το πυρίτιο

Δεν το συναντάμε ελεύθερο, αλλά σε ενώσεις και κυρίως σε μορφή διοξειδίου . To SiO2 έχει εξαιρετικές φυσικές ιδιότητες , όπως μεγάλη μηχανική αντοχή και σκληρότητά , λιώνει δύσκολα και το διαπερνά η υπεριώδης ακτινοβολία . H άμμος της θάλασσας και ορισμένοι ημιπολύτιμοι λίθοι όπως ο χαλαζίας (quartz) , ο αμέθυστος ,     ο όνυχας , κ.α. είναι SiO2 .

Ο χαλαζίας είναι ένα πιεζοηλεκτρικό υλικό .Τα υλικά αυτά παράγουν ηλεκτρική τάση όταν δέχονται κάποια μηχανική πίεση ή δόνηση – ισχύει και το αντίστροφο φαινόμενο κατά το οποίο το υλικό παραμορφώνεται  όταν βρεθεί κάτω από ηλεκτρική τάση . Ο πιεζοηλεκτρισμός ανακαλύφθηκε από τον Πιερ Κιουρί το 1880.  Γι αυτό ο χαλαζίας χρησιμοποιείται  στη κατασκευή ρολογιών, ανιχνευτών και ακουστικών , στη λειτουργία των αερόσακων, στην παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος, αλλά ακόμα και ως λειαντικό λόγω της υψηλής σκληρότητάς του .

http://www.geo.auth.gr/106/8_silicates/tecto/quartz.htm

Το γυαλί παράγεται από μίγμα ασβεστόλιθου CaCO3 , άμμου SiO2 , και σόδας Na2CO3 Το μίγμα αυτό θερμαίνεται για 10 ώρες σε φούρνους  περίπου στους 1450 oC. Το ρευστό γυαλί χύνεται σε καλούπια ή ‘’σιδερώνεται’’ ή «φυσιέται» με αέρα και κατασκευάζονται διάφορα αντικείμενα . Το γυαλί είναι διαφανές,  πολύ σκληρό, εύθραυστο , σε υψηλές θερμοκρασίες διαμορφώνεται εύκολα, είναι κακός αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρισμού. Στο γυαλί Βοημίας η σόδα έχει αντικατασταθεί από ποτάσα Κ2 CO3 , στα κρύσταλλα (είναι άμορφα !!) ο ασβεστόλιθος έχει αντικατασταθεί από PbO , τα πυρέξ που αντέχουν στις απότομες αλλαγές της θερμοκρασίας  περιέχουν Β2Ο3 , τα εμαγιέ περιέχουν SnO2 .

http://www.youtube.com/watch?v=a5jAqMZEf68

http://www.youtube.com/watch?v=trbjNdUdrWU&feature=related

http://www.youtube.com/results?search_query=blow+glass&aq=f

http://www.youtube.com/watch?v=wRKPcx9Cpe8

Τα πιάτα, οι γλάστρες ,τα τούβλα , τα κεραμίδια, τα είδη υγιεινής κ.α. είναι κεραμικά.  Φτιάχνονται από άργιλο , που περιέχει βασικά αργίλιο, πυρίτιο και οξυγόνο. Η άργιλος έχει πυρίμαχες ιδιότητες .  Όταν στην άργιλο προστεθεί νερό προκύπτει μια μάζα (πηλός) η οποία διαμορφώνεται εύκολα είτε με τα χέρια μας είτε με την βοήθεια του κεραμικού τροχού σε διάφορα σχήματα. Στη συνέχεια τα κεραμικά πυρώνονται  σε υψηλή θερμοκρασία και σκληραίνουν. Η πορσελάνη περιέχει καολίνη, μια καθαρή μορφή αργίλου με λευκό χρώμα.

Μερικές φορές κάποια πράγματα ακούγονται εξωπραγματικά και πέρα από τις ανθρώπινες δυνατότητες. Αλήθεια, πόσο εύκολο είναι να πιστέψει κανείς ότι στο πάχος μιας τρίχας του κεφαλιού μας μπορούν να χωρέσουν  περισσότερα από δέκα τρανζίστορ ή ακόμη ότι πάνω σε μία ψηφίδα (chip) μπορούν να κατασκευαστούν εκατομμύρια τρανζίστορ; Αυτά όλα, που για τον απλό άνθρωπο φαντάζουν σαν παραμύθι ,στον χώρο της μικροηλεκτρονικής είναι πλέον μια επαγγελματική ρουτίνα . Σε μεγάλο βαθμό η λειτουργία των Η/Υ βασίζεται στη λειτουργία των τρανζίστορ και σε τελική ανάλυση στις ημιαγωγικές ιδιότητες του πυριτίου. Ημιαγωγοί είναι στερεά σώματα τα οποία από την άποψη της ηλεκτρικής αγωγιμότητάς τους κατατάσσονται μεταξύ των αγωγών (μέταλλα) και των μονωτών.Επιτρέπουν δηλαδή τη δίοδο του ηλεκτρικού ρεύματος μόνο κάτω από ορισμένες συνθήκες. Η αγωγιμότητά τους αυξάνεται σημαντικά (δραματικά) όταν αυξάνεται η θερμοκρασία και όταν περιέχουν ξένες ουσίες-προσμίξεις. Από άποψη χρησιμότητας οι ημιαγωγοί έχουν πολύ μεγάλη σημασία, καθώς βρίσκουν μεγάλο πλήθος εφαρμογών. και έτσι είναι ιδανικοί για τη δημιουργία πολύ μικρών, υψηλής ταχύτητας transistors. Μόνο ορισμένα υλικά είναι κατάλληλα για χρήση ημιαγωγών. Το πιο συνηθισμένο και ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό για δημιουργία ημιαγωγών είναι το πυρίτιο. Χρησιμοποιείται για επεξεργαστές, μνήμες και για τα περισσότερα chips .  Ένα άλλο συνηθισμένο υλικό που χρησιμοποιείται για την κατασκευή ημιαγωγών είναι το αρσενίδιο του γαλλίου ( GaAs ) , το οποίο δε χρησιμοποιείται ευρέως , αλλά σε ειδικές εφαρμογές.

Οι ημιαγωγοί έχουν τη δυνατότητα όταν φωτίζονται να δημιουργούν ηλεκτρική τάση και κατά συνέπεια να παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα. Συνδέοντας μεταξύ τους πολλά μικρά κομμάτια τέτοιων υλικών (φωτοβολταϊκές κυψέλες ή στοιχεία) δημιουργούμε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα , το οποίο στρέφοντάς το προς τον ήλιο είναι δυνατό να πάρουμε ηλεκτρικό ρεύμα αρκετό για να καλύψουμε τις ανάγκες για τη διατήρηση δορυφόρων σε τροχιά, τη τροφοδοσία υπολογιστών διαστημικών σκαφών και υπολογιστών τσέπης , για τη ρευματοδότηση κατοικιών και τη λειτουργία τηλεφώνων έκτακτης ανάγκης στο οδικό δίκτυο και αισθητήρων κίνησης αλλά και για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε ευρεία κλίμακα . Με τα φωτοβολταϊκά έχουμε λοιπόν ενέργεια ανεξάντλητη , ανανεώσιμη , φθηνή και κυρίως «καθαρή».

Οι οπτικές ίνες κατασκευάζονται από καθαρό διοξείδιο του πυριτίου, έχουν το πάχος περίπου μιας ανθρώπινης τρίχας. Τα καλώδια οπτικών ινών αποτελούνται από πάρα πολλές οπτικές ίνες και χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στις τηλεπικοινωνίες και σε οπτικά όργανα ακριβείας.  Οι οπτικές ίνες προσφέρουν τεράστιες δυνατότητες επικοινωνίας. Τα κύρια πλεονεκτήματα της χρήσης οπτικών ινών στον τομέα της επικοινωνίας είναι τα εξής:

– Πολύ μεγαλύτερη ποσότητα πληροφοριών μπορεί να μεταφερθεί σε μια οπτική ίνα σε σύγκριση με ένα καλώδιο χαλκού.

– Σε όλα τα καλώδια μέρος της ενέργειας χάνεται  κατά μήκος του καλωδίου . Έτσι χρειάζονται ενισχυτές κάθε 2 έως 3 χιλιόμετρα, αλλά με την οπτική ίνα η ενίσχυση του σήματος είναι αναγκαία μόνο κάθε 50 χιλιόμετρα.

– Σε αντίθεση με τα καλώδια χαλκού, στις οπτικές ίνες δε γίνονται ηλεκτρικές παρεμβολές. Ούτε προκαλούνται σπινθήρες , οπότε μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περιβάλλον με εκρηκτικά υλικά, όπως τα διυλιστήρια πετρελαίου ή τα αντλιοστάσια φυσικού αερίου .

–  Οι οπτικές ίνες είναι φθηνότερες και πιο λεπτές από τα καλώδια χαλκού ,πράγμα που καθιστά ευκολότερη την εγκατάσταση και τη συντήρηση.

Υπερατλαντικά  υποβρύχια καλώδια συνδέουν το Ηνωμένο Βασίλειο με τις ΗΠΑ και  τον Καναδά .

Οι οπτικές ίνες άνοιξαν το δρόμο για ένα εντελώς νέο τομέα της χειρουργικής επέμβασης , που ονομάζεται λαπαροσκοπική χειρουργική επέμβαση .Ο χειρουργός κάνει μια σειρά από μικρές τομές στην περιοχή-στόχο και   μια δέσμη οπτικών ινών μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να φωτίσει την επιλεγείσα περιοχή, και μια άλλη δέσμη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να φέρει τις πληροφορίες πίσω στο χειρουργό. Επιπλέον, αυτή μπορεί να συνδυάζεται με χειρουργική επέμβαση με λέιζερ, χρησιμοποιώντας μια οπτική ίνα να μεταφέρει την ακτίνα λέιζερ στο σχετικό σημείο  για να κόψει ο χειρουργός τον ιστό.

Οπτικές ίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τους σκοπούς του φωτισμού, τα οποία μεταφέρουν το φως από το  εξωτερικό προς τα δωμάτια στο εσωτερικό των μεγάλων κτιρίων.

Μια άλλη σημαντική εφαρμογή των οπτικών ινών έχει να κάνει με τους αισθητήρες. Εάν μια ίνα τεντώνεται ή συμπιέζεται, θερμαίνεται ή ψύχεται , υπάρχει συνήθως μία μικρή αλλά μετρήσιμη αλλαγή στη μετάδοση του φωτός.

Οπτικές ίνες επίσης χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά λέιζερ υψηλής ενέργειας ακτίνες από  τα εργοστάσια μέχρι το σημείο της χρήσης του φωτός λέιζερ για συγκόλληση, κοπή ή διάτρηση. Η ίνα παρέχει ένα ευέλικτο και ασφαλές μέσο για τη διανομή υψηλής ισχύος λέιζερ γύρω από το εργοστάσιο, έτσι ώστε τα ρομπότ να μπορούν να φέρουν σε πέρας τις εργασίες.

Δεδομένου ότι το φως δεν επηρεάζεται αισθητά από ηλεκτρομαγνητικά πεδία και δεν επηρεάζει άλλα όργανα που κάνουν χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας, οι οπτικές ίνες είναι πολύ σημαντικές για τη μεταφορά των πληροφοριών σε αεροσκάφη και αυτοκίνητα.

http://www.youtube.com/watch?v=RiYOw5NsoKY&feature=fvw

σιλικόνες είναι πολυμερή -αλυσίδες- από άτομα Si και Ο που εναλλάσσονται . Χρησιμοποιούνται για να φτιάξουμε  λιπαντικά, κόλλες , μονωτικά , χρώματα , καλλυντικά , εμφυτεύματα στον ανθρώπινο οργανισμό,  ελαστικά chip, κ.α.

Ο αμίαντος είναι ένα ινώδες ορυκτό , που περιέχει Si ,Mg και Ο , γνωστό από την αρχαιότητα για την εξαιρετική αντοχή του στη φωτιά. Ο αμίαντος υπήρξε ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα υλικά μια και οι καταπληκτικές ιδιότητες που διαθέτει ( τετραπλάσια αντοχή από το χάλυβα, ελαστικότητα, αντίσταση στα οξέα , αντοχή στις υψηλές θερμοκρασίας  1700 οC , αντίσταση στον ηλεκτρισμό και μεγάλη θερμομονωτική ικανότητα) δύσκολα βρίσκονται συγκεντρωμένες σε οποιοδήποτε άλλο υλικό. Υπάρχουν πάνω από 3.000 χρήσεις και εφαρμογές του αμιάντου. Ο αμίαντος χρησιμοποιείται π.χ. σε προϊόντα αμιαντοτσιμέντου – όπως σωλήνων, πλακών στέγασης, επίπεδων πλακών για χωρίσματα τοίχων,, μονωτικά υλικά,  εξοπλισμό πυροπροστασίας κλπ.  Οι φυσικές του ιδιότητες σε συνδυασμό με το χαμηλό του κόστος, κατέστησαν τον αμίαντο ως κορυφαίο βιομηχανικό προϊόν του 20ου αιώνα. Σήμερα όμως έπειτα από πολύχρονες έρευνες, ο αμίαντος θεωρείται ένα από τα πιο επικίνδυνα υλικά που χρησιμοποιεί ο άνθρωπος και απαγορεύεται  η εμπορία και χρήση  του .

Advertisements
This entry was posted in χημεία Γ γυμν. and tagged , , , , , , , , . Bookmark the permalink.

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s