समूह IV (IVA समूह) के मुख्य उपसमूह के तत्वों का दूसरा प्रतिनिधि आवधिक प्रणालीडी। आई। मेंडेलीव - सिलिकॉन सी।

प्रकृति में, सिलिकॉन ऑक्सीजन के बाद दूसरा सबसे प्रचुर मात्रा में है। रासायनिक तत्व. पृथ्वी की पपड़ी के एक चौथाई से अधिक भाग में इसके यौगिक हैं। सबसे आम सिलिकॉन यौगिक सिलिकॉन ऑक्साइड (IV) SiO 2 है, इसका दूसरा नाम सिलिका है। प्रकृति में, यह खनिज क्वार्ट्ज (चित्र। 158) बनाता है, जिनमें से कई किस्में - रॉक क्रिस्टल और इसका प्रसिद्ध बैंगनी रूप - नीलम, साथ ही एगेट, ओपल, जैस्पर, चेलेडोनी, कारेलियन, सजावटी के रूप में जाना जाता है और अर्द्ध कीमती पत्थर. सिलिकॉन ऑक्साइड (IV) में साधारण और क्वार्ट्ज रेत भी होती है।

चावल। 158.
डोलोमाइट में एम्बेडेड क्वार्ट्ज क्रिस्टल

सिलिकॉन ऑक्साइड (IV) (चकमक पत्थर, चैलेडोनी, आदि) पर आधारित खनिजों की किस्मों में से, आदिम लोगों ने उपकरण बनाए। यह चकमक पत्थर था, यह वर्णनातीत और बहुत टिकाऊ पत्थर नहीं था, जिसने पाषाण युग की शुरुआत को चिह्नित किया - चकमक औजारों का युग (चित्र। 159)। इसके दो कारण हैं: चकमक पत्थर की व्यापकता और उपलब्धता, साथ ही छिल जाने पर तेज काटने वाले किनारों को बनाने की इसकी क्षमता।

चावल। 159.
पाषाण युग के औजार

दूसरे प्रकार के प्राकृतिक सिलिकॉन यौगिक सिलिकेट हैं। उनमें से, एल्युमिनोसिलिकेट्स सबसे आम हैं (यह स्पष्ट है कि इन सिलिकेट्स में रासायनिक तत्व एल्यूमीनियम होता है)। एल्युमिनोसिलिकेट्स में ग्रेनाइट शामिल है, विभिन्न प्रकारमिट्टी, अभ्रक। एक एल्यूमीनियम मुक्त सिलिकेट, उदाहरण के लिए, अभ्रक है, जिससे दुर्दम्य कपड़े बनाए जाते हैं।

सिलिकॉन ऑक्साइड (IV) SiO2 पौधों और जानवरों के जीवन के लिए आवश्यक है। यह पौधों के तनों और जानवरों के सुरक्षात्मक आवरणों को ताकत देता है (चित्र 160)। उसके लिए धन्यवाद, नरकट, नरकट और घोड़े की पूंछ संगीनों की तरह मजबूत खड़े होते हैं, तेज सेज के पत्ते चाकू की तरह कटे हुए होते हैं, एक कटे हुए खेत पर सुइयों की तरह चुभन होती है, और अनाज के डंठल इतने मजबूत होते हैं कि वे मकई के खेत को खेतों में से नीचे गिरने की अनुमति नहीं देते हैं। बारिश और हवा। मछली के तराजू, कीट के गोले, तितली के पंख, पक्षी के पंख और जानवरों के फर मजबूत होते हैं क्योंकि इनमें सिलिका होता है।

चावल। 160.
सिलिकॉन (IV) ऑक्साइड पौधों के तनों और जानवरों के सुरक्षात्मक आवरण को ताकत देता है

सिलिकॉन यौगिक मानव बालों और नाखूनों को चिकनाई और मजबूती देते हैं।

सिलिकॉन भी निचले जीवों का हिस्सा है - डायटम और रेडिओलेरियन, जीवित पदार्थ की सबसे नाजुक गांठ जो सिलिका से उनके नायाब सौंदर्य कंकाल बनाते हैं (चित्र। 161)।

चावल। 161.
डायटम (ए) और रेडियोलेरियन (बी) के कंकाल सिलिका से बने होते हैं

सिलिकॉन गुण. आप सौर ऊर्जा से चलने वाले माइक्रोकैलकुलेटर का उपयोग करते हैं और इसलिए आपको क्रिस्टलीय सिलिकॉन की समझ है। यह एक अर्धचालक है। धातुओं के विपरीत, इसकी विद्युत चालकता बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है। उपग्रहों, अंतरिक्ष यान, स्टेशनों और छतों पर (चित्र 162), सौर पैनल स्थापित किए जाते हैं जो सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। सेमीकंडक्टर क्रिस्टल, और मुख्य रूप से सिलिकॉन, उनमें काम करते हैं। सिलिकॉन सौर सेल अवशोषित सौर ऊर्जा के 10% तक विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर सकते हैं।

चावल। 162.
घर की छत पर सोलर बैटरी

सिलिकॉन ऑक्सीजन में जलता है, जिससे सिलिकॉन ऑक्साइड (IV) बनता है जिसे आप पहले से जानते हैं:

एक अधातु होने के कारण, गर्म होने पर, सिलिकॉन धातुओं के साथ मिलकर सिलिकाइड बनाता है, उदाहरण के लिए:

सिलिसाइड्स पानी या एसिड द्वारा आसानी से विघटित हो जाते हैं, और सिलिकॉन, सिलाने का एक गैसीय हाइड्रोजन यौगिक जारी किया जाता है:

हाइड्रोकार्बन के विपरीत, सिलेन हवा में अनायास प्रज्वलित होता है और सिलिकॉन (IV) ऑक्साइड और पानी बनाने के लिए जलता है:

मीथेन सीएच 4 की तुलना में सिलेन की बढ़ी हुई प्रतिक्रियाशीलता को इस तथ्य से समझाया गया है कि सिलिकॉन का परमाणु आकार कार्बन से बड़ा है, इसलिए सी-एच रासायनिक बंधन सी-एच बांड से कम मजबूत हैं।

सिलिकॉन क्षार के केंद्रित जलीय घोलों के साथ परस्पर क्रिया करता है, जिससे सिलिकेट और हाइड्रोजन बनते हैं:

सिलिकॉन मैग्नीशियम या कार्बन के साथ सिलिकॉन (IV) ऑक्साइड से इसे कम करके प्राप्त किया जाता है:

सिलिकॉन ऑक्साइड (IV), या सिलिकॉन डाइऑक्साइड, या सिलिका SiO 2, जैसे CO 2, एक एसिड ऑक्साइड है। हालांकि, CO2 के विपरीत, इसमें आणविक नहीं, बल्कि एक परमाणु क्रिस्टल जाली होती है। इसलिए, SiO2 एक ठोस और अपवर्तक पदार्थ है। यह पानी और एसिड में नहीं घुलता है, सिवाय, जैसा कि आप जानते हैं, हाइड्रोफ्लोरिक, लेकिन इसके साथ बातचीत करता है उच्च तापमानक्षार के साथ सिलिकिक एसिड के लवण बनाने के लिए - सिलिकेट:

धातु ऑक्साइड या कार्बोनेट के साथ सिलिकॉन (IV) ऑक्साइड को फ्यूज करके सिलिकेट भी प्राप्त किया जा सकता है:

सोडियम और पोटैशियम के सिलिकेट घुलनशील ग्लास कहलाते हैं। उनके जलीय घोल प्रसिद्ध सिलिकेट गोंद हैं।

उन पर मजबूत एसिड की कार्रवाई से सिलिकेट्स के समाधान से - हाइड्रोक्लोरिक, सल्फ्यूरिक, एसिटिक और यहां तक ​​\u200b\u200bकि कार्बोनिक, सिलिकिक एसिड H 2 SiO 3 प्राप्त होता है (चित्र। 163):

चावल। 163. सिलिकेट आयन के लिए गुणात्मक प्रतिक्रिया

इसलिए, H 2 SiO 3 एक बहुत ही कमजोर अम्ल है। यह पानी में अघुलनशील है और एक जिलेटिनस अवक्षेप के रूप में प्रतिक्रिया मिश्रण से अवक्षेपित होता है, कभी-कभी घोल की पूरी मात्रा को भरकर, इसे जेली, जेली के समान अर्ध-ठोस द्रव्यमान में बदल देता है। जब यह द्रव्यमान सूख जाता है, तो एक अत्यधिक झरझरा पदार्थ बनता है - सिलिका जेल, जो व्यापक रूप से एक सोखना के रूप में उपयोग किया जाता है - अन्य पदार्थों का अवशोषक।

प्रयोगशाला प्रयोग संख्या 40
सिलिकिक अम्ल प्राप्त करना और उसके गुणों का अध्ययन करना

सिलिकॉन का अनुप्रयोग. आप पहले से ही जानते हैं कि सिलिकॉन का उपयोग अर्धचालक पदार्थों के साथ-साथ एसिड प्रतिरोधी मिश्र धातुओं को प्राप्त करने के लिए किया जाता है। जब क्वार्ट्ज रेत को उच्च तापमान पर कोयले के साथ जोड़ा जाता है, तो सिलिकॉन कार्बाइड SiC बनता है, जो कठोरता में हीरे के बाद दूसरे स्थान पर है। इसलिए, इसका उपयोग मशीन टूल्स के कटर को तेज करने और कीमती पत्थरों को चमकाने के लिए किया जाता है।

पिघला हुआ क्वार्ट्ज विभिन्न प्रकार के क्वार्ट्ज रासायनिक कांच के बने पदार्थ बनाने के लिए उपयोग किया जाता है, जो उच्च तापमान का सामना कर सकता है और अचानक ठंडा होने पर दरार नहीं करता है।

सिलिकॉन यौगिक कांच और सीमेंट के उत्पादन के आधार के रूप में कार्य करते हैं।

साधारण खिड़की के शीशे में एक रचना होती है जिसे सूत्र Na 2 O CaO 6SiO 2 द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। यह विशेष कांच की भट्टियों में सोडा, चूना पत्थर और रेत के मिश्रण को मिलाकर प्राप्त किया जाता है।

कांच की एक विशिष्ट विशेषता नरम करने की क्षमता है और पिघली हुई अवस्था में, कांच के जमने पर संरक्षित कोई भी आकार ले लेता है। टेबलवेयर और अन्य ग्लास उत्पादों का उत्पादन इसी पर आधारित है।

कांच को अतिरिक्त गुण दिए जाते हैं विभिन्न योजक. तो, लेड ऑक्साइड की शुरूआत से, क्रिस्टल ग्लास प्राप्त होता है, क्रोमियम ऑक्साइड ग्लास को रंग देता है हरा रंग, कोबाल्ट ऑक्साइड - नीले रंग में, आदि। (चित्र। 164)।

चावल। 164.
रंगीन कांच उत्पाद

कांच मानव जाति के सबसे पुराने आविष्कारों में से एक है। पहले से ही 3-4 हजार साल पहले, मिस्र, सीरिया, फेनिशिया और काला सागर क्षेत्र में कांच का उत्पादन विकसित किया गया था।

कांच न केवल कारीगरों के लिए बल्कि कलाकारों के लिए भी एक सामग्री है। प्राचीन रोम के स्वामी उच्च पूर्णता तक पहुंचे, वे जानते थे कि रंगीन कांच कैसे प्राप्त करें और उनमें से मोज़ेक के टुकड़े कैसे बनाएं।

चावल। 165.
नोट्रे डेम कैथेड्रल, चार्ट्रेस की सना हुआ ग्लास खिड़कियों में सना हुआ ग्लास

कला के कांच के काम हैं अनिवार्य गुणकोई भी बड़ा संग्रहालय, और चर्चों की रंगीन रंगीन कांच की खिड़कियां, मोज़ेक पैनल - उसके लिए उज्ज्वलउदाहरण (चित्र। 165)। रूसी विज्ञान अकादमी की सेंट पीटर्सबर्ग शाखा के एक परिसर में, पीटर I का एक मोज़ेक चित्र है, जिसे एम. वी. लोमोनोसोव (चित्र। 166) द्वारा बनाया गया है।

चावल। 166.
पीटर I का मोज़ेक चित्र

कांच का दायरा बहुत व्यापक है। यह खिड़की, बोतल, दीपक, दर्पण कांच है; ऑप्टिकल ग्लास - चश्मे के चश्मे से लेकर कैमरा ग्लास तक; अनगिनत ऑप्टिकल उपकरणों के लेंस - सूक्ष्मदर्शी से लेकर दूरबीन तक।

सिलिकॉन यौगिक से प्राप्त एक अन्य महत्वपूर्ण सामग्री सीमेंट है। यह विशेष रोटरी भट्टों में मिट्टी और चूना पत्थर सिंटरिंग द्वारा प्राप्त किया जाता है।

जब सीमेंट पाउडर को पानी के साथ मिलाया जाता है, तो एक सीमेंट पेस्ट बनता है, या, जैसा कि बिल्डर इसे "सीमेंट मोर्टार" कहते हैं, जो धीरे-धीरे सख्त हो जाता है। जब सीमेंट में रेत या कुचल पत्थर मिलाया जाता है, तो कंक्रीट को भराव के रूप में प्राप्त किया जाता है। इसमें लोहे का फ्रेम लगाने से कंक्रीट की ताकत बढ़ जाती है - प्रबलित कंक्रीट प्राप्त होती है, जिससे दीवार के पैनल, फर्श के ब्लॉक, पुल ट्रस आदि बनाए जाते हैं।

सिलिकेट उद्योग कांच और सीमेंट के उत्पादन में लगा हुआ है। यह सिलिकेट सिरेमिक - ईंट, चीनी मिट्टी के बरतन (चित्र 167), फ़ाइनेस और उनसे बने उत्पादों का भी उत्पादन करता है।

चावल। 167.
चीनी मिटटी

सिलिकॉन की खोज. यद्यपि पहले से ही प्राचीन काल में लोग रोज़मर्रा के जीवन में सिलिकॉन यौगिकों का व्यापक रूप से उपयोग करते थे, सिलिकॉन ही पहली बार 1824 में स्वीडिश रसायनज्ञ जे जे बर्ज़ेलियस द्वारा प्राप्त किया गया था। हालांकि, उनसे 12 साल पहले, जे. गे-लुसाक और एल. टेनार्ड द्वारा सिलिकॉन प्राप्त किया गया था, लेकिन यह अशुद्धियों से बहुत दूषित था।

लैटिन नाम सिलिकियम की उत्पत्ति लैटिन शब्द सिलेक्स - "फ्लिंट" से हुई है। रूसी नाम "सिलिकॉन" ग्रीक क्रेमनोस से आया है - "क्लिफ, रॉक"।

नए शब्द और अवधारणाएं

1. प्राकृतिक सिलिकॉन यौगिक: सिलिका, क्वार्ट्ज और इसकी किस्में, सिलिकेट्स, एल्युमिनोसिलिकेट्स, एस्बेस्टस।
2. सिलिकॉन का जैविक महत्व।
3. सिलिकॉन गुण: अर्धचालक, ऑक्सीजन, धातु, क्षार के साथ बातचीत।
4. सिलेन।
5. सिलिकॉन (चतुर्थ) ऑक्साइड। इसकी संरचना और गुण: क्षार, मूल आक्साइड, कार्बोनेट और मैग्नीशियम के साथ बातचीत।
6. सिलिकिक अम्ल और उसके लवण। घुलनशील कांच।
7. सिलिकॉन और उसके यौगिकों का उपयोग।
8. काँच।
9. सीमेंट

भौतिक गुण
सिलिकॉन समूह IV का एक तत्व है, इसका परमाणु क्रमांक 14 है और इसका परमाणु द्रव्यमान 28.06 है। एक घन सेंटीमीटर में परमाणुओं की संख्या 5*10v22 होती है।
सिलिकॉन, जर्मेनियम की तरह, हीरे के प्रकार के क्यूबिक जाली में एक स्थिरांक a = 5.4198 A के साथ क्रिस्टलीकृत होता है, जिसमें यूनिट सेल के नोड्स पर 8 सिलिकॉन परमाणु होते हैं, जिनकी समन्वय संख्या 4 होती है। पड़ोसी परमाणुओं और के बीच न्यूनतम दूरी सिलिकॉन का जालक स्थिरांक जर्मेनियम की तुलना में कम होता है। इसलिए, सिलिकॉन में टेट्राहेड्रल सहसंयोजक बंधन अधिक मजबूत होता है, जो सिलिकॉन के बड़े बैंड गैप और जर्मेनियम की तुलना में इसके उच्च गलनांक के कारण होता है।
सिलिकॉन एक गहरे भूरे रंग का पदार्थ है जिसमें नीले रंग का रंग होता है। इसकी उच्च कठोरता के कारण, जो मूसी के अनुसार 7 है, यह बहुत भंगुर है; प्रभाव पर उखड़ जाती है, इसलिए न केवल ठंड में, बल्कि गर्म अवस्था में भी इसे संसाधित करना मुश्किल है।
99.9% Si की शुद्धता वाले सिलिकॉन का गलनांक 1413-1420°C निर्धारित किया जाता है। उच्च शुद्धता वाले सिलिकॉन का गलनांक 1480-1500°C होता है।
सिलिकॉन का क्वथनांक 2400-2630°C की सीमा में होता है। 25°C पर सिलिकॉन का घनत्व 2.32-2.49 g/cm3 होता है। पिघलने के दौरान, सिलिकॉन का घनत्व बढ़ जाता है, जिसे समन्वय संख्या बढ़ाने की दिशा में शॉर्ट-रेंज ऑर्डर संरचना के पुनर्व्यवस्था द्वारा समझाया गया है। इसलिए, ठंडा होने पर, यह मात्रा में बढ़ जाता है, और पिघलने पर कम हो जाता है। पिघलने के दौरान सिलिकॉन की मात्रा में कमी 9-10% है।
पर क्रिस्टलीय सिलिकॉन की तापीय चालकता कमरे का तापमान 0.2-0.26cal / सेकंड * सेमी * डिग्री के बराबर। 20-100 डिग्री सेल्सियस की सीमा में ताप क्षमता 0.181 कैल / जी * डिग्री है। 298°K से गलनांक तक ठोस सिलिकॉन की ऊष्मा क्षमता की निर्भरता को समीकरण द्वारा वर्णित किया जाता है

सीपी \u003d 5.70 + 1.02 * 10v-3T-1.06 * 10v-5T-2 cal / deg * mol।

तरल अवस्था में क्वथनांक तक, ताप क्षमता 7.4 cal/deg*mol है। 1200 डिग्री सेल्सियस से पिघलने बिंदु तक तापमान पर> 99.99% शुद्धता के साथ सिलिकॉन की गर्मी क्षमता 6.53 कैल / डिग्री * मोल है, और पिघलने बिंदु से 1500 डिग्री सेल्सियस 6.12 कैल / डिग्री * मोल है। शुद्ध सिलिकॉन के संलयन की ऊष्मा 12095 ± 100 cal/g* परमाणु है।
ठोस सिलिकॉन के वाष्प दाब में 1200°K से गलनांक में परिवर्तन को समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है

आईजी पी मिमी एचजी कला। \u003d -18000 / टी - 1.022 आईजीटी + 12.83,

और तरल सिलिकॉन के लिए

आईजी पी मिमी एचजी कला। \u003d -17100 / टी - 1.022 आईजी टी + 12.31।

गलनांक पर सिलिकॉन का वाष्प दाब ~10v-2mm Hg होता है। कला।
1450 डिग्री सेल्सियस पर हीलियम वातावरण में ZrO2, TiO2, और MgO सबस्ट्रेट्स पर सेसाइल ड्रॉप विधि द्वारा मापा गया पिघला हुआ सिलिकॉन का सतह तनाव 730 डायन/सेमी है।
विद्युत गुण
सिलिकॉन अपने विद्युत गुणों के संदर्भ में एक विशिष्ट अर्धचालक है। बढ़ते तापमान के साथ, सिलिकॉन की विद्युत प्रतिरोधकता तेजी से घट जाती है। जब पिघलाया जाता है, तो इसमें तरल धातुओं की विद्युत चालकता विशेषता होती है।
300°K पर, सिलिकॉन (p) की विद्युत प्रतिरोधकता उसमें अशुद्धियों की मात्रा पर निर्भर करती है।
98.5% की शुद्धता वाले सिलिकॉन में p \u003d 0.8 ओम * सेमी, 99.97% -12.6 ओम * सेमी, वर्णक्रमीय रूप से शुद्ध सिलिकॉन 30 ओम * सेमी है। शुद्धतम सिलिकॉन नमूनों में p = 16,000 ओम*cm होता है।
नीचे सिलिकॉन की कुछ सैद्धांतिक रूप से गणना की गई विद्युत विशेषताएं हैं, जिनकी अपनी चालकता है (300 डिग्री सेल्सियस पर):

वर्तमान में के परिणामस्वरूप प्राप्त विद्युत रूप से सक्रिय अशुद्धियों की न्यूनतम सांद्रता गहराई से सफाईसिलिकॉन, 10 से 13 सेमी-3 है।
उच्च तापमान पर सिलिकॉन में वर्तमान वाहक की गतिशीलता जाली कंपन द्वारा बिखरने से और कम तापमान पर अशुद्धता आयनों द्वारा निर्धारित की जाती है।
तापमान के आधार पर सिलिकॉन में इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की गतिशीलता में परिवर्तन निम्नलिखित समीकरणों द्वारा निर्धारित किया जाता है:

μn \u003d 1.2 * 10v8 * T-2 सेमी 2 / वी * सेकंड;
μr \u003d 2.9 * 10v9 * T-2.7 सेमी 2 / वी * सेकंड।

कमरे के तापमान पर सिलिकॉन में इलेक्ट्रॉन गतिशीलता में उल्लेखनीय कमी पी = 1.0 ओम * सेमी के अनुरूप वर्तमान वाहक एकाग्रता पर होती है, और छेद गतिशीलता - पी = 10 ओम * सेमी पर होती है।
सिलिकॉन में चार्ज कैरियर्स का जीवनकाल एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न होता है: औसतन, मी = 200 μsec।
अर्धचालक प्रौद्योगिकी के लिए बहुत महत्वअन्य तत्वों के साथ सिलिकॉन मिश्र धातुएं हैं, मुख्यतः III और V समूह। इन तत्वों को कुछ विद्युत गुण प्रदान करने के लिए कम मात्रा में गहरे शुद्ध सिलिकॉन में पेश किया जाता है।
अर्धचालक उपकरणों का संचालन - डायोड, ट्रायोड, फोटोकल्स, थर्मोएलेमेंट्स इलेक्ट्रॉन-छेद संक्रमण के गुणों पर आधारित होते हैं, जो कुछ तत्वों के साथ सिलिकॉन को डोपिंग करके प्राप्त किए जाते हैं। सिलिकॉन में एन-कंडक्टिविटी बनाने के लिए, इसे फॉस्फोरस, आर्सेनिक, या एंटीमनी के साथ डोप किया जाता है, और पी-कंडक्टिविटी प्राप्त करने के लिए, इसे अक्सर बोरॉन के साथ डोप किया जाता है। सबसे महत्वपूर्ण दाता तत्व फास्फोरस और आर्सेनिक हैं।
सिलिकॉन कई पिघली हुई धातुओं, जैसे एल्यूमीनियम, टिन, सीसा, जस्ता में अच्छी तरह से घुल जाता है। ठोस सिलिकॉन में धातुओं की घुलनशीलता आमतौर पर बहुत कम होती है।
वर्तमान में, अन्य तत्वों के साथ सिलिकॉन के तीस से अधिक राज्य आरेख ज्ञात हैं। सिलिकॉन कई तत्वों के साथ रासायनिक यौगिक बनाता है, विशेष रूप से फास्फोरस, आर्सेनिक, बोरॉन, लिथियम, मैंगनीज, लोहा, कोबाल्ट, निकल, कैल्शियम, मैग्नीशियम, सल्फर, सेलेनियम, आदि के साथ। अन्य तत्वों के साथ, उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम, बेरिलियम, टिन के साथ , गैलियम, इंडियम, सुरमा, आदि गलनक्रांतिक प्रकार की प्रणालियाँ बनाते हैं।
रासायनिक गुण
सिलिकॉन 900 डिग्री सेल्सियस तक हवा में ऑक्सीकरण के लिए प्रतिरोधी है, हालांकि, इस तापमान पर, जल वाष्प सिलिकॉन का ऑक्सीकरण करता है, और उच्च तापमान पर, जल वाष्प पूरी तरह से सिलिकॉन द्वारा विघटित होता है।
1000 डिग्री सेल्सियस और उससे अधिक पर, सिलिकिक एनहाइड्राइड या सिलिका SiO2 बनाने के लिए वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा सिलिकॉन को दृढ़ता से ऑक्सीकृत किया जाता है। सिलिकॉन केवल चाप तापमान पर हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, सिलिकॉन-हाइड्रोजन यौगिक बनाता है।
1300°C पर नाइट्रोजन की उपस्थिति में, सिलिकॉन नाइट्राइड Si3N4 बनाता है। यह लगभग 2000 डिग्री सेल्सियस पर एक सफेद अपवर्तक पाउडर है।
सिलिकॉन आसानी से हलाइड्स के साथ बातचीत करता है, उदाहरण के लिए, फ्लोरीन के साथ - कमरे के तापमान पर, क्लोरीन के साथ - 200-300 डिग्री सेल्सियस पर, ब्रोमीन के साथ - 450-500 डिग्री सेल्सियस पर, और आयोडीन के साथ - उच्च तापमान पर, 700-750 डिग्री सेल्सियस।
सिलिकॉन फॉस्फोरस, आर्सेनिक और सुरमा के साथ उनके क्वथनांक तक प्रतिक्रिया नहीं करता है; यह कार्बन और बोरॉन के साथ बहुत अधिक तापमान (-2000°C) पर ही प्रवेश करता है।
सिलिकॉन को सल्फ्यूरिक, हाइड्रोक्लोरिक, नाइट्रिक और हाइड्रोफ्लोरिक सहित किसी भी एकाग्रता के सभी एसिड के प्रतिरोध की विशेषता है। सिलिकॉन केवल हाइड्रोफ्लोरिक और नाइट्रिक एसिड (HF+HNO3) के मिश्रण में घुलता है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड और ब्रोमीन के एडिटिव्स युक्त नाइट्रिक एसिड में सिलिकॉन कम तीव्रता से घुलता है।
एसिड के विपरीत, क्षारीय समाधान सिलिकॉन को अच्छी तरह से भंग कर देते हैं; उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन निकलती है और सिलिकिक एसिड के लवण बनते हैं

सी + 2KOH + H2O = K2SiO3 + 2H2।

हाइड्रोजन पेरोक्साइड की उपस्थिति में, क्षार में सिलिकॉन का विघटन तेज होता है।
सिलिकॉन नक़्क़ाशी के लिए, क्षारीय और एसिड आदि का उपयोग किया जाता है। क्षारीय वगैरह अधिक मजबूत होते हैं, इसलिए इनका उपयोग सतह के दूषित पदार्थों को हटाने के लिए किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप टूटी हुई संरचना वाली परतें होती हैं। मशीनिंगऔर मैक्रो-दोषों का पता लगाने के लिए। इस प्रयोजन के लिए, सिलिकॉन को KOH या NaOH के उबलते जलीय घोल में उकेरा जाता है।
सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल पर अव्यवस्थाओं का पता लगाने के लिए, अम्लीय वगैरह का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, पारा नाइट्रेट के साथ सीपी -4।
सिलिकॉन संयोजकता 2 और 4 के साथ रासायनिक यौगिक बनाता है। द्विसंयोजक सिलिकॉन यौगिक बहुत स्थिर नहीं होते हैं। सिलिकॉन ऑक्सीजन के साथ दो यौगिक बनाता है: SiO - मोनोऑक्साइड और SiO2 - सिलिकॉन डाइऑक्साइड।
सिलिकॉन मोनोऑक्साइड SiO प्रकृति में नहीं होता है, लेकिन यह आसानी से बनता है जब SiO2 कार्बन के साथ 1500 डिग्री सेल्सियस पर कम हो जाता है:

SiO2 + C → SiO + CO,

या 1350 डिग्री सेल्सियस पर क्वार्ट्ज के साथ सिलिकॉन की बातचीत में:

सी + SiO2 2SiO.

उच्च तापमान पर, इस प्रतिक्रिया का संतुलन दाईं ओर शिफ्ट हो जाता है, क्योंकि सिलिकॉन मोनोऑक्साइड गैसीय अवस्था में प्राप्त होता है। जब 1700 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, तो सिलिकॉन मोनोऑक्साइड पूरी तरह से उच्च हो जाता है, और उच्च तापमान पर यह Si और SiO2 में अनुपातहीन हो जाता है।
सिलिकॉन मोनोऑक्साइड SiO - 2.13 के घनत्व के साथ गहरे पीले रंग का पाउडर; उच्च तापमान पर भी करंट का संचालन नहीं होता है, इसलिए इसका उपयोग एक इन्सुलेट सामग्री के रूप में किया जाता है।
सिलिकॉन का एक बहुत ही महत्वपूर्ण रासायनिक यौगिक इसका डाइऑक्साइड (क्वार्ट्ज) है। यह यौगिक बहुत स्थिर है, इसका गठन गर्मी की एक बड़ी रिहाई के साथ होता है:

Si + O2 = SiO2 + 203 किलो कैलोरी।

क्वार्ट्ज एक रंगहीन पदार्थ है जिसका गलनांक ~1713°C और क्वथनांक 2590°C होता है।
जब पिघले हुए क्वार्ट्ज को ठंडा किया जाता है, तो पारदर्शी क्वार्ट्ज ग्लास बनता है, जो सिलिकॉन और अन्य अर्धचालक पदार्थों के उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले उपकरणों के निर्माण के लिए सबसे महत्वपूर्ण सामग्रियों में से एक है।
जब SiO2 को 2000-2200°C पर कोयले के साथ गर्म किया जाता है, तो सिलिकॉन कार्बाइड SiC बनता है, जिसमें अर्धचालक गुण होते हैं।
सिलिकॉन हैलाइड के साथ काफी मजबूत यौगिक बनाता है, भौतिक रासायनिक गुणइन यौगिकों को तालिका में दिया गया है। 57.

सिलिकॉन हैलाइड यौगिक SiF4, SiCl4, SiBr4 और SiI3 तत्वों से सरल संश्लेषण द्वारा या कार्बन की उपस्थिति में एक हैलाइड के साथ SiO2 प्रतिक्रिया करके प्राप्त किया जा सकता है:

Si + 2Cl2 → SiCl4,
SiO2 + 2Cl2 + C → SiCl4 + CO2,
Si + 2I2 → SiI4,
SiO2 + 2Br2 + C → SiBr4 + CO2।

सिलिकॉन हैलाइड-सिलेन यौगिक हाइड्रोक्लोरिनेशन या सिलिकॉन के हाइड्रोब्रोमिनेशन की प्रतिक्रियाओं में बनते हैं:

Si + 3HCl → SiHCl3 + H2,
सी + 3HBr → SiHBr3 + H2,

जो तुलनात्मक रूप से आगे बढ़ते हैं कम तामपान, लगभग 300 डिग्री सेल्सियस।
सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड SiCl4 एक रंगहीन पारदर्शी तरल है जो हाइड्रोलिसिस और हाइड्रोजन क्लोराइड के गठन के कारण हवा में जोरदार धूम्रपान करता है। सिलिका जेल बनाने के लिए पानी विघटित होता है:

SiCli + 4H2O → 4HCl + Si(OH)4।

सिलिकॉन टेट्राआयोडाइड SiI4 एक रंगहीन क्रिस्टलीय पदार्थ है। हवा में गर्म करने पर टेट्राआयोडाइड वाष्प आसानी से प्रज्वलित हो जाती है।
Trichlorosilane SiHCl3 एक ज्वलनशील तरल है जिसमें कमरे के तापमान पर बहुत अधिक वाष्प दबाव होता है। इसलिए, ट्राइक्लोरोसिलेन को आमतौर पर सीलबंद स्टील के कंटेनरों में संग्रहित किया जाता है जो उच्च दबाव का सामना कर सकते हैं।
सिलिकॉन कार्बनिक यौगिकों में कार्बन की जगह ले सकता है, इस प्रकार सिलिकॉन हाइड्रोजन यौगिकों का निर्माण कर सकता है - सिलेन। साइलेन्स हाइड्रोकार्बन के गुणों के समान हैं। साइलेन्स के कुछ गुण तालिका में दिए गए हैं। 58.

इस प्रकार के यौगिकों को प्रयोगशाला परिस्थितियों में प्राप्त किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, मजबूत हाइड्रोक्लोरिक एसिड में मैग्नीशियम सिलसाइड को भंग करके:

Mg2Si + 4HCl → 2MgCl2 + SiH4।

यह प्रतिक्रिया कठिन है। मोनोसिलेन के साथ, विभिन्न पॉलीसिलेन बन सकते हैं और हाइड्रोजन जारी किया जा सकता है।
सभी साइलेन हवा में आसानी से ऑक्सीकृत हो जाते हैं। आणविक भार बढ़ने के साथ उनकी प्रतिक्रियाशीलता बढ़ती है। सिलाने वाले बर्तनों में हवा पहुंचाना बहुत खतरनाक होता है।
मोनोसिलेन SiH4 एक रंगहीन गैस है, जो हवा और नमी के अभाव में काफी स्थिर होती है। मोनोसिलेन हवा के साथ एक विस्फोटक मिश्रण बनाता है; -180 डिग्री सेल्सियस पर भी फ्लैश के साथ ऑक्सीकरण कर सकता है।
मोनोसिलेन को पॉलीसिलेन की तुलना में अधिक तापीय स्थिरता की विशेषता है। 400 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म होने पर, मोनोसिलेन तत्वों में विघटित हो जाता है, अनाकार सिलिकॉन जारी करता है:

SiH4 → Si + 2H2।

इस प्रतिक्रिया का उपयोग सिलेन विधि द्वारा सिलिकॉन के उत्पादन में किया जाता है। SiO2 बनाने के लिए पानी से सिलेन तेजी से और पूरी तरह से विघटित हो जाते हैं:

SiH4 + 2H2O = SiO2 + 4H2,
Si3H8 + 6H2O = 3SiO2 + 10H2।

क्षार के जलीय विलयन द्वारा सिलाने भी तेजी से और पूरी तरह से विघटित हो जाते हैं:

SiH4 + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 4H2।

जब हाइड्रोजन परमाणुओं को प्रतिस्थापित करते हुए, उनके अणुओं में हैलाइड पेश किए जाते हैं, तो सिलेन की स्थिरता तेजी से बढ़ जाती है। प्रतिस्थापित साइलेन की श्रृंखला में, ट्राइक्लोरोसिलेन SiHCl3 सबसे बड़ी रुचि है; इसकी कमी से शुद्ध सिलिकॉन प्राप्त होता है।
सिलिकॉन का अनुप्रयोग
सेमीकंडक्टर के रूप में सिलिकॉन को जर्मेनियम से पहले जाना जाता है। हालांकि, सिलिकॉन को उसके शुद्धतम रूप में प्राप्त करने की कठिनाई ने प्रौद्योगिकी में इसके उपयोग में देरी की।
हाल ही में विकसित और विकसित प्रभावी तरीकेउच्च स्तर की शुद्धता के लिए सिलिकॉन की शुद्धि, इसलिए अर्धचालक उपकरणों में सिलिकॉन का तेजी से उपयोग किया जाता है। तो, सिलिकॉन का उपयोग करंट रेक्टिफायर (डायोड), रेडियो वेव एम्पलीफायर (ट्रायोड) बनाने के लिए किया जाता है। इस मामले में, उच्च-शक्ति एम्पलीफायरों के लिए, सिलिकॉन इलेक्ट्रोड बड़ी सतहों के साथ बनाए जाते हैं जो अर्धचालक के इलेक्ट्रॉनिक और छेद वाले हिस्सों को अलग करते हैं।
सिलिकॉन कार्य करता है अच्छी चीज़और फोटोवोल्टिक कन्वर्टर्स के लिए। इसलिए, सौर बैटरी बनाने के लिए, सिलिकॉन फोटोकल्स का उपयोग किया जाता है, जिसे सौर ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। सूर्य के प्रकाश के उपयोग के लिए उनकी वर्णक्रमीय संवेदनशीलता में सिलिकॉन फोटोकन्वर्टर सबसे उपयुक्त हैं।
जर्मेनियम की तुलना में सिलिकॉन के कई फायदे हैं: इसमें एक बड़ा बैंड गैप है, जो उच्चतम आउटपुट विद्युत शक्ति प्रदान करता है; सिलिकॉन डिवाइस उच्च तापमान पर काम कर सकते हैं (यदि जर्मेनियम उपकरणों का ऑपरेटिंग तापमान 60-80 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं है, तो सिलिकॉन डायोड 200 डिग्री सेल्सियस पर काम कर सकते हैं)।
सिलिकॉन यौगिक भी उपकरणों में आवेदन पाते हैं। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग सुरंग डायोड (गैर-रेखीय प्रतिरोध) आदि के निर्माण के लिए किया जाता है।