సిలికాన్ (Si): రసాయన ధర్మాలు & చర్యలు

రసాయన ధర్మాల స్థూలదృష్టి

సిలికాన్ (Si) ఆవర్తన పట్టికలోని 14వ గ్రూపులో ఉన్న ఒక మెటాలాయిడ్ మూలకం, ఇది దాని సెమీకండక్టింగ్ ధర్మాలు మరియు బలమైన సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరచే సామర్థ్యానికి ప్రసిద్ధి చెందింది.

• ఎలక్ట్రోనెగటివిటీ: 1.90 (పౌలింగ్ స్కేల్).
• బంధం ఏర్పరచడం: ప్రధానంగా సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరుస్తుంది, తరచుగా 4 వాలెన్సీని ప్రదర్శిస్తుంది.
• ఆక్సీకరణ స్థితులు: ప్రధానంగా +4, అయితే +2 తక్కువ సాధారణం మరియు స్థిరంగా ఉంటుంది.
• చర్యాశీలత: సాధారణంగా లోహాల కంటే తక్కువ చర్యాశీలతను కలిగి ఉంటుంది, కానీ అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కార్బన్ కంటే ఎక్కువ చర్యాశీలతను కలిగి ఉంటుంది, బలమైన Si-Si మరియు Si-O బంధాల కారణంగా. సిలికాన్ డయాక్సైడ్ (SiO₂) యొక్క పలుచని, రక్షణ పొర తరచుగా దీనిని నిష్క్రియం చేస్తుంది.

గాలి మరియు ఆక్సిజన్‌తో చర్య

సిలికాన్ గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద సాపేక్షంగా తక్కువ చర్యాశీలతను కలిగి ఉంటుంది, కానీ అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఆక్సిజన్‌తో చర్య జరుపుతుంది.

• ఆక్సిజన్ (గాలి) తో: సిలికాన్ 800 °C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఆక్సిజన్‌లో మండి సిలికాన్ డయాక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ ఆక్సైడ్ పొర రక్షణ కల్పిస్తుంది మరియు మధ్యస్థ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మరింత ఆక్సీకరణను నిరోధిస్తుంది. Si(s) + O₂(g) --(Heat)--> SiO₂(s)

నీరు మరియు నీటి ఆవిరితో చర్య

సాధారణ పరిస్థితులలో సిలికాన్ నీరు మరియు నీటి ఆవిరి పట్ల విశేషంగా నిష్క్రియంగా ఉంటుంది.

• నీరు/నీటి ఆవిరితో: సిలికాన్ అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కూడా నీరు లేదా నీటి ఆవిరితో చర్య జరపదు. ఈ నిష్క్రియత్వం దాని ఉపరితలంపై స్థిరమైన, రక్షణ పొర అయిన సిలికాన్ డయాక్సైడ్ (SiO₂) ఏర్పడటం వల్ల సంభవిస్తుంది, ఇది నీటి అణువులు అంతర్లీన సిలికాన్ అణువులను చేరుకోకుండా నిరోధిస్తుంది.

ఆమ్లాలు మరియు క్షారాలతో చర్య

సిలికాన్ ఆమ్లాలతో ఎంపిక చేసిన చర్యాశీలతను ప్రదర్శిస్తుంది మరియు బలమైన క్షారాలతో చర్య జరుపుతుంది.

ఆమ్లాలతో చర్య

• ఆక్సీకరణం చేయని ఆమ్లాలు (ఉదా., HCl, విలీన H₂SO₄): సిలికాన్ ఆక్సీకరణం చేయని ఆమ్లాలతో చర్యాశీలం కాదు.
• ఆక్సీకరణ ఆమ్లాలు (ఉదా., HNO₃): సిలికాన్ స్వచ్ఛమైన నైట్రిక్ ఆమ్లంతో చర్య జరపదు. అయితే, ఇది గాఢ నైట్రిక్ ఆమ్లం మరియు హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం మిశ్రమంతో తీవ్రంగా చర్య జరుపుతుంది. హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం రక్షణ కల్పించే SiO₂ పొరను కరిగించి, సిలికాన్‌తో చర్య జరిపి ఫ్లోరోసిలిసిక్ ఆమ్లాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. 3Si(s) + 4HNO₃(aq) + 18HF(aq) \rightarrow 3H₂SiF₆(aq) + 4NO(g) + 8H₂O(l)
• హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం (HF): హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం సిలికాన్‌పై సులభంగా దాడి చేస్తుంది, ఇది సెమీకండక్టర్ ఎచింగ్‌లో ఉపయోగించబడే ఒక ధర్మం. Si(s) + 6HF(aq) \rightarrow H₂SiF₆(aq) + 2H₂(g)

క్షారాలతో చర్య

• బలమైన వేడి క్షారాలు: సిలికాన్ వేడి, గాఢ బలమైన క్షారాల ద్రావణాలతో (ఉదా., NaOH, KOH) చర్య జరిపి కరిగే సిలికేట్‌లను ఏర్పరుస్తుంది మరియు హైడ్రోజన్ వాయువును విడుదల చేస్తుంది. Si(s) + 2NaOH(aq) + H₂O(l) --(Heat)--> Na₂SiO₃(aq) + 2H₂(g)

కీలక ప్రయోగశాల పరీక్ష/గుర్తింపు చర్యలు

సిలికాన్ గుర్తింపు సాధారణంగా దాని సమ్మేళనాలలో, ముఖ్యంగా సిలికేట్‌లు (SiO₃²⁻ అయాన్లు) ఉంటాయి. ప్రాథమిక సిలికాన్‌ను సాధారణ గుణాత్మక విశ్లేషణలో గుర్తించరు.

సిలికేట్‌ల గుర్తింపు (SiO₃²⁻)

1. ఆమ్లీకరణ పరీక్ష: కరిగే సిలికేట్ ద్రావణం (ఉదా., సోడియం సిలికేట్) విలీన హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లంతో ఆమ్లీకరించబడినప్పుడు, సిలిసిక్ ఆమ్లం (H₂SiO₃) యొక్క జెలటినస్ అవక్షేపం ఏర్పడుతుంది. Na₂SiO₃(aq) + 2HCl(aq) \rightarrow H₂SiO₃(s)\downarrow + 2NaCl(aq) సిలిసిక్ ఆమ్ల అవక్షేపం (తరచుగా SiO₂·nH₂O గా సూచించబడుతుంది) వేడిచేసినప్పుడు నిర్జలీకరణం చెంది సిలికా జెల్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.

2. అమ్మోనియం మోలిబ్డేట్ పరీక్ష: సిలికేట్ ద్రావణానికి విలీన నైట్రిక్ ఆమ్లంతో ఆమ్లీకరణ చేసి, అమ్మోనియం మోలిబ్డేట్ ద్రావణాన్ని కలిపి వేడిచేసినప్పుడు, ఒక ప్రత్యేకమైన పసుపు రంగు లేదా అవక్షేపం ఏర్పడుతుంది. ఇది సిలికోమోలిబ్డిక్ ఆమ్లం లేదా దాని అమ్మోనియం లవణం, ఒక హెటెరోపోలి ఆమ్ల సముదాయం ఏర్పడటం వల్ల జరుగుతుంది. పరిశీలన: పసుపు రంగు లేదా అవక్షేపం. కీలక కారకాలు: సిలికేట్ అయాన్, అమ్మోనియం మోలిబ్డేట్, విలీన నైట్రిక్ ఆమ్లం. ఉత్పత్తి (సాధారణం): సిలికోమోలిబ్డిక్ ఆమ్లం (ఉదా., H₄[Si(Mo₁₂O₄₀)]) లేదా దాని అమ్మోనియం లవణం (ఉదా., (NH₄)₄[Si(Mo₁₂O₄₀)]). ఈ సంక్లిష్ట చర్య యొక్క ఖచ్చితమైన స్టాయికియోమెట్రీ ఉన్నత పాఠశాలలో తరచుగా సరళీకరించబడుతుంది.