Кремний: свойства, применение, характеристика, производство, состав

Что такое кремний

Сначала остановимся на общих характеристиках кремния. От 27,6 до 29,5% массы земной коры составляет кремний. В морской воде концентрация элемента также высока — до 3 мг / л.

Кремний занимает второе почетное место в литосфере после кислорода. Однако его самая известная форма, диоксид кремния, представляет собой диоксид, и именно его свойства стали основой для такого широкого использования.

Это видео расскажет, что такое силикон:

Понятие и особенности

Кремний — неметалл, но в разных условиях он может проявлять как кислотные, так и основные свойства. Это типичный полупроводник, широко используемый в электротехнике. Его физико-химические свойства во многом определяются аллотропным состоянием. Чаще всего имеют дело с кристаллической формой, так как ее качества наиболее востребованы в народном хозяйстве.

• Кремний — один из основных макроэлементов в организме человека. Его недостаток пагубно сказывается на состоянии костной ткани, волос, кожи, ногтей. Кроме того, кремний влияет на работу иммунной системы.
• В медицине элемент, а точнее его соединения, нашли свое первое применение в этом качестве. Вода из покрытых силиконом колодцев отличалась не только чистотой, но и положительно влияла на устойчивость к инфекционным заболеваниям. Сегодня соединение с кремнием служит основой для лекарств от туберкулеза, атеросклероза и артрита.
• В целом неметалл неактивен, однако в чистом виде найти его сложно. Это связано с тем, что на воздухе он быстро пассивируется слоем диоксида и перестает реагировать. При нагревании химическая активность увеличивается. В результате человечество гораздо лучше знакомо с составами этого вещества, а не с самим собой.

Таким образом, кремний образует сплавы практически со всеми металлами — силицидами. Все они отличаются огнеупорностью и твердостью и используются в соответствующих областях: газовые турбины, печные нагреватели.

Неметалл встречается в таблице Д. И. Менделеева в группе 6 наряду с углеродом, германием, оловом, что свидетельствует об определенной общности с этими веществами. Следовательно, с углеродом он «коррелирует» по способности образовывать соединения органического типа. В то же время кремний, как и германий, может проявлять свойства металла в некоторых химических реакциях, которые используются в синтезе.

Плюсы и минусы

Как и любое другое вещество с точки зрения применения в народном хозяйстве, кремний обладает некоторыми полезными или не очень хорошими качествами. Они важны именно для определения сферы использования.

• Заметным преимуществом вещества является его доступность. В природе, правда, он не в свободном виде, но тем не менее технология производства кремния не такая уж сложная, хотя и требует энергии.
• Второе по важности преимущество — образование множества соединений с необычайно полезными свойствами. Это силаны, силициды, диоксиды и, конечно же, различные силикаты. Способность кремния и его соединений образовывать сложные твердые растворы практически безгранична, что позволяет бесконечно производить самые разнообразные варианты стекла, камня и керамики.
• Неметалл не токсичен, его можно использовать в любой сфере, и при этом он не превращает технологический процесс в потенциально опасный.
• Полупроводящие свойства неметалла делают его основным материалом в электротехнике и радиотехнике.

К недостаткам материала можно отнести только относительную хрупкость при хорошей твердости. Кремний не используется для опорных структур, но эта комбинация позволяет адекватно обрабатывать поверхность кристалла, что важно для приборостроения.

Нехватка кремния — симптомы

Недостаток кремния может вызвать в организме следующие недуги:

• Ногти также становятся более ломкими, периодически отслаиваются;
• Возникают многочисленные стоматологические заболевания: кариес, пародонтоз;
• Замедление роста ребенка;
• Развиваются многочисленные заболевания сердца и сосудов: артериальная гипертензия (гипертония), атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, тромбофлебит, варикозное расширение вен, склонность к инфаркту и инсульту;
• Склонность к инфекционным заболеваниям;
• Со временем развивается остеомаляция костей (размягчение костной ткани), остеопороз, артрит, склонность к переломам;
• Сосуды теряют эластичность, из-за чего на коже появляются синяки с небольшим синяком, а также периодическое образование сосудистых «звездочек».
• Волосы тускнеют, ломаются и в большом количестве выпадают;
• Дряблость и сухость кожи, а также склонность к рецидивирующим кожным заболеваниям — экземе, дерматиту, дерматозу, рожистому воспалению и другим. Раны заживают медленнее;
• Бесплодие;
• Повышенная утомляемость, периодическая слабость и апатия;
• Снижение аппетита
• Кроме того, наблюдалась связь между недостаточным количеством кремния в организме и наличием в это время следующих заболеваний: катаракта, сахарный диабет, дисбактериоз, гепатит, наличие камней в желчном пузыре (CL) и почках (PCB).), злокачественные опухоли (рак).

МОРФОЛОГИЯ

Чаще всего кремний встречается в природе в виде кремнезема — соединений на основе диоксида кремния (IV) SiO2 (около 12% от массы земной коры). Основными минералами и породами, образованными диоксидом кремния, являются песок (речной и кварц), кварц и кварцит, кремень, полевой шпат. Вторая по распространенности группа соединений кремния в природе — силикаты и алюмосиликаты.

Есть единичные факты нахождения чистого кремния в самородном виде.

Дополнительная информация

Соединения кремния
Пористый кремний
Кристаллический кремний
Германий
Кремнийорганические соединения

Интересные факты о кремнии

Этот элемент чрезвычайно распространен и широко используется. Но есть вещи, которые о нем знают далеко не все:

Когда астронавты Аполлона-11 высадились на Луну в 1969 году, они оставили после себя белый мешок с кремниевым диском. 73 сообщения написаны микроскопическими буквами на разных языках. Они выражают желания мира.

• Опаловая радужность — результат присутствия кремния. Этот драгоценный камень представляет собой форму кремнезема, связанного с молекулами воды.
• Карбид кремния (SiC) почти такой же твердый, как алмаз. Он имеет рейтинг 9-9,5 по шкале твердости Мооса, что лишь немного ниже, чем у более прочного вещества, имеющего точку твердости 10.
• Силиконовая долина получила свое название от вещества, используемого в компьютерных микросхемах. Это название впервые появилось в 1971 году в электронной новостной газете. Его Кремниевая долина находится не только в США, но и во многих других странах.
• Растения используют кремний для укрепления клеточных стенок. Этот элемент является важным питательным веществом, которое помогает придать устойчивость к болезням. Об этом говорится в статье 1994 года, опубликованной в журнале Proceedings.
• Аморфная форма вещества также используется в электронной технике.
• Кремний может быть опасен. При длительном вдыхании он может вызвать заболевание легких, известное как силикоз.

Некоторые минералы и полудрагоценные камни основаны на диоксиде кремния. Они различаются по плотности и цвету:

• Морион.
• Стразы.
• Сердолик.
• Цитрин.
• Агат.
• Аметист.
• Джаспер.
• Опал.

И другие камни.

Сплавы, получение кремния

Кремний не может образовывать сплавы, это привилегия металлов. Но он способен растворять многие металлы. Такие соединения, силициды, используются в промышленности.

Это включает:

• ферро-кремний;
• сплав РС-1004;
• сплав RS 4800;
• сплав РС1714;
• сплав RS5406.
• силумино;

Способы производства кремния:

1. В шахтных печах восстановлением SiO2 коксом (технически чистый кремний).
2. Дальнейшую очистку продукта проводят по реакции SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl (восстановление тетрахлорида водородом при высокой температуре).

Сверхчистый продукт (поликремний) для производства полупроводников и солнечных элементов подвергается дополнительной очистке.

Запасы, руды, минералы

Основная кремниевая руда — песок. Кроме него есть:

• кварц;
• полевой шпат;
• алюмосиликаты.
• кварцит;
• силикаты;

Нашего героя много в земной коре (до 30% по массе). После углерода это второй по распространенности элемент на планете).

Многие соединения кремния представляют собой драгоценные и полудрагоценные камни. Это аквамарин, изумруд, топаз, аметист, яшма и топаз.

Присутствие в природе

По концентрации в литосфере неметаллы уступают только кислороду.

В одной тонне земной коры содержится около 286 кг кремния, в одном литре морской воды — 3 мг.

Но найти самородки — редкая удача, почти всегда это кремнезем — конгломерат веществ на основе диоксида вещества (половина от общего объема).

это основа двух типов минералов и горных пород:

1. Силикаты, алюмосиликаты.
2. Песок (кварц, речной), кварц, кварцит, полевой шпат, кремень.

Кремень использовали древние: с его помощью можно было зажечь искру. Исходя из этого, этот тип силикона легко отличить от других камней.

Свойства и характеристики

Поскольку кристаллический кремний чаще используется в промышленности, именно его свойства являются наиболее важными, и именно они указываются в технических характеристиках. Физические свойства вещества следующие:

• температура кипения — 2600 С;
• плотность составляет 2,33 г / см см, что свидетельствует о хрупкости;
• диэлектрическая проницаемость — 1,17;
• теплоемкость, как и теплопроводность, непостоянны даже на самых чистых образцах: 800 Дж / (кг · К), или 0,191 кал / (г · град), и 84-126 Вт / (м · К), или 0,20 — 0,30 кал / (см · сек · град) соответственно;
• инфракрасное излучение от прозрачных до длинных волн, используемое в инфракрасной оптике;
• температура плавления — 1417 С;
• твердость по шкале Мооса — 7.

Электрические свойства неметалла сильно зависят от примесей. В промышленности эта функция используется для регулирования желаемого типа полупроводника. При нормальных температурах кремний хрупкий, но при нагревании выше 800 C возможна пластическая деформация.

Свойства аморфного кремния удивительно разнообразны: он очень гигроскопичен, гораздо активнее реагирует даже при обычных температурах.

О строении и химическом составе, а также о свойствах кремния рассказывается в следующем видео:

Общие сведения:

100	Общий*
101	Имя	Кремний
102	Прежнее название
103	Латинское название	Кремний
104	Английское имя	Кремний
105	Условное обозначение	Да
106	Атомный номер (номер в таблице)	14
107	Вид	Неметалл
108	Группа
109	Открытым	Джонс Якоб Берцелиус, Швеция, 1810 и 1823 гг., Жозеф Луи Гей-Люссак и Луи Жак Тенар, Франция, 1811 г
110	Год открытия	1811 гр.
111	Внешний вид и др.	В аморфном виде — коричневый порошок, в кристаллическом — темно-серые, слегка блестящие кристаллы
112	Источник	Натуральный материал
113	Изменения
114	Аллотропные модификации
115	Температурные и другие условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
116	Конденсат Бозе-Эйнштейна
117	2D материалы	Силизен
118	Содержание в атмосфере и воздухе (по весу)	0 %
119	Содержится в земной коре (по массе)	27 %
120	Содержится в морях и океанах (по массе)	0,0001 %
121	Содержание во Вселенной и в космосе (по массе)	0,07 %
122	Содержание в Солнце (по массе)	0,09 %
123	Содержание метеорита (по массе)	14 %
124	Содержание в организме человека (по весу)	0,026 %

Силикатная промышленность

Кремний — очень распространенный элемент не только в земной коре, но и в промышленности.

Все отрасли, в которых кремнийсодержащие вещества получают в той или иной форме, называются силикатной промышленностью.

Силикатная промышленность включает производство:

• стакан
• керамические изделия (фарфор, фаянс, керамика)
• цемент
• кирпич, облицовочные плиты

Стекло получают плавлением песка, соды и известняка:

Свойства стекла можно изменить, добавив оксиды других металлов.

Например, когда оксид натрия заменяется оксидом калия, получается твердое богемское стекло, а при добавлении небольшого количества оксида свинца (II) получается кристалл, который имеет высокую преломляющую способность.

Из него делают оптическое стекло, пластины, подвески для люстр.

Добавки некоторых оксидов металлов придают стеклу другой цвет: оксид хрома (III) — зеленый, оксид кобальта — синий.

Удивительно, но добавление золота придает стеклу красный цвет. Из такого стекла сделаны звезды Московского Кремля.

Стекольное производство — одна из старейших химических производств.

Стеклянные бусы и фрагменты стеклянных бутылок были извлечены из гробниц правителей Древнего Египта, живших за 3-4 тысячелетия до нашей эры.

Состав древнеегипетского стекла существенно не отличается от состава современного бутылочного стекла.

В нашей стране стекольную промышленность основал Михаил Васильевич Ломоносов. По его предложению в Петербурге был построен завод художественного стекла.

Он нашел множество рецептов витражей. Из их разноцветных кусочков Ломоносов создавал мозаичные изображения.

Цемент — вяжущий строительный материал.

он отличается способностью затвердевать не только на воздухе, но и под водой.

Для его получения смесь глины и известняка перед спеканием обжигается, затем полученная масса тщательно измельчается, в результате чего образуется зеленовато-серый порошок — бетон.

При смешивании бетона с водой получается пастообразная масса, постепенно затвердевающая на воздухе.

Цемент — основной компонент бетона, который получают путем смешивания цемента, воды и наполнителей (песок, гравий, щебень).

КЛАССИФИКАЦИЯ

Струнц (8-е издание)	1 / B.05-10
Никель-Струнц (10-е издание)	1.CB.15
Дана (7-е издание)	1.3.6.1
Дана (8-е издание)	1.3.7.1
Здравствуйте, CIM Ref.	1,28

Как был открыт

История открытия элемента связана с именем великого шведского химика Йенса Берцелиуса:

• Он предсказал, что кремний существует в 1810 году.
• Через 13 лет он выделил аморфную форму чистого вещества, восстановил фтор калием и описал химические свойства продукта.

Кристаллическая форма неметалла была впервые извлечена в 1811 году французами Луи Гей-Люссаком и Жаком Тенаром.

Поликристаллический кремний (99,9 %)

Недавно обнаруженный элемент получил название «кремний» (силекс — латинское название кремня).

Русский термин «кремний» ввел в научный оборот (1834 г.) отечественный химик Герман Гесс.

Применение

сложно перечислить области применения кремния:

• цемент;
• зажигалки;
• керамический;
• оптическое волокно;
• микропроцессоры.
• стакан;

Любая зубная паста содержит Е551 — аморфный диоксид кремния.

Практически все электронные устройства основаны на кремниевых полупроводниках.

Большинство наших домов на 20-40% состоит из минералов кремния.

Нитриты кремния и карбиды кремния — одни из самых твердых соединений. Они входят в состав специальной жаропрочной и твердой керамики. Применяется при изготовлении бронежилетов, абразивов (абразивные диски всем известные болгары). Рекомендуется: ТАНТАЛ — твердый, редкий и дорогой

Кремниевое сырье технической чистоты используется:

1. В металлургии (как добавки, как раскислители при производстве чугуна и стали).
2. При производстве силанов и кремнийорганических материалов.
3. При производстве солнечных батарей.

Синтетический SiC, называемый муассанитом, успешно заменяет алмазы в ювелирной промышленности.

Изделия из стекла, песка, соды и извести используют миллионы людей.

Красота и здоровье: полуметалл нужен человеческому организму для костей, волос, здоровой кожи. А силикон — это тот материал, с помощью которого женщины корректируют свои формы.

Биологическая роль и функции кремния в организме

Зачем организму силикон? Как мы упоминали в начале этой статьи, кремний играет важную роль в формировании и поддержании здоровья костей, кожи, волос, ногтей и кровеносных сосудов.

Количество кремния в костных тканях взрослого человека в среднем составляет 17⋅10−4%, в мышечных тканях — (1-2) ⋅10−2%, в крови — 3,9 мг / л, а также в гипофизе щитовидная железа, надпочечники, ногти и волосы.

В нашем организме кремний содержится в основном в щитовидной железе, надпочечниках и гипофизе. Его самая высокая концентрация находится в волосах и ногтях.

Применение кремния в других сферах человеческой жизни

• Во-первых, кремний используется как полупроводник для производства электроники, особенно микрочипов, транзисторов, диодов, солнечных батарей и прочего.
• Его добавляют при производстве кремнийорганических соединений — для производства пластмасс, искусственного каучука, смазок и технических силикатных масел.
• В медицинской практике — для лечения остеопороза.
• В металлургии он успешно применяется в качестве дополнительного материала в сплавах меди, алюминия, магния и других металлов, придавая сплавам большую прочность.
• Также он используется для производства неорганических материалов: керамики, стекла, изоляции, пьезоэлектрических кристаллов.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Вид	изотропный
Показатели преломления	nω = 3,4223
Анизотропия	нет
Плеохроизм	нет
Люминесценция в ультрафиолетовом излучении	нефлуоресцентный

Нахождение в природе

По содержанию в земной коре кремний занимает второе место среди всех химических элементов (после кислорода). Масса земной коры состоит из 27,6-29,5% кремния. Кремний входит в состав нескольких сотен различных природных силикатов и алюмосиликатов. Наиболее распространены кремнезем, многочисленные формы диоксида кремния (IV) SiO2 (речной песок, кварц, кремень и др.), Составляющие около 12% земной коры (по массе). Кремний не встречается в природе в свободном виде, хотя четверть Земли состоит из кремния.

Состав и структура

Кремний существует в двух аллотропных формах, которые одинаково стабильны при нормальных температурах.

• Кристаллический имеет вид темно-серого порошка. Вещество, хотя и имеет алмазоподобную кристаллическую решетку, хрупкое из-за слишком длинной связи между атомами. Интересны его полупроводниковые свойства.
• При очень высоких давлениях можно получить гексагональную модификацию с плотностью 2,55 г / см 3, ср. Однако этот шаг еще не нашел практического смысла.
• Аморфный — коричнево-коричневый порошок. В отличие от кристаллической формы реагирует гораздо активнее. Это связано не столько с инерционностью первой формы, сколько с тем, что в воздухе вещество покрыто слоем диоксида.

Кроме того, необходимо учитывать еще один тип классификации, связанный с размером кристаллов кремния, которые вместе образуют вещество. Кристаллическая решетка, как известно, предполагает упорядочение не только атомов, но и структур, которые эти атомы образуют, — так называемый дальний порядок. Чем он больше, тем более однородным по свойствам будет вещество.

• Монокристаллический: образец представляет собой монокристалл. Его структура максимально аккуратна, свойства однородны и хорошо предсказуемы. Именно этот материал наиболее востребован в электротехнике. Однако он также относится к более дорогим видам, так как процесс его получения сложен, а скорость роста низкая.
• Мультикристаллический: образец содержит ряд крупных кристаллических зерен. Границы между ними образуют дополнительные уровни дефектов, которые снижают характеристики образца как полупроводника и приводят к более быстрому износу. Технология выращивания мультикристалла проще, поэтому материал дешевле.
• Аморфный кремний также занимает в этой классификации отдельное место. Здесь порядок расположения атомов сохраняется только на кратчайших расстояниях. Однако в электротехнике до сих пор используется в виде тонких пленок.
• Поликристаллический: состоит из большого количества зерен, случайно расположенных друг относительно друга. Это самый чистый тип промышленного кремния, используемый в микроэлектронике и солнечной энергии. Довольно часто его используют как сырье для выращивания множественных и монокристаллов.

Происхождение названия

В 1825 году шведский химик Джонс Якоб Берцелиус получил чистый элементарный кремний в результате воздействия металлического калия на фторид кремния SiF4. Новому элементу было присвоено название «кремний» (от латинского silx — кремень). Русское название «кремний» ввел в 1834 г русский химик Герман Иванович Гесс. В переводе с греческого кремнос — «обрыв, гора».

Производство неметалла

Получить чистый кремний непросто, учитывая инерцию его соединений и высокую температуру плавления большинства из них. В промышленности чаще используется сокращение выбросов углекислого газа из углекислого газа. Реакцию проводят в дуговых печах при температуре 1800 ° С. Таким образом получается неметалл с чистотой 99,9%, что недостаточно для его использования.

Полученный материал хлорируется до хлоридов и гидрохлоридов. Затем соединения очищают от примесей всеми возможными методами и восстанавливают водородом.

Вещество также можно очистить для получения силицида магния. Силицид подвергается воздействию соляной или уксусной кислоты. Получается силан, который очищается различными методами: абсорбцией, ректификацией и так далее. Затем силан разлагается на водород и кремний при температуре 1000 С. В этом случае получается вещество с долей примесей 10-8-10-6%.

Где используется

Использование кремния определяет его свойства. Неметалл хрупок, поэтому не годится в качестве «каркаса» конструкций. Однако эта же функция позволяет безупречно обрабатывать поверхность кристалла, что ценится производителями электроники.

Применение кремния

Кремний — материал номер один для солнечных панелей, компьютеров, смартфонов и других устройств третьего тысячелетия.

Микроконтроллер 1993 года выпуска со стиранием памяти UV 62E40 от европейской компании STMicroelectronics. За окном виден кристалл микросхемы — кремниевая подложка с запущенной на ней схемой.

Промышленность

Помимо ИТ-сектора, неметаллический сектор востребован традиционными отраслевыми сегментами.

• Машиностроение, изготовление инструментов. Сплавы с металлами твердые, тугоплавкие. Применяются в составе турбин, термоэлементов оборудования металлургических заводов.
• Органический, неорганический синтез.
• Песок входит в состав строительных материалов (цемент, бетон).
• Прозрачность вещества для инфракрасного спектра — важное преимущество для производителей оптики.
• Стекольная промышленность. Силикаты служат источником для производства стекла, хрусталя, керамики, фарфора и различных видов майолики.
• Электротехника, радиотехника. Солнечные элементы, интегральные схемы, транзисторы, диоды и другие изделия изготавливаются из неметаллических полупроводников.
• Органические кремнийорганические соединения закупают у производителей силиконовых изделий: герметиков, смазок и других товаров.
• Металлургия. Технический кремний используется как раскислитель при выплавке чугуна, как отвердитель для сплавов.
• Практически универсален карбид (кремний + углерод). Компаунд закупается у металлургов, инструментальщиков и предприятий химической промышленности. Твердое вещество (7 баллов по Моосу) используется как широкодиапазонный и абразивный полупроводник.

То есть было найдено применение чистому веществу и соединению.

Другие сферы

Силиконовые изделия фармацевты используют как основу препаратов для профилактики и лечения атеросклероза, туберкулеза, артрита.

Вода из резервуаров, облицованных кремнием, отличается кристаллической чистотой, отсутствием микробов и лечебными свойствами.

Эстетические разновидности неметаллов — агаты, аметисты, горный хрусталь, опалы, сердолик — покупают ювелиры и коллекционеры минералогических коллекций.

Кремниевые формы жизни

Группа IV периодической таблицы элементов содержит углерод C, кремний (кремний) Si и несколько тяжелых металлов. Это означает, что степень окисления кремния +4. Углерод, конечно же, является строительным блоком той жизни, которую мы знаем. Но теоретики альтернативной биохимии предполагают, что планета, населенная живыми существами, может существовать в какой-то другой солнечной системе. В такой форме жизни кремний предположительно может заменить углерод.

Во многих научно-фантастических книгах рассказывается о кремниевых формах жизни: чувствительных кристаллах, живых золотых пятнышках и даже о существах, следы которых представляют собой кварцевые кирпичи. Это интересно, но неправильно. Кремний может быть преобразован во множество реалистичных структур, но его химические свойства делают маловероятным то, что он станет основой для инопланетных форм жизни.

Фактически, углерод и кремний имеют много общих характеристик. Валентность кремния равна четырем, что означает, что отдельные атомы образуют четыре связи с другими элементами, когда образуют химические соединения. И кремний, и углерод связываются с кислородом. Оба образуют длинные цепи, называемые полимерами. В своей простейшей форме углерод производит полимер, называемый полиацеталем, пластик, используемый в синтетических волокнах и оборудовании. Кремний обеспечивает полимерные силиконы, которые используются для водонепроницаемости тканей или смазки металлических и пластиковых деталей.

Но когда углерод окисляется — или соединяется с кислородом, скажем, при сгорании — он становится диоксидом углерода; Кремний окисляется до твердого диоксида кремния. Кремний окисляется до твердого состояния. Это одна из основных причин, почему он не может поддерживать жизнь.

Кремнезем или песок — это твердое вещество, диоксид кремния образует решетку, в которой атом кремния окружен четырьмя атомами кислорода. Силикатные соединения, содержащие SiO4-4, также присутствуют во многих минералах: полевом шпате, слюде, цеолитах, тальке. И эти жесткие системы создают проблемы, когда дело доходит до использования энергии для живой системы.

Жизненной форме нужен способ собирать, хранить и использовать энергию. Это должно происходить из окружающей среды. После поглощения энергия должна высвобождаться именно там, где и когда она необходима. В противном случае все может одновременно выделять тепло, сжигая форму жизни.

В мире, основанном на углероде, основным элементом хранения являются углеводы, которые окисляются до воды и углекислого газа. Углеродная форма жизни «сжигает» энергию в контролируемых фазах с помощью регуляторов скорости, называемых ферментами.

Кристаллическая решётка кремния:

500	Кристаллическая решетка
511	Кристаллическая решетка # 1
512	Ретикулярная структура	Кубический алмаз
513	Параметры решетки	5,4307
514	C / a отчет
515	Температура Дебая	645 ± 5 тыс
516	Название группы пространств симметрии	Fd_ 3м
517	Номер пространственной группы симметрии	227

Химические свойства кремния:

300	Химические свойства
301	Состояния окисления	-4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4
302	Валентность	II, IV
303	Электроотрицательность	1,90 (шкала Полинга)
304	Энергия ионизации (первый электрон)	786,52 кДж / моль (8,15168 (3) эВ)
305	Электродный потенциал	0 дюймов
306	Энергия сродства атома к электрону	133,6 кДж / моль

Предостережение

опасно вдыхать кремниевую пыль, постоянный контакт с концентрированной формой вещества. Это проблема людей, занимающихся добычей и переработкой сырья.

Плюсы и минусы

Кремний имеет много преимуществ. Это:

1. Доступность в добыче полезных ископаемых, простота получения продукта.
2. Наш герой нетоксичен, это дает возможность использовать его в любом секторе.
3. В электротехнике и радиотехнике не обойтись без полупроводниковых свойств неметалла.
4. Кремний способен образовывать множество полезных и разнообразных соединений.

К недостаткам можно отнести хрупкость неметалла при хорошей твердости.

Свойства атома кремния :

200	Свойства атома
201	Атомная масса (молярная масса)*	28,084-28,086 а.е.м. (г / моль)
202	Электронная конфигурация	1с2 2с2 2п6 3с2 3п2
203	Электронная оболочка	K2 L8 M4 N0 O0 P0 Q0 R0
204	Радиус атома (рассчитанный)	111 вечера
205	Эмпирический радиус атома *	110 часов
206	Ковалентный радиус	111 вечера
207	Ионный радиус (кристаллический)	Si4+ 40 (4) вечера, 54 (6) вечера (в скобках указано координационное число — характеристика, определяющая количество ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)
208	Радиус Ван-дер-Ваальса	210 вечера
209	Электроны, протоны, нейтроны	14 электронов, 14 протонов, 14 нейтронов
210	Семья (блок)	член семьи p
211	Период в периодической таблице	3
212	Группа по периодической таблице	14 группа (по старой классификации — основная подгруппа 4 группы)
213	Спектр излучения

Технология получения

Целью обработки сырья является чистейшее вещество.

В лабораториях процедура следующая:

1. Силицид магния экстрагируют.
2. Воздействуют на вещество уксусной или соляной кислотой.
3. Полученный моносилан очищают (абсорбенты, выпрямители), нагревают до 1050 ° С.

Результат — водород и кремний.

Для промышленников сырье — белый песок мелких фракций (диоксид вещества с формулой SiO2).

Кристалл кремния

Метод производства неметалла включает следующие этапы:

1. Прокалить смесь сырья с магнием до аморфной модификации. Продукт имеет вид коричневатой пудры.
2. Технически чистый материал (99,9%) получают в печи при 1780 ° C. Вещество восстанавливается диоксидом, сплавляемым с коксом.
3. При необходимости удалите нагар и другие загрязнения.

Кремний очищается прямым хлорированием. Из полученных соединений удаляют примеси, восстанавливают водородом при 910-1150 ° С.

Монокристалл кремния, выращенный методом Чохральского

Новые технологии очистки предусматривают замену хлора на фтор: это более экологично и экономично. Существуют способы получения вещества, основанные на перегонке неметаллического оксида с удалением примесей.

Биологическое воздействие

Как и в литосфере, кремний в организме человека является одним из основных макроэлементов (до 4%).

Человеку необходимо 48-51 мг кремния в сутки.

О недостатке вещества сигнализируют следующие факторы:

• Сухая кожа.
• Частые ОРВИ, ОРЗ.
• Ослабленный скелет (боли в позвоночнике, остеопороз).
• Сердцебиение.
• Бесплодие.
• Тусклость, ломкость волос, ногтей.

Плюс пониженный иммунитет. У детей задержка роста и общая задержка развития.

Продукты помогают пополнить запасы микроэлементов.

Больше всего вещества в продуктах с высоким содержанием клетчатки:

• Необработанные крупы: рис, овес, ячмень, гречка.
• Все бобовые.
• Орехи, овощи, ягоды, фрукты,

Кремнием насыщены лекарственные травы: полынь, крапива, хвощ, мать-и-мачеха.

В «животном» сегменте это мясо, яйца, морепродукты, молоко.

Физико-химические характеристики

Кремний — неметалл, но он действует как восстановитель или окислитель:

• Образует сплавы (силициды) с большинством металлов.
• В нормальном микроклимате он покрывается оксидной пленкой, становясь инертным.
• Физико-химические свойства формируются структурой кристаллической решетки (аллотропный формат). Например, аморфный неметалл активно поглощает влагу и быстрее взаимодействует при нормальных температурах.
• Химическая активность практически равна нулю, но увеличивается с повышением температуры.

Кристаллическая структура кремния

Как и углерод, неметаллы взаимодействуют с образованием соединений, похожих на органические.

Свойства атомаИмя, символ, номер Атомная масса
(молярная масса) Электронная конфигурация Радиус атома Химические свойстваКовалентный радиус Ионный радиус Электроотрицательность Электродный потенциал Состояния окисления Ионизированная энергия
(первый электрон) Термодинамические свойства простого веществаПлотность (до нет.) Температура плавления Температура кипения Уд тепло плавления Уд теплота испарения Молярная теплоемкость Молярный объем Кристаллическая решетка простого веществаРетикулярная структура Параметры решетки Температура Дебая Другие характеристикиТеплопроводность Количество CAS

Кремний / Кремний (Si), 14

28 086 см (г / моль)

Ne 3s2 3p2; в соед. Ne 3s 3p3 (гибридизация)

132 вечера

111 вечера

42 (+ 4e), 271 (-4e) вечера

1,90 (шкала Полинга)

0

-4, 0, +2; +4

786,0 (8,15) кДж / моль (эВ)

2,33 г / см³

1414,85 ° С (1688 К)

2349,85 ° С (2623 К)

50,6 кДж / моль

383 кДж / моль

20,16 Дж / (кмоль)

12,1 см³ / моль

кубический алмаз

5,4307

645 ± 5 К

(300 К) 149 Вт / (м К)

7440-21-3

Во многих химических процессах кремний ведет себя как металл.

Кремний — суточная потребность

Суточная потребность взрослого человека в кремнии составляет 5 мг2. Максимальная суточная доза в Si составляет 10 мг. Однако некоторые источники утверждают, что суточная доза кремния должна составлять от 20 до 50 мг.

Суточная доза кремния увеличивается при беременности, в пременопаузе, после хирургического лечения, при переломах, высоких физических нагрузках на организм.

Лечебная доза кремния достигает 12 мг в сутки3.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Минеральный цвет	железный черный, красновато-коричневый
Цвет линии	чернить
Прозрачность	непрозрачный
Блеск	металл
Декольте	отсутствующий
Твердость (шкала Мооса)	7
Расставаться	раковина
Плотность (измеренная)	2,09 — 2,23 г / см3
Радиоактивность (GRApi)	0

Кислородные соединения кремния

Оксид кремния (IV) — твердое тугоплавкое вещество, не растворимое в воде.

Различие свойств оксидов углерода и кремния объясняется разной структурой их кристаллических решеток.

Оксид кремния (IV) имеет атомарную кристаллическую решетку, в узлах которой находятся атомы кремния и кислорода.

Оксид кремния (IV) химически неактивен при нормальных условиях.

Однако это кислотный оксид, и после расплавления он реагирует:

— с основными оксидами: SiO2 + CaO = CaSiO3

— щелочью: SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O

— с солями летучих кислот: SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2

Во всех этих реакциях образуются соли кремниевой кислоты — силикаты.

Но оксид кремния (IV), в отличие от других кислых оксидов, не взаимодействует с водой.

интересно, что оксид кремния (IV) при нормальных условиях взаимодействует с плавиковой кислотой с образованием газообразного фторида кремния SiF4:

именно это свойство дало название плавиковой кислоте: она способна как бы плавить стекло, основным компонентом которого является SiO2.

Это свойство используется для гравировки различных надписей, рисунков, знаков на стекле.

Оксид кремния (IV) кислый, соответствует кремниевой кислоте.

Его состав условно выражают формулами H2SiO3 — метакремневая кислота, H4SiO4 — ортокремниевая кислота.

Кремниевая кислота — гелеобразное вещество, не растворимое в воде.

Он относится к очень слабым кислотам, его получают в результате действия практически всех кислот на растворимые силикаты.

Это хрупкое соединение, которое при хранении разлагается в воде и оксиде кремния (IV)

Из силикатов растворимы только соли щелочных металлов.

Их называют растворяющими стаканами. Водные растворы силикатов натрия и калия называют жидким стеклом, его используют для изготовления кислотоупорных цемента и бетона, пропитки текстиля и дерева для придания им огнестойкости и водостойкости, в качестве клея.