Räni on süsinikperekonna kolmanda perioodi aatomi number 14 element ja seetõttu on sellel mitmeid süsinikutaolisi omadusi. Näiteks on see kõva tahke aine, mille kristallstruktuur sarnaneb teemandiga, mis moodustub ainult süsinike vaheliste sidemete abil. Selle keemilised reaktsioonid on samuti selle elemendiga sarnased.
Sellel tahkel on hall värv ja metallist läige ning selle nimi pärineb tulekivi või silicis, mis tähendab "kõva kivi".
See on oma olemuselt väga rikkalik, kogu universumis on ta 7. kohal, mis seisavad järgmiste elementide taga: vesinik, heelium, neoon, hapnik, lämmastik ja süsinik. Maapõues on see suuruselt teine (27,7%),järel ainult hapnik.
Kuid seda ei leidu kunagi looduslikult isoleeritud kujul, see on alati ühendatud mõne muu elemendiga. Sel põhjusel valmistas selle esmakordselt laboris, 1824. aastal, Rootsi keemik Jöns Jacob Berzelius, kuumutades ränitetrafluoriidi kaaliumiga.
Tema esineb praktiliselt kogu liivas, kivimis, savis ja mullas. Seda võib leida ka kõigist looduslikud veed, atmosfääris (tolmuna), paljudes taimedes ning mõnede loomade luustikes, kudedes ja kehavedelikes.
Hapnikuga kombineerituna moodustab see ränidioksiid (ränidioksiid - SiO2) ja kui see on ühendatud hapniku ja muude elementidega, siis see moodustub silikaadid, millest peamised on kvarts, asbest, tseoliit ja vilgukivi.
Nimi "asbest" pärineb kreeka keelest asbest, mis tähendab "mittesüttiv" ja on kõige paremini tuntud oma sünonüümi poolest "asbest", mis pärineb ladina keelest asbest, mis tähendab "hävimatu". Asbest on mullas leiduvate looduslike kiuliste silikaatide üldnimetus enam kui 30 sordis, millest ainult 6 pakub ärilist huvi. Asbestikivimite kaks peamist rühma on:
1. Vooluhulgad (valge asbest - 95%):mis koosneb krüsotiilimineraalist (Mg3Jah2O5(OH)4);
2. Amfiboolid (pruun, sinine ja muu asbest - 5%):mis koosneb tremoliidimineraalidest (Ca2mg5Jah8O22(OH)2), amosiit ((Fe, Mg, Ca) OSiO2. n H2O) ja krokidoliit (NaFe2(SiO3)3).
Kuna sellel on mitu olulist füüsikalis-keemilist omadust, näiteks kõrge mehaaniline vastupidavus kõrgel temperatuuril, see on isoleeriv, paindlik, talub hapete, bakterite, leeliste jms tõttu põhjustab see seda kiudu plaatide, paakide, mitmesuguste tsiviilehitustoodete valmistamisel ning masinate ja seadmed. Asbesti kasutamine tekitab aga palju poleemikat ja on mitmes riigis keelatud, nagu asbesti mikrolint võib imenduda kopsudesse ja põhjustada silikoosiks nimetatavat haigust, aga ka muid keha vaevusi.
Tööstuslikus plaanis tekib räni oksiidi reageerimisel koksiga. Kuid ülipuhta räni saamiseks viiakse läbi silaani lagundamine (SiH).4) või ränitetrahaliidid kõrgel temperatuuril.
See ülipuhas räni on oluline elektroonikaseadmetes kasutatavate pooljuhtide tootmine, nagu näiteks:
- Dioodid:elektrooniline komponent, mis on suurepärane juht otse pinge all, kuid halb juht vastupidises suunas;
- Transistorid:elektrooniline komponent, mis võimendab elektrilisi signaale;
- Mikroprotsessorid:elektrooniline komponent, mis tõlgendab käskude komplekti ja täidab loogilisi ja matemaatilisi toiminguid.
Puhta räni abil on võimalik saada ülimalt õhukesi lehti, mida kasutatakse tootmisel kiibid väiksemate mõõtmetega, kasutatakse arvuti- ja muudes integraallülitustes.
Räni kasutatakse selleks, kuna selle valentskoores on 4 elektroni ja selle aatomid moodustavad kristallid. Toatemperatuuril saavad need elektronid piisavalt energiat, et kristalli ümber vabalt liikuda, jättes augud, mida saab täita naaber aatomite elektronidega. Seega liigub lõhe ühest aatomist teise, moodustades pidevalt uusi elektronauguaare.
Kuid see ei tee temast head juhti, sest sellel on vähe vabu elektrone, nii et seda nimetatakse a pooljuht. Eespool nimetatud elektroonilised komponendid saadakse pooljuhtide kombinatsiooniga.
Kuna see element on enamiku vooluringide tootmisel peamine tooraine ja kiibid elektroonika - piirkond, mis asub Ameerika Ühendriikides Californias ja kuhu on koondunud tööstuskeskus teiste hulgas ka mitme infotehnoloogia- ja arvutusettevõttega hakkas see nime saama aastal Silicon Valley, selle elemendi auks.
Selle elemendi viimane oluline kasutusala on silikoon, mille peamine ahel koosneb räni aatomitest vaheldumisi hapniku aatomitega. Silikoonisortidest on tänapäeval enim kasutatud diklodimetüülsilaan või dikloro-difenüülsilaan. Et mõista, kuidas nende moodustumisprotsessid räni toimuvad, lugege teksti "Silikoon - koostis ja rakendused”.
Autor Jennifer Fogaça
Lõpetanud keemia