silic là kim loại hay phi kim

Bạn đang xem: silic là kim loại hay phi kim

Nguyên tố với số nguyên vẹn tử số 14 xuất hiện nay đương nhiên trong số khoáng chất silicat, bao hàm silica, fenspat và mica, là bộ phận chủ yếu của những loại đá thịnh hành như thạch anh và tụt xuống thạch. Một cung cấp sắt kẽm kim loại (hoặc sắt kẽm kim loại ), silicon với một trong những đặc thù của tất cả sắt kẽm kim loại và phi sắt kẽm kim loại.

Giống như nước - tuy nhiên không như đa số những sắt kẽm kim loại - silicon co hẹp ở hiện trạng lỏng và nở rời khỏi Lúc hóa rắn. Nó với tâm điểm chảy và sôi kha khá cao, và Lúc kết tinh ranh tạo ra trở nên cấu tạo tinh ranh thể hình khối đá quý. Quan trọng so với tầm quan trọng của silicon là hóa học cung cấp dẫn và việc dùng nó nhập năng lượng điện tử là cấu tạo nguyên vẹn tử của thành phần, bao hàm tư electron hóa trị được cho phép silicon links với những thành phần không giống một cơ hội dễ dàng và đơn giản.

Tính chất

Biểu tượng nguyên vẹn tử: Si

Số nguyên vẹn tử: 14

Loại nguyên vẹn tố: Á kim

Mật độ: 2,329g / cm3

Điểm lạnh lẽo chảy: 2577 ° F (1414 ° C)

Điểm sôi: 5909 ° F (3265 ° C)

Độ cứng của Moh: 7

Lịch sử

Nhà chất hóa học người Thụy Điển Jons Jacob Berzerlius được ghi nhận là xa lánh silicon thứ nhất nhập năm 1823. Berzerlius tiếp tục hoàn thành xong việc này bằng phương pháp nung kali sắt kẽm kim loại (chỉ vừa được phân lập một thập kỷ trước đó) vào trong nồi nấu nướng sắt kẽm kim loại cùng theo với kali fluorosilicate. Kết trái khoáy là silic vô đánh giá.

Làm silicon tinh ranh thể, song, cần thiết nhiều thời hạn rộng lớn. Một khuôn năng lượng điện phân silic tinh ranh thể sẽ không còn được triển khai nhập tía thập kỷ nữa. Việc dùng silicon được kinh doanh hóa thứ nhất là ở dạng ferrosilicon.

Sau Henry Bessemer tân tiến hóa của ngành công nghiệp tạo ra thép nhập vào giữa thế kỷ 19, tiếp tục với côn trùng quan hoài rộng lớn nhập thép luyện kim và phân tích nhập chuyên môn tạo ra thép. Vào thời khắc tạo ra ferrosilicon công nghiệp thứ nhất nhập trong những năm 1880, vai trò của silicon trong những việc nâng cấp chừng mềm nhập gang và thép khử oxy và được nắm rõ.

Việc tạo ra ferrosilicon sớm và được triển khai nhập lò cao bằng phương pháp khử quặng với chứa chấp silic vì chưng phàn nàn, dẫn theo gang bạc, một loại ferrosilicon với dung lượng silic lên tới mức 20%.

Sự trở nên tân tiến của lò hồ nước quang quẻ năng lượng điện nhập vào đầu thế kỷ đôi mươi được cho phép không chỉ là tạo ra thép to hơn, mà còn phải tạo ra nhiều ferrosilicon rộng lớn. Năm 1903, một group thường xuyên tạo ra ferroalloy (Compagnie Generate d'Electrochimie) chính thức hoạt động và sinh hoạt ở Đức, Pháp và Áo và, năm 1907, nhà máy sản xuất silicon thương nghiệp thứ nhất ở Mỹ được xây dựng.

Chế tạo ra thép ko nên là phần mềm độc nhất cho những thích hợp hóa học silicon được kinh doanh hóa trước thời điểm cuối thế kỷ 19. Để tạo ra đá quý tự tạo nhập năm 1890, Edward Goodrich Acheson tiếp tục nung lạnh lẽo silicat nhôm vì chưng phàn nàn ly bột và tạo ra cacbua silic (SiC).

Ba năm tiếp theo Acheson tiếp tục cung cấp vì chưng sáng tạo mang lại cách thức tạo ra của tôi và xây dựng Công ty Carborundum (carborundum là tên thường gọi công cộng của silicon carbide nhập thời khắc đó) mang lại mục tiêu tạo ra và cung cấp những thành phầm giũa ngót.

Đến vào đầu thế kỷ đôi mươi, những đặc thù dẫn năng lượng điện của silicon carbide cũng được quan sát và thích hợp hóa học này được dùng thực hiện máy thám thính trong số đài trị thanh đầu tàu. Một vì chưng sáng tạo mang lại máy thám thính tinh ranh thể silicon và được cung cấp mang lại GW Pickard nhập năm 1906.

Năm 1907, đi-ốt trị sáng sủa thứ nhất (LED) được dẫn đến bằng phương pháp bịa đặt năng lượng điện áp nhập tinh ranh thể silicon carbide. Trong trong những năm 1930, việc dùng silicon tiếp tục trở nên tân tiến nằm trong với việc trở nên tân tiến của những thành phầm chất hóa học mới mẻ, bao hàm cả silan và silicon. Sự trở nên tân tiến của tranh bị năng lượng điện tử nhập thế kỷ qua loa đã và đang ràng buộc ngặt nghèo với silicon và những đặc điểm độc đáo và khác biệt của chính nó.

Trong Lúc việc dẫn đến những bóng cung cấp dẫn thứ nhất - chi phí thân ái của những vi mạch tân tiến - nhập trong những năm 1940 tiếp tục phụ thuộc vào Germanium , ko lâu tiếp sau đó, silicon tiếp tục thay cho thế người bằng hữu chúng ta sắt kẽm kim loại của chính nó như 1 vật tư cung cấp dẫn hóa học nền bền lâu. Bell Labs và Texas Cụ chính thức tạo ra thương nghiệp những bóng cung cấp dẫn dựa vào silicon nhập năm 1954. 

Các mạch tích thích hợp silicon thứ nhất được tạo ra nhập trong những năm 1960 và cho tới những năm 1970, những CPU chứa chấp silicon và được trở nên tân tiến. Cho rằng technology cung cấp dẫn dựa vào silicon tạo ra trở nên xương sinh sống của năng lượng điện tử và năng lượng điện toán tân tiến, không tồn tại gì sửng sốt Lúc tất cả chúng ta gọi trung tâm hoạt động và sinh hoạt của ngành công nghiệp này là 'Thung lũng Silicon'.

(Để với ánh nhìn cụ thể về lịch sử hào hùng và sự trở nên tân tiến của Thung lũng Silicon và technology vi mạch, tôi review cao tư liệu của American Experience có tên Thung lũng Silicon). Không lâu sau khoản thời gian công tía những bóng cung cấp dẫn thứ nhất, việc làm của Bell Labs với silicon tiếp tục dẫn theo một bước ngoặt rộng lớn loại nhì nhập năm 1954: Sạc Pin quang quẻ năng lượng điện silicon (mặt trời) thứ nhất.

Xem thêm: tính diện tích tứ giác

Trước cơ, phát minh khai quật tích điện kể từ mặt mày trời sẽ tạo rời khỏi sức khỏe bên trên trái khoáy khu đất được nghĩ rằng ko thể vì chưng đa số. Nhưng chỉ tư năm tiếp theo, nhập năm 1958, vệ tinh ranh thứ nhất chạy vì chưng pin mặt mày trời silicon tiếp tục xoay quanh trái khoáy khu đất. 

Đến những năm 1970, những phần mềm thương nghiệp mang lại technology tích điện mặt mày trời tiếp tục trở nên tân tiến trở nên những phần mềm bên trên mặt mày khu đất như hỗ trợ tích điện thắp sáng bên trên những giàn khoan dầu xa bờ và uỷ thác hạn chế đường tàu. Trong nhì thập kỷ qua loa, việc dùng tích điện mặt mày trời đã tiếp tục tăng bám theo cung cấp số nhân. Ngày ni, những technology quang quẻ năng lượng điện dựa vào silicon cướp khoảng chừng 90% thị ngôi trường tích điện mặt mày trời toàn thế giới.

Sản xuất

Phần rộng lớn silicon được tinh luyện từng năm - khoảng chừng 80 tỷ lệ - được tạo ra bên dưới dạng ferrosilicon nhằm dùng nhập luyện gang và  luyện thép . Ferrosilicon hoàn toàn có thể chứa chấp bất kể điểm nào là kể từ 15 cho tới 90 tỷ lệ silicon tùy nằm trong nhập đòi hỏi của phòng máy.

Các  thích hợp kim  của Fe và silicon được tạo ra bằng phương pháp dùng lò năng lượng điện hồ nước quang quẻ chìm qua loa luyện hạn chế. Quặng nhiều silic và một mối cung cấp carbon như phàn nàn ly (than luyện kim) được nghiền nát nhừ và hóa học nhập lò cùng theo với Fe vụn.

Ở sức nóng chừng bên trên 1900 ° C (3450 ° F), carbon phản xạ với oxy với nhập quặng, tạo ra trở nên khí carbon monoxide. Sắt và silicon còn sót lại, trong lúc cơ, tiếp sau đó phối kết hợp sẽ tạo rời khỏi ferrosilicon lạnh lẽo chảy, hoàn toàn có thể được tích lũy bằng phương pháp vấp nhập đế của lò. Sau Lúc được sản xuất giá buốt và tấp nập cứng, ferrosilicon tiếp sau đó hoàn toàn có thể được vận gửi và dùng thẳng nhập tạo ra Fe thép.

Phương pháp tương tự động, ko bao hàm Fe, được dùng nhằm tạo ra silicon loại luyện kim có tính tinh ranh khiết to hơn 99%. Silic luyện kim cũng rất được dùng nhập luyện thép, na ná tạo ra những kim loại tổng hợp đúc nhôm và hóa hóa học silane.

Silic luyện kim được phân loại bám theo cường độ tạp hóa học của Fe,  nhôm và can xi với nhập kim loại tổng hợp. Ví dụ, 553 sắt kẽm kim loại silicon chứa chấp thấp hơn 0,5 tỷ lệ của từng Fe và nhôm, và thấp hơn 0,3 tỷ lệ can xi.

Khoảng 8 triệu tấn ferrosilicon được tạo ra từng năm bên trên toàn thế giới, với Trung Quốc cướp khoảng chừng 70% nhập tổng số này. Các căn nhà tạo ra rộng lớn bao hàm Tập đoàn Luyện kim Erdos, Ningxia Rongsheng Ferroalloy, Tập đoàn OM Vật liệu và Elkem.

Thêm 2,6 triệu tấn silicon luyện kim - hoặc khoảng chừng 20% ​​tổng sắt kẽm kim loại silicon tinh luyện - được tạo ra thường niên. Trung Quốc, một đợt nữa, cướp khoảng chừng 80 tỷ lệ sản lượng này. Một điều sửng sốt so với nhiều người là những loại silicon tích điện mặt mày trời và năng lượng điện tử chỉ chiếm khoảng chừng một lượng nhỏ (ít rộng lớn nhì phần trăm) nhập toàn bộ tạo ra silicon tinh luyện. Để tăng cấp lên sắt kẽm kim loại silicon tích điện mặt mày trời (polysilicon), chừng tinh ranh khiết nên tăng lên đến mức 99,9999% (6N) silicon nguyên vẹn hóa học. Nó được triển khai trải qua một trong những tía cách thức, thịnh hành nhất là tiến độ của Siemens.

Quy trình của Siemens tương quan tới việc và lắng đọng tương đối chất hóa học của một loại khí dễ dàng cất cánh tương đối được gọi là trichlorosilane. Tại sức nóng chừng 1150 ° C (2102 ° F) trichlorosilane được thổi qua loa một phân tử silicon có tính tinh ranh khiết cao được gắn ở đầu que. Khi nó trải qua, silicon có tính tinh ranh khiết cao kể từ khí được và lắng đọng bên trên phân tử giống như.

Lò phản xạ tầng hóa học lỏng (FBR) và technology silicon tăng cấp luyện kim (UMG) cũng rất được dùng nhằm tăng mạnh sắt kẽm kim loại trở nên polysilicon phù phù hợp với ngành công nghiệp quang quẻ năng lượng điện. Hai trăm tía mươi ngàn tấn polysilicon và được tạo ra nhập năm trước đó. Các căn nhà tạo ra tiên phong hàng đầu bao hàm GCL Poly, Wacker-Chemie và OCI.

Cuối nằm trong, sẽ tạo rời khỏi silicon cung cấp năng lượng điện tử phù phù hợp với ngành công nghiệp cung cấp dẫn và một trong những technology quang quẻ năng lượng điện chắc chắn, polysilicon nên được quy đổi trở nên silicon đơn tinh ranh thể siêu tinh ranh khiết trải qua tiến độ Czochralski. Để thực hiện điều này, polysilicon được nấu nướng chảy vào trong nồi nấu nướng ở sức nóng chừng 1425 ° C (2597 ° F) nhập một không khí trơ. Một tinh ranh thể phân tử gắn que sau này được nhúng nhập sắt kẽm kim loại lạnh lẽo chảy và kể từ từ cù và vô hiệu hóa, tạo ra thời hạn mang lại silicon trở nên tân tiến bên trên vật tư phân tử giống như.

Sản phẩm nhận được là một trong thanh (hoặc bó) của sắt kẽm kim loại silicon đơn tinh ranh thể hoàn toàn có thể cao cho tới 99.999999999 (11N) tỷ lệ nguyên vẹn hóa học. Thanh này hoàn toàn có thể được trộn tạp với boron hoặc phốt pho bám theo đòi hỏi nhằm kiểm soát và điều chỉnh những đặc thù cơ học tập lượng tử bám theo đòi hỏi. Thanh đơn tinh ranh thể hoàn toàn có thể được vận gửi mang lại quý khách, hoặc được hạn chế trở nên những tấm mỏng mảnh và tiến công bóng hoặc kết cấu cho những người người sử dụng rõ ràng.

Các ứng dụng

Trong Lúc khoảng chừng chục triệu tấn ferrosilicon và sắt kẽm kim loại silicon được tinh luyện từng năm, phần rộng lớn silicon được dùng thương nghiệp thực sự ở dạng khoáng hóa học silicon, được dùng nhập tạo ra tất cả kể từ xi-măng, xi măng, và gốm sứ, cho tới thủy tinh ranh và Polime.

Ferrosilicon, như tiếp tục chú ý, là dạng silicon sắt kẽm kim loại được dùng thịnh hành nhất. Kể kể từ đợt thứ nhất dùng khoảng chừng 150 năm trước đó, ferrosilicon vẫn là một trong tác nhân khử oxy cần thiết nhập tạo ra carbon và  thép ko han gỉ . Ngày ni, luyện thép vẫn là kẻ dung nạp ferrosilicon lớn số 1.

Ferrosilicon với một trong những phần mềm ngoài những việc luyện thép. Nó là một trong kim loại tổng hợp chi phí sản xuất  magiê  ferrosilicon, một hóa học tạo ra nốt được dùng nhằm tạo ra Fe dễ dàng uốn nắn, na ná nhập quy trình Pidgeon nhằm tinh luyện magiê có tính tinh ranh khiết cao. Ferrosilicon cũng hoàn toàn có thể được dùng nhằm chế tạo  kim loại tổng hợp silicon sắt kẽm kim loại chịu nóng và  làm mòn na ná thép silicon, được dùng nhập tạo ra mô tơ năng lượng điện và lõi máy trở nên áp.

Silic luyện kim hoàn toàn có thể được dùng nhập tạo ra thép na ná một tác nhân kim loại tổng hợp nhập đúc nhôm. Các thành phần xe cộ tương đối vì chưng nhôm-silicon (Al-Si) nhẹ nhõm và mạnh rộng lớn những thành phần được đúc kể từ nhôm nguyên vẹn hóa học. Các thành phần xe hơi như khối mô tơ và khoanh lốp là một trong những thành phần vì chưng nhôm đúc thịnh hành nhất.

Gần 1/2 số silicon luyện kim được ngành công nghiệp chất hóa học dùng nhằm tạo ra silica bốc sương (một hóa học thực hiện đặc và hít ẩm), silan (một hóa học liên kết) và silicone (chất bịt kín, hóa học kết bám và hóa học bôi trơn). Polysilicon cung cấp quang quẻ năng lượng điện hầu hết được dùng trong những việc sản xuất pin mặt mày trời polysilicon. Cần khoảng chừng năm tấn polysilicon sẽ tạo rời khỏi một megawatt mô-đun tích điện mặt mày trời.

Hiện ni, technology tích điện mặt mày trời polysilicon cướp rộng lớn 1/2 tích điện mặt mày trời được tạo ra bên trên toàn thế giới, trong lúc technology monosilicon góp phần khoảng chừng 35%. Tổng nằm trong, 90 tỷ lệ tích điện mặt mày trời được dùng vì chưng trái đất được tích lũy vì chưng technology dựa vào silicon.

Xem thêm: ổ sinh thái là gì

Monocstall silicon cũng là một trong vật tư cung cấp dẫn cần thiết được nhìn thấy trong số tranh bị năng lượng điện tử tân tiến. Là một vật tư cơ hóa học được dùng nhập tạo ra bóng cung cấp dẫn cảm giác ngôi trường (FET), đèn LED chiếu sáng và mạch tích thích hợp, silicon hoàn toàn có thể được nhìn thấy nhập đa số toàn bộ những PC, điện thoại cảm ứng thông minh địa hình, Tablet, TV, radio và những tranh bị liên hệ tân tiến không giống. Người tao dự trù rằng rộng lớn 1 phần tía toàn bộ những tranh bị năng lượng điện tử với chứa chấp technology cung cấp dẫn dựa vào silicon.

Cuối nằm trong, cacbua silic kim loại tổng hợp cứng được dùng trong tương đối nhiều phần mềm năng lượng điện tử và phi năng lượng điện tử, bao hàm trang sức đẹp tổ hợp, hóa học cung cấp dẫn sức nóng chừng cao, gốm cứng, khí cụ hạn chế, đĩa phanh, giũa ngót, áo kháng đạn và những thành phần thực hiện lạnh lẽo.

Nguồn: thebalance.com