सिलिकॉन और उसके यौगिक। प्रकृति में सिलिकॉन। सिलिकॉन का अनुप्रयोग

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:27

सिलिकॉन प्रौद्योगिकी और उद्योग में सबसे अधिक मांग वाले तत्वों में से एक है। यह इसके असामान्य गुणों के कारण है। आज, इस तत्व के कई अलग-अलग यौगिक हैं जो तकनीकी उत्पादों, व्यंजन, कांच, उपकरण, भवन और परिष्करण सामग्री, गहने और अन्य उद्योगों के संश्लेषण और निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

सिलिकॉन की सामान्य विशेषताएं

यदि हम आवर्त प्रणाली में सिलिकॉन की स्थिति पर विचार करें, तो हम यह कह सकते हैं:

1. मुख्य उपसमूह के समूह IV में स्थित है।
2. क्रमिक संख्या 14.
3. परमाणु द्रव्यमान 28, 086.
4. रासायनिक प्रतीक सी।
5. नाम - सिलिकॉन, या लैटिन में - सिलिकियम।
6. बाहरी परत का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 4e:2e:8e.

सिलिकॉन की क्रिस्टल जाली हीरे के समान होती है। परमाणु नोड्स पर स्थित होते हैं, इसका प्रकार चेहरा केंद्रित घन है। हालांकि, लंबी बॉन्ड लंबाई के कारण, सिलिकॉन के भौतिक गुण कार्बन के एलोट्रोपिक संशोधन से बहुत भिन्न होते हैं।

भौतिक और रासायनिक गुण

दो हैंइस तत्व के एलोट्रोपिक संशोधन: अनाकार और क्रिस्टलीय। वे बहुत समान हैं। हालांकि, अन्य पदार्थों की तरह, उनके बीच मुख्य अंतर सिलिकॉन की क्रिस्टल जाली है।

इस मामले में, दोनों संशोधन अलग-अलग रंगों के पाउडर हैं।

1. क्रिस्टलीय सिलिकॉन एक गहरे भूरे रंग का चमकदार धातु जैसा पाउडर होता है। इसकी संरचना हीरे से मेल खाती है, लेकिन गुण अलग हैं। उसके पास है:

• नाजुकता;
• कम कठोरता;
• अर्धचालक गुण;
• गलनांक 1415⁰सी;
• 2.33g/सेमी³;
• क्वथनांक 2700⁰सी.

इसकी रासायनिक गतिविधि अन्य एलोट्रोपिक रूप की तुलना में कम है।

2. अनाकार सिलिकॉन - भूरा-भूरा पाउडर, अत्यधिक अव्यवस्थित हीरे की संरचना है। रासायनिक गतिविधि काफी अधिक है।

सामान्य तौर पर, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सिलिकॉन प्रतिक्रिया करना पसंद नहीं करता है। इसे प्रतिक्रिया देने के लिए, आपको कम से कम 400-500⁰C का तापमान चाहिए। इन परिस्थितियों में, सिलिकॉन के विभिन्न रासायनिक यौगिक बनते हैं। जैसे:

• ऑक्साइड;
• हैलाइड्स;
• सिलिसाइड्स;
• नाइट्राइड;
• बोराइड्स;
• कार्बाइड्स।

नाइट्रिक एसिड या क्षार के साथ सिलिकॉन की संभावित बातचीत, जिसे नक़्क़ाशी प्रक्रिया कहा जाता है। ऑर्गनोसिलिकॉन यौगिक व्यापक हैं और आज अधिक से अधिक सामान्य होते जा रहे हैं।

प्रकृति में होना

प्रकृति में सिलिकॉन काफी मात्रा में पाया जाता है। यह प्रचलन के मामले में ऑक्सीजन के बाद दूसरे स्थान पर है। इसका द्रव्यमान अंश लगभग 30% है। समुद्र के पानी में भी यह तत्व लगभग 3 मिलीग्राम/लीटर की मात्रा में होता है। इसलिए, यह नहीं कहा जा सकता है कि सिलिकॉन प्रकृति में एक दुर्लभ तत्व है।

इसके विपरीत कई अलग-अलग चट्टानें और खनिज हैं जिनमें यह पाया जाता है और जिनसे इसका खनन किया जा सकता है। सबसे आम प्राकृतिक सिलिकॉन यौगिक इस प्रकार हैं:

1. सिलिका। रासायनिक सूत्र SiO₂ है। इस पर आधारित खनिजों और चट्टानों के रूपों की काफी बड़ी विविधता है: रेत, चकमक पत्थर, फेल्डस्पार, क्वार्ट्ज, रॉक क्रिस्टल, नीलम, चैलेडोनी, कारेलियन, ओपल, जैस्पर और अन्य।
2. सिलिकेट्स और एल्युमिनोसिलिकेट्स। काओलिन, स्पार्स, अभ्रक, सिलिकिक एसिड लवण, अभ्रक, तालक।

इस प्रकार, सिलिकॉन प्रकृति में व्यापक रूप से वितरित किया जाता है, और इसके यौगिक लोकप्रिय हैं और तकनीकी अनुप्रयोगों के लिए लोगों के बीच मांग में हैं।

सिलिकॉन और उसके यौगिक

चूंकि विचाराधीन तत्व अपने शुद्ध रूप में मौजूद नहीं हो सकता, इसलिए इसके विभिन्न यौगिक महत्वपूर्ण हैं। रासायनिक दृष्टिकोण से, यह तीन ऑक्सीकरण अवस्थाओं को प्रदर्शित कर सकता है: +2, +4, -4। इसके आधार पर, साथ ही इसकी जड़ता से, लेकिन क्रिस्टल जाली की संरचना में विशेष, यह निम्नलिखित मुख्य प्रकार के पदार्थ बनाता है:

• गैर-धातुओं के साथ बाइनरी यौगिक (सिलेन, कार्बाइड, नाइट्राइड, फॉस्फाइड और इसी तरह;
• ऑक्साइड;
• सिलिकॉनएसिड;
• धातु सिलिकेट।

आइए सिलिकॉन और उसके यौगिकों के महत्व पर करीब से नज़र डालें, जो लोगों के लिए सबसे आम और मांग में हैं।

सिलिकॉन ऑक्साइड

सूत्रों द्वारा व्यक्त इस पदार्थ की दो किस्में हैं:

• SiO;
• SiO₂.

हालांकि, सबसे व्यापक रूप से डाइऑक्साइड है। यह प्रकृति में अत्यंत सुन्दर अर्ध-कीमती पत्थरों के रूप में विद्यमान है:

• एगेट;
• कैलेडोनी;
• ओपल;
• कारेलियन;
• जैस्पर;
• नीलम;
• स्फटिक।

इस रूप में सिलिकॉन के उपयोग ने गहनों के निर्माण में अपना आवेदन पाया है। इन अर्ध-कीमती और अर्ध-कीमती पत्थरों से अविश्वसनीय रूप से सुंदर सोने और चांदी के गहने बनाए गए हैं।

सिलिकॉन डाइऑक्साइड के कुछ और रूपांतर:

• क्वार्ट्ज;
• नदी और क्वार्ट्ज रेत;
• चकमक पत्थर;
• फेल्डस्पार।

इन प्रकारों में सिलिकॉन का उपयोग निर्माण कार्य, इंजीनियरिंग, रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स, रासायनिक उद्योग और धातु विज्ञान में लागू किया जाता है। साथ में, सूचीबद्ध ऑक्साइड एक ही पदार्थ - सिलिका से संबंधित हैं।

सिलिकॉन कार्बाइड और उसके अनुप्रयोग

सिलिकॉन और उसके यौगिक भविष्य और वर्तमान की सामग्री हैं। इन सामग्रियों में से एक कार्बोरंडम या इस तत्व का कार्बाइड है। SiC का रासायनिक सूत्र। प्राकृतिक रूप से खनिज मोइसानाइट के रूप में होता है।

अपने शुद्ध रूप में कार्बन और सिलिकॉन का यौगिक सुंदर हैहीरे की संरचना जैसा पारदर्शी क्रिस्टल। हालांकि, तकनीकी उद्देश्यों के लिए हरे और काले रंग के पदार्थों का उपयोग किया जाता है।

धातु विज्ञान, इंजीनियरिंग, रसायन उद्योग में इसके उपयोग की अनुमति देने वाले इस पदार्थ की मुख्य विशेषताएं इस प्रकार हैं:

• वाइड गैप सेमीकंडक्टर;
• बहुत उच्च शक्ति (मोह पैमाने पर 7);
• उच्च तापमान प्रतिरोधी;
• उत्कृष्ट विद्युत प्रतिरोध और तापीय चालकता।

यह सब धातु विज्ञान और रासायनिक संश्लेषण में एक अपघर्षक सामग्री के रूप में कार्बोरंडम का उपयोग करना संभव बनाता है। और इसके आधार पर ब्रॉड-स्पेक्ट्रम एलईडी, ग्लास पिघलने वाली भट्टियों के लिए पुर्जे, नोजल, टॉर्च, गहने (मोइसानाइट का मूल्य क्यूबिक ज़िरकोनिया से अधिक है)।

सिलन और उसका अर्थ

सिलिकॉन के हाइड्रोजन यौगिक को सिलाने कहा जाता है और इसे प्रारंभिक सामग्री से सीधे संश्लेषण द्वारा प्राप्त नहीं किया जा सकता है। इसे प्राप्त करने के लिए, विभिन्न धातुओं के सिलिसाइड्स का उपयोग किया जाता है, जिन्हें एसिड के साथ इलाज किया जाता है। नतीजतन, गैसीय सिलेन निकलता है और एक धातु नमक बनता है।

दिलचस्प बात यह है कि विचाराधीन संबंध कभी अकेले नहीं बनता है। हमेशा प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, मोनो-, डी- और ट्राइसिलेन का मिश्रण प्राप्त होता है, जिसमें सिलिकॉन परमाणु जंजीरों में परस्पर जुड़े होते हैं।

अपने गुणों से ये यौगिक प्रबल अपचायक हैं। इसी समय, वे स्वयं आसानी से ऑक्सीजन द्वारा ऑक्सीकृत हो जाते हैं, कभी-कभी विस्फोट के साथ। हलोजन के साथ, प्रतिक्रियाएं हमेशा हिंसक होती हैं, एक बड़े उत्सर्जन के साथऊर्जा।

सिलेन्स के अनुप्रयोग इस प्रकार हैं:

1. कार्बनिक संश्लेषण की प्रतिक्रियाएं, जिसके परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण ऑर्गोसिलिकॉन यौगिकों का निर्माण होता है - सिलिकोन, रबर, सीलेंट, स्नेहक, इमल्शन और अन्य।
2. माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स (एलसीडी मॉनिटर, एकीकृत तकनीकी सर्किट, आदि)।
3. अल्ट्राप्योर पॉलीसिलिकॉन प्राप्त करना।
4. प्रोस्थेटिक्स के साथ दंत चिकित्सा।

इस प्रकार, आधुनिक दुनिया में सिलने का महत्व अधिक है।

सिलिकिक एसिड और सिलिकेट

विचाराधीन तत्व का हाइड्रॉक्साइड विभिन्न सिलिकिक अम्ल है। हाइलाइट करें:

• मेटा;
• ऑर्थो;
• पॉलीसिलिकिक और अन्य एसिड।

सब एक साझे गुणों से युक्त हैं - मुक्त अवस्था में अत्यधिक अस्थिरता। वे तापमान के प्रभाव में आसानी से विघटित हो जाते हैं। सामान्य परिस्थितियों में, वे लंबे समय तक मौजूद नहीं रहते हैं, पहले एक सोल में और फिर एक जेल में बदल जाते हैं। सुखाने के बाद, ऐसी संरचनाओं को सिलिका जैल कहा जाता है। इनका उपयोग फिल्टर में अधिशोषक के रूप में किया जाता है।

उद्योग की दृष्टि से महत्वपूर्ण हैं, सिलिकिक अम्लों के लवण - सिलिकेट। वे पदार्थों के उत्पादन को रेखांकित करते हैं जैसे:

• ग्लास;
• कंक्रीट;
• सीमेंट;
• जिओलाइट;
• काओलिन;
• चीनी मिट्टी के बरतन;
• faience;
• क्रिस्टल;
• सिरेमिक.

क्षार धातु सिलिकेट घुलनशील होते हैं, अन्य सभी नहीं होते हैं। इसलिए सोडियम तथा पोटैशियम सिलिकेट को द्रव काँच कहते हैं। साधारण लिपिक गोंद - यह सोडियम हैसिलिकिक एसिड नमक।

लेकिन सबसे दिलचस्प यौगिक अभी भी चश्मा हैं। कोई फर्क नहीं पड़ता कि वे इस पदार्थ के कितने प्रकार लेकर आए हैं! आज उन्हें कलर, ऑप्टिकल, मैट ऑप्शन मिलते हैं। कांच के बने पदार्थ अपने वैभव और विविधता में हड़ताली हैं। मिश्रण में कुछ धातु और गैर-धातु ऑक्साइड जोड़कर, विभिन्न प्रकार के कांच का उत्पादन किया जा सकता है। कभी-कभी समान संरचना भी, लेकिन घटकों का एक अलग प्रतिशत पदार्थ के गुणों में अंतर पैदा करता है। एक उदाहरण पोर्सिलेन और फ़ाइनेस है, जिसका सूत्र SiO₂AL₂O₃ है कश्मीर 2_ओ.

क्वार्ट्ज ग्लास अत्यधिक शुद्ध उत्पाद का एक रूप है जिसकी संरचना को सिलिकॉन डाइऑक्साइड के रूप में वर्णित किया गया है।

सिलिकॉन यौगिकों में खोज

पिछले कुछ वर्षों के शोध में, यह साबित हो चुका है कि सिलिकॉन और इसके यौगिक जीवित जीवों की सामान्य अवस्था में सबसे महत्वपूर्ण भागीदार हैं। इस तत्व की कमी या अधिकता से रोग जैसे:

• कैंसर;
• तपेदिक;
• गठिया;
• मोतियाबिंद;
• कुष्ठ;
• पेचिश;
• गठिया;
• हेपेटाइटिस और अन्य।

उम्र बढ़ने की प्रक्रिया भी सिलिकॉन की मात्रात्मक सामग्री से जुड़ी होती है। स्तनधारियों पर कई प्रयोगों ने सिद्ध किया है कि किसी तत्व की कमी से दिल का दौरा, स्ट्रोक, कैंसर होता है और हेपेटाइटिस वायरस सक्रिय होता है।