Silicium. Propriétés physiques et chimiques du silicium

Le silicium est un élément du sous-groupe principal du quatrième groupe de la troisième période du tableau périodique des éléments chimiques de D.I. Mendeleïev, de numéro atomique 14. Désigné par le symbole Si (lat. Silicium), non métallique. Propriétés physiques : le silicium cristallin a un éclat métallique, réfractaire, très dur, semi-conducteur. 2. Propriétés chimiques : le silicium est inactif : a) à des températures élevées (400-600

• b) à partir de substances complexes, le silicium réagit avec les alcalis
• c) réagit avec les métaux pour former des siliciures

La silice, ses propriétés et applications. Silicates naturels et industriels. Leur utilisation dans la construction

Oxyde de silicium (IV) (dioxyde de silicium, silice SiO2) - cristaux incolores, point de fusion 1713--1728 °C, ont une dureté et une résistance élevées.

Le dioxyde de silicium est utilisé dans la production de verre, de céramique, d'abrasifs, de produits en béton, pour la production de silicium, comme charge dans la production de caoutchouc, dans la production de réfractaires à base de silice, en chromatographie, etc. Les cristaux de quartz ont des propriétés piézoélectriques et ils sont donc utilisés dans l'ingénierie radio, les installations à ultrasons et les briquets. Le dioxyde de silicium est le composant principal de presque toutes les roches terrestres, en particulier la terre de diatomées. 87 % de la masse de la lithosphère est constituée de silice et de silicates. La silice amorphe non poreuse est utilisée dans industrie alimentaire comme excipient E551 qui empêche l'agglutination et l'agglutination, les produits parapharmaceutiques (dentifrices), dans l'industrie pharmaceutique comme excipient (répertorié dans la plupart des pharmacopées), ainsi qu'un additif alimentaire ou un médicament comme entérosorbant. Des films de dioxyde de silicium produits artificiellement sont utilisés comme isolant dans la production de microcircuits et autres composants électroniques. Également utilisé pour la production de câbles à fibres optiques. La silice fondue pure est utilisée avec des ingrédients spéciaux ajoutés. Le filament de silice est également utilisé dans les éléments chauffants des cigarettes électroniques, car il absorbe bien le liquide et n'est pas détruit par le chauffage de la bobine. De gros cristaux de quartz transparents sont utilisés comme pierres semi-précieuses ; les cristaux incolores sont appelés cristaux de roche, les cristaux violets sont appelés améthystes et les cristaux jaunes sont appelés citrine. En microélectronique, le dioxyde de silicium est l'un des principaux matériaux. Il est utilisé comme couche isolante et également comme revêtement protecteur. Il est obtenu sous forme de films minces par oxydation thermique du silicium, dépôt chimique en phase vapeur et pulvérisation magnétron. Le dioxyde de silicium SiO2 est un oxyde acide qui ne réagit pas avec l'eau. Chimiquement résistant aux acides, mais réagit avec le fluorure d'hydrogène gazeux

et acide fluorhydrique :

Ces deux réactions sont largement utilisées pour la gravure du verre. Lorsque SiO2 fusionne avec des alcalis et des oxydes basiques, ainsi qu'avec des carbonates de métaux actifs, des silicates se forment - des sels d'acides siliciques très faibles et insolubles dans l'eau qui n'ont pas de composition constante. formule générale xH2O ySiO2 (assez souvent dans la littérature l'acide silicique, plutôt que l'acide silicique, est mentionné dans la littérature, bien qu'en fait nous parlons de la même substance).

Par exemple, l'orthosilicate de sodium peut être obtenu :

métasilicate de calcium :

ou silicate mixte de calcium et de sodium :

Du silicate

Na2CaSi6O14 (Na2O CaO 6SiO2)

fabriquer du verre à vitre. La plupart des silicates n’ont pas une composition constante. Parmi tous les silicates, seuls les silicates de sodium et de potassium sont solubles dans l’eau. Les solutions de ces silicates dans l'eau sont appelées verre liquide. En raison de l'hydrolyse, ces solutions se caractérisent par un environnement très alcalin. Les silicates hydrolysés se caractérisent par la formation de solutions non vraies mais colloïdales. Lorsque des solutions de silicates de sodium ou de potassium sont acidifiées, un précipité blanc gélatineux d'acides siliciques hydratés précipite. L'élément structurel principal du dioxyde de silicium solide et de tous les silicates est le groupe dans lequel l'atome de silicium Si est entouré d'un tétraèdre de quatre atomes d'oxygène O. Dans ce cas, chaque atome d'oxygène est connecté à deux atomes de silicium. Les fragments peuvent être connectés les uns aux autres de différentes manières. Parmi les silicates, selon la nature des liaisons dans leurs fragments, ils sont divisés en îlots, chaînes, rubans, couches, charpentes et autres. Les silicates constituent une large classe de composés formés de dioxyde de silicium (silice) et d'oxydes d'autres éléments. LES SILICATES DANS LA NATURE. Afin de comprendre le rôle des silicates dans la vie humaine, regardons d’abord la structure du globe. Selon les concepts modernes, le globe est constitué d'un certain nombre de coquilles. L'enveloppe externe de la Terre, la croûte terrestre, ou lithosphère, est formée de coquilles de granit et de basalte et d'une fine couche sédimentaire. La coquille de granit est principalement constituée de granit - des intercroissances denses de feldspaths, de mica, d'amphiboles et de pyroxènes, et la coquille de basalte - de roches silicatées granitiques mais plus lourdes comme le gabbro, la diabase et les basaltes. Les roches sédimentaires sont formées par la destruction d'autres roches sous l'influence de conditions caractéristiques de la surface terrestre. Les argiles, dont la base est la kaolinite, un minéral silicaté, constituent en particulier un composant de la couche sédimentaire. Lithosphère à 95 en poids. % formé de silicates. Son épaisseur moyenne dans la zone continentale est de 30 à 40 km. Il y a ensuite la coquille simatique, ou manteau supérieur, dont les minéraux sont probablement dominés par les silicates de fer et de magnésium. Cette coquille couvre la totalité du globe et s'étend jusqu'à une profondeur de 1 200 km. Plus loin, de 1 200 à 2 900 km, il existe une coque intermédiaire. Sa composition est controversée, mais l'existence de silicates y est supposée. Sous cette coquille, à une profondeur de 2 900 à 6 370 km se trouve le noyau. Récemment, il a été suggéré que le noyau avait également une composition de silicate. En se déplaçant de la surface de la Terre vers son centre, la densité et la basicité des roches constitutives augmentent (le rapport entre la teneur en oxydes métalliques et en silice), la pression et la température augmentent. Les outils les plus anciens ont été fabriqués par l'homme à partir de silex - un agrégat dense de calcédoine, de quartz et d'opale (800 à 60 000 ans avant JC). Plus tard, le jaspe, le cristal de roche, l'agate, l'obsidienne (verre de silicate volcanique), le jade ont commencé à être utilisés pour cela. Il n'existe pas de taxonomie (nomenclature minéralogique) généralement acceptée pour les minéraux silicatés ; leurs propriétés physiques, leur emplacement ou le nom du scientifique qui les a découverts. Plagioclase traduit du grec signifie fendu obliquement, et pyroxène signifie réfractaire, ce qui correspond aux propriétés de ces minéraux. Les minéraux de quartz, selon la nature des impuretés, ont une large gamme de couleurs, qui détermine leurs noms : améthyste - violet, citrine - jaune, cristal de roche - glace. Les modifications de la stishovite et de la coésite siliceuses ainsi que du minéral biotite proviennent des noms des scientifiques qui les ont découverts, S.M. Stishov, L. Koes et Zh.B. Bio, et le minéral kaolinite tire son nom du mont Kaoling en Chine, où l'argile est depuis longtemps extraite pour la production de porcelaine. Les silicates naturels et la silice elle-même jouent un rôle important en tant que matières premières et produits finis dans les processus industriels. Les aluminosilicates - plagioclase, feldspath potassique et silice sont utilisés comme matières premières dans les industries de la céramique, du verre et du ciment. Pour la fabrication de produits textiles ignifuges et isolants électriquement (tissus, cordes, cordages), l'amiante appartenant aux hydrosilicates - amphiboles - est largement utilisée. Certains types d’amiante ont une résistance élevée aux acides et sont utilisés dans l’industrie chimique. Les biotites, représentants du groupe des micas, sont utilisées comme matériaux d'isolation électrique et thermique dans la construction et la fabrication d'instruments. Les pyroxènes sont utilisés dans la métallurgie et la production de fonderies de pierre, et le pyroxène LiAl est utilisé pour produire du lithium métal. Les pyroxènes entrent dans la composition des scories de hauts fourneaux et des scories de métallurgie non ferreuse, qui, à leur tour, sont également utilisées dans l'économie nationale. Les roches telles que les granites, les basaltes, les gabbros et les diabases sont d'excellents matériaux de construction. SILICATES D'ORIGINE ARTIFICIELLE. Sans matériaux silicatés - divers types de ciment, béton, béton de laitier, céramique, verre, revêtements sous forme d'émaux et de glaçures, on peut difficilement imaginer notre vie quotidienne. L'échelle de production de matériaux silicatés semble être des chiffres impressionnants. Dans cet article nous n’aborderons pas la nature et l’utilisation du verre. Ces questions ont déjà été abordées dans. Les matériaux silicatés les plus anciens sont la céramique, obtenue à partir d'argiles et de leurs mélanges avec divers additifs minéraux, cuites jusqu'à l'état de pierre. Dans le monde antique, les produits céramiques étaient distribués sur toute la Terre. De la seconde moitié du XIXe siècle à nos jours, l'industrie céramique industrielle a considérablement élargi la production et la gamme de céramiques. Un exemple de matériau silicaté artificiel est le ciment Portland, l’un des types de liants minéraux les plus courants. Le ciment est utilisé pour lier les éléments de construction entre eux afin de produire des blocs de construction massifs, des dalles, des tuyaux et des briques. Le ciment est à la base de matériaux de construction largement utilisés comme le béton, le béton de laitier et le béton armé. La construction, quelle que soit sa taille, ne peut exister sans ciment. Le cours scolaire de chimie donne des idées de base sur la composition chimique et la technologie du ciment, nous nous attarderons donc uniquement sur quelques détails clarifiants. Tout d'abord, le clinker de ciment est le produit de la cuisson d'un mélange d'argile et de calcaire, et le ciment est un clinker finement broyé avec des additifs minéraux qui régulent ses propriétés. Le ciment est utilisé en mélange avec du sable et de l'eau. Ses propriétés astringentes sont dues à la capacité des minéraux du ciment à interagir avec H2O et SiO2 et en même temps à durcir, formant une solide structure semblable à une pierre. Lors de la prise du ciment, des processus complexes se produisent : hydratation des minéraux avec formation d'hydrosilicates et d'hydroaluminates, hydrolyse, formation de solutions colloïdales et leur cristallisation. La recherche sur les processus de durcissement du mortier de ciment et des minéraux du clinker de ciment a joué un rôle majeur dans le développement de la science des silicates et de leur technologie. Nos chantiers consomment de grandes quantités de ciment, de briques, de dalles de parement, de carrelage, de canalisations d'égouts, de verre et divers matériaux de construction naturels.

Le silicium (Si) est un non-métal qui se classe au 2ème rang après l'oxygène en termes de réserves et de présence sur Terre (25,8% dans la croûte terrestre). On ne le trouve pratiquement jamais sous sa forme pure ; il est principalement présent sur la planète sous forme de composés.

Caractéristiques du silicium

Propriétés physiques

Le silicium est un matériau fragile, gris clair avec une teinte métallique ou un matériau poudreux brun. La structure d'un cristal de silicium est similaire à celle du diamant, mais en raison des différences de longueur de liaison entre les atomes, la dureté du diamant est beaucoup plus élevée.

Le silicium est un non-métal accessible au rayonnement électromagnétique. De par certaines qualités, il se situe à mi-chemin entre les non-métaux et les métaux :

Lorsque la température atteint 800 °C, il devient flexible et plastique ;

Lorsqu'il est chauffé à 1 417 °C, il fond ;

Commence à bouillir à des températures supérieures à 2 600 °C ;

Change la densité à haute pression ;

Il a la propriété d'être magnétisé dans le sens contraire d'un champ magnétique externe (diamagnet).

Le silicium est un semi-conducteur et les impuretés contenues dans ses alliages déterminent les caractéristiques électriques des futurs composés.

Propriétés chimiques

Lorsqu'il est chauffé, le Si réagit avec l'oxygène, le brome, l'iode, l'azote, le chlore et divers métaux. Lorsqu'ils sont combinés avec du carbone, on obtient des alliages durs présentant une résistance thermique et chimique.

Le silicium n'interagit en aucune façon avec l'hydrogène, donc tous les mélanges possibles avec celui-ci sont obtenus de manière différente.

Dans des conditions normales, il réagit faiblement avec toutes les substances à l'exception du fluor gazeux. Avec lui, du tétrafluorure de silicium SiF4 est formé. Cette inactivité s'explique par le fait que, du fait d'une réaction avec l'oxygène, l'eau, sa vapeur et l'air, un film de dioxyde de silicium se forme à la surface du non-métal et l'enveloppe. C'est pourquoi exposition chimique lentement et de manière insignifiante.

Pour éliminer cette couche, utilisez un mélange d'acides fluorhydrique et nitrique ou des solutions aqueuses d'alcalis. Certains liquides spéciaux nécessitent pour cela l’ajout d’anhydride chromique et d’autres substances.

Trouver du silicium dans la nature

Le silicium est aussi important pour la Terre que le carbone l’est pour les plantes et les animaux. Sa croûte contient presque la moitié de l'oxygène, et si vous y ajoutez du silicium, vous obtenez 80 % de la masse. Cette connexion est très importante pour le mouvement des éléments chimiques.

75 % de la lithosphère contient divers sels d'acides siliciques et de minéraux (sable, quartzites, silex, micas, feldspaths…). Lors de la formation du magma et de diverses roches ignées, le Si s'accumule dans les granites et les roches ultramafiques (plutoniques et volcaniques).

Il y a 1 g de silicium dans le corps humain. La plupart se trouvent dans les os, les tendons, la peau et les cheveux, les ganglions lymphatiques, l'aorte et la trachée. Il participe à la croissance des tissus conjonctifs et osseux et maintient également l’élasticité des vaisseaux sanguins.

L'apport quotidien pour un adulte est de 5 à 20 mg. L'excès provoque la silicose.

Applications du silicium dans l'industrie

Ce non-métal est connu de l’homme depuis l’âge de pierre et est encore largement utilisé aujourd’hui.

Application:

C'est un bon agent réducteur, il est donc utilisé en métallurgie pour produire des métaux.

Dans certaines conditions, le silicium peut conduire l’électricité, c’est pourquoi il est utilisé en électronique.

L'oxyde de silicium est utilisé dans la fabrication de verres et de matériaux silicatés.

Des alliages spéciaux sont utilisés pour la production de dispositifs semi-conducteurs.

Ministère de l'Éducation et des Sciences de Russie

Budget de l'État fédéral établissement d'enseignement plus haut enseignement professionnel

"MATI - Université technique d'État russe nommée d'après K.E. Tsiolkovsky" (MATI)

Département "Tests" aéronef"

Abstrait

Pour le cours "Chimie"

Sujet : "Silicium"

Étudiant : Akbaev Dauyt Rinatovitch

Groupe : 2ILA-1DS-298

Professeur : Evdokimov Sergueï Vassilievitch

Moscou 2014

Le silicium dans les organismes vivants

Histoire de la découverte et de l'utilisation

Répartition dans la nature

Structure atomique et propriétés chimiques et physiques de base

Reçu

Application

Relations

Application

1. Le silicium dans les organismes vivants

Silicium (lat. Silicium), Si, élément chimique du groupe IV du système périodique de Mendeleev ; numéro atomique 14, masse atomique 28,086. Dans la nature, l'élément est représenté par trois isotopes stables : 28 Si (92,27 %), 29 Si (4,68 %) et 30 Si (3,05 %).

Le silicium se trouve dans le corps sous la forme diverses connexions, participant principalement à la formation des parties et tissus durs du squelette. Certaines plantes marines (par exemple les diatomées) et certains animaux (par exemple les éponges siliceuses, les radiolaires) peuvent accumuler des quantités particulièrement importantes de silicium, formant d'épais dépôts de dioxyde de silicium lorsqu'ils meurent au fond de l'océan.

Dans les mers et les lacs froids, les limons biogéniques enrichis en silicium prédominent ; dans les mers tropicales, les limons calcaires à faible teneur en silicium prédominent. Parmi les plantes terrestres, les céréales, les carex, les palmiers et les prêles accumulent beaucoup de silicium. Chez les vertébrés, la teneur en dioxyde de silicium dans les cendres est de 0,1 à 0,5 %. Le silicium se trouve en plus grande quantité dans le tissu conjonctif dense, les reins et le pancréas. L'alimentation humaine quotidienne contient jusqu'à 1 g de silicium.

Lorsqu'il y a une teneur élevée en poussière de dioxyde de silicium dans l'air, celle-ci pénètre dans les poumons humains et provoque une maladie - la silicose (du latin silex - silex), une maladie humaine causée par l'inhalation prolongée de poussières contenant du dioxyde de silicium libre, qui est classée comme maladie professionnelle. On le trouve chez les travailleurs des industries minières, de la porcelaine et de la faïence, de la métallurgie et de l'ingénierie. La silicose est la maladie la plus défavorable du groupe des pneumoconioses ; Plus souvent que dans d'autres maladies, on note l'ajout du processus tuberculeux (appelé silicotuberculose) et d'autres complications.

2. Historique de la découverte et de l'utilisation

Informations historiques. Les composés du silicium, répandus sur terre, sont connus de l'homme depuis l'âge de pierre. L'utilisation d'outils en pierre pour le travail et la chasse s'est poursuivie pendant plusieurs millénaires. L'utilisation de composés de silicium associés à leur transformation - la production de verre - a commencé vers 3000 avant JC. e. (dans l'Egypte ancienne). Le premier composé de silicium connu est le dioxyde de SiO. 2(silice). Au XVIIIe siècle la silice était considérée comme un corps simple et appelée « terres » (ce qui se reflète dans son nom). La complexité de la composition de la silice a été établie par I.Ya. Berzélius.

Le silicium a été obtenu pour la première fois à l'état libre en 1811 par les scientifiques français J. Gay-Lussac et O. Thénard.

En 1825, le minéralogiste et chimiste suédois Jens Jakob Berzelius obtient du silicium amorphe. Une poudre de silicium amorphe brune a été obtenue en réduisant du tétrafluorure de silicium gazeux avec du potassium métallique :

4 + 4K = Si + 4KF

Plus tard, une forme cristalline du silicium a été obtenue. En recristallisant le silicium à partir de métaux en fusion, des cristaux de couleur grise, durs mais cassants, avec un éclat métallique ont été obtenus. Les noms russes pour l'élément silicium ont été introduits par G.I. Hesse en 1834.

. Répartition dans la nature

Après l’oxygène, le silicium est l’élément le plus répandu (27,6 %) sur terre. Il s'agit d'un élément présent dans la plupart des minéraux et des roches qui constituent la coque dure de la croûte terrestre. Dans la croûte terrestre, le silicium joue le même rôle primordial que le carbone dans le monde animal et végétal. Pour la géochimie de l’oxygène, son lien extrêmement fort avec l’oxygène est important. Le composé de silicium le plus courant est l'oxyde de silicium SiO. 2et des dérivés de l'acide silicique appelés silicates. L'oxyde de silicium (IV) se présente sous forme de quartz minéral (silice, silex). Dans la nature, des montagnes entières sont constituées de ce composé. Il existe de très gros cristaux de quartz, pesant jusqu'à 40 tonnes. Le sable ordinaire est constitué de quartz fin contaminé par diverses impuretés. La consommation mondiale annuelle de sable atteint 300 millions de tonnes.

Parmi les silicates, les aluminosilicates (kaolin Al 2Ô 3*2SiO 2*2H 2O, amiante CaO*3MgO*4SiO 2, orthose K 2O*Al 2Ô 3*6SiO 2etc.). Si le minéral contient, en plus des oxydes de silicium et d'aluminium, des oxydes de sodium, de potassium ou de calcium, alors le minéral est appelé feldspath (mica blanc, etc.). Les feldspaths représentent environ la moitié des silicates connus dans la nature. Les roches de granit et de gneiss comprennent le quartz, le mica et le feldspath.

Le silicium est présent en petites quantités dans le monde végétal et animal. Il est contenu dans les tiges de certains types de légumes et de céréales. Ceci explique la résistance accrue des tiges de ces plantes. Les coquilles des ciliés, les corps des éponges, les œufs et les plumes des oiseaux, la fourrure des animaux, les poils et le corps vitré de l'œil contiennent également du silicium.

L'analyse des échantillons de sol lunaire livrés par le vaisseau spatial a montré la présence d'oxyde de silicium en quantité supérieure à 40 %. La teneur en silicium des météorites pierreuses atteint 20 pour cent.

. Structure atomique et propriétés chimiques et physiques de base

Le silicium forme des cristaux gris foncé avec un éclat métallique, ayant un réseau de type diamant cubique à faces centrées avec une période a = 5,431. Å, densité 2,33 g/cm ³ . À très hautes pressions une nouvelle modification (apparemment hexagonale) avec une densité de 2,55 g/cm a été obtenue ³ . K. fond à 1417°C, bout à 2600°C. Capacité thermique spécifique (à 20-100°C) 800 J/(kg × K), ou 0,191 cal/(g × grêle); la conductivité thermique, même pour les échantillons les plus purs, n'est pas constante et se situe dans la plage (25°C) de 84 à 126 W/(m × K), ou 0,20-0,30 cal/(cm × seconde × grêle). Coefficient de température de dilatation linéaire 2,33 ×10-6 K-1 ; en dessous de 120K devient négatif. Le silicium est transparent aux rayons infrarouges à ondes longues ; indice de réfraction (pour l=6 µm) 3,42 ; constante diélectrique 11,7. Le silicium est diamagnétique, à susceptibilité magnétique atomique - 0,13×10 -6. Dureté du silicium selon Mohs 7,0, selon Brinell 2,4 Gn/m ² (240 kgf/mm ² ), module élastique 109 Gn/m ² (10890 kgf/mm ² ), coefficient de compressibilité 0,325 ×10 -6cm ² /kg. Le silicium est un matériau fragile ; Une déformation plastique notable commence à des températures supérieures à 800°C.

Le silicium est un semi-conducteur qui trouve tout une plus grande application. Les propriétés électriques du cuivre dépendent fortement des impuretés. La résistivité électrique volumique spécifique intrinsèque du silicium à température ambiante est considérée comme étant de 2,3. ×10 3ohm × m (2,3 ×10 5 ohms × cm).

Le silicium semi-conducteur avec une conductivité de type p (additifs B, Al, In ou Ga) et de type n (additifs P, Bi, As ou Sb) a une résistance nettement inférieure. La bande interdite mesurée électriquement est de 1,21 eV à 0 K et diminue à 1,119 eV à 300 K.

Selon la position du silicium dans tableau périodique Les 14 électrons de l'atome de silicium de Mendeleev sont répartis sur trois couches : dans la première (du noyau) 2 électrons, dans la seconde 8, dans la troisième (valence) 4 ; configuration de la couche électronique 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2. Potentiels d'ionisation séquentielle (eV) : 8,149 ; 16h34 ; 33.46 et 45.13. Rayon atomique 1,33 Å, rayon covalent 1,17Å, rayons ioniques Si 4+0,39Å, Si4- 1,98Å.

Dans les composés de silicium (similaires au carbone) 4-valentène. Cependant, contrairement au carbone, le silicium, avec un numéro de coordination de 4, présente un numéro de coordination de 6, ce qui s'explique par le grand volume de son atome (un exemple de tels composés sont les silicofluorures contenant le groupe 2-).

La liaison chimique d'un atome de silicium avec d'autres atomes est généralement réalisée via des orbitales hybrides sp3, mais il est également possible d'impliquer deux de ses cinq orbitales 3D (vacantes), en particulier lorsque le silicium est à six coordonnées. Ayant une faible valeur d'électronégativité de 1,8 (contre 2,5 pour le carbone ; 3,0 pour l'azote, etc.), le silicium dans les composés avec des non-métaux est électropositif et ces composés sont de nature polaire. L'énergie de liaison élevée du Si-O avec l'oxygène, égale à 464 kJ/mol (111 kcal/mol), détermine la stabilité de ses composés oxygénés (SiO2 et silicates). L'énergie de la liaison Si-Si est faible, 176 kJ/mol (42 kcal/mol) ; Contrairement au carbone, le silicium ne se caractérise pas par la formation de longues chaînes ni de doubles liaisons entre les atomes de Si. Dans l'air, le silicium est stable même à des températures élevées grâce à la formation d'un film d'oxyde protecteur. Dans l'oxygène, il s'oxyde à partir de 400°C, formant du dioxyde de silicium SiO 2. On connaît également le monoxyde SiO, stable à haute température sous forme de gaz ; à la suite d'un refroidissement soudain, on peut obtenir un produit solide qui se décompose facilement en un mince mélange de Si et SiO 2. Le silicium résiste aux acides et se dissout uniquement dans un mélange d'acides nitrique et fluorhydrique ; se dissout facilement dans les solutions alcalines chaudes avec libération d'hydrogène. Le silicium réagit avec le fluor à température ambiante et avec d'autres halogènes lorsqu'il est chauffé pour former des composés de formule générale SiX. 4(voir Halogénures de silicium). L'hydrogène ne réagit pas directement avec le silicium et les silicates d'hydrogène (silanes) sont obtenus par décomposition de siliciures. Les hydrosilicates de SiH sont connus 4à Si 8H 18(de composition similaire aux hydrocarbures saturés). Le silicium forme 2 groupes de silanes contenant de l'oxygène : les siloxanes et les siloxènes. Le silicium réagit avec l'azote à des températures supérieures à 1 000°C. Le nitrure de Si est d'une grande importance pratique 3N 4, ne s'oxyde pas à l'air même à 1200°C, résiste aux acides (sauf nitriques) et aux alcalis, ainsi qu'aux métaux en fusion et aux scories, ce qui en fait un matériau précieux pour l'industrie chimique, pour la production de réfractaires, etc. La dureté élevée et les composés du silicium avec du carbone (carbure de silicium SiC) et du bore (SiB) se distinguent également par leur résistance thermique et chimique. 3, SiB 6, SiB 12). Lorsqu'il est chauffé, le silicium réagit (en présence de catalyseurs métalliques, comme le cuivre) avec des composés organochlorés (par exemple, CH 3Cl) pour former des organohalosilanes [par exemple, Si(CH 3)3CI], servant à la synthèse de nombreux composés organosiliciés.

5. Réception

La méthode de laboratoire la plus simple et la plus pratique pour obtenir du silicium est la réduction de l'oxyde de silicium SiO. 2à haute température avec des métaux réducteurs. En raison de la stabilité de l'oxyde de silicium, des agents réducteurs actifs tels que le magnésium et l'aluminium sont utilisés pour la réduction :

SiO 2+ 4Al = 3Si + 2Al2 Ô 3

Lorsqu'il est réduit avec de l'aluminium métallique, on obtient du silicium cristallin. Une méthode de réduction des métaux de leurs oxydes avec de l'aluminium métallique a été découverte par le physicien russe N.N. Beketov en 1865. Lorsque l'oxyde de silicium est réduit par l'aluminium, la chaleur dégagée n'est pas suffisante pour faire fondre les produits de réaction, le silicium et l'oxyde d'aluminium, qui fondent à 205°C. Pour réduire le point de fusion des produits de réaction, du soufre et un excès d'aluminium sont ajoutés au mélange réactionnel. La réaction produit du sulfure d'aluminium à bas point de fusion :

2Al + 3S = Al2 S 3

Des gouttes de silicium fondu tombent au fond du creuset.

Le silicium de pureté technique (95-98%) est obtenu dans un arc électrique en réduisant la silice SiO 2entre les électrodes de graphite.

2+2C=Si+2CO

Dans le cadre du développement de la technologie des semi-conducteurs, des procédés ont été développés pour produire du silicium pur et très pur. Cela nécessite la synthèse préalable des composés de silicium initiaux les plus purs, dont le silicium est extrait par réduction ou décomposition thermique.

Le silicium semi-conducteur pur est obtenu sous deux formes : polycristallin (par réduction de SiCl 4ou SiHCl 3zinc ou hydrogène, décomposition thermique de SiCl 4et SiH 4) et monocristallin (fusion dans une zone sans creuset et « extraction » d'un monocristal du silicium fondu - méthode Czochralski).

En chlorant le silicium technique, on obtient du tétrachlorure de silicium. Par la méthode la plus ancienne la décomposition du tétrachlorure de silicium est la méthode de l'éminent chimiste russe, l'académicien N.N. Beketova. Cette méthode peut être représentée par l'équation :

4+Zn=Si+2ZnCl 2.

Ici, les vapeurs de tétrachlorure de silicium, bouillant à une température de 57,6°C, interagissent avec les vapeurs de zinc.

Actuellement, le tétrachlorure de silicium est réduit avec de l'hydrogène. La réaction se déroule selon l'équation :

SiCl 4+2H 2=Si+4HCl.

Le silicium est obtenu sous forme de poudre. Un procédé à l'iodure pour produire du silicium est également utilisé, similaire au procédé à l'iodure décrit précédemment pour produire du titane pur.

Pour obtenir du silicium pur, il est purifié des impuretés par fusion de zone de la même manière que le titane pur est obtenu.

Pour un certain nombre de dispositifs semi-conducteurs, les matériaux semi-conducteurs obtenus sous forme de monocristaux sont préférés, car des changements incontrôlés des propriétés électriques se produisent dans le matériau polycristallin.

Lors de la rotation des monocristaux, ils utilisent la méthode Czochralski, qui consiste en ce qui suit : une tige est descendue dans le matériau en fusion, au bout de laquelle se trouve un cristal de ce matériau ; il sert d’embryon au futur monocristal. La tige est retirée de la masse fondue à une vitesse lente pouvant atteindre 1 à 2 mm/min. En conséquence, un monocristal se développe progressivement la bonne taille. Les plaques utilisées dans les dispositifs semi-conducteurs en sont découpées.

. Application

Le silicium spécialement dopé est largement utilisé comme matériau pour la fabrication de dispositifs semi-conducteurs (transistors, thermistances, redresseurs de puissance, diodes contrôlées - thyristors ; photocellules solaires, utilisé dans les vaisseaux spatiaux, etc.). Le silicium étant transparent aux rayons d’une longueur d’onde de 1 à 9 microns, il est utilisé en optique infrarouge.

Le silicium a des applications diverses et en constante expansion. En métallurgie, le silicium est utilisé pour éliminer l’oxygène dissous dans les métaux en fusion (désoxydation). Le silicium est un composant d'un grand nombre d'alliages de fer et de métaux non ferreux. Généralement, le silicium confère aux alliages une résistance accrue à la corrosion, améliore leurs propriétés de coulée et augmente la résistance mécanique ; cependant, à des teneurs plus élevées en silicium, cela peut provoquer une fragilité. Les plus importants sont les alliages de fer, de cuivre et d’aluminium contenant du silicium. Une quantité croissante de silicium est utilisée pour la synthèse de composés organosiliciés et de siliciures. La silice et de nombreux silicates (argiles, feldspaths, mica, talc, etc.) sont traités par les industries du verre, du ciment, de la céramique, de l'électricité et autres.

Siliconisation, saturation superficielle ou volumétrique d'un matériau en silicium. Il est produit en traitant le matériau dans de la vapeur de silicium formée à haute température au-dessus du remplissage de silicium, ou dans un environnement gazeux contenant des chlorosilanes, qui sont réduits par l'hydrogène, par exemple par la réaction

je 4+ 2H2 = Si + 4HC1.

Il est principalement utilisé pour protéger les métaux réfractaires (W, Mo, Ta, Ti, etc.) de l'oxydation. La résistance à l’oxydation est déterminée par la formation lors de S. de revêtements de siliciure « auto-cicatrisants » à diffusion dense (WSi 2,MoSi 2etc.). Le graphite siliconé est largement utilisé.

. Relations

Siliciures

Siliciures (du latin Silicium - silicium), composés chimiques du silicium avec des métaux et certains non-métaux. Les siliciures peuvent être divisés en trois groupes principaux en fonction du type de liaison chimique : ionique covalente, covalente et métallique. Les siliciures ioniques-covalents sont formés de métaux alcalins (à l'exception du sodium et du potassium) et alcalino-terreux, ainsi que de métaux des sous-groupes du cuivre et du zinc ; covalents - bore, carbone, azote, oxygène, phosphore, soufre, ils sont aussi appelés borures, carbures, nitrures de silicium), etc. semblables aux métaux - métaux de transition.

Les siliciures sont obtenus par fusion ou frittage d'un mélange pulvérulent de Si et du métal correspondant : chauffage d'oxydes métalliques avec Si, SiC, SiO 2et les silicates naturels ou synthétiques (parfois mélangés à du carbone) ; interaction du métal avec un mélange de SiCl 4et H 2; électrolyse de matières fondues constituées de K 2SiF 6et l'oxyde du métal correspondant. Les siliciures covalents et métalliques sont réfractaires, résistants à l'oxydation, à l'action des acides minéraux et de divers gaz agressifs. Les siliciures sont utilisés dans les matériaux composites métal-céramique résistant à la chaleur pour la technologie de l'aviation et des fusées. MoSi 2utilisé pour la production d'éléments chauffants pour fours à résistance fonctionnant dans l'air à des températures allant jusqu'à 1600 °C. FeSi 2, Fe 3Si 2, Fe 2Le Si fait partie du ferrosilicium, utilisé pour la désoxydation et l'alliage des aciers. Le carbure de silicium fait partie des matériaux semi-conducteurs.

Graphite siliconé

Graphite siliconé, graphite saturé de silicium. Il est produit en traitant du graphite poreux dans un remplissage de silicium à 1800-2200°C (dans ce cas, des vapeurs de silicium se déposent dans les pores). Se compose d'une base de graphite, de carbure de silicium et de silicium libre. Il combine la résistance élevée à la chaleur et les caractéristiques de résistance du graphite à des températures élevées avec une densité, une imperméabilité aux gaz, une résistance élevée à l'oxydation à des températures allant jusqu'à 1 750 °C et une résistance à l'érosion. Utilisé pour le revêtement de fours à haute température, dans des dispositifs de coulée de métal, dans des éléments chauffants, pour la fabrication de pièces pour la technologie aéronautique et spatiale fonctionnant dans des conditions de températures élevées et d'érosion.

Silal

Silal (du latin Silicium - silicium et anglais alliage - alliage), fonte résistante à la chaleur à haute teneur en silicium (5-6%). Le silal est utilisé pour fabriquer des pièces moulées relativement bon marché qui fonctionnent à des températures élevées (800-900 °C), par exemple des portes de fours à sole ouverte, des barres de grille et des pièces de chaudières à vapeur.

Silumine

Silumin (du latin Silicium - silicium et Aluminium - aluminium), nom général d'un groupe d'alliages de coulée à base d'aluminium contenant du silicium (4-13 %, dans certaines marques jusqu'à 23 %). Selon la combinaison souhaitée de propriétés technologiques et opérationnelles, le silumin est allié à Cu, Mn, Mg, parfois Zn, Ti, Be et d'autres métaux. Les silumines ont des propriétés de coulée élevées et des propriétés mécaniques assez élevées, mais leurs propriétés mécaniques sont cependant inférieures aux alliages coulés à base du système Al - Cu. Les avantages des silumines incluent leur résistance accrue à la corrosion dans les atmosphères humides et marines. Les silumines sont utilisées dans la fabrication de pièces configuration complexe, principalement dans les secteurs de l'automobile et de l'aéronautique.

Silicomanganèse

Le silicium-manganèse est un ferroalliage dont les principaux composants sont le silicium et le manganèse ; fondu dans des fours minerai-thermiques utilisant un procédé de réduction du charbon. Le silicomanganèse avec 10 à 26 % de Si (le reste Mn, Fe et impuretés), obtenu à partir de minerai de manganèse, de scories de manganèse et de quartzite, est utilisé dans la fusion de l'acier comme désoxydant et additif d'alliage, ainsi que pour la fusion du ferromanganèse à teneur réduite en carbone. par le procédé silicothermique. Le manganèse siliceux avec 28 à 30 % de Si (dont la matière première est un laitier à haute teneur en manganèse et à faible teneur en phosphore spécialement obtenu) est utilisé dans la production de manganèse métallique.

Silicochrome

Chrome de silicium, ferrosilicochrome, ferroalliage dont les principaux composants sont le silicium et le chrome ; Il est fondu dans un four minerai-thermique en utilisant un processus de réduction du charbon à partir de quartzite et de minerai de ferrochrome ou de chrome granulé. Le chrome-silicium avec 10 à 46 % de Si (le reste Cr, Fe et impuretés) est utilisé dans la fusion des aciers faiblement alliés, ainsi que pour la production de ferrochrome à teneur réduite en carbone par procédé silicothermique. Le chrome-silicium contenant 43 à 55 % de Si est utilisé dans la production de ferrochrome sans carbone et dans la fusion de l'acier inoxydable.

Silchrome (du latin Silicium - silicium et Chromium - chrome), nom général d'un groupe d'aciers résistants à la chaleur et résistants à la chaleur alliés au Cr (5-14%) et au Si (1-3%). En fonction des propriétés de performance requises, le silicium-chrome est en outre allié à Mo (jusqu'à 0,9 %) ou à Al (jusqu'à 1,8 %). Les silchromes résistent à l'oxydation dans l'air et dans les environnements soufrés jusqu'à 850-950 °C ; Ils sont principalement utilisés pour la fabrication de soupapes pour moteurs à combustion interne, ainsi que de pièces d'installations de chaudières, de barres de grille, etc. Sous des charges mécaniques accrues, les pièces en silchrome fonctionnent de manière fiable pendant longtemps à des températures allant jusqu'à 600-800 ° C.

Halogénures de silicium

Halogénures de silicium, composés de silicium avec des halogènes. Les types suivants d'halogénures de silicium sont connus (X-halogène) : SiX 4, SiH n X 4-n (halosilanes), Si n X 2n+2 et des halogénures mixtes tels que SiClBr 3. Dans des conditions normales SiF 4- gaz, SiCl 4et SiBr 4- liquides (fondu - 68,8 et 5°C), SiI 4- solide (tl 124°C). Six connexions 4sont facilement hydrolysables :

Six 4+2H 2O=SiO 2+4HX;

fumée dans l'air due à la formation de très fines particules de SiO 2; Le tétrafluorure de silicium réagit différemment :

SiF 4+2H 2O = SiO 2 +2H 2SiF 6

Les chlorosilanes (SiH n X 4-n ), par exemple SiHCl 3(obtenus par l'action du HCl gazeux sur Si), lorsqu'ils sont exposés à l'eau, ils forment des composés polymères à forte chaîne siloxane Si-O-Si. Se distinguant par leur grande réactivité, les chlorosilanes servent de matières premières pour la production de composés organosiliciés. Connexions de type Si n X2 n+2 , contenant des chaînes d'atomes de Si, avec X - chlore, donnent une série, incluant Si 6Cl 14(tl 320°С); les halogènes restants ne forment que du Si 2X 6. Tapez les connexions obtenues (SiX 2)n et (SiX) n . Six molécules 2et SiX existent à haute température sous forme de gaz et, lors d'un refroidissement rapide (avec de l'azote liquide), forment des substances polymères solides insolubles dans les solvants organiques ordinaires.

Le tétrachlorure de silicium SiCl4 est utilisé dans la production d'huiles lubrifiantes, d'isolants électriques, de liquides de refroidissement, de liquides d'étanchéité, etc. cristal de quartz de silicate de silicium

Carbure de silicium

Carbure de silicium, carborundum, SiC, composé silicium-carbone ; l'un des carbures les plus importants utilisés en technologie. Dans sa forme pure, le carbure de silicium est un cristal incolore avec un éclat de diamant ; produit technique vert ou bleu-noir. Le carbure de silicium existe sous deux modifications cristallines principales - hexagonale (a-SiC) et cubique (b-SiC), et la forme hexagonale est une « molécule géante », construite sur le principe d'une polymérisation particulière dirigée par la structure de molécules simples. Les couches d'atomes de carbone et de silicium dans l'a-SiC sont disposées les unes par rapport aux autres de différentes manières, formant de nombreux types structurels. La transition du b-SiC vers l'a-SiC se produit à une température de 2 100 à 2 300 °C (la transition inverse n'est généralement pas observée). Le carbure de silicium est réfractaire (fond avec décomposition à 2830°C), possède une dureté exceptionnellement élevée (microdureté 33400 Mn/m ² ou 3,34 tf/mm ² ), juste derrière le diamant et le carbure de bore B4 C ; fragile; densité 3,2 g/cm ³ . Le carbure de silicium est stable dans divers environnements chimiques, y compris les températures élevées.

Le carbure de silicium est produit dans des fours électriques à 2 000-2 200 °C à partir d'un mélange de sable de quartz (51-55 %), de coke (35-40 %) avec l'ajout de NaCl (I-5 %) et de sciure de bois (5-10 %). %). En raison de sa dureté élevée, de sa résistance chimique et de sa résistance à l'usure, le carbure de silicium est largement utilisé comme matériau abrasif (pour le meulage), pour couper des matériaux durs, pour des outils de coupe, ainsi que pour la fabrication de diverses pièces d'équipements chimiques et métallurgiques fonctionnant dans des conditions difficiles de températures élevées. Le carbure de silicium, dopé avec diverses impuretés, est utilisé dans la technologie des semi-conducteurs, notamment à des températures élevées. Il est intéressant d'utiliser le carbure de silicium en électrotechnique - pour la fabrication de radiateurs pour fours à résistance électrique à haute température (tiges de silite), de parafoudres pour lignes de transport de courant électrique, de résistances non linéaires, dans le cadre de dispositifs d'isolation électrique, etc.

Dioxyde de silicium

Dioxyde de silicium (silice), SiO 2, cristaux. Le minéral le plus courant est le quartz ; le sable ordinaire est également du dioxyde de silicium. Utilisé dans la production de verre, de porcelaine, de faïence, de béton, de brique, de céramique, comme charge de caoutchouc, adsorbant en chromatographie, en électronique, en acousto-optique, etc. Minéraux de silice, un certain nombre d'espèces minérales qui sont des modifications polymorphes du dioxyde de silicium ; stable à certaines plages de température en fonction de la pression.

La base de la structure cristalline de la silice est une structure tridimensionnelle construite à partir de tétraèdres (5104) reliés par des oxygènes communs. Cependant, la symétrie de leur disposition, leur densité de tassement et leur orientation mutuelle sont différentes, ce qui se reflète dans la symétrie des cristaux des minéraux individuels et dans leurs propriétés physiques. Une exception est la stishovite, dont la structure est basée sur des octaèdres (SiO 6), formant une structure similaire au rutile. Toutes les silices (à l’exception de certaines variétés de quartz) sont généralement incolores. La dureté sur l'échelle minéralogique varie : de 5,5 (a-tridymite) à 8-8,5 (stishovite).

La silice se présente généralement sous forme de très petits grains, de formations fibreuses cryptocristallines (a-cristobalite, dite lussatite) et parfois de formations sphéroïdales. Moins souvent - sous forme de cristaux d'aspect tabulaire ou lamellaire (tridymite), octaédriques, dipyramidal (a- et b-cristobalite), finement en forme d'aiguille (coésite, stishovite). La plupart des silices (à l'exception du quartz) sont très rares et instables dans les conditions des zones superficielles de la croûte terrestre. Modifications à haute température du SiO 2- b-tridymite, b-cristobalite - se forment dans de petits vides de jeunes roches effusives (dacites, basaltes, liparites, etc.). L'a-cristobalite à basse température, avec l'a-tridymite, est l'un des composants agates, calcédoine, opales ; déposé à partir de solutions aqueuses chaudes, parfois à partir de SiO colloïdal 2. La stishovite et la coésite se trouvent dans les grès du cratère météorique de Devil's Canyon en Arizona (États-Unis), où elles ont été formées par du quartz sous une ultra-haute pression instantanée et avec une augmentation de la température lors de la chute de la météorite. On trouve également dans la nature : le verre de quartz (appelé lechatelierite), formé à la suite de la fonte du sable de quartz suite à un coup de foudre, et la mélanophlogite - sous la forme de petits cristaux cubiques et de croûtes (pseudomorphoses constituées d'opale-like et quartz de type calcédoine) cultivés sur du soufre natif dans les gisements de Sicile (Italie). Le kitite ne se trouve pas dans la nature.

Quartz (Quarz allemand), minéral ; Deux modifications cristallines du dioxyde de silicium SiO sont connues sous le nom de quartz 2: quartz hexagonal (ou a-quartz), stable à une pression de 1 atm (soit 100 kN/m ² ) dans la plage de température de 870 à 573 °C et trigonal (quartz b), stable à des températures inférieures à 573 °C. Le quartz b est le quartz le plus répandu dans la nature. Il cristallise dans la classe des trapézoèdres trigonaux du système trigonal. La structure cristalline de type cadre est construite à partir de tétraèdres silicium-oxygène disposés de manière hélicoïdale (avec un tour de vis à droite ou à gauche) par rapport à l'axe principal du cristal. En fonction de cela, on distingue les formes structurelles et morphologiques droites et gauches des cristaux, différant extérieurement par la symétrie de la disposition de certaines faces (par exemple, trapézoèdre, etc.). L'absence de plans et de centre de symétrie dans les cristaux de quartz détermine la présence de propriétés piézoélectriques et pyroélectriques.

Le plus souvent, les cristaux de quartz ont un aspect prismatique allongé avec le développement prédominant des faces d'un prisme hexagonal et de deux rhomboèdres (tête de cristal). Plus rarement, les cristaux prennent la forme d’une dipyramide pseudohexagonale. Les cristaux de quartz extérieurement réguliers sont généralement maclés de manière complexe, formant le plus souvent des zones jumelées selon ce qu'on appelle. Lois brésiliennes ou dauphinoises. Ces derniers surviennent non seulement lors de la croissance cristalline, mais également à la suite d'un réarrangement structurel interne lors de transitions thermiques a - b accompagnées de compression, ainsi que lors de déformations mécaniques. La couleur des cristaux, grains et agrégats de quartz est très diversifiée : les quartz incolores, blanc laiteux ou gris sont les plus courants. Les cristaux transparents ou translucides joliment colorés sont spécifiquement appelés : incolore, transparent - cristal de roche ; violet - améthyste; fumé - rauchtopaze; noir - morion; jaune d'or - citrine. Les différentes couleurs sont généralement dues à des défauts structurels lors du remplacement du Si 4+sur Fe 3+ou Al 3+avec entrée simultanée dans le réseau Na 1+, Li 1+ou (OH) 1-. Il existe également des quartz de couleur complexe dus à des microinclusions de minéraux étrangers : prazem vert - inclusions de microcristaux d'actinolite ou de chlorite ; aventurine dorée scintillante - inclusions de mica ou d'hématite, etc. Les variétés cryptocristallines de quartz - agate et calcédoine - sont constituées des formations fibreuses les plus fines. Le quartz est optiquement uniaxial, positif. Indices de réfraction (pour lumière du jour l=589,3) : ne=1,553 ; non = 1,544. Transparent aux rayons ultraviolets et partiellement infrarouges. Lorsqu'un faisceau lumineux polarisé dans un plan passe le long de l'axe optique, les cristaux de quartz de gauche font pivoter le plan de polarisation vers la gauche et ceux de droite tournent vers la droite. Dans la partie visible du spectre, la valeur de l'angle de rotation (par épaisseur d'une lame de quartz de 1 mm) varie de 32,7 (pour 1 486 nm) à 13,9° (728 nm). Les valeurs de constante diélectrique (eij), de module piézoélectrique (djj) et de coefficients élastiques (Sij) sont les suivantes (à température ambiante) : e11 = 4,58 ; e33 = 4,70 ; d11 = -6,76*10-8 ; d14 = 2,56*10-8 ; S11 = 1,279 ; S12 = - 0,159 ; S13 = -0,110 ; S14 = -0,446 ; S33 = 0,956 ; S44 = 1,978. Les coefficients de dilatation linéaire sont : perpendiculaire à l'axe du 3ème ordre 13,4*10 -6et parallèle à l'axe 8*10 -6. La chaleur de transformation b - a K. est égale à 2,5 kcal/mol (10,45 kJ/mol). Dureté sur l'échelle minéralogique 7 ; densité 2650 kg/m ³ . Fond à une température de 1710°C et se solidifie une fois refroidi dans ce qu'on appelle. verre de quartz. La silice fondue est un bon isolant ; la résistance d'un cube avec un bord de 1 cm à 18 °C est de 5*10 18ohm/cm, coefficient de dilatation linéaire 0,57*10 -6cm/°C. Une technologie rentable a été développée pour cultiver des monocristaux de silicium synthétique, obtenus à partir de solutions aqueuses de SiO2 à des pressions et des températures élevées (synthèse hydrothermale). Les cristaux synthétiques ont des propriétés piézoélectriques stables, une résistance aux radiations, une homogénéité optique élevée et d'autres propriétés techniques précieuses.

Le quartz naturel est un minéral très répandu et constitue un composant essentiel de nombreuses roches, ainsi que de gisements minéraux d’origines très diverses. Les matériaux de quartz les plus importants pour l'industrie sont les sables de quartz, les quartzites et le quartz monocristallin cristallin. Cette dernière est rare et très prisée. Les principaux gisements de cristaux de quartz se trouvent dans l'Oural, le Pamir et le bassin fluvial. Aldan ; à l'étranger - dépôts au Brésil et en République Malgache. Les sables de quartz sont une matière première importante pour les industries de la céramique et du verre. Les monocristaux de quartz sont utilisés en radioingénierie (stabilisateurs de fréquence piézoélectriques, filtres, résonateurs, plaques piézoélectriques dans les installations à ultrasons, etc.) ; en instrumentation optique (prismes pour spectrographes, monochromateurs, lentilles pour optique ultraviolette, etc.). Le quartz fondu est utilisé pour fabriquer de la verrerie chimique spéciale. K. est également utilisé pour obtenir du silicium chimiquement pur. Les variétés de quartz transparentes et joliment colorées sont des pierres semi-précieuses et sont largement utilisées en bijouterie.

Verre de quartz, un verre de silicate monocomposant obtenu par fusion de variétés naturelles de silice - cristal de roche, quartz veineux et sable de quartz, ainsi que du dioxyde de silicium synthétique. Il existe deux types de verre de quartz industriel : transparent (optique et technique) et opaque. L'opacité du verre de quartz est donnée par un grand nombre de petites bulles de gaz qui y sont réparties (d'un diamètre de 0,03 à 0,3 microns), qui diffusent la lumière. Le verre de quartz optique transparent, obtenu par fusion de cristal de roche, est totalement homogène et ne contient pas de bulles de gaz visibles ; possède l'indice de réfraction le plus bas parmi les verres silicatés (nD = 1,4584) et la transmission lumineuse la plus élevée, en particulier pour les rayons ultraviolets. Le verre de quartz se caractérise par une haute résistance thermique et chimique ; température de ramollissement K. s. 1400 °C. Le verre de quartz est un bon diélectrique, la conductivité électrique à 20 °C est de 10 -14 - 10-16ohm -1m -1, perte diélectrique tangente à une température de 20°C et une fréquence de 106 Hz - 0,0025-0,0006. Le verre de quartz est utilisé pour la fabrication de verrerie de laboratoire, de creusets, d'instruments optiques, d'isolateurs (notamment pour les températures élevées) et de produits résistants aux variations de température.

Silans

Silanes (du latin Silicium - silicium), composés du silicium avec l'hydrogène de formule générale Si n H2 n+2 . Des silanes jusqu'au Si octasilane ont été obtenus 8H 18. A température ambiante, les deux premiers composés du silicium sont le monosilane SiH. 4et disilane Si 2H 6- sont gazeux, le reste sont des liquides volatils. Tous les composés de silicium ont une odeur désagréable et sont toxiques. Les silanes sont beaucoup moins stables que les alcanes et s'enflamment spontanément dans l'air, par exemple

Si 2H 6+7O 2=4SiO2 +6H 2O.

Se décompose avec l'eau :

3H 8+6H 2O=3SiO2 +10H 2

Les silanes n'existent pas dans la nature. En laboratoire, par action d'acides dilués sur le siliciure de magnésium, on obtient un mélange de divers composés, il est fortement refroidi et séparé (par distillation fractionnée à absence totale air).

Acides siliciques

Acides siliciques, dérivés de l'anhydride de silicium SiO 2; acides très faibles, légèrement solubles dans l'eau. L'acide métasilicique H a été obtenu sous sa forme pure 2SiO 3(plus précisément, sa forme polymère H 8Si 4Ô 12) et H 2Si 2Ô 5. Le dioxyde de silicium amorphe (silice amorphe) en solution aqueuse (solubilité environ 100 mg dans 1 l) forme principalement de l'acide orthosilicique H 4SiO 4. Dans les solutions sursaturées obtenues par diverses méthodes, les acides siliciques évoluent avec la formation de particules colloïdales (masse molaire jusqu'à 1500), à la surface desquelles se trouvent des groupes OH. Éduqué ainsi. Le sol, selon la valeur du pH, peut être stable (pH environ 2) ou peut s'agréger et se transformer en gel (pH 5-6). Des sols d'acide silicique stables et hautement concentrés, contenant des substances spéciales - des stabilisants, sont utilisés dans la production de papier, dans l'industrie textile et pour la purification de l'eau. Acide hydrofluorosilicique, H 2SiF 6, un acide inorganique fort. Existe uniquement en solution aqueuse ; sous forme libre se décompose en tétrafluorure de silicium SiF 4et fluorure d'hydrogène HF. Il est utilisé comme désinfectant puissant, mais principalement pour la production de sels d'acide silicique - les silicofluorures.

Silicates

Silicates, sels d'acides siliciques. Plus largement distribué dans la croûte terrestre (80 % en masse) ; Plus de 500 minéraux sont connus, parmi lesquels des pierres précieuses telles que l'émeraude, le béryl et l'aigue-marine. Les silicates sont à la base des ciments, des céramiques, des émaux, du verre silicaté ; matières premières entrant dans la production de nombreux métaux, adhésifs, peintures, etc. ; matériaux radioélectroniques, etc. Silicofluorures, fluorosilicates, sels d'acide hydrofluorosilicique H 2SiF 6. Lorsqu'ils sont chauffés, ils se désintègrent, par exemple

6= CaF2 + SiF 4

Les sels Na, K, Rb, Cs et Ba sont peu solubles dans l'eau et forment des cristaux caractéristiques qui sont utilisés dans les analyses quantitatives et microchimiques. La plus grande valeur pratique est le silicofluorure de sodium Na 2SiF 6(notamment dans la production de ciments, d'émaux résistants aux acides, etc.). Une proportion importante de Na 2SiF 6traité sur NaF. Obtenez Na 2SiF 6de contenir du SiF 4déchets des usines de superphosphate. Les silicofluorures de Mg, Zn et Al (nom technique fluates), très solubles dans l'eau, sont utilisés pour rendre imperméables les pierres de construction. Tous les silicates (ainsi que H 2SiF6 ) sont toxiques.

Application

Fig.1 Quartz droit et gauche.

Fig.2 Minéraux de silice.

Fig.3 Quartz (structure)

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Beaucoup de modernes appareils technologiques et les appareils ont été créés en raison des propriétés uniques des substances trouvées dans la nature. L'humanité, grâce à l'expérimentation et à l'étude minutieuse des éléments qui nous entourent, modernise constamment ses propres inventions - ce processus s'appelle progrès technique. Il s’appuie sur des choses élémentaires, accessibles à tous, qui nous entourent au quotidien. Par exemple, le sable : qu’y a-t-il de surprenant et d’inhabituel ? Les scientifiques ont pu en isoler le silicium, un élément chimique sans lequel la technologie informatique n’existerait pas. Le champ d'application de son application est diversifié et en constante expansion. Ceci est obtenu grâce aux propriétés uniques de l'atome de silicium, à sa structure et à la possibilité de composés avec d'autres substances simples.

Caractéristiques

Dans la version développée par D.I. Mendeleev, le silicium est désigné par le symbole Si. Il appartient aux non-métaux, se situe dans le quatrième groupe principal de la troisième période et possède un numéro atomique de 14. Sa proximité avec le carbone n'est pas accidentelle : à bien des égards, leurs propriétés sont comparables. On ne le trouve pas dans la nature sous sa forme pure, car il s'agit d'un élément actif et possède des liaisons assez fortes avec l'oxygène. La substance principale est la silice, qui est un oxyde, et les silicates (sable). De plus, le silicium (ses composés naturels) est l’un des éléments chimiques les plus répandus sur Terre. En termes de fraction massique de contenu, il se classe au deuxième rang après l'oxygène (plus de 28 %). La couche supérieure de la croûte terrestre contient du silicium sous forme de dioxyde (c'est du quartz), divers types d'argiles et de sable. Le deuxième groupe le plus courant est celui des silicates. À une profondeur d'environ 35 km de la surface se trouvent des couches de gisements de granit et de basalte, qui comprennent des composés de silex. Le pourcentage de contenu dans le noyau terrestre n'a pas encore été calculé, mais les couches du manteau les plus proches de la surface (jusqu'à 900 km) contiennent des silicates. Dans la composition de l'eau de mer, la concentration en silicium est de 3 mg/l, dont 40 % sont constitués de ses composés. L’immensité de l’espace que l’humanité a exploré jusqu’à présent contient cet élément chimique en grande quantité. Par exemple, des météorites qui se sont approchées de la Terre à une distance accessible aux chercheurs ont montré qu'elles étaient constituées de 20 % de silicium. Il existe une possibilité de formation de vie basée sur cet élément dans notre galaxie.

Processus de recherche

L'histoire de la découverte de l'élément chimique silicium comporte plusieurs étapes. De nombreuses substances systématisées par Mendeleev sont utilisées par l'humanité depuis des siècles. Dans ce cas, les éléments étaient sous leur forme naturelle, c'est-à-dire dans des composés qui n'ont pas été soumis à un traitement chimique et toutes leurs propriétés n'étaient pas connues des gens. Au cours de l'étude de toutes les caractéristiques de la substance, de nouvelles orientations pour son utilisation sont apparues. Les propriétés du silicium ne sont pas encore entièrement étudiées aujourd'hui - cet élément, avec une gamme d'applications assez large et variée, laisse place à de nouvelles découvertes pour les futures générations de scientifiques. Les technologies modernes accéléreront considérablement ce processus. Au XIXe siècle, de nombreux chimistes célèbres ont tenté d’obtenir du silicium sous sa forme pure. Pour la première fois, L. Tenard et J. Gay-Lussac y parvinrent en 1811, mais la découverte de l'élément appartient à J. Berzelius, qui put non seulement isoler la substance, mais aussi la décrire. Un chimiste suédois a obtenu du silicium en 1823, pour cela il a utilisé du potassium métallique et du sel de potassium. La réaction s'est déroulée sous un catalyseur sous forme de haute température. La substance simple gris-brun résultante était du silicium amorphe. L'élément pur cristallin a été obtenu en 1855 par Sainte-Clair Deville. La difficulté de l’isolation est directement liée à la haute résistance des liaisons atomiques. Dans les deux cas, la réaction chimique vise le processus de purification des impuretés, tandis que les modèles amorphes et cristallins ont des propriétés différentes.

Prononciation du silicium de l'élément chimique

Le premier nom de la poudre obtenue - Kiesel - a été proposé par Berzelius. Au Royaume-Uni et aux États-Unis, le silicium n'est encore appelé que silicium (Silicium) ou silicone (Silicon). Le terme vient du latin « silex » (ou « pierre ») et, dans la plupart des cas, il est lié au concept de « terre » en raison de sa présence répandue dans la nature. La prononciation russe de cette substance chimique varie selon la source. On l'appelait silice (Zakharov a utilisé ce terme en 1810), sicilium (1824, Dvigubsky, Soloviev), silice (1825, Strakhov), et ce n'est qu'en 1834 que le chimiste russe German Ivanovich Hess a introduit le nom qui est encore utilisé aujourd'hui dans la plupart des sources. - du silicium. Il est désigné par le symbole Si. Comment lire l’élément chimique silicium ? De nombreux scientifiques des pays anglophones prononcent son nom par « si » ou utilisent le mot « silicium ». C'est de là que vient le nom mondialement connu de la vallée, qui est un site de recherche et de production de matériel informatique. La population russophone appelle l'élément silicium (du grec ancien « falaise, montagne »).

Présence dans la nature : dépôts

Des systèmes montagneux entiers sont composés de composés de silicium, que l'on ne trouve pas sous sa forme pure, car tous les minéraux connus sont des dioxydes ou des silicates (aluminosilicates). Des pierres incroyablement belles sont utilisées par les gens comme matériaux ornementaux - ce sont des opales, des améthystes, du quartz différents types, jaspe, calcédoine, agate, cristal de roche, cornaline et bien d'autres. Ils se sont formés en raison de l'inclusion de diverses substances dans le silicium, qui ont déterminé leur densité, leur structure, leur couleur et leur sens d'utilisation. L'ensemble du monde inorganique peut être associé à cet élément chimique qui, dans le milieu naturel, forme des liaisons fortes avec les métaux et les non-métaux (zinc, magnésium, calcium, manganèse, titane, etc.). Comparé à d'autres substances, le silicium est assez facilement accessible pour la production à grande échelle : on le trouve dans la plupart des types de minerais et de minéraux. Par conséquent, les gisements activement développés sont liés aux sources d’énergie disponibles plutôt qu’à des accumulations territoriales de matière. Les quartzites et les sables quartzeux se trouvent dans tous les pays du monde. La plupart grands fabricants et les fournisseurs de silicium sont : la Chine, la Norvège, la France, les États-Unis (Virginie occidentale, Ohio, Alabama, New York), l'Australie, l'Afrique du Sud, le Canada et le Brésil. Tous les fabricants utilisent diverses manières, qui dépendent du type de produit (technique, semi-conducteur, silicium haute fréquence). Un élément chimique, enrichi en plus ou, au contraire, purifié de tous types d'impuretés, possède des propriétés individuelles dont dépend son utilisation ultérieure. Cela s'applique également à cette substance. La structure du silicium détermine son champ d'application.

Historique d'utilisation

Très souvent, en raison de la similitude des noms, on confond silicium et silex, mais ces concepts ne sont pas identiques. Soyons clairs. Comme déjà mentionné, le silicium n’existe pas dans la nature sous sa forme pure, ce qui n’est pas le cas de ses composés (la même silice). Les principaux minéraux et roches formés par le dioxyde de la substance que nous considérons sont le sable (rivière et quartz), le quartz et les quartzites et le silex. Tout le monde doit avoir entendu parler de ce dernier, car il est donné grande valeur dans l'histoire du développement humain. Les premiers outils créés par l'homme à l'âge de pierre sont associés à cette pierre. Ses arêtes vives, formées lorsqu'elles étaient taillées dans la roche principale, facilitaient grandement le travail des anciennes ménagères, et la possibilité d'affûtage le rendait plus facile pour les chasseurs et les pêcheurs. Le silex n'avait pas la résistance des produits métalliques, mais les outils défaillants étaient faciles à remplacer par des neufs. Son utilisation comme silex a duré plusieurs siècles – jusqu’à l’invention de sources alternatives.

Quant aux réalités modernes, les propriétés du silicium permettent d'utiliser la substance pour décorer des locaux ou créer de la vaisselle en céramique, tandis qu'en plus de son bel aspect esthétique, elle possède de nombreuses excellentes qualités fonctionnelles. Un domaine distinct de son application est associé à l'invention du verre il y a environ 3000 ans. Cet événement a permis de créer des miroirs, des plats et des vitraux en mosaïque à partir de composés contenant du silicium. La formule de la substance initiale a été complétée par les composants nécessaires, ce qui a permis de donner au produit la couleur requise et d'influencer la résistance du verre. Des œuvres d'art d'une beauté et d'une diversité étonnantes ont été réalisées par l'homme à partir de minéraux et de pierres contenant du silicium. Les propriétés curatives de cet élément ont été décrites par des scientifiques anciens et ont été utilisées tout au long de l’histoire de l’humanité. Ils ont aménagé des puits pour eau potable, garde-manger pour conserver les aliments, utilisés aussi bien dans la vie quotidienne qu'en médecine. La poudre obtenue par broyage était appliquée sur les plaies. Une attention particulière a été portée à l'eau, qui était infusée dans des plats fabriqués à partir de composés contenant du silicium. L'élément chimique a interagi avec sa composition, ce qui a permis de détruire un certain nombre de bactéries et micro-organismes pathogènes. Et ce ne sont pas toutes les industries où la substance que nous envisageons est très, très demandée. La structure du silicium détermine sa polyvalence.

Propriétés

Pour mieux connaître les caractéristiques d’une substance, il est nécessaire de la considérer en tenant compte de toutes les propriétés possibles. Le plan de caractérisation de l'élément chimique silicium comprend les propriétés physiques, les propriétés électriques, l'étude des composés, les réactions et les conditions de leur passage, etc. Le silicium sous forme cristalline a une couleur gris foncé avec une teinte métallique. Un réseau cubique à faces centrées est similaire à un réseau de carbone (diamant), mais en raison des liaisons plus longues, il n'est pas aussi solide. Un chauffage à 800°C le rend plastique ; dans d’autres cas, il reste cassant. Les propriétés physiques du silicium rendent cette substance vraiment unique : elle est transparente au rayonnement infrarouge. Point de fusion - 1410 0 C, point d'ébullition - 2600 0 C, densité dans des conditions normales - 2330 kg/m 3. La conductivité thermique n'est pas constante ; pour différents échantillons, elle est prise à une valeur approximative de 25 0 C. Les propriétés de l'atome de silicium permettent de l'utiliser comme semi-conducteur. Ce domaine d'application est le plus demandé dans monde moderne. La valeur de la conductivité électrique est influencée par la composition du silicium et des éléments qui y sont associés. Ainsi, pour une conductivité électronique accrue, on utilise de l'antimoine, de l'arsenic et du phosphore, pour une conductivité trouée - de l'aluminium, du gallium, du bore et de l'indium. Lors de la création de dispositifs avec du silicium comme conducteur, un traitement de surface avec un certain agent est utilisé, ce qui affecte le fonctionnement de l'appareil.

Les propriétés du silicium en tant qu’excellent conducteur sont largement utilisées dans la fabrication d’instruments modernes. Son utilisation est particulièrement pertinente dans la production d'équipements complexes (par exemple, appareils informatiques modernes, ordinateurs).

Silicium : caractéristiques d'un élément chimique

Dans la plupart des cas, le silicium est tétravalent, mais il existe également des liaisons dans lesquelles il peut avoir une valeur de +2. Dans des conditions normales, il est inactif, contient des composés forts et, à température ambiante, ne peut réagir qu'avec le fluor, qui est à l'état d'agrégat gazeux. Ceci s'explique par l'effet de blocage de la surface avec un film de dioxyde, qui s'observe lors de l'interaction avec l'oxygène ambiant ou l'eau. Pour stimuler les réactions, il est nécessaire d’utiliser un catalyseur : augmenter la température est idéal pour une substance comme le silicium. L'élément chimique interagit avec l'oxygène à 400-500 0 C, ce qui entraîne une augmentation du film de dioxyde et un processus d'oxydation. Lorsque la température monte jusqu'à 50 0 C, une réaction avec le brome, le chlore et l'iode est observée, entraînant la formation de tétrahalogénures volatils. Le silicium n'interagit pas avec les acides, à l'exception d'un mélange d'acides fluorhydrique et nitrique, alors que tout alcali à l'état chauffé est un solvant. L'hydrogène silicium est formé uniquement par la décomposition des siliciures ; il ne réagit pas avec l'hydrogène. Les composés contenant du bore et du carbone se caractérisent par la plus grande résistance et passivité chimique. La haute résistance aux alcalis et aux acides est liée à l'azote, qui se produit à des températures supérieures à 1 000 0 C. Les siliciures sont obtenus par réaction avec des métaux, et dans ce cas à partir de élément supplémentaire La valence affichée par le silicium en dépend. La formule de la substance, formée avec la participation d'un métal de transition, résiste aux acides. La structure de l'atome de silicium affecte directement ses propriétés et sa capacité à interagir avec d'autres éléments. Le processus de formation de liaisons dans la nature et lors de l'exposition à une substance (en laboratoire, dans des conditions industrielles) diffère considérablement. La structure du silicium suggère son activité chimique.

Structure

Le silicium possède ses propres caractéristiques. La charge nucléaire est de +14, ce qui correspond au numéro de série dans le tableau périodique. Nombre de particules chargées : protons - 14 ; électrons - 14 ; neutrons - 14. Le schéma structurel de l'atome de silicium a vue suivante: Si +14) 2) 8) 4. Au dernier niveau (externe) il y a 4 électrons, qui déterminent l'état d'oxydation avec un signe « + » ou « - ». L'oxyde de silicium a la formule SiO 2 (valence 4+), le composé hydrogène volatil est SiH 4 (valence -4). Le grand volume de l'atome de silicium permet à certains composés d'avoir un numéro de coordination de 6, par exemple lorsqu'ils sont combinés avec du fluor. Masse molaire - 28, rayon atomique - 132 pm, configuration de la couche électronique : 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 2.

Application

Le silicium de surface ou entièrement dopé est utilisé comme semi-conducteur dans la création de nombreux dispositifs, y compris de haute précision (par exemple, photocellules solaires, transistors, redresseurs de courant, etc.). Le silicium ultrapur est utilisé pour créer des cellules solaires (énergie). Le type monocristallin est utilisé pour fabriquer des miroirs et des lasers à gaz. Les composés de silicium sont utilisés pour produire du verre, des carreaux de céramique, de la vaisselle, de la porcelaine et de la faïence. Il est difficile de décrire la variété des types de biens obtenus ; leur exploitation se produit au niveau domestique, dans les arts et les sciences, et dans la production. Le ciment obtenu sert de matière première pour créer des mélanges de construction, des briques et des matériaux de finition. La diffusion d’huiles et de lubrifiants peut réduire considérablement la force de friction dans les pièces mobiles de nombreux mécanismes. En raison de leurs propriétés uniques de résistance aux environnements agressifs (acides, températures), les siliciures sont largement utilisés dans l'industrie. Leurs caractéristiques électriques, nucléaires et chimiques sont prises en compte par les spécialistes des industries complexes ; la structure de l'atome de silicium joue également un rôle important.

Nous avons répertorié aujourd'hui les domaines d'application les plus exigeants en connaissances et les plus avancés. Le plus répandu, fabriqué en grande série, le silicium technique est utilisé dans de nombreux domaines :

1. Comme matière première pour la production d'une substance plus pure.
2. Pour les alliages d'alliage dans l'industrie métallurgique : la présence de silicium augmente le caractère réfractaire, augmente la résistance à la corrosion et la résistance mécanique (avec un excès de cet élément l'alliage est peut-être trop cassant).
3. Comme désoxydant pour éliminer l’excès d’oxygène du métal.
4. Matières premières pour la production de silanes (composés de silicium avec substances organiques).
5. Pour la production d'hydrogène à partir d'un alliage de silicium et de fer.
6. Fabrication de panneaux solaires.

Cette substance est également d'une grande importance pour le fonctionnement normal du corps humain. La structure du silicium, ses propriétés sont en dans ce cas définir. Dans ce cas, son excès ou sa carence entraîne des maladies graves.

Dans le corps humain

La médecine utilise depuis longtemps le silicium comme agent bactéricide et antiseptique. Mais malgré tous les bienfaits d’un usage externe, cet élément doit être constamment renouvelé dans le corps humain. Un niveau normal de son contenu améliorera l'activité vitale en général. S'il est déficient, plus de 70 microéléments et vitamines ne seront pas absorbés par l'organisme, ce qui réduira considérablement la résistance à un certain nombre de maladies. Le pourcentage le plus élevé de silicium est observé dans les os, la peau et les tendons. Il joue le rôle d'un élément structurel qui maintient la résistance et donne de l'élasticité. Tous les tissus durs du squelette sont formés grâce à ses connexions. Des études récentes ont révélé la teneur en silicium des reins, du pancréas et des tissus conjonctifs. Le rôle de ces organes dans le fonctionnement du corps est assez important, donc une diminution de leur contenu aura un effet néfaste sur de nombreux indicateurs fondamentaux du maintien de la vie. Le corps doit recevoir 1 gramme de silicium par jour avec de la nourriture et de l'eau - cela aidera à éviter d'éventuelles maladies, telles que les processus inflammatoires de la peau, le ramollissement des os, la formation de calculs dans le foie, les reins, la détérioration de la vision, l'état des cheveux. et les ongles, l'athérosclérose. Avec un niveau suffisant de cet élément, l'immunité augmente, les processus métaboliques sont normalisés et l'absorption de nombreux éléments nécessaires à la santé humaine est améliorée. La plus grande quantité silicium - dans les céréales, les radis, le sarrasin. L'eau de silicium apportera des avantages significatifs. Pour déterminer la quantité et la fréquence de son utilisation, il est préférable de consulter un spécialiste.

Propriétés physiques. Le silicium est fragile. Lorsqu'il est chauffé au-dessus de 800°C, sa ductilité augmente. Il résiste aux acides. En milieu acide, il est recouvert d'un film d'oxyde insoluble et passivé.

Le microélément est transparent au rayonnement infrarouge, à partir d'une longueur d'onde de 1,1 microns.

Propriétés chimiques. Le silicium interagit :

• avec des halogènes (fluor) avec manifestation de propriétés réductrices : Si + 2F2 = SiF4. Il réagit avec le chlorure d'hydrogène à 300° C, avec le bromure d'hydrogène – à 500° C ;
• avec du chlore lorsqu'il est chauffé à 400-600° C : Si + 2Cl2 = SiCl4 ;
• avec de l'oxygène lorsqu'il est chauffé à 400-600° C : Si + O2 = SiO2 ;
• avec d'autres non-métaux. A une température de 2000°C, il réagit avec le carbone (Si + C = SiC) et le bore (Si + 3B = B3Si) ;
• avec de l'azote à une température de 1000°C : 3Si + 2N2 = Si3N4 ;
• avec des métaux pour former des siliciures : 2Ca + Si = Ca2Si ;
• avec des acides - uniquement avec un mélange d'acides fluorhydrique et nitrique : 3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2 + 4NO + 8H2O ;
• avec un alcali. Le silicium se dissout et du silicate et de l'hydrogène se forment : Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2.

N'interagit pas avec l'hydrogène.

Interaction dans le corps avec les vitamines et les minéraux

Le silicium interagit avec les vitamines et. La combinaison de céréales avec des agrumes et des légumes verts est considérée comme la plus saine.

Le silicium participe à la lutte contre les radicaux libres. En interagissant avec les métaux lourds (plomb), le microélément forme des composés stables. Ils sont excrétés par le système génito-urinaire. La même chose se produit avec les déchets et les substances toxiques.

Le silicium améliore l'absorption du fer (Fe) et du calcium (Ca), du cobalt (Cb), du manganèse (Mn), du fluor (F).

Une diminution de la concentration de silicium dans le tissu conjonctif entraîne des lésions vasculaires, l'athérosclérose et une altération de la résistance du tissu osseux.

Le rôle du silicium dans l'apparition et l'évolution de diverses maladies

Avec un manque de silicium dans le corps, la concentration de cholestérol dans le sang augmente. Pour cette raison, des plaques de cholestérol se forment et l'écoulement s'aggrave.

Lorsque l’on consomme moins de 20 mg de silicium par jour, le système immunitaire s’affaiblit. Des éruptions cutanées allergiques apparaissent, la peau devient sèche et squameuse et des champignons se développent.

Les cheveux deviennent plus fins, le cuir chevelu devient squameux et démange. Les plaques à ongles se déforment.

Performances et état mental s'aggraver en raison d'une altération du flux sanguin et de la saturation en oxygène du cerveau.

Lorsque la quantité de silicium dans le corps diminue à 1,2-1,6%, cela entraîne l'apparition d'accidents vasculaires cérébraux, de crises cardiaques, de diabète, d'hépatite virale et d'oncologie.

Un excès de silicium entraîne des dépôts de sels au niveau des voies urinaires et des articulations, des fibroses et des pathologies des vaisseaux sanguins. Dans le pire des cas, le foie grossit, les membres gonflent, la peau devient bleue et un essoufflement apparaît.

Potentiel fonctionnel du silicium

La tâche principale du silicium dans le corps est la formation des os, des tissus cartilagineux et des parois vasculaires. 90 % du minéral se trouve dans le tissu conjonctif et osseux, les ganglions lymphatiques, la glande thyroïde, les cheveux et la peau. Mais le potentiel fonctionnel de l’élément chimique ne se limite pas à cela. Grâce au silicium :

• les os et les ligaments sont renforcés. Plus il y a de minéraux dans le premier, plus il est fort. Une diminution de la concentration de silicium dans le tissu osseux entraîne l'ostéoporose et l'athérosclérose. Pour le tissu cartilagineux, la synthèse des glycosaminoglycanes est importante ;
• la dégénérescence des disques intervertébraux est évitée. Ces derniers sont constitués de plaques de tissu cartilagineux. Moins il y a de silicium, plus la plaque s'use rapidement. Si une fissure s'y forme, le liquide céphalo-rachidien commencera à s'écouler. Ceci est semé de saillies et de hernies ;
• le tissu osseux est restauré. Les os, les ligaments et les tendons se rassemblent très difficilement et prennent beaucoup de temps ;
• l'état de la peau, des ongles et des cheveux s'améliore. Ils contiennent la plus forte concentration de l’élément chimique. Peau sèche et squameuse, cheveux cassants et ternes, ongles qui pèlent sont des signes d'une carence en silicium ;
• le métabolisme est stabilisé. Grâce au silicium, les trois quarts de 70 % des éléments chimiques sont absorbés. Le minéral est impliqué dans le métabolisme des protéines et des glucides ;
• l'immunité est renforcée. Grâce au silicium, la phagocytose est accélérée - la formation de cellules spéciales du système immunitaire. Leur fonction principale– dégradation des structures protéiques étrangères. Si une infection virale pénètre dans l'organisme, les phagocytes enveloppent l'ennemi et le détruisent ;
• Les métaux lourds et les toxines sont éliminés. L'oxyde de silicium réagit avec eux, les transforme en composés neutres pour l'organisme, qui sont excrétés dans les urines ;
• les parois des vaisseaux sanguins, les valvules cardiaques et la muqueuse du tractus gastro-intestinal sont renforcées. La base de la paroi vasculaire est l'élastine, qui est synthétisée à l'aide de silicium ;
• la perméabilité des parois vasculaires diminue, les signes de varices, de thrombophlébite et de vascularite diminuent ;
• les maladies cancéreuses sont évitées. Les propriétés antioxydantes des vitamines C, A et E sont renforcées lorsqu'elles interagissent avec le silicium. Il est plus facile pour le corps de lutter contre les radicaux libres ;
• les maladies cérébrales sont évitées. Avec un manque de silicium, les parois des vaisseaux sanguins deviennent plus molles et transportent mal le sang vers le cerveau, ce qui conduit à une hypoxie - un manque d'oxygène, à cause duquel le cerveau ne fonctionne pas correctement. pleine puissance. Les neurones du cerveau ne peuvent ni donner ni recevoir de commandes sans silicium. En conséquence, la motricité est altérée, les vaisseaux sanguins se contractent, des maux de tête et des étourdissements surviennent et la santé se détériore.

Sources de silicium

Catégorie	Produit	Teneur approximative en silicium
Huile végétale	Cèdre, sésame, moutarde, amande, olive, arachide, citrouille, lin, soja
Huiles animales	Agneau, bœuf, graisse de porc, saindoux, margarine, beurre Poisson : flet, flétan, saumon quinnat.	Mineur, pas de silicium après traitement
Jus	Raisin, poire, canneberge	Dans un verre – 24% des besoins quotidiens en microélément
Noix	Noix, noisettes, pistaches, graines de tournesol	Une poignée de noix contient de 12 à 100 % de l'apport quotidien. Le plus de silicium se trouve dans les noix et les noisettes (100 % dans 50 g), le moins dans les pistaches (25 % dans 50 g)
Céréales	Riz brun, flocons d'avoine, millet, son de blé, maïs, orge	Une portion de porridge (200 g) contient les besoins quotidiens en silicium
Légumes	Chou blanc, oignons, céleri, concombres, carottes, épinards, pommes de terre, radis, betteraves. Et aussi des tomates, des poivrons, de la rhubarbe ; haricots, haricots verts et soja
Fruits et baies	Abricots, bananes, pommes ; fraise, cerise, prune	200 g de fruits contiennent jusqu'à 40 % des besoins quotidiens en silicium, et la même quantité de baies en contient jusqu'à 30 %
Fruits secs	Dattes, figues, raisins secs
Produits laitiers	Lait aigre, kéfir, œufs
Viande et fruits de mer	Poulet, bœuf ; algue, algue

• riz brun – 1240 ;
• flocons d'avoine – 1000 ;
• mil – 754 ;
• orge – 600 ;
• soja – 177 ;
• sarrasin – 120 ;
• haricots – 92 ;
• Pois – 83 ;
• topinambour – 80 ;
• Maïs – 60 ;
• Noisettes – 51 ;
• Épinards – 42 ;
• Riajenka – 34 ans;
• Persil – 31 ;
• Chou-fleur – 24 ;
• Salade de feuilles vertes – 18 ;
• Pêche – 10 ;
• Chèvrefeuille – 10.

Conseil! Vous souhaitez reconstituer rapidement les réserves de silicium de votre organisme ? Oubliez la viande avec les accompagnements. La viande elle-même, bien qu'elle contienne une quantité suffisante de silicium (30 à 50 mg pour 100 g), interfère avec son absorption par d'autres produits. Une alimentation séparée est le contraire. Mélangez le riz brun, l'orge, le millet, le millet et le sarrasin avec les légumes et les fruits. Organiser des journées de « jeûne » sur les abricots, les poires et les cerises

Combinaison avec d'autres nutriments

Évitez de combiner le silicium avec l'aluminium. L'action de ce dernier est opposée à celle du silicium.

Le silicium, avec d'autres microéléments, participe aux réactions chimiques dans la synthèse du collagène et de l'élastine, qui font partie du tissu conjonctif de la peau, des cheveux et des ongles.

Le silicium renforce les propriétés antioxydantes des vitamines C, A et E. Ces dernières combattent les radicaux libres responsables du cancer.

Pour prévenir le cancer, consommez ensemble les aliments suivants (décrits dans le tableau)

Aliments riches en vitamine A :	Aliments riches en vitamine C :	Aliments riches en vitamine E :
carottes, persil, oseille et sorbier des oiseleurs ; pois verts frais, épinards; pois, laitue; potiron, tomates, pêche, abricot ; chou blanc, haricots verts, prunes bleues, mûres ; poivron rouge, pommes de terre, oignons verts ; églantier, argousier, pruneaux ; lentilles, soja, pommes; melons; ortie, menthe poivrée	baies d'argousier, fraises, cassis; agrumes, raifort ; fraise, ananas; banane, cerise; chou blanc, brocoli, choux de Bruxelles, marinés ; jeunes oignons verts; framboises, mangue; poivron vert, radis, épinards	chou, tomates, céleri-rave, citrouille; légumes verts, poivrons doux, pois; carottes, maïs; framboises, myrtilles, fruits secs divers ; cassis, cynorrhodons (frais), prunes ; sésame, pavot, orge, avoine, légumineuses

L'oxyde de silicium interagit dans l'organisme avec les métaux lourds (plomb) et les toxines. À la suite d'une réaction chimique, des composés stables se forment, qui sont excrétés du corps par les reins.

Norme quotidienne

L'apport quotidien en silicium (indiqué ci-dessous) est calculé pour les adultes uniquement. Le niveau supérieur autorisé d’apport en silicium pour les enfants et les adolescents n’a pas été établi.

• Enfants de moins de 6 mois et après 7 mois – absents.

• De 1 à 13 ans – absent.
• Adolescents (hommes et femmes) – absents.
• Adultes – 20-50 mg.

Lors de l'utilisation de médicaments contenant du silicium (Atoxil), la dose quotidienne chez les enfants de plus de 7 ans et les adultes est de 12 g. La dose maximale du médicament est de 24 grammes par jour. Pour les enfants de un à 7 ans – 150 à 200 mg de médicament par kilogramme de poids corporel.

Carence et excès de silicium

Une carence en silicium peut être causée par :

Un manque de silicium dans le corps est dangereux en raison des conditions suivantes :

• concentration élevée de cholestérol dans le sang. Le cholestérol obstrue les vaisseaux sanguins (des « plaques » de zolestérol se forment), le sang devient plus visqueux et son écoulement s'aggrave ;
• prédisposition aux maladies fongiques. Moins il y a de silicium, plus le système immunitaire est faible. Lorsqu'une infection virale pénètre dans l'organisme, les phagocytes (cellules spéciales du système immunitaire) sont produits en quantité insuffisante ;
• pellicules, chute et amincissement des cheveux. L'élasticité des cheveux et de la peau est le mérite de l'élastine et du collagène, synthétisés grâce au silicium. Sa carence affecte l’état de la peau, des cheveux et des ongles ;
• sautes d'humeur. Non seulement les performances, mais aussi l'état mental d'une personne dépendent de la saturation du cerveau en oxygène. En raison de l’affaiblissement des parois des vaisseaux, le sang circule mal vers le cerveau. Il n'y a pas assez d'oxygène pour effectuer les opérations mentales habituelles. Les sautes d'humeur et la détérioration des performances sont le résultat d'un manque de silicium. La même chose se produit lorsque le temps change ;
• maladies cardiovasculaires. La raison est la même : parois vasculaires affaiblies ;
• diabète sucré La raison en est une augmentation de la concentration de glucose dans le sang et l’incapacité du corps à la réduire.

• de 1,2 à 4,7 % – accident vasculaire cérébral et crise cardiaque ;
• 1,4 % ou moins – diabète sucré ;
• 1,6 % ou moins – virus de l'hépatite ;
• 1,3% - cancer.

Conseil! Le silicium intervient dans tous les types d’échanges. Stocké dans les parois des vaisseaux sanguins, le microélément les protège de la pénétration des graisses dans le plasma sanguin et bloque la circulation sanguine

Augmentez la quantité d’aliments contenant du silicium dans votre alimentation pendant :

• fatigue physique et émotionnelle. Une portion de céréales au petit-déjeuner, une grande assiette de salade verte au déjeuner et un verre de lait fermenté cuit au four ou de kéfir avant de se coucher garantissent un regain d'énergie ;
• grossesse et allaitement L'immunité du bébé et de la mère dépend d'une alimentation correcte. 20 à 50 mg de silicium par jour rendront les os solides et la peau élastique ;
• préparation aux compétitions. Plus la consommation d'énergie est élevée, plus l'alimentation doit contenir de produits contenant du silicium. Ils préviendront la fragilité des os et les entorses des ligaments et des tendons ;
• puberté. Les douleurs aux genoux (maladie de Schlatter) sont courantes. Les cellules osseuses se divisent plus rapidement que les cellules du tissu conjonctif. Ce dernier maintient non seulement l'os dans une position anatomiquement correcte, mais le protège également contre les dommages mécaniques. Les canneberges, les noix et les poires sont d'excellentes collations pour les adolescents.

Si l’état de votre peau, de vos cheveux et de vos ongles n’est pas satisfaisant, privilégiez les céréales et les jus. Le jus de raisin pour demain, le jus de canneberge pour le déjeuner et le jus de poire pour le dîner sont la première étape vers une peau élastique et raffermie.

Quels sont les dangers d’un excès de silicium ?

Il est impossible de tomber malade à cause d'un excès de silicium dans l'alimentation, mais les résidents des zones à forte teneur en silicium dans le sol ou l'eau courent un risque.

En raison de la forte concentration de silicium dans l’organisme :

• les sels se déposent dans les voies urinaires, les articulations et d'autres organes ;
• la fibrose se développe dans les vaisseaux sanguins et dans tout le corps dans son ensemble. Symptômes : respiration rapide avec charge légère, diminution de la capacité vitale des poumons, hypotension artérielle ;
• le ventricule droit se dilate et s'hypertrophie (« cœur pulmonaire ») ;
• le foie grossit, les membres gonflent, la peau devient bleue ;
• l'irritabilité augmente, un syndrome asthénique se développe;
• le risque de maladies des voies respiratoires supérieures augmente. La plus courante d’entre elles est la silicose. La maladie se développe en raison de l'inhalation de poussières contenant du dioxyde de silicium et se présente sous une forme chronique. À mesure que la maladie progresse, le tissu conjonctif se développe dans les poumons du patient. Les échanges gazeux normaux sont perturbés et la tuberculose, l'emphysème ou le cancer du poumon se développent dans ce contexte.

Les travailleurs des mines, des fonderies et des fabricants de matériaux réfractaires et de produits céramiques sont à risque. La maladie se signale par des difficultés respiratoires, un essoufflement et une toux. Les symptômes s'aggravent avec l'activité physique. La porcelaine et la faïence, la production de verre, les gisements de minerais de métaux non ferreux et précieux, le sablage des pièces moulées sont des objets potentiellement dangereux.

Un excès de silicium se traduit par une diminution et une augmentation de la température corporelle, une dépression, une fatigue générale et une somnolence.

Pour de tels symptômes, incluez les carottes, les betteraves, les pommes de terre, les topinambours, ainsi que les abricots, les cerises, les bananes et les fraises dans votre alimentation.

Préparations contenant du silicium

Malgré le fait que le corps adulte contienne 1 à 2 g de silicium, une portion supplémentaire ne fera pas de mal. Un adulte consomme environ 3,5 mg de silicium par jour, avec de la nourriture et de l'eau. Un adulte dépense trois fois plus pour le métabolisme basal - environ 9 mg. Les raisons de la consommation accrue de silicium sont une mauvaise écologie, des processus oxydatifs qui provoquent la formation de radicaux libres et le stress. Vous ne pouvez pas vous contenter de produits contenant du silicium : faites le plein de médicaments ou de plantes médicinales.

Les détenteurs de records de teneur en silicium sont le genévrier, la prêle, la tanaisie, l'absinthe et le ginkgo biloba. Et aussi la camomille des champs, le thym, le noyer de Chine et l'eucalyptus.

Vous pouvez combler la carence en silicium avec de l’eau silicifiée. L'une des propriétés d'un microélément est la structuration des molécules d'eau. Une telle eau ne convient pas à la vie des micro-organismes pathogènes, des protozoaires, des champignons, des toxines et des éléments chimiques étrangers.

L'eau de silicium ressemble à l'eau de fonte en termes de goût et de fraîcheur.

Pour purifier et enrichir l'eau en silicium à la maison, il faut :

• acheter des cailloux de silex dans une pharmacie - plus ils sont petits, mieux c'est (plus la zone de contact entre le silex et l'eau est grande) ;
• mettre dans l'eau à raison de 50 g de cailloux pour 3 litres d'eau ;
• Infuser de l'eau dans un récipient en verre à température ambiante dans un endroit sombre pendant 3 à 4 jours. Plus l'eau est infusée longtemps, plus l'effet thérapeutique est prononcé ;
• versez l'eau finie dans un autre récipient en laissant une couche inférieure de 3 à 4 cm de profondeur (elle ne peut pas être utilisée en raison de l'accumulation de toxines).
• Dans un récipient hermétique, l’eau se conserve jusqu’à un an et demi.
• Vous pouvez boire de l'eau silicée en n'importe quelle quantité pour prévenir l'athérosclérose, l'hypertension et la lithiase urinaire, les pathologies cutanées et le diabète, les maladies infectieuses et oncologiques, les varices et même les maladies neuropsychiatriques.

Atoxil. L’ingrédient actif d’Atoxyl est le dioxyde de silicium.

Formulaire de décharge :

• poudre pour préparer une suspension;
• flacons de 12 g de médicament;
• flacons de 10 mg du médicament;
• sachets sachets de 2 g, 20 sachets par paquet.

Action pharmacologique. Agit comme un entérosorbant, a un effet cicatrisant, antiallergique, antimicrobien, bactériostatique et détoxifiant.

Dans les organes du tractus gastro-intestinal, le médicament absorbe les toxines exogènes et endogènes (allergènes bactériens et alimentaires, endotoxines de micro-organismes, substances toxiques) et les élimine.

Accélère le transport des toxines du sang, de la lymphe et des tissus vers le tube digestif.

Indications : diarrhées, salmonelloses, hépatites virales A et B, maladies allergiques (diathèse, dermatite atopique), brûlures, ulcères trophiques, plaies purulentes.

Il est utilisé pour les maladies rénales, l'entérocolite, l'hépatite toxique, la cirrhose du foie, l'hépatocholécystite, l'intoxication médicamenteuse et alcoolique, les maladies de la peau (eczéma, dermatite, névrodermite), l'intoxication lors de processus purulents-septiques et les brûlures.

Comment utiliser :

• Bouteille. Ouvrir le flacon (flacon) contenant la poudre, l'ajouter jusqu'au repère 250 ml dans de l'eau potable propre, agiter jusqu'à consistance lisse.
• Sac en sachet. Dissoudre 1 à 2 sachets dans 100 à 150 ml d'eau potable propre. Prendre une heure avant les repas ou les médicaments.

La durée du traitement des infections intestinales aiguës est de 3 à 5 jours. La durée du traitement peut aller jusqu'à 15 jours. Lors du traitement de l'hépatite virale – 7 à 10 jours.

Effets secondaires : constipation.

Contre-indications : exacerbation des ulcères duodénaux et gastriques, érosions et ulcères de la muqueuse du gros et du petit intestin, occlusion intestinale, hypersensibilité au dioxyde de silicium.

Le médicament n'est pas prescrit aux enfants de moins d'un an, aux femmes enceintes ou allaitantes.

Interactions avec les médicaments :

• avec de l'acide acétylsalicylique (aspirine) – augmentation de la désagrégation plaquettaire ;
• avec la simvastatine et l'acide nicotinique – une diminution dans le sang des fractions athérogènes des indicateurs du spectre lipidique et une augmentation du taux de lipoprotéines VP et de cholestérol ;
• avec des antiseptiques (Trifuran, Furacillin, Chlorhexidine, Bifuran, etc.) – augmentant l'efficacité du traitement des processus purulents-inflammatoires.