilisid ved bruk av saltsyre eller eddiksyre. Monosilan renses videre ved rektifisering, sorpsjon og andre metoder, og spaltes deretter til silisium og hydrogen ved en temperatur på ca. 1000°C. Urenhetsinnholdet i silisium oppnådd ved disse metodene reduseres til 10-8-10-6 vekt%.
Fysiske og kjemiske egenskaper
Krystallgitter av silisium ansiktssentrert kubisk diamanttype, parameter a = 0,54307 nm (andre polymorfe modifikasjoner av silisium er oppnådd ved høye trykk), men på grunn av den lengre bindingslengden mellom Si-Si-atomer sammenlignet med lengden på C-C-bindingen, er hardheten til silisium betydelig mindre enn for diamant.
Silisiumtettheten er 2,33 kg/dm3. Smeltepunkt 1410°C, kokepunkt 2355°C. Silisium er skjørt, først når det varmes opp over 800°C blir det et plastisk stoff. Interessant nok er silisium gjennomsiktig for infrarød (IR) stråling.
Elementært silisium er en typisk halvleder (cm. HALVLEDERE). Båndgapet ved romtemperatur er 1,09 eV. Konsentrasjonen av strømbærere i silisium med egen ledningsevne ved romtemperatur er 1,5·10 16 m -3. De elektriske egenskapene til krystallinsk silisium er sterkt påvirket av mikrourenhetene det inneholder. For å oppnå silisiumenkrystaller med hullledningsevne, introduseres tilsetningsstoffer av gruppe III-elementer - bor i silisium. (cm. BOR (kjemisk grunnstoff)), aluminium (cm. ALUMINIUM), gallium (cm. GALLIUM) og India (cm. INDIUM), med elektronisk ledningsevne - tilsetninger av elementer fra gruppe V - fosfor (cm. FOSFOR), arsenikk (cm. ARSENIKK) eller antimon (cm. ANTIMON). De elektriske egenskapene til silisium kan varieres ved å endre prosessforholdene til enkeltkrystaller, spesielt ved å behandle silisiumoverflaten med forskjellige kjemiske midler.
Kjemisk er silisium inaktivt. Ved romtemperatur reagerer den bare med fluorgass, noe som resulterer i dannelsen av flyktig silisiumtetrafluorid SiF 4 . Når det varmes opp til en temperatur på 400-500°C, reagerer silisium med oksygen for å danne dioksyd SiO 2, med klor, brom og jod for å danne de tilsvarende svært flyktige tetrahalogenidene SiHal 4.
Silisium reagerer ikke direkte med hydrogen; silisiumforbindelser med hydrogen er silaner (cm. SILANS) med den generelle formelen Si n H 2n+2 - oppnådd indirekte. Monosilane SiH 4 (ofte kalt ganske enkelt silan) frigjøres når metallsilicider reagerer med syreløsninger, for eksempel:
Ca 2 Si + 4 HCl = 2 CaCl 2 + SiH 4
Silan SiH 4 dannet i denne reaksjonen inneholder en blanding av andre silaner, spesielt disilan Si 2 H 6 og trisilan Si 3 H 8, der det er en kjede av silisiumatomer forbundet med enkeltbindinger (-Si-Si-Si -).
Med nitrogen danner silisium ved en temperatur på ca. 1000°C nitridet Si 3 N 4, med bor - de termisk og kjemisk stabile boridene SiB 3, SiB 6 og SiB 12. En forbindelse av silisium og dens nærmeste analog i henhold til det periodiske system - karbon - silisiumkarbid SiC (karborundum) (cm. CARBORUNDUM)) er preget av høy hardhet og lav kjemisk reaktivitet. Karborundum er mye brukt som et slipende materiale.
Når silisium varmes opp med metaller, dannes silicider (cm. SILISIDER). Silicider kan deles inn i to grupper: ionisk-kovalente (silicider av alkali, jordalkalimetaller og magnesium som Ca 2 Si, Mg 2 Si, etc.) og metalllignende (silicider av overgangsmetaller). Silicider av aktive metaller brytes ned under påvirkning av syrer; silicider av overgangsmetaller er kjemisk stabile og brytes ikke ned under påvirkning av syrer. Metalllignende silicider har høye smeltepunkter (opptil 2000°C). Metalllignende silicider av sammensetningene MSi, M 3 Si 2, M 2 Si 3, M 5 Si 3 og MSi 2 dannes oftest. Metalllignende silicider er kjemisk inerte og motstandsdyktige mot oksygen selv ved høye temperaturer.
Silisiumdioksid SiO 2 er et surt oksid som ikke reagerer med vann. Eksisterer i form av flere polymorfer (kvarts (cm. KVARTS), tridymitt, cristobalitt, glassaktig SiO 2). Av disse modifikasjonene er kvarts av størst praktisk betydning. Kvarts har piezoelektriske egenskaper (cm. PIESOELEKTRISKE MATERIALER), den er gjennomsiktig for ultrafiolett (UV) stråling. Den er preget av en veldig lav termisk ekspansjonskoeffisient, så retter laget av kvarts sprekker ikke under temperaturendringer på opptil 1000 grader.
Kvarts er kjemisk motstandsdyktig mot syrer, men reagerer med flussyre:
Si02 + 6HF =H2 + 2H2O
og hydrogenfluoridgass HF:
SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O
Disse to reaksjonene er mye brukt til glassetsing.
Når SiO 2 smelter sammen med alkalier og basiske oksider, samt med karbonater av aktive metaller, dannes silikater (cm. SILIKATER)- salter av svært svake vannuløselige kiselsyrer som ikke har en konstant sammensetning (cm. KILISSYRER) generell formel xH 2 O ySiO 2 (ganske ofte i litteraturen skriver de ikke særlig nøyaktig ikke om kiselsyrer, men om kiselsyre, selv om de faktisk snakker om det samme). For eksempel kan natriumortosilikat oppnås:
SiO 2 + 4NaOH = (2Na 2 O) SiO 2 + 2H 2 O,
kalsiummetasilikat:
SiO 2 + CaO = CaO SiO 2
eller blandet kalsium og natriumsilikat:
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2CO 2
Vindusglass er laget av Na 2 O·CaO·6SiO 2-silikat.
Det skal bemerkes at de fleste silikater ikke har en konstant sammensetning. Av alle silikater er det kun natrium- og kaliumsilikater som er løselige i vann. Løsninger av disse silikatene i vann kalles løselig glass. På grunn av hydrolyse er disse løsningene preget av et svært alkalisk miljø. Hydrolyserte silikater er preget av dannelsen av ikke sanne, men kolloidale løsninger. Når løsninger av natrium- eller kaliumsilikater surgjøres, faller det ut et gelatinøst hvitt bunnfall av hydratiserte kiselsyrer.
Det viktigste strukturelle elementet i både fast silisiumdioksid og alle silikater er gruppen, der silisiumatomet Si er omgitt av et tetraeder med fire oksygenatomer O. I dette tilfellet er hvert oksygenatom forbundet med to silisiumatomer. Fragmenter kan kobles til hverandre på forskjellige måter. Blant silikatene, i henhold til arten av forbindelsene i deres fragmenter, er de delt inn i øy, kjede, bånd, lagdelt, ramme og andre.
Når SiO 2 reduseres med silisium ved høye temperaturer, dannes silisiummonoksid av sammensetningen SiO.
Silisium er preget av dannelsen av organosilisiumforbindelser (cm. ORGANOSILON FORBINDELSER), hvor silisiumatomer er forbundet i lange kjeder på grunn av brodannende oksygenatomer -O-, og til hvert silisiumatom, i tillegg til to O-atomer, ytterligere to organiske radikaler R 1 og R 2 = CH 3, C 2 H 5, C 6 er festet H 5, CH 2 CH 2 CF 3, etc.
applikasjon
Silisium brukes som halvledermateriale. Kvarts brukes som piezoelektrisk, som materiale for fremstilling av varmebestandige kjemiske (kvarts) kokekar og UV-lamper. Silikater er mye brukt som byggematerialer. Vindusglass er amorfe silikater. Organosilisiummaterialer kjennetegnes ved høy slitestyrke og er mye brukt i praksis som silikonoljer, lim, gummi og lakk.
Biologisk rolle
For noen organismer er silisium et viktig biogent element (cm. BIOGENE ELEMENTER). Det er en del av bærende strukturer i planter og skjelettstrukturer hos dyr. Silisium konsentreres i store mengder av marine organismer - kiselalger. (cm. DIATOMALGER), radiolariere (cm. RADIOLARIA), svamper (cm. SVAMPER). Menneskelig muskelvev inneholder (1-2)·10 -2 % silisium, beinvev - 17·10 -4 %, blod - 3,9 mg/l. Opptil 1 g silisium kommer inn i menneskekroppen med mat hver dag.
Silisiumforbindelser er ikke giftige. Men innånding av sterkt dispergerte partikler av både silikater og silisiumdioksid, dannet for eksempel under sprengningsoperasjoner, ved meisling av stein i gruver, under drift av sandblåsemaskiner etc., er svært farlig SiO 2 mikropartikler som kommer inn i lungene krystalliserer i dem, og de resulterende krystallene ødelegger lungevevet og forårsaker en alvorlig sykdom - silikose (cm. SILIKOSE). For å forhindre at dette farlige støvet kommer inn i lungene dine, bør du bruke en respirator for å beskytte luftveiene.


encyklopedisk ordbok. 2009 .

Synonymer:

Se hva "silisium" er i andre ordbøker:

    - (symbol Si), et utbredt grått kjemisk grunnstoff i gruppe IV i det periodiske system, ikke-metall. Det ble først isolert av Jens BERZELIUS i 1824. Silisium finnes bare i forbindelser som SILICA (silisiumdioksid) eller i... ... Vitenskapelig og teknisk encyklopedisk ordbok

    Silisium- produseres nesten utelukkende ved karbotermisk reduksjon av silika ved bruk av lysbueovner. Det er en dårlig leder av varme og elektrisitet, hardere enn glass, vanligvis i form av et pulver eller oftere formløse deler... ... Offisiell terminologi

    SILICON- kjemi. grunnstoff, ikke-metall, symbol Si (lat. Silicium), kl. n. 14, kl. m. 28,08; amorft og krystallinsk silisium (som er bygget av samme type krystaller som diamant) er kjent. Amorft K. brunt pulver med kubisk struktur i svært spredt... ... Big Polytechnic Encyclopedia

    - (Silisium), Si, kjemisk element av gruppe IV i det periodiske systemet, atomnummer 14, atommasse 28,0855; ikke-metall, smeltepunkt 1415°C. Silisium er det nest mest tallrike grunnstoffet på jorden etter oksygen, innholdet i jordskorpen er 27,6 vektprosent. … … Moderne leksikon

    Si (lat. Silicium * a. silicium, silisium; n. Silizium; f. silicium; i. siliseo), kjemisk. element av gruppe IV periodisk. Mendeleev-systemet, kl. n. 14, kl. m. 28.086. Det finnes 3 stabile isotoper i naturen: 28Si (92,27), 29Si (4,68%), 30Si (3 ... Geologisk leksikon

Hvis du synes det periodiske systemet er vanskelig å forstå, er du ikke alene! Selv om det kan være vanskelig å forstå prinsippene, vil det å lære hvordan du bruker det hjelpe deg når du studerer naturvitenskap. Studer først strukturen til tabellen og hvilken informasjon du kan lære av den om hvert kjemisk element. Deretter kan du begynne å studere egenskapene til hvert element. Og til slutt, ved hjelp av det periodiske systemet, kan du bestemme antall nøytroner i et atom av et bestemt kjemisk element.

Trinn

Del 1

Tabellstruktur

    Det periodiske systemet, eller det periodiske systemet for kjemiske elementer, begynner i øvre venstre hjørne og slutter på slutten av den siste raden i tabellen (nedre høyre hjørne). Elementene i tabellen er ordnet fra venstre til høyre i økende rekkefølge etter atomnummer. Atomnummeret viser hvor mange protoner som finnes i ett atom. I tillegg, når atomnummeret øker, øker også atommassen. Således, ved plasseringen av et element i det periodiske systemet, kan dets atommasse bestemmes.

  1. Som du kan se, inneholder hvert påfølgende element ett proton mer enn elementet foran det. Dette er åpenbart når du ser på atomnumrene. Atomtall øker med én når du beveger deg fra venstre til høyre. Fordi elementer er ordnet i grupper, er noen tabellceller tomme.

    • For eksempel inneholder den første raden i tabellen hydrogen, som har atomnummer 1, og helium, som har atomnummer 2. De er imidlertid plassert i motsatte ender fordi de tilhører forskjellige grupper.

  2. Lær om grupper som inneholder grunnstoffer med lignende fysiske og kjemiske egenskaper. Elementene i hver gruppe er plassert i den tilsvarende vertikale kolonnen. De identifiseres vanligvis med samme farge, noe som hjelper til med å identifisere elementer med lignende fysiske og kjemiske egenskaper og forutsi deres oppførsel. Alle elementer i en bestemt gruppe har samme antall elektroner i sitt ytre skall.

    • Hydrogen kan klassifiseres som både alkalimetaller og halogener. I noen tabeller er det angitt i begge grupper.
    • I de fleste tilfeller er gruppene nummerert fra 1 til 18, og tallene er plassert øverst eller nederst i tabellen. Tall kan angis med romerske (f.eks. IA) eller arabiske (f.eks. 1A eller 1) tall.
    • Når du beveger deg langs en kolonne fra topp til bunn, sies det at du "ser gjennom en gruppe."

  3. Finn ut hvorfor det er tomme celler i tabellen. Elementer er ordnet ikke bare i henhold til deres atomnummer, men også etter gruppe (elementer i samme gruppe har lignende fysiske og kjemiske egenskaper). Takket være dette er det lettere å forstå hvordan et bestemt element oppfører seg. Men når atomnummeret øker, blir ikke alltid elementer som faller inn i den tilsvarende gruppen funnet, så det er tomme celler i tabellen.

    • For eksempel har de 3 første radene tomme celler fordi overgangsmetaller bare finnes fra atomnummer 21.
    • Grunnstoffer med atomnummer 57 til 102 er klassifisert som sjeldne jordartselementer, og er vanligvis plassert i sin egen undergruppe i nedre høyre hjørne av tabellen.

  4. Hver rad i tabellen representerer en periode. Alle grunnstoffene i samme periode har samme antall atomorbitaler som elektronene i atomene befinner seg i. Antall orbitaler tilsvarer periodenummeret. Tabellen inneholder 7 rader, det vil si 7 punktum.

    • For eksempel har atomer av elementer fra den første perioden en orbitaler, og atomer av elementer fra den syvende perioden har 7 orbitaler.
    • Som regel er perioder angitt med tall fra 1 til 7 til venstre i tabellen.
    • Når du beveger deg langs en linje fra venstre til høyre, sies det at du "skanner perioden."

  5. Lær å skille mellom metaller, metalloider og ikke-metaller. Du vil bedre forstå egenskapene til et element hvis du kan bestemme hvilken type det er. For enkelhets skyld er metaller, metalloider og ikke-metaller i de fleste tabeller angitt med forskjellige farger. Metaller er til venstre og ikke-metaller er på høyre side av bordet. Metalloider er plassert mellom dem.

    Del 2

    Elementbetegnelser

    1. Hvert element er angitt med en eller to latinske bokstaver. Som regel vises elementsymbolet med store bokstaver i midten av den tilsvarende cellen. Et symbol er et forkortet navn på et element som er det samme på de fleste språk. Elementsymboler brukes ofte når man utfører eksperimenter og arbeider med kjemiske ligninger, så det er nyttig å huske dem.

      • Vanligvis er elementsymboler forkortelser av deres latinske navn, selv om de for noen, spesielt nylig oppdagede elementer, er avledet fra det vanlige navnet. For eksempel er helium representert med symbolet He, som er nær det vanlige navnet på de fleste språk. Samtidig er jern betegnet som Fe, som er en forkortelse av dets latinske navn.

    2. Vær oppmerksom på hele navnet på elementet hvis det er gitt i tabellen. Dette elementet "navn" brukes i vanlige tekster. For eksempel er "helium" og "karbon" navn på grunnstoffer. Vanligvis, men ikke alltid, er de fulle navnene på elementene oppført under deres kjemiske symbol.

      • Noen ganger angir ikke tabellen navnene på elementene og gir bare deres kjemiske symboler.

    3. Finn atomnummeret. Vanligvis er atomnummeret til et element plassert på toppen av den tilsvarende cellen, i midten eller i hjørnet. Det kan også vises under elementets symbol eller navn. Grunnstoffer har atomnummer fra 1 til 118.

      • Atomnummeret er alltid et heltall.

    4. Husk at atomnummeret tilsvarer antall protoner i et atom. Alle atomer i et grunnstoff inneholder like mange protoner. I motsetning til elektroner forblir antallet protoner i atomene til et grunnstoff konstant. Ellers ville du fått et annet kjemisk grunnstoff!

      • Atomnummeret til et grunnstoff kan også bestemme antall elektroner og nøytroner i et atom.

    5. Vanligvis er antall elektroner lik antall protoner. Unntaket er tilfellet når atomet er ionisert. Protoner har positiv ladning og elektroner har negativ ladning. Fordi atomer vanligvis er nøytrale, inneholder de samme antall elektroner og protoner. Imidlertid kan et atom få eller miste elektroner, i så fall blir det ionisert.

      • Ioner har en elektrisk ladning. Hvis et ion har flere protoner, har det en positiv ladning, i så fall plasseres et plusstegn etter elementsymbolet. Hvis et ion inneholder flere elektroner, har det en negativ ladning, angitt med et minustegn.
      • Pluss- og minustegnene brukes ikke hvis atomet ikke er et ion.

Silisium(lat. silicium), si, kjemisk element av gruppe IV i det periodiske systemet til Mendeleev; atomnummer 14, atommasse 28.086. I naturen er grunnstoffet representert av tre stabile isotoper: 28 si (92,27 %), 29 si (4,68 %) og 30 si (3,05 %).

Historisk referanse . K-forbindelser, utbredt på jorden, har vært kjent for mennesket siden steinalderen. Bruken av steinredskaper til arbeid og jakt fortsatte i flere årtusener. Bruken av K-forbindelser knyttet til deres prosessering - produksjon glass - begynte rundt 3000 f.Kr. e. (i det gamle Egypt). Den tidligste kjente forbindelsen av K. er dioksid sio 2 (silika). På 1700-tallet silika ble ansett som en enkel kropp og referert til som "jordarter" (som reflektert i navnet). Kompleksiteten til sammensetningen av silika ble etablert av I. Ya. Berzelius. For første gang, i 1825, oppnådde han elementært kalsium fra silisiumfluorid sif 4, og reduserte sistnevnte med kaliummetall. Det nye elementet fikk navnet "silisium" (fra det latinske silex - flint). Det russiske navnet ble introdusert av G.I. Hess i 1834.

Utbredelse i naturen . Når det gjelder utbredelse i jordskorpen, er oksygen det andre elementet (etter oksygen), dets gjennomsnittlige innhold i litosfæren er 29,5 % (i masse). I jordskorpen spiller karbon den samme primære rollen som karbon i dyre- og planteverdenen. For geokjemien til oksygen er dens ekstremt sterke forbindelse med oksygen viktig. Omtrent 12 % av litosfæren er silika sio 2 i mineralform kvarts og dens varianter. 75 % av litosfæren består av ulike silikater Og aluminiumsilikater(feltspat, glimmer, amfibol osv.). Det totale antallet mineraler som inneholder silika overstiger 400 .

Under magmatiske prosesser oppstår svak differensiering av kalsium: det akkumuleres både i granitoider (32,3%) og i ultrabasiske bergarter (19%). Ved høye temperaturer og høyt trykk øker løseligheten av sio 2. Dens migrering med vanndamp er også mulig, derfor er pegmatitter av hydrotermiske årer preget av betydelige konsentrasjoner av kvarts, som ofte er assosiert med malmelementer (gullkvarts, kvarts-cassiteritt, etc. årer).

Fysiske og kjemiske egenskaper. Karbon danner mørkegrå krystaller med en metallisk glans, med et ansiktssentrert kubisk diamantgitter med en periode a = 5,431 a, og en tetthet på 2,33 g/cm 3 . Ved svært høye trykk ble det oppnådd en ny (tilsynelatende sekskantet) modifikasjon med en tetthet på 2,55 g/cm3. K. smelter ved 1417°C, koker ved 2600°C. Spesifikk varmekapasitet (ved 20-100°C) 800 J/ (kg? K), eller 0,191 cal/ (g? grader); termisk ledningsevne selv for de reneste prøvene er ikke konstant og er i området (25°C) 84-126 W/ (m? K), eller 0,20-0,30 cal/ (cm? sek? grader). Temperaturkoeffisient for lineær ekspansjon 2,33? 10-6 K-1; under 120k blir det negativt. K. er gjennomsiktig for langbølget infrarøde stråler; brytningsindeks (for 1 = 6 µm) 3,42; dielektrisk konstant 11,7. K. er diamagnetisk, atommagnetisk følsomhet er -0,13? 10 -6. K. hardhet i henhold til Mohs 7,0, i henhold til Brinell 2,4 Gn/m2 (240 kgf/mm2), elastisitetsmodul 109 Gn/m2 (10890 kgf/mm2), kompressibilitetskoeffisient 0,325? 10 -6 cm 2 /kg. K. sprøtt materiale; merkbar plastisk deformasjon begynner ved temperaturer over 800°C.

K. er en halvleder som får stadig større bruk. De elektriske egenskapene til kobber er svært avhengig av urenheter. Den iboende spesifikke volumetriske elektriske resistiviteten til en celle ved romtemperatur antas å være 2,3? 10 3 ohm? m(2,3 ? 10 5 ohm? cm) .

Halvlederkrets med ledningsevne R-type (tilsetningsstoffer B, al, in eller ga) og n-type (tilsetningsstoffer P, bi, as eller sb) har betydelig lavere motstand. Båndgapet i henhold til elektriske målinger er 1,21 ev på 0 TIL og synker til 1.119 ev på 300 TIL.

I samsvar med posisjonen til ringen i det periodiske systemet til Mendeleev, er de 14 elektronene til ringatomet fordelt over tre skall: i det første (fra kjernen) 2 elektroner, i det andre 8, i det tredje (valens) 4; elektronskallkonfigurasjon 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. Suksessive ioniseringspotensialer ( ev): 8,149; 16,34; 33.46 og 45.13. Atomradius 1,33 a, kovalent radius 1,17 a, ionisk radius si 4+ 0,39 a, si 4- 1,98 a.

I karbonforbindelser (lik karbon) 4-valenten. Imidlertid, i motsetning til karbon, viser silika, sammen med et koordinasjonstall på 4, et koordinasjonstall på 6, som forklares av det store volumet av atomet (et eksempel på slike forbindelser er silikofluorider som inneholder 2-gruppen).

Den kjemiske bindingen til et karbonatom med andre atomer utføres vanligvis på grunn av hybrid sp 3 orbitaler, men det er også mulig å involvere to av dets fem (ledige) 3 d- orbitaler, spesielt når K. er seks-koordinat. Med en lav elektronegativitetsverdi på 1,8 (mot 2,5 for karbon; 3,0 for nitrogen osv.), er karbon elektropositivt i forbindelser med ikke-metaller, og disse forbindelsene er polare av natur. Høy bindingsenergi med oksygen si-o, lik 464 kJ/mol(111 kcal/mol) , bestemmer stabiliteten til oksygenforbindelsene (sio 2 og silikater). Si-si bindingsenergi er lav, 176 kJ/mol (42 kcal/mol) ; I motsetning til karbon er karbon ikke preget av dannelse av lange kjeder og dobbeltbindinger mellom si-atomer. I luft, på grunn av dannelsen av en beskyttende oksidfilm, er karbon stabil selv ved høye temperaturer. I oksygen oksiderer det fra 400°C og dannes silisiumdioksid sio 2. Siomonoksid er også kjent, stabilt ved høye temperaturer i form av en gass; som et resultat av plutselig avkjøling kan det oppnås et fast produkt som lett brytes ned til en tynn blanding av si og sio 2. K. er motstandsdyktig mot syrer og løses kun i en blanding av salpeter- og flussyre; løses lett i varme alkaliske løsninger med frigjøring av hydrogen. K. reagerer med fluor ved romtemperatur og med andre halogener ved oppvarming for å danne forbindelser med den generelle formel seks 4 . Hydrogen reagerer ikke direkte med karbon, og kiselsyrer(silaner) oppnås ved dekomponering av silicider (se nedenfor). Hydrogensilikoner er kjent fra sih 4 til si 8 h 18 (sammensetningen ligner på mettede hydrokarboner). K. danner 2 grupper oksygenholdige silaner - siloksaner og siloksener. K reagerer med nitrogen ved temperaturer over 1000°C. Av stor praktisk betydning er si 3 n 4 nitrid, som ikke oksiderer i luft selv ved 1200°C, er motstandsdyktig mot syrer (unntatt salpeter) og alkalier, samt smeltede metaller og slagger, noe som gjør det til et verdifullt materiale for kjemisk industri, for produksjon av ildfaste materialer, etc. Forbindelser av karbon med karbon utmerker seg ved deres høye hardhet, samt termisk og kjemisk motstand ( silisiumkarbid sic) og med bor (sib 3, sib 6, sib 12). Ved oppvarming reagerer klor (i nærvær av metallkatalysatorer, som kobber) med organoklorforbindelser (for eksempel ch 3 cl) for å danne organohalosilaner [for eksempel si (ch 3) 3 ci], som brukes til syntesen av mange organiske silisiumforbindelser.

K. danner forbindelser med nesten alle metaller - silicider(kun forbindelser med bi, tl, pb, hg ble ikke oppdaget). Mer enn 250 silicider er oppnådd, hvis sammensetning (mesi, mesi 2, me 5 si 3, me 3 si, me 2 si, etc.) vanligvis ikke tilsvarer klassiske valenser. Silicider er ildfaste og harde; Ferrosilisium og molybden silicid mosi 2 er av størst praktisk betydning (elektriske ovnsvarmere, gassturbinblader, etc.).

Kvittering og søknad. K. teknisk renhet (95-98%) oppnås i en elektrisk lysbue ved reduksjon av silika sio 2 mellom grafittelektroder. I forbindelse med utviklingen av halvlederteknologi er det utviklet metoder for å oppnå rent og spesielt rent kobber.Dette krever en forsyntese av de reneste utgangsforbindelsene av kobber, hvorfra kobber utvinnes ved reduksjon eller termisk dekomponering.

Rent halvlederkobber oppnås i to former: polykrystallinsk (ved reduksjon av sici 4 eller sihcl 3 med sink eller hydrogen, termisk dekomponering av sil 4 og sih 4) og enkeltkrystallinsk (digelfri sone som smelter og "trekker" en enkelt krystall fra smeltet kobber - Czochralski-metoden).

Spesielt dopet kobber er mye brukt som materiale for fremstilling av halvlederenheter (transistorer, termistorer, strømlikerettere, kontrollerte dioder - tyristorer; solfotoceller brukt i romfartøy, etc.). Siden K. er gjennomsiktig for stråler med bølgelengder fra 1 til 9 µm, den brukes i infrarød optikk .

K. har mangfoldige og stadig voksende bruksområder. I metallurgi brukes oksygen til å fjerne oksygen oppløst i smeltede metaller (deoksidasjon). K. er en komponent i et stort antall legeringer av jern og ikke-jernholdige metaller. Vanligvis gir karbon legeringer økt motstand mot korrosjon, forbedrer deres støpeegenskaper og øker mekanisk styrke; men med et høyere innhold av K. kan det forårsake skjørhet. De viktigste er jern-, kobber- og aluminiumlegeringer som inneholder kalsium.En økende mengde karbon brukes til syntese av organosilisiumforbindelser og silicider. Silika og mange silikater (leire, feltspat, glimmer, talkum, etc.) blir behandlet av glass, sement, keramikk, elektro og andre industrier.

V. P. Barzakovsky.

Silisium finnes i kroppen i form av ulike forbindelser, hovedsakelig involvert i dannelsen av harde skjelettdeler og vev. Noen marine planter (for eksempel kiselalger) og dyr (for eksempel silisiumholdige svamper, radiolarier) kan akkumulere spesielt store mengder silisium, og danner tykke forekomster av silisiumdioksid på havbunnen når de dør. I kalde hav og innsjøer dominerer biogen silt anriket på kalium, i tropiske hav dominerer kalkholdig silt med lavt innhold av kalium. Blant landplanter samler korn, sikk, palmer og kjerringrokk mye kalium. Hos virveldyr er innholdet av silisiumdioksid i askestoffer 0,1-0,5 %. I de største mengder finnes K. i tett bindevev, nyrer og bukspyttkjertel. Den daglige menneskelige dietten inneholder opptil 1 G K. Når det er et høyt innhold av silisiumdioksidstøv i luften, kommer det inn i menneskelungene og forårsaker sykdom - silikose.

V.V. Kovalsky.

Litt.: Berezhnoy A.S., Silisium og dets binære systemer. K., 1958; Krasyuk B. A., Gribov A. I., Halvledere - germanium og silisium, M., 1961; Renyan V.R., teknologi for halvledersilisium, trans. fra engelsk, M., 1969; Sally I.V., Falkevich E.S., Produksjon av halvledersilisium, M., 1970; Silisium og germanium. Lør. Art., red. E.S. Falkevich, D.I. Levinzon, V. 1-2, M., 1969-70; Gladyshevsky E.I., Crystal chemistry of silicides and germanides, M., 1971; ulv N. f., silisium halvlederdata, oxf. - n. år, 1965.

last ned abstrakt

Hvordan bruke det periodiske systemet? For en uinnvidd person er det å lese det periodiske systemet det samme som for en gnome som ser på de eldgamle runene til alvene. Og det periodiske systemet kan fortelle deg mye om verden.

I tillegg til å tjene deg godt i eksamen, er det også rett og slett uerstattelig når det gjelder å løse et stort antall kjemiske og fysiske problemer. Men hvordan lese den? Heldigvis kan alle i dag lære denne kunsten. I denne artikkelen vil vi fortelle deg hvordan du forstår det periodiske systemet.

Det periodiske systemet for kjemiske elementer (Mendeleevs tabell) er en klassifisering av kjemiske elementer som fastslår avhengigheten av ulike egenskaper til grunnstoffer på ladningen til atomkjernen.

Historien om opprettelsen av tabellen

Dmitry Ivanovich Mendeleev var ikke en enkel kjemiker, hvis noen tror det. Han var kjemiker, fysiker, geolog, metrolog, økolog, økonom, oljearbeider, aeronaut, instrumentmaker og lærer. I løpet av livet klarte forskeren å utføre mye grunnleggende forskning innen ulike kunnskapsfelt. For eksempel er det allment antatt at det var Mendeleev som beregnet den ideelle styrken til vodka - 40 grader.

Vi vet ikke hvordan Mendeleev følte om vodka, men vi vet med sikkerhet at avhandlingen hans om emnet "Diskurs om kombinasjonen av alkohol med vann" ikke hadde noe med vodka å gjøre og vurderte alkoholkonsentrasjoner fra 70 grader. Med alle vitenskapsmannens fordeler, ga oppdagelsen av den periodiske loven om kjemiske elementer - en av de grunnleggende naturlovene, ham den bredeste berømmelse.


Det er en legende ifølge at en vitenskapsmann drømte om det periodiske systemet, hvoretter alt han måtte gjøre var å foredle ideen som hadde dukket opp. Men hvis alt var så enkelt.. Denne versjonen av etableringen av det periodiske systemet er tilsynelatende ikke noe mer enn en legende. På spørsmål om hvordan bordet ble åpnet, svarte Dmitry Ivanovich selv: " Jeg har tenkt på det i kanskje tjue år, men du tenker: Jeg satt der og plutselig... er det gjort.»

På midten av det nittende århundre ble forsøk på å ordne de kjente kjemiske elementene (63 elementer var kjent) utført parallelt av flere forskere. For eksempel, i 1862, plasserte Alexandre Emile Chancourtois elementer langs en helix og bemerket den sykliske repetisjonen av kjemiske egenskaper.

Kjemiker og musiker John Alexander Newlands foreslo sin versjon av det periodiske systemet i 1866. Et interessant faktum er at forskeren prøvde å oppdage en slags mystisk musikalsk harmoni i arrangementet av elementene. Blant andre forsøk var det også Mendeleevs forsøk, som ble kronet med suksess.


I 1869 ble det første tabelldiagrammet publisert, og 1. mars 1869 regnes som dagen den periodiske loven ble åpnet. Essensen av Mendeleevs oppdagelse var at egenskapene til elementer med økende atommasse ikke endres monotont, men periodisk.

Den første versjonen av tabellen inneholdt bare 63 elementer, men Mendeleev tok en rekke svært ukonvensjonelle avgjørelser. Så han gjettet å la plass i tabellen for fortsatt uoppdagede elementer, og endret også atommassene til noen elementer. Den grunnleggende riktigheten av loven utledet av Mendeleev ble bekreftet veldig snart, etter oppdagelsen av gallium, scandium og germanium, hvis eksistens ble spådd av forskeren.

Moderne syn på det periodiske systemet

Nedenfor er selve tabellen

I dag, i stedet for atomvekt (atommasse), brukes begrepet atomnummer (antall protoner i kjernen) for å bestille grunnstoffer. Tabellen inneholder 120 grunnstoffer, som er ordnet fra venstre til høyre i rekkefølge etter økende atomnummer (antall protoner)

Tabellkolonnene representerer såkalte grupper, og radene representerer perioder. Tabellen har 18 grupper og 8 perioder.

  1. De metalliske egenskapene til elementer avtar når de beveger seg langs en periode fra venstre til høyre, og øker i motsatt retning.
  2. Størrelsen på atomene reduseres når de beveger seg fra venstre til høyre i perioder.
  3. Når du beveger deg fra topp til bunn gjennom gruppen, øker de reduserende metallegenskapene.
  4. Oksiderende og ikke-metalliske egenskaper øker når du beveger deg langs en periode fra venstre til høyre.

Hva lærer vi om et element fra tabellen? La oss for eksempel ta det tredje elementet i tabellen - litium, og vurdere det i detalj.

Først av alt ser vi selve elementsymbolet og navnet under det. I øvre venstre hjørne står grunnstoffets atomnummer, i hvilken rekkefølge grunnstoffet er ordnet i tabellen. Atomnummeret, som allerede nevnt, er lik antall protoner i kjernen. Antall positive protoner er vanligvis lik antallet negative elektroner i et atom (unntatt i isotoper).

Atommassen er angitt under atomnummeret (i denne versjonen av tabellen). Hvis vi avrunder atommassen til nærmeste heltall, får vi det som kalles massetallet. Forskjellen mellom massetallet og atomnummeret gir antall nøytroner i kjernen. Dermed er antallet nøytroner i en heliumkjerne to, og i litium er det fire.

Kurset vårt "Periodical Table for Dummies" er avsluttet. Avslutningsvis inviterer vi deg til å se en tematisk video, og vi håper at spørsmålet om hvordan du bruker det periodiske systemet til Mendeleev har blitt klarere for deg. Vi minner om at det alltid er mer effektivt å studere et nytt emne ikke alene, men med hjelp av en erfaren mentor. Derfor bør du aldri glemme, som gjerne deler sin kunnskap og erfaring med deg.