Krzem

Grupa 14
Śledząc zmiany we własnościach pierwiastków i ich związków w obrębie grupy 14, idąc w dół, możemy zaobserwować następujące prawidłowości:
  • Maleje elektroujemność pierwiastków.
  • Zmiana charakteru niemetalicznego na metaliczny.
  • Wzrost promieni atomowych.
  • Wzrost reaktywności pierwiastków.
  • Wzrasta zasadowość tlenków (CO2 i SiO2 = kwasoweGeO2, SnO2, PbO2 = amfoteryczne)
  • Wzrasta trwałość związków na +2 stopniu utlenienia (efekt nieczynnej pary elektronowej), a maleje dla związków na + 4 stopniu utlenienia. (Ge2+, Sn2+ = reduktory; Pb2+ = trwały)
  • Wzrasta siła efektu nieczynnej pary elektronowej.
Otrzymywanie i oczyszczanie krzemu

Krzem metalurgiczny (metallurgical grade silicon – MGS) = czystość rzędu 98%

  • Szacuje się, iż do wyprodukowania jednej tony krzemu metalurgicznego potrzeba: 2500 – 2700 kg żwiru kwarcowego, 600 kg węgla drzewnego lub koksu, 300 – 500 kg zrębków drzewnych oraz 500 000 kWh mocy elektrycznej.
  • Roczna światowa produkcja krzemu metalurgicznego ~ 500 000 ton.
  • Zastosowania: metalurgia (np. produkcja stopów Al/Si do produkcji bloków silnikowych); synteza żywic silikonowych

Krzem jakości elektronicznej (krzem półprzewodnikowy) (electronic grade silicon – EGS; semiconductor grade silicon - SGS) = czystość > 99.9999%
Oczyszczanie krzemu
Metody chemiczne
  • Proces Siemensa
Krzem uzyskiwany na drodze chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD – Chemical Vapor Deposition)Uzyskuje się krzem o bardzo wysokiej czystości. Wady procesu: niska wydajność konsumpcji Si oraz Cl; tylko ok. 30%  Si wprowadzonego do reaktora zostaje przekształcone w krzem EGS; reakcje uboczne, m. in.: SiHCl3 + HCl SiCl4 + H2.Możliwe odzyskanie substratów oraz produktów i recykling



Reaktor do depozycji krzemu
w procesie Siemensa
  • Piroliza silanu



Brak komentarzy: