- πυρίτιο
- Χημικό στοιχείο με σύμβολο Si· ανήκει στην πρώτη υποομάδα της τέταρτης ομάδας του περιοδικού συστήματος των στοιχείων, έχει ατομικό αριθμό 14, ατομικό βάρος 28,06, τρία φυσικά σταθερά ισότοπα και δύο τεχνητά και ραδιενεργά. Πολύ διαδεδομένο στη φύση, είναι, μαζί με το οξυγόνο, το αφθονότερο συστατικό του φλοιού της Γης, με τη μορφή διοξειδίου του π. ή ως χαλαζίας, χαλκηδόνιος, οπάλιος, αχάτης, χριστοβαλίτης, τριδυμίτης και πυριτικό άλευρο· απαντάται επίσης με τη μορφή πυριτικών αλάτων, στους αμφίβολους, άστριους, πυρόξενους, μοσχοβίτες και χλωρίτες (πυριτικά ορυκτά). Στο ζωικό βασίλειο αποτελεί τον σκελετό ή το κέλυφος πολλών θαλάσσιων οργανισμών (σπόγγοι, ραδιολάρια κλπ.)· στο φυτικό βασίλειο υπάρχει στο μεγαλύτερο μέρος των φυτών, ειδικότερα στα αγρωστώδη, και χρησιμεύει για να στηρίζει το στέλεχός τους. Το πυριτικό οξύ ήταν ήδη γνωστό από την παλαιολιθική εποχή· οι πυριτικοί χάλικες, με κατεργασία, μετατρέπονταν σε εργαλεία (αιχμές, ξύστρα κλπ.). Η πρώτη χρησιμοποίηση του π. για την κατασκευή του γυαλιού αποδίδεται στους Αιγυπτίους.
Το απλό στοιχείο π. απομονώθηκε για πρώτη φορά από τον Μπερτσέλιους το 1823, με επίδραση μεταλλικού νατρίου σε νατριούχο φθόριο και πλύση κατόπιν με νερό, ώστε vα απομακρυνθούν τα δευτερεύοντα προϊόντα της αντίδρασης.
Το π. είναι εύθραυστο αμέταλλο στοιχείο, με ιδιότητες που παρουσιάζουν αναλογίες προς εκείνες του άνθρακα· έχει χρώμα χαλυβο-γκρί, είναι ηλεκτροθετικό, τετρασθενές, και παρουσιάζεται, ανάλογα με τη μέθοδο παρασκευής του, άλλοτε ως κρύσταλλοι του κυβικού συστήματος, μαύροι, στιλπνοί, όμοιοι με τους κρυστάλλους του διαμαντιού, και άλλοτε σε μορφή σκόνης με χρώμα βαθύ καφέ, φαινομενικά άμορφης, μικροκρυσταλλικής, με δομή όμως ίδια ακριβώς με των μεγάλων κρυστάλλων, η οποία εξακριβώνεται μόνο με ακτίνες X. Έχει ειδικό βάρος 2,42, τήκεται στους 1.420°C, αυξάνει σε όγκο όταν στερεοποιηθεί και είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισμού· όταν θερμανθεί στον αέρα ενώνεται με το οξυγόνο, σχηματίζοντας διοξείδιο του π.· με το φθόριο ενώνεται εν ψυχρώ, ενώ με τα άλλα αλογόνα μόνο με ερυθροπύρωση· με το άζωτο και με μερικά μέταλλα σχηματίζει σε υψηλή θερμοκρασία ενώσεις ανάλογες με το ανθρακασβέστιο, όπως το CaSi2, το FeSi, το Fe2Si κ.ά. Δεν προσβάλλεται από τα ισχυρά οξέα, με εξαίρεση το υδροφθορικό οξύ· διαλύεται μέσα σε ισχυρές βάσεις, με σύγχρονη αποβολή υδρογόνου.
Το π. μπορεί να παρασκευαστεί με ερυθροπύρωση του διοξειδίου του π. μαζί με μεταλλικό μαγνήσιο, δεν πρέπει όμως να υπάρχει πλεόνασμα μαγνησίου, γιατί είναι δυνατόν να σχηματιστεί πυριτομαγνήσιο αντί απλό π. Το καθαρό π. παρουσιάζει ιδιότητες ημιαγωγού: για να χρησιμοποιηθεί ως τέτοιος, πρέπει να παρασκευάσουμε καθαρό π., με αναγωγή του τετραχλωριούχου π. με καθαρό και απεσταγμένο ψευδάργυρο, οπότε σχηματίζεται χλωριούχος ψευδάργυρος, ο οποίος αποστάζεται, ενώ το πυρίτιο τήκεται.
Το π. σχηματίζει διάφορους τύπους ενώσεων: τα οξείδια, τα σιλάνια (ενώσεις του π. με υδρογόνο), ενώσεις με μέταλλα, αλογονούχους, οργανοπυριτικές (σιλικόνες), πυριτικά οξέα, πυριτικά άλατα. Από τις πρώτες, η πιο σημαντική είναι το διοξείδιο του π., που ονομάζεται και πυριτικός ανυδρίτης ή πυριτικό οξύ. Τα πυριτικά άλατα, που πολλές φορές είναι ένυδρα, αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος των ορυκτών και των πετρωμάτων.
Τα σιλάνια, ενώσεις του π. με υδρογόνο, ανάλογες με τις ενώσεις του άνθρακα, αντιστοιχούν στον γενικό τύπο SinH2n + 2· τα πρώτα μέλη της σειράς είναι αέρια, τα υπόλοιπα υγρά· η σταθερότητα των ενώσεων αυτών αυξάνεται όσο μεγαλώνει και ο αριθμός των ατόμων του π. και έχουν όλες αναγωγικές ιδιότητες. Κυριότερες από αυτές είναι: το πυριτιομεθάνιο ή μονοσιλάνιο η σιλικομεθάνιο (SiH4), αέριο ανάλογο με το μεθάνιο, με δυσάρεστη οσμή, αρετά τοξικό και εύφλεκτο στον αέρα· θερμαινόμενο διασπάται σε π. και υδρογόνο· το δισιλάνιο ή πυριτιοαιθάνιο (Si2H6), αέριο που αυταναφλέγεται στον αέρα και διασπάται με θέρμανση στα συστατικά του, προσβάλλεται από το νερό και τις βάσεις και έχει ισχυρές αναγωγικές ιδιότητες· το τετρασιλάνιο (Si4H10) είναι υγρό με δυσάρεστη οσμή, αρκετά ασταθές και αυτό, που αποσυντίθεται με την επίδραση του φωτός. Πρόσφατα έχουν παρασκευαστεί και ακόρεστες υδρογονούχοι ενώσεις, όπως το πολυσιλάνιο, στερεό που παρασκευάζεται με επίδραση υδροχλωρικού οξέος σε αλκοολικό διάλυμα ανθρακοπυριτίου.
Οι ενώσεις του π. με μέταλλα επιτυγχάνονται με θέρμανση του π. και του αντίστοιχου μετάλλου σε υψηλές θερμοκρασίες ή με τη σύνθεση των συστατικών στοιχείων· το ασβεστοπυρίτιο, ανάλογο προς το ανθρακασβέστιο (CaSi2), παρασκευάζεται με θέρμανση σε ηλεκτρική κάμινο ενός μείγματος ασβέστου π. και άνθρακα, ή με ηλεκτρόλυση του πυριτικού άλατος του ασβεστίου· είναι μια γκρίζα σκόνη που χρησιμοποιείται για την παρασκευή εκρηκτικών και ως αναγωγικό. Το μαγνησιοπυρίτιο λαμβάνεται με επίδραση πλεονάσματος μαγνησίου στο π.· η χημική συμπεριφορά του είναι όμοια με τη συμπεριφορά του ανθρακοπυριτίου. Το χαλκοπυρίτιο λαμβάνεται με την τήξη χαλκού και π. σε ηλεκτρική κάμινο· χρησιμοποιείται στην ηλεκτροτεχνική και για τη δέσμευση του οξυγόνου των ορειχάλκων και άλλων κραμάτων του χαλκού. Το σιδηροπυρίτιο επιτυγχάνεται με θέρμανση σε υψηλές θερμοκρασίες μέσα σε ηλεκτρική κάμινο οξειδίου του σιδήρου μαζί με π.· εφαρμόζεται ως αναγωγικό μέσο στην παρασκευή ειδικών χαλύβων και χυτοσιδήρων.
Οι αλογονούχες ενώσεις παρασκευάζονται με απευθείας επίδραση των αλογόνων επί του π. Το χλωριούχο π., άχρωμο υγρό που αχνίζει στον ατμοσφαιρικό αέρα, παρασκευάζεται με θέρμανση, μέσα με σωλήνα από πορσελάνη, διοξειδίου του π. και αιθάλης, με διοχέτευση ρεύματος χλωρίου, και χρησιμοποιείται για την παρασκευή οργανικών παραγώγων. Το φθοριούχο πυρίτιο, αέριο άχρωμο που επίσης αχνίζει με πνιγηρή και δριμεία οσμή, αντιδρά με το νερό, δίνοντας υδροφθορικό οξύ.
Οι οργανοπυριτικές ενώσεις, μεταξύ των οποίων ιδιαίτερη σημασία έχουν οι σιλικόνες, είναι εκείνες στις οποίες το π. συνδέεται απευθείας με οργανικές ρίζες. Παρασκευάζονται με επίδραση του αντιδραστηρίου του Γκρινιάρ σε τετραχλωριούχο π. και χρησιμοποιούνται για την παρασκευή οργανικών υψιπολυμερών παραγώγων, γνωστών με το όνομα σιλικόνες.
Τα πυριτικά οξέα είναι μια σειρά ενώσεων, τα μέλη της οποίας διαφέρουν κατά τον αριθμό των μορίων νερού που περιέχουν. Δεν υπάρχουν ελεύθερα στη φύση, αλλά είναι γνωστά τα αντίστοιχα φυσικά ή συνθετικά άλατά τους, τα πυριτικά άλατα. Το μεταπυριτικό οξύ (H
2SiO
3), αρκετά ασθενές, γνωστό στο εμπόριο ως ζελατίνη του πυριτικού οξέος, λαμβάνεται με επίδραση υδροχλωρικού οξέος επάνω σε πυριτικό νάτριο ή κάλιο· είναι μια μάζα ζελατινώδης γαλακτώδης, που, όταν πλυθεί με νερό και ξηρανθεί, μετατρέπεται σε μια άσπρη άμορφη σκόνη, χρήσιμη στη βιομηχανία για τις απορροφητικές της ιδιότητες και επειδή δεσμεύει τους ατμούς των διαλυμάτων. Το ορθοπυριτικό οξύ (H
2SiO4), γνωστό και ως υδροξείδιο του π., λαμβάνεται με επίδραση νερού σε χλωριούχο π.· είναι μια ζελατινώδης μάζα που στον ατμοσφαιρικό αέρα μετατρέπεται σε μεταπυριτικό οξύ.
Τα πυριτικά άλατα (πυριτικά ορυκτά) είναι ενώσεις των πυριτικών οξέων, με βασική μονάδα δομής την ομάδα SiO
4, που μπορεί να παρασταθεί με ένα τετράεδρο, στο κέντρο του οποίου βρίσκεται το άτομο του π. και στις κορυφές του τα τέσσερα άτομα οξυγόνου. Τα απλούστερα άλατα είναι του μεταπυριτικού και ορθοπυριτικού οξέος (κάθε οξυγόνο συνδέεται με ένα άτομο υδρογόνου), ενώ τα υπόλοιπα έχουν τόσο πολύπλοκη δομή, ώστε να μην είναι δυνατόν να αποδοθούν με καθορισμένους χημικούς τύπους· η μελέτη της δομής των πυριτικών αλάτων παρουσιάζει μεγάλες δυσκολίες και μόνο με τη χρησιμοποίηση των ακτίνων X έγινε πρόσφατα εφικτή, γιατί επέτρεψαν να προσδιοριστούν οι θέσεις των ατόμων, των ιόντων και των ομάδων ατόμων μέσα στα κρυσταλλικά πλέγματα. Τα πυριτικά άλατα μπορεί να είναι φυσικά ή τεχνητά: τα φυσικά αφθονούν στον φλοιό της Γης, αποτελώντας το μεγαλύτερο μέρος των ορυκτών και των πετρωμάτων (πυριτικά ορυκτά), ενώ κατέστη εφικτή και η συνθετική παρασκευή τους.
Μια ένωση του π. πολύ σημαντική είναι και το ανθρακοπυρίτιο (SiC), που παρασκευάζεται με θέρμανση μείγματος άνθρακα και άμμου μέσα σε μια ειδική ηλεκτρική κάμινο. Έχει δομή όμοια με εκείνη του διαμαντιού και χρησιμεύει ως λειαντικό.
Το π. χρησιμοποιείται ως αναγωγικό μέσο, για την απομάκρυνση του οξυγόνου και των υδρατμών από ειδικούς χάλυβες και από ορισμένα κράματα χαλκού, καθώς και για την παρασκευή κραμάτων ανθεκτικών στα οξέα. Χρησιμοποιείται επίσης με το γερμάνιο για την κατασκευή κρυσταλλολυχνιών χάρη στις ημιαγωγούς ιδιότητες του και για τα κράματα duriron σιδηροπυριτίου, με περιεκτικότητα π. από 15-75%.
* * *το, Νχημ.1. αμέταλλο χημικό στοιχείο με σύμβολο Si και ατομικό αριθμό 14, που ανήκει στην ομάδα IVa τού περιοδικού συστήματος2. φρ. α) «διοξείδιο πυριτίου»(ορυκτ.) χημική ένωση τών δύο πιο άφθονων στοιχείων τού στερεού φλοιού τής Γης, τού πυριτίου και τού οξυγόνουβ) «ορυκτά τού διοξειδίου πυριτίου»(ορυκτ.) ομάδα πολύμορφων ορυκτών τού διοξειδίου τού πυριτίου που περιλαμβάνει τον χαλαζία, τον τριδυμίτη, τον χριστοβαλίτη, τον κοεσίτη, τον στισοβίτη, τον μελανοφλογίτη, τον λεσσατελιερίτη και τον χαλκηδόνιο.[ΕΤΥΜΟΛ. < πυρίτης (λίθος). Η λ., στον λόγιο τ. πυρίτιον, μαρτυρείται από το 1873 στον Αιμ. Νοννότη].
Dictionary of Greek. 2013.
