Na 2. +CO 2 + 2HCl 2NaCl + SiO 2

Transcript

1 Το διοξείδιο του πυριτίου εμφανίζεται ως άμορφο και ως κρυσταλλικό. Ο χαλαζίας είναι η πιο σημαντική κρυσταλλική μορφή του διοξειδίου του πυριτίου. Παρασκευάζεται σύμφωνα με την αντίδραση: SiO 2 +Na 2 CO 3 Na 2 SiO 3 +CO 2 Na 2 SiO 3 + 2HCl 2NaCl + SiO 2 + H 2 Ο Είναι πολύ σταθερή ένωση, αδιάλυτη στο νερό.

2 Το διοξείδιο του πυριτίου αποτελεί συστατικό του γυαλιού και ανάλογα με τις προσμίξεις του δημιουργεί πολλές κατηγορίες. Αποτελεί συστατικό του πηλού και της πορσελάνης οπότε χρησιμοποιείται στην κεραμική. Επίσης αποτελεί συστατικό της άμμου και του τσιμέντου. Τέλος, είναι καλός μονωτής. Συγκεκριμένα χρησιμοποιείται στην κατασκευή λαμπτήρων αλογόνου.

3 Silica gel γέλη πυριτίου Η silica gel είναι μια ξηροπηκτή που προκύ- πτει από την ανάδευση ίσων όγκων διαλύμα- τος HCl 10%w/v και διαλύματος πυριτικού νατρίου. Είναι στερεή πορώδης ουσία και έχει μεγάλη τάση να δεσμεύει νερό ή άλλες υγρές ουσίες. Με θέρμανση στους 120 o C απομακρύνεται όλη η ποσότητα του προσροφημένου νερού και η ξηροπηκτή μπορεί να ξαναχρησιμοποι- ηθεί. Χρησιμοποιείται στην χρωματογραφία λεπτής στοιβάδας ως προσροφητικό μέσο.

4 Πυριτικά άλατα Το πυριτικό οξύ είναι ασταθές με αποτέλεσμα να διασπάται σε θερμοκρασία δωματίου. Αντίθετα τα άλατα των πυριτικών οξέων είναι σταθερά. Σχηματίζονται με σύντηξη ανθρακικών αλάτων των αλκανίων με άμμο σε ηλεκτρικούς φούρνους σε θερμοκρασία περίπου 1400 ο C. Na 2 CO 3 + SiO 2 (Na 4 SiO 3 )n Τα πυριτικά ορυκτά είναι σταθερά γιατί ο δεσμός Si-O έχει μεγάλη ισχύς. Τα πυριτικά ορυκτά χρησιμοποιούνται ως πολύτιμοι λίθοι, π.χ βήρυλλος. Επίσης τα πυριτικά ορυκτά χρησιμοποιούνται ως διακοσμητικές πέτρες όπως είναι ο ψαμμίτης και ο γρανίτης

5 Νιτρίδια πυριτίου Τα νιτρίδια είναι ενώσεις του τρισθενούς αζώτου με άλλα στοιχεία. Παρασκευάζονται συνήθως με επίδραση αζώτου, N 2 ή αμμωνίας στα αντίστοιχα στοιχεία ή σε αλογονίδια τους. Π.χ για το πυρίτιο Si(s) ) + 2N 2 (g) Si 3 N 4 (s) Είναι σκληρό πυρίμαχο υλικό. Χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή ρουλεμάν.

6 Αλογονούχες ενώσεις του πυριτίου Το πυρίτιο σχηματίζει διαλογονούγες ενώσεις σύμφωνα με την αντίδραση: π.χ SiF 4 + Si 2SiF 2 Σχηματίζει και τετραλογονούχες ενώσεις. Συγκεκριμένα το τετραφθοριούχο πυρίτιο παρασκευάζεται σύμφωνα με την αντίδραση: SiO 2 + 4HF SiF 4 + 2H 2 O Αντίθετα το τετραχλωριούχο πυρίτιο σύμφωνα με την αντίδραση: Si(s) ) + 2Cl(g) SiCl 4 (l) Χρησιμοποιείται στην κατασκευή φωτοβολταϊκων

7 Οργανοπυριτικές ενώσεις Οι οργανοπυριτικές ενώσεις του πυριτίου (R n SiX 4-n ) παρά- γονται με αντίδραση SiCl 4 με οργανομαγνησιακές ενώσεις, δηλαδή με αντιδραστήρια Grignard. Οι σιλανόλες προκύπτουν σύμφωνα με την αντίδραση: R n SiCl 4-n + (n-4)h 2 O R n Si(OH) 4-n + (n-4)hcl μόριο σιλανόλης H 3 SiOH Κατά την παρασκευή τους συμπυκνώνονται σε σιλοξάνια. Τα σιλοξάνια προκύπτουν από την αντίδραση: 2R n Si(OH) 4-n R n Si(O) n-4 SiR n + (n-4)h 2 0

8 Οι σιλανόλες αυτοπολυμερίζονται και δίνουν σιλικόνες και νερό. Οι σιλικόνες περιέχουν διαδοχικά δυο άτομα οξυγόνου και πυριτίου ενωμένα μεταξύ τους με απλούς ομοιοπολικούς δεσμούς. Οι σιλικόνες χρησιμοποιούνται ως μονωτές στεγανοποίησης. Σε είδη καλλωπισμού όπως είναι τα σαμπουάν, οι κρέμες, τα κοντίσιονερ και τα gel ξυρίσματος.

9 Τέλος, χρησιμοποιούνται ευρέως στην ιατρική ως εμφυ- τεύματα στήθους. Χωρίζονται σε 2 κατηγορίες: στα αλα- τούχα μοσχεύματα ορού και στα γέλη σιλικόνης.

10 Ημιαγωγοί στοιχεία που όταν είναι καθαρά είναι κακοί αγωγοί σε θ. δωματίου, γίνονται όμως μέτρια καλοί αγωγοί σε υψηλότερες θερμοκρασίες ή με την προσθήκη άλλων στοιχείων. Η διαδικασία προσθήκης λέγεται νόθευση. Όταν νοθεύουμε με στοιχεία που έχουν παραπάνω ηλεκτ. από το Si. Τα επιπλέον ηλεκτρόνια είναι ελεύθερα και άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα. Ημιαγωγός τύπου n. Όταν νοθεύουμε με στοιχεία που έχουν λιγότερα ηλεκτ. από το Si. Ο έναςαπότους4 δεσμούς Β- Siέχει 1 ηλεκτρόνιο. Η κατάσταση αυτή θεωρείται κενής θέσης ή + οπή. Η οπή μπορεί να καταληφθεί από γειτονικό ηλεκ. κ.οκ. Το ηλεκτρικό ρεύμα άγεται από κίνηση των + οπών = Ημιαγωγός τύπου p

11 Επαφή p-n: δρα ως ανορθωτής επιτρέπει στο ρεύμα να ρέει προς τη μια αλλά όχι προς την άλλη κατεύθυνση. Στον p παράγονται θετικές οπές ενώ στον n ελευθερώνονται συνεχώς ηλεκτρόνια, οι δυο φορείς φορτίου μετακινούνται προς την επαφή και ως αποτέλεσμα υπάρχει συνεχής ροή ρεύματος. Αντίθετα. Και τελικά η περιοχή επαφής απογυμνώνεται ΜΗ ΑΓΩΓΙΜΗ

12 Εφαρμογές Το πυρίτιο χρησιμοποιείται κατά της οστεοπόρωσης των οστών αλλά πρέπει να προσέχεται η δοσολογία γιατί μπορεί να προκαλέσει πυριτίαση. Στην κατασκευή φωτοβολταϊκών. Τα φωτοβολταϊκα στηρίζονται στο φωτοβολταϊκό φαινόμενο δηλαδή στην μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Υπάρχουν 5 κατηγορίες φωτοβολταϊκων: 1) Τα φωτοβολταϊκα μονοκρυσταλλικού πυριτίου, 2) κελιά πολυκρυσταλλικού πυριτίου,

13 3) ταινίας πυριτίου, 4) ο δισεληνοινδιούχος χαλκός 5)άμορφου πυριτίου

14 Καρβίδιο πυριτίου Τα καρβίδια είναι δυαδικές ενώσεις του άνθρακα με άλλα στοιχεία χαμηλότερης ή ίδιας ηλεκτραρνητικότητας. Το SiC είναι γνωστό ως carborundum. Είναι σκληρό, άκαυστο, χημικά αδρανές και έχει μεγάλη αντοχή στην τριβή.

15 Παρασκευάζεται με θέρμανση άμμου και άνθρακα σε ηλεκ- τρικούς φούρνους στους o C SiO 2 + 2C Si + 2CO Το καρβίδιο του πυριτίου χρησιμοποιείται στα προηγμένα κε- ραμικά καθώς και ως λειαντικό μέσο όπως τα γυαλόχαρτα.

16