Проект по теме: Si Кремний Проект выполнила Ученица 9 «А» класса Лобачёва Виктория Учитель Рыжова Н.В. - презентация

1 Проект по теме: Si Кремний Проект выполнила Ученица 9 «А» класса Лобачёва Виктория Учитель Рыжова Н.В.

2 Si Кремний КРЕМНИЙ (лат. Silicium), Si, химический элемент IV группы периодической системы, атомный номер 14, атомная масса 28,0855. Свойства: темно-серые кристаллы с металлическим блеском; плотность 2,33 г/см3, tпл 1415 °С. Стоек к химическим воздействиям. Нахождение в природе: составляет 27,6% массы земной коры (2-е место среди элементов). Главные минералы: кремнезем и силикаты. Применение: один из важнейших полупроводниковых материалов (транзисторы, термисторы, фотоэлементы). Составная часть многих сталей и других сплавов (повышает механическую прочность и устойчивость к коррозии, улучшает литейные свойства).

3 Кремний обладает алмазоподобной кристаллической решеткой, которая может быть представлена в виде двух взаимопроникающих гранецентрированных решеток. Легирующие атомы замещают атомы кремния, занимая их место в кристаллической решетке. Основными легирующими атомами являются фосфор и бор. Их концентрация обычно не превышает 10-8 атомных процента. Реальные кристаллы отличаются от идеальных следующим: они не бесконечны и поверхностные атомы обладают свободными связями атомы в решетке смещены относительно идеального положения в следствие термических колебаний реальные кристаллы содержат дефекты С точки зрения размерности выделяют следующие типы дефектов реальных кристаллов: точечные дефекты дислокации или линейные дефекты поверхностные или двумерные дефекты объемные дефекты

4 При высоких температурах кремний соединяется с кислородом и азотом, а при температуре вольтовой дуги и с водородом, образуя при этом кремневодороды. При высоких температурах кремний соединяется с кислородом и азотом, а при температуре вольтовой дуги и с водородом, образуя при этом кремневодороды. Электропроводность кремния с температурой повышается, подобно тому как это происходит у графита. Электропроводность кремния с температурой повышается, подобно тому как это происходит у графита. В химическом отношении кремний-элемент электронейтральный-так же хорошо соединяется с металлами, как и с металлоидами. В химическом отношении кремний-элемент электронейтральный-так же хорошо соединяется с металлами, как и с металлоидами. В большинстве соединений кремний имеет характер четырехвалентного элемента, хотя в некоторых случаях следует его рассматривать и как элемент двухвалентный. В большинстве соединений кремний имеет характер четырехвалентного элемента, хотя в некоторых случаях следует его рассматривать и как элемент двухвалентный. Высокодисперсный кремний активно поглощает водород и пары воды и не выделяет их обратно, вплоть до высоких температур. Высокодисперсный кремний активно поглощает водород и пары воды и не выделяет их обратно, вплоть до высоких температур.

5 Электропроводимость кремния очень сильно зависит от концентрации примесей. В настоящее время кремний является основным материалом для изготовления полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов, фотоэлементов, тензопреобразователей и твердых схем микроэлектроники. При использовании кремния верхний предел рабочей температуры приборов может составлять в зависимости от степени очистки материала 120 –200°С, что значительно выше, чем для германия. Металлы. Медь. Получение меди. Алюминий Полупроводники Германий Кремний Карбид кремния Электропроводность твёрдых диэлектриков СТЕКЛА ПОЛУЧЕНИЕ И ОБРАБОТКА СТЕКОЛ ТИПЫ СТЕКОЛ СЛОИСТЫЕ ПЛАСТИКИ

6 Кремний существует в двух модификациях: аморфной и кристаллической. Кремний соединяется со многими металлами, образуя силициды. Кремний не способен образовывать небольшое число кратных связей в отличие от углерода в таких соединениях. Кремний, растворяясь в феррите, повышает предел текучести и уменьшает склонность к хладноломкости. Кремний способствует графитизации чугуна. Кремний присутствует в природных водах в виде ионов, молекул и коллоидных частичек. Кремний играет большую роль в биологическом круговороте, никакой организм не может существовать без кремния. Избыток и недостаток кремния в организме болезненно сказываются на его развитии.

7 Si Кремний оказывает большое влияние на структуру и свойства чугунов, так как величина температурного интервала, в котором в равновесии с жидким сплавом находятся аустенит и графит, зависит от его содержания. Кремний является основным материалом для производства полупроводниковых приборов: выпрямительных, мощных и маломощных биполярных транзисторов, полевых транзисторов и приборов с зарядовой связью. Кремний применяют также для создания детекторов ядерных излучений, датчиков Холла и тензодатчиков.

8 В чистом виде кре́мний был выделен в 1811 году французскими учеными Жозефом Луи Гей-Люссаком и Луи Жаком Тенаром. Происхождение названия В 1825 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус действием металлического калия на фтористый кремний SiF4 получил чистый элементарный кремний. Новому элементу было дано название «силиций» (от лат. silex кремень). Русское название «кремний» введено в 1834 году российский химиком Германом Ивановичем Гессом. В переводе c греческого

9 В промышленности кремний получают, восстанавливая расплав SiO2 коксом при температуре около 1800 °C в дуговых печах. Чистота полученного таким образом кремния составляет около 99,9 %. Так как для практического использования нужен кремний более высокой чистоты, полученный кремний хлорируют. Образуются соединения состава SiCl4 и SiCl3H. Эти хлориды далее очищают различными способами от примесей и на заключительном этапе восстанавливают чистым водородом. Возможна также очистка кремния за счет предварительного получения силицида магния Mg2Si. Далее из силицида магния с помощью соляной или уксусной кислот получают летучий моносилан SiH4. Моносилан очищают далее ректификацией, сорбционными и др. методами, а затем разлагают на кремний и водород при температуре около 1000 °C. Содержание примесей в получаемом этими методами кремнии снижается до % по массе. Способ получения кремния в чистом виде разработан Николаем Николаевичем Бекетовым. Крупнейшим производителем кремния в России является ОК Русал[1] кремний производится на заводах в г. Каменск-Уральский (Свердловская область) и г. Шелехов (Иркутская область).

10 Физические свойства Кристаллическая решетка кремния кубическая гранецентрированная типа алмаза, из-за большей длины связи между атомами SiSi по сравнению с длиной связи СС твердость кремния значительно меньше, чем алмаза. Кремний хрупок, только при нагревании выше 800 °C он становится пластичным веществом. Интересно, что кремний прозрачен к инфракрасному излучению, начиная с длины волны 1.1 микрометр.

11 Применение В настоящее время кремний основной материал для электроники и солнечной энергетики. Монокристаллический кремний материал для зеркал газовых лазеров. Иногда кремний (технической чистоты) и его сплав с железом (ферросилиций) используется для производства водорода в полевых условиях. Кремний применяется в металлургии при выплавке чугуна, сталей, бронз, силумина и др. (как раскислитель и модификатор, а также как легирующий компонент). Соединения кремния служат основой для производства стекла и цемента. Производством стекла и цемента занимается силикатная промышленность. Она также выпускает силикатную керамику кирпич, фарфор, фаянс и изделия из них.

12 Биологическая роль Для некоторых организмов кремний является важным биогеным элементом. Он входит в состав опорных образований у растений и скелетных у животных. В больших количествах кремний концентрируют морские организмы диатомовые водоросли, радиолярии, губки. Большие количества кремния концентрируют хвощи и злаки, в первую очередь - подсемейства Бамбуков и Рисовидных, в том числе - рис посевной. С пищей в организм человека ежедневно поступает до 1 г кремния. Соединения кремния относительно нетоксичны. Но очень опасно вдыхание высокодисперсных частиц как силикатов, так и диоксида кремния, образующихся, например, при взрывных работах, при долблении пород в шахтах, при работе пескоструйных аппаратов и т. д. Микрочастицы SiO2, попавшие в лёгкие, кристаллизуются в них, а возникающие кристаллики разрушают лёгочную ткань и вызывают тяжёлую болезнь силикоз. Чтобы не допустить попадания в лёгкие опасной пыли, следует использовать для защиты органов дыхания респиратор.

13 Кремний - элемент жизни Кремний - один из важнейших микроэлементов, входящий в состав нашего организма, это элемент жизни, нормальное его содержание в организме естественный ключ к здоровью. Кремний участвует в усвоении кальция, магния, фосфора, калия, натрия, серы, алюминия, кобальта и многих других элементов. При недостатке кремния 76 из 104 элементов не усваиваются организмом или усваиваются неправильно. Поэтому пользы от биодобавок не будет никакой пока человек не восполнит запасы кремния в своем организме. На фоне дефицита кремния возможно развитие различных заболеваний. Если кальций - это основной элемент формирования жестких тканей костей, то кремний - элемент, определяющий свойства гибких структур: соединительной ткани сухожилий: стенок сосудов и желудочно-кишечного тракта; желез внутренней секреции; хрящей; синовиальной жидкости суставов; клапанов сердечно-сосудистой системы. При переломах костей наш организм увеличивает содержание кремния в костях в 50 раз по сравнению с обычным состоянием. Как только кости срастутся, уровень кремния приходит в норму.

14 Конец Спасибо за внимание !