ما هو السيليكون؟
إنه عنصر كيميائي من النوع غير المعدني في عائلة الكربون.
يشكل السيليكون حوالي 27.7٪ من القشرة الأرضية ، وهو ثاني أكثر العناصر وفرة في قشرة الأرض ولا يمكن أن يتغلب عليه الأكسجين.
اشتق اسم السيليكون من اللغة اللاتينية ، أي الحجر الصلب.
تم عزل السيليكون غير المتبلور لأول مرة ووصفه كعنصر في عام 1824 ، بواسطة الكيميائي السويدي يونس جاكوب برزيليوس ، وتم العثور على السيليكون غير النقي بالفعل في عام 1811.
لم يتم تحضير عنصر السيليكون ، المعروف باسم السيليكون البلوري ، حتى عام 1854 ، عندما تم العثور عليه كمنتج لعملية التحليل الكهربائي.
كان السيليكون على شكل بلورات صخرية وكان شائعًا جدًا بين المصريين في فترة ما قبل الديناميكي ، الذين استخدموه في صناعة الخرز والمزهريات الصغيرة.
صنع المصريون والفينيقيون زجاجًا يحتوي على السيليكا خلال فترة تعادل 1500 قبل الميلاد.
تم استخدام العديد من المركبات الطبيعية التي تسمى السيليكات في بناء المساكن ، وتجدر الإشارة إلى أن هناك مصادر معروفة باسم مصادر السيليكون الغذائي.
خصائص السيليكون
- يتم إنتاج السيليكون تجاريًا باستخدام السيليكا ، مع وجود فحم يسمى فحم الكوك داخل فرن كهربائي ، وبعد ذلك يتم تنقية منتج الشوائب.
- يمكن الحصول على عنصر السيليكون عن طريق الأكسيد من عملية اختزال الألمنيوم ، ويتم الحصول على السيليكون النقي عن طريق تقليل رباعي كلوريد السيليكون أو ثلاثي كلورو سيلان.
- يستخدم السيليكون في تصنيع الأجهزة الكهربائية ، وتعتبر هذه الصناعة من أهم استخدامات السيليكون لأن البلورات المفردة تنمو ببطء شديد عن طريق سحب بلورات البذور من السيليكون تسمى السيليكون المنصهر.
- السيليكون النقي عبارة عن مادة صلبة ذات لون رمادي داكن وبريق معدني ، وهيكل بلوري ثماني السطوح يشبه إلى حد بعيد بلورات الماس.
- تجعل الرابطة السفلية للسيليكون البلوري العنصر أقل قابلية للذوبان وأكثر نعومة وأكثر تفاعلًا كيميائيًا من الماس.
- يوصف السيليكون بأنه شكل مسحوق بني غير متبلور ويتميز أيضًا بهيكل يعرف باسم هيكل الجريزولفون.
- السيليكون مثل الكربون ، لأنه غير نشط نسبيًا في درجة الحرارة العادية ، ولكن عند تسخينه ، يتفاعل بشدة مع الهالوجين الكلور والفلور والبروم واليود ، حتى تتشكل الهاليدات ، مع بعض المعادن لتشكيل السيليكات.
- عندما يتم الجمع بين السيليكون والكربون عند درجة حرارة الفرن الكهربائي ، فإنهما يشكلان شيئًا يسمى كربيد السيليكون وهو مادة فعالة مهمة.
- يشكل السيليكون سلسلة من الهيدريدات والسيلانات عندما يقترن بالهيدروجين.
- عندما يتم دمج السيليكون مع مجموعة تسمى مجموعة الهيدروكربون ، تتشكل مركبات السيليكون التي تسمى مركبات السيليكون العضوي.
- السيليكون ومعظم المركبات التي تحتوي على السيليكون غير سامة.
- من المحتمل أن تحتوي الأنسجة البشرية على ما بين 6 و 90 ملليجرام من السيليكا ، وهناك العديد من النباتات التي تمتص السيليكا وتستخدمها داخل هياكلها ، ومع ذلك ، عند استنشاقها نتيجة للغبار المحتوي على alpha sio2 ، من المعروف أن أمراض الرئة هي خطير. يسمى السحار السيليسي ، وينتشر هذا المرض بين العديد من عمال المناجم وعمال السيراميك وقواطع الأحجار ، عند عدم استخدام أجهزة الحماية.
استخدامات السيليكون
- السيليكون هو أحد أشباه الموصلات في قطاع الإلكترونيات والتكنولوجيا.
- يُعرف السيلان بأنه عقار مشبع ، له درجة نقاء عالية.
- تُستخدم رقائق السيليكون لصنع المادة الأساسية المستخدمة في تصنيع رقائق الكمبيوتر ، والدوائر المتكاملة ، والترانزستورات ، وثنائيات السيليكون ، وشاشات الكريستال السائل والعديد من الأجهزة الإلكترونية الكهربائية الأخرى.
- يستخدم السيليكون في صناعة المواد الفولاذية وفي صناعة السبائك.
- تستخدم السيليكا على شكل رمل وطين في صناعة الخرسانة والطوب ومواد مختلفة مقاومة للحرارة لجميع التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية.
- تستخدم السيليكا في صناعة الزجاج والعديد من الأشياء الخزفية الأخرى ، وفي صناعة الفخار والبورسلين ، وتستخدم السيليكات المعروفة باسم سيليكات الصوديوم أو سيليكات الصودا في صناعة الصابون وتستخدم في معالجة الأخشاب من الحالات المتعفنة ، وتستخدم في صناعة الاسمنت والأصباغ.
- يستخدم السيليكون أيضًا في مواد التشحيم ، ومختلف المكونات الهيدروليكية ، ومركبات العزل المائي ، وصناعة الورنيش.
- يستخدم السيليكون في الديناميات ، والمحولات ، وكتل المحرك ، ورؤوس الأسطوانات ، والأدوات الآلية ، ويؤكسد المواد الفولاذية.
- يضاف زيت السيليكون إلى بعض مستحضرات التجميل ومكيفات الشعر.
- يستخدم المطاط المصنوع من السيليكون ، والذي يسمى مطاط السيليكون ، كمادة مانعة للتسرب في الحمامات ، وكذلك حول النوافذ والأنابيب والأسقف.
- الجرانيت والعديد من الصخور الأخرى عبارة عن سيليكات معقدة وتستخدم في مشاريع هندسية مختلفة.
- تُستخدم المواد المعروفة باسم مركبات السيليكون في صناعة الليزر.
إنتاج السيليكون
- يتم إنتاج السيليكون كل عام وهو ما يمثل حوالي 80 بالمائة مما يستخدم في صناعة الحديد والصلب ، ويمكن أن يحتوي السيليكون المستخدم المسمى ferrosilicon على ما متوسطه 15 إلى 90 بالمائة من السيليكون ، اعتمادًا على متطلبات المصهر.
- يتم إنتاج سبائك الحديد والسيليكون باستخدام الفرن الكهربائي المعروف بالقوس الكهربائي المغمور ، وكذلك عملية تكسير الخام المحتوي على السيليكا مع الكربون المعروف باسم فحم الكوك ، والذي يتميز بالفحم المعدني ويتم تحميله في الفرن بالنفايات . الحديد ، ويتم استخدام نفس الطريقة في حالات إنتاج السليكون المعدني ، الذي يتميز بنقاوة تزيد عن 99 بالمائة ، ويستخدم السيليكون المعدني في عملية صهر الفولاذ وفي تصنيع مسبوكات سبائك الألومنيوم والمواد الكيميائية التي تسمى كيماويات السيلان. .
- يتم تصنيف السليكون المعدني وفقًا لمستويات شوائب الحديد والألومنيوم والكالسيوم الموجودة داخل السبيكة.
- يتم إنتاج حوالي 8 ملايين طن من الفيروسيليكون سنويًا في جميع أنحاء العالم ، وتمثل الصين حوالي 70 في المائة من هذا الإجمالي.
- يتم استخدام مفاعل الطبقة المميعة وتكنولوجيا السيليكون المتقدمة لتحسين معدن البولي سيليكون المناسب للصناعات الكهروضوئية ، وتم إنتاج حوالي 230.000 طن من البولي سيليكون خلال عام 2013.
تطبيقات السيليكون
- يتم تكرير حوالي عشرة ملايين طن متري من الحديد والسيليكون كل عام ، ومعظم السيليكون المستخدم تجاريًا هو في الواقع في شكل السيليكون المعدني ، والذي يستخدم في صنع كل شيء من الأسمنت والملاط والسيراميك إلى الزجاج والبوليمرات.
- يستخدم السيليكون في صناعة قطع غيار السيارات الحديثة.
- يتم استخدام حوالي نصف معدن السيليكون في الصناعة الكيميائية لصنع السيليكا ، المعروفة باسم السيليكا المدخنة.
- يستخدم البولي سيليكون كعامل رئيسي لتصنيع الخلايا المعروفة باسم الخلايا الشمسية.
