Siliciul - Stare Naturala, Obtinere, Intrebuintare

STARE NATURALA

Siliciul este un element tot atat de raspandit atat pentru regnul mineral cat si C pt. fiintele vii.Dupa O Siliciul este cel mai raspandit element din scoarta terestra.Siliciul se gaseste in natura numai combinat cu oxigenul ,in bioxidul de siliciu si in silicati.

OBTINERE

Bioxidul de siliciu ,SiO ,se reduce relativ usor ,prin incalzire ,la temperatura ridicata ,cu diferiti agenti reducatori.Pe aceasta cale se obtine insa un siliciu impur,din cauza marei tendinte a acestui element de a se combina cu agentul reducator sau cu impuritati intamplatoare aflate in materialele utilizate.

a )Bioxidul de siliciu se poate reduce cu pulberea de magneziu metalic.Reactia este puternic exoterma :

SiO +2Mg Si+ 2MgO

Dupa racire se dizolva oxidul de magneziu in HCl.Ramane insolubila o forma de siliciu amorf , brun, impurificat cu siliciura de magneziu ,MgSi. Daca se lucreaza cu un exces de magneziu de Magneziu se obtine acest compus.

b)Bioxidul de Siliciu poate fi redus in mod similar cu o pulbere de aluminium.Siliciul format se dizolva in excesul de aluminiu topit ,din care cristalizeaza la racire.La dizolvarea excesului de aluminiu in HCl ,se obtin cristale de Si deculoare inchisa ,impurificat ca aluminiu. gx858u4356ixxu

c)Procesul industrial pentru obtinerea siliciului brut ,prin reducerea bioxidului de siliciu cu carbune ,foloseste un cuptor electri cu electrozi de grafit asemanator celui utilizat la fabricarea carburii de calciu.Se obtine astfel siliciul impurificat cu carbura de calciu ,sub forma de bucari mari ,compacte ,cu structura cristalina vizibila.

Intr-o varianta a acestui procedeu se adauga fier obtinandu-se un aliaj ,ferosiliciul ,cu 40- 90% Si.Ferosiliciul foloseste la obtinerea de fonte silicioase cu 12-17 % Si ,din care se toarna aparate rezistente la acizi ,folosite in industria chimica.

2) Siliciul pur .Se transforma siliciul brut sau feosiliciul ,in modul aratat mai departe ,in tetraclorura de siliciu ,SiCl ,sau in triclor silan ,HSiCl .Aceste substante fiind lichide cu puncte de fierbere scazute,se purifica prin distilarea fractionala ,apoi se reduc cu hidrogenul la trecerea prin tuburi incalzite sau pestye un filament metalic incandescent :

800 C

SiCl +2H Si+ 4HCl

Siliciul super –pur asa cum este cerut in indusctria semiconducorilorse obtine sin siliciul pur prin metoda topirii zonale.Prin acest procedeu impuritatile se aduna intr-o extremitate a vergelei de siliciu supusa tratamentului , margine care se indeparteaza.

Propietati fizice si chimice :

1)Siliciul cristalizeaza in sistemul cubic .Cristalele de siliciu sunt lucioase ,cenusii ca fierul ,mai dure decat acest metal (duritate 7 pe scara Mohs ) dar casante.Siliciul este semiconductor ; conductibilitate electrica foarte mica la siliciul pur ,creste cu temperatura si cu continutul in impuritati.

2)Reteaua cristalului de siliciu este de acelasi tip cu a diamantului.Fiecare atom de siliciu este inconjurat tetraedic de alti 4 atomi la distanta intratimica Si-Si de 2.34 A

3)Siliciul nu fiormeaza solutii fizice cu nici un solvent , asemanandu-se cu diamantul.

4)La temperaturi joase siliciul este putin reactiv asa cum se prevede pe baza structurii sale.Siliciul amorf este mai reactiv decat cel cristalizart fiind mai fin divizat.

Dintre elementele electronegative ,siliciul se combina ,la tempertura camerei numai cu florul cu care da tetrafluorura se siliciu SiF .Cu florul si cu bromul ,siliciul reactioneaza la 500 grade formand tetrahalogenurile respective.

Si + O SiO

Reactia este foarte exoterma.Siliciul cristalizat se combina cu sulful la 600 de grade ,cu incandescenta ,dand sulfura de siliciu.Cu azotul combinarea are loc la 1000 de grade si duce la o nitrura Si N

Cu carbonul se combina la 2000 de grade dand carbura de siliciu ,SiC.Tot la temperatura inalta se combina si cu borul ,dand SiB

5)Siliciul se combina cu multe metale cum sunt Li ,Be, Mg, Ca ,Sr, Ba, Cr, Mo ,W, Fe ,Co ,Ni ,Pt ,Cu cand este incalzit cu ele la alb-rosu.

6)Siliciul nu reactioneaza la rece cu apa nici cu acizii tari.Cu apa are loc la 800 de grade o reactie analoga cu aceea a carbonului

Si +2H O SiO+ 2H

7)Atomul de siliciu spre deosebire de atomul de C poate insa folosi orbitali d.Orbitall 3d sunt la nivel energeticdestul de apropiat de al orbitalilor 3s si 3ppentru a putea da nastere unei hidridizari sp d.o asemenea structura se intalneste in ionul : SiF in care cele sase legaturi de Si-F sunt echivalente si grupate octaedic in jurul atomului central de Si.

In combinatiile sale cu ceilalti halogeni si cu oxigenul ,siliciul are numarul de coordinatie 4 dar sunt indicatii ca la formarea legaturilor Si-O contribiue si orbitali 3d.

INTREBUINTARI

Siliciul se utilizeaza in :

-industria tranzitorilor datorita propietatilor de semiconductor

-sub forma de aliaje (ferosiliciul) cu propietati anticorozive.

-sub forma de cuart (SiO )pentru confectionarea lentilelor si prismelor aparatelor optice.

-sub forma de silicati (talc ,mica ,feldspati) in industria materialelor de constructii :ciment ,ceramica ,portelan si sticla.

download