هل السيليكون معدن أم غير معدني؟ وأوضح ميتالويد
ترك رسالة
هل السيليكون معدن أم غير معدني؟
السيليكون (Si) ليس معدنًا حقيقيًا ولا غير معدني. وهو ينتمي إلى مجموعة العناصر التي تسمى أشباه المعادن (شبه المعادن)، والتي تقع بين المعادن واللافلزات في الجدول الدوري وتشترك في خصائص كليهما.
1. لماذا يعتبر السيليكون من أشباه الفلزات؟
مظهر:يحتوي السيليكون على بريق معدني رمادي يشبه المعدن.
الموصلية:السيليكون هو أشباه الموصلات. موصليتها الكهربائية أقل بكثير من تلك الخاصة بالمعادن النموذجية (مثل النحاس والحديد)، وعلى عكس المعادن، تزداد موصليتها مع ارتفاع درجة الحرارة (المعادن تكون موصليتها أقل جيدًا عند تسخينها).
كيمياء:يشكل السيليكون روابط تساهمية ومركبات مشابهة للكربون (جاره القطري)، ويتصرف كيميائيًا مثل اللافلزات؛ يتفاعل مع الأكسجين لتكوين SiO2 (السيليكا).
السلوك الميكانيكي:في درجة حرارة الغرفة، يكون السيليكون صلبًا وهشًا، على عكس المعادن المطيلة.
2. الأهمية الصناعية
هذه الطبيعة الوسيطة هي بالضبط ما يجعل السيليكون ذا قيمة: فسلوكه شبه الموصل هو أساس صناعة الإلكترونيات (الرقائق والترانزستورات والخلايا الشمسية)، في حين أن تقاربه الكيميائي مع الأكسجين يجعله مزيل الأكسدة الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في صناعة الصلب وعنصرًا أساسيًا في سبائك الألومنيوم والسيليكون. يعتبر السيليكون المعدني- (السيليكون المعدني) المادة الأولية لجميع سلاسل القيمة هذه.
3. درجات السيليكون الصناعية (نموذجية)
يتم تحديد درجات السيليكون المعدني بثلاثة أرقام: محتوى Fe وAl وCa بالنسبة المئوية (على سبيل المثال، 441 تعني Fe أقل من أو يساوي 0.4%، Al أقل من أو يساوي 0.4%، Ca أقل من أو يساوي 0.1%). تم الإبلاغ عن P كحد إضافي للشوائب.
| درجة | محتوى سي (٪) | الحديد | آل | كاليفورنيا | ف، كحد أقصى |
|---|---|---|---|---|---|
| 1101 | 99.79 | 0.1 | 0.1 | 0.01 | أقل من أو يساوي 0.004% |
| 2202 | 99.58 | 0.2 | 0.2 | 0.02 | أقل من أو يساوي 0.004% |
| 3303 | 99.37 | 0.3 | 0.3 | 0.03 | أقل من أو يساوي 0.005% |
| 1501 | 99.69 | 0.15 | 0.15 | 0.01 | أقل من أو يساوي 0.004% |
| 1502 | 99.68 | 0.15 | 0.15 | 0.02 | أقل من أو يساوي 0.004% |
| 2502 | 99.48 | 0.25 | 0.25 | 0.02 | أقل من أو يساوي 0.004% |
| 411 | 99.4 | 0.4 | 0.1 | 0.1 | أقل من أو يساوي 0.005% |
| 421 | 99.3 | 0.4 | 0.2 | 0.1 | - |
| 441 | 99.1 | 0.4 | 0.4 | 0.1 | - |
| 551 | 98.9 | 0.5 | 0.5 | 0.1 | - |
| 553 | 98.7 | 0.5 | 0.5 | 0.3 | - |
| خارج الصف-. | 96 | 2 | 1 | 1 | - |
التطبيقات النموذجية حسب الدرجة: الدرجات العالية (1101، 2202) للاستخدامات الكيميائية- مثل السيليكون؛ 441/553 لسبائك الألومنيوم وصناعة الصلب؛ خارج نطاق-التكلفة-الاستخدامات المعدنية الحساسة.
الأسئلة المتداولة
هل السيليكون معدن أم غير معدني؟السيليكون (Si) ليس معدنًا حقيقيًا ولا غير معدني. وهو ينتمي إلى مجموعة العناصر التي تسمى أشباه المعادن (شبه المعادن)، والتي تقع بين المعادن واللافلزات في الجدول الدوري وتشترك في خصائص كليهما.
لماذا تم تصنيف السيليكون على أنه فلز؟يظهر السيليكون بريقًا معدنيًا رماديًا مثل المعدن، لكن موصليته الكهربائية أقل بكثير من تلك الخاصة بالمعادن النموذجية مثل النحاس والحديد، وعلى عكس المعادن، فهو موصل أفضل مع ارتفاع درجة الحرارة. كيميائيًا يشكل مركبات تساهمية مشابهة للكربون ويتفاعل مع الأكسجين لتكوين SiO2، بينما ميكانيكيًا يكون صلبًا وهشًا في درجة حرارة الغرفة وليس مطاوعًا. هذا المزيج من السلوك-المشابه للمعادن وغير المشابه للمعادن-يحدد الشكل شبه الفلز.
لماذا تعتبر الطبيعة الوسيطة للسيليكون مهمة صناعيا؟سلوكه شبه الموصل هو أساس صناعة الإلكترونيات، بما في ذلك الرقائق والترانزستورات والخلايا الشمسية، في حين أن تقاربه الكيميائي للأكسجين يجعله مزيل الأكسدة الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في صناعة الصلب وعنصرًا أساسيًا في سبائك الألومنيوم والسيليكون. يعتبر السيليكون المعدني- (السيليكون المعدني) المادة الأولية لجميع سلاسل القيمة هذه.
كيف تتم قراءة أرقام درجة السيليكون الصناعية مثل 441؟الأرقام الثلاثة تعطي الحد الأقصى لمحتويات الحديد والألومنيوم والكالسيوم بالنسبة المئوية، لذلك 441 يعني Fe لا يزيد عن 0.4%، Al لا يزيد عن 0.4% و Ca لا يزيد عن 0.1%. يتم الإبلاغ عن الفوسفور كحد إضافي للشوائب حيثما تم تحديده.
ما هي الدرجات المستخدمة لأي تطبيقات؟تُستخدم الدرجات العالية مثل 1101 و2202 (99.79% و99.58% Si في الجدول النموذجي) للأغراض الكيميائية- مثل السيليكون، بينما تستخدم 441 و553 سبائك الألومنيوم وصناعة الصلب. يتم اختيار المواد- غير المصنفة بنسبة 96% Si تقريبًا للاستخدامات المعدنية الحساسة من حيث التكلفة-.
ما هو نطاق محتوى السيليكون الذي يغطيه جدول الدرجة النموذجي؟يمتد الجدول من الدرجة 1101 عند 99.79% Si وصولاً إلى الدرجة 553 عند 98.7% Si، مع إدراج درجة الإيقاف - عند 96%. ضمن النطاق، ينخفض محتوى Si مع ارتفاع الحدود المسموح بها من الحديد والألمنيوم والكالسيوم، ولهذا السبب تتطلب الدرجات ذات الأرقام المنخفضة-تحليلًا أنظف.
