Răspuns :
Răspuns: Propunerea mea, cu multe explicații este:
Reacțiile chimice, ce au loc la obținerea siliciului pur, prin tratarea lui cu clor gazos și apoi reducerea SiCl₄ cu hidrogen sunt:
Si + 2Cl₂ ( la temperatură de 500 gradeC) = SiCl₄ nr.1
SiCl₄ + 2H₂ (la temperatură, tuburi încălzite, sau filament incandescent)=
= Si + 4 HCl nr 2
Mai departe, prin topirea zonală a siliciului rezultat, se obține un siliciu super-pur, corespunzător cerințelor de calitate la fabricarea semiconductorilor.
Calcule
a) masa de Si pur obținut din reacțiile de mai sus=? o notăm cu X, dacă avem 1 kg de Siliciu impur cu puritatea de 80%
Date
-masa de siliciu impur=1 kg, o notăm m i
-puritatea siliciu, adică conținutul % de Si pur=80%, o notăm cu p
-masa de Si pur = ?.mp
-randament în obținerea SiCl₄ = randament în obținerea Si= 1 (100%)
-relația matematică pentru randament, η, este:
η = mp .100/mt
unde:
ct = masa teoretică de substanță obținută prin calcul stoechiometric la ecuația reacției de obținere
c p = masa practic obținută de substanță, în condițiile reale din tehnologie.
cp ∠ct, la randamente ∠ 100%
⇒ pentru problema dată, la η=1, că mp = mt, nu sunt pierderi (în realitate nu este posibil un asemenea randament).
- c t de Si obținut din proces =c p =? (kg)
Etape de calcul:
1) masa de Si pur, din 1 kg de siliciu cu 80% puritate = mp=?
Puritatea, p:
p= mp.100/m i, mp = p.mi/100
mp Si = 80%.1 Kg /100 %=0,80 kg
2) cantitatea (masa) teoretică de Si, din proces, dacă intră 0,8 kg, randament este 100%.
A Si = 28 g/mol (tabel sistem periodic)
Se află prin calcul stoechiometric aplicat la cele două reacții chimice, de mai sus, astfel:
0,8 kgSi..........
Si + 2 Cl₂ = SiCl₄
raport stoechiometric molar:
1molSi ..............1mol SiCl₄
și mai departe:
SiCl₄ + 2 H₂ = Si + 4HCl
raport stoechiomteric molar:
1mol SiCl₄.....1mol Si pur
Deci rezultă, că:
1 mol de Si supus reacțiilor.......produce 1mol SiCl₄...din care rezultă 1 mol Si
1 mol= M (g/mol)
Rezultă, că:
28 kg/kmol katom Si reactant.....................produce 28 kg/kmol.katom Si
atunci din 0,80 kg de Si reactant.............rezultă.......mt Si (kg)
mt = 0,80 kg Si
mp=mt= 0,80 kg, la randament unitar (1, sau 100)
R: 0,80 kg de Si
Calcul b: Puritatea, p, se calculează cu relația prezentată mai sus:
p= mp.100/mi
unde:
mp=masa pură de substanță, care se află alături de impurități
mi = masa impură de substanță, adică substanța pură + impuritățile
Impurități = substanțe străine
Deci:
mp = 448 g Si pur
mi=500 g siliciu impur
p= 448g.100%/500 g=89,6%
R: 89,6 % puritate
Explicație:
Vă mulțumim pentru vizita pe site-ul nostru dedicat Chimie. Sperăm că informațiile prezentate v-au fost utile. Dacă aveți întrebări sau aveți nevoie de suport suplimentar, nu ezitați să ne contactați. Ne bucurăm să vă revedem și vă invităm să ne adăugați în lista de favorite!