Кремний является элементом с атомным номером 14 третьего периода семейства углерода, и из-за этого он имеет несколько углеродоподобных свойств. Например, это твердое тело, кристаллическая структура которого похожа на структуру алмаза, который образован только связями между атомами углерода. Его химические реакции также похожи на этот элемент.
Это твердое тело серого цвета и металлического блеска, а название происходит от кремень или же Silicis, что значит "Твердый камень".
Его очень много в природе, во всей вселенной он 7-й по численности, за которыми стоят следующие элементы: водород, гелий, неон, кислород, азот и углерод. В земной коре занимает второе место по количеству (27,7%),уступает только кислороду.
Однако он никогда не встречается в природе в изолированном виде, он всегда сочетается с каким-либо другим элементом. По этой причине он был впервые приготовлен в лаборатории в 1824 году шведским химиком Йенсом Якобом Берцелиусом путем нагревания тетрафторида кремния с калием.
Он присутствует практически во всех песках, камнях, глине и почве
. Также его можно найти во всех природные воды, в атмосфере (в виде пыли), во многих растениях и в скелетах, тканях и биологических жидкостях некоторых животных.В сочетании с кислородом образует кремнезем (диоксид кремния - SiO2), а в сочетании с кислородом и другими элементами образует силикаты, основными из которых являются кварц, асбест, цеолит и слюда.
Название «асбест» происходит из греческого асбест, что означает «негорючий» и наиболее известен своим синонимом «асбест», что происходит от латинского асбест, что означает «неподкупный». Асбест - это общее название природных волокнистых силикатов, содержащихся в почве более чем 30 разновидностей, только 6 из которых представляют коммерческий интерес. Две основные группы асбестовых пород:
1. Растяжки (асбест белый - 95%):состоящий из минерала хризотил (Mg3да2О5(ОЙ)4);
2. Амфиболы (коричневый, синий и др. Асбест - 5%):состоящий из минералов тремолита (Ca2мг5да8О22(ОЙ)2), амозит ((Fe, Mg, Ca) OSiO2. п H2O) и крокидолит (NaFe2(SiO3)3).
Поскольку он обладает несколькими важными физико-химическими свойствами, такими как высокая механическая стойкость при высоких температурах, изоляция, гибкость, устойчивость к воздействию кислот, бактерий, щелочей и т. д., это приводит к тому, что это волокно используется в производстве плитки, резервуаров, в различных изделиях гражданского строительства и для теплоизоляции машин и оборудование. Однако использование асбеста вызывает много споров и запрещено в некоторых странах, так как микролинт асбеста может всасываться в легкие и вызывать заболевание, называемое силикозом, а также другие заболевания организма.
В промышленных масштабах кремний получают реакцией оксида с коксом. Но для получения сверхчистого кремния проводят разложение силана (SiH).4) или тетрагалогенидов кремния при высоких температурах.
Этот сверхчистый кремний важен для производство полупроводников для использования в электронном оборудовании, такой как:
- Диоды:электронный компонент, который является отличным проводником при воздействии напряжения в прямом направлении, но плохим проводником при воздействии напряжения в противоположном направлении;
- Транзисторы:электронный компонент, усиливающий электрические сигналы;
- Микропроцессоры:электронный компонент, который интерпретирует набор инструкций и выполняет логические и математические операции.
Из чистого кремния можно получить очень тонкие листы, которые используются в производстве чипсы с меньшими и меньшими размерами, используемые в компьютерах и других интегральных схемах.
Кремний используется для этой цели, потому что он имеет 4 электрона в валентной оболочке, а его атомы объединяются, образуя кристаллы. При комнатной температуре эти электроны получают достаточно энергии, чтобы свободно перемещаться по кристаллу, оставляя дыры, которые могут быть заполнены электронами соседних атомов. Таким образом, щель перемещается от одного атома к другому, непрерывно образуя новые пары электрон-дырка.
Однако это не делает его хорошим проводником, поскольку в нем мало свободных электронов, поэтому его называют полупроводник. Именно с комбинацией полупроводников мы получаем упомянутые выше электронные компоненты.
Поскольку этот элемент является основным сырьем при производстве большинства схем и чипсы электроника, регион, расположенный в Калифорнии, США, где сосредоточен промышленный центр с несколькими компаниями, занимающимися информационными технологиями и компьютерными технологиями, среди прочего, он начал получать название в Силиконовая долина, в честь этого элемента.
Последнее важное применение этого элемента - полимеры силикон, основная цепь которого состоит из атомов кремния, чередующихся с атомами кислорода. Из разновидностей силикона наиболее используемыми в настоящее время являются дихлодиметилсилан или дихлордифенилсилан. Чтобы понять, как происходят процессы их образования из кремния, прочтите текст "Силикон - состав и применение”.
Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет
