Цахиурын химийн холбоо. Цахиурын атомын бүтэц
(эхний электрон)
(Паулингийн хэлснээр)
| Си | 14 |
| 28,0855 | |
| 3с 2 3х 2 | |
| Цахиур | |
Өгүүллэг
Хамгийн цэвэр хэлбэрээр цахиур 1811 онд Францын эрдэмтэн Жозеф Луис Гэй-Люссак, Луи Жак Тенар нар тусгаарлаж байжээ.
нэрний гарал үүсэл
1825 онд Шведийн химич Жонс Якоб Берзелиус цахиурын хайлуур жонш SiF 4 дээр калийн металлын үйлчлэлээр цэвэр элементийн цахиур гаргаж авсан. Шинэ элементийг "цахиур" гэж нэрлэсэн (лат. силекс- цахиур). Оросын "цахиур" гэсэн нэрийг 1834 онд Оросын химич Герман Иванович Гесс нэвтрүүлсэн. Грек хэлнээс орчуулсан кремнос- "хад, уул."
Байгальд байх
Дэлхийн царцдас дахь тархалтын хувьд цахиур нь бүх химийн элементүүдийн дунд (хүчилтөрөгчийн дараа) хоёрдугаарт ордог. Дэлхийн царцдасын масс нь 27.6-29.5% цахиур юм. Цахиур нь хэдэн зуун янзын байгалийн силикат ба алюминосиликатуудын бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Хамгийн түгээмэл нь цахиур юм - цахиурын давхар исэл (IV) SiO2 (голын элс, кварц, цахиур гэх мэт) нь дэлхийн царцдасын (массаар) 12 орчим хувийг бүрдүүлдэг. Цахиур нь байгальд чөлөөт хэлбэрээр байдаггүй ч дэлхийн дөрөвний нэг нь цахиураас бүрддэг.
Баримт
Үйлдвэрийн хувьд цахиурыг нуман зууханд 1800 ° C-ийн температурт SiO 2 хайлмалыг коксоор багасгаж гаргаж авдаг. Ийм аргаар олж авсан цахиурын цэвэршилт нь ойролцоогоор 99.9% байна. Практикт хэрэглэхэд өндөр цэвэршилттэй цахиур шаардлагатай байдаг тул үүссэн цахиур нь хлоржуулсан байдаг. SiCl 4 ба SiCl 3 H найрлагатай нэгдлүүд үүсдэг.Эдгээр хлоридыг янз бүрийн аргаар хольцоос цэвэрлэж эцсийн шатанд цэвэр устөрөгчөөр багасгадаг. Мөн эхлээд магнийн цахиур Mg 2 Si гаргаж авах замаар цахиурыг цэвэршүүлэх боломжтой. Дараа нь дэгдэмхий моносилан SiH 4-ийг магнийн цахиураас давсны эсвэл цууны хүчлээр гаргаж авдаг. Моносиланыг дахин цэвэршүүлэх, сорбцлох болон бусад аргаар цэвэршүүлж, дараа нь 1000 ° C-ийн температурт цахиур, устөрөгч болгон задалдаг. Эдгээр аргаар олж авсан цахиур дахь хольцын агууламж жингийн 10 −8 -10 −6% хүртэл буурдаг.
Цахиурыг цэвэр хэлбэрээр нь олж авах аргыг Николай Николаевич Бекетов боловсруулсан. ОХУ-ын хамгийн том цахиур үйлдвэрлэгч бол OK Rusal юм - цахиурыг Каменск-Уральский (Свердловск муж) болон Шелехов (Эрхүү муж) дахь үйлдвэрүүдэд үйлдвэрлэдэг.
Физик шинж чанар
Цахиурын болор бүтэц.
Цахиурын болор тор нь шоо хэлбэртэй, нүүр төвтэй, алмааз төрлийн, параметр a = 0.54307 нм (өндөр даралтаар цахиурын бусад полиморф өөрчлөлтүүдийг олж авсан), гэхдээ урттай харьцуулахад Si-Si атомуудын хоорондох холбоосын урттай холбоотой. C-C бондын хувьд цахиурын хатуулаг нь алмазаас хамаагүй бага байдаг. Цахиур нь эмзэг бөгөөд зөвхөн 800 ° C-аас дээш халаахад хуванцар бодис болдог. Сонирхолтой нь цахиур нь 1.1 микрометрийн долгионы уртаас эхэлдэг хэт улаан туяанд тунгалаг байдаг.
Электрофизикийн шинж чанарууд
Анхан шатны цахиур нь шууд бус цоорхойтой ердийн хагас дамжуулагч юм. Өрөөний температурт зурвасын завсар 1.12 эВ, T = 0 К үед 1.21 эВ байна. Өрөөний температурт дотоод дамжуулалт бүхий цахиур дахь цэнэг тээвэрлэгчдийн концентраци 1.5·10 16 м−3 байна. Талст цахиурын цахилгаан шинж чанарт агуулагдах бичил хольцууд ихээхэн нөлөөлдөг. Нүх дамжуулах чадвартай цахиурын нэг талстыг олж авахын тулд III бүлгийн элементүүдийн нэмэлтүүд - бор, хөнгөн цагаан, галли, индий цахиурт; электрон дамжуулалттай - V бүлгийн элементүүдийн нэмэлтүүд - фосфор, хүнцэл эсвэл сурьма. Цахиурын цахилгаан шинж чанар нь дан талстыг боловсруулах нөхцлийг өөрчлөх замаар, ялангуяа цахиурын гадаргууг янз бүрийн химийн бодисоор эмчлэх замаар өөрчлөгдөж болно.
- Электрон хөдөлгөөн: 1300-1400 см²/(v*s).
- Нүхний хөдөлгөөн: 500 см²/(v*s).
- Хамгаалалтын завсар 1.205-2.84*10(^-4)*T
- Электрон ашиглалтын хугацаа: 50-500 мксек
- Электрон дундаж чөлөөт зам: 0.1 см
- Нүхгүй замын урт: 0.02 - 0.06 см
Химийн шинж чанар
Нэгдлүүдийн хувьд цахиур нь +4 эсвэл -4 исэлдэлтийн төлөвийг харуулах хандлагатай байдаг, учир нь орбиталуудын sp³-гибридизацийн төлөв нь цахиурын атомын хувьд илүү түгээмэл байдаг. Тиймээс цахиур (II) оксид SiO-аас бусад бүх нэгдлүүдэд цахиур нь дөрвөн валенттай байдаг.
Химийн хувьд цахиур идэвхгүй байдаг. Өрөөний температурт энэ нь зөвхөн фторын хийтэй урвалд ордог бөгөөд үүний үр дүнд дэгдэмхий цахиур тетрафлорид SiF 4 үүсдэг. 400-500 хэм хүртэл халаахад цахиур нь хүчилтөрөгчтэй урвалд орж SiO 2 давхар исэл, хлор, бром, иодтой харгалзах маш дэгдэмхий тетрахалидын SiHal 4-ийг үүсгэдэг.
Цахиур нь устөрөгчтэй шууд урвалд ордоггүй, устөрөгчтэй цахиурын нэгдлүүдийг - Si nH 2n+2 ерөнхий томьёотой силануудыг шууд бус аргаар олж авдаг. Моносилаан SiH 4 (ихэвчлэн зүгээр л силан гэж нэрлэдэг) нь металлын силицидүүд хүчиллэг уусмалуудтай урвалд ороход ялгардаг, жишээлбэл:
Ca 2 Si + 4HCl → 2CaCl 2 + SiH 4.
Энэ урвалаар үүссэн силан SiH 4 нь бусад силануудын хольц, тухайлбал дисилан Si 2 H 6 ба трисилан Si 3 H 8 хольцыг агуулдаг бөгөөд тэдгээрт нэг холбоогоор холбогдсон цахиурын атомын гинж байдаг (—Si—Si—Si). —) .
Азотын хамт 1000 ° C-ийн температурт цахиур нь нитрид Si 3 N 4, бортой бол дулааны болон химийн хувьд тогтвортой SiB 3, SiB 6, SiB 12 боридуудыг үүсгэдэг. Цахиурын нэгдэл ба түүний үечилсэн хүснэгтийн хамгийн ойрын аналог болох нүүрстөрөгч - цахиурын карбид SiC (карборунд) нь өндөр хатуулаг, химийн урвал багатай байдаг. Карборундыг зүлгүүрийн материал болгон өргөн ашигладаг.
Бие даасан химийн элементийн хувьд цахиур нь зөвхөн 1825 онд хүн төрөлхтөнд мэдэгдэв. Энэ нь мэдээжийн хэрэг цахиурын нэгдлүүдийг маш олон газарт ашиглахад саад болоогүй тул элемент ашиглаагүй газруудыг жагсаахад хялбар болно. Энэ нийтлэлд цахиурын физик, механик болон ашигтай химийн шинж чанарууд, түүний нэгдлүүд, хэрэглээ, мөн цахиур нь ган болон бусад металлын шинж чанарт хэрхэн нөлөөлдөг талаар ярих болно.
Эхлээд цахиурын ерөнхий шинж чанарыг авч үзье. Дэлхийн царцдасын массын 27.6-29.5% нь цахиур юм. Далайн усанд элементийн агууламж нэлээд их байдаг - 3 мг / л хүртэл.
Литосфер дэх элбэг дэлбэг байдлын хувьд цахиур нь хүчилтөрөгчийн дараа хоёрдугаарт ордог. Гэсэн хэдий ч түүний хамгийн алдартай хэлбэр болох цахиур нь давхар исэл бөгөөд түүний шинж чанар нь ийм өргөн хэрэглээний үндэс болсон юм.
Энэ видео нь цахиур гэж юу болохыг танд хэлэх болно.
Үзэл баримтлал ба онцлог
Цахиур нь металл биш боловч өөр өөр нөхцөлд хүчиллэг болон үндсэн шинж чанарыг харуулж чаддаг. Энэ нь ердийн хагас дамжуулагч бөгөөд цахилгааны инженерчлэлд маш өргөн хэрэглэгддэг. Физик болон химийн шинж чанар нь түүний аллотроп төлөв байдлаас ихээхэн хамаардаг. Ихэнхдээ тэд талст хэлбэртэй байдаг, учир нь түүний чанар нь үндэсний эдийн засагт илүү их эрэлт хэрэгцээтэй байдаг.
- Цахиур бол хүний биеийн үндсэн макро элементүүдийн нэг юм. Түүний дутагдал нь ясны эд, үс, арьс, хумсны байдалд сөргөөр нөлөөлдөг. Үүнээс гадна цахиур нь дархлааны тогтолцооны үйл ажиллагаанд нөлөөлдөг.
- Анагаах ухаанд элемент, эс тэгвээс түүний нэгдлүүд анхны хэрэглээгээ яг энэ хүчин чадлаараа олсон. Цахиураар бүрсэн худгийн ус цэвэрхэн байснаас гадна халдварт өвчнийг тэсвэрлэхэд сайнаар нөлөөлсөн. Өнөөдөр цахиур агуулсан нэгдлүүд нь сүрьеэ, атеросклероз, үе мөчний үрэвслийн эсрэг эмийн үндэс болдог.
- Ерөнхийдөө металл бус нь бага идэвхжилтэй боловч цэвэр хэлбэрээр нь олоход хэцүү байдаг. Энэ нь агаарт давхар ислийн давхаргаар хурдан идэвхгүй болж, хариу үйлдэл үзүүлэхээ больсонтой холбоотой юм. Халах үед химийн идэвхжил нэмэгддэг. Үүний үр дүнд хүн төрөлхтөн өөрөөсөө илүү материйн нэгдлүүдийг илүү сайн мэддэг болсон.
Тиймээс цахиур нь бараг бүх металл - силицидтэй хайлш үүсгэдэг. Эдгээр нь бүгд галд тэсвэртэй, хатуулаг шинж чанартай бөгөөд зохих газруудад ашиглагддаг: хийн турбин, зуухны халаагуур.
Металл бусыг Д.И.Менделеевийн хүснэгтийн 6-р бүлэгт нүүрстөрөгч, германий хамт байрлуулсан нь эдгээр бодисуудтай тодорхой нийтлэг шинж чанартай болохыг харуулж байна. Тиймээс нүүрстөрөгчтэй нийтлэг зүйл нь органик төрлийн нэгдлүүд үүсгэх чадвар юм. Үүний зэрэгцээ цахиур нь германий нэгэн адил нийлэгжүүлэхэд хэрэглэгддэг зарим химийн урвалд металын шинж чанарыг харуулж чаддаг.
Давуу болон сул талууд
Цахиур нь үндэсний эдийн засагт ашиглах үүднээс бусад аливаа бодисын нэгэн адил тодорхой ашигтай эсвэл тийм ч ашигтай бус шинж чанартай байдаг. Эдгээр нь ашиглалтын талбайг яг нарийн тодорхойлоход чухал ач холбогдолтой.
- Бодисын чухал давуу тал нь түүний чанар юм олдоц. Байгалийн хувьд энэ нь чөлөөт хэлбэрээр олддоггүй нь үнэн боловч цахиур үйлдвэрлэх технологи нь эрчим хүч зарцуулдаг хэдий ч тийм ч төвөгтэй биш юм.
- Хоёр дахь хамгийн чухал давуу тал бол олон нэгдлүүд үүсэхер бусын ашигтай шинж чанартай. Үүнд силан, силицид, диоксид, мэдээжийн хэрэг, олон төрлийн силикатууд орно. Цахиур ба түүний нэгдлүүдийн нарийн төвөгтэй хатуу уусмал үүсгэх чадвар нь бараг хязгааргүй бөгөөд энэ нь шил, чулуу, керамикийн олон төрлийн өөрчлөлтийг эцэс төгсгөлгүй авах боломжийг олгодог.
- Хагас дамжуулагчийн шинж чанарметалл бус нь түүнийг цахилгаан ба радио инженерийн суурь материал болгон байрлуулдаг.
- Металл бус юм хоргүй, энэ нь аль ч салбарт ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд үүний зэрэгцээ технологийн процессыг болзошгүй аюултай процесс болгон хувиргадаггүй.
Материалын сул талууд нь зөвхөн сайн хатуулагтай харьцангуй эмзэг байдлыг агуулдаг. Цахиур нь даацын байгууламжид ашиглагддаггүй боловч энэ хослол нь талстуудын гадаргууг зохих ёсоор боловсруулах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь багаж хэрэгсэл хийхэд чухал ач холбогдолтой юм.
Одоо цахиурын үндсэн шинж чанаруудын талаар ярилцъя.
Шинж чанар ба шинж чанарууд
Талст цахиурыг үйлдвэрлэлд ихэвчлэн ашигладаг тул түүний шинж чанарууд нь илүү чухал бөгөөд техникийн үзүүлэлтүүдэд өгөгдсөн байдаг. Бодисын физик шинж чанар нь дараах байдалтай байна.
- хайлах цэг - 1417 С;
- Буцлах цэг - 2600С;
- нягт нь 2.33 г/куб. см, энэ нь эмзэг байдлыг илтгэнэ;
- Дулааны багтаамж, дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь хамгийн цэвэр дээж дээр ч тогтмол байдаггүй: 800 Дж / (кг К), эсвэл 0.191 кал / (г градус) ба 84-126 Вт / (м К), эсвэл 0.20-0, 30 кал/(см·сек·град) тус тус;
- хэт улаан туяаны оптикт ашигладаг урт долгионы хэт улаан туяанд ил тод;
- диэлектрик тогтмол - 1.17;
- Mohs масштабын хатуулаг - 7.
Төмөр бус материалын цахилгаан шинж чанар нь хольцоос ихээхэн хамаардаг. Аж үйлдвэрт энэ функцийг хүссэн төрлийн хагас дамжуулагчийг модуляцлах замаар ашигладаг. Хэвийн температурт цахиур нь хэврэг байдаг боловч 800 С-ээс дээш халах үед хуванцар деформаци үүсэх боломжтой.
Аморф цахиурын шинж чанар нь гайхалтай ялгаатай: энэ нь өндөр гигроскоптой бөгөөд ердийн температурт ч илүү идэвхтэй урвалд ордог.
Цахиурын бүтэц, химийн найрлага, мөн шинж чанарыг доорх видеон дээр авч үзнэ.
Найрлага ба бүтэц
Цахиур нь хоёр аллотроп хэлбэрээр байдаг бөгөөд тэдгээр нь хэвийн температурт адилхан тогтвортой байдаг.
- Болорхар саарал нунтаг хэлбэртэй байна. Уг бодис хэдийгээр алмаз шиг болор тортой ч атомуудын хоорондын хэт урт холбооноос болж эмзэг байдаг. Түүний хагас дамжуулагч шинж чанар нь сонирхол татдаг.
- Маш өндөр даралттай үед та авч болно зургаан өнцөгт 2.55 г/куб нягттай өөрчлөлт. см.Гэхдээ энэ үе шат нь практик ач холбогдлыг хараахан олж чадаагүй байна.
- Аморф- бор хүрэн нунтаг. Кристал хэлбэрээс ялгаатай нь энэ нь илүү идэвхтэй урвалд ордог. Энэ нь эхний хэлбэрийн идэвхгүй байдлаас биш, харин агаарт бодис нь давхар ислийн давхаргаар бүрхэгдсэнтэй холбоотой юм.
Үүнээс гадна бодисыг бүрдүүлдэг цахиурын болорын хэмжээтэй холбоотой өөр төрлийн ангиллыг харгалзан үзэх шаардлагатай. Мэдэгдэж байгаагаар болор тор нь зөвхөн атомуудын дарааллыг төдийгүй эдгээр атомуудын бүрдүүлдэг бүтцийг урт хугацааны дараалал гэж нэрлэдэг. Энэ нь том байх тусам бодис нь шинж чанараараа илүү нэгэн төрлийн байх болно.
- Нэг талст– дээж нь нэг болор. Түүний бүтэц нь хамгийн дээд цэгцтэй, шинж чанар нь нэгэн төрлийн, урьдчилан таамаглах боломжтой байдаг. Энэ бол цахилгаан инженерчлэлд хамгийн их эрэлт хэрэгцээтэй материал юм. Гэсэн хэдий ч үүнийг олж авах үйл явц нь нарийн төвөгтэй бөгөөд өсөлтийн хурд бага байдаг тул энэ нь хамгийн үнэтэй зүйлийн нэг юм.
- Олон талст– дээж нь хэд хэдэн том талст ширхэгээс бүрдэнэ. Тэдгээрийн хоорондох хил хязгаар нь нэмэлт согогийн түвшинг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь дээжийн хагас дамжуулагчийн гүйцэтгэлийг бууруулж, илүү хурдан элэгдэлд хүргэдэг. Олон талстыг ургуулах технологи нь илүү энгийн тул материал нь хямд байдаг.
- Поликристалл– бие биенээсээ санамсаргүй байдлаар байрладаг олон тооны мөхлөгүүдээс бүрдэнэ. Энэ бол микроэлектроник болон нарны энергид ашиглагддаг үйлдвэрлэлийн цахиурын хамгийн цэвэр төрөл юм. Олон талст болон нэг талстыг ургуулах түүхий эд болгон ихэвчлэн ашигладаг.
- Аморф цахиур нь энэ ангилалд тусдаа байр суурь эзэлдэг. Энд атомуудын дарааллыг зөвхөн хамгийн богино зайд хадгалдаг. Гэсэн хэдий ч цахилгаан инженерчлэлд энэ нь нимгэн хальс хэлбэрээр ашиглагдаж байна.
Металл бус үйлдвэрлэл
Цэвэр цахиурыг олж авах нь түүний нэгдлүүдийн идэвхгүй байдал, ихэнх нь хайлах температур өндөр байдаг тул тийм ч хялбар биш юм. Аж үйлдвэрийн хувьд тэд ихэвчлэн давхар исэлээс нүүрстөрөгчийг бууруулах арга хэрэглэдэг. Урвалыг нуман зууханд 1800 С-ийн температурт явуулдаг.Ингэж 99,9%-ийн цэвэршилттэй металл бус металлыг авдаг бөгөөд энэ нь түүнийг ашиглахад хангалтгүй юм.
Үүссэн материалыг хлоржуулж, хлорид ба гидрохлорид үүсгэдэг. Дараа нь нэгдлүүдийг бүх боломжит аргаар хольцоос цэвэрлэж, устөрөгчөөр багасгадаг.
Мөн бодисыг магнийн силицид авах замаар цэвэршүүлж болно. Цахиур нь давсны хүчил эсвэл цууны хүчилд өртдөг. Силаныг олж авдаг бөгөөд сүүлийнх нь янз бүрийн аргаар цэвэршүүлдэг - сорбци, залруулга гэх мэт. Дараа нь силаныг 1000 С-ийн температурт устөрөгч, цахиур болгон задалдаг.Энэ тохиолдолд 10 -8 -10 -6% -ийн хольцын фракцтай бодисыг олж авна.
Бодисын хэрэглээ
Аж үйлдвэрийн хувьд металл бус бодисын электрофизик шинж чанар нь хамгийн их сонирхол татдаг. Түүний нэг талст хэлбэр нь шууд бус цоорхойтой хагас дамжуулагч юм. Түүний шинж чанарыг хольцоор тодорхойлдог бөгөөд энэ нь тодорхой шинж чанартай цахиурын талстыг авах боломжтой болгодог. Тиймээс бор, индий нэмснээр нүх дамжуулах чадвартай болор, фосфор эсвэл хүнцэл оруулснаар электрон дамжуулалттай болор ургах боломжтой болдог.
- Цахиур нь орчин үеийн цахилгааны инженерийн үндэс суурь болж өгдөг. Үүнээс транзистор, фотоэлел, нэгдсэн хэлхээ, диод гэх мэтийг хийдэг. Түүгээр ч зогсохгүй төхөөрөмжийн ажиллагааг бараг үргэлж зөвхөн гадаргуугийн гадаргуугийн ойролцоох давхаргаар тодорхойлдог бөгөөд энэ нь гадаргууг боловсруулахад маш тодорхой шаардлагыг тодорхойлдог.
- Металлургийн салбарт техникийн цахиурыг хайлшийн хувиргагч болгон ашигладаг - энэ нь илүү их хүч чадал өгдөг, жишээлбэл, цутгамал төмрийн үйлдвэрлэлд бүрэлдэхүүн хэсэг болгон исэлдүүлэгч бодис болгон ашигладаг.
- Хэт цэвэр, цэвэршүүлсэн металлургийн материалууд нь нарны энергийн үндэс суурь болдог.
- Төмөр бус давхар исэл нь байгальд янз бүрийн хэлбэрээр байдаг. Түүний болор сортууд - опал, оникс, карнелиан, аметист, рок болор нь үнэт эдлэлд байр сууриа олсон. Гаднах төрхөөрөө тийм ч сонирхол татахуйц биш өөрчлөлтүүд - цахиур, кварц - металлурги, барилга, радио электроникийн салбарт ашиглагддаг.
- Металл бус нүүрстөрөгчтэй карбидын нэгдэл нь металлурги, багаж хэрэгсэл, химийн үйлдвэрт ашиглагддаг. Энэ нь өргөн зурвасын хагас дамжуулагч бөгөөд өндөр хатуулагтай - Mohs масштабаар 7, хүч чадал нь түүнийг зүлгүүрийн материал болгон ашиглах боломжийг олгодог.
- Силикатууд - өөрөөр хэлбэл цахиурын хүчлийн давс. Тогтворгүй, температурын нөлөөн дор амархан задардаг. Тэдний гайхалтай онцлог нь олон тооны, олон төрлийн давс үүсгэдэг. Гэхдээ сүүлийнх нь шил, керамик, вааран эдлэл, болор гэх мэтийг үйлдвэрлэх үндэс суурь болдог. Орчин үеийн барилгын ажил нь янз бүрийн силикатууд дээр суурилдаг гэж бид баттай хэлж чадна.
- Шил нь энд хамгийн сонирхолтой тохиолдлыг төлөөлдөг. Үүний үндэс нь алюминосиликатууд боловч бусад бодисын өчүүхэн хольц - ихэвчлэн оксидууд нь материалд маш олон янзын шинж чанар, түүний дотор өнгө өгдөг. -, шавар, шаазан нь үнэндээ ижил томъёотой боловч бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харьцаа өөр, олон янз байдал нь бас гайхалтай юм.
- Металл бус нь өөр нэг чадвартай: цахиурын атомын урт гинж хэлбэрээр нүүрстөрөгч шиг нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Ийм нэгдлүүдийг цахиурын органик нэгдлүүд гэж нэрлэдэг. Тэдний хэрэглээний хамрах хүрээ нь тийм ч сайн мэддэггүй - эдгээр нь силикон, чигжээс, тосолгооны материал гэх мэт.
Цахиур бол маш түгээмэл элемент бөгөөд үндэсний эдийн засгийн олон салбарт ер бусын чухал ач холбогдолтой юм. Түүнээс гадна, зөвхөн бодис нь өөрөө төдийгүй түүний бүх төрөл бүрийн, олон тооны нэгдлүүдийг идэвхтэй ашигладаг.
Энэ видео нь цахиурын шинж чанар, хэрэглээний талаар танд хэлэх болно.
Дэлхий дээр өргөн тархсан цахиурын нэгдлүүдийг хүн төрөлхтөнд чулуун зэвсгийн үеэс мэддэг болсон. Чулуун зэвсгийг хөдөлмөр, ан агнуурын зориулалтаар ашиглах нь хэдэн мянган жилийн турш үргэлжилсэн. Тэдний боловсруулалттай холбоотой цахиурын нэгдлүүдийг ашиглах - шил үйлдвэрлэх нь МЭӨ 3000 оноос эхэлсэн. д. (Эртний Египтэд). Хамгийн эртний цахиурын нэгдэл бол SiO 2 исэл (цахиур) юм. 18-р зуунд цахиурыг энгийн хатуу бодис гэж үздэг байсан бөгөөд үүнийг "дэлхий" гэж нэрлэдэг байсан (түүний нэрэнд тусгагдсан байдаг). Цахиурын найрлагын нарийн төвөгтэй байдлыг И.Я.Берзелиус тогтоосон. Тэрээр 1825 онд анх удаа SiF 4 цахиурын хайлуур жоншоос элементийн цахиур гаргаж авсан бөгөөд сүүлийнхийг калийн металлаар багасгасан. Шинэ элементийг "цахиур" гэж нэрлэсэн (Латин silex - цахиур чулуу). Оросын нэрийг 1834 онд Г.И.Гесс нэвтрүүлсэн.
Байгаль дахь цахиурын тархалт.Цахиур нь дэлхийн царцдасын хоёр дахь хамгийн элбэг (хүчилтөрөгчийн дараа) элемент бөгөөд литосфер дахь дундаж агууламж нь 29.5% (массаар) байдаг. Дэлхийн царцдас дахь цахиур нь амьтан, ургамлын ертөнцөд нүүрстөрөгчтэй адил үндсэн үүрэг гүйцэтгэдэг. Цахиурын геохимийн хувьд түүний хүчилтөрөгчтэй маш хүчтэй холбоо тогтоох нь чухал юм. Литосферийн 12 орчим хувь нь кварцын ашигт малтмал болон түүний сорт хэлбэрийн цахиурын исэл SiO 2 юм. Литосферийн 75% нь янз бүрийн силикат, алюминосиликатаас (хээрийн жонш, гялтгануур, амфибол гэх мэт) бүрддэг. Цахиур агуулсан эрдсийн нийт тоо 400 гаруй байдаг.
Магматик процессын явцад цахиурын сул ялгарал үүсдэг: энэ нь гранитоид (32.3%) ба хэт суурь чулуулагт (19%) хуримтлагддаг. Өндөр температур, өндөр даралттай үед SiO 2-ийн уусах чадвар нэмэгддэг. Түүний усны уураар шилжих нь бас боломжтой байдаг тул гидротермаль судлын пегматитууд нь ихэвчлэн хүдрийн элементүүдтэй (алт-кварц, кварц-касситерит болон бусад судал) холбоотой байдаг кварцын ихээхэн агууламжаар тодорхойлогддог.
Цахиурын физик шинж чанар.Цахиур нь металл гялбаатай хар саарал талстуудыг үүсгэдэг бөгөөд a = 5.431 Å үетэй, 2.33 г/см3 нягттай, нүүр төвтэй шоо хэлбэрийн алмаз хэлбэрийн тортой. Маш өндөр даралтын үед 2.55 г / см 3 нягттай шинэ (зургаан өнцөгт) өөрчлөлтийг олж авсан. Цахиур нь 1417 ° C-т хайлж, 2600 ° C-т буцалгана. Тусгай дулаан багтаамж (20-100 ° C-д) 800 Ж/(кг К), эсвэл 0.191 кал/(г градус); Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь хамгийн цэвэр дээжийн хувьд ч тогтмол биш бөгөөд (25 ° C) 84-126 Вт/(м К) буюу 0.20-0.30 кал/(см сек градус) хооронд байна. Шугаман тэлэлтийн температурын коэффициент 2.33·10 -6 К -1, 120 К-аас доош бол сөрөг болно. Цахиур нь урт долгионы хэт улаан туяанд ил тод байдаг; хугарлын илтгэгч (λ = 6 мкм-ийн хувьд) 3.42; диэлектрик тогтмол 11.7. Цахиур нь диамагнит, атомын соронзон мэдрэмж -0.13-10 -6. Mohs 7.0-ийн дагуу цахиурын хатуулаг, Brinell-ийн дагуу 2.4 Гн/м2 (240 кгс/мм2), уян хатан модуль 109 Гн/м2 (10,890 кгс/мм2), шахагдах чадварын коэффициент 0.325·10 -6 см2 /кг. Цахиур нь хэврэг материал юм; мэдэгдэхүйц хуванцар деформаци нь 800 ° C-аас дээш температурт эхэлдэг.
Цахиур бол олон төрлийн хэрэглээтэй хагас дамжуулагч юм. Цахиурын цахилгаан шинж чанар нь хольцоос ихээхэн хамаардаг. Өрөөний температурт цахиурын өөрийн хувийн эзэлхүүний цахилгаан эсэргүүцлийг 2.3·10 3 ом·м (2.3·10 5 ом·см) гэж авна.
Хагас дамжуулагч цахиур нь p төрлийн дамжуулалт (B, Al, In эсвэл Ga нэмэлтүүд) ба n төрлийн (P, Bi, As эсвэл Sb нэмэлтүүд) нь мэдэгдэхүйц бага эсэргүүцэлтэй байдаг. Цахилгаанаар хэмжсэн зурвасын завсар нь 0 К-д 1.21 эВ, 300 К-д 1.119 эВ болж буурдаг.
Цахиурын химийн шинж чанар.Менделеевийн үелэх систем дэх цахиурын байрлалын дагуу Цахиурын атомын 14 электрон гурван бүрхүүлд тархсан: эхний (цөмөөс) 2 электрон, хоёрдугаарт 8, гуравдугаарт (валент) 4; электрон бүрхүүлийн тохиргоо 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. Дараалсан иончлолын потенциал (eV): 8.149; 16.34; 33.46 ба 45.13. Атомын радиус 1.33Å, ковалент радиус 1.17Å, ионы радиус Si 4+ 0.39Å, Si 4- 1.98Å.
Нэгдлүүдэд цахиур (нүүрстөрөгчтэй төстэй) нь 4 валенттай байдаг. Гэсэн хэдий ч нүүрстөрөгчөөс ялгаатай нь Цахиур нь координацын дугаар 4-тэй хамт 6-ийн координатын тоог харуулдаг бөгөөд энэ нь түүний атомын том эзэлхүүнтэй (ийм нэгдлүүдийн жишээ бол 2- бүлэг агуулсан цахиурын фторидууд юм) тайлбарлагддаг.
Цахиурын атомын бусад атомуудтай химийн холбоо нь ихэвчлэн эрлийз sp 3 орбиталаар дамждаг боловч түүний 5 (хоосон) 3d орбиталын хоёр нь, ялангуяа Цахиур нь зургаан координаттай үед оролцох боломжтой. 1.8 бага цахилгаан сөрөг утгатай (нүүрстөрөгчийн хувьд 2.5; азотын хувьд 3.0 гэх мэт) металл бус нэгдлүүд дэх цахиур нь цахилгаан эерэг бөгөөд эдгээр нэгдлүүд нь туйлын шинж чанартай байдаг. 464 кЖ/моль (111 ккал/моль) -тай тэнцэх хүчилтөрөгчтэй Si - O-ийн өндөр холболтын энерги нь түүний хүчилтөрөгчийн нэгдлүүдийн (SiO 2 ба силикатуудын) тогтвортой байдлыг тодорхойлдог. Si - Si бондын энерги бага, 176 кЖ/моль (42 ккал/моль); Нүүрстөрөгчөөс ялгаатай нь цахиур нь Si атомуудын хооронд урт гинж, давхар холбоо үүсгэдэггүй. Агаарт цахиур нь хамгаалалтын ислийн хальс үүсгэдэг тул өндөр температурт ч тогтвортой байдаг. Хүчилтөрөгчийн хувьд энэ нь 400 ° C-аас эхлэн исэлдэж, цахиурын исэл (IV) SiO 2 үүсгэдэг. Цахиурын (II) оксид SiO нь бас мэдэгдэж байгаа бөгөөд хий хэлбэрээр өндөр температурт тогтвортой байдаг; хурдан хөргөсний үр дүнд Si ба SiO 2-ийн нимгэн холимог болж амархан задардаг хатуу бүтээгдэхүүнийг олж авах боломжтой. Цахиур нь хүчилд тэсвэртэй бөгөөд зөвхөн азот ба гидрофторын хүчлийн холимогт уусдаг; устөрөгч ялгаруулж халуун шүлтийн уусмалд амархан уусдаг. Цахиур нь өрөөний температурт фтортой, халах үед бусад галогентэй урвалд орж SiX 4 ерөнхий томъёоны нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Устөрөгч нь цахиуртай шууд урвалд ордоггүй бөгөөд устөрөгчийн цахиур (силан) нь силицидийг задлах замаар олж авдаг (доороос үзнэ үү). Устөрөгчийн силиконуудыг SiH 4-ээс Si 8 H 18 хүртэл мэддэг (найрлага нь ханасан нүүрсустөрөгчтэй төстэй). Цахиур нь хүчилтөрөгч агуулсан силануудын 2 бүлгийг үүсгэдэг - силоксан ба силоксен. Цахиур нь 1000 ° C-аас дээш температурт азоттой урвалд ордог. 1200 ° C-д ч агаарт исэлддэггүй Si3N4 нитрид нь хүчил (азотын хүчлээс бусад), шүлт, түүнчлэн хайлсан металл, шаард тэсвэртэй байдаг. ач холбогдол. , энэ нь химийн үйлдвэр, галд тэсвэртэй материал үйлдвэрлэх зэрэгт үнэ цэнэтэй материал болгодог. Нүүрстөрөгч (цахиурын карбид SiC) ба бор (SiB 3, SiB 6, SiB 12) бүхий цахиурын нэгдлүүд нь өндөр хатуулаг, түүнчлэн дулааны болон химийн эсэргүүцэлээр тодорхойлогддог. Халах үед цахиур нь органик хлорын нэгдлүүдтэй (жишээлбэл, CH 3 Cl) урвалд ордог (жишээлбэл, зэс зэрэг металлын катализаторын оролцоотойгоор) синтез хийхэд ашигладаг органохалозилануудыг [жишээлбэл, Si (CH 3) 3 Cl] үүсгэдэг. олон тооны цахиурын органик нэгдлүүдийн .
Цахиур нь бараг бүх металл - силицидтэй нэгдлүүд үүсгэдэг (зөвхөн Bi, Tl, Pb, Hg-тэй нэгдлүүд олдоогүй). 250 гаруй силицидийг олж авсан бөгөөд тэдгээрийн найрлага (MeSi, MeSi 2, Me 5 Si 3, Me 3 Si, Me 2 Si болон бусад) нь ихэвчлэн сонгодог валентуудтай таардаггүй. Цахиур нь галд тэсвэртэй, хатуу байдаг; Ферросиликон (тусгай хайлшийг хайлуулахад багасгах бодис, феррохайлшийг үзнэ үү) болон молибдений цахиурын MoSi 2 (цахилгаан зуухны халаагуур, хийн турбины ир гэх мэт) нь хамгийн чухал практик ач холбогдолтой юм.
Цахиур авах.Техникийн цэвэршилттэй цахиур (95-98%) нь графит электродуудын хооронд цахиур SiO 2-ыг багасгах замаар цахилгаан нуман хэлбэрээр гаргаж авдаг. Хагас дамжуулагч технологийн хөгжилтэй холбоотойгоор цэвэр, өндөр цэвэр цахиур гарган авах аргуудыг боловсруулсан байна.Үүний тулд цахиурын анхны нэгдлүүдийн анхан шатны нийлэгжилтийг хийх шаардлагатай бөгөөд үүнээс цахиурыг багасгах буюу дулааны задралаар гаргаж авдаг.
Цэвэр хагас дамжуулагч цахиурыг поликристалл (SiCl 4 эсвэл SiHCl 3-ыг цайр эсвэл устөрөгчөөр багасгах, SiI 4 ба SiH 4-ийн дулааны задрал) ба дан болор (тигельгүй бүс хайлж, нэг талстыг "татах" гэсэн хоёр хэлбэрээр авдаг. хайлсан цахиур - Чехральскийн арга).
Цахиурын хэрэглээ.Тусгай хольцтой цахиурыг хагас дамжуулагч төхөөрөмж (транзистор, термистор, цахилгаан шулуутгагч, тиристор; сансрын хөлөгт ашигладаг нарны фотоэлемент гэх мэт) үйлдвэрлэх материал болгон өргөн ашигладаг. Цахиур нь 1-9 микрон долгионы урттай цацрагт тунгалаг байдаг тул үүнийг хэт улаан туяаны оптикт ашигладаг.
Цахиур нь төрөл бүрийн, өргөжиж буй хэрэглээтэй. Металлургийн салбарт цахиурыг хайлсан металлд ууссан хүчилтөрөгчийг зайлуулахад ашигладаг (деоксид). Цахиур нь төмөр болон өнгөт металлын олон тооны хайлшийн бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Ерөнхийдөө Цахиур нь хайлшийг зэврэлтэнд тэсвэртэй болгож, цутгах шинж чанарыг сайжруулж, механик хүчийг нэмэгдүүлдэг; гэхдээ өндөр түвшинд цахиур нь хэврэгшил үүсгэдэг. Хамгийн чухал нь цахиур агуулсан төмөр, зэс, хөнгөн цагааны хайлш юм. Цахиурын органик нэгдлүүд болон цахиурын нийлэгжилтэд улам их хэмжээний цахиур хэрэглэдэг. Цахиур болон олон тооны силикатуудыг (шавар, хээрийн жонш, гялтгануур, тальк гэх мэт) шил, цемент, керамик, цахилгаан болон бусад үйлдвэрүүд боловсруулдаг.
Цахиур нь бие махбодид янз бүрийн нэгдлүүдийн хэлбэрээр олддог бөгөөд голчлон араг ясны хатуу эд, эд эс үүсэхэд оролцдог. Зарим далайн ургамал (жишээлбэл, диатом) болон амьтад (жишээлбэл, цахиурлаг хөвөн, радиолар) нь далайн ёроолд үхэх үедээ цахиурын (IV) оксидын зузаан хуримтлал үүсгэдэг. Хүйтэн далай, нууруудад цахиураар баяжуулсан биогенийн шавар давамгайлж, халуун оронд. далай - Цахиурын агууламж багатай шохойн шавар. Хуурай газрын ургамлуудын дотроос үр тариа, шанага, далдуу мод, гэзэг зэрэгт цахиур ихээр хуримтлагддаг. Сээр нуруутан амьтдын хувьд үнсний бодис дахь цахиур (IV) оксидын агууламж 0.1-0.5% байдаг. Цахиур нь өтгөн холбогч эд, бөөр, нойр булчирхайд хамгийн их хэмжээгээр агуулагддаг. Хүний өдөр тутмын хоолны дэглэмд 1 г хүртэл цахиур агуулагддаг. Агаарт цахиурын (IV) оксидын тоос их байвал хүний уушгинд нэвтэрч, силикоз өвчин үүсгэдэг.
Бие дэх цахиур.Цахиур нь бие махбодид янз бүрийн нэгдлүүдийн хэлбэрээр олддог бөгөөд голчлон араг ясны хатуу эд, эд эс үүсэхэд оролцдог. Зарим далайн ургамал (жишээлбэл, диатом) болон амьтад (жишээлбэл, цахиурлаг хөвөн, радиолар) нь далайн ёроолд үхэх үедээ цахиурын (IV) оксидын зузаан хуримтлал үүсгэдэг. Хүйтэн далай, нууруудад цахиураар баяжуулсан биогенийн шавар давамгайлж, халуун оронд. далай - Цахиурын агууламж багатай шохойн шавар. Хуурай газрын ургамлуудын дотроос үр тариа, шанага, далдуу мод, гэзэг зэрэгт цахиур ихээр хуримтлагддаг. Сээр нуруутан амьтдын хувьд үнсний бодис дахь цахиур (IV) оксидын агууламж 0.1-0.5% байдаг. Цахиур нь өтгөн холбогч эд, бөөр, нойр булчирхайд хамгийн их хэмжээгээр агуулагддаг. Хүний өдөр тутмын хоолны дэглэмд 1 г хүртэл цахиур агуулагддаг. Агаарт цахиурын (IV) оксидын тоос их байвал хүний уушгинд нэвтэрч силикоз өвчин үүсгэдэг.
Байгальд байдаг бодисын өвөрмөц шинж чанараас шалтгаалан орчин үеийн олон технологийн төхөөрөмж, аппаратууд бий болсон. Хүн төрөлхтөн туршилт хийж, эргэн тойрныхоо элементүүдийг сайтар судлах замаар өөрсдийн шинэ бүтээлүүдийг байнга шинэчилж байдаг - энэ үйл явцыг техникийн дэвшил гэж нэрлэдэг. Энэ нь энгийн, хүн бүрт хүртээмжтэй, өдөр тутмын амьдралд бидний эргэн тойронд байдаг зүйлс дээр суурилдаг. Жишээлбэл, элс: юу нь гайхмаар, ер бусын байж болох вэ? Эрдэмтэд түүнээс цахиурыг тусгаарлаж чадсан бөгөөд үүнгүйгээр компьютерийн технологи байхгүй байсан химийн элемент юм. Түүний хэрэглээний хамрах хүрээ нь олон янз бөгөөд байнга өргөжиж байна. Энэ нь цахиурын атомын өвөрмөц шинж чанар, түүний бүтэц, бусад энгийн бодисуудтай нэгдэх боломжоос үүдэлтэй юм.
Онцлог шинж чанартай
Д.И.Менделеевийн боловсруулсан хувилбарт цахиурыг Si тэмдгээр тэмдэглэсэн байдаг. Энэ нь металл бусд хамаардаг, гурав дахь үеийн үндсэн дөрөв дэх бүлэгт байрладаг, атомын дугаар нь 14. Нүүрстөрөгчтэй ойрхон байгаа нь санамсаргүй биш юм: олон талаараа тэдгээрийн шинж чанарыг харьцуулж болно. Энэ нь идэвхтэй элемент бөгөөд хүчилтөрөгчтэй нэлээд хүчтэй холбоо байдаг тул байгальд цэвэр хэлбэрээр олддоггүй. Гол бодис нь оксид болох цахиур, силикат (элс) юм. Цахиур (түүний байгалийн нэгдлүүд) нь дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл химийн элементүүдийн нэг юм. Агуулгын массын хувьд хүчилтөрөгчийн дараа хоёрдугаарт ордог (28% -иас дээш). Дэлхийн царцдасын дээд давхарга нь давхар исэл (энэ нь кварц), янз бүрийн төрлийн шавар, элс хэлбэрээр цахиур агуулдаг. Хоёр дахь хамгийн түгээмэл бүлэг нь түүний силикатууд юм. Газрын гадаргаас 35 км орчим гүнд боржин чулуу, базальт ордын давхаргууд байдаг бөгөөд үүнд цахиур чулуун нэгдлүүд орно. Дэлхийн цөм дэх агууламжийн хувь хэмжээг хараахан тооцоолоогүй байгаа боловч гадаргад хамгийн ойрхон (900 км хүртэл) мантийн давхаргууд нь силикатуудыг агуулдаг. Далайн усны найрлагад цахиурын агууламж 3 мг/л, 40% нь түүний нэгдлүүдээс бүрддэг. Өнөөдрийг хүртэл хүн төрөлхтний судалж ирсэн өргөн уудам сансар огторгуйд энэ химийн элемент их хэмжээгээр агуулагддаг. Тухайлбал, судлаачдад хүртээмжтэй зайд дэлхийд ойртсон солирууд 20% цахиураас бүрддэг болохыг харуулсан. Манай галактикт энэ элемент дээр тулгуурлан амьдрал үүсэх боломж бий.
Судалгааны үйл явц
Цахиурын химийн элементийг нээсэн түүх хэд хэдэн үе шаттай. Менделеевийн системчилсэн олон бодисыг хүн төрөлхтөн олон зууны турш хэрэглэж ирсэн. Энэ тохиолдолд элементүүд нь байгалийн хэлбэрээрээ байсан, i.e. химийн эмчилгээнд хамрагдаагүй нэгдлүүдэд, тэдгээрийн бүх шинж чанар нь хүмүүст мэдэгддэггүй. Бодисын бүх шинж чанарыг судлах явцад түүнийг ашиглах шинэ чиглэлүүд гарч ирэв. Цахиурын шинж чанарууд өнөөдөр бүрэн судлагдаагүй байна - энэ элемент нь нэлээд өргөн хүрээний, олон янзын хэрэглээтэй тул ирээдүй хойч үеийн эрдэмтдэд шинэ нээлт хийх орон зайг үлдээж байна. Орчин үеийн технологи нь энэ үйл явцыг ихээхэн хурдасгах болно. 19-р зуунд олон алдартай химичүүд цахиурыг цэвэр хэлбэрээр авахыг оролдсон. Үүнийг анх 1811 онд Л.Тенард, Ж.Гей-Люссак нар хийсэн боловч уг элементийг нээсэн нь тухайн бодисыг тусгаарлаад зогсохгүй дүрслэх чадвартай Ж.Берзелиусийнх юм. Шведийн химич 1823 онд цахиур гаргаж авсан бөгөөд үүндээ калийн металл, калийн давс хэрэглэж байжээ. Урвал нь катализаторын дор өндөр температурт явагдсан. Үүссэн энгийн саарал хүрэн бодис нь аморф цахиур байв. Кристал цэвэр элементийг 1855 онд Сент-Клэр Девилл олж авсан. Тусгаарлах хүндрэл нь атомын бондын өндөр бат бэхтэй шууд холбоотой. Аль ч тохиолдолд химийн урвал нь хольцоос цэвэршүүлэх үйл явцад чиглэгддэг бол аморф ба талст загвар нь өөр өөр шинж чанартай байдаг.
Химийн элементийн цахиурын дуудлага
Үүссэн нунтагын анхны нэр - кизель - Берзелиус санал болгосон. Их Британи, АНУ-д цахиурыг цахиур (Цахиур) эсвэл силикон (Цахиур) гэхээс өөр зүйл гэж нэрлэдэггүй. Энэ нэр томъёо нь Латин "цахиур" (эсвэл "чулуу") -аас гаралтай бөгөөд ихэнх тохиолдолд байгальд өргөн тархсан тул "дэлхий" гэсэн ойлголттой холбоотой байдаг. Энэхүү химийн бодисыг орос хэлээр дууддаг нь эх сурвалжаас хамааран өөр өөр байдаг. Үүнийг цахиур (1810 онд Захаров энэ нэр томъёог ашигласан), сицили (1824, Двигубский, Соловьев), цахиур (1825, Страхов) гэж нэрлэдэг байсан бөгөөд зөвхөн 1834 онд Оросын химич Герман Иванович Гесс ихэнх эх сурвалжид өнөөг хүртэл хэрэглэгддэг нэрийг нэвтрүүлсэн. - цахиур. Үүнд Si тэмдгээр тэмдэглэгдсэн байдаг. Цахиурын химийн элементийг хэрхэн уншдаг вэ? Англи хэлээр ярьдаг орнуудын олон эрдэмтэд түүний нэрийг "si" гэж дууддаг эсвэл "цахиур" гэдэг үгийг ашигладаг. Эндээс л компьютерийн тоног төхөөрөмжийн судалгаа, үйлдвэрлэлийн талбай болсон хөндийн дэлхийд алдартай нэр гарчээ. Орос хэлээр ярьдаг хүн ам энэ элементийг цахиур гэж нэрлэдэг (эртний Грекийн "хад, уул" гэсэн үгнээс).
Байгальд тохиолдох: орд
Бүхэл бүтэн уулын системүүд нь цахиурын нэгдлүүдээс тогтдог бөгөөд энэ нь цэвэр хэлбэрээр байдаггүй, учир нь мэдэгдэж буй бүх эрдэс нь давхар исэл эсвэл силикатууд (алюминосиликатууд) байдаг. Гайхалтай үзэсгэлэнтэй чулууг хүмүүс гоёл чимэглэлийн материал болгон ашигладаг - эдгээр нь опал, аметист, янз бүрийн төрлийн кварц, хаш, халцедон, оникс, рок болор, карнелиан болон бусад олон зүйл юм. Эдгээр нь цахиурт янз бүрийн бодис орсны улмаас үүссэн бөгөөд тэдгээрийн нягтрал, бүтэц, өнгө, ашиглалтын чиглэлийг тодорхойлсон. Органик бус ертөнц бүхэлдээ энэ химийн элементтэй холбоотой байж болох бөгөөд энэ нь байгалийн орчинд метал ба металл бус (цайры, магни, кальци, манган, титан гэх мэт) -тэй хүчтэй холбоо үүсгэдэг. Бусад бодисуудтай харьцуулахад цахиур нь үйлдвэрлэлийн хэмжээгээр үйлдвэрлэхэд хялбар байдаг: энэ нь ихэнх төрлийн хүдэр, ашигт малтмалаас олддог. Тиймээс идэвхтэй хөгжиж буй ордууд нь нутаг дэвсгэрийн бодисын хуримтлалаас илүүтэй байгаа эрчим хүчний эх үүсвэртэй холбоотой байдаг. Кварцит, кварцын элс нь дэлхийн бүх оронд байдаг. Цахиурын хамгийн том үйлдвэрлэгч, нийлүүлэгчид нь Хятад, Норвеги, Франц, АНУ (Баруун Виржиниа, Охайо, Алабама, Нью-Йорк), Австрали, Өмнөд Африк, Канад, Бразил юм. Бүх үйлдвэрлэгчид үйлдвэрлэсэн бүтээгдэхүүний төрлөөс (техникийн, хагас дамжуулагч, өндөр давтамжийн цахиур) хамаардаг өөр өөр аргыг ашигладаг. Нэмэлт баяжуулсан, эсвэл эсрэгээр бүх төрлийн хольцоос цэвэршүүлсэн химийн элемент нь түүний цаашдын хэрэглээнээс хамаардаг бие даасан шинж чанартай байдаг. Энэ нь мөн энэ бодист хамаарна. Цахиурын бүтэц нь түүний хэрэглээний хамрах хүрээг тодорхойлдог.
Хэрэглээний түүх
Ихэнхдээ нэрний ижил төстэй байдлаас шалтгаалан хүмүүс цахиур, цахиур чулууг андуурдаг боловч эдгээр ойлголтууд нь ижил биш юм. Тодорхой байцгаая. Өмнө дурьдсанчлан цахиур нь байгальд цэвэр хэлбэрээр байдаггүй бөгөөд энэ нь түүний нэгдлүүдийн талаар (ижил цахиур) хэлэх боломжгүй юм. Бидний авч үзэж байгаа бодисын давхар ислээр үүссэн гол эрдэс, чулуулаг нь элс (гол ба кварц), кварц ба кварцит, цахиур чулуу юм. Энэ нь хүн төрөлхтний хөгжлийн түүхэнд асар их ач холбогдолтой учраас сүүлчийнх нь тухай хүн бүр сонссон байх. Чулуун зэвсгийн үед хүмүүсийн бүтээсэн анхны багаж хэрэгсэл нь энэ чулуутай холбоотой байдаг. Үндсэн хаднаас цавчих үед үүссэн хурц ирмэг нь эртний гэрийн эзэгтэй нарын ажлыг ихээхэн хөнгөвчлөх бөгөөд хурцлах боломж нь анчид, загасчдад хялбар болгосон. Цахиур чулуу нь металл бүтээгдэхүүний бат бөх чанаргүй байсан ч бүтэлгүйтсэн багаж хэрэгслийг шинээр солиход хялбар байв. Үүнийг цахиур чулуу болгон ашиглах нь олон зууны турш үргэлжилсэн - өөр эх сурвалжийг зохион бүтээх хүртэл.
Орчин үеийн бодит байдлын хувьд цахиурын шинж чанар нь уг бодисыг байрыг тохижуулах эсвэл керамик аяга таваг хийхэд ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд үзэсгэлэнтэй гоо зүйн үзэмжээс гадна маш сайн функциональ шинж чанартай байдаг. Түүний хэрэглээний тусдаа хэсэг нь 3000 жилийн өмнө шилийг зохион бүтээсэнтэй холбоотой юм. Энэхүү арга хэмжээ нь цахиур агуулсан нэгдлүүдээс толь, аяга таваг, мозайк будсан цонхыг бүтээх боломжтой болсон. Анхны бодисын томъёог шаардлагатай бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр дүүргэсэн бөгөөд энэ нь бүтээгдэхүүнийг шаардлагатай өнгийг өгөх боломжтой болгож, шилний бат бөх байдалд нөлөөлсөн. Гайхамшигтай гоо үзэсгэлэн, олон янзын урлагийн бүтээлийг хүн цахиур агуулсан эрдэс, чулуугаар хийсэн. Энэ элементийн эдгээх шинж чанарыг эртний эрдэмтэд тодорхойлсон бөгөөд хүн төрөлхтний түүхийн туршид хэрэглэж ирсэн. Тэд ундны усны худаг, хоол хүнс хадгалах агуулах хийж, өдөр тутмын амьдрал, анагаах ухаанд ашигладаг байв. Нунтаглах замаар олж авсан нунтагыг шарханд түрхсэн. Цахиур агуулсан нэгдлээр хийсэн аяганд дусаах усанд онцгой анхаарал хандуулсан. Химийн элемент нь түүний найрлагатай харилцан үйлчилдэг бөгөөд энэ нь олон тооны эмгэг төрүүлэгч бактери, бичил биетнийг устгах боломжтой болсон. Энэ нь бидний авч үзэж буй бодис маш их эрэлт хэрэгцээтэй байгаа бүх салбар биш юм. Цахиурын бүтэц нь түүний олон талт байдлыг тодорхойлдог.
Үл хөдлөх хөрөнгө
Бодисын шинж чанарыг илүү сайн мэдэхийн тулд бүх боломжит шинж чанарыг харгалзан үзэх шаардлагатай. Цахиурын химийн элементийн шинж чанарыг тодорхойлох төлөвлөгөөнд физик шинж чанар, цахилгаан шинж чанар, нэгдлүүдийн судалгаа, урвал, тэдгээрийн шилжилтийн нөхцөл гэх мэт орно. Талст хэлбэрийн цахиур нь металл өнгөтэй хар саарал өнгөтэй байдаг. Нүүрний төвтэй куб тор нь нүүрстөрөгчийн тор (алмаз) -тай төстэй боловч урт холбоосын улмаас тийм ч бат бөх биш юм. 800 ° C хүртэл халаахад хуванцар болгодог, бусад тохиолдолд хэврэг хэвээр байна. Цахиурын физик шинж чанар нь энэ бодисыг үнэхээр өвөрмөц болгодог: энэ нь хэт улаан туяаны цацрагт ил тод байдаг. Хайлах цэг - 1410 0 С, буцлах температур - 2600 0 С, хэвийн нөхцөлд нягтрал - 2330 кг/м 3. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр тогтмол биш, янз бүрийн дээжийн хувьд ойролцоогоор 25 0 С-ийн утгыг авдаг Цахиурын атомын шинж чанар нь түүнийг хагас дамжуулагч болгон ашиглах боломжийг олгодог. Энэхүү хэрэглээний талбар нь орчин үеийн ертөнцөд хамгийн их эрэлт хэрэгцээтэй байдаг. Цахилгаан дамжуулах чанарын утга нь цахиурын найрлага болон түүнтэй хослуулсан элементүүдэд нөлөөлдөг. Тиймээс электрон дамжуулалтыг нэмэгдүүлэхийн тулд сурьма, хүнцэл, фосфорыг нүхний дамжуулалтанд - хөнгөн цагаан, галли, бор, индий ашигладаг. Дамжуулагч болгон цахиур агуулсан төхөөрөмжийг бүтээхдээ тодорхой бодис бүхий гадаргуугийн боловсруулалтыг ашигладаг бөгөөд энэ нь төхөөрөмжийн ажиллагаанд нөлөөлдөг.
Маш сайн дамжуулагч болох цахиурын шинж чанарыг орчин үеийн багаж хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд өргөн ашигладаг. Түүний хэрэглээ нь нарийн төвөгтэй тоног төхөөрөмж (жишээлбэл, орчин үеийн тооцоолох төхөөрөмж, компьютер) үйлдвэрлэхэд онцгой ач холбогдолтой юм.
Цахиур: химийн элементийн шинж чанар
Ихэнх тохиолдолд цахиур нь дөрвөн валент боловч +2 утгатай байж болох бондууд бас байдаг. Хэвийн нөхцөлд энэ нь идэвхгүй, хүчтэй нэгдлүүдтэй, өрөөний температурт зөвхөн хийн дүүргэгч төлөвт байдаг фтортой урвалд ордог. Үүнийг хүрээлэн буй хүчилтөрөгч эсвэл устай харьцах үед ажиглагддаг давхар ислийн хальсаар гадаргууг хаах нөлөөгөөр тайлбарладаг. Урвалыг идэвхжүүлэхийн тулд катализатор ашиглах шаардлагатай: температурыг нэмэгдүүлэх нь цахиур гэх мэт бодисын хувьд тохиромжтой. Химийн элемент нь 400-500 0 С-ийн температурт хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчилдэг бөгөөд үүний үр дүнд давхар ислийн хальс нэмэгдэж, исэлдэлтийн процесс үүсдэг. Температур 50 0 С хүртэл өсөхөд бром, хлор, иодтой урвал ажиглагдаж, дэгдэмхий тетрахалидууд үүсдэг. Цахиур нь устөрөгчийн болон азотын хүчлүүдийн хольцоос бусад хүчилтэй харилцан үйлчилдэггүй, харин халсан төлөвт байгаа аливаа шүлт нь уусгагч юм. Устөрөгчийн цахиур нь зөвхөн цахиурын задралаар үүсдэг бөгөөд устөрөгчтэй урвалд ордоггүй. Бор, нүүрстөрөгчтэй нэгдлүүд нь хамгийн их хүч чадал, химийн идэвхгүй шинж чанартай байдаг. Шүлт ба хүчлийн өндөр эсэргүүцэл нь 1000 0 С-ээс дээш температурт үүсдэг азоттой холбоотой байдаг. Цахиурыг металлуудтай урвалд оруулснаар олж авдаг бөгөөд энэ тохиолдолд цахиурын үзүүлэх валент нь нэмэлт элементээс хамаардаг. Шилжилтийн металлын оролцоотойгоор үүссэн бодисын томъёо нь хүчилд тэсвэртэй байдаг. Цахиурын атомын бүтэц нь түүний шинж чанар, бусад элементүүдтэй харилцах чадварт шууд нөлөөлдөг. Байгальд болон бодист өртөх үед (лабораторийн, үйлдвэрлэлийн нөхцөлд) бонд үүсэх үйл явц ихээхэн ялгаатай байдаг. Цахиурын бүтэц нь түүний химийн идэвхжилийг харуулж байна.
Бүтэц
Цахиур нь өөрийн гэсэн шинж чанартай байдаг. Цөмийн цэнэг нь +14 бөгөөд энэ нь үелэх систем дэх серийн дугаартай тохирч байна. Цэнэглэгдсэн бөөмсийн тоо: протон - 14; электрон - 14; нейтронууд - 14. Цахиурын атомын бүтцийн диаграмм нь дараах байдалтай байна: Si +14) 2) 8) 4. Сүүлийн (гадаад) түвшинд 4 электрон байдаг бөгөөд энэ нь исэлдэлтийн төлөвийг “+” эсвэл “-” -ээр тодорхойлдог. ” тэмдэг. Цахиурын исэл нь SiO 2 (валент 4+) томъёотой, дэгдэмхий устөрөгчийн нэгдэл нь SiH 4 (валент байдал -4) юм. Цахиурын атомын том эзэлхүүн нь зарим нэгдлүүдийг жишээлбэл, фтортой хослуулах үед координацын тоо 6 байх боломжийг олгодог. Моляр масс - 28, атомын радиус - 132 pm, электрон бүрхүүлийн тохиргоо: 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 2.
Өргөдөл
Гадаргуугийн эсвэл бүрэн хольцтой цахиурыг хагас дамжуулагч болгон ашигладаг бөгөөд үүнд өндөр нарийвчлалтай төхөөрөмжүүд (жишээлбэл, нарны фотоэлемент, транзистор, гүйдэл шулуутгагч гэх мэт) бий. Хэт цэвэр цахиур нь нарны зай (энерги) үүсгэхэд ашиглагддаг. Толин тусгал, хийн лазер хийхэд монокристалл хэлбэрийг ашигладаг. Цахиурын нэгдлүүдийг шил, керамик хавтан, аяга таваг, шаазан, вааран эдлэл үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Олж авсан барааны олон төрлийг тодорхойлоход хэцүү байдаг бөгөөд тэдгээрийг ашиглах нь өрхийн түвшинд, урлаг, шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлд тохиолддог. Үүссэн цемент нь барилгын хольц, тоосго, өнгөлгөөний материалыг бий болгох түүхий эд болдог. Тос, тосолгооны материалын тархалт нь олон механизмын хөдөлгөөнт хэсгүүдийн үрэлтийн хүчийг мэдэгдэхүйц бууруулж чадна. Түрэмгий орчинд (хүчил, температур) тэсвэрлэх өвөрмөц шинж чанараараа силицидийг үйлдвэрлэлд өргөнөөр ашигладаг. Тэдний цахилгаан, цөмийн болон химийн шинж чанарыг нарийн төвөгтэй үйлдвэрлэлийн мэргэжилтнүүд харгалзан үздэг бөгөөд цахиурын атомын бүтэц нь бас чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Бид өнөөдөр хамгийн их мэдлэг шаардсан, дэвшилтэт хэрэглээний салбаруудыг жагсаав. Хамгийн түгээмэл, их хэмжээгээр үйлдвэрлэсэн техникийн цахиурыг хэд хэдэн чиглэлээр ашигладаг.
- Илүү цэвэр бодис үйлдвэрлэх түүхий эд болгон .
- Металлургийн үйлдвэрт хайлшны хайлшийн хувьд: цахиур байгаа нь галд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлж, зэврэлтэнд тэсвэртэй, механик бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг (хэрэв энэ элементийн илүүдэл байвал хайлш хэт хэврэг байж болно).
- Металлаас илүүдэл хүчилтөрөгчийг зайлуулахын тулд исэлдүүлэгч бодис болгон.
- Силан (органик бодис бүхий цахиурын нэгдлүүд) үйлдвэрлэх түүхий эд.
- Цахиур, төмрийн хайлшаас устөрөгч үйлдвэрлэх зориулалттай.
- Нарны хавтан үйлдвэрлэл.
Энэ бодис нь хүний биеийн хэвийн үйл ажиллагаанд маш чухал ач холбогдолтой юм. Цахиурын бүтэц, түүний шинж чанар нь энэ тохиолдолд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ тохиолдолд түүний илүүдэл буюу дутагдал нь ноцтой өвчинд хүргэдэг.
Хүний биед
Анагаах ухаан цахиурыг нян устгах, ариутгах бодис болгон удаан хугацаанд хэрэглэж ирсэн. Гэхдээ гадны хэрэглээний бүх ашиг тустай тул энэ элемент нь хүний биед байнга шинэчлэгдэж байх ёстой. Түүний агуулгын хэвийн түвшин нь амьдралын үйл ажиллагааг ерөнхийд нь сайжруулах болно. Хэрэв дутагдалтай бол 70 гаруй микроэлемент, витамин бие махбодид шингэхгүй бөгөөд энэ нь хэд хэдэн өвчний эсэргүүцлийг эрс бууруулдаг. Цахиурын хамгийн өндөр хувь нь яс, арьс, шөрмөсд ажиглагддаг. Энэ нь хүч чадлыг хадгалж, уян хатан чанарыг өгдөг бүтцийн элементийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Түүний холболтын ачаар араг ясны бүх хатуу эдүүд үүсдэг. Сүүлийн үеийн судалгаагаар бөөр, нойр булчирхай, холбогч эдэд цахиурын агууламж илэрсэн. Биеийн үйл ажиллагаанд эдгээр эрхтнүүдийн үүрэг нэлээд том тул түүний агууламж буурах нь амьдралыг дэмжих олон үндсэн үзүүлэлтүүдэд сөргөөр нөлөөлнө. Бие махбодь өдөрт 1 грамм цахиурыг хоол хүнс, усаар авах ёстой - энэ нь арьсны үрэвсэлт үйл явц, яс зөөлрөх, элэг, бөөрөнд чулуу үүсэх, хараа муудах, үсний байдал зэрэг болзошгүй өвчнөөс зайлсхийхэд тусална. болон хадаас, атеросклероз. Энэ элементийн хангалттай хэмжээгээр дархлаа нэмэгдэж, бодисын солилцооны үйл явц хэвийн болж, хүний эрүүл мэндэд шаардлагатай олон элементийн шингээлт сайжирдаг. Хамгийн их хэмжээний цахиур нь үр тариа, улаан лууван, Сагаганд байдаг. Цахиурын ус нь ихээхэн ашиг тусаа өгөх болно. Хэрэглэх хэмжээ, давтамжийг тодорхойлохын тулд мэргэжилтэнтэй зөвлөлдөх нь дээр.
CPU? Элс? Та энэ үгтэй ямар холбоотой вэ? Эсвэл Цахиурын хөндий байж болох уу?
Ямар ч байсан бид цахиуртай өдөр бүр тааралддаг бөгөөд хэрэв та Си гэж юу болох, юугаар хооллодог болохыг сонирхож байвал муурнаас лавлана уу.
Оршил
Би Москвагийн нэгэн их дээд сургуулийн Наноматериалын чиглэлээр суралцдаг оюутан байхдаа манай гарагийн хамгийн чухал химийн элементүүдийг эрхэм уншигч танд танилцуулахыг хүссэн юм. Би нүүрстөрөгч эсвэл цахиурыг хаанаас эхлэхээ сонгохдоо удаан хугацаа зарцуулсан ч Си дээр зогсохоор шийдсэн, учир нь орчин үеийн аливаа хэрэгслийн зүрх сэтгэл нь үүн дээр суурилдаг. Би өөрийн бодлоо маш энгийн бөгөөд хүртээмжтэй байдлаар илэрхийлэхийг хичээх болно. Энэ материалыг бичихдээ би анхлан суралцагчдад найдаж байсан, гэхдээ ахисан түвшний хүмүүс ч гэсэн сонирхолтой зүйлийг сурах боломжтой болно. зөвхөн сонирхсон хүмүүсийн алсын харааг тэлэх зорилгоор бичсэн. Ингээд эхэлцгээе.Цахиур
Цахиур (лат. Silicium), Si, Менделеевийн үечилсэн системийн IV бүлгийн химийн элемент; атомын дугаар 14, атомын масс 28.086.Байгалийн хувьд элемент нь 28Si (92.27%), 29Si (4.68%), 30Si (3.05%) гэсэн гурван тогтвортой изотопоор илэрхийлэгддэг.
Нягт (тоо) 2.33 г/см³
Хайлах цэг 1688 К
Нунтаг Си
Түүхийн лавлагаа
Дэлхий дээр өргөн тархсан цахиурын нэгдлүүдийг хүн төрөлхтөнд чулуун зэвсгийн үеэс мэддэг болсон. Чулуун зэвсгийг хөдөлмөр, ан агнуурын зориулалтаар ашиглах нь хэдэн мянган жилийн турш үргэлжилсэн. Тэдний боловсруулалттай холбоотой цахиурын нэгдлүүдийг ашиглах - шил үйлдвэрлэх нь МЭӨ 3000 оноос эхэлсэн. д. (Эртний Египтэд). Хамгийн эртний цахиурын нэгдэл бол SiO2 исэл (цахиур) юм. 18-р зуунд цахиур нь энгийн хатуу бодис гэж тооцогддог байсан бөгөөд үүнийг "дэлхий" гэж ангилдаг (нэрэндээ тусгагдсан байдаг). Цахиурын найрлагын нарийн төвөгтэй байдлыг И.Я.Берзелиус тогтоосон. Тэрээр 1825 онд анх удаа SiF4 цахиурын хайлуур жоншоос элементийн цахиур гаргаж авсан бөгөөд сүүлийнхийг калийн металлаар багасгасан. Шинэ элементийг "цахиур" гэж нэрлэсэн (Латин silex - цахиур чулуу). Оросын нэрийг 1834 онд Г.И.Гесс нэвтрүүлсэн.
Цахиур нь ердийн элсний нэг хэсэг болох байгальд маш түгээмэл байдаг.
Байгаль дахь цахиурын тархалт
Цахиур нь дэлхийн царцдасын хоёр дахь хамгийн элбэг (хүчилтөрөгчийн дараа) элемент бөгөөд литосфер дахь дундаж агууламж нь 29.5% (массаар) байдаг. Дэлхийн царцдас дахь цахиур нь амьтан, ургамлын ертөнцөд нүүрстөрөгчтэй адил үндсэн үүрэг гүйцэтгэдэг. Цахиурын геохимийн хувьд түүний хүчилтөрөгчтэй маш хүчтэй холбоо тогтоох нь чухал юм. Литосферийн 12 орчим хувь нь кварцын эрдэс ба түүний сортуудын хэлбэрийн цахиурын исэл SiO2 юм. Литосферийн 75% нь янз бүрийн силикат, алюминосиликатаас (хээрийн жонш, гялтгануур, амфибол гэх мэт) бүрддэг. Цахиур агуулсан эрдсийн нийт тоо 400 гаруй байдаг.Цахиурын физик шинж чанар
Энд амьдрах нь утгагүй гэж би бодож байна, бүх физик шинж чанарууд нь чөлөөтэй байдаг, гэхдээ би хамгийн энгийн зүйлсийг жагсаах болно.Буцлах цэг 2600 ° C
Цахиур нь урт долгионы хэт улаан туяанд тунгалаг байдаг
Диэлектрик тогтмол 11.7
Silicon Mohs хатуулаг 7.0
Цахиур бол хэврэг материал бөгөөд 800 хэмээс дээш температурт мэдэгдэхүйц хуванцар деформаци эхэлдэг гэж би хэлмээр байна.
Цахиур бол хагас дамжуулагч тул өргөн хэрэглэгддэг. Цахиурын цахилгаан шинж чанар нь хольцоос ихээхэн хамаардаг.
Цахиурын химийн шинж чанар
Мэдээжийн хэрэг энд маш их зүйлийг хэлж болно, гэхдээ би хамгийн сонирхолтой зүйл дээр анхаарлаа хандуулах болно. Si нэгдлүүдэд (нүүрстөрөгчтэй төстэй) 4-валентен.Агаарт цахиур нь хамгаалалтын ислийн хальс үүсгэдэг тул өндөр температурт ч тогтвортой байдаг. Хүчилтөрөгчийн хувьд энэ нь 400 ° C-аас эхлэн исэлдэж, цахиурын исэл (IV) SiO2 үүсгэдэг.
Цахиур нь хүчилд тэсвэртэй бөгөөд зөвхөн азот ба гидрофторын хүчлийн холимогт уусдаг бөгөөд устөрөгч ялгарах замаар халуун шүлтийн уусмалд амархан уусдаг.
Цахиур нь хүчилтөрөгч агуулсан силануудын 2 бүлгийг үүсгэдэг - силоксан ба силоксен. Цахиур нь 1000 ° C-аас дээш температурт азоттой урвалд ордог. 1200 ° C-д ч агаарт исэлддэггүй, хүчил (азотоос бусад) болон шүлтүүд, түүнчлэн хайлсан металл болон бусад бодисуудад тэсвэртэй, нитрид Si3N4 нь практик ач холбогдолтой юм. шаар, энэ нь химийн үйлдвэр, түүнчлэн галд тэсвэртэй материал үйлдвэрлэхэд үнэ цэнэтэй материал болдог. Нүүрстөрөгч (цахиурын карбид SiC) ба бор (SiB3, SiB6, SiB12) бүхий цахиурын нэгдлүүд нь өндөр хатуулаг, түүнчлэн дулааны болон химийн эсэргүүцэлээр тодорхойлогддог.
Цахиур авах
Энэ бол хамгийн сонирхолтой хэсэг гэж би бодож байна, эндээс илүү дэлгэрэнгүй харцгаая.Зорилгоос хамааран:
1. Цахиурын чанарын электрон("цахим цахиур" гэж нэрлэгддэг) - жингийн хувьд 99.999% -иас дээш цахиурын агууламжтай хамгийн өндөр чанартай цахиур бөгөөд электрон чанарын цахиурын цахилгаан эсэргүүцэл нь ойролцоогоор 0.001-150 Ом см-ийн хооронд хэлбэлздэг боловч эсэргүүцлийн утга нь заавал байх ёстой. Зөвхөн өгөгдсөн хольцоор хангагдсан байх ёстой, өөрөөр хэлбэл бусад хольцууд нь өгөгдсөн цахилгаан эсэргүүцлийг хангаж байсан ч болор руу орох нь дүрмээр бол хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй.
2. Нарны зэрэглэлийн цахиур("нарны цахиур" гэж нэрлэгддэг) - жингийн 99.99% -иас дээш цахиурын агууламжтай цахиур, фотоволтайк хувиргагч (нарны зай) үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
3. Техникийн цахиур- цэвэр кварцын элснээс карботермик аргаар ангижруулж гаргаж авсан поликристал бүтэцтэй цахиур блок; 98% цахиур агуулсан, гол хольц нь нүүрстөрөгч бөгөөд хайлшлах элементийн өндөр агууламжаар тодорхойлогддог - бор, фосфор, хөнгөн цагаан; голчлон поликристалл цахиур үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Техникийн цэвэршилттэй цахиурыг (95-98%) графит электродуудын хооронд цахиурын SiO2-ийг багасгах замаар цахилгаан нуман хэлбэрээр гаргаж авдаг. Хагас дамжуулагчийн технологи хөгжсөнтэй холбогдуулан цэвэр, өндөр цэвэр цахиур гаргах аргыг боловсруулсан. Энэ нь хамгийн цэвэр цахиурын нэгдлүүдийн урьдчилсан синтезийг шаарддаг бөгөөд үүнээс цахиурыг багасгах буюу дулааны задралаар гаргаж авдаг.
Поликристалл цахиур ("полициликон") нь үйлдвэрлэлийн аргаар үйлдвэрлэсэн цахиурын хамгийн цэвэр хэлбэр бөгөөд техникийн цахиурыг хлорид, фторын аргаар цэвэршүүлэх замаар гаргаж авсан хагас боловсруулсан бүтээгдэхүүн бөгөөд моно болон олон талст цахиур үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Уламжлал ёсоор поликристалл цахиурыг техникийн цахиураас дэгдэмхий силан (моносилан, хлоросилан, фторсилан) болгон хувиргаж, дараа нь үүссэн силаныг салгаж, сонгосон силаныг цэвэршүүлж, силаныг металл цахиур болгон бууруулж авдаг.
Цэвэр хагас дамжуулагч цахиурыг хоёр хэлбэрээр авдаг. поликристалл(SiCl4 эсвэл SiHCl3-ийг цайр эсвэл устөрөгчөөр багасгах, SiI4 ба SiH4-ийн дулааны задрал) ба монокристал(тигльгүй бүс хайлж, хайлсан цахиураас нэг талстыг "татах" - Чохральскийн арга). 
Эндээс та Czochralski аргыг ашиглан цахиур ургуулах үйл явцыг харж болно.
Чехральскийн арга- өгөгдсөн бүтэц, талст зүйн чиг баримжаа бүхий үрийн талстыг (эсвэл хэд хэдэн талстыг) талстжилтыг эхлүүлснээр их хэмжээний хайлмалын чөлөөт гадаргуугаас дээш татах замаар талстыг ургуулах арга. хайлах.
Цахиурын хэрэглээ
Тусгай хольцтой цахиурыг хагас дамжуулагч төхөөрөмж (транзистор, термистор, цахилгаан шулуутгагч, тиристор; сансрын хөлөгт ашигладаг нарны фотоэлемент, түүнчлэн бусад олон зүйл) үйлдвэрлэх материал болгон өргөн ашигладаг.Цахиур нь 1-9 микрон долгионы урттай цацрагт тунгалаг байдаг тул үүнийг хэт улаан туяаны оптикт ашигладаг.
Цахиур нь төрөл бүрийн, өргөжиж буй хэрэглээтэй. Металлургийн салбарт Си
хайлсан металлд ууссан хүчилтөрөгчийг зайлуулахад ашигладаг (деоксид).
Цахиур нь төмөр болон өнгөт металлын олон тооны хайлшийн бүрэлдэхүүн хэсэг юм.
Ерөнхийдөө Цахиур нь хайлшийг зэврэлтэнд тэсвэртэй болгож, цутгах шинж чанарыг сайжруулж, механик хүчийг нэмэгдүүлдэг; гэхдээ өндөр түвшинд цахиур нь хэврэгшил үүсгэдэг.
Хамгийн чухал нь цахиур агуулсан төмөр, зэс, хөнгөн цагааны хайлш юм.
Цахиурыг шил, цемент, керамик, цахилгаан болон бусад үйлдвэрүүд боловсруулдаг.
Хэт цэвэр цахиурыг үндсэндээ нэг электрон төхөөрөмж (жишээлбэл, таны компьютерийн процессор) болон нэг чиптэй микро схемийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Цэвэр цахиур, хэт цэвэр цахиурын хаягдал, талст хэлбэрийн цахиурын цэвэршүүлсэн металлургийн цахиур нь нарны энергийн гол түүхий эд юм.
Нэг талст цахиур - электроник, нарны эрчим хүчээс гадна хийн лазер толь хийхэд ашигладаг.
Хэт цэвэр цахиур ба түүний бүтээгдэхүүн
