सिलिकॉन: इतिहास, गुण, संरचना, प्राप्त करना, उपयोग करता है - रसायन विज्ञान - 2025

सिलिकॉन एक गैर है - धातु और उपधातु एक ही समय तत्व रासायनिक प्रतीक सी का प्रतिनिधित्व करती है। यह एक अर्धचालक है, जो कंप्यूटर, कैलकुलेटर, सेल फोन, सौर सेल, डायोड, आदि का एक अनिवार्य हिस्सा है; यह व्यावहारिक रूप से मुख्य घटक है जिसने डिजिटल युग की स्थापना की अनुमति दी है।

सिलिकॉन हमेशा क्वार्ट्ज और सिलिकेट्स में मौजूद रहा है, दोनों खनिज पूरे पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान से लगभग 28% बनाते हैं। इस प्रकार यह पृथ्वी की सतह पर दूसरा सबसे प्रचुर तत्व है, और रेगिस्तान और समुद्र तटों की विशालता इस बात का परिप्रेक्ष्य प्रदान करती है कि यह कितना प्रचुर मात्रा में है।

रेगिस्तान अन्य खनिजों के साथ सिलिका कणों या ग्रेनाइटों का एक प्रचुर प्राकृतिक स्रोत हैं। स्रोत: Pxhere

सिलिकॉन आवधिक तालिका के समूह 14 के अंतर्गत आता है, जो कार्बन के समान है, इसके नीचे स्थित है। यही कारण है कि इस तत्व को एक टेट्रावेलेंट मेटलॉइड माना जाता है; इसमें चार वैलेंस इलेक्ट्रॉन हैं और सिद्धांत रूप में यह उन सभी को खो सकता है जो सी ⁴⁺ राशन बनाते हैं ।

कोयले के साथ शेयर की गई एक संपत्ति इसकी एक साथ लिंक करने की क्षमता है; यही है, उनके परमाणु आणविक श्रृंखलाओं को परिभाषित करने के लिए सहसंयोजक रूप से जुड़े हुए हैं। इसके अलावा, सिलिकॉन अपने स्वयं के "हाइड्रोकार्बन" का निर्माण कर सकता है, जिसे सिल्नेस कहा जाता है।

प्रकृति में सिलिकॉन के प्रमुख यौगिक प्रसिद्ध सिलिकेट हैं। अपने शुद्ध रूप में यह एक मोनोक्रिस्टलाइन, पॉलीक्रिस्टैलिन या अनाकार ठोस के रूप में प्रकट हो सकता है। यह एक अपेक्षाकृत अक्रिय ठोस है, इसलिए यह काफी जोखिम पैदा नहीं करता है।

इतिहास

सिलिकॉन पत्थर

सिलिकॉन शायद उन तत्वों में से एक है जिसका मानव जाति के इतिहास में सबसे अधिक प्रभाव पड़ा है।

यह तत्व पाषाण युग का नायक है, और डिजिटल युग का भी। इसकी उत्पत्ति उस समय की है जब सभ्यताओं ने एक बार क्वार्ट्ज के साथ काम किया था और अपना चश्मा बनाया था; और आज, यह कंप्यूटर, लैपटॉप और स्मार्टफोन का मुख्य घटक है।

हमारे इतिहास में सिलिकॉन स्पष्ट रूप से दो स्पष्ट रूप से परिभाषित युगों का पत्थर रहा है।

एकांत

चूंकि सिलिका इतनी प्रचुर मात्रा में है, एक नाम चकमक पत्थर से पैदा हुआ है, इसमें पृथ्वी की पपड़ी में एक अत्यंत समृद्ध तत्व शामिल होना चाहिए; यह एंटोनी लावोसियर का सही संदेह था, जो 1787 में इसे अपने जंग से कम करने के प्रयासों में विफल रहा था।

बाद में, 1808 में हम्फ्री डेवी ने अपने प्रयास किए और तत्व को अपना पहला नाम दिया: 'सिलिकियम', जिसका अनुवाद 'चकमक धातु' के रूप में किया जाएगा। अर्थात्, तब तक सिलिकॉन को एक धातु माना जाता था, क्योंकि इसके लक्षण वर्णन में कमी थी।

फिर, 1811 में, फ्रांसीसी रसायनज्ञ जोसेफ एल गे-लुसाक और लुई जैक्स थेनार्ड पहली बार अनाकार सिलिकॉन तैयार करने में सफल रहे। इसके लिए उन्होंने धातु के पोटेशियम के साथ सिलिकॉन टेट्राफ्लुओराइड पर प्रतिक्रिया की। हालांकि, वे प्राप्त उत्पाद को शुद्ध या चरित्रहीन नहीं करते थे, इसलिए उन्होंने यह निष्कर्ष नहीं निकाला कि यह नया तत्व सिलिकियम था।

यह 1823 तक नहीं था कि स्वीडिश रसायनज्ञ जैकब बर्जेलियस ने सिलिकॉन के रूप में इसे पहचानने के लिए पर्याप्त शुद्धता का अनाकार सिलिकॉन प्राप्त किया; 1817 में स्कॉटिश रसायनज्ञ थॉमस थॉमसन द्वारा दिया गया नाम इसे एक गैर-धातु तत्व मानता है। बरज़ेलियस ने इस सिलिकॉन का उत्पादन करने के लिए पोटेशियम फ्लोरोसिलिकेट और पिघले हुए पोटेशियम के बीच प्रतिक्रिया को अंजाम दिया।

क्रिस्टलीय सिलिकॉन

क्रिस्टलीय सिलिकॉन पहली बार 1854 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ हेनरी डेविल द्वारा तैयार किया गया था। इसे प्राप्त करने के लिए, डेविल ने एल्यूमीनियम और सोडियम क्लोराइड के मिश्रण का एक इलेक्ट्रोलिसिस किया, इस प्रकार एल्यूमीनियम सिलिकेट की एक परत द्वारा कवर सिलिकॉन क्रिस्टल प्राप्त किया, जिसे उन्होंने (जाहिरा तौर पर) पानी से धो कर हटा दिया।

भौतिक और रासायनिक गुण

भौतिक उपस्थिति

एलिमेंटल सिलिकॉन, जिसमें एक धातु की चमक होती है, लेकिन वास्तव में एक मेटलॉइड है। स्रोत: रासायनिक तत्वों की हाई-रेज छवियां

अपने शुद्ध या मौलिक रूप में सिलिकॉन में एक भूरा या नीला-काला ठोस (शीर्ष छवि) होता है, जो धातु नहीं है, लेकिन चमकदार चेहरे हैं जैसे कि यह वास्तव में थे।

यह एक कठोर लेकिन भंगुर ठोस होता है, जो एक परतदार सतह को भी प्रदर्शित करता है यदि यह पॉलीक्रिस्टल से बना होता है। दूसरी ओर, अनाकार सिलिकॉन, गहरे भूरे रंग के ठोस रंग की तरह दिखता है। इसके लिए धन्यवाद, एक प्रकार के सिलिकॉन (क्रिस्टलीय या पॉलीक्रिस्टलाइन) को दूसरे (अनाकार) से पहचानना और अंतर करना आसान है।

अणु भार

28.085 ग्राम / मोल

परमाणु संख्या (Z)

14 (₁₄ हाँ)

गलनांक

1414 º सी

क्वथनांक

3265 º सी

घनत्व

-अंतर कमरे का तापमान: 2.33 ग्राम / एमएल

पिघलने बिंदु पर -Right: 2.57 g / mL

ध्यान दें कि ठोस सिलिकॉन की तुलना में तरल सिलिकॉन घनी होती है; जिसका अर्थ है कि इसके क्रिस्टल उसी के तरल चरण पर तैरेंगे, जैसा कि बर्फ के पानी की प्रणाली के साथ होता है। स्पष्टीकरण इस तथ्य के कारण है कि इसके क्रिस्टल में सी परमाणुओं के बीच का अंतर-अंतरिक्ष तरल (अधिक घने) में संबंधित एक की तुलना में बड़ा (कम घना) है।

फ्यूजन की गर्मी

50.21 kJ / मोल

वाष्पीकरण का ताप

383 केजे / मोल

मोलर ताप क्षमता

19.789 जे / (मोल के)

वैद्युतीयऋणात्मकता

पॉलिंग स्केल पर 1.90

आयनीकरण ऊर्जा

-फर्स्ट: 786.5 kJ / मोल

-सेकंड: 1577.1 kJ / mol

-तिराद: ३२३१.६ केजे / मोल

परमाणु रेडियो

111 बजे (उनके संबंधित हीरे के क्रिस्टल पर मापा गया)

ऊष्मीय चालकता

149 डब्ल्यू / (एम के)

विधुतीय प्रतिरोधकर्ता

2.3 · 10 ³ m · m 20 ΩC पर

मोह कठोरता

6.5

कड़ी

सिलिकॉन परमाणुओं में सरल सी-सी बांड बनाने की क्षमता होती है, जो एक श्रृंखला (सी-सी-सी…) को परिभाषित करते हैं।

यह संपत्ति कार्बन और सल्फर द्वारा भी प्रकट होती है; हालांकि, सिलिकॉन के एसपी ³ संकरण अन्य दो तत्वों की तुलना में खराब हैं और, इसके अलावा, उनके 3p ऑर्बिटल्स अधिक फैलाने वाले हैं, इसलिए परिणामी एसपी ³ ऑर्बिटल्स का ओवरलैप कमजोर है।

सी-सी और सीसी सहसंयोजक बंधों की औसत ऊर्जा क्रमशः 226 kJ / mol और 356 kJ / mol है। इसलिए, सी-सी बांड कमजोर हैं। इस वजह से, सिलिकॉन जीवन की आधारशिला नहीं है (और न ही सल्फर है)। वास्तव में, सबसे लंबी श्रृंखला या कंकाल जो सिलिकॉन बना सकते हैं, आमतौर पर चार-सदस्यीय (Si ₄) होते हैं।

ऑक्सीकरण संख्या

सिलिकॉन में निम्नलिखित ऑक्सीकरण संख्याओं में से कोई भी हो सकता है, उनमें से प्रत्येक में उनके संबंधित आरोपों के साथ आयनों का अस्तित्व है: -4 (Si ^4-), -3 (Si ^3-), -2 (Si ^2-), -1 (Si ^-), +1 (Si ⁺), +2 (Si ²⁺), +3 (Si ³⁺) और +4 (Si ⁴⁺)। उन सभी में से, -4 और +4 सबसे महत्वपूर्ण हैं।

उदाहरण के लिए, -4 को सिलिकाइड्स में माना जाता है (Mg ₂ Si या Mg ₂ ²⁺ Si ^4-); जबकि +4 सिलिका (SiO ₂ या Si ⁴⁺ O ₂ ^2-) से मेल खाती है ।

जेट

सिलिकॉन पानी में पूरी तरह से अघुलनशील है, साथ ही मजबूत एसिड या आधार भी है। हालांकि, यह नाइट्रिक और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड (HNO ₃ -HF) के एक केंद्रित मिश्रण में घुल जाता है । इसी तरह, यह एक गर्म क्षारीय घोल में घुल जाता है, निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रिया होती है:

Si (s) + 2NOH (aq) + H ₂ O (l) => Na ₂ SiO ₃ (aq) + 2H ₂ (g)

जब सोडियम पिघला हुआ सोडियम कार्बोनेट में घुल जाता है तो सोडियम मेटासिलिकेट नमक, Na ₂ SiO ₃ भी बनता है:

Si (s) + Na ₂ CO ₃ (l) => Na ₂ SiO ₃ (l) + C (s)

कमरे के तापमान पर यह ऑक्सीजन के साथ बिल्कुल भी प्रतिक्रिया नहीं करता है, यहां तक ​​कि 900 whenC पर भी नहीं, जब SiO ₂ की एक सुरक्षात्मक vitreous परत बनने लगती है; और फिर, 1400,C पर, सिलिकॉन नाइट्राइड, SiN और Si ₃ N _{4 के} मिश्रण को बनाने के लिए हवा में नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है ।

सिलिकन भी धातु सिलिकेट बनाने के लिए धातुओं के साथ उच्च तापमान पर प्रतिक्रिया करता है:

2Mg (s) + Si (s) => Mg ₂ Si (s)

2Cu (s) + Si (s) => Cu ₂ Si (s)

कमरे के तापमान पर यह विस्फोटक रूप से और सीधे हलोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है (इसे से बचाने के लिए कोई SiO ₂ परत नहीं है)। उदाहरण के लिए, हमारे पास SiF ₄ की गठन प्रतिक्रिया है:

Si (s) + 2F ₂ (g) => SiF ₄ (g)

और यद्यपि सिलिकॉन पानी में अघुलनशील है, यह वाष्प की एक धारा के साथ लाल गर्म प्रतिक्रिया करता है:

Si (s) + H ₂ O (g) => SiO ₂ (s) + 2H ₂ (g)

संरचना और इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन

स्फटिक और छड़ मॉडल द्वारा प्रतिनिधित्व किया गया क्रिस्टलीय संरचना या सिलिकॉन की इकाई कोशिका। स्रोत: बेनजाह- bmm27

ऊपर की छवि सिलिकॉन क्रिस्टल के लिए चेहरे पर केंद्रित क्यूबिक संरचना (एफसीसी), हीरे के समान दिखाई देती है। ग्रेयश गोले सी परमाणुओं के अनुरूप होते हैं, जो, जैसा कि देखा जा सकता है, एक दूसरे से सहानुभूतिपूर्वक बंधे होते हैं; इसके अलावा, वे बदले में टेट्राहेड्रल वातावरण हैं जो क्रिस्टल के साथ पुन: उत्पन्न होते हैं।

सिलिकॉन क्रिस्टल एफसीसी है क्योंकि क्यू के प्रत्येक चेहरे पर एक सी परमाणु स्थित है (6 × 1/2)। इसी तरह, क्यूब (8 × 1/8) के कोने पर आठ सी परमाणु हैं, और इसके अंदर स्थित चार (जो कि इसके चारों ओर एक अच्छी तरह से परिभाषित टेट्राहेड्रॉन दिखाते हैं, 4 × 1)।

उस ने कहा, प्रत्येक इकाई सेल में कुल आठ सिलिकॉन परमाणु (3 + 1 + 4, उपरोक्त पैराग्राफ में इंगित संख्याएं) हैं; विशेषता जो इसकी उच्च कठोरता और कठोरता को समझाने में मदद करती है, क्योंकि शुद्ध सिलिकॉन हीरे की तरह एक सहसंयोजक क्रिस्टल है।

सहसंयोजक चरित्र

यह सहसंयोजक चरित्र इस तथ्य के कारण है कि, कार्बन की तरह, सिलिकॉन में इसके इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन के अनुसार चार वैलेंस इलेक्ट्रॉन हैं:

3 एस ^{2 3} पी ²

बॉन्डिंग के लिए, शुद्ध 3s और 2p ऑर्बिटल्स बेकार हैं। यही कारण है कि परमाणु चार एसपी ³ हाइब्रिड ऑर्बिटल्स बनाता है, जिसके साथ यह चार सी-सी सहसंयोजक बांड बना सकता है और इस तरह, दो सिलिकॉन परमाणुओं के लिए वैलेंस ऑक्टेट को पूरा करता है।

सिलिकॉन क्रिस्टल को तब एक तीन-आयामी, सहसंयोजक जाली के रूप में देखा जाता है, जो परस्पर टिट्राहेड्रा से बना होता है।

हालांकि, यह नेटवर्क सही नहीं है, क्योंकि इसमें दोष और अनाज की सीमाएं हैं, जो एक क्रिस्टल को दूसरे से अलग और परिभाषित करते हैं; और जब इस तरह के क्रिस्टल बहुत छोटे और कई होते हैं, तो हम एक पॉलीक्रिस्टलीन ठोस की बात करते हैं, जो इसके विषम चमक (चांदी की मोज़ेक या पपड़ीदार सतह के समान) द्वारा पहचाना जाता है।

विद्युत चालकता

सी-सी बॉन्ड, उनके अच्छी तरह से स्थित इलेक्ट्रॉनों के साथ, सिद्धांत रूप में एक धातु से क्या उम्मीद की जाती है: इलेक्ट्रॉनों का एक समुद्र अपने परमाणुओं को "गीला" करता है; कम से कम कमरे के तापमान पर ऐसा है।

जब तापमान बढ़ता है, हालांकि, सिलिकॉन बिजली का संचालन करना शुरू कर देता है और इस तरह एक धातु की तरह व्यवहार करता है; वह है, यह एक अर्धचालक मेटलॉइड तत्व है।

अनाकार सिलिकॉन

सिलिकॉन टेट्राहेड्रा हमेशा एक संरचनात्मक पैटर्न नहीं अपनाता है, लेकिन उच्छृंखल तरीके से व्यवस्थित किया जा सकता है; और यहां तक ​​कि सिलिकॉन परमाणुओं के साथ जिनके संकरण ³ नहीं बल्कि सपा ^{2 हैं}, जो विकार की डिग्री को बढ़ाने में योगदान देता है। इसलिए, हम एक अनाकार और गैर-क्रिस्टलीय सिलिकॉन की बात करते हैं।

अनाकार सिलिकॉन में इलेक्ट्रॉनिक रिक्तियां होती हैं, जहां इसके कुछ परमाणुओं में एक अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन के साथ एक कक्षीय होता है। इसके लिए धन्यवाद, इसके ठोस को हाइड्रोजनीकृत किया जा सकता है, जो हाइड्रोजनीकृत अनाकार सिलिकॉन के निर्माण को जन्म देता है; अर्थात्, इसमें Si-H बॉन्ड होते हैं, जिसके साथ टेट्राहेड्रा अव्यवस्थित और मनमाने पदों पर पूरा होता है।

इस खंड को यह कहकर निष्कर्ष निकाला जाता है कि सिलिकॉन को तीन प्रकार के ठोसों (उनकी शुद्धता की डिग्री का उल्लेख किए बिना) में प्रस्तुत किया जा सकता है: क्रिस्टलीय, पॉलीक्रिस्टलाइन और अनाकार।

उनमें से प्रत्येक की अपनी उत्पादन विधि या प्रक्रिया है, साथ ही इसके अनुप्रयोगों और व्यापार-नापसंद भी हैं, जब यह तय करना कि तीन में से किसका उपयोग करना है, इसके फायदे और नुकसान जानना।

कहां खोजे और प्राप्त करे

क्वार्ट्ज (सिलिका) क्रिस्टल मुख्य और सबसे असाधारण खनिजों में से एक हैं जहां सिलिकॉन पाया जाता है। स्रोत: जेम्स सेंट जॉन (https://www.flickr.com/photos/jsjgeology/22437758830)

ब्रह्मांड में सिलिकॉन सातवां सबसे प्रचुर तत्व है, और पृथ्वी की पपड़ी में दूसरा भी, खनिजों के अपने विशाल परिवार के साथ पृथ्वी के कण को ​​समृद्ध करता है। यह तत्व ऑक्सीजन के साथ बहुत अच्छी तरह से जुड़ता है, जिससे ऑक्साइड की एक विस्तृत श्रृंखला बनती है; उनमें से, सिलिका, एसओ ₂, और सिलिकेट्स (विविध रासायनिक संरचना के)।

रेगिस्तान और समुद्र तटों में सिलिका को नग्न आंखों से देखा जा सकता है, क्योंकि रेत मुख्य रूप से SiO ₂ से बना है । बदले में, यह ऑक्साइड स्वयं को कुछ बहुरूपता में प्रकट कर सकता है, सबसे आम: क्वार्ट्ज, एमीथिस्ट, अगेट, क्राइस्टोबलाइट, त्रिपोली, कोसेइट, स्टिशोविट और ट्राइडिमाइट। इसके अलावा, यह अफीम और डायटोमेसियस पृथ्वी जैसे अनाकार ठोस पदार्थों में पाया जा सकता है।

इस बीच, सिलिकेट संरचनात्मक और रासायनिक रूप से भी समृद्ध हैं। सिलिकेट खनिजों में से कुछ में शामिल हैं: एस्बेस्टस (सफेद, भूरा और नीला), फेल्डस्पार, क्ले, माइक, ओलिवाइन, एलुमिनोसिलिकेट्स, जिओलाइट्स, एम्फ़िबोल और पायरोक्सेन।

वस्तुतः सभी चट्टानें सिलिकॉन और ऑक्सीजन से बनी होती हैं, उनके स्थिर Si-O बॉन्ड के साथ, और उनके सिलिकस और सिलिकेट्स धातु ऑक्साइड और अकार्बनिक प्रजातियों के साथ मिश्रित होते हैं।

-सीलिका की कटौती

सिलिकॉन प्राप्त करने की समस्या ब्रेकिंग है सी-ओ बॉन्ड, जिसके लिए विशेष भट्टियां और एक अच्छी कमी की रणनीति की आवश्यकता होती है। इस प्रक्रिया के लिए कच्चा माल क्वार्ट्ज के रूप में सिलिका है, जो पहले से एक ठीक पाउडर होने तक जमीन है।

इस ग्राउंड सिलिका से, या तो अनाकार या पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन तैयार किया जा सकता है।

अनाकार सिलिकॉन

एक छोटे पैमाने पर, एक प्रयोगशाला में किया जाता है और उचित उपायों के साथ, सिलिका को एक क्रूसिबल में मैग्नीशियम पाउडर के साथ मिलाया जाता है और हवा की अनुपस्थिति में उकसाया जाता है। निम्नलिखित प्रतिक्रिया तब होती है:

SiO ₂ (s) + Mg (s) => 2MgO (s) + Si (s)

मैग्नीशियम और इसके ऑक्साइड को एक पतला हाइड्रोक्लोरिक एसिड समाधान के साथ हटा दिया जाता है। फिर, शेष ठोस को हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड के साथ इलाज किया जाता है, ताकि अतिरिक्त SiO ₂ प्रतिक्रिया को समाप्त कर दे; अन्यथा, मैग्नीशियम की अधिकता इसके संबंधित सिलिसाइड, एमजी ₂ सी, प्रक्रिया के लिए अवांछनीय यौगिक के गठन का पक्षधर है।

SiO ₂ को वाष्पशील गैस SiF ₄ में बदल दिया जाता है, जो अन्य रासायनिक संश्लेषणों के लिए पुनर्प्राप्त की जाती है। अंत में, अनाकार सिलिकॉन द्रव्यमान हाइड्रोजन गैस की एक धारा के तहत सूख जाता है।

एक अन्य समान विधि आकारहीन सिलिकॉन प्राप्त करने के लिए एक ही SIF का उपयोग कर के होते हैं ₄ पहले का उत्पादन किया, या SiCl ₄ (पहले अधिग्रहीत)। इन सिलिकॉन हलाइड के वाष्प को निष्क्रिय वातावरण में तरल सोडियम के ऊपर से गुजारा जाता है, ताकि गैस की कमी ऑक्सीजन की उपस्थिति के बिना हो सके:

SiCl ₄ (g) + 4Na (l) => Si (s) + 4NaCl (l)

दिलचस्प है, ऊर्जा-कुशल सौर पैनलों को बनाने के लिए अनाकार सिलिकॉन का उपयोग किया जाता है।

क्रिस्टलीय सिलिकॉन

पुलीवेराइज्ड सिलिका या क्वार्ट्ज से फिर से शुरू करते हुए, उन्हें एक इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस में ले जाया जाता है, जहां वे कोक के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। इस तरह, कम करने वाला एजेंट अब धातु नहीं है, बल्कि उच्च शुद्धता का एक कार्बनयुक्त पदार्थ है:

SiO ₂ (s) + 2C (s) => Si (s) + 2CO (g)

प्रतिक्रिया भी सिलिकॉन कार्बाइड, SiC का उत्पादन करती है, जो SiO ₂ की अधिकता के साथ निष्प्रभावी हो जाती है (फिर से क्वार्ट्ज अधिक है):

2SiC (s) + SiO ₂ (s) => 3Si (s) + 2CO (g)

क्रिस्टलीय सिलिकॉन तैयार करने का एक अन्य तरीका एल्यूमीनियम को कम करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग कर रहा है:

3SiO ₂ (s) + 4Al (l) => 3Si (s) + 2Al ₂ O ₃ (s)

और पोटेशियम hexafluorurosilicate नमक, K ₂ से शुरू, यह भी एक ही उत्पाद का उत्पादन करने के लिए धातु एल्यूमीनियम या पोटेशियम के साथ प्रतिक्रिया की है:

K ₂ (l) + 4Al (l) => 3Si (s) + 6KF (l) + 4AlF ₃ (g)

सिलिकॉन पिघला हुआ एल्यूमीनियम में तुरंत घुल जाता है, और जब सिस्टम ठंडा हो जाता है, तो पहला क्रिस्टलीकृत होता है और दूसरे से अलग होता है; यह कहना है कि, सिलिकॉन क्रिस्टल बनते हैं, जो भूरे रंग के दिखाई देते हैं।

पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन

पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन प्राप्त करने के लिए अन्य सिंथेस या प्रोडक्शंस के विपरीत, एक सिलियन गैस चरण, सीएचएच ₄ से शुरू होता है । इस गैस को 500 inC से ऊपर पायरोलिसिस के अधीन किया जाता है, इस तरह से थर्मल अपघटन होता है और इस प्रकार, इसके प्रारंभिक वाष्प से, सिलिकॉन के पॉलीक्रिस्टल एक अर्धचालक सतह पर जमा होते हैं।

निम्नलिखित रासायनिक समीकरण उस अभिक्रिया का अनुकरण करता है जो होती है:

SiH ₄ (g) => Si (s) + H ₂ (g)

जाहिर है, कक्ष में ऑक्सीजन नहीं होना चाहिए, क्योंकि यह SiH _{4 के} साथ प्रतिक्रिया करेगा:

SiH ₄ (g) + 2O ₂ (g) => SiO ₂ (s) + 2H ₂ O (g)

और इस तरह के दहन की प्रतिक्रिया की सहजता है कि यह कमरे के तापमान पर तेजी से होता है, जिसमें हवा के लिए न्यूनतम जोखिम होता है।

इस प्रकार के सिलिकॉन का उत्पादन करने के लिए एक और सिंथेटिक मार्ग एक कच्चे माल के रूप में क्रिस्टलीय सिलिकॉन से शुरू होता है। वे इसे 300 soC के आसपास के तापमान पर हाइड्रोजन क्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, ताकि ट्राइक्लोरोसिलेन इस प्रकार बनता है:

Si (s) + 3HCl (g) => SiCl ₃ H (g) + H ₂ (g)

और SiCl ₃ H सिलिकॉन को पुनर्जीवित करने के लिए 1100 regC पर प्रतिक्रिया करता है, लेकिन अब पॉलीक्रिस्टलाइन:

4SCl ₃ H (g) => Si (s) + 3SiCl ₄ (g) + 2H ₂ (g)

कार्य और कठोर उत्पादन मापदंडों का एक विचार प्राप्त करने के लिए समीकरणों को देखें, जिन पर विचार किया जाना चाहिए।

आइसोटोप

सिलिकॉन स्वाभाविक रूप से और मुख्य रूप से ²⁸ सी आइसोटोप के रूप में होता है, जिसमें 92.23% की प्रचुरता होती है।

इसके अलावा, दो अन्य समस्थानिक हैं जो स्थिर हैं और इसलिए रेडियोधर्मी क्षय से गुजरना नहीं है: ^{29 एस}, 4.67% की बहुतायत के साथ; और ³⁰ हाँ, 3.10% की बहुतायत के साथ। ²⁸ Si इतना प्रचुर मात्रा में होने के कारण, यह आश्चर्य की बात नहीं है कि सिलिकॉन का परमाणु भार 28.084 u है।

सिलिकॉन को विभिन्न रेडियोसोटोप में भी पाया जा सकता है, जिनमें ³¹ Si (t _1/2 = 2.62 घंटे) और ³² Si (t _1/2 = 153 वर्ष) शामिल हैं। अन्य (²² Si - ⁴⁴ Si) में बहुत कम या संक्षिप्त t _1/2 (सेकंड के सौवें भाग से कम) होता है।

जोखिम

शुद्ध सिलिकॉन एक अपेक्षाकृत अक्रिय पदार्थ है, इसलिए यह आमतौर पर किसी भी अंग या ऊतक में जमा नहीं होता है जब तक कि इसका जोखिम कम न हो। पाउडर के रूप में, यह आंखों में जलन पैदा कर सकता है, जिससे पानी या लालिमा पैदा हो सकती है, जबकि इसे छूने से त्वचा की परेशानी, खुजली और छीलने का कारण हो सकता है।

जब जोखिम बहुत अधिक होता है, तो सिलिकॉन फेफड़ों को नुकसान पहुंचा सकता है; लेकिन प्रभाव के बिना, जब तक कि राशि घुटन पैदा करने के लिए पर्याप्त न हो। हालांकि, यह क्वार्ट्ज के साथ ऐसा नहीं है, जो फेफड़ों के कैंसर और ब्रोंकाइटिस और वातस्फीति जैसी बीमारियों से जुड़ा हुआ है।

इसी तरह, शुद्ध सिलिकॉन प्रकृति में बहुत दुर्लभ है, और इसके यौगिक, पृथ्वी की पपड़ी में प्रचुर मात्रा में हैं, पर्यावरण के लिए किसी भी जोखिम का प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं।

अब, ऑर्गोसिलिकॉन के संबंध में, ये विषाक्त हो सकते हैं; लेकिन चूंकि उनमें से कई हैं, यह निर्भर करता है कि किस पर विचार किया जा रहा है, साथ ही अन्य कारकों (प्रतिक्रिया, पीएच, क्रिया का तंत्र, आदि) पर भी।

अनुप्रयोग

निर्माण उद्योग

सिलिकॉन खनिज "पत्थर" बनाते हैं जिसके साथ भवन, घर या स्मारक बनाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, सीमेंट्स, कॉन्ट्रास, प्लास्टर और फायरब्रिक्स में सिलिकेट के आधार पर ठोस मिश्रण होते हैं। इस दृष्टिकोण से, कोई शहरों में और वास्तुकला में इस तत्व की उपयोगिता की कल्पना कर सकता है।

कांच और मिट्टी के पात्र

ऑप्टिकल उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले क्रिस्टल सिलिका से बनाए जा सकते हैं, या तो इन्सुलेटर, स्पेक्ट्रोफोटोमीटर नमूना कोशिकाओं, पीज़ोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल या मात्र लेंस के रूप में।

इसके अलावा, जब सामग्री कई योजक के साथ तैयार की जाती है, तो यह एक अनाकार ठोस में परिवर्तित हो जाती है, जिसे कांच के रूप में जाना जाता है; और रेत के पहाड़ आमतौर पर इसके उत्पादन के लिए आवश्यक सिलिका या क्वार्ट्ज का स्रोत होते हैं। दूसरी ओर, सिलिकेट के साथ सिरेमिक सामग्री और पोर्सलेन का निर्माण किया जाता है।

शिल्प और अलंकरण में इंटरटाइनिंग विचार, सिलिकॉन भी मौजूद है।

मिश्र

सिलिकॉन परमाणु एक धातु मैट्रिक्स के साथ सामंजस्य और गलत हो सकता है, जिससे यह कई मिश्र धातुओं या धातुओं के लिए एक योजक बन सकता है; उदाहरण के लिए, स्टील, चुंबकीय कोर बनाने के लिए; टेलीफोन केबलों के निर्माण के लिए कांस्य; और एल्यूमीनियम, एल्यूमीनियम-सिलिकॉन मिश्र धातु के उत्पादन में हल्के मोटर वाहन भागों के लिए किस्मत में है।

इसलिए, यह न केवल इमारतों के "पत्थर" में पाया जा सकता है, बल्कि उनके स्तंभों की धातुओं में भी पाया जा सकता है।

डेसिकैन्ट

जिलेटिनस सिलिका गेंदों, desiccants के रूप में इस्तेमाल किया। स्रोत: Desiccants

सिलिका, जेल या अनाकार रूप में, उन ठोस पदार्थों का निर्माण करना संभव बनाता है जो कंटेनर में प्रवेश करने वाले पानी के अणुओं को फँसाने और उसके आंतरिक भाग को सूखा रखने के रूप में कार्य करते हैं।

इलेक्ट्रॉनिक उद्योग

पॉलीक्रिस्टालीन और अनाकार सिलिकॉन का उपयोग सौर पैनल बनाने के लिए किया जाता है। स्रोत: Pxhere

विभिन्न मोटाई और रंगों की सिलिकॉन परतें कंप्यूटर चिप्स का हिस्सा हैं, जैसा कि उनके ठोस (क्रिस्टलीय या अनाकार) के साथ, एकीकृत सर्किट और सौर कोशिकाओं को डिजाइन किया गया है।

सेमीकंडक्टर होने के नाते, यह परमाणुओं को क्रमशः कम (अल, बी, गा) या अधिक इलेक्ट्रॉनों (P, As, Sb) के साथ पोन-प्रकार के अर्धचालक में परिवर्तित करता है। दो सिलिकोन के जंक्शनों के साथ, एक n और दूसरा p, प्रकाश उत्सर्जक डायोड बनाए जाते हैं।

सिलिकॉन पॉलिमर

प्रसिद्ध सिलिकॉन गोंद में सी-ओ-सी बॉन्ड की श्रृंखलाओं की स्थिरता द्वारा समर्थित एक कार्बनिक बहुलक होता है… यदि ये श्रृंखलाएं बहुत लंबी, छोटी या क्रॉस-लिंक्ड हैं, तो सिलिकॉन बहुलक के गुणों, साथ ही साथ उनके अंतिम अनुप्रयोग भी। ।

इसके उपयोगों में, नीचे सूचीबद्ध हैं, निम्नलिखित उल्लेख किया जा सकता है:

-Glue या चिपकने वाला, न केवल कागजों में शामिल होने के लिए, बल्कि ब्लॉक, घिसने, कांच के पैनल, चट्टानों आदि का निर्माण करना।

हाइड्रोलिक ब्रेकिंग सिस्टम में स्नेहक

-स्ट्रोन्स को पेंट करता है और उनके रंगों की चमक और तीव्रता में सुधार करता है, जबकि उन्हें दरार या खाने के बिना तापमान में बदलाव का विरोध करने की अनुमति देता है

-उनका उपयोग जल विकर्षक स्प्रे के रूप में किया जाता है, जो कुछ सतहों या वस्तुओं को सूखा रखता है

-वे व्यक्तिगत स्वच्छता उत्पाद (टूथपेस्ट, शैंपू, जैल, शेविंग क्रीम इत्यादि) देने की भावना को चकित करते हैं

-आईटी कोटिंग्स गर्मी और आर्द्रता से नाजुक उपकरणों के इलेक्ट्रॉनिक घटकों, जैसे कि माइक्रोप्रोसेसर, की रक्षा करती हैं

सिलिकॉन पॉलिमर के साथ, रबड़ की कई गेंदों को बनाया गया है जो फर्श पर गिराए जाते ही उछलते हैं।

संदर्भ

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