silic là kim loại hay phi kim

Bạn đang xem: silic là kim loại hay phi kim

Nguyên tố với số vẹn toàn tử số 14 xuất hiện nay ngẫu nhiên trong số khoáng chất silicat, bao hàm silica, fenspat và mica, là bộ phận chủ yếu của những loại đá thông dụng như thạch anh và tụt xuống thạch. Một phân phối sắt kẽm kim loại (hoặc sắt kẽm kim loại ), silicon với một vài đặc thù của tất cả sắt kẽm kim loại và phi sắt kẽm kim loại.

Giống như nước - tuy nhiên không phải như đa số những sắt kẽm kim loại - silicon thu hẹp ở tình trạng lỏng và nở rời khỏi Lúc hóa rắn. Nó với tâm điểm chảy và sôi kha khá cao, và Lúc kết tinh ma tạo nên trở thành cấu hình tinh ma thể hình khối vàng. Quan trọng so với tầm quan trọng của silicon là hóa học phân phối dẫn và việc dùng nó nhập năng lượng điện tử là cấu hình vẹn toàn tử của nhân tố, bao hàm tứ electron hóa trị được chấp nhận silicon link với những nhân tố không giống một cơ hội đơn giản.

Tính chất

Biểu tượng vẹn toàn tử: Si

Số vẹn toàn tử: 14

Loại vẹn toàn tố: Á kim

Mật độ: 2,329g / cm3

Điểm giá buốt 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 ngược là silic vô đánh giá.

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

Sau Henry Bessemer văn minh hóa của ngành công nghiệp phát triển thép nhập thời điểm giữa thế kỷ 19, tiếp tục với ông tơ quan hoài rộng lớn nhập thép luyện kim và phân tích nhập chuyên môn phát triển thép. Vào thời khắc phát triển ferrosilicon công nghiệp thứ nhất nhập trong thời gian 1880, vai trò của silicon trong các việc nâng cao phỏng mềm nhập gang và thép khử oxy và được làm rõ.

Việc phát triển ferrosilicon sớm và được triển khai nhập lò cao bằng phương pháp khử quặng với chứa chấp silic vị phàn nàn, kéo theo gang bạc, một loại ferrosilicon với nồng độ silic lên đến 20%.

Sự cải cách và phát triển của lò hồ nước quang quẻ năng lượng điện nhập vào đầu thế kỷ trăng tròn được chấp nhận không những phát triển thép to hơn, mà còn phải phát triển nhiều ferrosilicon rộng lớn. Năm 1903, một group chuyên nghiệp phát triển 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 nên thép ko cần là phần mềm độc nhất cho những hợp ý hóa học silicon được kinh doanh thương mại hóa trước vào cuối thế kỷ 19. Để phát triển vàng tự tạo nhập năm 1890, Edward Goodrich Acheson tiếp tục nung giá buốt silicat nhôm vị phàn nàn ly bột và phát triển cacbua silic (SiC).

Ba năm tiếp theo Acheson tiếp tục cấp cho vị sáng tạo mang đến cách thức phát triển của tớ và xây dựng Công ty Carborundum (carborundum là tên thường gọi cộng đồng của silicon carbide nhập thời khắc đó) mang đến mục tiêu phát triển và phân phối những thành phầm trau sút.

Đến vào đầu thế kỷ trăng tròn, những đặc thù dẫn năng lượng điện của silicon carbide cũng được quan sát và hợp ý hóa học này được dùng thực hiện máy thăm dò trong số đài phân phát thanh đầu tàu. Một vị sáng tạo mang đến máy thăm dò tinh ma thể silicon và được cấp cho mang đến GW Pickard nhập năm 1906.

Năm 1907, đi-ốt phân phát sáng sủa thứ nhất (LED) được dẫn đến bằng phương pháp bịa năng lượng điện áp nhập tinh ma thể silicon carbide. Trong trong thời gian 1930, việc dùng silicon tiếp tục cải cách và phát triển nằm trong với việc cải cách và phát triển của những thành phầm chất hóa học mới mẻ, bao hàm cả silan và silicon. Sự cải cách và phát triển của khí giới năng lượng điện tử nhập thế kỷ qua loa đã và đang khăng khít nghiêm ngặt với silicon và những đặc điểm khác biệt của chính nó.

Trong Lúc việc dẫn đến những bóng phân phối dẫn thứ nhất - chi phí thân thuộc của những vi mạch văn minh - nhập trong thời gian 1940 tiếp tục nhờ vào Germanium , ko lâu tiếp sau đó, silicon tiếp tục thay cho thế người đồng đội bọn họ sắt kẽm kim loại của chính nó như 1 vật tư phân phối dẫn hóa học nền bền lâu hơn. Bell Labs và Texas Cụ chính thức phát triển thương nghiệp những bóng phân phối dẫn dựa vào silicon nhập năm 1954. 

Các mạch tích hợp ý silicon thứ nhất được phát triển nhập trong thời gian 1960 và cho tới những năm 1970, những Chip xử lý chứa chấp silicon và được cải cách và phát triển. Cho rằng technology phân phối dẫn dựa vào silicon tạo nên trở thành xương sinh sống của năng lượng điện tử và năng lượng điện toán văn minh, 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 tầm nhìn cụ thể về lịch sử dân tộc và sự cải cách và phát triển của Thung lũng Silicon và technology vi mạch, tôi Reviews cao tư liệu của American Experience có tên Thung lũng Silicon). Không lâu sau khoản thời gian công tía những bóng phân phối dẫn thứ nhất, việc làm của Bell Labs với silicon tiếp tục kéo theo một bước ngoặt rộng lớn loại nhị nhập năm 1954: Sạc Pin quang quẻ năng lượng điện silicon (mặt trời) thứ nhất.

Xem thêm: tờ tự kiểm học sinh

Trước ê, ý tưởng phát minh khai quật tích điện kể từ mặt mày trời muốn tạo rời khỏi sức khỏe bên trên ngược khu đất được cho rằng ko thể vị đa số. Nhưng chỉ tứ năm tiếp theo, nhập năm 1958, vệ tinh ma thứ nhất chạy vị pin mặt mày trời silicon tiếp tục xoay quanh ngược khu đất. 

Đến những năm 1970, những phần mềm thương nghiệp mang đến technology tích điện mặt mày trời tiếp tục cải cách và phát triển trở thành những phần mềm bên trên mặt mày khu đất như cung ứng tích điện thắp sáng bên trên những giàn khoan dầu xa khơi và gửi gắm hạn chế đường tàu. Trong nhị thập kỷ qua loa, việc dùng tích điện mặt mày trời đã tiếp tục tăng bám theo cấp cho số nhân. Ngày ni, những technology quang quẻ năng lượng điện dựa vào silicon lúc lắc khoảng tầm 90% thị ngôi trường tích điện mặt mày trời toàn thế giới.

Sản xuất

Phần rộng lớn silicon được tinh luyện hàng năm - khoảng tầm 80 Phần Trăm - được phát triển bên dưới dạng ferrosilicon nhằm dùng nhập luyện gang và  luyện thép . Ferrosilicon rất có thể chứa chấp bất kể điểm này kể từ 15 cho tới 90 Phần Trăm silicon tùy nằm trong nhập đòi hỏi của phòng máy.

Các  hợp ý kim  của Fe và silicon được phát triển 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 nhừ và hóa học nhập lò cùng theo với Fe vụn.

Ở nhiệt độ phỏng bên trên 1900 ° C (3450 ° F), carbon phản xạ với oxy với nhập quặng, tạo nên trở thành khí carbon monoxide. Sắt và silicon sót lại, trong lúc ê, tiếp sau đó phối kết hợp muốn tạo rời khỏi ferrosilicon giá buốt chảy, rất có thể được tích lũy bằng phương pháp va vấp nhập đế của lò. Sau Lúc được sản xuất lạnh lẽo và tấp nập cứng, ferrosilicon tiếp sau đó rất có thể được vận trả và dùng thẳng nhập phát triển Fe thép.

Phương pháp tương tự động, ko bao hàm Fe, được dùng nhằm phát triển silicon loại luyện kim có tính tinh ma khiết to hơn 99%. Silic luyện kim cũng rất được dùng nhập luyện thép, na ná phát triển 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 Phần Trăm của từng Fe và nhôm, và thấp hơn 0,3 Phần Trăm can xi.

Khoảng 8 triệu tấn ferrosilicon được phát triển hàng năm bên trên toàn thế giới, với Trung Quốc lúc lắc khoảng tầm 70% nhập tổng số này. Các ngôi nhà phát triển 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 tầm 20% ​​tổng sắt kẽm kim loại silicon tinh luyện - được phát triển thường niên. Trung Quốc, một đợt nữa, lúc lắc khoảng tầm 80 Phần Trăm 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 một lượng nhỏ (ít rộng lớn nhị phần trăm) nhập toàn bộ phát triển silicon tinh luyện. Để tăng cấp lên sắt kẽm kim loại silicon tích điện mặt mày trời (polysilicon), phỏng tinh ma khiết cần tăng lên đến mức 99,9999% (6N) silicon vẹn toàn hóa học. Nó được triển khai trải qua một trong những tía cách thức, thông dụng nhất là tiến độ của Siemens.

Quy trình của Siemens tương quan tới sự ngọt ngào khá chất hóa học của một loại khí dễ dàng cất cánh khá được gọi là trichlorosilane. Tại nhiệt độ phỏng 1150 ° C (2102 ° F) trichlorosilane được thổi qua loa một phân tử silicon có tính tinh ma khiết cao được gắn ở đầu que. Khi nó trải qua, silicon có tính tinh ma khiết cao kể từ khí được ngọt ngào 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 đẩy mạnh sắt kẽm kim loại trở thành polysilicon phù phù hợp với ngành công nghiệp quang quẻ năng lượng điện. Hai trăm tía mươi ngàn tấn polysilicon và được phát triển nhập năm trước đó. Các ngôi nhà phát triển tiên phong hàng đầu bao hàm GCL Poly, Wacker-Chemie và OCI.

Cuối nằm trong, muốn tạo rời khỏi silicon cấp cho năng lượng điện tử phù phù hợp với ngành công nghiệp phân phối dẫn và một vài technology quang quẻ năng lượng điện chắc chắn, polysilicon cần được quy đổi trở thành silicon đơn tinh ma thể siêu tinh ma khiết trải qua tiến độ Czochralski. Để thực hiện điều này, polysilicon được nấu nướng chảy vào trong nồi nấu nướng ở nhiệt độ phỏng 1425 ° C (2597 ° F) nhập khoảng không gian trơ. Một tinh ma thể phân tử gắn que sau này được nhúng nhập sắt kẽm kim loại giá buốt chảy và kể từ từ xoay và vô hiệu hóa, tạo nên thời hạn mang đến silicon cải cách và phát triển bên trên vật tư phân tử giống như.

Sản phẩm nhận được là 1 thanh (hoặc bó) của sắt kẽm kim loại silicon đơn tinh ma thể rất có thể cao cho tới 99.999999999 (11N) Phần Trăm vẹn toàn hóa học. Thanh này rất 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 ma thể rất có thể được vận trả mang đến quý khách hàng, hoặc được hạn chế trở thành những tấm mỏng tanh và tiến công bóng hoặc kết cấu cho những người sử dụng ví dụ.

Các ứng dụng

Trong Lúc khoảng tầm mươi triệu tấn ferrosilicon và sắt kẽm kim loại silicon được tinh luyện hàng năm, phần rộng lớn silicon được dùng thương nghiệp thực sự ở dạng khoáng hóa học silicon, được dùng nhập phát triển tất cả kể từ xi-măng, xi măng, và gốm sứ, cho tới thủy tinh ma và Polime.

Ferrosilicon, như tiếp tục cảnh báo, là dạng silicon sắt kẽm kim loại được dùng thông dụng nhất. Kể kể từ thứ tự thứ nhất dùng khoảng tầm 150 năm vừa qua, ferrosilicon vẫn là 1 tác nhân khử oxy cần thiết nhập phát triển carbon và  thép ko han . Ngày ni, luyện thép vẫn là kẻ dung nạp ferrosilicon lớn số 1.

Ferrosilicon với một vài phần mềm ngoài những việc luyện thép. Nó là 1 kim loại tổng hợp chi phí sản xuất  magiê  ferrosilicon, một hóa học tạo nên nốt được dùng nhằm phát triển Fe dễ dàng uốn nắn, na ná nhập quy trình Pidgeon nhằm tinh luyện magiê có tính tinh ma khiết cao. Ferrosilicon cũng rất có thể được dùng nhằm chế tạo  kim loại tổng hợp silicon sắt kẽm kim loại độ chịu nhiệt và  làm mòn na ná thép silicon, được dùng nhập phát triển mô tơ năng lượng điện và lõi máy biến chuyển áp.

Silic luyện kim rất có thể được dùng nhập phát triển thép na ná một tác nhân kim loại tổng hợp nhập đúc nhôm. Các phần tử xe cộ khá vị nhôm-silicon (Al-Si) nhẹ nhõm và mạnh rộng lớn những phần tử được đúc kể từ nhôm vẹn toàn hóa học. Các phần tử xe hơi như khối mô tơ và khoanh lốp là một vài phần tử vị nhôm đúc thông dụng nhất.

Gần 50% số silicon luyện kim được ngành công nghiệp chất hóa học dùng nhằm phát triển silica bốc sương (một hóa học thực hiện quánh và hít ẩm), silan (một hóa học liên kết) và silicone (chất bịt kín, hóa học kết bám và hóa học bôi trơn). Polysilicon cấp cho quang quẻ năng lượng điện hầu hết được dùng trong các việc sản xuất pin mặt mày trời polysilicon. Cần khoảng tầm năm tấn polysilicon muốn tạo rời khỏi một megawatt mô-đun tích điện mặt mày trời.

Hiện ni, technology tích điện mặt mày trời polysilicon lúc lắc rộng lớn 50% tích điện mặt mày trời được phát triển bên trên toàn thế giới, trong lúc technology monosilicon góp sức khoảng tầm 35%. Tổng nằm trong, 90 Phần Trăm tích điện mặt mày trời được dùng vị trái đất được tích lũy vị technology dựa vào silicon.

Xem thêm: đại học hàng hải điểm chuẩn

Monocstall silicon cũng là 1 vật tư phân phối dẫn cần thiết được nhìn thấy trong số khí giới năng lượng điện tử văn minh. Là một vật tư cơ hóa học được dùng nhập phát triển bóng phân phối dẫn cảm giác ngôi trường (FET), LED và mạch tích hợp ý, silicon rất có thể được nhìn thấy nhập đa số toàn bộ những PC, điện thoại thông minh địa hình, Tablet, TV, radio và những khí giới liên hệ văn minh không giống. Người tớ dự tính rằng rộng lớn một trong những phần tía toàn bộ những khí giới năng lượng điện tử với chứa chấp technology phân phối 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 quý tổ hợp, hóa học phân phối dẫn nhiệt độ phỏng cao, gốm cứng, công cụ hạn chế, đĩa phanh, trau sút, áo chống đạn và những phần tử thực hiện giá buốt.

Nguồn: thebalance.com