Schwarz, Oliver

Schwarz, Oliver
442844
17.07.2005
Platz Nr. 6
Silicium
Sicherheitshinweise:
Bariumperoxid:
Magnsium:
Aluminium:
Salzsäure:
R 8-20/22
R 15-17
R 10-15
R 34-37
S 13-27
S 7/8-43.6
S 7/8-43.6
S 26-36/37/39-45
Durchführung:
In einem Tontiegel wird ein Thermitgemisch aus Aluminium, Schwefel und
Siliciumdioxid hergestellt. In dieses Gemisch legt man ein Zündgemisch, welches
Magnesium und Bariumperoxid enthält. Dabei ist darauf zu achten, dass das
Gemisch keinen Stößen ausgesetzt ist, da es sonst spontan reagieren kann. In das
Zündgemisch steckt man nun einen Magnesiumdraht, welcher angezündet wird. Die
anschließende Reaktion ist stark exotherm. Neben vielen anderen Reaktionen läuft
folgende, gewünschte Reaktion ab:
3SiO2  4 Al  3Si  2 Al2 O3
Anschließend wird die Schlacke zuerst mit Wasser, anschließend mit Salzsäure
gereinigt. Da Silicium völlig unlöslich in Salzsäure ist bleibt es als Feststoff in Form
von kleinen Kugeln zurück.
Es wurden 9g Siliciumdioxid eingesetzt.
g
g
, M ( Si)  28
mol
mol
28
 9g 
 4,2 g
60
M ( SiO2 )  60
m( Si )
Es konnten also maximal 4,2g Silicium gewonnen werden. Da die Reaktion jedoch
nur nahe dem Zündgemisch vollständig ablief und ein Grossteil der eingesetzten
Stoffe nicht reagierten, war die Ausbeute mit 1g sehr viel geringer.
Zudem ist es möglich, das kleine Kugeln Silicium beim waschen mit weggespült
wurden.
Großtechnisch wird Silicium wird im Lichtbogenofen bei ca. 2000°C hergestellt. Als
Ausgangsstoff dient Siliciumdioxid (Quarzsand). Kohlenstoff wird als
Reduktionsmittel eingesetzt.
SiO2  2C  Si  2CO
Das Silicium wird für Gläser, Keramiken, Stähle und Silicone verwendet. Soll das
Silicium in die Halbleitertechnik verwendet werden, muss es zuerst hochgereinigt
werden.
C
Si  3HCl 800

 HSiCl 3  H 2
Silicium kommt ausschließlich in der Diamantstruktur vor. Für die Graphitstruktur ist
es zu groß, so das die -Bindungen nicht stark genug sind und Spontan zerfallen.