Hemijski simbol za element silicijum. Silicijum u prirodi (25,8% u Zemljinoj kori). Šta ugrožava višak silicijuma

fizička svojstva. Silicijum je krhak. Kada se zagrije iznad 800 ° C, povećava se njegova plastičnost. Otporan je na kiseline. U kiseloj sredini je prekriven nerastvorljivim oksidnim filmom i pasiviran.

Mikroelement je transparentan za infracrveno zračenje, počevši od talasne dužine od 1,1 mikrona.

Hemijska svojstva. Silicijum je u interakciji:

• sa halogenima (fluor) sa ispoljavanjem redukcionih svojstava: Si + 2F2 = SiF4. Reaguje sa hlorovodonikom na 300°C, sa bromovodonikom na 500°C;
• sa hlorom pri zagrevanju na 400–600°C: Si + 2Cl2 = SiCl4;
• sa kiseonikom kada se zagreje na 400–600°C: Si + O2 = SiO2;
• sa drugim nemetalima. Na temperaturi od 2000 °C reagira s ugljikom (Si + C = SiC) i borom (Si + 3B = B3Si);
• sa dušikom na temperaturi od 1000 °C: 3Si + 2N2 = Si3N4;
• sa metalima da formiraju silicide: 2Ca + Si = Ca2Si;
• sa kiselinama - samo sa mješavinom fluorovodonične i dušične kiseline: 3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2 + 4NO + 8H2O;
• sa lugom. Silicijum se otapa i nastaju silikat i vodonik: Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2.

Ne reaguje sa vodonikom.

Interakcija u organizmu sa vitaminima i mineralima

Silicijum je u interakciji sa vitaminima i. Kombinacija žitarica s citrusnim voćem i zelenim povrćem smatra se najkorisnijom.

Silicijum je uključen u borbu protiv slobodnih radikala. U interakciji sa teškim metalima (olovo), element u tragovima formira stabilna jedinjenja. Izlučuju se putem genitourinarnog sistema. Ista stvar se dešava sa šljakama i otrovnim materijama.

Silicijum poboljšava apsorpciju gvožđa (Fe) i kalcijuma (Ca), kobalta (Cb), mangana (Mn), fluora (F).

Smanjenje koncentracije silicija u vezivnom tkivu dovodi do oštećenja krvnih žila, ateroskleroze i narušavanja čvrstoće koštanog tkiva.

Uloga silicijuma u nastanku i toku raznih bolesti

S nedostatkom silicija u tijelu, koncentracija kolesterola u krvi se povećava. Zbog toga se formiraju plakovi holesterola, odliv se pogoršava.

Kada se silicijum konzumira manje od 20 mg dnevno, imunitet slabi. Pojavljuju se alergijski osipi, koža postaje suha i peruta se, razvija se gljivica.

Kosa postaje tanja, vlasište se ljušti i svrbi. Nokatne ploče su deformisane.

Djelotvornost i psihičko stanje pogoršavaju se zbog poremećenog protoka krvi i zasićenja mozga kisikom.

Sa smanjenjem količine silicija u tijelu na 1,2-1,6%, prepuna je pojave moždanog udara, srčanog udara, dijabetes melitusa, virusa hepatitisa i onkologije.

Višak silicijuma dovodi do taloženja soli u mokraćnim putevima i zglobovima, fibroze i patologija krvnih žila. U najgorem slučaju, jetra se povećava, udovi otiču, koža postaje plava i pojavljuje se nedostatak daha.

Funkcionalni potencijal silicijuma

Glavni zadatak silicijuma u organizmu je formiranje koštanog, hrskavičnog tkiva i zidova krvnih žila. 90% minerala nalazi se u vezivnom i koštanom tkivu, limfnim čvorovima, štitnoj žlijezdi, kosi i koži. Međutim, funkcionalni potencijal hemijskog elementa nije ograničen na ovo. Zahvaljujući silicijumu:

• kosti i ligamenti su ojačani. Što je više minerala u prvom, to je jači. Smanjenje koncentracije silicija u koštanom tkivu ispunjeno je osteoporozom i aterosklerozom. Za hrskavicu je važna sinteza glikozaminoglikana;
• sprečava degeneraciju intervertebralnih diskova. Potonji se sastoje od ploča hrskavičnog tkiva. Što je manje silicijuma, ploča se brže troši. Ako se u njemu stvori pukotina, cerebrospinalna tekućina će početi da izlazi. Ovo je ispunjeno izbočinama i hernijom;
• koštano tkivo se obnavlja. Kosti, ligamenti i tetive rastu zajedno vrlo teško i dugo;
• poboljšava stanje kože, noktiju i kose. Sadrže najveću koncentraciju hemijskog elementa. Suva koža koja se ljušti, lomljiva i bez sjaja, nokti koji se ljušte su znakovi nedostatka silicija;
• metabolizam se stabilizuje. Zahvaljujući silicijumu, apsorbuje se tri četvrtine od 70% hemijskih elemenata. Mineral je uključen u metabolizam proteina i ugljikohidrata;
• imunitet je ojačan. Zahvaljujući silicijumu, ubrzava se fagocitoza - formiranje posebnih ćelija imunog sistema. Njihova glavna funkcija je razgradnja stranih proteinskih struktura. Ako virusna infekcija uđe u tijelo, fagociti obavijaju neprijatelja i uništavaju ga;
• uklanja teške metale i toksine. Silicijum oksid reaguje s njima, pretvara ih u jedinjenja koja su neutralna za organizam, a koja se izlučuju urinom;
• ojačani su zidovi krvnih sudova, srčani zalisci, ljuska organa gastrointestinalnog trakta. Osnova stijenke žile je elastin, koji se sintetizira pomoću silicija;
• smanjuje se propusnost zidova krvnih žila, smanjuju se znakovi proširenih vena, tromboflebitisa i vaskulitisa;
• rak je spriječen. Antioksidativna svojstva vitamina C, A, E pojačavaju se interakcijom sa silicijumom. Tijelo se lakše bori protiv slobodnih radikala;
• bolesti mozga su sprečene. S nedostatkom silicija, zidovi krvnih žila postaju mekši, slabo transportuju krv u mozak, što dovodi do hipoksije - gladovanja kisikom, zbog čega mozak ne funkcionira punim kapacitetom. Neuroni mozga ne mogu davati i primati komande bez silicijuma. Kao rezultat toga dolazi do poremećaja motoričkih sposobnosti pokreta, sužavanja krvnih žila, boli i vrtoglavice u glavi, pogoršava se zdravstveno stanje.

Izvori silicijuma

Kategorija	Proizvod	Približan sadržaj silicija
Biljno ulje	Kedar, susam, senf, badem, maslina, kikiriki, bundeva, laneno seme, soja
Životinjska ulja	Jagnjetina, junetina, svinjska mast, mast, margarin, puter Riba: iverak, ljuska, losos chinook	Beznačajno, nakon obrade silicijum je odsutan
Juice	Grožđe, kruška, brusnica	U čaši - 24% dnevne potrebe za mikroelementom
orasi	Orasi, lješnjaci, pistacije, suncokretove sjemenke	U šaci orašastih plodova od 12 do 100% dnevne potrebe. Najviše silicija ima u orasima i lješnjacima (100% u 50 g), najmanje u pistaćima (25% u 50 g)
Žitarice	Smeđi pirinač, ovsena kaša, proso, pšenične mekinje, kukuruz, ječam	Porcija kaše (200 g) sadrži dnevnu potrebu za silikonom
Povrće	Beli kupus, luk, celer, krastavci, šargarepa, spanać, krompir, rotkvice, cvekla. Kao i paradajz, paprika, rabarbara; pasulj, boranija i soja
Voće i bobice	Marelice, banane, jabuke; jagoda, trešnja, šljiva	U 200 g voća - do 40% dnevnog unosa silicijuma, u istoj količini bobičastog voća - do 30%
Sušeno voće	Hurme, smokve, suvo grožđe
Mliječni proizvodi	Kiselo mleko, kefir, jaja
Meso i plodovi mora	Piletina, govedina; alge, alge

• smeđi pirinač - 1240;
• zobene pahuljice - 1000;
• proso - 754;
• ječam - 600;
• soja - 177;
• heljda - 120;
• pasulj - 92;
• Grašak - 83;
• Jeruzalemska artičoka - 80;
• Kukuruz - 60;
• Lješnjak - 51;
• Spanać - 42;
• Rjaženka - 34;
• Peršun - 31;
• Karfiol - 24;
• Zelena salata - 18;
• Breskva - 10;
• Orlovi nokti - 10.

Savjet! Želite da brzo nadoknadite rezerve silicijuma u tijelu? Zaboravite meso uz prilog. Samo meso, iako sadrži dovoljnu količinu silicijuma (30-50 mg na 100 g), sprečava njegovu apsorpciju iz drugih proizvoda. Odvojena hrana je suprotno. Kombinujte smeđi pirinač, ječam, proso, proso, heljdu sa povrćem i voćem. Organizujte „posne“ dane na kajsijama, kruškama i trešnjama

Kombinacija sa drugim nutrijentima

Izbjegavajte kombiniranje silicija i aluminija. Djelovanje potonjeg je suprotno djelovanju silicija.

Silicijum, zajedno sa ostalim elementima u tragovima, učestvuje u hemijskim reakcijama sinteze kolagena i elastina, koji su deo vezivnog tkiva kože, kose i noktiju.

Silicijum pojačava antioksidativna svojstva vitamina C, A, E. Potonji se bore protiv slobodnih radikala koji uzrokuju rak.

Da biste spriječili rak, jedite zajedno takve proizvode (opisano u tabeli)

Namirnice bogate vitaminom A:	Namirnice bogate vitaminom C:	Namirnice bogate vitaminom E:
mrkva, peršun, kiseljak i planinski pepeo; svježi zeleni grašak, spanać; grašak, listovi zelene salate; bundeva, paradajz, breskva, kajsija; bijeli kupus, boranija, plava šljiva, kupina; crvena paprika, krompir, zeleni luk; divlja ruža, morski trn, suhe šljive; sočivo, soja, jabuke; tikve; kopriva, nana	bobice morske krkavine, jagode, crne ribizle; agrumi, hren; jagoda, ananas; banana, trešnja; brokula od bijelog kupusa, prokulice, kiseli kupus; zeleni mladi luk; malina, mango; zelena paprika, rotkvica, spanać	kupus, paradajz, korijen celera, bundeva; zelje, slatke paprike, grašak; šargarepa, kukuruz; maline, borovnice, razno sušeno voće; crna ribizla, divlja ruža (svježa), šljiva; susam, mak, ječam, zob, mahunarke

Silicijum oksid interaguje u telu sa teškim metalima (olovo) i toksinima. Kao rezultat hemijske reakcije nastaju stabilna jedinjenja koja se izlučuju iz organizma putem bubrega.

Dnevna stopa

Dnevni unos silicijuma (naveden u nastavku) izračunat je samo za odrasle. Podnošljivi gornji nivoi unosa silicijuma za djecu i adolescente nisu utvrđeni.

• Djeca mlađa od 6 mjeseci i nakon 7 mjeseci su odsutna.

• Od 1 do 13 godina - nema.
• Adolescenti (muškarci i žene) - nema.
• Odrasli - 20-50 mg.

Kada se koriste preparati koji sadrže silicijum (Atoxil), dnevna doza kod dece starije od 7 godina i odraslih je 12 g. Maksimalna doza leka je 24 grama dnevno. Za djecu od jedne godine do 7 godina - 150-200 mg lijeka po kilogramu tjelesne težine.

Nedostatak i višak silicija

Nedostatak silicija može biti uzrokovan:

Nedostatak silicijuma u tijelu je opasan u sljedećem stanju:

• visoka koncentracija holesterola u krvi. Holesterol začepljuje krvne žile (formiraju se zlesteronski "plakovi"), krv postaje viskoznija i njen odliv se pogoršava;
• predispozicija za gljivične bolesti. Što je manje silicijuma, to je slabiji imuni sistem. Kada virusna infekcija uđe u organizam, fagociti (specijalne ćelije imunog sistema) se proizvode u nedovoljnim količinama;
• perut, gubitak kose i stanjivanje kose. Elastičnost kose i kože zasluga je elastina i kolagena koji se sintetiziraju zahvaljujući silicijumu. Njegov nedostatak utiče na stanje kože, kose i noktiju;
• promene raspoloženja. Ne samo radni kapacitet, već i psihičko stanje osobe ovisi o zasićenosti mozga kisikom. Zbog oslabljenih zidova krvnih sudova, krv ne teče dobro u mozak. Nema dovoljno kiseonika za obavljanje uobičajenih mentalnih operacija. Promjene raspoloženja i pogoršanje performansi rezultat su nedostatka silicija. Ista stvar se dešava kada se vreme promeni;
• kardiovaskularne bolesti. Razlog je isti – oslabljeni zidovi krvnih sudova;
• dijabetes melitus. Razlog je povećanje koncentracije glukoze u krvi i nemogućnost organizma da je smanji.

• od 1,2 do 4,7% - moždani i srčani udar;
• 1,4% ili manje - dijabetes melitus;
• 1,6% ili manje - virus hepatitisa;
• 1,3% - onkološke bolesti.

Savjet! Silicijum je uključen u sve vrste razmene. Pohranjen u zidovima krvnih žila, mikroelement ih štiti od prodiranja masti u krvnu plazmu i blokira krvotok.

Povećajte količinu hrane koja sadrži silicijum u svojoj ishrani tokom:

• fizički i emocionalni umor. Porcija žitarica za doručak, veliki tanjir zelene salate za ručak i čaša fermentisanog mleka ili kefira pre spavanja garantuju povećanje energije;
• trudnoća i dojenje Imunitet bebe i majke zavisi od pravilne ishrane. 20-50 mg silicijuma dnevno učiniće kosti jakima, a kožu elastičnom;
• priprema za takmičenje. Što su troškovi energije veći, više hrane koja sadrži silicijum treba da bude u ishrani. Oni će spriječiti krhkost kostiju i istegnuće ligamenata i tetiva;
• pubertet. Bol u kolenima (Schlaterova bolest) je česta pojava. Koštane ćelije se dijele brže od vezivnih ćelija. Potonji ne samo da održava kost u anatomski ispravnom položaju, već i štiti od mehaničkih oštećenja. Brusnice, orasi i kruške odlična su grickalica za tinejdžera.

Ako je stanje kože, kose i noktiju nezadovoljavajuće, oslonite se na žitarice i sokove. Sok od grožđa za sutra, sok od brusnice za ručak i sok od kruške za večeru prvi su korak do elastične i zategnute kože.

Šta ugrožava višak silicijuma

Nemoguće je razboljeti se zbog viška silicija u ishrani, ali su stanovnici područja s visokim sadržajem silicija u zemljištu ili vodi ugroženi.

Zbog visoke koncentracije silicijuma u tijelu:

• soli se talože u mokraćnim putevima, zglobovima i drugim organima;
• fibroza se razvija u krvnim sudovima i u cijelom tijelu. Simptomi: ubrzano disanje uz lagani napor, smanjenje kapaciteta pluća, nizak krvni tlak;
• desna komora se širi i hipertrofira ("cor pulmonale");
• jetra se povećava, udovi otiču, koža postaje plava;
• povećava se razdražljivost, razvija se astenični sindrom;
• povećan rizik od infekcija gornjih disajnih puteva. Najčešća od njih je silikoza. Bolest se razvija udisanjem prašine koja sadrži silicijum dioksid, a teče u kroničnom obliku. Kako bolest napreduje, u plućima pacijenta raste vezivno tkivo. Normalna izmjena plinova je poremećena, a na njenoj pozadini razvijaju se tuberkuloza, emfizem ili rak pluća.

U opasnosti su radnici u rudnicima, livnicama, proizvođačima vatrostalnih materijala i keramičkih proizvoda. Bolest se signalizira otežanim disanjem, otežanim disanjem i kašljem. Simptomi se pogoršavaju fizičkim naporom. Potencijalno opasni objekti su porculan i fajans, proizvodnja stakla, nalazišta ruda obojenih i plemenitih metala, pjeskarenje odljevaka.

O višku silicijuma svjedoči smanjenje i povećanje tjelesne temperature, depresija, opći umor i pospanost.

Uz takve znakove u prehranu uključite šargarepu, cveklu, krompir, topinambur, kao i kajsije, trešnje, banane i jagode.

Proizvodi koji sadrže silicijum

Unatoč činjenici da tijelo odrasle osobe sadrži 1-2 g silicija, dodatna porcija ne boli. Dnevno, uz hranu i vodu, odrasla osoba potroši oko 3,5 mg silicijuma. Odrasla osoba troši tri puta više na glavni metabolizam - oko 9 mg. Razlozi povećane upotrebe silicija su loša ekologija, oksidativni procesi koji izazivaju stvaranje slobodnih radikala i stres. Ne možete samo bez proizvoda koji sadrže silicijum - opskrbite se lijekovima ili ljekovitim biljem.

Rekorderi po sadržaju silicijuma su kleka, preslica, tansy, pelin, ginkgo biloba. Kao i poljska kamilica, timijan, kineski orah i eukaliptus.

Nedostatak silicijuma može se popuniti silicijumskom vodom. Jedno od svojstava elementa u tragovima je strukturiranje molekula vode. Takva voda nije prikladna za život patogenih mikroorganizama, protozoa, gljivica, toksina i stranih kemijskih elemenata.

Silicijumska voda po ukusu i svežini podseća na otopljenu vodu.

Da biste kod kuće pročistili i obogatili vodu silicijumom, morate:

• kupite kamenčiće od kremena u ljekarni - što je manje, to bolje (što je veća površina kontakta između kremena i vode);
• stavite u vodu u količini od 50 g kamenja na 3 litre vode;
• uliti vodu u staklenoj posudi na sobnoj temperaturi na tamnom mestu 3-4 dana. Što se voda duže infundira, to je izraženiji terapeutski učinak;
• sipajte pripremljenu vodu u drugu posudu, ostavljajući donji sloj dubine 3-4 cm (ne može se koristiti zbog nakupljanja toksina).
• u zatvorenoj posudi voda se čuva do godinu i po.
• Silicijumsku vodu možete piti u bilo kojoj količini za prevenciju ateroskleroze, hipertenzije i urolitijaze, patologije kože i dijabetesa, zaraznih i onkoloških bolesti, proširenih vena, pa čak i neuropsihijatrijskih bolesti.

Atoksil (Atoxil). Aktivna tvar Atoxila je silicijum dioksid.

Obrazac za izdavanje:

• Prašak za pripremu suspenzije;
• bočice od 12 g lijeka;
• bočice od 10 mg lijeka;
• 2 g kesice, 20 kesica u pakovanju.

Farmakološki efekat. Djeluje kao enterosorbent, ima zacjeljivanje rana, antialergijsko, antimikrobno, bakteriostatsko i detoksikacijsko djelovanje.

U organima gastrointestinalnog trakta lijek apsorbira egzogene i endogene toksine (bakterijske i prehrambene alergene, endotoksine mikroorganizama, toksične tvari) i uklanja ih.

Ubrzava transport toksina iz krvi, limfe i tkiva u probavni trakt.

Indikacije: dijareja, salmoneloza, virusni hepatitis A i B, alergijske bolesti (dijateza, atopijski dermatitis), opekotine, trofični čirevi, gnojne rane.

Koristi se kod bolesti bubrega, enterokolitisa, toksičnih hepatitisa, ciroze jetre, hepatoholecistitisa, trovanja lijekovima i alkoholom, kožnih oboljenja (ekcemi, dermatitisi, neurodermatitisi), intoksikacije s gnojno-septičkim procesima i opekotina.

Kako se prijaviti:

• Boca. Otvorite bocu (bocu) sa prahom, dodajte do oznake od 250 ml u čistu vodu za piće, protresite dok ne postane glatko.
• Sachet. 1-2 kesice rastvoriti u 100-150 ml čiste vode za piće. Uzmite jedan sat prije jela ili uzimanja lijekova.

Trajanje liječenja akutnih crijevnih infekcija je 3-5 dana. Tok terapije je do 15 dana. U liječenju virusnog hepatitisa - 7-10 dana.

Neželjeni efekti: zatvor.

Kontraindikacije: pogoršanje peptičkog ulkusa duodenuma i želuca, erozije i ulkusi sluznice debelog i tankog crijeva, opstrukcija crijeva, preosjetljivost na silicijum dioksid.

Lijek se ne propisuje djeci mlađoj od godinu dana, trudnicama i dojiljama.

Interakcija s lijekovima:

• s acetilsalicilnom kiselinom (aspirin) - povećana dezagregacija trombocita;
• sa simvastatinom i nikotinskom kiselinom - smanjenje u krvi aterogenih frakcija indikatora lipidnog spektra i povećanje razine VP lipoproteina i kolesterola;
• sa antisepticima (trifuran, furacilin, hlorheksidin, bifuran, itd.) - povećanje efikasnosti terapije za gnojno-upalne procese.

2349,85°C (2623 K)

Oud. toplota fuzije

50,6 kJ/mol

Oud. toplota isparavanja

383 kJ/mol

Molarni toplotni kapacitet Kristalna rešetka jednostavne supstance Rešetkasta struktura

kubni, dijamant

Parametri rešetke Debye temperatura Ostale karakteristike Toplotna provodljivost

(300 K) 149 W/(m K)

Emisioni spektar

14
3s 2 3p 2

porijeklo imena

Silicijum se najčešće javlja u prirodi u obliku silicijum dioksida - jedinjenja na bazi silicijum dioksida (IV) SiO 2 (oko 12% mase zemljine kore). Glavni minerali i stijene koje stvara silicijum su pijesak (riječni i kvarcni), kvarc i kvarciti, kremen, feldspat. Druga najčešća grupa silikonskih spojeva u prirodi su silikati i aluminosilikati.

Zabilježene su izolirane činjenice pronalaska čistog silicija u prirodnom obliku.

Potvrda

Slobodni silicijum se dobija kalcinacijom finog belog peska (silicijum dioksida) sa magnezijumom:

$\backslash mathsf(SiO\_2+2Mg\; \backslash \; \backslash rightarrow\; \backslash \; 2MgO+Si)$

Ovo stvara amorfni silicijum, koji izgleda kao smeđi prah.

U industriji se silicijum tehničke čistoće dobija redukcijom taline SiO 2 koksom na temperaturi od oko 1800°C u rudno-termalnim pećima osovinskog tipa. Čistoća silicijuma dobijenog na ovaj način može dostići 99,9% (glavne nečistoće su ugljenik i metali).

Moguće je dalje prečišćavanje silicijuma od nečistoća.

• Čišćenje u laboratoriji može se obaviti prethodnim dobijanjem magnezijum silicida Mg 2 Si. Nadalje, plinoviti monosilan SiH 4 se dobija iz magnezijevog silicida upotrebom hlorovodonične ili sirćetne kiseline. Monosilan se pročišćava destilacijom, sorpcijom i drugim metodama, a zatim razlaže na silicijum i vodonik na temperaturi od oko 1000 °C.
• Pročišćavanje silicijuma u industrijskim razmjerima vrši se direktnim hloriranjem silicija. U tom slučaju nastaju spojevi sastava SiCl 4 , SiHCl 3 i SiH 2 Cl 2 . Prečišćavaju se od nečistoća na različite načine (u pravilu destilacijom i disproporcioniranjem) i u završnoj fazi se redukuju čistim vodonikom na temperaturama od 900 do 1100°C.
• Razvijaju se jeftinije, čistije i efikasnije industrijske tehnologije prečišćavanja silicijuma. Za 2010., to uključuje tehnologije prečišćavanja silicijuma upotrebom fluora (umjesto hlora); tehnologije koje uključuju destilaciju silicijum monoksida; tehnologije zasnovane na nagrizanju nečistoća koje se koncentrišu na međugranularnim granicama.

Sadržaj nečistoća u naknadno prečišćenom silicijumu može se smanjiti na 10 -8 -10 -6 tež.%. Detaljnije, pitanja dobijanja ultračistog silicijuma razmatraju se u članku Polikristalni silicij.

Metodu za dobijanje silicijuma u njegovom čistom obliku razvio je Nikolaj Nikolajevič Beketov.

Physical Properties

Kristalna rešetka silicijuma je kubni dijamantski tip dijamanta sa licem, parametar a = 0,54307 nm (druge polimorfne modifikacije silicijuma su takođe dobijene pri visokim pritiscima), ali zbog duže dužine veze između Si-Si atoma u poređenju sa C-C vezom dužine, tvrdoća silicijuma je znatno manja od tvrdoće dijamanta. Silicijum je krhak, tek kada se zagreje iznad 800 °C postaje plastičan. Proziran je za infracrveno zračenje sa talasne dužine od 1,1 µm. Intrinzična koncentracija nosioca naboja je 5,81·10 15 m −3 (za temperaturu od 300 K).

Elektrofizička svojstva

Elementarni silicijum u monokristalnom obliku je indirektni poluprovodnik. Razmak u pojasu na sobnoj temperaturi je 1,12 eV, a pri T = 0 K - 1,21 eV. Koncentracija intrinzičnih nosilaca naboja u silicijumu u normalnim uslovima je oko 1,5·10 10 cm −3.

Na elektrofizička svojstva kristalnog silicijuma uveliko utiču nečistoće koje se nalaze u njemu. Da bi se dobili kristali silicijuma sa provodljivošću rupa, atomi elemenata III grupe, kao što su bor, aluminijum, galijum, indij, se uvode u silicijum. Da bi se dobili kristali silicijuma elektronske provodljivosti, atomi elemenata grupe V, kao što su fosfor, arsen, antimon, se unose u silicijum.

Prilikom izrade elektronskih uređaja na bazi silicijuma uglavnom se koristi pripovršinski sloj monokristala (debljine do desetina mikrona), tako da kvaliteta površine kristala može imati značajan uticaj na električna svojstva silicijuma i, shodno tome. , na svojstva kreiranog elektronskog uređaja. Prilikom izrade nekih uređaja koristi se tehnologija kojom se modificira površina jednog kristala, na primjer, obrada površine silicija raznim hemijskim reagensima i njeno zračenje.

Hemijska svojstva

Poput atoma ugljika, atome silicija karakterizira stanje sp 3 -hibridizacije orbitala. U vezi sa hibridizacijom, čisti kristalni silicijum formira rešetku nalik dijamantu u kojoj je silicijum četvorovalentan. U jedinjenjima, silicijum se obično manifestuje i kao četvorovalentni element sa oksidacionim stanjem +4 ili -4. Postoje dvovalentna jedinjenja silicijuma, na primer, silicijum oksid (II) - SiO.

U normalnim uslovima, silicijum je hemijski neaktivan i aktivno reaguje samo sa gasovitim fluorom, pri čemu nastaje isparljivi silicijum tetrafluorid SiF 4 . Takva "neaktivnost" silicijuma povezana je sa pasivizacijom površine slojem silicijum dioksida na nanoskali, koji se odmah formira u prisustvu kiseonika, vazduha ili vode (vodena para).

kisika da nastane SiO 2 dioksid, proces je praćen povećanjem debljine sloja dioksida na površini, brzina procesa oksidacije je ograničena difuzijom atomskog kisika kroz film dioksida.

Kada se zagrije na temperature iznad 400-500 ° C, silicijum reagira s hlorom, bromom i jodom - sa stvaranjem odgovarajućih lako isparljivih tetrahalida SiHal 4 i, moguće, halogenida složenijeg sastava.

Spojevi metala sa silicijumom - silicidi - naširoko se koriste u industriji (na primjer, elektronskim i atomskim) materijalima sa širokim rasponom korisnih kemijskih, električnih i nuklearnih svojstava (otpornost na oksidaciju, neutrone, itd.). Silicidi brojnih elemenata su važni termoelektrični materijali.

Silikonska jedinjenja služe kao osnova za proizvodnju stakla i cementa. Industrija silikata bavi se proizvodnjom stakla i cementa. Također proizvodi silikatnu keramiku - ciglu, porculan, fajans i proizvode od njih.

Silikatno ljepilo je nadaleko poznato, koristi se u građevinarstvu kao desikant, te u pirotehnici i svakodnevnom životu za lijepljenje papira.

Silikonska ulja i silikoni, materijali na bazi organosilicijumskih spojeva, postali su široko rasprostranjeni.

Biološka uloga

Za neke organizme, silicijum je esencijalni nutrijent. Dio je potpornih struktura kod biljaka i skeletnih struktura kod životinja. U velikim količinama silicij koncentrišu morski organizmi - dijatomeje, radiolarije, spužve. Preslica i žitarice koncentrišu velike količine silicijuma, prvenstveno potporodica bambusa i riže, uključujući i pirinač za sjetvu. Ljudsko mišićno tkivo sadrži (1-2) 10 -2% silicijuma, koštano tkivo - 17 10 -4%, krv - 3,9 mg/l. Sa hranom, do 1 g silicijuma dnevno uđe u ljudski organizam.

Norme maksimalno dozvoljenih koncentracija silicijuma vezane su za sadržaj prašine silicijum dioksida u vazduhu. To je zbog posebnosti hemije silicija:

• Čisti silicijum, kao i silicijum karbid, u kontaktu sa vodom ili atmosferskim kiseonikom stvaraju nepropusni film silicijum dioksida (SiO 2) na površini, koji pasivizira površinu;
• Mnoga organosilicijumska jedinjenja u kontaktu sa atmosferskim kiseonikom i vodenom parom se oksidiraju ili hidroliziraju, na kraju formirajući silicijum dioksid;
• Silicijum monoksid (SiO) u vazduhu je sposoban (ponekad sa eksplozijom) za dodatnu oksidaciju do visoko dispergovanog silicijum dioksida.

Silicijum dioksid je u normalnim uslovima uvek čvrsta bio-inertna, nerazgradiva supstanca, sklona stvaranju prašine, koja se sastoji od čestica sa oštrim reznim ivicama. Štetno dejstvo silicijum dioksida i većine silicida i silikata zasniva se na iritativnom i fibrogenom dejstvu, na nagomilavanju neke supstance u plućnom tkivu, koja izaziva tešku bolest - silikozu. Respiratori za prašinu koriste se za zaštitu dišnih organa od čestica prašine. Međutim, čak i pri korištenju lične zaštitne opreme za nazofarinks, grlo ljudi koji sistematski rade u prašnjavim uvjetima sa silicijumskim spojevima i posebno silicijum monoksidom imaju znakove upalnih procesa na sluznicama.

vidi takođe

Napišite recenziju na članak "Silicij"

Komentari

Bilješke

Književnost

• Samsonov. G. V. Silicidi i njihova upotreba u inženjerstvu. - Kijev, Izdavačka kuća Akademije nauka Ukrajinske SSR, 1959. - 204 str. od ill.

Linkovi

Periodični sistem hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva
																												Si
																											Uut		Gore		Uus	Uuo
	Uue	Ubn	Ubu	Odlomak koji karakteriše Silikon - Bićete dobri, rasporedite front ispred neprijatelja, vrlo dobri. „Neprijatelj je još daleko, Vaša Ekselencijo. Po dispoziciji... - Dispozicija! - gorko je uzviknuo Kutuzov, - a ko ti je to rekao?... Ako hoćeš, uradi šta ti se naredi. - Slušam sa. - Mon cher, - rekao je Nesvitsky šapatom princu Andreju, - le vieux est d "une humeur de chien. [Draga moja, naš starac je veoma nesređen.] Austrijski oficir sa zelenom perjanicom na šeširu, u beloj uniformi, dojurio je do Kutuzova i upitao u ime cara: da li je četvrta kolona istupila? Kutuzov se, ne odgovorivši mu, okrenuo, a pogled mu je slučajno pao na princa Andreja, koji je stajao pored njega. Ugledavši Bolkonskog, Kutuzov je ublažio ljutit i zajedljiv izraz svog pogleda, kao da je shvatio da njegov ađutant nije kriv za ono što se radi. I, ne odgovorivši austrijskom ađutantu, obrati se Bolkonskom: - Allez voir, mon cher, si la troisieme division a depasse le village. Dites lui de s "arreter et d" visitre mes ordres. [Idi, draga moja, vidi da li je treća divizija prošla kroz selo. Reci joj da stane i sačeka moju narudžbu.] Čim se princ Andrej odvezao, zaustavio ga je. “Et demandez lui, si les tirailleurs sont postes”, dodao je. - Ce qu "ils font, ce qu" ils font! [I pitajte da li su strelice postavljene. – Šta rade, šta rade!] – rekao je u sebi, i dalje ne odgovarajući Austrijancu. Princ Andrej je odgalopirao da ispuni naređenje. Prestigavši ​​sve bataljone koji su išli ispred, zaustavio je 3. diviziju i pobrinuo se da, zaista, nema vatrene linije ispred naših kolona. Komandant puka ispred bio je veoma iznenađen naredbom koju mu je dao glavnokomandujući da rastera strelce. Komandant puka stajao je tu u punom povjerenju da su pred njim još trupe i da neprijatelj ne može biti bliže od 10 versta. Zaista, nije se ništa moglo vidjeti naprijed, osim pustinjske oblasti, nagnute naprijed i prekrivene gustom maglom. Naređujući u ime vrhovnog komandanta da ispuni propust, knez Andrej je odgalopirao nazad. Kutuzov je mirno stajao na istom mestu i, senilno se spuštajući u sedlo sa svojim debelim telom, teško zijevao, zatvorivši oči. Trupe se više nisu kretale, ali im je oružje bilo pod nogama. „Dobro, dobro“, rekao je knezu Andreju i okrenuo se generalu, koji je sa satom u rukama rekao da je vreme za pokret, pošto su se sve kolone sa levog boka već spustile. „Imaćemo još vremena, Vaša Ekselencijo“, rekao je Kutuzov kroz zijevanje. - Uspećemo! ponovio je. U to vrijeme, iza Kutuzova, u daljini su se začuli zvuci pozdravnih pukova, a ti glasovi počeli su se brzo približavati cijelom dužinom razvučene linije ruskih kolona koje su napredovale. Vidjelo se da je onaj s kojim su se pozdravili brzo vozio. Kada su vojnici puka ispred kojeg je stajao Kutuzov viknuli, odvezao se malo u stranu i namršteno pogledao oko sebe. Putem od Praćena, eskadrila raznobojnih jahača galopirala je, takoreći. Dvojica su galopirala jedan pored drugog ispred ostalih. Jedan je bio u crnoj uniformi sa bijelim perjem na crvenom engleskom konju, drugi u bijeloj uniformi na crnom konju. Bila su to dva cara sa pratnjom. Kutuzov je, sa dopadljivošću borca ​​na frontu, komandovao trupama koje su stajale na oprezu i, salutirajući, dojahao do cara. Čitava njegova figura i način ponašanja odjednom su se promijenili. Poprimio je izgled podređene, nerazumne osobe. On je, sa afektacijom poštovanja, što je očigledno neprijatno pogodilo cara Aleksandra, dojahao i salutirao mu. Neprijatan utisak, samo kao ostaci magle na vedrom nebu, preletio je mlado i veselo carevo lice i nestao. On je, nakon lošeg zdravlja, tog dana bio nešto mršaviji nego na polju Olmutz, gdje ga je Bolkonski prvi put vidio u inostranstvu; ali ista šarmantna kombinacija veličanstva i krotkosti bila je u njegovim prekrasnim sivim očima, a na tankim usnama ista mogućnost raznih izraza i prevladavajući izraz samozadovoljne, nevine mladosti. Na smotri Olmyutsky bio je veličanstveniji, ovdje je bio vedriji i energičniji. Pomalo je pocrveneo dok je galopirao te tri verste, i, zaustavivši konja, uzdahnuo je s olakšanjem i pogledao oko sebe lica svoje pratnje, jednako mlada, jednako živa kao i njegova. Čartorižski i Novosilcev, i knez Bolkonski, i Stroganov, i drugi, svi bogato odeveni, veseli, mladi ljudi, na lepim, negovanim, svežim, tek malo oznojenim konjima, pričajući i smešeći se, stali su iza suverena. Car Franz, rumen mladić dugog lica, sjedio je krajnje uspravno na zgodnom crnom pastuvu i zabrinuto i bez žurbe gledao oko sebe. Pozvao je jednog od svojih bijelih ađutanata i nešto pitao. „Tako je, u koje vreme su otišli“, pomisli knez Andrej, posmatrajući svog starog poznanika, sa osmehom da se nije mogao ne sećati svoje publike. U pratnji careva bili su odabrani fini ortaci, ruski i austrijski, gardijski i vojni pukovi. Između njih, divne rezervne kraljevske konje vodili su berejtori u vezenim ćebadima. Kao da je kroz rastopljeni prozor iznenada zadahnuo svježi poljski zrak u zagušljivu prostoriju, pa je sumorni štab Kutuzova zamirisao na mladost, energiju i samopouzdanje u uspjeh ove blistave mladosti koja je galopirala. - Zašto ne počnete, Mihaile Larionoviču? - Car Aleksandar se žurno okrenu Kutuzovu, istovremeno ljubazno gledajući u cara Franca. „Čekam, Vaše Veličanstvo“, odgovori Kutuzov, naginjući se napred s poštovanjem. Car je sagnuo uho, blago namrštivši se da pokaže da nije čuo. „Čekam, Vaše Veličanstvo“, ponovi Kutuzov (princ Andrej je primetio da je Kutuzovu gornja usna neprirodno podrhtavala dok je ovo čekao). „Još se nisu sve kolone okupile, Vaše Veličanstvo. Vladar je čuo, ali mu se ovaj odgovor, očigledno, nije svidio; slegnuo je pognutim ramenima, bacio pogled na Novosilceva, koji je stajao pored njega, kao da se ovim pogledom žalio na Kutuzova. „Uostalom, mi nismo na Caricinskoj livadi, Mihaile Larionoviču, gde ne počinju paradu dok ne stignu svi pukovi“, rekao je suveren, ponovo gledajući u oči cara Franca, kao da ga poziva, ako ne da učestvujete, onda slušajte šta On govori; ali car Franz, nastavljajući da gleda okolo, nije slušao. „Zato ne počinjem, gospodine“, rekao je Kutuzov zvučnim glasom, kao da upozorava na mogućnost da ga se ne čuje, i nešto mu je ponovo zadrhtalo na licu. „Zato ne počinjem, gospodine, jer nismo na paradi i nismo na Caricinoj livadi“, rekao je jasno i jasno. U sviti suverena, sva lica, momentalno razmenjujući poglede, izražavala su mrmljanje i prekor. „Koliko god da ima godina, ne treba, ne treba tako da govori“, izražavala su se ova lica. Suveren je pažljivo i pažljivo gledao Kutuzova u oči, čekajući da on još nešto kaže. Ali Kutuzov je, sa svoje strane, pognuo glavu s poštovanjem, takođe kao da je čekao. Tišina je trajala oko minut. „Međutim, ako naredite, Vaše Veličanstvo“, rekao je Kutuzov, podigavši ​​glavu i ponovo promenivši ton na nekadašnji ton glupog, nerazumnog, ali poslušnog generala. Dodirnuo je konja i, dozvavši k sebi čelnika kolone Miloradovića, izdao mu naređenje da napreduje. Vojska se ponovo uskomešala, a dva bataljona Novgorodskog puka i bataljon Apšeronskog puka krenuli su naprijed pored suverena. Dok je prolazio ovaj Apšeronski bataljon, rumenog Miloradovića, bez šinjela, u uniformi i naređenju i sa šeširom sa ogromnim sultanom, obučenim postrance i sa polja, marš je galopirao napred i, hrabro salutirajući, zauzdao konj ispred suverena. „Bog te blagoslovio, generale“, rekao mu je car. - Ma foi, sire, nous ferons ce que qui sera dans notre possibilite, gospodine, [Stvarno, vaše veličanstvo, mi ćemo učiniti ono što budemo mogli, vaše veličanstvo,] - odgovorio je veselo, ali izazivajući podsmijeh osmeh gospodske pratnje suverena sa njegovim lošim francuskim naglaskom. Miloradovič je naglo okrenuo konja i stao nešto iza suverena. Apšeronci, uzbuđeni prisustvom vladara, hrabro, žustro udarajući s nogu, prošli su pored careva i njihove pratnje. - Momci! - viknuo je Miloradovič glasnim, samouverenim i vedrim glasom, očigledno toliko uzbuđen zvucima pucnjave, iščekivanjem bitke i prizorom dobrih momaka sa Apšerona, još uvek njihovih suvorovskih drugova, koji su žustro prolazili pored careva, da je zaboravio na prisustvo suverena. - Momci, ne uzimajte prvo selo! viknuo je. - Drago mi je da probam! vikali su vojnici. Suverenov konj pobjegao je od neočekivanog krika. Ovaj konj, koji je nosio suverenu na smotrama u Rusiji, ovdje, na Austerlickom polju, nosio je svog jahača, izdržavajući njegove raštrkane udarce lijevom nogom, uzbunjivao je uši na zvukove pucnjeva, baš kao što je to činila i na Marsovo polje, ne shvatajući značenje nijednog ovih čutih pucnja, ni komšiluk crnog pastuva cara Franca, ni sve ono što je onaj koji ga je jahao rekao, mislio, osećao tog dana. Vladar se sa osmehom okrenuo prema jednom iz svoje pratnje, pokazujući na kolege Abšeronce, i rekao mu nešto. Kutuzov je, u pratnji svojih ađutanata, jahao brzinom iza karabinjera. Prešavši pola verste u repu kolone, zaustavio se kod usamljene napuštene kuće (verovatno nekadašnje kafane) u blizini račvanja dva puta. Oba puta su se spuštala nizbrdo, a trupe su marširali obama. Magla je počela da se razilazi, a na neodređeno vreme, na udaljenosti od dva versta, neprijateljske trupe su se već mogle videti na suprotnim brdima. Lijevo ispod pucnjava je postala čujnija. Kutuzov je prestao da razgovara sa austrijskim generalom. Princ Andrej, koji je stajao nešto pozadi, zavirio je u njih i, želeći da zamoli ađutanta za teleskop, okrenuo se prema njemu. „Vidi, vidi“, reče ovaj ađutant, gledajući ne u daleku vojsku, već niz planinu ispred sebe. - Oni su Francuzi! Dva generala i ađutanta počeše hvatati cijev, izvlačeći je jedan iz drugog. Sva lica su se odjednom promijenila, a užas je bio izražen na svima. Francuzi su trebali biti udaljeni dvije milje od nas, ali su se iznenada, neočekivano pojavili ispred nas. - Je li ovo neprijatelj?... Ne!... Da, vidi, on... vjerovatno... Šta je ovo? čuli su se glasovi. Knez Andrej je prostim okom ugledao gustu kolonu Francuza kako se diže desno prema Apšeroncima, ne dalje od pet stotina koraka od mesta gde je stajao Kutuzov. „Evo, došao je odlučujući trenutak! Došlo je do mene “, pomisli princ Andrej i udarivši konja odveze se do Kutuzova. "Moramo zaustaviti Apsheronce", povikao je, "vaša ekselencijo!" Ali istog trenutka sve je bilo prekriveno dimom, začula se pucnjava izbliza, a naivno uplašeni glas, dva koraka dalje od kneza Andreja, povikao je: "Pa, braćo, subota!" I kao da je ovaj glas naredba. Na ovaj glas sve je požurilo. Izmiješane, sve veće gomile pobjegle su nazad na mjesto gdje su prije pet minuta trupe prolazile pored careva. Ne samo da je bilo teško zaustaviti ovu gomilu, već je bilo nemoguće ne vratiti se zajedno sa gomilom. Bolkonski je samo pokušavao da održi korak sa njom i gledao oko sebe, zbunjen i nesposoban da shvati šta se dešava ispred njega. Nesvitsky, ljutitog pogleda, crven i ne nalik sebi, viknuo je Kutuzovu da će, ako sada ne ode, vjerovatno biti zarobljen. Kutuzov je stajao na istom mestu i bez odgovora izvadio maramicu. Krv mu je tekla iz obraza. Knez Andrej se progurao do njega. - Jesi li povrijeđen? upitao je, jedva obuzdavajući drhtanje donje vilice. - Rane nisu ovde, ali gde! - rekao je Kutuzov, prislonivši maramicu na ranjeni obraz i pokazao na begunce. - Zaustavite ih! viknuo je, a u isto vrijeme, vjerovatno uvjeren da ih je nemoguće zaustaviti, udario je konja i odjahao udesno. Gomila bjegunaca, opet navalivši, povela ga je sa sobom i odvukla nazad. Trupe su pobjegle u tako gustoj gomili da je bilo teško izaći iz nje, kada su jednom ušle u sred gomile. Ko je vikao: „Idi! kakvo je kašnjenje?" Koji je odmah, okrenuvši se, pucao u vazduh; koji je tukao konja na kojem je sam Kutuzov jahao. Najvećim naporom, izlazeći iz potoka mase lijevo, Kutuzov je sa pratnjom, smanjenom za više od pola, otišao na zvuke obližnjih pucnjava. Izlazeći iz gomile bežećih, princ Andrej, pokušavajući da održi korak sa Kutuzovim, ugleda na padini planine, u dimu, rusku bateriju koja je još uvek pucala i Francuze koji su pritrčali do nje. Ruska pešadija je stajala više, ne krećući se ni napred da bi pomogla bateriji, ni nazad u istom pravcu kao i begunci. General na konju se odvojio od ove pešadije i dojahao do Kutuzova. Od Kutuzovljeve pratnje ostalo je samo četvero ljudi. Svi su bili bledi i ćutke su se gledali. - Zaustavite ta kopilad! - dahćući, rekao je Kutuzov komandantu puka, pokazujući na bjegunce; ali u istom trenutku, kao za kaznu za ove reči, kao roj ptica, meci su zviždali nad pukom i Kutuzovom pratnjom. Francuzi su napali bateriju i, ugledavši Kutuzova, pucali na njega. Tim udarcem ga je komandant puka uhvatio za nogu; nekoliko vojnika je palo, a zastavnik, koji je stajao sa zastavom, ju je pustio; zastava je zateturala i pala, zadržavajući se na puškama susjednih vojnika. Vojnici su bez komande počeli da pucaju. - Oooh! Kutuzov je promrmljao s izrazom očaja i pogledao oko sebe. "Bolkonski", šapnuo je glasom koji je drhtao od svijesti o svojoj senilnoj nemoći. „Bolkonski“, šapnuo je, pokazujući na neorganizovani bataljon i neprijatelja, „šta je ovo? Ali prije nego što je završio ove riječi, princ Andrej, osjećajući kako mu suze stida i ljutnje naviru u grlo, već je skakao s konja i trčao ka zastavu. - Momci, samo napred! viknuo je djetinjasto. "Evo ga!" pomisli knez Andrej, hvatajući štap zastave i sa zadovoljstvom slušajući zvižduk metaka, očigledno usmerenih upravo protiv njega. Nekoliko vojnika je palo. - Ura! - viknu knez Andrej, jedva držeći tešku zastavu u rukama, i potrča napred sa nesumnjivim uverenjem da će ceo bataljon potrčati za njim. Zaista, trčao je samo nekoliko koraka sam. Krenuo je jedan, drugi vojnik, a cijeli bataljon je viknuo "Ura!" potrčao naprijed i pretekao ga. Podoficir bataljona, pritrčavši, uzeo je zastavu koja se pokolebala od težine u rukama kneza Andreja, ali je odmah ubijena. Knez Andrej je ponovo zgrabio zastavu i, vukući je za okno, pobegao sa bataljonom. Pred sobom je vidio naše topnike, od kojih su se jedni borili, drugi bacali topove i trčali prema njemu; vidio je i francuske pješadijske vojnike kako hvataju artiljerijske konje i okreću topove. Knez Andrej sa bataljonom već je bio na 20 koraka od pušaka. Čuo je neprekidni zvižduk metaka iznad sebe, a vojnici desno i lijevo od njega su neprestano stenjali i padali. Ali on ih nije pogledao; virio je samo u ono što se dešavalo ispred njega - na bateriji. Jasno je već vidio jednu figuru crvenokosog topnika sa šakom oborenim na jednu stranu, koji je s jedne strane vukao bannik, dok je francuski vojnik vukao bannik prema njemu s druge strane. Princ Andrej je već video jasno zbunjen i istovremeno ogorčen izraz lica ove dvojice ljudi, koji očigledno nisu razumeli šta rade. "Šta oni rade? - pomisli knez Andrej gledajući ih: - zašto crvenokosi artiljerac ne trči kad nema oružje? Zašto ga Francuz ne ubode? Prije nego što stigne da pobjegne, Francuz će se sjetiti pištolja i ubosti ga.” Zaista, borcima je dotrčao još jedan Francuz, s prekomjernom težinom pištolja, a sudbina crvenokosog topnika, koji još nije shvatio šta ga čeka, i trijumfalno izvukao zastavu, trebala je biti odlučena. Ali princ Andrej nije vidio kako se to završilo. Kao iz punog zamaha snažnog štapa, jedan od najbližih vojnika, kako mu se činilo, udario ga je u glavu. Malo je boljelo, a što je najvažnije, neprijatno, jer ga je ovaj bol zabavljao i sprečavao da vidi šta gleda. "Šta je? Padam? noge mi popuštaju”, pomislio je i pao na leđa. Otvorio je oči, nadajući se da će vidjeti kako se završila borba između Francuza i artiljeraca, i želeći da zna da li je crvenokosi artiljerac poginuo ili nije, da li su oružje oduzeto ili spašeno. Ali nije ništa uzeo. Iznad njega nije bilo ničega osim neba - visoko nebo, nejasno, ali ipak neizmjerno visoko, sa sivim oblacima koji su tiho gmizali po njemu. „Kako tiho, mirno i svečano, nimalo onako kako sam trčao“, pomisli knez Andrej, „ne onako kako smo trčali, vikali i borili se; ne na isti način kao što su Francuz i artiljerac vukli jedan drugome bannik ljutitih i uplašenih lica - nimalo kao oblaci koji puze po ovom visokom, beskrajnom nebu. Kako nisam ranije vidio ovo uzvišeno nebo? I kako sam sretan što sam ga konačno upoznao. Da! sve je prazno, sve je laž, osim ovog beskrajnog neba. Ništa, ništa osim njega. Ali ni toga nema, nema ničega osim tišine, smirenosti. I hvala Bogu!…” Na desnom krilu kod Bagrationa u 9 sati stvar još nije počela. Ne želeći pristati na Dolgorukovljev zahtjev da započne posao i želeći da skine odgovornost sa sebe, princ Bagration je predložio da Dolgorukov pošalje glavnokomandujućeg da se raspita o tome. Bagration je znao da, na udaljenosti od skoro 10 milja, odvajajući jedan bok od drugog, ako ne ubiju onog koji je poslat (što je bilo vrlo vjerovatno), i ako čak pronađe glavnog komandanta, koji je bio veoma teško, poslani ne bi imao vremena da se vrati ranije večeri. Bagration je bacio pogled na svoju pratnju svojim velikim, bezizražajnim, pospanim očima, a Rostovo djetinjasto lice, koje je nehotice umiralo od uzbuđenja i nade, prvo mu je upalo u oči. On ga je poslao. - A ako sretnem njegovo veličanstvo pred vrhovnim komandantom, vaša ekselencijo? - rekao je Rostov, držeći ruku za vizir. "Možete to prenijeti Njegovom Veličanstvu", reče Dolgorukov žurno prekinuvši Bagrationa. Prešavši iz lanca, Rostov je uspio odspavati nekoliko sati prije jutra i osjećao se vedro, smjelo, odlučno, sa tom elastičnošću pokreta, uvjerenjem u svoju sreću i raspoloženjem u kojem sve izgleda lako, zabavno i moguće. Sve njegove želje su jutros ispunjene; data je generalna bitka, on je u njoj učestvovao; štaviše, bio je redar pod najhrabrijim generalom; štaviše, otišao je na zadatak kod Kutuzova, a možda i kod samog suverena. Jutro je bilo vedro, konj ispod njega ljubazan. Srce mu je bilo puno radosti i sreće. Pošto je primio naređenje, pokrenuo je konja i pojurio u galopu. Najprije je jahao duž linije Bagrationovih trupa, koje još nisu stupile u akciju i stajale su nepomično; zatim je ušao u prostor koji je zauzela Uvarovljeva konjica i tu je već primetio pokrete i znakove priprema za slučaj; prošavši Uvarovljevu konjicu, već je jasno čuo zvuke topova i topovske paljbe ispred sebe. Pucnjava se pojačala.

Silicijum

SILICON-I; m.[iz grčkog. krēmnos - litica, stijena] Hemijski element (Si), tamno sivi kristali s metalnim sjajem, koji su dio većine stijena.

◁ Silicijum, th, th. K soli. Silicijum (vidi 2.K .; 1 znak).

silicijum

(lat. Silicijum), hemijski element IV grupe periodnog sistema. Tamno sivi kristali s metalnim sjajem; gustina 2,33 g/cm 3, t pl 1415ºC. Otporan na hemijske napade. Čini 27,6% mase zemljine kore (2. mjesto među elementima), glavni minerali su silicijum i silikati. Jedan od najvažnijih poluvodičkih materijala (tranzistori, termistori, fotoćelije). Sastavni dio mnogih čelika i drugih legura (povećava mehaničku čvrstoću i otpornost na koroziju, poboljšava svojstva livenja).

SILICON

SILICION (lat. Silicium od silex - kremen), Si (čita se "silicijum", ali sada prilično često kao "si"), hemijski element sa atomskim brojem 14, atomska masa 28,0855. Rusko ime dolazi od grčkog kremnos - litica, planina.
Prirodni silicijum se sastoji od mešavine tri stabilna nuklida (cm. NUKLID) sa masenim brojevima 28 (prevladava u smjesi, u njoj je 92,27% mase), 29 (4,68%) i 30 (3,05%). Konfiguracija vanjskog elektronskog sloja neutralnog nepobuđenog atoma silicija 3 s 2 R 2 . U jedinjenjima obično pokazuje oksidaciono stanje od +4 (valencija IV) i vrlo retko +3, +2 i +1 (valencije III, II i I, respektivno). U periodičnom sistemu Mendeljejeva, silicijum se nalazi u grupi IVA (u grupi ugljenika), u trećem periodu.
Radijus neutralnog atoma silicijuma je 0,133 nm. Sekvencijalne energije jonizacije atoma silicijuma su 8,1517, 16,342, 33,46 i 45,13 eV, afinitet prema elektronu je 1,22 eV. Radijus Si 4+ jona sa koordinacionim brojem 4 (najčešći u slučaju silicijuma) je 0,040 nm, sa koordinacionim brojem od 6 - 0,054 nm. Na Paulingovoj skali, elektronegativnost silicijuma je 1,9. Iako se silicijum obično klasifikuje kao nemetal, on po brojnim svojstvima zauzima srednju poziciju između metala i nemetala.
U slobodnom obliku - smeđi prah ili svijetlosivi kompaktni materijal s metalnim sjajem.
Istorija otkrića
Jedinjenja silicijuma poznata su čovjeku od pamtivijeka. Ali sa jednostavnom supstancom silicijum se čovek upoznao tek pre oko 200 godina. Zapravo, prvi istraživači koji su primili silicijum bili su Francuzi J. L. Gay-Lussac (cm. GAY LUSSAC Joseph Louis) i L. J. Tenard (cm. TENAR Louis Jacques). Oni su 1811. otkrili da zagrijavanje silicijum fluorida sa metalnim kalijumom dovodi do stvaranja smeđe-smeđe supstance:
SiF 4 + 4K = Si + 4KF, međutim, sami istraživači nisu doneli ispravan zaključak o dobijanju nove jednostavne supstance. Čast da otkrije novi element pripada švedskom hemičaru J. Berzeliusu (cm. BERZELIUS Jens Jacob), koji je takođe zagrevao jedinjenje sastava K 2 SiF 6 sa metalnim kalijumom da bi se dobio silicijum. Dobio je isti amorfni prah kao i francuski hemičari, a 1824. objavio je novu elementarnu supstancu koju je nazvao "silicijum". Kristalni silicijum je tek 1854. godine dobio francuski hemičar A. E. St. Clair Deville (cm. SAINT CLAIR DEVILLE Henri Etienne) .
Biti u prirodi
U pogledu rasprostranjenosti u zemljinoj kori, silicijum je na drugom mestu među svim elementima (posle kiseonika). Silicijum čini 27,7% mase zemljine kore. Silicijum je deo nekoliko stotina različitih prirodnih silikata (cm. SILIKATI) i aluminosilikati (cm. ALUMOSILIKATI). Silicijum, ili silicijum dioksid, takođe je široko rasprostranjen (cm. silicijum dioksid) SiO 2 (rečni pesak (cm. pijesak), kvarc (cm. kvarc), kremen (cm. kremen) i drugi), što čini oko 12% zemljine kore (po masi). Silicijum se u prirodi ne nalazi u slobodnom obliku.
Potvrda
U industriji se silicijum dobija redukcijom taline SiO 2 koksom na temperaturi od oko 1800°C u lučnim pećima. Čistoća tako dobijenog silicijuma je oko 99,9%. Pošto je za praktičnu upotrebu potreban silicijum veće čistoće, nastali silicijum se hloriše. Nastaju jedinjenja sastava SiCl 4 i SiCl 3 H. Ovi hloridi se dalje prečišćavaju različitim metodama od nečistoća i u završnoj fazi redukuju čistim vodonikom. Takođe je moguće prečišćavanje silicijuma preliminarnim dobijanjem magnezijum silicida Mg 2 Si. Nadalje, hlapljivi monosilan SiH 4 se dobija iz magnezijevog silicida upotrebom hlorovodonične ili sirćetne kiseline. Monosilan se dalje pročišćava destilacijom, sorpcijom i drugim metodama, a zatim razlaže na silicijum i vodonik na temperaturi od oko 1000°C. Sadržaj nečistoća u silicijumu dobijenom ovim metodama smanjen je na 10 -8 -10 -6% težinski.
Fizička i hemijska svojstva
Kristalna rešetka silicijuma je kubni tip dijamanta sa licem, parametar a = 0,54307 nm (druge polimorfne modifikacije silicijuma su takođe dobijene pri visokim pritiscima), ali zbog duže dužine veze između Si-Si atoma u poređenju sa dužinom C-C veze, tvrdoća silicijuma je mnogo manja od tvrdoće dijamanta.
Gustina silicijuma je 2,33 kg/dm 3 . Tačka topljenja 1410°C, tačka ključanja 2355°C. Silicijum je krhak, tek kada se zagreje iznad 800°C postaje plastičan. Zanimljivo je da je silicijum transparentan za infracrveno (IR) zračenje.
Elementarni silicijum je tipičan poluprovodnik (cm. POLUPROVODNICI). Razmak u pojasu na sobnoj temperaturi je 1,09 eV. Koncentracija nosilaca struje u silicijumu sa intrinzičnom provodljivošću na sobnoj temperaturi je 1,5·10 16 m -3. Na električna svojstva kristalnog silicijuma uvelike utiču mikronečistoće koje se nalaze u njemu. Za dobijanje monokristala silicijuma sa provodljivošću rupa, u silicijum se unose aditivi elemenata III grupe - bora. (cm. BOR (hemijski element)), aluminijum (cm. ALUMINIJ), galijum (cm. GALIJA) i Indija (cm. INDIJ), sa elektronskom provodljivošću - aditivi elemenata V-grupe - fosfor (cm. FOSFOR), arsenik (cm. ARSEN) ili antimona (cm. ANTIMON). Električna svojstva silicijuma mogu se mijenjati promjenom uslova za obradu monokristala, posebno tretiranjem površine silicijuma raznim hemijskim agensima.
Hemijski, silicijum je neaktivan. Na sobnoj temperaturi reaguje samo sa gasovitim fluorom da bi se formirao isparljivi silicijum tetrafluorid SiF 4 . Kada se zagrije na temperaturu od 400-500°C, silicijum reaguje sa kiseonikom da bi se formirao dioksid SiO 2 , sa hlorom, bromom i jodom - da bi nastao odgovarajući isparljivi tetrahalid SiHal 4 .
Silicijum ne reaguje direktno sa vodonikom, jedinjenja silicijuma sa vodonikom su silani (cm. SILANES) sa opštom formulom Si n H 2n+2 - dobijeno indirektno. Monosilan SiH 4 (često se naziva jednostavno silan) oslobađa se tokom interakcije metalnih silicida sa kiselim rastvorima, na primer:
Ca 2 Si + 4HCl \u003d 2CaCl 2 + SiH 4
Silan SiH 4 koji nastaje u ovoj reakciji sadrži mješavinu drugih silana, posebno disilana Si 2 H 6 i trisilana Si 3 H 8, u kojima se nalazi lanac atoma silicija međusobno povezanih jednostrukim vezama (-Si-Si-Si -) .
Sa azotom, silicijum na temperaturi od oko 1000°C formira nitrid Si 3 N 4 , sa bor termički i hemijski stabilnim boridom SiB 3 , SiB 6 i SiB 12 . Jedinjenje silicijuma i njegov najbliži analog prema periodnom sistemu - ugljik - silicijum karbid SiC (karborund (cm. CARBORUNDUM)) karakteriše visoka tvrdoća i niska hemijska aktivnost. Karborund se široko koristi kao abrazivni materijal.
Kada se silicijum zagreva sa metalima, nastaju silicidi (cm. SILICIDI). Silicidi se mogu podijeliti u dvije grupe: jonsko-kovalentni (silicidi alkalnih, zemnoalkalnih metala i magnezijuma kao što su Ca 2 Si, Mg 2 Si itd.) i metalni (silicidi prelaznih metala). Silicidi aktivnih metala se razlažu pod dejstvom kiselina, silicidi prelaznih metala su hemijski stabilni i ne raspadaju se pod dejstvom kiselina. Silicidi slični metalima imaju visoke tačke topljenja (do 2000°C). Najčešće nastaju silicidi slični metalima sastava MSi, M 3 Si 2 , M 2 Si 3 , M 5 Si 3 i MSi 2. Silicidi slični metalima su hemijski inertni, otporni na kiseonik čak i na visokim temperaturama.
Silicijum dioksid SiO 2 je kiseli oksid koji ne reaguje sa vodom. Postoji u obliku nekoliko polimorfnih modifikacija (kvarc (cm. kvarc), tridimit, kristobalit, staklasti SiO 2). Od ovih modifikacija, kvarc ima najveću praktičnu vrijednost. Kvarc ima piezoelektrična svojstva (cm. PIJEZOELEKTRIČNI MATERIJALI), proziran je za ultraljubičasto (UV) zračenje. Odlikuje ga vrlo nizak koeficijent termičke ekspanzije, tako da posuđe od kvarca ne puca pri padovima temperature do 1000 stepeni.
Kvarc je hemijski otporan na kiseline, ali reaguje sa fluorovodoničnom kiselinom:
SiO 2 + 6HF \u003d H 2 + 2H 2 O
i gasoviti fluorovodonik HF:
SiO 2 + 4HF \u003d SiF 4 + 2H 2 O
Ove dvije reakcije se široko koriste za jetkanje stakla.
Kada se SiO 2 stapa sa alkalijama i bazičnim oksidima, kao i sa karbonatima aktivnih metala, nastaju silikati (cm. SILIKATI)- soli vrlo slabih, u vodi netopivih silicijumskih kiselina koje nemaju stalan sastav (cm. SILIKONSKE KISELINE) opća formula xH 2 O ySiO 2 (prilično često u literaturi ne pišu baš precizno ne o silicijumskoj kiselini, već o silicijumskoj kiselini, iako u stvari govorimo o istoj stvari). Na primjer, natrijum ortosilikat se može dobiti:
SiO 2 + 4NaOH \u003d (2Na 2 O) SiO 2 + 2H 2 O,
kalcijum metasilikat:
SiO 2 + CaO \u003d CaO SiO 2
ili miješani kalcijum i natrijev silikat:
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2CO 2
Prozorsko staklo je napravljeno od Na 2 O CaO 6SiO 2 silikata.
Treba napomenuti da većina silikata nema stalan sastav. Od svih silikata, samo natrijum i kalijev silikat su rastvorljivi u vodi. Otopine ovih silikata u vodi nazivaju se rastvorljivo staklo. Zbog hidrolize ove otopine karakterizira jako alkalno okruženje. Hidrolizirane silikate karakterizira stvaranje ne pravih, već koloidnih otopina. Prilikom zakiseljavanja rastvora natrijevih ili kalijevih silikata, taloži se želatinasti bijeli talog hidratizirane silicijumske kiseline.
Glavni strukturni element i čvrstog silicijum dioksida i svih silikata je grupa u kojoj je atom silicijuma Si okružen tetraedrom od četiri atoma kiseonika O. U ovom slučaju, svaki atom kiseonika je povezan sa dva atoma silicija. Fragmenti se mogu međusobno povezati na različite načine. Među silikatima, prema prirodi veza u njima, fragmenti se dijele na otočne, lančane, trakaste, slojevite, okvirne i druge.
Kada se SiO 2 redukuje silicijumom na visokim temperaturama, nastaje silicijum monoksid sastava SiO.
Silicijum se odlikuje stvaranjem organosilicijumskih jedinjenja (cm. SILICIJOVA JEDINJENJA), u kojem su atomi silicija povezani u duge lance zbog premošćivanja atoma kisika -O-, a na svaki atom silicija, osim dva O atoma, još dva organska radikala R 1 i R 2 = CH 3, C 2 H 5, C 6 su pričvršćeni H 5 , CH 2 CH 2 CF 3 i drugi.
Aplikacija
Silicijum se koristi kao poluprovodnički materijal. Kvarc se koristi kao piezoelektrični materijal, kao materijal za proizvodnju toplotno otpornog hemijskog (kvarcnog) posuđa i lampe za UV zračenje. Silikati se široko koriste kao građevinski materijali. Prozorska stakla su amorfni silikati. Silikonski materijali se odlikuju visokom otpornošću na habanje i široko se koriste u praksi kao silikonska ulja, ljepila, gume i lakovi.
Biološka uloga
Za neke organizme, silicijum je važan biogeni element. (cm. BIOGENI ELEMENTI). Dio je potpornih struktura kod biljaka i skeletnih struktura kod životinja. U velikim količinama silicij koncentrišu morski organizmi - dijatomeje. (cm. DIJATOMSKE ALGE), radiolarije (cm. RADIOLARIJA), sunđeri (cm. spužva). Ljudsko mišićno tkivo sadrži (1-2) 10 -2% silicijuma, koštano tkivo - 17 10 -4%, krv - 3,9 mg/l. Sa hranom, do 1 g silicijuma dnevno uđe u ljudski organizam.
Jedinjenja silicijuma nisu otrovna. Ali vrlo je opasno udisati visoko raspršene čestice i silikata i silicijum dioksida, koje nastaju, na primjer, prilikom miniranja, prilikom cijepanja kamenja u rudnicima, tokom rada mašina za pjeskarenje itd. Mikročestice SiO 2 koje ulaze u pluća kristaliziraju se. u njima, a nastali kristali uništavaju plućno tkivo i izazivaju tešku bolest - silikozu (cm. SILIKOZA). Kako bi se spriječilo da ova opasna prašina uđe u pluća, za zaštitu disajnih organa treba koristiti respirator.

enciklopedijski rječnik. 2009 .

Sinonimi:

Pogledajte šta je "silicijum" u drugim rječnicima:

- (simbol Si), rasprostranjeni sivi hemijski element IV grupe periodnog sistema, nemetal. Prvi ga je izolovao Jens BERZELIUS 1824. Silicijum se nalazi samo u jedinjenjima kao što je SILICA (silicijum dioksid) ili u ... ... Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik

Silicijum- dobiva se gotovo isključivo karbotermalnom redukcijom silicijum dioksida pomoću električnih lučnih peći. Slab je provodnik toplote i elektriciteta, tvrđi je od stakla, obično u obliku praha ili češće bezobličnih komada ... ... Zvanična terminologija

SILICON- chem. element, nemetal, simbol Si (lat. Silicium), at. n. 14, at. m. 28.08; poznati su amorfni i kristalni silicijum (koji se gradi od kristala istog tipa kao i dijamant). Amorfni K. smeđi prah kubične strukture u visoko raspršenom ... ... Velika politehnička enciklopedija

- (Silicijum), Si, hemijski element IV grupe periodnog sistema, atomski broj 14, atomska masa 28,0855; nemetalni, mp 1415shC. Silicijum je drugi najzastupljeniji element na Zemlji nakon kiseonika, sadržaj u zemljinoj kori iznosi 27,6% mase. Moderna enciklopedija

Si (lat. Silicium * a. silicijum, silicijum; n. Silizium; f. silicijum; i. siliseo), kem. element IV grupa periodično. Mendeljejev sistem, at. n. 14, at. m. 28.086. U prirodi postoje 3 stabilna izotopa 28Si (92,27), 29Si (4,68%), 30Si (3 ... Geološka enciklopedija

Jedinjenja silicijuma, široko rasprostranjena na zemlji, poznata su čovjeku još od kamenog doba. Upotreba kamenog oruđa za rad i lov nastavljena je nekoliko milenijuma. Upotreba silicijumskih spojeva povezanih s njihovom obradom - proizvodnjom stakla - počela je oko 3000. godine prije Krista. e. (u starom Egiptu). Najranije poznato jedinjenje silicijuma je SiO 2 oksid (silicijum). U 18. veku, silicijum se smatrao jednostavnim telom i nazivao se "zemljama" (što se odražava u njegovom nazivu). Složenost sastava silicijum dioksida utvrdio je I. Ya. Berzelius. On je bio prvi, 1825. godine, koji je dobio elementarni silicijum iz silicijum fluorida SiF 4, redukujući potonjeg metalnim kalijumom. Novi element je dobio naziv "silicijum" (od latinskog silex - kremen). Rusko ime je uveo G.I. Hess 1834. godine.

Rasprostranjenost silicijuma u prirodi. U pogledu rasprostranjenosti u zemljinoj kori, silicijum je drugi (posle kiseonika) element, njegov prosečan sadržaj u litosferi je 29,5% (po masi). U zemljinoj kori silicijum igra istu primarnu ulogu kao ugljenik u životinjskom i biljnom carstvu. Za geohemiju silicijuma važna je njegova izuzetno jaka veza sa kiseonikom. Oko 12% litosfere čini silicijum SiO 2 u obliku minerala kvarca i njegovih varijanti. 75% litosfere je sastavljeno od raznih silikata i aluminosilikata (feldspati, liskuni, amfiboli, itd.). Ukupan broj minerala koji sadrže silicijum prelazi 400.

Silicijum je slabo diferenciran tokom magmatskih procesa: akumulira se i u granitoidima (32,3%) i u ultramafičnim stenama (19%). Pri visokim temperaturama i visokim pritiscima, rastvorljivost SiO 2 se povećava. Može migrirati i s vodenom parom, stoga pegmatite hidrotermalnih vena karakteriziraju značajne koncentracije kvarca, koji se često povezuje sa rudnim elementima (zlatno-kvarc, kvarc-kasiterit i druge vene).

Fizička svojstva silicijuma. Silicijum formira tamnosive kristale metalnog sjaja, koji imaju kubičnu rešetku dijamantskog tipa sa licem sa periodom a = 5,431Å i gustinom od 2,33 g/cm 3 . Pri vrlo visokim pritiscima dobijena je nova (naizgled heksagonalna) modifikacija gustoće od 2,55 g/cm 3 . Silicijum se topi na 1417°C i ključa na 2600°C. Specifični toplotni kapacitet (na 20-100 °C) 800 J/(kg K), ili 0,191 cal/(g deg); toplotna provodljivost, čak i za najčistije uzorke, nije konstantna i kreće se u rasponu (25°C) 84-126 W/(m K), odnosno 0,20-0,30 cal/(cm s deg). Temperaturni koeficijent linearne ekspanzije 2,33·10 -6 K -1 ispod 120 K postaje negativan. Silicijum je transparentan za dugotalasne infracrvene zrake; indeks prelamanja (za λ = 6 μm) 3,42; dielektrična konstanta 11.7. Silicijum je dijamagnetski, atomska magnetna osetljivost -0,13-10 -6. Tvrdoća silicijuma po Mohsu 7.0, prema Brinellu 2.4 Gn / m 2 (240 kgf / mm 2), modul elastičnosti 109 Gn / m 2 (10 890 kgf / mm 2), koeficijent stišljivosti 0.325 10 -6 cm 2 /kg . Silicijum je krt materijal; primjetna plastična deformacija počinje na temperaturama iznad 800°C.

Silicijum je poluprovodnik sa širokim spektrom primena. Električna svojstva silicijuma u velikoj mjeri zavise od nečistoća. Pretpostavlja se da je električni otpor svojstvene specifične zapremine silicijuma na sobnoj temperaturi 2,3·10 3 ohm·m (2,3·10 5 ohm·cm).

Poluprovodnički silicijum sa p-tipom provodljivosti (aditivi B, Al, In ili Ga) i n-tipom (aditivi P, Bi, As ili Sb) ima mnogo manji otpor. Pojasni razmak prema električnim mjerenjima iznosi 1,21 eV na 0 K i opada na 1,119 eV na 300 K.

Hemijska svojstva silicijuma. U skladu sa položajem silicijuma u periodičnom sistemu Mendeljejeva, 14 elektrona atoma silicijuma raspoređeno je na tri ljuske: u prvoj (iz jezgra) 2 elektrona, u drugoj 8, u trećoj (valentna) 4; konfiguracija elektronske ljuske 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 . Sekvencijski potencijali jonizacije (eV): 8,149; 16.34; 33.46 i 45.13. Atomski radijus 1,33Å, kovalentni radijus 1,17Å, jonski radijusi Si 4+ 0,39Å, Si 4- 1,98Å.

U jedinjenjima silicijum (slično ugljeniku) je 4-valentan. Međutim, za razliku od ugljika, silicij, uz koordinacijski broj 4, pokazuje koordinacijski broj 6, što se objašnjava velikom zapreminom njegovog atoma (primjer takvih spojeva su silikonski fluoridi koji sadrže 2- grupu).

Hemijsko povezivanje atoma silicijuma sa drugim atomima obično se vrši preko hibridnih sp 3 orbitala, ali je moguće uključiti i dve od njegovih pet (praznih) 3d orbitala, posebno kada je Silicijum šestkoordinisan. Imajući nisku vrijednost elektronegativnosti od 1,8 (naspram 2,5 za ugljik; 3,0 za dušik, itd.), silicijum u jedinjenjima sa nemetalima je elektropozitivan, a ova jedinjenja su polarna po prirodi. Visoka energija veze sa kiseonikom Si - O, jednaka 464 kJ/mol (111 kcal/mol), određuje stabilnost njegovih jedinjenja kiseonika (SiO 2 i silikata). Energija Si-Si veze je niska, 176 kJ/mol (42 kcal/mol); za razliku od ugljika, silicijum nije karakteriziran stvaranjem dugih lanaca i dvostrukom vezom između atoma Si. Zbog stvaranja zaštitnog oksidnog filma, silicijum je stabilan čak i na povišenim temperaturama u vazduhu. U kiseoniku oksidira počevši od 400°C, formirajući silicijum oksid (IV) SiO 2. Poznat je i silicijum oksid (II) SiO, koji je stabilan na visokim temperaturama u obliku gasa; kao rezultat brzog hlađenja može se dobiti čvrsti proizvod koji se lako razlaže u tanku mješavinu Si i SiO 2 . Silicijum je otporan na kiseline i rastvara se samo u mešavini azotne i fluorovodonične kiseline; lako se otapa u vrućim alkalnim otopinama uz razvijanje vodonika. Silicijum reaguje sa fluorom na sobnoj temperaturi, sa drugim halogenima - kada se zagreva da bi se formirala jedinjenja opšte formule SiX 4 . Vodik ne reaguje direktno sa silicijumom, a silicijum hidridi (silani) se dobijaju razgradnjom silicida (vidi dole). Silicijumski vodonici su poznati od SiH 4 do Si 8 H 18 (po sastavu su slični zasićenim ugljovodonicima). Silicijum formira 2 grupe silana koji sadrže kiseonik - siloksane i siloksene. Silicijum reaguje sa azotom na temperaturama iznad 1000 °C. Si 3 N 4 nitrid je od velike praktične važnosti, ne oksidira na vazduhu ni na 1200 °C, otporan je na kiseline (osim azotne) i lužine, kao i na rastopljenih metala i šljake, što ga čini vrednim materijalom za hemijsku industriju, za proizvodnju vatrostalnih materijala i dr. Jedinjenja silicijuma sa ugljenikom (silicijum karbid SiC) i borom (SiB 3 , SiB 6 , SiB 12) odlikuju se velikom tvrdoćom, kao i termičkom i hemijskom otpornošću. Kada se zagrije, silicijum reaguje (u prisustvu metalnih katalizatora, kao što je bakar) sa organohlornim jedinjenjima (na primer, sa CH 3 Cl) da bi formirao organohalosilane [na primer, Si(CH 3) 3 Cl], koji se koriste za sinteza brojnih organosilicijumskih jedinjenja.

Silicijum formira spojeve sa gotovo svim metalima - silicidima (jedinjenja nisu pronađena samo sa Bi, Tl, Pb, Hg). Dobijeno je više od 250 silicida čiji sastav (MeSi, MeSi 2 , Me 5 Si 3 , Me 3 Si, Me 2 Si i drugi) obično ne odgovara klasičnim valencijama. Silicidi se razlikuju po svojoj vatrostalnosti i tvrdoći; od najvećeg praktičnog značaja su ferosilicij (redukcioni agens pri topljenju specijalnih legura, vidi Ferolegure) i molibden silicid MoSi 2 (grijači električnih peći, lopatice plinskih turbina itd.).

Getting Silicon. Silicijum tehničke čistoće (95-98%) se dobija u električnom luku redukcijom silicijuma SiO 2 između grafitnih elektroda. U vezi sa razvojem tehnologije poluprovodnika razvijene su metode za dobijanje čistog i posebno čistog silicijuma, što zahteva preliminarnu sintezu najčistijih početnih jedinjenja silicijuma, iz kojih se silicijum ekstrahuje redukcijom ili termičkom razgradnjom.

Čisti poluprovodnički silicijum se dobija u dva oblika: polikristalni (redukcijom SiCl 4 ili SiHCl 3 cinkom ili vodonikom, termičkom razgradnjom SiI 4 i SiH 4) i monokristalni (taljenjem zone bez lončića i „izvlačenjem“ monokristala iz rastopljeni silicijum - metoda Čohralskog).

Upotreba silicijuma. Posebno dopirani silicijum se široko koristi kao materijal za proizvodnju poluvodičkih uređaja (tranzistori, termistori, energetski ispravljači, tiristori; solarne fotoćelije koje se koriste u svemirskim letjelicama, itd.). Pošto je silicijum providan za zrake talasne dužine od 1 do 9 mikrona, koristi se u infracrvenoj optici,

Silicij ima različite primjene koje se stalno šire. U metalurgiji se silicijum koristi za uklanjanje kiseonika otopljenog u rastopljenim metalima (deoksidacija). Silicijum je sastavni deo velikog broja gvožđa i legura obojenih metala. Silicijum obično daje legurama povećanu otpornost na koroziju, poboljšava njihova svojstva livenja i povećava mehaničku čvrstoću; međutim, na višim nivoima, silicijum može uzrokovati lomljivost. Najvažnije su legure gvožđa, bakra i aluminijuma koje sadrže silicijum. Sve veća količina silicijuma se koristi za sintezu organosilicijumskih jedinjenja i silicida. Silicijum i mnogi silikati (glina, feldspat, liskun, talk, itd.) prerađuju se u staklenoj, cementnoj, keramičkoj, elektrotehničkoj i drugim industrijama.

Silicijum se nalazi u organizmu u obliku raznih jedinjenja uključenih uglavnom u formiranje čvrstih delova i tkiva skeleta. Neke morske biljke (na primjer, dijatomeje) i životinje (na primjer, spužve s silicijumskim rogovima, radiolarije) mogu akumulirati posebno mnogo silicija, formirajući debele naslage silicijum (IV) oksida na dnu okeana kada umru. U hladnim morima i jezerima, biogeni mulj obogaćen silicijumom preovlađuje u tropskim krajevima. mora - vapnenački mulj sa niskim sadržajem silicija. Među kopnenim biljkama, trave, šaš, palme i preslice nakupljaju mnogo silicija. Kod kičmenjaka sadržaj silicijum oksida (IV) u pepelnim supstancama iznosi 0,1-0,5%. Silicijum se u najvećim količinama nalazi u gustom vezivnom tkivu, bubrezima i pankreasu. Dnevna ljudska ishrana sadrži do 1 g silicijuma. Sa visokim sadržajem prašine silicijum oksida (IV) u vazduhu, ona ulazi u pluća osobe i izaziva bolest - silikozu.

Silicijum u telu. Silicijum se nalazi u organizmu u obliku raznih jedinjenja uključenih uglavnom u formiranje čvrstih delova i tkiva skeleta. Neke morske biljke (na primjer, dijatomeje) i životinje (na primjer, spužve s silicijumskim rogovima, radiolarije) mogu akumulirati posebno mnogo silicija, formirajući debele naslage silicijum (IV) oksida na dnu okeana kada umru. U hladnim morima i jezerima, biogeni mulj obogaćen silicijumom preovlađuje u tropskim krajevima. mora - vapnenački mulj sa niskim sadržajem silicija. Među kopnenim biljkama, trave, šaš, palme i preslice nakupljaju mnogo silicija. Kod kičmenjaka sadržaj silicijum oksida (IV) u pepelnim supstancama iznosi 0,1-0,5%. Silicijum se u najvećim količinama nalazi u gustom vezivnom tkivu, bubrezima i pankreasu. Dnevna ljudska ishrana sadrži do 1 g silicijuma. Sa visokim sadržajem prašine silicijum oksida (IV) u vazduhu, ona ulazi u pluća osobe i izaziva bolest - silikozu.

Silicijum u slobodnom obliku izolovali su 1811. J. Gay-Lussac i L. Tenard propuštanjem para silicijum fluorida preko metalnog kalijuma, ali ga oni nisu opisali kao element. Švedski hemičar J. Berzelius je 1823. godine dao opis silicijuma koji je dobio tretiranjem kalijeve soli K 2 SiF 6 metalnim kalijumom na visokoj temperaturi. Novi element je dobio naziv "silicijum" (od latinskog silex - kremen). Ruski naziv "silicijum" uveo je 1834. godine ruski hemičar German Ivanovič Hes. Prevedeno sa drugog grčkog. krhmnoz- "litica, planina".

Biti u prirodi, dobiti:

U prirodi se silicij nalazi u obliku dioksida i silikata različitih sastava. Prirodni silicijum dioksid se uglavnom javlja u obliku kvarca, iako postoje i drugi minerali - kristobalit, tridimit, kitit, kuzit. Amorfni silicijum se nalazi u naslagama dijatomeja na dnu mora i okeana - ove naslage su nastale od SiO 2, koji je bio deo dijatomeja i nekih cilijata.
Slobodni silicijum se može dobiti kalcinacijom finog belog peska sa magnezijumom, koji je po hemijskom sastavu gotovo čisti silicijum oksid, SiO 2 +2Mg=2MgO+Si. Industrijski silicijum se dobija redukcijom taline SiO 2 koksom na temperaturi od oko 1800°C u lučnim pećima. Čistoća silicijuma dobijenog na ovaj način može dostići 99,9% (glavne nečistoće su ugljenik, metali).

Fizička svojstva:

Amorfni silicijum ima oblik smeđeg praha, čija je gustina 2,0 g/cm 3 . Kristalni silicijum - tamno siva, sjajna kristalna tvar, krhka i vrlo tvrda, kristalizira u dijamantskoj rešetki. To je tipičan poluvodič (provodi električnu energiju bolje od izolatora gumenog tipa, a lošije od provodnika - bakra). Silicijum je krhak, tek kada se zagreje iznad 800 °C postaje plastičan. Zanimljivo je da je silicijum providan za infracrveno zračenje počevši od talasne dužine od 1,1 mikrometar.

Hemijska svojstva:

Hemijski, silicijum je neaktivan. Na sobnoj temperaturi reaguje samo sa gasovitim fluorom da bi se formirao isparljivi silicijum tetrafluorid SiF 4 . Kada se zagrije na temperaturu od 400-500 °C, silicijum reaguje sa kiseonikom i formira dioksid, a sa hlorom, bromom i jodom formira odgovarajuće lako isparljive tetrahalide SiHal 4 . Na temperaturi od oko 1000°C, silicijum reaguje sa azotom da bi se formirao nitrid Si 3 N 4 , sa bor termički i hemijski stabilnim boridima SiB 3 , SiB 6 i SiB 12 . Silicijum ne reaguje direktno sa vodonikom.
Za jetkanje silikona najčešće se koristi mješavina fluorovodonične i dušične kiseline.
Silicijum se rastvara u vrućim alkalnim rastvorima: Si + 2KOH + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2
Silicijum karakterišu jedinjenja sa stepenom oksidacije +4 ili -4.

Najvažnije veze:

Silicijum dioksid, SiO 2- (anhidrid silicija), bezbojan. crist. supstanca, vatrostalna (1720 C), visoke tvrdoće. Kiseli oksid, kemijski neaktivan, stupa u interakciju s fluorovodoničnom kiselinom i otopinama alkalija, formirajući u potonjem slučaju soli silicijumskih kiselina - silikate. Silikati nastaju i kada se silicijum oksid fuzioniše sa alkalijama, bazičnim oksidima i nekim solima.
SiO 2 + 4NaOH = Na 4 SiO 4 + 2H 2 O; SiO 2 + CaO \u003d CaSiO 3;
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 CaSi 6 O 14 + 2CO 2 (mješoviti natrijum-kalcijum silikat, staklo)
Silicijumske kiseline- slaba, nerastvorljiva, nastala dodavanjem kiseline u silikatnu otopinu u obliku gela (želatinasta supstanca). H 4 SiO 4 (ortosilicijum) i H 2 SiO 3 (metasilicijum ili silicijum) postoje samo u rastvoru i nepovratno se pretvaraju u SiO 2 kada se zagreju i osuše. Dobijeni čvrsti porozni proizvod - silika gel, ima razvijenu površinu i koristi se kao adsorbent gasa, desikant, katalizator i nosač katalizatora.
silikati- soli silicijumskih kiselina najvećim delom (osim natrijum i kalijum silikata) su nerastvorljive u vodi. Rastvorljivi silikati u rastvoru podležu snažnoj hidrolizi.
Jedinjenja vodonika- analozi ugljovodonika, silani, spojevi u kojima su atomi silicija povezani jednom vezom, Silenes ako su atomi silicijuma dvostruko vezani. Poput ugljovodonika, ova jedinjenja formiraju lance i prstenove. Svi silani se mogu spontano zapaliti, formirati eksplozivne smjese sa zrakom i lako reagirati s vodom: SiH 4 + 2H 2 O = SiO 2 + 4H 2
Silicijum tetrafluorid SiF 4, plin neugodnog mirisa, otrovan, nastao djelovanjem fluorovodične (fluorovodonične) kiseline na silicij i mnoge njegove spojeve, uključujući staklo:
Na 2 SiO 3 + 6HF = 2NaF + SiF 4 + 3H 2 O
Reaguje sa vodom stvarajući silicijum dioksid i heksafluorosilicijum(H 2 SiF 6) kiseline:
3SiF 4 + 3H 2 O \u003d 2H 2 SiF 6 + H 2 SiO 2
H 2 SiF 6 je po jačini blizak sumpornoj kiselini, soli su fluorosilikati.

primjena:

Najveću primjenu silicij nalazi u proizvodnji legura za davanje čvrstoće aluminijumu, bakru i magnezijumu i za proizvodnju ferosilicida, koji su od velikog značaja u proizvodnji čelika i poluvodičkoj tehnologiji. Kristali silikona se koriste u solarnim ćelijama i poluvodičkim uređajima - tranzistorima i diodama. Silicijum služi i kao sirovina za proizvodnju organosilicijumskih jedinjenja, odnosno siloksana, koji se dobijaju u obliku ulja, maziva, plastike i sintetičke gume. Neorganska jedinjenja silicijuma koriste se u tehnologiji keramike i stakla, kao izolacioni materijal i piezokristali.

Za neke organizme, silicijum je važan biogeni element. Dio je potpornih struktura kod biljaka i skeletnih struktura kod životinja. U velikim količinama silicij koncentrišu morski organizmi - dijatomeje, radiolarije, spužve. Velike količine silicijuma su koncentrisane u preslici i žitaricama, prvenstveno u potporodicama bambusa i riže, uključujući običnu rižu. Ljudsko mišićno tkivo sadrži (1-2) 10 -2% silicijuma, koštano tkivo - 17 10 -4%, krv - 3,9 mg/l. Sa hranom, do 1 g silicijuma dnevno uđe u ljudski organizam.

Antonov S.M., Tomilin K.G.
KhF Tjumenski državni univerzitet, 571 grupa.

Izvori: Silicijum. Wikipedia; Silicijum u Online enciklopediji "Krugosvet" , ;
Silikonska stranica