სილიციუმი

მასალა ვიკიპედიიდან — თავისუფალი ენციკლოპედია
გადასვლა: ნავიგაცია, ძიება
Si 14
28,0855
[Ne] 3s2 3p2
სილიციუმი-კაჟი
სილიციუმის გასუფთავებული ნაჭერი

სილიციუმი (ლათ. silicium) ანუ კაჟი — ყველაზე გავრცელებული მეტალოიდი. იგი წარმოადგენს ქიმიური ელემენტს, რომლის სიმბოლოა Si, ხოლო ატომური ნომერი – 14. იგი ტეტრავალენტური მეტალოიდია და გაცილებით ნაკლებად რეაქტიულია, ვიდრე მისი ქიმიური ანალოგი – ნახშირბადი.

სილიციუმი მერვე ყველაზე გავრცელებული ელემენტია სამყაროში, მაგრამ იშვიათად გვხვდება თავისუფალის სახით – უფრო ხშირია მისი ნაერთები სილიციუმის დიოქსიდის ან სილიკატების სახით ქვიშებში, კვარცებში, კვარციტებში და კაჟებში. დედამიწის ქერქში სილიციუმი მეორე ყველაზე ფართოდ გავრცელებული ელემენტია ჟანგბადის შემდეგ და შეადგენს დედამიწის ქერქის 27.7%-ს მასის მიხედვით.[1]

სილიციუმის პირველი იდენტიფიცირება, როგორც კაჟის (ლათინურად "silex") კომპონენტის, მოახდინა ანტუან ლავუაზიემ 1787 წელს.

სილიციუმს მრავალი სახის სამრეწველო გამოყენება აქვს. ის ნახევარგამტარული ინტეგრალური სქემებისა და მიკროჩიპების ძირითადი შემადგენელი მასალაა.

ქიმიური ელემენტი[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

სილიციუმის ატომის ელექტრონული ფორმულაა :

1s22s22p63s23p2

მშვიდ მდგომარეობაში სილიციუმის ატომს სავალენტო შრეზე აქვს 2 გაწყვილებული და 2 გაუწყვილებელი ელექტრონი, მაგრამ მისთვის უფრო დამახასიათებელია აგზნებულ მდგომარეობაში გადასვლა, როცა წყვილი s ელექტრონი ითიშება და ერთ-ერთი მათგანი გადადის თავისუფალ p-ორბიტალზე ე.ი ოთხივე ელექტრონი ხდება გაუწყვილებელი, შედეგად მის ატომს შეუძლია წარმოქმნას 4 ქიმიური ბმა, ე.ი იქნება +4 და -4. ბუნებაში მისი ნაერთებიდან გავრცელებულია:

SiO2-ქვიშა;
K2O·Al2O3·6SiO2-მინდვრის შპატი;
Al2O3·2SiO2·2H2O-კაოლინიტი;
K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O-ქარსი;
3MgO·4SiO2·CaO-აზბესტი და სხვა მრავალი.

ალუმინის ოქსიდის შემცველ სილიკატებს ალუმინსილიკატები ეწოდება. ბუნებაში ხშირად ხდება ალუმინსილიკატების გარდაქმნა. მაგალითად: მინდვრის შპატები ჰაერის სინესტისა და ნახშირორჟანგის მოქმედებით განიცდიან გამოფიტვას, რომლის შედეგად წარმოიქმნება თიხის, ქვიშის და მარილების ბუდობები. გამოფიტვის პროცესი შეიძლება ასეთი რეაქციით გამოვსახოთ :

K2O·Al2O3·6SiO2+2H2O+CO2→K2CO3+4SiO2+Al2O3·2SiO2·2H2O

მიღება[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ტექნიკაში სილიციუმს ღებულობენ ელექტროღუმელებში სილიციუმის ოქსიდიდან კოქსით

SiO2+C→Si+CO2

ამ დროს მიიღება კრისტალური სილიციუმი, რომელიც მუქი ნაცრისფერია და ფოლადივით ბზინავს, მისი კრისტალური მესერი ალმასის ტიპისაა, ამის გამო დიდი სიმაგრე აქვს, მინასაც კი ფხაჭნის. სუფთა სილიციუმს იყენებენ ნახევარგამტარად ლაბორატორიაში. სილიციუმის მიღება ხდება სილიციუმის ოქსიდიდან მაგნიუმის ან ალუმინის აღდგენით:

SiO2+2Mg→Si+2MgO
3SiO2+4Al→3Si+2Al2O3

ამ დროს მიღებული სილიციუმი ამორფულია, ის აგურისფერი ფხვნილია.

ქიმიური თვისებები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

სილიციუმი მაღალ ტემპერატურაზე იწვის

Si+O2→SiO2

მაღალ ტემპერატურაზე უერთდება ნახშირბადს კარბორუნდის წარმოქმნით

Si+C→SiC

კარბონული სიმაგრით ძალიან ჰგავს ალმასს და გამოიყენება ქარგოლების და წისქვილების დოლაბების დასამზადებლად. მაღალ ტემპერატურაზე უერთება მეტალებს, მაგ: მაგნიუმს და წარმოქმნის მაგნიუმის სილიციდს.

Si+2Mg→Mg2Si

წყალბადს უშუალოდ არ უერთდება, მაგრამ წარმოქმნის წყალბადნაერთს - SiH4 (ყველაზე მარტივად), რომელიც მიიღება მაგნიუმის სილიციდზე მარილმჟავას მოქმედებით

Mg2Si+4HCl→2MgCl2+SiH4

წარმოქმნილი წყალბადნაერთი - სილანი იწვის ტკაცანით

SiH4+2O2→SiO2+2H2O

რთული ნივთიერებებიდან სილიციუმზე რეაგირებს ფტორწყალბადმჟავას აზოტმჟავასთან ნარევი (სხვა მჟავები მასთან არ მოქმედებენ)

Si+4HF→SiF4+2H2

მიღებული სილიციუმის ფტორიდის ჭარბ HF-თან ურთიერთქმედებისას მიიღება სილიციუმფთორწყალბადმჟავა

SiF4+2HF→H2SiF6

სილიციუმი რეაგირებს გახსნილ ან გამღვალ ტუტესთან

Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2

სქოლიო[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

  1. დედამიწის ქერქში შემავალი ელემენტები. ჰიპერფიზიკა, ჯორჯიის სახელმწიფო უნივერსიტეტი.