vlastnosti, výskyt, využití, sloučeniny

Prezentace na téma: "vlastnosti, výskyt, využití, sloučeniny"— Transkript prezentace:

1 vlastnosti, výskyt, využití, sloučeniny
Křemík vlastnosti, výskyt, využití, sloučeniny

2 Křemík Elektronová konfigurace: Si [2He] 2s2 2p2 Oxidační číslo: +IV
Vlastnosti: lesklý polokov elektropozitivní ve sloučeninách s nekovy elektronegativní ve sloučeninách s kovy

3 Křemík Výskyt v přírodě: ve sloučeninách (SiO2, SiO32-) Zisk:
surový křemík: redukce SiO2 koksem při vysokých teplotách cca 2000°C přísada do ocelí, výroba silikonů výroba čistého Si Výroba křemíku v průmyslovém měřítku spočívá v redukci taveniny vysoce čistého oxidu křemičitého v obloukové elektrické peci na grafitové elektrodě, jejíž materiál je přitom spalován na plynný oxid uhličitý podle reakce: SiO2 + C → Si + CO2 za vzniku křemíku o čistotě 97 – 99 %. Pro účely elektronického průmyslu je ovšem tato čistota naprosto nedostatečná, neboť výroba elektronických součástek vyžaduje většinou křemík o čistotě minimálně 99,9999 %, protože i nepatrné znečištění výrazně ovlivňuje kvalitu vyrobených tranzistorů a dalších elektronických součástek.

4 Křemík Výroba čistého Si: surový Si + chlor → chlorid křemičitý
zbavení nečistot = několik destilací Vyčištěný chlorid se redukuje plynným vodíkem při vysokých teplotách za vzniku čistého křemíku

5

6 Křemík Využití čistého křemíku: pro výrobu polovodičových součástek
pro výrobu skla významná součást keramických a stavebních materiálů Podmínky pro toto využití - co nejvyšší možná čistota - dokonalá krystalová struktura

7 Křemík Využití čistého křemíku: a) příměsové polovodiče
b) integrované obvody (čipy) Podmínky pro toto využití - co nejvyšší možná čistota - dokonalá krystalová struktura

8 Křemík PŘÍMĚSOVÉ POLOVODIČE
Do krystalové struktury křemíku se vnáší atomy jiných prvků a) s vyšším počtem valenčních elektronů (As) - polovodič typu N (negativní náboj) nadbytečné elektrony dodané As přenáší elektrický proud

9 Křemík b) S nižším počtem valenčních elektronů (B) - polovodič typu P
(pozitivní náboj) Chybějící elektron B – „díra“, přeskoky elektronů do děr, vedení el. proudu – posun děr celým krystalem

10 Křemík Silany = analoga alkanů př. silan SiH4
SLOUČENINY Silany = analoga alkanů př. silan SiH4 tepelně nestálé → výroba baterií pro solární panely

11 Křemík Oxidy SiO2 (křemen) – křišťál ametyst růženín
SLOUČENINY Oxidy SiO2 (křemen) – křišťál ametyst růženín výroba skla (křemenné sklo = nejkvalitnější), výroba porcelánu

12

13

14

15 Oxid křemičitý i křemičitany jsou tvořeny z tetraedrů SiO4

16 Horniny s převahou SiO2 se používají jako technické suroviny (např
Horniny s převahou SiO2 se používají jako technické suroviny (např. písek) Cement = rozemletá směs dehydratovaných hlinitanů, křemičitanů a hlinitoželezitanů vápenatých. Po smísení s pískem či štěrkem a vodou tvrdne v BETON vodní sklo – vodný roztok Na2SiO3

17 Úkol do příští hodiny krátký referát výroba skla výroba keramiky
silikony, silikagel

18 Cín Stříbrolesklý měkký kov
Cínaté sloučeniny se snadno oxidují na cíničité, proto mají silné REDUKČNÍ vlastnosti V přírodě hl. ve formě cínovce (SnO2)

19 Cín Kovový cín se vykytuje ve třech alotropních modifikacích:
šedý α - cín bílý β – cín křehký γ – cín Cínový mor Šedý cín-13,2°C prechází na bílý (a obráceně) a bílý při 131°C na křehký a obráceně Přechod mezi těmito dvěma formami nastává při teplotě 13,2 °C. Jsou-li cínové předměty (nádoby, sošky) dlouhodobě vystaveny nízkým teplotám, může dojít k přechodu původně bílého cínu na šedou modifikaci a předmět se rozpadne na prach. Tento jev je označován jako cínový mor a byl znám již od středověku, kdy přes zimu teploty v hradních místnostech mohly klesnout pod uvedenou hodnotu a došlo ke zničení cínových nádob.

20 Cín Použití: Staniol Pocínování železných plechů (bílý plech)
Slitiny (Sn + Cu = bronz) Pájecí kov s nízkou teplotou tání (Sn + Pb) Vlastnosti bronzu spojují pozitivní vlastnosti obou jeho složek: cín podstatným způsobem zvyšuje pevnost a tvrdost a zároveň má vzniklá slitina nižší bod tání než měď a snáze se proto zpracovává litím. Bronzové nože a meče mají lepší užitné vlastnosti než železné a přitom se mnohem snáze vyrábějí. Předpokládá se proto, že nástup masové výroby a využití železa a oceli byl způsoben především výrazným nedostatkem snadno dostupných cínových rud a tím výrazným zdražením bronzových nástrojů. Velkou skupinu slitin cínu představují pájky. Nejjednoduššími cínovými pájkami jsou slitiny s olovem, používané pro pájení jednoduchých elektrických obvodů nebo instalatérské práce. Dnes se postupně od slitiny s olovem ustupuje a začíná se využívat slitina s bismutem, která má podobné vlastnosti

21 Olovo Šedý měkký kov Toxický!!!
Páry olova a jeho rozpustné sloučeniny jsou jedovaté Olovičité sloučeniny se snadno redukují na olovnaté, proto patří mezi OXIDAČNÍ činidla

22 Olovo Nejvýznamnější rudou GALENIT (PbS) Použití: Akumulátory
Ochrana před rentgenovým zářením a gama paprsky Převažujícím materiálem pro výrobu střeliva Výroba pájek Pájka je kov, nebo eutetická slitina kovů, tající při nízké teplotě, určená k pevnému spojování materiálů z jiných kovů. Spojování pomocí pájky se nazývá pájení. Největšího uplatnění nachází v elektrotechnice a elektronice, kde zajišťuje pevné vodivé spojení součástek. Je ale také užívána pro spojování měděných potrubí, pozinkovaných plechů, letování konzerv, hudebních nástrojů a pro mnoho dalších aplikací. Nejběžnějšími druhy pájek jsou cínová a olověná pájka, což jsou slitiny cínu a olova v poměru 1:2 resp. 2:1. V jemné mechanice se jako pájka někdy užívá též stříbro.

23