Kādas ir silīcija īpašības?

Silīcija fizikālās īpašības ievērojami atšķiras tā dabiskajā formā, salīdzinot ar to pēc attīrīšanas vai kā daļa no saliktas struktūras. Tas ir oficiāli klasificēts kā metaloīds, kas nozīmē, ka tam piemīt gan metāla vadītāju, gan nemetāla izolatoru fizikālās īpašības. Neapstrādātā veidā silīcijs ir atrodams smiltīs aptuveni 25% koncentrācijā, un tas tiek rafinēts parastai lietošanai tādu stikla trauku ražošanā, kas labi saglabā siltumu, daudzu veidu dekoratīvos stikla izstrādājumos un kā betona sastāvdaļa. Silīcija savienojumus var izmantot dažādi rūpnieciski, pateicoties to izturībai un spējai izturēt augstas temperatūras, padarot silīcija īpašības noderīgas tādiem izstrādājumiem kā karbīda abrazīvie materiāli, silikāta emaljas un silikona blīves un hermētiķi.

Rafinēts kā pusvadītāju klases silīcijs (SGS), silīcijs ir vismaz 99.9999% tīrs, kas padara to par kopējo izolatoru. Pēc tam SGS tiek leģēts vai implantēts ar nelielu bora vai fosfora atomu līmeni aptuveni viens atoms no katra uz vienu miljardu silīcija atomu. Tas maina silīcija īpašības no izolējošas uz pusvadītāju, lai tas būtu noderīgs mikroshēmu ražošanā.

Silīcija ķīmiskās īpašības ietver tā spēju viegli savienoties ar skābekli un istabas temperatūrā viegli veidoties amorfās vai kristāliskās struktūrās. Tā ļoti augstā kušanas temperatūra 2,570° Fārenheita (1,410°C pēc Celsija) padara materiālu savienojumus noderīgus plašā rūpniecisko procesu klāstā. Tas arī viegli sakausējas ar metāliem, piemēram, tēraudu, misu un alumīniju, kas paredzēts automašīnu detaļām, kas padara tās stiprākas un izturīgākas. Silīcija mehāniskās īpašības padara to par vienu no visizplatītākajiem elementiem, ko izmanto būvniecībā visam, sākot no blīvējuma līdz ķieģeļu un keramikas savienojumiem.

Neskatoties uz tā kā stabila elementa reputāciju, silīcija īpašības kombinācijā ar kālija nitrātu ir izmantotas arī sprāgstvielu ražošanā. 2011. gadā veiktie pētījumi ir pierādījuši tās sprādzienbīstamību kā ķīmisku vielu kombinācijā ar gadolīnija nitrātu, kas ir līdzvērtīga parastā šaujampulvera sprādzienbīstamībai. Atklāšanas lietojumprogrammas var ietvert mikroshēmu izstrādi ar sensitīviem datiem vai struktūrām, kuras var iznīcināt ar attālu signālu, kad tās nonāk nepareizās rokās.

Ir zināms, ka silīcija dioksīds jeb SiO2 ir visizplatītākais elements zemes garozā pēc skābekļa, un tas veido aptuveni 28% no garozas masas. 1,000,000. gadā vairāk nekā 1999 400,000 XNUMX metrisko tonnu silīcija tika pārstrādātas noderīgās formās, un gandrīz puse no šīs produkcijas (XNUMX XNUMX metrisko tonnu) tika iegūta no Ķīnas. Materiāla avoti ir parastas smiltis, kvarcs un citi kristāliski minerāli, piemēram, ametists. Ievērojamā daudzumā tas atrodas arī pusdārgakmeņos, piemēram, ahātā, jašmā un opālā.

Silīcija un tā īpašību atklāšana notika laikā no 1789. līdz 1854. gadam, ko veica daudzu tautu pētnieki, sākot ar franču ķīmiķi, kurš mūsdienās tiek dēvēts par ķīmijas tēvu, Antuānu Lavuāzjē, kurš vispirms ierosināja, ka kvarcs ir neidentificēta elementa oksīds. 1800. gados vairāki ķīmiķi izolēja silīcija paraugus, tostarp angļu Hamfrija Deivī 1808. gadā, franču ķīmiķi Džozefs Gejs-Lusaks un Luiss Tenārs 1811. gadā un zviedru ķīmiķis Džons Berzēliuss 1824. gadā. Skotu ķīmiķis Tomass Elements oficiāli nosauca to. silīciju 1831. gadā, bet 1854. gadā franču ķīmiķis un minerologs Anrī De Vilē ražoja pirmo salīdzinoši tīro kristālisko silīciju. Elements tika nodots komerciālai silikona gumijas un smērvielu ražošanai 1943. gadā, un līdz 1958. gadam pirmā integrālā shēma ar iebūvētiem tranzistoriem tika ražota ar silīcija substrātu.