Кремний в природе: химические свойства элемента

Кремний – химический элемент и простое вещество

Кремний — химический элемент IV группы периодической системы, аналог углерода.

это самый распространенный элемент земной коры после кислорода (26% по массе).

В отличие от углерода, элемента флоры и фауны, кремний является основным элементом в царстве минералов и горных пород.

В природе кремний встречается только в соединениях.

Название «кремний» происходит от латинского слова sylex — кремень; Русское «кремний» — от греческого слова «кремнос» — обрыв, скала.

Наиболее распространенными его соединениями являются кремнезем и силикаты.

Кремнезем — оксид кремния (IV) SiO2 — представлен в виде обычного песка и бесцветных прозрачных гексагональных кристаллов горного хрусталя.

Кристаллы, окрашенные примесями горного хрусталя, представляют собой драгоценные камни: пурпурный — аметист, дымчатый — топаз, желтый — цитрин.

Все эти драгоценные камни представляют собой наиболее распространенный оксид кремния.

Силикаты (соли кремниевой кислоты), соединения кремния с кислородом и другими элементами.

Природные силикаты — довольно сложные вещества.

Их состав обычно изображают как соединение нескольких оксидов:

каолин Аl2O3 x 2SiO3 x 2Н2O — основной компонент глин

полевой шпат К2O x Аl2O3 x 6SiO2

слюда К2O x Аl2O3 x 6SiO2 x 2Н2O

Оксид кремния в минералах очень часто встречается вместе с оксидом алюминия.

В промышленности кремний получают восстановлением оксида кремния (IV) коксом в электропечах:

Производство кремния связано с высокими энергетическими затратами, поскольку оксид кремния (SiO2) имеет атомарную кристаллическую решетку, поэтому он химически очень стабилен, и на его разложение необходимо затратить огромное количество энергии.

Кремний существует в двух аллотропных модификациях:

• аморфный
• кристаллический

Аморфный кремний представляет собой порошок коричневого цвета:

Кристаллический кремний представляет собой твердое вещество темно-серого цвета с металлическим блеском.

он хрупкий, тугоплавкий и обладает полупроводниковыми свойствами.

Это связано со структурой его кристаллов: кремний по структуре похож на алмаз.

На внешнем энергетическом уровне атома кремния четыре электрона, поэтому он может отдать два или четыре или добавить четыре электрона, переходя в состояние со степенью окисления +2, +4 или –4.

Соединения, в которых он имеет степень окисления +4, более характерны для кремния. Однако известен и двухвалентный оксид кремния — SiO.

Это смолистое вещество, достаточно устойчивое с химической точки зрения.

Оксид кремния (II) нашел даже применение: его используют в защитных оптических слоях полупроводников и в качестве непрозрачной «стенки» для оптических волокон.

При комнатной температуре кремний инертен, но при нагревании вступает в реакцию с кислородом, хлором, бромом и многими другими неметаллами.

При нагревании в кислороде кремний горит с образованием оксида кремния (IV):

Чистый кремний используется в радиоэлектронной промышленности в солнечных батареях, которые преобразуют солнечную энергию в электрическую и снабжают энергией искусственные спутники Земли.

Принцип действия солнечной батареи основан на том, что в двух кремниевых пластинах, одна покрыта бором, другая — фосфором, под действием солнечного света генерируется электрический ток.

Свободные электроны появляются в пластине, покрытой фосфором.

Почему выбирают бор и фосфор? Бор находится в III группе периодической системы элементов, то есть на внешнем электронном уровне его атома находится 3 электрона.

У атома фосфора их 5. Следовательно, возникает электрический ток: электроны перемещаются из области своего избытка в область своего дефицита.

В металлургии кремний является неотъемлемой частью многих типов сталей.

Высококремнистая сталь, содержащая 50% кремния, не подвержена воздействию кислот.

Если сталь содержит 2% кремния, ее намного легче намагнитить, чем обычную сталь.

Многие соединения кремния очень твердые, например, карборунд SiC вместе с алмазом используется в качестве абразивного материала.

Запасы, руды, минералы

Главный минерал кремния — песок. Кроме него есть:

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

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.

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.), Которые составляют около 12% земной коры (по весу). Кремний не встречается в природе в свободном виде, хотя четверть Земли состоит из кремния.

Сплавы, получение кремния

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

Это включает:

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

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.

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

Плюсы и минусы

Кремний имеет много преимуществ. Это:

1. Доступность в добыче полезных ископаемых, простота получения продукта.
2. Наш герой не токсичен, 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.

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 может быть получена гексагональная модификация 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, а значит, и материал дешевле.
• 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.
• 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.

Далее мы расскажем вам о сырье для производства кремния, вредности добычи, технологии его производства в мировом масштабе и в России.

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

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.

• Металлургия. Технический кремний используется как раскислитель при выплавке чугуна, как отвердитель для сплавов.
• Машиностроение, изготовление инструментов. Сплавы с металлами твердые, тугоплавкие. Применяются в составе турбин, термоэлементов оборудования металлургических заводов.
• Электротехника, радиотехника. Солнечные элементы, интегральные схемы, транзисторы, диоды и другие изделия изготавливаются из неметаллических полупроводников.
• Органический, неорганический синтез.
• 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.
• Песок входит в состав строительных материалов (цемент, бетон).
• 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.
• Органические кремнийорганические соединения закупают у производителей силиконовых изделий — герметиков, смазок и других товаров.

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.

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 состоянии.

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:

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

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

Продукты помогают пополнить запас 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.

Свойства и характеристики

Поскольку кристаллический кремний чаще всего используется в промышленности, наиболее важными являются его свойства, указанные в технических характеристиках. Физические свойства вещества следующие:

• температура плавления — 1417 С;
• температура кипения — 2600 С;
• плотность составляет 2,33 г / см см, что свидетельствует о хрупкости;
• теплоемкость, как и теплопроводность, непостоянны даже в 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 прозрачного до длинноволнового, используемое в инфракрасной оптике;
• диэлектрическая проницаемость — 1,17;
• твердость по шкале Мооса — 7.

Электрические свойства неметалла сильно зависят от примесей. В промышленности эта функция используется для модуляции требуемого 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:

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 как бы способна 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 выражается формулами H2SiO3 — метакремниевая 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 называются жидким стеклом, его используют для изготовления кислотоупорного цемента и бетона, пропитки тканей и дерева для придания им огнестойкости и водостойкости, в качестве клея.

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)
• кирпич, облицовочные плиты
• цемент

Стекло получают плавлением песка, соды и известняка:

Свойства стекла можно изменить, добавив в него 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 обжигают, затем полученную массу тщательно измельчают, 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).

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.

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.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

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

ПРИМЕНЕНИЕ

Сверхчистый кремний в основном используется для производства одиночных электронных устройств (нелинейных пассивных элементов электрических схем) и однокристальных микросхем. Чистый кремний, отработанный сверхчистый кремний, рафинированный металлургический кремний в форме кристаллического кремния являются основным сырьем для солнечной энергии.

Монокристаллический кремний — помимо электроники и солнечной энергии, из него делают зеркала газовых лазеров.

Соединения металлов с кремнием — силициды — широко используются в промышленных материалах (например, электронных и атомных) с широким спектром полезных химических, электрических и ядерных свойств (стойкость к окислению, нейтронам и т.д.). Силициды ряда элементов являются важными термоэлектрическими материалами.

Кремниевые соединения служат основой для производства стекла и бетона. Силикатная промышленность занимается производством стекла и цемента. Также производит силикатную керамику — кирпич, фарфор, фаянс и изделия из них. Широко известен силикатный клей, используется в строительстве как сушилка, в пиротехнике и в быту для склеивания бумаги. Очень популярны силиконовые масла и силиконы: материалы на основе кремнийорганических соединений.

Технический кремний находит следующие применения:

• сырье для металлургического производства: легированная составляющая (бронза, силумин);
• раскислитель (при плавке чугуна и стали);
• модификатор свойств металлов или легирующего элемента (например, добавление определенного количества кремния при производстве трансформаторных сталей снижает коэрцитивную силу готового изделия) и др.;
• сырье для производства более чистого поликристаллического кремния и очищенного металлургического кремния (в литературе «умг-Si»);
• сырье для производства кремнийорганических материалов, силанов;
• иногда технический кремний и его сплав с железом (ферросилиций) используются для получения водорода в полевых условиях;
• для производства солнечных батарей;
• антиблок (антиадгезионная добавка) в индустрии пластмасс.

Кремний — Да

Молекулярный вес	28,09 г / моль
Происхождение названия	перевод с древнегреческого. κρημνός — «обрыв, гора».
Статус IMA	действительный

Биологическая роль

Для некоторых организмов кремний является важным питательным веществом. Он является частью опорных структур растений и скелетных структур животных. В больших количествах кремний концентрируется морскими организмами: диатомовыми водорослями, радиоляриями, губками. Большое количество кремния сконцентрировано из хвоща и злаков, в основном из подсемейств бамбука и риса, включая посадки риса. Мышечная ткань человека содержит (1-2) 10-2% кремния, костная ткань — 17 × 10-4%, кровь — 3,9 мг / л. С пищей в организм человека ежедневно поступает до 1 г кремния.

Соединения кремния относительно нетоксичны. Но очень опасно вдыхать высокодисперсные частицы как силикатов, так и диоксида кремния, которые образуются, например, при пескоструйных операциях, долблении горных пород в шахтах, при работе пескоструйных машин и т.д. Кристаллы разрушают легочную ткань и вызывают тяжелое заболевание — силикоз. Чтобы опасная пыль не попала в легкие, необходимо использовать респиратор для защиты дыхательной системы.

Физические свойства кремния:

400	Физические свойства
401	Плотность*	2,3290 г / см3 (при 20 ° С и других стандартных условиях, состояние вещества — твердое) — кремний кристаллический, 2,57 г / см3 (при температуре плавления 1414 ° C и других стандартных условиях состояние вещества жидкое) — кремний кристаллический, 2,0 г / см3 (при 20 ° С и других стандартных условиях, состояние вещества — твердое) — кремний аморфный
402	Температура плавления*	1414 ° С (1687 К, 2577 ° F)
403	Температура кипения*	3265 ° С (3538 К, 5909 ° F)
404	Температура сублимации
405	Температура разложения
406	Температура самовоспламенения газовоздушной смеси
407	Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)*	50,21 кДж / моль
408	Удельная теплота парообразования (энтальпия кипения ΔH кипения)	383 кДж / моль
409	Удельная теплоемкость при постоянном давлении	0,713 Дж / г К (при 25 ° C)
410	Молярная теплоемкость*	19,789 Дж / (кмоль)
411	Молярный объем	12,1 см³ / моль
412	Теплопроводность	149 Вт / (м · К) (при стандартных условиях) 149 Вт / (мК) (при 300 К)
413	Коэффициент теплового расширения	2,6 мкм / (мк) (при 25 ° C)
414	Температуропроводность
415	Критическая температура
416	Критическое давление
417	Критическая плотность
418	Тройная точка
419	Давление пара (мм рт. Ст.)
420	Давление пара (Па)
421	Стандартная энтальпия образования ΔH
422	Стандартная энергия образования Гиббса ΔG
423	Стандартная энтропия вещества S
424	Стандартная молярная теплоемкость Cp
425	Энтальпия диссоциации ΔHdiss
426	Диэлектрическая проницаемость
427	Магнитный тип
428	Точка Кюри
429	Массовая магнитная восприимчивость
430	Удельная магнитная восприимчивость
431	Молярная магнитная восприимчивость
432	Электрический тип
433	Проводимость твердого тела
434	Удельное электрическое сопротивление
435	Сверхпроводимость при температуре
436	Критическое магнитное поле разрушения сверхпроводимости
437	Запрещенная зона
438	Концентрация носителей
439	Твердость по шкале Мооса
440	Твердость по Бринеллю
441	Твердость по Виккерсу
442	Скорость звука
443	Поверхностное натяжение
444	Динамическая вязкость газов и жидкостей
445	Взрывоопасные концентрации газовоздушной смеси,% по объему
446	Взрывоопасные концентрации газо-кислородной смеси,% по объему
446	Разрывная нагрузка
447	Очко производительности
448	Предел растяжения
449	Модуль для младших
450	Модуль резки
451	Массовый модуль упругости
452	Коэффициент Пуассона
453	Показатель преломления

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».

Получение

В промышленности кремний получают путем восстановления плавления SiO2 с коксом при температуре около 1800 ° C в дуговых печах. Чистота полученного таким образом кремния составляет около 99,9%. Поскольку для практического использования требуется кремний более высокой чистоты, полученный кремний хлорируется. Образуются соединения состава SiCl4 и SiCl3H. Эти хлориды дополнительно очищаются от примесей различными методами и на заключительной стадии восстанавливаются чистым водородом. Также возможно очистить кремний благодаря предварительной подготовке силицида магния Mg2Si. Также летучий 4-моносилан SiH получают из силицида магния с использованием соляной или уксусной кислоты. Моносилан дополнительно очищают ректификацией, абсорбцией и другими методами, а затем разлагают на кремний и водород при температуре около 1000 ° C. Содержание примесей в кремнии, полученном этими методами, снижается до 10-8-10-6% в масса.

Метод получения кремния в чистом виде был разработан Николаем Николаевичем Бекетовым. Крупнейшим производителем кремния в России является ОК Русал: кремний производится на заводах в Каменске-Уральском (Свердловская область) и Шелехове (Иркутская область).

Предостережение

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

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. По этому признаку этот тип силикона легко отличить от других камней.

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	Содержится во вселенной и пространстве (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 %

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

По разным данным, содержание кремния в земной коре составляет 27,6-29,5% по массе. Таким образом, кремний является вторым по содержанию в земной коре после кислорода. Концентрация в морской воде 3 мг / л. Отмечены единичные факты нахождения чистого кремния в самородном состоянии: мельчайшие включения (наноиндивидуалы) в ийолитах Горячегорского щелочно-габброидного массива (Кузнецкий Алатау, Красноярский край); в Карелии и на Кольском полуострове (по материалам матового исследования Кольской сверхглубокой скважины); микроскопические кристаллы в фумаролах вулканов Толбачик и Кудрявый (Камчатка).

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 получают неметалл 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%.

Читайте также: Виды льда в природе: из чего состоит и как образуется