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 tại ngẫu nhiên trong những khoáng chất silicat, bao hàm silica, fenspat và mica, là bộ phận chủ yếu của những loại đá thịnh hành như thạch anh và rơi thạch. Một buôn bán sắt kẽm kim loại (hoặc sắt kẽm kim loại ), silicon với một trong những đặc điểm 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 hiện trạng lỏng và nở rời khỏi Lúc hóa rắn. Nó với tâm điểm chảy và sôi kha khá cao, và Lúc kết tinh anh tạo nên trở thành cấu tạo tinh anh thể hình khối đá quý. Quan trọng so với tầm quan trọng của silicon là hóa học buôn bán dẫn và việc dùng nó nhập năng lượng điện tử là cấu tạo vẹn toàn tử của nhân tố, bao hàm tứ electron hóa trị được cho phép silicon link với những nhân tố không giống một cơ hội dễ dàng và 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 rét 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 trước tiên nhập năm 1823. Berzerlius tiếp tục hoàn thiện việc này bằng phương pháp nung kali sắt kẽm kim loại (chỉ vừa mới được phân lập một thập kỷ trước đó) vào trong nồi nấu nướng sắt kẽm kim loại cùng theo với kali fluorosilicate. Kết trái ngược là silic vô đánh giá.

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

Sau Henry Bessemer tân tiến hóa của ngành công nghiệp tạo ra thép nhập thời điểm 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 gian tạo ra ferrosilicon công nghiệp trước tiên nhập trong thời điểm 1880, vai trò của silicon trong công việc nâng cấp phỏng mềm nhập gang và thép khử oxy đã và đang được nắm rõ.

Việc tạo ra ferrosilicon sớm đã và đang được triển khai nhập lò cao bằng phương pháp khử quặng với chứa chấp silic vày than vãn, dẫn theo gang bạc, một loại ferrosilicon với dung lượng silic lên đến 20%.

Sự cải cách và phát triển của lò hồ nước quang quẻ năng lượng điện nhập thời điểm đầu thế kỷ trăng tròn 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, xí nghiệp sản xuất silicon thương nghiệp trước tiên ở Mỹ được xây dựng.

Chế tạo nên thép ko cần là phần mềm có một không hai cho những ăn ý hóa học silicon được kinh doanh thương mại hóa trước thời điểm cuối thế kỷ 19. Để tạo ra đá quý tự tạo nhập năm 1890, Edward Goodrich Acheson tiếp tục nung rét silicat nhôm vày than vãn ly bột và tạo ra cacbua silic (SiC).

Ba năm tiếp theo Acheson tiếp tục cung cấp vày sáng tạo mang đến cách thức tạo ra của tớ và xây dựng Công ty Carborundum (carborundum là tên thường gọi công cộng của silicon carbide nhập thời gian đó) mang đến mục tiêu tạo ra và buôn bán những thành phầm trau hao mòn.

Đến thời điểm đầu thế kỷ trăng tròn, những đặc điểm dẫn năng lượng điện của silicon carbide cũng được quan sát và ăn ý hóa học này được dùng thực hiện máy tìm hiểu trong những đài vạc thanh đầu tàu. Một vày sáng tạo mang đến máy tìm hiểu tinh anh thể silicon đã và đang được cung cấp mang đến GW Pickard nhập năm 1906.

Năm 1907, đi-ốt vạc sáng sủa trước tiên (LED) được tạo nên bằng phương pháp đặt điều năng lượng điện áp nhập tinh anh thể silicon carbide. Trong trong thời điểm 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 tranh bị năng lượng điện tử nhập thế kỷ qua loa đã và đang khăng khít ngặt nghèo với silicon và những đặc điểm rất dị của chính nó.

Trong Lúc việc tạo nên những bóng buôn bán dẫn trước tiên - chi phí thân thiết của những vi mạch tân tiến - nhập trong thời điểm 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 buôn bán dẫn hóa học nền bền lâu hơn. Bell Labs và Texas Cụ chính thức tạo ra thương nghiệp những bóng buôn bán dẫn dựa vào silicon nhập năm 1954. 

Các mạch tích ăn ý silicon trước tiên được tạo ra nhập trong thời điểm 1960 và cho tới những năm 1970, những CPU chứa chấp silicon đã và đang được cải cách và phát triển. Cho rằng technology buôn bán dẫn dựa vào silicon tạo nên trở thành xương sinh sống của năng lượng điện tử và năng lượng điện toán tân tiến, không tồn tại gì kinh ngạc 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 Review cao tư liệu của American Experience có tên Thung lũng Silicon). Không lâu sau khoản thời gian công thân phụ những bóng buôn bán dẫn trước tiên, 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) trước tiên.

Xem thêm: đề thi toán vào 10 năm 2020

Trước bại liệt, phát minh khai quật tích điện kể từ mặt mũi trời sẽ tạo rời khỏi sức khỏe bên trên trái ngược khu đất được nghĩ rằng ko thể vày đa số. Nhưng chỉ tứ năm tiếp theo, nhập năm 1958, vệ tinh anh trước tiên chạy vày pin mặt mũi trời silicon tiếp tục xoay quanh trái ngược khu đất. 

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

Sản xuất

Phần rộng lớn silicon được tinh luyện từng năm - khoảng tầm 80 Xác Suất - được tạo ra bên dưới dạng ferrosilicon nhằm dùng nhập luyện gang và  luyện thép . Ferrosilicon rất có thể chứa chấp bất kể điểm nào là kể từ 15 cho tới 90 Xác Suất silicon tùy nằm trong nhập đòi hỏi ở trong nhà máy.

Các  ăn ý 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 than vãn ly (than luyện kim) được nghiền nhừ và hóa học nhập lò cùng theo với Fe vụn.

Ở sức nóng 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 còn sót lại, trong những khi bại liệt, tiếp sau đó phối kết hợp sẽ tạo rời khỏi ferrosilicon rét chảy, rất có thể được tích lũy bằng phương pháp va nhập đế của lò. Sau Lúc được sản xuất rét mướt và đông đúc cứng, ferrosilicon tiếp sau đó rất 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 anh khiết to hơn 99%. Silic luyện kim cũng khá được dùng nhập luyện thép, tương đương tạo ra những kim loại tổng hợp đúc nhôm và hóa hóa học silane.

Silic luyện kim được phân loại theo gót 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 Xác Suất của từng Fe và nhôm, và thấp hơn 0,3 Xác Suất can xi.

Khoảng 8 triệu tấn ferrosilicon được tạo ra từng năm bên trên toàn thế giới, với Trung Quốc rung rinh khoảng tầm 70% nhập tổng số này. Các mái ấm 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 tầm 20% ​​tổng sắt kẽm kim loại silicon tinh luyện - được tạo ra thường niên. Trung Quốc, một đợt nữa, rung rinh khoảng tầm 80 Xác Suất sản lượng này. Một điều kinh ngạc so với nhiều người là những loại silicon tích điện mặt mũi 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 upgrade lên sắt kẽm kim loại silicon tích điện mặt mũi trời (polysilicon), phỏng tinh anh khiết cần tăng lên đến mức 99,9999% (6N) silicon vẹn toàn hóa học. Nó được triển khai trải qua 1 trong những tía cách thức, thịnh hành nhất là tiến độ của Siemens.

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

Lò phản xạ tầng hóa học lỏng (FBR) và technology silicon upgrade luyện kim (UMG) cũng khá được dùng nhằm tăng 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 đã và đang được tạo ra nhập năm trước đó. Các mái ấm 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 buôn bán dẫn và một trong những technology quang quẻ năng lượng điện chắc chắn, polysilicon cần được quy đổi trở thành silicon đơn tinh anh thể siêu tinh anh khiết trải qua tiến độ Czochralski. Để thực hiện điều này, polysilicon được nấu nướng chảy vào trong nồi nấu nướng ở sức nóng phỏng 1425 ° C (2597 ° F) nhập một không khí trơ. Một tinh anh thể phân tử gắn que sau này được nhúng nhập sắt kẽm kim loại rét chảy và kể từ từ cù và vô hiệu hóa, tạo nên thời hạn mang đến silicon cải cách và phát triển bên trên vật tư phân tử kiểu như.

Sản phẩm nhận được là 1 trong thanh (hoặc bó) của sắt kẽm kim loại silicon đơn tinh anh thể rất có thể cao cho tới 99.999999999 (11N) Xác Suất vẹn toàn hóa học. Thanh này rất có thể được trộn tạp với boron hoặc phốt pho theo gót đòi hỏi nhằm kiểm soát và điều chỉnh những đặc điểm cơ học tập lượng tử theo gót đòi hỏi. Thanh đơn tinh anh thể rất có thể được vận gửi mang đến quý khách, hoặc được hạn chế trở thành những tấm mỏng manh và tiến công bóng hoặc kết cấu cho tất cả những người người sử dụng rõ ràng.

Các ứng dụng

Trong Lúc khoảng tầm mươi 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 anh và Polime.

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

Ferrosilicon với một trong những phần mềm ngoài các việc luyện thép. Nó là 1 trong kim loại tổng hợp chi phí sản xuất  magiê  ferrosilicon, một hóa học tạo nên nốt được dùng nhằm tạo ra Fe dễ dàng uốn nắn, tương đương nhập quy trình Pidgeon nhằm tinh luyện magiê có tính tinh anh 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  bào mòn tương đương thép silicon, được dùng nhập tạo ra mô tơ năng lượng điện và lõi máy biến đổi áp.

Silic luyện kim rất có thể được dùng nhập tạo ra thép tương đương một tác nhân kim loại tổng hợp nhập đúc nhôm. Các phần tử xe cộ tương đối vày 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 vòng lốp là một trong những phần tử vày 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 bú 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 đa phần được dùng trong công việc sản xuất pin mặt mũi trời polysilicon. Cần khoảng tầm năm tấn polysilicon sẽ tạo rời khỏi một megawatt mô-đun tích điện mặt mũi trời.

Hiện ni, technology tích điện mặt mũi trời polysilicon rung rinh rộng lớn 1/2 tích điện mặt mũi trời được tạo ra bên trên toàn thế giới, trong những khi technology monosilicon góp phần khoảng tầm 35%. Tổng nằm trong, 90 Xác Suất tích điện mặt mũi trời được dùng vày loài người được tích lũy vày technology dựa vào silicon.

Xem thêm: đáp án thpt quốc gia 2022

Monocstall silicon cũng là 1 trong vật tư buôn bán dẫn cần thiết được nhìn thấy trong những tranh bị năng lượng điện tử tân tiến. Là một vật tư cơ hóa học được dùng nhập tạo ra bóng buôn bán dẫn cảm giác ngôi trường (FET), LED và mạch tích ăn ý, silicon rất có thể được nhìn thấy nhập đa số toàn bộ những PC, Smartphone địa hình, Tablet, TV, radio và những tranh bị liên hệ tân tiến không giống. Người tớ dự trù rằng rộng lớn một trong những phần tía toàn bộ những tranh bị năng lượng điện tử với chứa chấp technology buôn bán dẫn dựa vào silicon.

Cuối nằm trong, cacbua silic kim loại tổng hợp cứng được dùng trong không ít phần mềm năng lượng điện tử và phi năng lượng điện tử, bao hàm trang sức quý tổ hợp, hóa học buôn bán dẫn sức nóng phỏng cao, gốm cứng, công cụ hạn chế, đĩa phanh, trau hao mòn, áo chống đạn và những phần tử thực hiện rét.

Nguồn: thebalance.com