Kakšna je gostota silicija? 2,33 g/cm³ Razloženo

Ko vidite vrednost gostote silicija 2,33 g/cm³, je pomemben pogoj, da se nanaša na trden kristalni silicij blizu sobne temperature.

Za industrijskoindustrijski silicij, je ta številka uporabna za razumevanje samega materiala, vendar vam neposredno ne pove, koliko prostora bo zasedla vreča, lijak ali posoda z ohlapnimi silicijevimi kosmi.

Pri sobni temperaturi ima kristalni silicij gostoto približno:

Pretvorba med obema običajnima enotama je enostavna:

Majhne razlike v objavljenih vrednostih so lahko posledica temperature, čistosti, napak v kristalih ali merilnih pogojev. Za splošna inženirska dela je standardna referenčna sobna-temperatura 2,33 g/cm³.

Gostota silicija je določena z njegovo atomsko maso in načinom, kako so atomi silicija razporejeni v kristalu.

Silicij ima atomsko maso približno 28,09 g/mol in tvori adiamantna kubična kristalna strukturav normalnih pogojih.

V tej strukturi je vsak atom silicija tetraedrično vezan na štiri sosednje atome silicija. Ureditev je razmeroma odprta v primerjavi s tesneje zapakiranimi strukturami, ki jih najdemo v številnih navadnih kovinah.

To pomaga razložiti, zakaj ima silicij, čeprav ima kovinsko-površino, manjšo gostoto kot mnoge strukturne kovine.

Kako kristalna struktura določa gostoto silicija

Za kristalni material je teoretično gostoto mogoče povezati s številom atomov v kristalni celici, atomsko maso in prostornino-celične enote:

Za kristalni silicij postavi diamantna kubična razporeditev osem atomov silicija v običajno enotsko celico. V kombinaciji z atomsko maso silicija in dimenzijami rešetke to daje znano gostoto blizu 2,33 g/cm³ pri sobni temperaturi.

Ključna točka je, da gostota ni določena samo z atomsko maso. Pomembna sta tudi razmik in razporeditev atomov.

ja Vrednost 2,33 g/cm³ je referenčna sobna-temperatura za kristalni trdni silicij. Temperatura, faza in notranja struktura lahko spremenijo gostoto.

Kako temperatura vpliva na gostoto silicija?

Ko se trdni silicij segreje, se njegova kristalna mreža razširi. Ista masa nato zavzema nekoliko večjo prostornino, zato se gostota trdnega silicija na splošno zmanjšuje z naraščanjem temperature.

Pri inženirskih izračunih, kjer je temperatura daleč nad sobno temperaturo, lahko uporaba vrednosti sobne{0}}temperature brez popravka povzroči napako.

Kakšna je gostota trdnega v primerjavi s staljenim silicijem?

Silicij se pri taljenju obnaša drugače kot večina običajnih kovin.

Tekoči silicij je blizu svojega tališčagostejši od trdnega kristalnega silicija. Gostota tekočine je približno 2,5–2,6 g/cm³ blizu območja taljenja, odvisno od temperature in merilnih pogojev.

To pomeni, da se silicij skrči, ko se tali, in razširi, ko se strdi, kar je nasprotno od vedenja, ki ga opazimo pri mnogih običajnih kovinah.

Ali kristalni ali amorfni silicij spremeni gostoto?

ja Amorfni silicij nima enake kubične kristalne diamantne-kristalne strukture dolgega dosega kot kristalni silicij.

Njegova gostota se lahko zato nekoliko razlikuje in je tudi bolj odvisna od metode nanašanja, vsebnosti vodika, poroznosti in pogojev obdelave.

Za običajne izračune silicijeve kovine se referenca 2,33 g/cm³ običajno nanaša na kristalni elementarni silicij in ne na tanek amorfni silicijev film.

Ali nečistoče in napake spremenijo gostoto silicija?

Lahko, čeprav je učinek odvisen od njihove količine in porazdelitve.

Industrijska silicijeva kovina ni kemično enaka polprevodniškemu siliciju ultra-visoke-čistosti. Komercialne vrste vsebujejo nadzorovane količine Fe, Al, Ca in drugih elementov.

Kristalne napake, pore, vključki in nečistoče lahko nekoliko spremenijo izmerjeno gostoto. Vendar pa so za večino industrijskih razprav ti učinki veliko manjši od razlike medprava gostota materialainnasipna gostota.

To razlikovanje je še posebej pomembno, ko delate z industrijskimi silicijevimi kockami.

Theprava gostota silicijaopisuje maso, deljeno z dejansko prostornino samega trdnega silicijevega materiala.

Thenasipna gostota kovinskih kosov silicijaopisuje maso, deljeno s skupno prostornino, ki jo zaseda razsuti kup materiala, vključno s praznimi prostori med posameznimi grudami.

Ker ohlapne silicijeve kovine ne morejo zapolniti vseh delov posode, mora biti njihova nasipna gostota nižja od prave gostote materiala 2,33 g/cm³.

Kaj nadzoruje nasipno gostoto kovinskih kosov silicija?

Nasipna gostota ni ena fiksna konstanta materiala. Spreminja se glede na fizično stanje pošiljke.

Pomembne spremenljivke vključujejo:

• Velikost delcev:10–50 mm in 50–100 mm material ni nujno pakiran na enak način.
• Porazdelitev velikosti:manjši kosi lahko zapolnijo nekaj prostorov med večjimi grudami.
• Oblika grudice:oglati in nepravilni kosi ustvarjajo različne volumne praznin.
• Vsebina kazni:globe lahko bistveno spremenijo vedenje pakiranja.
• Zbijanje in vibracije:transport ali ravnanje lahko povzročijo usedanje razsutega materiala.

Iz tega razloga ne priporočamo izračuna količine pošiljke Silicon Metal ob predpostavki, da vsak kubični meter vsebuje 2330 kg razsutih grudic.

Če je dejanska nasipna gostota pomembna za vaš silos, vrečo ali zalogovnik, jo je treba izmeriti za ustrezno stopnjo in porazdelitev velikosti delcev.

Gostota silicija postane uporabna, ko je treba maso pretvoriti v prostornino ali ko je zmogljivost opreme odvisna od prostora, ki ga material zaseda.

Gostota silicija za izračune mase in prostornine

Za trden silikonski kos:

Uporaba 2330 kg/m³ je primerna, ko izračunavate teoretično prostornino samega trdnega kristalnega silicija.

Ni samodejno primerno za ohlapen kup silicijeve kovine.

Nasipna gostota silicija za rokovanje in pakiranje

Za industrijsko pakiranje, kapaciteto lijaka in ravnanje z materialom je nasipna gostota pogosto bolj praktična vrednost.

Na primer, dve pošiljki Silicon Metal z enako neto težo lahko zavzameta različni prostornini, če ena vsebuje širšo porazdelitev-velikosti delcev ali več drobnih delcev.

Zato sta nadzor velikosti delcev in drobnih delcev lahko pomembna ne le za polnjenje peči, temveč tudi za obnašanje pri pakiranju in skladiščenju.

Specifikacije gostote silicija in kovine silicija

Gostota je le redko glavni sprejemljivi parameter za navaden metalurški silicij. Kemična sestava in velikost delcev sta običajno bolj pomembni pri specifikaciji nakupa.

Na primer, stopnje, kot so 553, 441, 421, 3303 in 2202, se na splošno razlikujejo predvsem po nadzorovanih stopnjah nečistoč in ne po velikih spremembah intrinzične gostote silicija.

Lahko pregledate naše Primerjava Silicon Metal 553 proti 441 da vidite, kako izbiro razreda poganjajo Fe, Al, Ca in zahteve uporabe.

Za drugo referenco komercialne specifikacije glejte naše Silicon Metal 421 specifikacija .

Pri dobavi Silicon Metal potrdimo zahtevano kakovost, kemično sestavo, velikost delcev in potrdilo o originalnosti serije pred pošiljanjem. Če je nasipna gostota ključnega pomena za vaš sistem hranjenja, silosa ali pakiranja, jo je treba opredeliti kot ločeno fizikalno zahtevo, namesto da bi jo predvidevali iz teoretične gostote silicija.