ما هي خصائص السيليكون

معلومات عامة - بواسطة: Yara Refaat - almrsal اخر تحديث: 2020-11-30

المحتويات

ماهو السيليكون
خصائص السيليكون
استخدامات السيليكون
إنتاج السيليكون
تطبيقات السيليكون
المراجع

ماهو السيليكون

عبارة عن عنصر كيميائي من النوع غير الفلزي داخل عائلة الكربون.يشكل السيليكون مايعادل حوالي 27.7 بالمئة من القشرة الأرضية، ويعد ثاني أكثر العناصر وفرة على القشرة الأرضية ولا يستطيع الأكسجين التفوق عليه.تم اشتقاق اسم السيليكون من اللغة اللاتينية، ويعني الحجر الصلب.تم عزل عنصر السيليكون المتبلور لأول مرة ووصفه على أنه عنصر في عام 1824، عن طريق عالم الكيمياء السويدي يونس جاكوب برزيليوس، وقد تم الحصول على السيلكون غير النقي بالفعل في عام 1811.لم يتم تحضير عنصر السيلكون الذي يطلق عليه اسم عنصر السيلكون البلوري حتى عام 1854، وذلك عندما تم الحصول عليه على أنه منتج لعملية التحليل الكهربائي.كان السيليكون يأخذ شكل الكريستال الصخري وكان مشهور عند المصريين في الفترة التي كانت قبل الأسرات، وقاموا باستعماله في صناعة الخرز والمزهريات الصغيرة.تم صناعة الزجاج الذي يحتوي على السيلكا عن طريق المصريين والفينيقيون خلال فترة تعادل 1500 قبل الميلاد.تم استخدام العديد من المركبات الطبيعية التي تحدث بشكل طبيعي وتم تسميتها باسم السيليكات في بناء المساكن ،ويجب العلم بأنه يوجد هناك مصادر تعرف باسم مصادر السيليكون الغذائية .[1]

خصائص السيليكون

يتم إنتاج السيليكون بشكل تجاري عن طريق استخدام السيليكا، بفحم يعرف باسم فحم الكوك داخل الفرن الكهربائي، وبعد ذلك يتم تنقية المنتج غير النقي.

يمكن الحصول على عنصر السيليكون عن طريق الأكسيد من عملية الاختزال بالألمونيوم، يتم الحصول على السيليكون النقي عن طريق التقليل من رباعي كلوريد السيليكون أو ثلاثي كلورو سيلان،.

يستخدم السيليكون في صناعة الأجهزة الكهربية، وتعد هذه الصناعة من أهم استخدامات السيليكون حيث تتم زراعة البلورات المفردة عن طريق سحب بلورات البذور ببطء شديد من السيليكون الذي يعرف باسم السيليكون المصهور.

السيليكون النقي عبارة عن مادة صلبة رمادية داكنة تتمي بأن لها بريق معدني، زله هيكل بلوري ثماني السطوح متشابه إلى حد كبير مع البلور الماسي.

رابطة السيليكون البلوري المنحفضة تعمل على جعل العنصر أقل ذوبان وأكثر نعومة وأكثر تفاعل كيميائي من الماس.

تم وصف السيليكون بأن له شكل بني غير متبلور على شكل مسحوق ويتميز أيضا بأن له بنية تعرف باسم بنية جريزفولفن.

السيلكون يعد مثل الكربون، حيث إنه يكون غير نشط بشكل نسبي في درجات الحرارة العادية، ولكن عند القيام بتسخينه فإنه يتفاعل بشكل كبير مع الهالوجينات المتمثلة في الكلور والفلور والبروم واليود، حتى يتم تكوين الهاليدات، مع معادن معينة لتشكيل مبيدات السيليكات.

عندما يتم الجمع بين كل من السيليكون والكربون في درجة حرارة الفرن الكهربائي فإنهم سوف يشكلون ما يعرف باسم كربيد السيليكون وهو عبارة عن مادة نشطة مهمة.

يشكل السيليكون سلسلة من الهيدريدات، والسيلانات عندما يكون مع الهيدروجين.

عند دمج السيليكون مع مجموعة تعرف باسم مجموعة الهيدروكربون، يتم تشكيل مركبات من السيليكون التي يطلق عليها اسم مركبات السيليكون العضوية.

عنصر السيليكون ومعظم المركبات التي تحتوي على عنصر السيليكون تتميز بأنها مركبات غير سامة.

على الأغلب قد تحتوي الأنسجة البشرية على مايعادل من 6 إلى 90 ملليجرام من السيليكا، ويوجد هناك العديد من النباتات التي تعمل على امتصاص السيليكا وتقوم باستخدامها داخل هياكلها، وبالرغم من ذلك فإنه عند استنشاق الغبار الذي يحتوي على alpha sio2 ينتج عنه مرض رئوي يعرف بأنه خطير يطلق عليه اسم مرض السحار السيليسي، وهذا المرض يعد شائع بين العديد من عمال المناجم وعمال السيراميك وعمال قطع الحجارة، وذلك في حالة عدم استعمال الأجهزة الواقية.[1]

استخدامات السيليكون

يعد السيليكون من أشباه الموصلات في قطاع الإلكترونيات والتكنولوجيا.

يطلق على السيليون الذي يتميز بأنه عالي النقاء بأنه مخدر مشبع.

تستخدم رقاقات السيليكون في عمل المادة الأساسية التي تستخدم في صناعة رقائق الكمبيوتر والدوائر المتكاملة وما يعرف باسم الترانزيستور وثنائيات السيليكون، وشاشات الكريستال السائل والعديد من الأجهزة الإلكترونية الكهربائية الأخرى.

يستخدم السيليكون في صناعة المواد الفولاذية وصناعة السبائك.

يتم استخدام السيليكا التي تأخذ شكل الرمال والطين في صناعة الخرسانة والطوب ومختلف المواد التي تقاوم الحرارة لجميع التطبيقات التي تتميز بأن درجات حرارتها عالية.

يتم استخدام السيليكا في صناعة الزجاج ومختلف الأجسام الخزفية الأخرى، وصناعة الفخار والصيني ويتم استعمال السيليكات التي يطلق عليها اسم سيليكات الصوديوم أو سيليكات الصودا في صناعة الصابون وتعمل على معالجة الخشب من حالات التسوس، وتدخل في صناعة الأسمنت والصبغة.

يتم استعمال السيليكون أيضا في مواد التشحيم ومختلف الوسائل التي يطلق عليها اسم الوسائل الهيدروليكية والمركبات التي تعمل على منع تسرب المياه، وصناعة الورنيش.

يدخل السيليكون في صناعة الدينامو والمحولات، وكتل المحرك ورؤوس الأسطوانات وأدوات الماكينة ويعمل على إزالة الأكسدة من المواد الفولاذية.

يتم إضافة زيت السيليكون إلى بعض من المستحضرات التجميلية، ومكيفات الشعر.

المطاط الذي يتم صناعته من السيليكون والذي يطلق عليه اسم مطاط السيليكون يتم استعماله كمادة مانعة للتسريب في الحمامات وحول النوافذ والأنابيب والأسقف أيضًا.

الجرانيت والعديد من الصخور الأخرى تكون عبارة عن سيليكات معقدة ويتم استخدامها في المشاريع الهندسية المختلفة.

يتم استخدام المادة التي يطلق عليها اسم كربيدات السيليكون في صناعة الليزر.[1][2]

إنتاج السيليكون

يتم إنتاج السيليكون كل عام بما يعادل حوالي 80 بالمئة يتم استخدامه في صناعة الحديد والصلب ويمكن أن يحتوي السيليكون المستخدم المعروف باسم السيليكون الحديدي على ما معدل يترواح بين 15 و90 بالمئة من السيليكون، وذلك الأمر يرجع إلى متطلبات المصهر.

يتم إنتاج سبائك الحديد والسيليكون عن طريق استخدام الفرن الكهربائي المعروف باسم القوس الكهربائي المغمور، بالإضافة إلى القيام بعملية سحق للخام المحتوي على السيليكا مع مصدر للكربون يعرف باسم فحم الكوك الذي يتميز بأنه فحم معدني والقيام بتحميله في الفرن مع نفايات الحديد، ويتم استخدام نفس الطريقة في حالات إنتاج السيليكون المعدني الذي يتميز بأن درجة نقاءه تزيد عن 99 بالمئة، ويتم استخدام السيليكون المعدني في عملية صهر الفولاذ وصناعة سبائك الألمونيوم المصبوبة وكيماويات تعرف باسم كيماويات السيلان.

يتم تصنيف السيليكون المعدني على حسب مستويات شوائب الحديد والألمونيوم والكالسيوم التي توجد داخل السبيكة.

يتم إنتاج حوالي 8 مليون طمن من الفيروسيليكون كل عام على مستوى العالم وتمثل الصين ما يعادل حوالي 70 بالمئة من هذا الإجمالي.

مفاعل طبقة الموائع وتقنية السيليكون المطورة تستخدم لتحسين المعدن البولي سيليكون المناسبة للصناعات الكهروضوئية وتم إنتاج حوالي 230 ألف طن من البولي سيليكون خلال عام 2013.[3]

تطبيقات السيليكون

يتم تكرير ما يقرب من حوالي عشرة مليون طن متري من معدن الحديد والسيليكون في كل عام، فإن غالبية السيليكون الذي يتم استخدامه في الواقع بشكل تجاري يكون في شكل معادن السيليكون، والتي تستخدم في تصنيع كل شيء من الأسمنت والملاط والسيراميك إلى الزجاج والبوليمرات.

يتم استعمال السيليكون في صناعة قطع غيار السيارات الحديثة.

يتم استخدام ما يقرب من نصف السيليكون المعدني من قبل الصناعات الكيميائية، وذلك لصناعة السيليكا التي يطلق عليها اسم السيليكا المدخنة.

يتم استخدام البولي سيليكون كعامل أساسي لصناعة الخلايا التي تعرف باسم الخلايا الشمسية.[3]

المراجع

1 - Silicon .
2 - Silicon .
3 - The Properties and Uses of Silicon Metal .