Räni elemendi keemiline sümbol. Looduses räni (maakoores 25,8%). Mis ähvardab liigset räni

11.11.2020

füüsikalised omadused. Räni on habras. Kuumutamisel üle 800 ° C suureneb selle plastilisus. See on hapete suhtes vastupidav. Happelises keskkonnas kaetakse see lahustumatu oksiidkilega ja passiveeritakse.

Mikroelement on infrapunakiirgusele läbipaistev, alates lainepikkusest 1,1 mikronit.

Keemilised omadused. Räni interakteerub:

halogeenidega (fluor), millel on redutseerivad omadused: Si + 2F2 = SiF4. See reageerib vesinikkloriidiga temperatuuril 300 °C, vesinikbromiidiga temperatuuril 500 °C;
klooriga kuumutamisel temperatuurini 400–600 °C: Si + 2Cl2 = SiCl4;
hapnikuga kuumutamisel temperatuurini 400–600 °C: Si + O2 = SiO2;
teiste mittemetallidega. Temperatuuril 2000 ° C reageerib see süsinikuga (Si + C = SiC) ja booriga (Si + 3B = B3Si);
lämmastikuga temperatuuril 1000 ° C: 3Si + 2N2 = Si3N4;
metallidega silitsiidide moodustamiseks: 2Ca + Si = Ca2Si;
hapetega - ainult vesinikfluoriid- ja lämmastikhapete seguga: 3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2 + 4NO + 8H2O;
leelisega. Räni lahustub ning tekib silikaat ja vesinik: Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2.

Ei suhtle vesinikuga.

Koostoimed organismis vitamiinide ja mineraalidega

Räni interakteerub vitamiinidega ja. Teravilja kombinatsiooni tsitrusviljade ja roheliste köögiviljadega peetakse kõige kasulikumaks.

Räni osaleb võitluses vabade radikaalide vastu. Suheldes raskmetallidega (plii), moodustab mikroelement stabiilseid ühendeid. Need erituvad urogenitaalsüsteemi kaudu. Sama juhtub räbu ja mürgiste ainetega.

Räni parandab raua (Fe) ja kaltsiumi (Ca), koobalti (Cb), mangaani (Mn), fluori (F) imendumist.

Räni kontsentratsiooni vähenemine sidekoes põhjustab veresoonte kahjustusi, ateroskleroosi ja luukoe tugevuse rikkumist.

Räni roll erinevate haiguste esinemisel ja kulgemisel

Räni puudumisega kehas suureneb kolesterooli kontsentratsioon veres. Selle tõttu moodustuvad kolesterooli laigud, väljavool halveneb.

Kui räni tarbitakse vähem kui 20 mg päevas, nõrgeneb immuunsus. Ilmuvad allergilised lööbed, nahk muutub kuivaks ja ketendavaks, tekib seen.

Juuksed muutuvad õhemaks, peanahk ketendub ja sügeleb. Küünteplaadid on deformeerunud.

Töövõime ja vaimne seisund halvenevad vere väljavoolu ja aju hapnikuga küllastumise tõttu.

Räni koguse vähenemisega kehas 1,2–1,6% -ni on see täis insuldi, südameataki, suhkurtõve, hepatiidiviiruse ja onkoloogia esinemist.

Räni liig põhjustab soolade ladestumist kuseteedes ja liigestes, fibroosi ja veresoonte patoloogiaid. Halvimal juhul suureneb maks, jäsemed paisuvad, nahk muutub siniseks ja tekib õhupuudus.

Räni funktsionaalne potentsiaal

Räni põhiülesanne kehas on luu-, kõhrekoe ja veresoonte seinte moodustamine. 90% mineraalist leidub side- ja luukoes, lümfisõlmedes, kilpnäärmes, juustes ja nahas. Kuid keemilise elemendi funktsionaalne potentsiaal ei piirdu sellega. Tänu ränile:

luud ja sidemed on tugevdatud. Mida rohkem mineraale esimeses, seda tugevam see on. Räni kontsentratsiooni vähenemine luukoes on täis osteoporoosi ja ateroskleroosi. Kõhre jaoks on oluline glükoosaminoglükaanide süntees;
takistab lülidevaheliste ketaste degeneratsiooni. Viimased koosnevad kõhrekoe plaatidest. Mida vähem räni, seda kiiremini plaat kulub. Kui sellesse tekib pragu, hakkab tserebrospinaalvedelik välja voolama. See on täis eendeid ja songa;
luukoe taastatakse. Luud, sidemed ja kõõlused kasvavad kokku väga raskelt ja pikalt;
parandab naha, küünte ja juuste seisundit. Need sisaldavad keemilise elemendi suurimat kontsentratsiooni. Kuiv ja ketendav nahk, rabedad ja tuhmid juuksed, kestendavad küüned on märgid ränipuudusest;
ainevahetus stabiliseerub. Tänu ränile neeldub kolmveerand 70% keemilistest elementidest. Mineraal osaleb valkude ja süsivesikute ainevahetuses;
immuunsus on tugevdatud. Tänu ränile kiireneb fagotsütoos – immuunsüsteemi spetsiaalsete rakkude moodustumine. Nende põhiülesanne on võõrvalgustruktuuride lõhustamine. Kui viirusnakkus satub kehasse, ümbritsevad fagotsüüdid vaenlast ja hävitavad selle;
eemaldab raskemetallid ja toksiinid. Ränioksiid reageerib nendega, muudab need organismile neutraalseteks ühenditeks, mis erituvad uriiniga;
tugevdatakse veresoonte seinu, südameklappe, seedetrakti organite kesta. Anuma seina aluseks on elastiin, mida sünteesitakse räni abil;
väheneb veresoonte seinte läbilaskvus, vähenevad veenilaiendite, tromboflebiidi ja vaskuliidi nähud;
vähki hoitakse ära. Vitamiinide C, A, E antioksüdantsed omadused paranevad koostoimel räniga. Organismil on kergem võidelda vabade radikaalidega;
välditakse ajuhaigusi. Ränipuuduse korral muutuvad veresoonte seinad pehmemaks, nad transpordivad halvasti verd ajju, mis põhjustab hüpoksiat – hapnikunälga, mille tõttu aju ei tööta täisvõimsusel. Aju neuronid ei saa ilma ränita käske anda ega vastu võtta. Selle tulemusena on häiritud liigutuste motoorsed oskused, veresooned kitsenevad, pea valutab ja tekib pearinglus ning tervislik seisund halveneb.

Räni allikad

Kategooria	Toode	Ligikaudne ränisisaldus
Taimeõli	Seeder, seesam, sinep, mandel, oliiv, maapähkel, kõrvits, linaseemned, soja
Loomsed õlid	Lambaliha, veiseliha, searasv, seapekk, margariin, või Kala: lest, hiidlest, chinook lõhe	Ebaoluline, pärast töötlemist räni puudub
Mahl	Viinamari, pirn, jõhvikas	Klaasis - 24% päevasest mikroelemendi vajadusest
pähklid	Kreeka pähklid, sarapuupähklid, pistaatsiapähklid, päevalilleseemned	Peotäis pähklites 12–100% päevasest vajadusest. Kõige rohkem räni on kreeka pähklites ja sarapuupähklites (100% 50 g), kõige vähem pistaatsiapähklites (25% 50 g)
Teraviljad	Pruun riis, kaerahelbed, hirss, nisukliid, mais, oder	Portsjon pudru (200 g) sisaldab päevase ränivajaduse
Köögiviljad	Valge kapsas, sibul, seller, kurk, porgand, spinat, kartul, redis, peet. Nagu ka tomatid, paprika, rabarber; oad, rohelised oad ja soja
Puuviljad ja marjad	Aprikoosid, banaanid, õunad; maasikas, kirss, ploom	200 g puuviljades - kuni 40% räni päevasest kogusest, samas koguses marjades - kuni 30%
Kuivatatud puuviljad	Datlid, viigimarjad, rosinad
Piimatooted	Hapupiim, keefir, munad
Liha ja mereannid	Kana, veiseliha; merevetikad, merevetikad

pruun riis - 1240;
kaerahelbed - 1000;
hirss - 754;
oder - 600;
sojaoad - 177;
tatar - 120;
oad - 92;
Herned - 83;
Jeruusalemma artišokk - 80;
Mais - 60;
Sarapuupähkel - 51;
Spinat - 42;
Rjaženka - 34;
Petersell - 31;
Lillkapsas - 24;
Roheline salat - 18;
Virsik - 10;
Kuslapuu - 10.

Nõuanne! Kas soovite kiiresti täiendada kehas olevaid ränivarusid? Unustage liha koos lisandiga. Liha ise, kuigi sisaldab piisavas koguses räni (30-50 mg 100 g kohta), takistab selle imendumist teistest toodetest. Eraldi toit on vastupidine. Kombineeri pruun riis, oder, hirss, hirss, tatar köögiviljade ja puuviljadega. Korraldage "paastupäevad" aprikoosidele, pirnidele ja kirssidele

Kombinatsioon teiste toitainetega

Vältige räni kombineerimist alumiiniumiga. Viimase toime on vastupidine räni toimele.

Räni osaleb koos teiste mikroelementidega naha, juuste ja küünte sidekoe osaks olevate kollageeni ja elastiini sünteesi keemilistes reaktsioonides.

Räni suurendab vitamiinide C, A, E antioksüdantseid omadusi. Viimased võitlevad vähki põhjustavate vabade radikaalidega.

Vähi ennetamiseks sööge koos selliseid tooteid (kirjeldatud tabelis)

A-vitamiini rikkad toidud:	C-vitamiini rikkad toidud:	E-vitamiini rikkad toidud:
porgand, petersell, hapuoblikas ja pihlakas; värsked rohelised herned, spinat; herned, salatilehed; kõrvits, tomat, virsik, aprikoos; valge kapsas, rohelised oad, sinine ploom, murakas; punane pipar, kartul, roheline sibul; metsik roos, astelpaju, ploomid; läätsed, sojaoad, õunad; kõrvitsad; nõges, piparmünt	astelpajumarjad, maasikad, mustad sõstrad; tsitrusviljad, mädarõigas; maasikas, ananass; banaan, kirss; valge kapsa brokkoli, rooskapsas, hapukapsas; roheline noor sibul; vaarikas, mango; roheline pipar, redis, spinat	kapsas, tomatid, juurseller, kõrvits; rohelised, paprika, herned; porgand, mais; vaarikad, mustikad, mitmesugused kuivatatud puuviljad; mustsõstar, metsik roos (värske), ploom; seesam, moon, oder, kaer, kaunviljad

Ränioksiid interakteerub kehas raskmetallide (plii) ja toksiinidega. Keemilise reaktsiooni tulemusena tekivad stabiilsed ühendid, mis erituvad organismist neerude kaudu.

Päevamäär

Räni päevane kogus (loetletud allpool) on arvutatud ainult täiskasvanutele. Lastele ja noorukitele ei ole räni lubatud ülemisi lubatud koguseid kindlaks tehtud.

Alla 6 kuu vanused ja 7 kuu vanused lapsed puuduvad.

1-13-aastased - mitte ühtegi.
Noorukid (mehed ja naised) – mitte.
Täiskasvanud - 20-50 mg.

Räni sisaldavate preparaatide (Atoxil) kasutamisel on ööpäevane annus üle 7-aastastel lastel ja täiskasvanutel 12 g. Ravimi maksimaalne annus on 24 grammi ööpäevas. Ühe aasta kuni 7-aastastele lastele - 150-200 mg ravimit kehakaalu kilogrammi kohta.

Räni puudus ja liig

Räni puudust võivad põhjustada:

Räni puudumine kehas on ohtlik järgmistel juhtudel:

kõrge kolesterooli kontsentratsioon veres. Kolesterool ummistab veresooni (moodustuvad zolesterooli "naastud"), veri muutub viskoossemaks ja selle väljavool halveneb;
eelsoodumus seenhaigustele. Mida vähem räni, seda nõrgem on immuunsüsteem. Kui viirusnakkus siseneb kehasse, toodetakse fagotsüüte (immuunsüsteemi erirakud) ebapiisavas koguses;
kõõm, juuste väljalangemine ja juuste hõrenemine. Juuste ja naha elastsus on tänu ränile sünteesitud elastiini ja kollageeni teene. Selle puudus mõjutab naha, juuste ja küünte seisundit;
meeleolumuutused. Aju hapnikuga küllastumisest ei sõltu mitte ainult töövõime, vaid ka inimese vaimne seisund. Nõrgenenud veresoonte seinte tõttu ei voola veri hästi ajju. Tavapäraste vaimsete operatsioonide tegemiseks ei jätku hapnikku. Meeleolu kõikumine ja töövõime halvenemine on räni puudumise tagajärg. Sama juhtub siis, kui ilm muutub;
südame-veresoonkonna haigused. Põhjus on sama – nõrgenenud veresoonte seinad;
suhkurtõbi. Põhjuseks on glükoosi kontsentratsiooni tõus veres ja organismi võimetus seda alandada.

1,2 kuni 4,7% - insult ja südameatakk;
1,4% või vähem - suhkurtõbi;
1,6% või vähem - hepatiidi viirus;
1,3% - onkoloogilised haigused.

Nõuanne! Räni osaleb igat tüüpi vahetustes. Veresoonte seintesse ladestuv mikroelement kaitseb neid rasvade tungimise eest vereplasmasse ja blokeerib vereringet.

Suurendage räni sisaldavate toitude hulka oma dieedis järgmistel juhtudel:

füüsiline ja emotsionaalne väsimus. Portsjon hommikusöögihelbeid, lõunaks suur taldrik rohelist salatit ja enne magamaminekut klaas fermenteeritud küpsetatud piima või keefirit garanteerivad energialaengu;
rasedus ja imetamine Lapse ja ema immuunsus sõltub õigest toitumisest. 20-50 mg räni päevas muudab luud tugevaks ja naha elastseks;
võistluseks valmistumine. Mida rohkem kulub energiale, seda rohkem peaks räni sisaldavaid toiduaineid olema toidus. Need hoiavad ära luude hapruse ning sidemete ja kõõluste nikastused;
puberteet. Põlvevalu (Schlateri tõbi) on tavaline. Luurakud jagunevad kiiremini kui siderakud. Viimane mitte ainult ei hoia luu anatoomiliselt õiges asendis, vaid kaitseb ka mehaaniliste vigastuste eest. Jõhvikad, kreeka pähklid ja pirnid on suurepärane vahepala teismelisele.

Kui naha, juuste ja küünte seisund on ebarahuldav, toetuge teraviljadele ja mahladele. Homseks viinamarjamahl, lõunaks jõhvikamahl ja õhtusöögiks pirnimahl on esimene samm elastse ja toonuses naha poole.

Mis ähvardab liigset räni

Ränisisalduse tõttu toidus on võimatu haigestuda, kuid ohus on piirkondade elanikud, kus pinnases või vees on palju räni.

Räni kõrge kontsentratsiooni tõttu kehas:

soolad ladestuvad kuseteedesse, liigestesse ja muudesse organitesse;
fibroos areneb veresoontes ja kogu kehas tervikuna. Sümptomid: kiire hingamine kerge pingutusega, kopsumahu vähenemine, madal vererõhk;
parem vatsakese laienemine ja hüpertroofia ("cor pulmonale");
maks suureneb, jäsemed paisuvad, nahk muutub siniseks;
ärrituvus suureneb, areneb asteeniline sündroom;
suurenenud risk ülemiste hingamisteede infektsioonide tekkeks. Kõige tavalisem neist on silikoos. Haigus areneb ränidioksiidi sisaldava tolmu sissehingamise tõttu ja kulgeb kroonilises vormis. Haiguse progresseerumisel kasvab patsiendi kopsudes sidekude. Normaalne gaasivahetus on häiritud ja selle taustal areneb tuberkuloos, emfüseem või kopsuvähk.

Ohus on töötajad kaevandustes, valukodades, tulekindlate materjalide ja keraamikatoodete tootjates. Haigusest annavad märku õhupuudus, õhupuudus ja köha. Sümptomid süvenevad füüsilise koormuse tõttu. Portselan ja fajanss, klaasi tootmine, värviliste ja väärismetallide maakide lademed, valandite liivapritsiga töötlemine on potentsiaalselt ohtlikud objektid.

Räni ülejäägist annavad tunnistust kehatemperatuuri langus ja tõus, depressioon, üldine väsimus ja unisus.

Selliste märkide korral lisage dieeti porgand, peet, kartul, maapirn, aga ka aprikoosid, kirsid, banaanid ja maasikad.

Räni sisaldavad tooted

Vaatamata sellele, et täiskasvanud inimese keha sisaldab 1-2 g räni, ei tee lisaportsjon haiget. Päevas tarbib täiskasvanu koos toidu ja veega umbes 3,5 mg räni. Täiskasvanu kulutab põhiainevahetusele kolm korda rohkem – umbes 9 mg. Räni laialdasema kasutamise põhjused on halb ökoloogia, vabade radikaalide teket provotseerivad oksüdatiivsed protsessid ja stress. Ainuüksi räni sisaldavate toodeteta ei saa hakkama – varuge ravimeid või ravimtaimi.

Ränisisalduse rekordiomanikud on kadakas, korte, tansy, koirohi, hõlmikpuu. Nagu ka põldkummel, tüümian, hiina pähkel ja eukalüpt.

Ränipuuduse saab täita räniveega. Üks mikroelemendi omadusi on veemolekulide struktureerimine. Selline vesi ei sobi patogeensete mikroorganismide, algloomade, seente, toksiinide ja võõraste keemiliste elementide eluks.

Ränivesi meenutab maitselt ja värskuse poolest sulavett.

Vee puhastamiseks ja rikastamiseks räniga kodus peate:

ostke apteegist kivikivi - mida väiksem, seda parem (mida suurem on tulekivi ja vee kokkupuuteala);
panna vette kiirusega 50 g kive 3 liitri vee kohta;
infundeerige vett klaasnõus toatemperatuuril pimedas kohas 3-4 päeva. Mida kauem vett infundeeritakse, seda tugevam on ravitoime;
valage ettevalmistatud vesi teise anumasse, jättes põhjakihi 3–4 cm sügavusele (seda ei saa kasutada toksiinide kogunemise tõttu).
suletud anumas säilib vesi kuni poolteist aastat.
Ränivett võib juua igas koguses ateroskleroosi, hüpertensiooni ja urolitiaasi, nahapatoloogia ja diabeedi, nakkus- ja onkoloogiliste haiguste, veenilaiendite ja isegi neuropsühhiaatriliste haiguste ennetamiseks.

Atoksiil (Atoxil). Atoxili toimeaine on ränidioksiid.

Väljalaske vorm:

pulber suspensiooni valmistamiseks;
pudelid 12 g ravimiga;
viaalid 10 mg ravimiga;
2 g kotikest, 20 kotikest pakis.

Farmakoloogiline toime. See toimib enterosorbendina, omab haavu parandavat, allergiavastast, antimikroobset, bakteriostaatiline ja detoksifitseeriv toime.

Seedetrakti organites absorbeerib ravim eksogeenseid ja endogeenseid toksiine (bakteriaalsed ja toiduallergeenid, mikroorganismide endotoksiinid, mürgised ained) ja eemaldab need.

Kiirendab toksiinide transporti verest, lümfist ja kudedest seedekulglasse.

Näidustused: kõhulahtisus, salmonelloos, viirushepatiit A ja B, allergilised haigused (diatees, atoopiline dermatiit), põletused, troofilised haavandid, mädased haavad.

Seda kasutatakse neeruhaiguste, enterokoliidi, toksilise hepatiidi, maksatsirroosi, hepatokoletsüstiidi, ravimi- ja alkoholimürgistuse, nahahaiguste (ekseem, dermatiit, neurodermatiit), mädase-septiliste protsesside mürgistuse ja põletushaiguste korral.

Kuidas kandideerida:

Pudel. Avage pudel (pudel) pulbriga, lisage 250 ml märgini puhtasse joogivette, loksutage ühtlaseks.
Kotike. Lahustage 1-2 kotikest 100-150 ml puhtas joogivees. Võtke üks tund enne sööki või ravimeid.

Ägedate sooleinfektsioonide ravi kestus on 3-5 päeva. Ravikuur on kuni 15 päeva. Viirusliku hepatiidi ravis - 7-10 päeva.

Kõrvaltoimed: kõhukinnisus.

Vastunäidustused: kaksteistsõrmiksoole ja mao peptilise haavandi ägenemine, jäme- ja peensoole limaskesta erosioon ja haavandid, soolesulgus, ülitundlikkus ränidioksiidi suhtes.

Ravimit ei ole ette nähtud alla üheaastastele lastele, rasedatele ja rinnaga toitvatele lastele.

Koostoime ravimitega:

atsetüülsalitsüülhappega (Aspiriin) - trombotsüütide suurenenud lagunemine;
simvastatiini ja nikotiinhappega - lipiidide spektri indikaatorite aterogeensete fraktsioonide taseme langus veres ning VP lipoproteiinide ja kolesterooli taseme tõus;
koos antiseptikumidega (Trifuraan, Furatsilliin, Kloorheksidiin, Bifuraan jne) - suurendades mädaste-põletikuliste protsesside ravi efektiivsust.

2349,85 °C (2623 K)

Oud. sulamissoojus

50,6 kJ/mol

Oud. aurustumissoojus

383 kJ/mol

Molaarne soojusmahtuvus Lihtaine kristallvõre Võre struktuur

kuup, teemant

Võre parameetrid Debye temperatuur Muud omadused Soojusjuhtivus

(300 K) 149 W/(m K)

Emissioonispekter

14

3s 2 3p 2

nime päritolu

Kõige sagedamini esineb räni looduses ränidioksiidi kujul - ränidioksiidi (IV) SiO 2 (umbes 12% maakoore massist) põhinevate ühendite kujul. Peamised ränidioksiidist moodustunud mineraalid ja kivimid on liiv (jõgi ja kvarts), kvarts ja kvartsiidid, tulekivi, päevakivi. Looduses levinuim räniühendite rühm on silikaadid ja alumosilikaadid.

Märgitakse üksikuid fakte puhta räni leidmise kohta natiivsel kujul.

Kviitung

Vaba räni saadakse peene valge liiva (ränidioksiidi) kaltsineerimisel magneesiumiga:

$\mathsf(SiO_2+2Mg \ \paremnool \2MgO+Si)$

See loob amorfne räni, millel on pruuni pulbri välimus.

Tööstuses saadakse tehnilise puhtusega räni SiO 2 sulami redutseerimisel koksiga temperatuuril umbes 1800 ° C maagi-termaalšaht-tüüpi ahjudes. Sel viisil saadud räni puhtus võib ulatuda 99,9%-ni (peamised lisandid on süsinik ja metallid).

Räni edasine puhastamine lisanditest on võimalik.

Laboris saab puhastada magneesiumsilikiidi Mg 2 Si eelneva hankimisega. Lisaks saadakse magneesiumsilitsiidist vesinikkloriid- või äädikhapet kasutades gaasiline monosilaan SiH 4. Monosilaani puhastatakse destilleerimise, sorptsiooni ja muude meetoditega ning seejärel laguneb see temperatuuril umbes 1000 °C räniks ja vesinikuks.
Räni puhastamine tööstuslikus mastaabis toimub räni otsese kloorimise teel. Sel juhul moodustuvad ühendid koostisega SiCl 4, SiHCl 3 ja SiH 2 Cl 2. Neid puhastatakse lisanditest mitmel viisil (reeglina destilleerimise ja disproportsiooniga) ning lõppfaasis redutseeritakse puhta vesinikuga temperatuuril 900–1100 °C.
Arendatakse odavamaid, puhtamaid ja tõhusamaid tööstuslikke räni puhastamise tehnoloogiaid. 2010. aastal hõlmavad need räni puhastamise tehnoloogiaid, mis kasutavad fluori (kloori asemel); ränimonooksiidi destilleerimist hõlmavad tehnoloogiad; tehnoloogiad, mis põhinevad teradevahelisel piiril koonduvate lisandite söövitamisel.

Lisandite sisaldust järelpuhastatud ränis saab vähendada 10–8–10–6 massiprotsendini. Täpsemalt on ülipuhta räni saamise küsimusi käsitletud artiklis Polükristalliline räni.

Räni saamise meetodi puhtal kujul töötas välja Nikolai Nikolajevitš Beketov.

Füüsikalised omadused

Räni kristallvõre on kuubikujulise näokeskse teemandi tüüpi, parameeter a = 0,54307 nm (kõrgel rõhul saadi ka teisi räni polümorfseid modifikatsioone), kuid tänu pikemale sideme pikkusele Si-Si aatomite vahel võrreldes C-C sidemega. pikkus, on räni kõvadus oluliselt väiksem kui teemandil. Räni on rabe, ainult üle 800 °C kuumutamisel muutub see plastiliseks. See on läbipaistev infrapunakiirgusele, mille lainepikkus on 1,1 µm. Laengukandjate sisekontsentratsioon on 5,81·10 15 m −3 (temperatuuril 300 K).

Elektrofüüsikalised omadused

Ühekristallilises vormis elementaarne räni on kaudse vahega pooljuht. Ribavahe on toatemperatuuril 1,12 eV ja T = 0 K - 1,21 eV juures. Sisemiste laengukandjate kontsentratsioon ränis on normaaltingimustes umbes 1,5·10 10 cm −3 .

Kristallilise räni elektrofüüsikalisi omadusi mõjutavad suuresti selles sisalduvad lisandid. Aukjuhtivusega ränikristallide saamiseks viiakse räni III rühma elementide aatomid, nagu boor, alumiinium, gallium, indium. Elektroonilise juhtivusega ränikristallide saamiseks viiakse räni sisse V rühma elementide aatomid, nagu fosfor, arseen, antimon.

Ränil põhinevate elektroonikaseadmete loomisel kasutatakse peamiselt monokristalli pinnalähedast kihti (paksus kuni kümneid mikronit), mistõttu võib kristalli pinna kvaliteet oluliselt mõjutada räni elektrilisi omadusi ja vastavalt. , loodud elektroonikaseadme omaduste kohta. Mõne seadme loomisel kasutatakse üksikkristalli pinda modifitseerivat tehnoloogiat, näiteks ränipinna töötlemist erinevate keemiliste reagentidega ja selle kiiritamist.

Keemilised omadused

Sarnaselt süsinikuaatomitele iseloomustab räni aatomeid orbitaalide sp 3 -hübridisatsiooni olek. Seoses hübridisatsiooniga moodustab puhas kristalliline räni teemanditaolise võre, milles räni on neljavalentne. Ühendites avaldub räni tavaliselt ka neljavalentse elemendina, mille oksüdatsiooniaste on +4 või -4. On kahevalentseid räniühendeid, näiteks ränioksiid (II) - SiO.

Normaaltingimustes on räni keemiliselt inaktiivne ja reageerib aktiivselt ainult gaasilise fluoriga, moodustades lenduva ränitetrafluoriidi SiF 4 . Selline räni "mitteaktiivsus" on seotud pinna passiveerumisega nanomõõtmelise ränidioksiidi kihi poolt, mis tekib kohe hapniku, õhu või vee (veeauru) juuresolekul.

hapnik SiO 2 dioksiidi moodustamiseks, protsessiga kaasneb dioksiidikihi paksuse suurenemine pinnal, oksüdatsiooniprotsessi kiirust piirab aatomihapniku difusioon läbi dioksiidkile.

Kuumutamisel temperatuurini üle 400–500 ° C reageerib räni kloori, broomi ja joodiga - moodustades vastavad kergesti lenduvad tetrahalogeniidid SiHal 4 ja võib-olla ka keerukama koostisega halogeniidid.

Metallide ühendeid räniga – silitsiide – kasutatakse laialdaselt tööstuses (näiteks elektroonika- ja aatomi-) materjalides, millel on lai valik kasulikke keemilisi, elektrilisi ja tuumaomadusi (oksüdatsioonikindlus, neutronite vastupidavus jne). Paljude elementide silitsiidid on olulised termoelektrilised materjalid.

Räniühendid on klaasi ja tsemendi tootmise aluseks. Silikaaditööstus tegeleb klaasi ja tsemendi tootmisega. Samuti toodab silikaatkeraamikat – tellist, portselani, fajansi ja nendest tooteid.

Silikaatliim on laialt tuntud, seda kasutatakse ehituses kuivatusainena ning pürotehnikas ja igapäevaelus paberi liimimiseks.

Laialt on levinud silikoonõlid ja silikoonid, räniorgaanilistel ühenditel põhinevad materjalid.

Bioloogiline roll

Mõne organismi jaoks on räni oluline toitaine. See on osa taimede tugistruktuuridest ja loomade skeletistruktuuridest. Suurtes kogustes räni kontsentreerivad mereorganismid – ränivetikad, radiolaariumid, käsnad. Kortesabad ja teraviljad kontsentreerivad suures koguses räni, peamiselt bambuse ja riisi alamperekondi, sealhulgas külviriisi. Inimese lihaskude sisaldab (1-2) 10 -2% räni, luukude - 17 10 -4%, veri - 3,9 mg / l. Toiduga satub inimkehasse päevas kuni 1 g räni.

Räni maksimaalsete lubatud kontsentratsioonide normid on seotud ränidioksiidi tolmu sisaldusega õhus. Selle põhjuseks on räni keemia iseärasused:

Puhas räni, nagu ka ränikarbiid, moodustab kokkupuutel vee või õhuhapnikuga pinnale mitteläbilaskva ränidioksiidi (SiO 2) kile, mis pinna passiveerib;
Paljud räniorgaanilised ühendid, mis puutuvad kokku õhuhapniku ja veeauruga, oksüdeeritakse või hüdrolüüsitakse, moodustades lõpuks ränidioksiidi;
Ränimonooksiid (SiO) õhus on võimeline (mõnikord koos plahvatusega) täiendavalt oksüdeeruma kõrgelt dispergeeritud ränidioksiidiks.

Ränidioksiid on tavatingimustes alati tahke bioinertne, mittelagunev aine, mis on altid tolmu tekkele ja koosneb teravate lõikeservadega osakestest. Ränidioksiidi ja enamiku silitsiidide ja silikaatide kahjulik toime põhineb ärritaval ja fibrogeensel toimel, aine kuhjumisel kopsukoes, mis põhjustab rasket haigust – silikoosi. Hingamisorganite kaitsmiseks tolmuosakeste eest kasutatakse tolmurespiraatoreid. Kuid isegi ninaneelu isikukaitsevahendeid kasutades on süstemaatiliselt tolmustes tingimustes räniühendite ja eriti ränimonooksiidiga töötavate inimeste kurgus limaskestadel põletikuliste protsesside tunnused.

Vaata ka

Kirjutage ülevaade artiklist "Räni"

Kommentaarid

Märkmed

Kirjandus

Samsonov. G. V. Silitsiidid ja nende kasutamine tehnikas. - Kiiev, Ukraina NSV Teaduste Akadeemia kirjastus, 1959. - 204 lk. haigest.

Lingid





					Si



				Uut		Üles	Uus	Uuo
Uue	Ubn	Ubu	Räni iseloomustav väljavõte - Sa oled hea, rinde paigutamine vaenlase ette, väga hea. „Vaenlane on veel kaugel, teie Ekstsellents. Dispositsiooni järgi... - Dispositsioon! - hüüatas Kutuzov kibedalt, - ja kes teile seda ütles? ... Kui te palun, tehke seda, mida teile kästakse. - Ma kuulan koos. - Mon cher, - ütles Nesvitski sosinal prints Andreile, - le vieux est d "une humeur de chien. [Kallis, meie vanamees on väga endast väljas.] Austria ohvitser, valges mundris rohelise ploomiga mütsil, kihutas Kutuzovi juurde ja küsis keisri nimel: kas neljas kolonn tuli ette? Kutuzov pööras talle vastamata ära ja tema pilk langes kogemata tema kõrval seisvale prints Andreile. Bolkonskit nähes pehmendas Kutuzov oma pilgu vihast ja söövitavat ilmet, justkui mõistaks, et tema adjutant ei ole tehtus süüdi. Ja Austria adjutandile vastamata pöördus ta Bolkonski poole: - Allez voir, mon cher, si la troisieme division a depasse le village. Dites lui de s "arreter et d" attendre mes ordres. [Mine, kallis, vaata, kas kolmas jaoskond on külast läbi käinud. Ütle talle, et ta peatuks ja ootaks mu tellimust.] Niipea kui prints Andrei minema sõitis, peatas ta ta. "Et demandez lui, si les tirailleurs sont postes," lisas ta. - Ce qu "ils font, ce qu" ils font! [Ja küsige, kas nooled on pandud. – Mida nad teevad, mida nad teevad!] – ütles ta endamisi, austerlasele ikka veel vastamata. Prints Andrei kihutas käsku täitma. Möödunud kõigist ees kõndivatest pataljonidest, peatas ta 3. diviisi ja veendus, et meie kolonnide ees pole tõepoolest ühtegi tulejoont. Ees oleva rügemendi rügemendiülem oli väga üllatunud ülemjuhataja poolt talle antud korraldusest laskurid laiali ajada. Rügemendiülem seisis seal täie kindlusega, et tema ees on veel väed ja vaenlane ei saa olla lähemal kui 10 versta. Tõepoolest, ees polnud midagi näha, välja arvatud ettepoole kaldu ja paksu uduga kaetud kõrbeala. Andes ülemjuhataja nimel korralduse tegematajätmine täita, kihutas prints Andrei tagasi. Kutuzov seisis samal kohal ja end seniilselt oma paksu kehaga sadulasse laskudes haigutas tugevalt, sulgedes silmad. Väed enam ei liikunud, kuid relvad olid nende jalge ees. "Hea, hea," ütles ta prints Andreile ja pöördus kindrali poole, kes, kell käes, ütles, et on aeg liikuda, kuna kõik vasaku tiiva kolonnid olid juba alla laskunud. "Meil on veel aega, teie Ekstsellents," ütles Kutuzov haigutades. - Me saame hakkama! kordas ta. Sel ajal kostis Kutuzovi selja taga kauguses tervitusrügementide helisid ja need hääled hakkasid kiiresti lähenema kogu edasiliikuvate vene kolonnide venitatud rivi pikkuses. Oli näha, et see, kellega nad tervitasid, sõitis kiiresti. Kui rügemendi sõdurid, kelle ees Kutuzov seisis, karjusid, sõitis ta veidi kõrvale ja vaatas kulmu kortsutades ringi. Teel Pracenist galoppis justkui salk mitmevärvilisi rattureid. Kaks neist galoppisid kõrvuti ülejäänud ees. Üks oli punasel inglise hobusel mustas valge ploomiga mundris, teine valges mundris mustal hobusel. Need olid kaks keisrit koos saatjaskonnaga. Kutuzov kamandas rindel olnud võitleja hellusega vägesid ja sõitis tervitades keisri juurde. Tema kogu figuur ja viis muutusid järsku. Ta võttis alluva, ebamõistliku inimese välimuse. Ta ratsutas austusega, mis ilmselgelt tabas keiser Aleksandrit ebameeldivalt, üles ja tervitas teda. Ebameeldiv mulje, ainult nagu udu jäänused selges taevas, jooksis üle keisri noore ja rõõmsa näo ja kadus. Ta oli pärast halba tervist sel päeval mõnevõrra kõhnem kui Olmutzi väljal, kus Bolkonsky nägi teda esimest korda välismaal; kuid sama võluv majesteetlikkuse ja tasasuse kombinatsioon oli tema kaunites hallides silmades ja õhukestel huultel samasugune erinevate väljenduste võimalus ja valitsev enesega rahuloleva, süütu nooruse väljendus. Olmjutski ülevaates oli ta majesteetlikum, siin rõõmsam ja energilisem. Ta punastas veidi, kui ta neid kolme versta galopis tegi, ja peatanud hobust, ohkas kergendatult ja vaatas ringi oma saatjaskonna nägudel, kes olid täpselt sama noored, sama elujõulised kui tema enda oma. Tšartorižski ja Novosiltsev, vürst Bolkonski, Stroganov ja teised, kõik rikkalikult riietatud, rõõmsameelsed, noored, kaunitel, hoolitsetud, värsketel, veidi higistel hobustel, rääkides ja naeratades, peatusid suverääni taga. Keiser Franz, punakas pikanäoline noormees, istus ülipüsti kaunil mustal täkul ning vaatas tema ümber murelikult ja kiirustamata. Ta helistas ühele oma valgest adjutandist ja küsis midagi. "Just, mis ajal nad lahkusid," arvas prints Andrei oma vana tuttavat vaadates naeratades, et ei suutnud publikut meenutada. Keisrite saatjaskonda valiti kaaskondlasi, vene ja austria, kaardiväe- ja armeerügemente. Nende vahele juhatasid kauneid tagavarakuninglikke hobuseid tikitud tekkides bereytorid. Tundus, nagu oleks läbi lahustunud akna äkitselt umbsesse tuppa värske väliõhu lõhn, nii et sünge Kutuzovi peakorter lõhnas nooruse, energia ja edukindluse järele selle hiilgava nooruse järele, kes kappas üles. - Miks sa ei alusta, Mihhail Larionovitš? - Keiser Aleksander pöördus kiiruga Kutuzovi poole, vaadates samal ajal viisakalt keiser Franzi poole. "Ma ootan, teie Majesteet," vastas Kutuzov aupaklikult ettepoole kummardudes. Keiser tõmbas kõrva ja kortsutas kergelt kulmu, näidates, et ta pole kuulnud. "Ma ootan, teie Majesteet," kordas Kutuzov (prints Andrei märkas, et Kutuzovi ülahuul värises seda oodates ebaloomulikult). „Kõik veerud pole veel kogunenud, teie Majesteet. Suverään kuulis, kuid see vastus ilmselt ei meeldinud talle; kehitas ta kummardunud õlgu, heitis pilgu tema kõrval seisvale Novosiltsevile, justkui kurdaks selle pilguga Kutuzovi peale. "Lõppude lõpuks pole me Tsaritsõni heinamaal, Mihhail Larionovitš, kus nad ei alusta paraadi enne, kui kõik rügemendid saabuvad," ütles suverään ja vaatas uuesti keiser Franzile silma, justkui kutsuks teda, kui mitte. osaleda, siis kuulata, mida ta räägib; kuid keiser Franz, kes jätkas ringivaatamist, ei kuulanud. "Sellepärast ma ei alusta, söör," ütles Kutuzov kõlava häälega, justkui hoiatades, et teda ei kuulda, ja miski värises taas tema näos. "Sellepärast ma ei alusta, söör, sest me pole paraadil ega Tsaritsy niidul," ütles ta selgelt ja selgelt. Suverääni saatjaskonnas väljendasid kõik näod, vahetades koheselt üksteisele pilke, nurinat ja etteheiteid. "Ükskõik kui vana ta on, ta ei tohiks, ta ei tohiks niimoodi rääkida," väljendasid need näod. Suverään vaatas pingsalt ja tähelepanelikult Kutuzovile silma, oodates, et ta midagi muud ütleks. Aga Kutuzov omalt poolt aupaklikult pead langetades näis samuti ootavat. Vaikus kestis umbes minuti. "Aga kui te kästate, teie Majesteet," ütles Kutuzov, tõstis pead ja muutis oma tooni uuesti rumala, ebamõistliku, kuid kuuleka kindrali tooniks. Ta puudutas hobust ja kutsus kolonni juhi Miloradovitši enda juurde, andis talle käsu edasi liikuda. Armee segas uuesti ning kaks Novgorodi rügemendi pataljoni ja Apšeroni rügemendi pataljon liikusid suveräänist mööda. Sel ajal, kui see Apšeronide pataljon, punakasnäoline Miloradovitš, ilma mantlita, mundris ja käskudes ning tohutu sultaniga mütsiga, külili ja põllult pähe pandud, möödus, kihutas marss edasi ja vapralt tervitades ohjeldas end. hobune suverääni ees. "Jumal õnnistagu teid, kindral," ütles keiser talle. - Ma foi, isa, nous ferons ce que qui sera dans notre possibilite, isa, [Tõesti, teie Majesteet, me teeme seda, mis meil võimalik, teie Majesteet,] - vastas ta rõõmsalt, tekitades siiski mõnitamist. naeratus suverääni härrasmeeskonnalt tema halva prantsuse aktsendiga. Miloradovitš pööras järsult oma hobuse ja seisis suveräänist mõnevõrra tagapool. Suverääni kohalolekust erutatud abšeroonlased möödusid vapralt, reipalt jalust maha, keisritest ja nende saatjaskonnast. - Poisid! - hüüdis Miloradovitš valjul, enesekindlal ja rõõmsal häälel, olles ilmselt niivõrd erutatud tulistamishelidest, lahinguootusest ja Apšeronide toredatest kaaslastest, kes olid endiselt nende Suvorovi seltsimehed, kes reipalt mööda läksid. keisrid, et ta unustas suverääni kohaloleku. - Poisid, te ei võta esimest küla! ta hüüdis. - Rõõm proovida! karjusid sõdurid. Suverääni hobune põgenes ootamatu hüüde eest. See hobune, kes kandis suverääni Venemaal arvustustel, siin, Austerlitzi väljal, kandis oma ratsanikku, taludes vasaku jalaga hajutatud lööke, hoiatas oma kõrvu laskude helide eest, täpselt nagu ta tegi seda Marsi väli, mõistmata nende kuuldud laskude tähendust ega keiser Franzi musta täku naabrust ega kõike, mida sellel ratsutaja sel päeval mõtles, tundis. Suverään pöördus naeratades ühe oma saatjaskonna poole, osutades absheronikaaslastele ja ütles talle midagi. Kutuzov sõitis oma adjutantide saatel tempos karabinjeeridest tagapool. Läbinud pool versta kolonni sabas, peatus ta kahe tee hargnemiskoha lähedal üksiku mahajäetud maja (ilmselt kunagise kõrtsi) juures. Mõlemad teed laskusid allamäge ja väed marssisid mõlemat mööda. Udu hakkas hajuma ja lõpmatult võis kahe versta kaugusel vastasmägedel näha juba vaenlase vägesid. Allpool vasakul muutus tulistamine paremini kuuldavaks. Kutuzov lõpetas Austria kindraliga rääkimise. Mõnevõrra taga seisev prints Andrei piilus neile otsa ja, soovides adjutandilt teleskoopi küsida, pöördus tema poole. "Vaata, vaata," ütles see adjutant, vaadates mitte kaugel asuvat armeed, vaid enda ees mäest alla. - Nad on prantslased! Kaks kindralit ja adjutanti hakkasid torust kinni haarama, tõmmates seda üksteisest välja. Kõik näod muutusid järsku ja õudust väljendati kõigi peal. Prantslased pidid meist kahe miili kaugusel olema, kuid nad ilmusid ootamatult, ootamatult meie ette. - Kas see on vaenlane?... Ei!... Jah, vaata, ta... ilmselt... Mis see on? kuuldi hääli. Prints Andrei nägi lihtsa pilguga tihedat prantslaste kolonni tõusmas paremale apšeronlaste poole, mitte kaugemal kui viissada sammu kohast, kus Kutuzov seisis. “Siin see on, otsustav hetk on käes! See tuli minu juurde, ”mõtles prints Andrei ja sõitis oma hobust põrutades Kutuzovi juurde. "Me peame peatama apšeronlased," hüüdis ta, "teie ekstsellents!" Kuid samal hetkel oli kõik kaetud suitsuga, kuulda oli lähilaskmist ja prints Andreist kahe sammu kaugusel naiivselt hirmunud hääl hüüdis: "Noh, vennad, hingamispäev!" Ja nagu see hääl oleks käsk. Selle hääle peale tormas kõik jooksma. Segane, aina suurenev rahvahulk põgenes tagasi kohta, kust viis minutit tagasi väed keisrite juurest möödusid. Seda rahvamassi ei olnud mitte ainult raske peatada, vaid oli võimatu ka mitte koos rahvaga tagasi liikuda. Bolkonsky püüdis ainult temaga sammu pidada ja vaatas hämmeldunult ringi ja ei saanud aru, mis tema ees toimus. Vihase ilmega, punase ja mitte enda moodi Nesvitski karjus Kutuzovile, et kui ta nüüd ei lahku, siis arvatavasti võetakse ta vangi. Kutuzov seisis samas kohas ja võttis ilma vastamata taskurätiku välja. Tema põsest voolas verd. Prints Andrei tungis tema juurde. - Kas sa oled vigastatud? küsis ta, suutes vaevu oma alalõua värisemist taltsutada. - Haavad pole siin, vaid kus! - ütles Kutuzov, surudes taskurätiku oma haavatud põsele ja osutades põgenikele. - Peatage nad! karjus ta ja, olles samal ajal ilmselt veendunud, et neid on võimatu peatada, tabas ta hobust ja ratsutas paremale. Taas vulisev põgenikehulk võttis ta endaga kaasa ja tiris tagasi. Väed põgenesid nii tihedas rahvamassis, et rahvamassi keskele sattudes oli raske sealt välja saada. Kes hüüdis: “Mine! mis on viivitus?" Kes kohe ümber pöörates õhku tulistas; kes peksis hobust, millel Kutuzov ise ratsutas. Suurima pingutusega vasakpoolsest rahvahulgast välja pääsedes läks Kutuzov koos enam kui poole võrra vähenenud saatjaskonnaga lähedal asuvate püssipaugude helidele. Põgenejate hulgast välja pääsedes nägi vürst Andrei, püüdes Kutuzoviga sammu pidada, mäe nõlval suitsu sees veel tulistamas vene patareid ja sellele jooksmas prantslasi. Vene jalavägi seisis kõrgemal, ei liikunud patarei abistamiseks ette ega ka tagasi põgenejatega samas suunas. Kindral hobusel eraldus sellest jalaväest ja sõitis Kutuzovi juurde. Kutuzovi kaaskonnast jäi alles vaid neli inimest. Kõik olid kahvatud ja vaatasid üksteisele vaikselt otsa. - Lõpetage need pätid! - hingeldades, ütles Kutuzov rügemendiülemale, osutades põgenikele; kuid samal hetkel, otsekui karistuseks nende sõnade eest, vilistasid kuulid nagu linnuparv rügemendi ja Kutuzovi saatjaskonna kohal. Prantslased ründasid patareid ja tulistasid Kutuzovit nähes tema pihta. Selle voluga haaras rügemendiülem tal jalast; mitu sõdurit langesid ja lipukirjaga seisnud lipnik lasi selle lahti; lipp vajus ja langes, jäädes naabersõdurite relvadele. Ilma käsuta sõdurid hakkasid tulistama. - Oooh! Kutuzov pomises meeleheitel ja vaatas ringi. "Bolkonsky," sosistas ta oma seniilsest impotentsusest väriseval häälel. "Bolkonski," sosistas ta, osutades organiseerimata pataljonile ja vaenlasele, "mis see on? Kuid enne, kui ta need sõnad lõpetas, hüppas prints Andrei, tundes häbi- ja vihapisaraid kurku tõusmas, juba hobuse seljast ja jooksis lipu juurde. - Poisid, jätkake! hüüdis ta lapselikult. "Siin see on!" mõtles prints Andrei, haarates lipupulgast kinni ja kuulates mõnuga kuulide vilet, mis oli ilmselgelt täpselt tema vastu suunatud. Mitmed sõdurid langesid. - Hurraa! - karjus prints Andrei, hoides vaevu rasket lipukirja käes, ja jooksis edasi kahtlemata enesekindlalt, et kogu pataljon jookseb talle järele. Tõepoolest, ta jooksis üksi vaid paar sammu. Üks, teine sõdur asus teele ja terve pataljon hüüdis "Hurraa!" jooksis ette ja möödus temast. Üles jooksnud pataljoni allohvitser võttis raskusest kõikuma löönud lipukirja vürst Andrei kätte, kuid sai kohe surma. Prints Andrei haaras uuesti lipukirjast ja põgenes seda võlli tagant vedades koos pataljoniga. Enda ees nägi ta meie püssimehi, kellest ühed kaklesid, teised kahureid loopisid ja tema poole jooksid; ta nägi ka Prantsuse jalaväesõdureid suurtükiväehobuseid haaramas ja kahureid keeramas. Prints Andrei pataljoniga oli relvadest juba 20 sammu kaugusel. Ta kuulis enda kohal lakkamatut kuulide vilet ning temast paremal ja vasakul olevad sõdurid ohkasid lakkamatult ja kukkusid. Kuid ta ei vaadanud neid; ta piilus ainult seda, mis tema ees toimus – aku peal. Ta nägi selgelt juba üht punasejuukselist püssimeest, kelle shako oli ühele küljele löödud ja tõmbas ühelt poolt bannikku, samal ajal kui prantsuse sõdur tõmbas teiselt poolt bannikku enda poole. Prints Andrei nägi juba nende kahe inimese näol selgelt hämmeldunud ja samal ajal kibestunud ilmet, kes ilmselt ei saanud aru, mida nad teevad. "Mida nad teevad? - mõtles prints Andrei neile otsa vaadates: - miks punajuukseline suurtükiväelane ei jookse, kui tal pole relvi? Miks prantslane teda ei torgi? Enne kui ta jooksma jõuab, mäletab prantslane relva ja pussitab teda. Tõepoolest, võitlejate juurde jooksis veel üks prantslane, kellel oli püss ülekaaluline, ja otsustada tuli punajuukselise suurtükiväelase saatus, kes ikka veel ei mõistnud, mis teda ees ootab, ja võidukalt lipu välja tõmbas. Kuid prints Andrei ei näinud, kuidas see lõppes. Justkui tugeva pulga täishoost lõi üks lähim sõdur, nagu talle tundus, pähe. See tegi veidi haiget ja mis kõige tähtsam, ebameeldiv, sest see valu pakkus talle meelelahutust ja ei lasknud tal näha seda, mida ta vaatas. "Mis see on? Ma kukun? mu jalad annavad järele, ”mõtles ta ja kukkus selili. Ta avas silmad, lootes näha, kuidas prantslaste ja suurtükiväelaste võitlus lõppes, ning tahtes teada, kas punajuukseline suurtükiväelane sai surma või mitte, kas relvad on võetud või päästetud. Aga ta ei võtnud midagi. Tema kohal polnud midagi peale taeva – kõrge taevas, mitte selge, kuid siiski mõõtmatult kõrge, hallid pilved vaikselt üle selle hiilisid. "Kui vaikne, rahulik ja pühalik, üldse mitte nii, nagu ma jooksin," arvas prints Andrei, "mitte nii, nagu me jooksime, karjusime ja võitlesime; mitte nii, nagu prantslane ja suurtükiväelane vihaste ja hirmunud nägudega teineteise bannikest tirisid – sugugi mitte nagu pilved, mis roomavad mööda seda kõrget lõputut taevast. Kuidas ma poleks seda kõrget taevast varem näinud? Ja kui õnnelik ma olen, et ma lõpuks teda tundma sain. Jah! kõik on tühi, kõik on vale, välja arvatud see lõputu taevas. Mitte midagi, mitte midagi peale tema. Kuid isegi seda pole seal, pole midagi peale vaikuse, rahulikkuse. Ja jumal tänatud! ”… Parempoolsel tiival Bagrationi juures kell 9 polnud asi veel alanud. Tahtmata nõustuda Dolgorukovi nõudega alustada äritegevust ja tahtes vastutust endalt kõrvale tõmmata, soovitas vürst Bagration Dolgorukovil saata ülemjuhataja selle kohta küsima. Bagration teadis, et peaaegu 10 miili kaugusel, eraldades ühe külje teisest, kui nad ei tapa saadetut (mis oli väga tõenäoline), ja kui ta leiab isegi ülemjuhataja, mis oli väga raske, saadetul poleks varem õhtuti aega tagasi tulla. Bagration heitis oma suurte ilmetute uniste silmadega pilgu oma saatjaskonnale ja esimesena jäi talle silma Rostovi lapselik nägu, mis tahtmatult erutusest ja lootusest sureb. Ta saatis selle. - Ja kui ma kohtun tema Majesteediga ülemjuhataja ees, teie ekstsellents? - ütles Rostov, hoides kätt visiiri küljes. "Võite selle Tema Majesteedile edasi anda," ütles Dolgorukov Bagrationi kiirustades katkestades. Olles ketist välja vahetanud, suutis Rostov paar tundi enne hommikut magada ja tundis end rõõmsameelse, julge, resoluutsena, selle liigutuste elastsusega, enesekindlusega oma õnne ja selle meeleolu vastu, milles kõik tundub lihtne, lõbus ja võimalik. Kõik tema soovid täitusid täna hommikul; anti üldlahing, ta osales selles; pealegi oli ta julgema kindrali alluvuses korrapidaja; pealegi läks ta ülesandeks Kutuzovi ja võib-olla ka suverääni enda juurde. Hommik oli selge, hobune selle all lahke. Tema süda oli täis rõõmu ja õnne. Saanud käsu, pani ta hobuse käima ja galoppis mööda joont. Algul ratsutas ta mööda Bagrationi vägede rida, kes polnud veel tegevusse astunud ja seisid liikumatult; siis sõitis ta Uvarovi ratsaväe poolt hõivatud ruumi ja siin märkas ta juba liigutusi ja märke juhtumi ettevalmistamisest; möödudes Uvarovi ratsaväest, kuulis ta juba selgelt enda ees kahuri- ja kahuritule helisid. Tulistamine tugevnes.

Räni

RÄNI- mina; m.[kreeka keelest. krēmnos - kalju, kivi] Keemiline element (Si), tumehallid metallilise läikega kristallid, mis on osa enamikest kivimitest.

◁ Räni, th, th. K soolad. Ränirikas (vt 2.K .; 1 märk).

räni

(lat. Räni), perioodilisuse süsteemi IV rühma keemiline element. Tumehallid metallilise läikega kristallid; tihedus 2,33 g / cm3, t pl 1415ºC. Vastupidav keemilisele rünnakule. See moodustab 27,6% maakoore massist (elementide hulgas 2. koht), peamised mineraalid on ränidioksiid ja silikaadid. Üks olulisemaid pooljuhtmaterjale (transistorid, termistorid, fotoelemendid). Paljude teraste ja muude sulamite lahutamatu osa (suurendab mehaanilist tugevust ja korrosioonikindlust, parandab valuomadusi).

RÄNI

RÄNI (lat. Silicium silexist - tulekivi), Si (loe "räni", aga nüüd üsna sageli "si"), keemiline element aatomnumbriga 14, aatommass 28,0855. Venekeelne nimi pärineb kreeka sõnast kremnos – kalju, mägi.
Looduslik räni koosneb kolme stabiilse nukliidi segust (cm. NUKLIID) massinumbritega 28 (valitseb segus, seda on 92,27 massiprotsenti), 29 (4,68%) ja 30 (3,05%). Neutraalse ergastamata räni aatomi välise elektronkihi konfiguratsioon 3 s 2 R 2 . Ühendites on selle oksüdatsiooniaste tavaliselt +4 (valents IV) ja väga harva +3, +2 ja +1 (vastavalt III, II ja I valents). Mendelejevi perioodilises süsteemis asub räni IVA rühmas (süsiniku rühmas), kolmandas perioodis.
Neutraalse räni aatomi raadius on 0,133 nm. Räni aatomi järjestikused ionisatsioonienergiad on 8,1517, 16,342, 33,46 ja 45,13 eV, elektronide afiinsus on 1,22 eV. Si 4+ iooni raadius koordinatsiooniarvuga 4 (räni puhul levinuim) on 0,040 nm, koordinatsiooninumbriga 6 - 0,054 nm. Paulingi skaalal on räni elektronegatiivsus 1,9. Kuigi räni liigitatakse tavaliselt mittemetalliks, on sellel mitmete omaduste poolest vahepealne positsioon metallide ja mittemetallide vahel.
Vabas vormis - pruun pulber või helehall kompaktne metallilise läikega materjal.
Avastamise ajalugu
Räniühendid on inimestele teada juba ammusest ajast. Kuid lihtsa räniainega kohtus mees alles umbes 200 aastat tagasi. Tegelikult olid esimesed uurijad, kes räni said, prantslane J. L. Gay-Lussac (cm. GAY LUSSAC Joseph Louis) ja L. J. Tenard (cm. TENAR Louis Jacques). Nad avastasid 1811. aastal, et ränifluoriidi kuumutamine metallilise kaaliumiga põhjustab pruunikaspruuni aine moodustumist:
SiF 4 + 4K = Si + 4KF aga teadlased ise ei teinud õiget järeldust uue lihtsa aine saamise kohta. Uue elemendi avastamise au kuulub Rootsi keemikule J. Berzeliusele (cm. BERZELIUS Jens Jacob), kes samuti kuumutas räni saamiseks metallilise kaaliumiga ühendit koostisega K 2 SiF 6. Ta sai sama amorfse pulbri nagu prantsuse keemikud ja kuulutas 1824. aastal välja uue elementaarse aine, mida nimetas "räniks". Kristalse räni sai alles 1854. aastal prantsuse keemik A. E. St. Clair Deville (cm. SAINT CLAIR DEVILLE Henri Etienne) .
Looduses olemine
Levimuse poolest maakoores on räni kõigi elementide seas (hapniku järel) teisel kohal. Räni moodustab 27,7% maakoore massist. Räni on osa mitmesajast erinevast looduslikust silikaadist (cm. SILIKAADID) ja alumiiniumsilikaadid (cm. ALUMOSILIKAADID). Räni ehk ränidioksiid on samuti laialt levinud (cm. RÄNIDIOKSIID) SiO 2 (jõeliiv (cm. LIIV), kvarts (cm. KVARTS), tulekivi (cm. FLINT) ja teised), mis moodustab umbes 12% maakoorest (massi järgi). Vabal kujul räni looduses ei leidu.
Kviitung
Tööstuses saadakse räni SiO 2 sulami redutseerimisel koksiga temperatuuril umbes 1800°C kaareahjudes. Nii saadud räni puhtus on umbes 99,9%. Kuna praktiliseks kasutamiseks on vaja kõrgema puhtusastmega räni, siis saadud räni klooritakse. Tekivad ühendid koostisega SiCl 4 ja SiCl 3 H. Neid kloriide puhastatakse täiendavalt erinevate meetoditega lisanditest ja lõppfaasis redutseeritakse puhta vesinikuga. Räni on võimalik puhastada ka magneesiumsilitsiidi Mg2Si eelneva hankimisega. Lisaks saadakse lenduv monosilaan SiH 4 magneesiumsilitsiidist, kasutades vesinikkloriid- või äädikhapet. Monosilaani puhastatakse täiendavalt destilleerimise, sorptsiooni ja muude meetoditega ning seejärel laguneb see temperatuuril umbes 1000 °C räniks ja vesinikuks. Nende meetoditega saadud räni lisandite sisaldust vähendatakse 10-8-10-6 massiprotsendini.
Füüsilised ja keemilised omadused
Räni kristallvõre on kuubikujuline näokeskne teemant, parameeter a = 0,54307 nm (kõrgetel rõhkudel saadi ka teisi räni polümorfseid modifikatsioone), kuid tänu Si-Si aatomite vahelisele pikemale sideme pikkusele võrreldes C-C sideme pikkusega on räni kõvadus palju väiksem kui teemandil.
Räni tihedus on 2,33 kg/dm 3 . Sulamistemperatuur 1410°C, keemistemperatuur 2355°C. Räni on rabe, ainult üle 800°C kuumutamisel muutub see plastiliseks. Huvitav on see, et räni on infrapunakiirgusele (IR) läbipaistev.
Elementaarne räni on tüüpiline pooljuht (cm. POOLJUHTID). Ribavahe toatemperatuuril on 1,09 eV. Voolukandjate kontsentratsioon sisemise juhtivusega ränis toatemperatuuril on 1,5·10 16 m -3. Kristallilise räni elektrilisi omadusi mõjutavad suuresti selles sisalduvad mikrolisandid. Ava juhtivusega räni üksikkristallide saamiseks viiakse räni III rühma elementide lisandid - boor (cm. BOR (keemiline element)), alumiinium (cm. ALUMIINIUM), gallium (cm. GALLIUM) ja India (cm. INDIUM), elektroonilise juhtivusega - V-nda rühma elementide lisandid - fosfor (cm. FOSFOR), arseen (cm. ARSENIK) või antimoni (cm. ANTIMON). Räni elektrilisi omadusi saab muuta, muutes monokristallide töötlemistingimusi, eelkõige töödeldes räni pinda erinevate keemiliste ainetega.
Keemiliselt on räni mitteaktiivne. Toatemperatuuril reageerib see ainult gaasilise fluoriga, moodustades lenduva ränitetrafluoriidi SiF 4 . Temperatuurini 400-500°C kuumutamisel reageerib räni hapnikuga dioksiidiks SiO 2, kloori, broomi ja joodiga - moodustades vastavad lenduvad tetrahalogeniidid SiHal 4 .
Räni ei reageeri otseselt vesinikuga, räniühendid vesinikuga on silaanid (cm. SILANES)üldvalemiga Si n H 2n+2 - saadud kaudselt. Monosilaan SiH 4 (seda nimetatakse sageli lihtsalt silaaniks) vabaneb metallisilitsiidide koostoimel happelahustega, näiteks:
Ca 2 Si + 4HCl \u003d 2CaCl 2 + SiH 4
Selles reaktsioonis moodustunud silaan SiH 4 sisaldab segu teistest silaanidest, eelkõige disilaan Si 2 H 6 ja trisilaan Si 3 H 8, milles on räni aatomite ahel, mis on omavahel ühendatud üksiksidemetega (-Si-Si-Si -) .
Lämmastikuga moodustab räni temperatuuril umbes 1000 °C nitriidi Si 3 N 4, booriga termiliselt ja keemiliselt stabiilsed boriidid SiB 3, SiB 6 ja SiB 12. Räni ühend ja selle lähim analoog perioodilisuse tabeli järgi - süsinik - ränikarbiid SiC (karborund (cm. CARBORUNDUM)) iseloomustab kõrge kõvadus ja madal keemiline aktiivsus. Karborundi kasutatakse laialdaselt abrasiivse materjalina.
Räni kuumutamisel metallidega tekivad silitsiidid (cm. SILITSIDID). Silitsiidid võib jagada kahte rühma: ioon-kovalentsed (leelis-, leelismuldmetallide ja magneesiumi silitsiidid nagu Ca 2 Si, Mg 2 Si jne) ja metallilaadsed (siirdemetallide silitsiidid). Aktiivsete metallide silitsiidid lagunevad hapete toimel, siirdemetallide silitsiidid on keemiliselt stabiilsed ega lagune hapete toimel. Metallilaadsetel silitsiididel on kõrge sulamistemperatuur (kuni 2000 °C). Kõige sagedamini moodustuvad kompositsioonide MSi, M3Si2, M2Si3, M5Si3 ja MSi2 metallitaolised silitsiidid. Metallilaadsed silitsiidid on keemiliselt inertsed, vastupidavad hapnikule ka kõrgetel temperatuuridel.
Ränidioksiid SiO 2 on happeline oksiid, mis ei reageeri veega. Esineb mitme polümorfse modifikatsiooni kujul (kvarts (cm. KVARTS), tridüümiit, kristobaliit, klaasjas SiO 2). Nendest modifikatsioonidest on kvartsil suurim praktiline väärtus. Kvartsil on piesoelektrilised omadused (cm. PIEZOELEKTRILISED MATERJALID), on see ultraviolettkiirgusele (UV) läbipaistev. Seda iseloomustab väga madal soojuspaisumistegur, mistõttu kvartsist valmistatud nõud ei pragune kuni 1000 kraadise temperatuuri languse korral.
Kvarts on keemiliselt hapetele vastupidav, kuid reageerib vesinikfluoriidhappega:
SiO 2 + 6HF \u003d H 2 + 2H 2 O
ja gaasiline vesinikfluoriid HF:
SiO 2 + 4HF \u003d SiF 4 + 2H 2 O
Neid kahte reaktsiooni kasutatakse laialdaselt klaasi söövitamiseks.
Kui SiO 2 sulatatakse leeliste ja aluseliste oksiididega, samuti aktiivsete metallide karbonaatidega, tekivad silikaadid (cm. SILIKAADID)- väga nõrkade, vees lahustumatute ränihapete soolad, millel puudub konstantne koostis (cm. Ränihapped)üldvalem xH 2 O ySiO 2 (üsna sageli ei kirjutata kirjanduses väga täpselt mitte ränihapetest, vaid ränihappest, kuigi tegelikult räägime samast asjast). Näiteks naatriumortosilikaati võib saada:
SiO 2 + 4NaOH \u003d (2Na 2 O) SiO 2 + 2H 2 O,
kaltsiummetasilikaat:
SiO 2 + CaO \u003d CaO SiO 2
või kaltsiumi- ja naatriumsilikaadi segu:
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2CO 2
Aknaklaas on valmistatud Na 2 O CaO 6SiO 2 silikaadist.
Tuleb märkida, et enamikul silikaatidest ei ole püsivat koostist. Kõigist silikaatidest lahustuvad vees ainult naatrium- ja kaaliumsilikaadid. Nende silikaatide lahuseid vees nimetatakse lahustuvaks klaasiks. Hüdrolüüsi tõttu iseloomustab neid lahuseid tugevalt aluseline keskkond. Hüdrolüüsitud silikaate iseloomustab mitte tõeliste, vaid kolloidsete lahuste moodustumine. Naatrium- või kaaliumsilikaatide lahuste hapestamisel sadestub hüdraatunud ränihapete želatiinvalge sade.
Nii tahke ränidioksiidi kui ka kõigi silikaatide põhiliseks struktuurielemendiks on rühm, milles räni aatomit Si ümbritseb neljast hapnikuaatomist koosnev tetraeeder O. Sel juhul on iga hapnikuaatom seotud kahe räni aatomiga. Fragmente saab omavahel siduda erineval viisil. Silikaatide hulgas jagunevad killud nendes olevate sidemete olemuse järgi saare-, kett-, lint-, kihilisteks, karkassiks jt.
SiO 2 redutseerimisel räniga kõrgel temperatuuril moodustub ränimonooksiid koostisega SiO.
Räni iseloomustab räniorgaaniliste ühendite moodustumine (cm. RÄNIÜHENDID), milles räni aatomid on pikkade ahelatena ühendatud hapnikuaatomite -O- silla tõttu, ja iga räni aatomiga, välja arvatud kaks O-aatomit, veel kaks orgaanilist radikaali R 1 ja R 2 \u003d CH 3, C 2 H 5, C6 on seotud H5, CH2CH2CF3 ja teistega.
Rakendus
Räni kasutatakse pooljuhtmaterjalina. Kvartsi kasutatakse piesoelektrilise materjalina, materjalina kuumuskindlate keemiliste (kvarts)nõude ja UV-kiirguslampide valmistamiseks. Silikaate kasutatakse laialdaselt ehitusmaterjalina. Aknapaneelid on amorfsed silikaadid. Silikoonmaterjale iseloomustab kõrge kulumiskindlus ja neid kasutatakse praktikas laialdaselt silikoonõlide, liimainete, kummide ja lakkidena.
Bioloogiline roll
Mõne organismi jaoks on räni oluline biogeenne element. (cm. BIOGEENSED ELEMENDID). See on osa taimede tugistruktuuridest ja loomade skeletistruktuuridest. Suurtes kogustes kontsentreerivad räni mereorganismid – ränivetikad. (cm. DIATOMVETIKAS), radiolaarid (cm. RADIOLARIA), käsnad (cm. KÄSNS). Inimese lihaskude sisaldab (1-2) 10 -2% räni, luukude - 17 10 -4%, veri - 3,9 mg / l. Toiduga satub inimkehasse päevas kuni 1 g räni.
Räniühendid ei ole mürgised. Kuid väga ohtlik on sisse hingata nii silikaatide kui ka ränidioksiidi tugevalt hajutatud osakesi, mis tekivad näiteks lõhkamisel, kaevandustes kivimite meislimisel, liivapritsimasinate töötamisel jne. Kopsu sattunud SiO 2 mikroosakesed kristalliseeruvad. neis ning tekkivad kristallid hävitavad kopsukoe ja põhjustavad raske haiguse – silikoosi (cm. SILIKOOS). Et see ohtlik tolm kopsudesse ei satuks, tuleb hingamisteede kaitseks kasutada respiraatorit.

entsüklopeediline sõnaraamat. 2009 .

Sünonüümid:

Vaadake, mis on "räni" teistes sõnaraamatutes:

- (sümbol Si), perioodilisuse tabeli IV rühma laialt levinud hall keemiline element, mittemetall. Esmakordselt eraldas selle Jens BERZELIUS aastal 1824. Räni leidub ainult sellistes ühendites nagu Ränidioksiid (Ränidioksiid) või ... ... Teaduslik ja tehniline entsüklopeediline sõnastik

Räni- saadakse peaaegu eranditult ränidioksiidi karbotermilisel redutseerimisel elektrikaarahjude abil. See on halb soojus- ja elektrijuht, klaasist kõvem, tavaliselt pulbri või sagedamini vormitute tükkidena ... ... Ametlik terminoloogia

RÄNI- keemia. element, mittemetall, sümbol Si (lat. Silicium), at. n. 14, kl. m 28,08; Tuntud on amorfne ja kristalne räni (mis on ehitatud teemandiga sama tüüpi kristallidest). Amorfne K. pruun kuupstruktuuriga pulber tugevalt hajutatud ... ... Suur polütehniline entsüklopeedia

- (Räni), Si, perioodilise süsteemi IV rühma keemiline element, aatomnumber 14, aatommass 28,0855; mittemetall, sulamistemperatuur 1415 °C. Räni on Maal hapniku järel suuruselt teine element, selle sisaldus maakoores on 27,6 massiprotsenti. ... ... Kaasaegne entsüklopeedia

Si (lat. Silicium * a. silicium, räni; n. Silizium; f. silicium; ja. siliseo), chem. element IV rühm perioodiline. Mendelejevi süsteemid, kl. n. 14, kl. m 28,086. Looduses on 3 stabiilset isotoopi 28Si (92,27), 29Si (4,68%), 30Si (3 ... Geoloogiline entsüklopeedia

Maal laialt levinud räniühendid on inimestele teada juba kiviajast. Kivitööriistade kasutamine tööl ja jahil jätkus mitu aastatuhandet. Nende töötlemisega – klaasi valmistamisega – seotud räniühendite kasutamine algas umbes 3000 eKr. e. (Vana-Egiptuses). Varaseim teadaolev räniühend on SiO 2 oksiid (ränidioksiid). 18. sajandil peeti ränidioksiidi lihtsaks kehaks ja seda nimetati "maadeks" (mis kajastub selle nimes). Ränidioksiidi koostise keerukuse tegi kindlaks I. Ya. Berzelius. Ta oli 1825. aastal esimene, kes sai ränifluoriidist SiF 4 elementaarse räni, redutseerides viimase metallilise kaaliumiga. Uuele elemendile anti nimi "räni" (ladinakeelsest sõnast silex - tulekivi). Venekeelse nime võttis kasutusele G.I.Hess 1834. aastal.

Räni levik looduses. Levimuse järgi maakoores on räni teine (hapniku järel) element, mille keskmine sisaldus litosfääris on 29,5% (massi järgi). Maakoores on ränil sama peamine roll kui süsinikul looma- ja taimeriigis. Räni geokeemia jaoks on oluline selle erakordselt tugev side hapnikuga. Ligikaudu 12% litosfäärist moodustab ränidioksiid SiO 2 mineraalkvartsi ja selle sortide kujul. 75% litosfäärist koosneb erinevatest silikaatidest ja aluminosilikaatidest (päevakivid, vilgukivid, amfiboolid jne). Ränidioksiidi sisaldavate mineraalide koguarv ületab 400.

Räni eristub magmaatiliste protsesside käigus nõrgalt: see akumuleerub nii granitoidides (32,3%) kui ka ultramafilistes kivimites (19%). Kõrgel temperatuuril ja kõrgel rõhul SiO 2 lahustuvus suureneb. See võib migreeruda ka veeauruga, seetõttu iseloomustavad hüdrotermiliste veenide pegmatiite märkimisväärsed kvartsi kontsentratsioonid, mida sageli seostatakse maagielementidega (kuldkvarts, kvartskassiteriit ja muud veenid).

Räni füüsikalised omadused. Räni moodustab metallilise läikega tumehallid kristallid, millel on kuubikujulise näokeskse teemant-tüüpi võre perioodiga a = 5,431Å, tihedus 2,33 g/cm 3 . Väga kõrgel rõhul saadi uus (tõenäoliselt kuusnurkne) modifikatsioon tihedusega 2,55 g/cm 3. Räni sulab 1417°C juures ja keeb 2600°C juures. Erisoojusmaht (temperatuuril 20-100 °C) 800 J/(kg K) või 0,191 cal/(g deg); soojusjuhtivus, isegi kõige puhtamate proovide puhul, ei ole konstantne ja jääb vahemikku (25 °C) 84–126 W / (m K) või 0,20–0,30 cal / (cm s deg). Lineaarpaisumise temperatuuritegur 2,33·10 -6 K -1 alla 120 K muutub negatiivseks. Räni on läbipaistev pikalainelistele infrapunakiirtele; murdumisnäitaja (λ = 6 μm puhul) 3,42; dielektriline konstant 11,7. Räni on diamagnetiline, aatomi magnetiline vastuvõtlikkus -0,13-10 -6. Räni kõvadus Mohsi järgi 7,0, Brinelli järgi 2,4 Gn / m 2 (240 kgf / mm 2), elastsusmoodul 109 Gn / m 2 (10 890 kgf / mm 2), kokkusurutavustegur 0,325 10 -6 cm 2 /kg . Räni on habras materjal; märgatav plastiline deformatsioon algab temperatuuril üle 800°C.

Räni on laia kasutusalaga pooljuht. Räni elektrilised omadused sõltuvad suuresti lisanditest. Räni sisemise erimahu elektritakistus toatemperatuuril on oletatud 2,3 × 10 3 oomi × m (2,3 × 10 5 oomi × cm).

Pooljuht Räni p-tüüpi juhtivusega (lisandid B, Al, In või Ga) ja n-tüüpi (lisandid P, Bi, As või Sb) on palju väiksema takistusega. Ribavahe elektriliste mõõtmiste järgi on 0 K juures 1,21 eV ja 300 K juures väheneb 1,119 eV-ni.

Räni keemilised omadused. Vastavalt Räni positsioonile Mendelejevi perioodilises süsteemis on räni aatomi 14 elektroni jaotatud kolme kesta vahel: esimeses (tuumast) 2 elektroni, teises 8, kolmandas (valents) 4; elektronkihi konfiguratsioon 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 . Järjestikused ionisatsioonipotentsiaalid (eV): 8,149; 16.34; 33.46 ja 45.13. Aatomiraadius 1,33Å, kovalentne raadius 1,17Å, ioonraadiused Si 4+ 0,39Å, Si 4- 1,98Å.

Ühendites on räni (sarnane süsinikule) 4-valentne. Erinevalt süsinikust on ränil koos koordinatsiooninumbriga 4 aga koordinatsiooniarv 6, mis on seletatav selle aatomi suure mahuga (selliste ühendite näideteks on 2-rühma sisaldavad silikoonfluoriidid).

Räni aatomi keemiline sidumine teiste aatomitega toimub tavaliselt hübriidsete sp 3 orbitaalide kaudu, kuid on võimalik kaasata ka kaks selle viiest (vabast) 3d orbitaalist, eriti kui räni on kuue koordinatsiooniga. Madala elektronegatiivsuse väärtusega 1,8 (süsiniku puhul 2,5; lämmastiku puhul 3,0 jne), on mittemetallidega ühendites sisalduv räni elektropositiivne ja need ühendid on olemuselt polaarsed. Kõrge sidumisenergia hapnikuga Si-O, võrdne 464 kJ / mol (111 kcal / mol), määrab selle hapnikuühendite (SiO 2 ja silikaadid) stabiilsuse. Si-Si sideme energia on madal, 176 kJ/mol (42 kcal/mol); erinevalt süsinikust ei iseloomusta räni pikkade ahelate moodustumine ja kaksiksideme Si aatomite vahel. Tänu kaitsva oksiidkile moodustumisele on räni stabiilne ka kõrgendatud õhutemperatuuridel. Hapnikus oksüdeerub see alates 400 ° C, moodustades ränioksiidi (IV) SiO 2. Tuntud on ka ränioksiid (II) SiO, mis on kõrgel temperatuuril stabiilne gaasi kujul; kiire jahutamise tulemusena saadakse tahke saadus, mis kergesti laguneb õhukeseks Si ja SiO 2 seguks. Räni on hapetele vastupidav ja lahustub ainult lämmastik- ja vesinikfluoriidhappe segus; lahustub kergesti kuumades leeliste lahustes vesiniku eraldumisega. Räni reageerib fluoriga toatemperatuuril, teiste halogeenidega – kuumutamisel moodustab ühendeid üldvalemiga SiX 4 . Vesinik ei reageeri otseselt räniga ja ränihüdriidid (silaanid) saadakse silitsiidide lagundamisel (vt allpool). Räni vesinikud on tuntud SiH 4 kuni Si 8 H 18 (koostiselt sarnane küllastunud süsivesinikele). Räni moodustab 2 rühma hapnikku sisaldavaid silaane – siloksaanid ja silokseenid. Räni reageerib lämmastikuga temperatuuril üle 1000 ° C. Si 3 N 4 nitriidil on suur praktiline tähtsus, see ei oksüdeeru õhu käes isegi temperatuuril 1200 ° C, on vastupidav hapetele (va lämmastikhape) ja leelistele, samuti sulametallidele ja räbudele, mis muudab selle väärtuslikuks materjaliks keemiatööstuses, tulekindlate materjalide tootmiseks ja muuks. Räniühendeid süsiniku (ränikarbiid SiC) ja booriga (SiB 3, SiB 6, SiB 12) iseloomustab kõrge kõvadus, samuti termiline ja keemiline vastupidavus. Kuumutamisel reageerib räni (metallkatalüsaatorite, näiteks vase juuresolekul) klooriorgaaniliste ühenditega (näiteks CH 3 Cl-ga), moodustades organohalosilaane [näiteks Si(CH 3) 3 Cl], mida kasutatakse arvukate räniorgaaniliste ühendite süntees.

Räni moodustab peaaegu kõigi metallidega ühendeid – silitsiide (ühendeid ei leitud ainult Bi, Tl, Pb, Hg-ga). Saadud on üle 250 silitsiidi, mille koostis (MeSi, MeSi 2, Me 5 Si 3, Me 3 Si, Me 2 Si jt) ei vasta tavaliselt klassikalistele valentsidele. Silitsiidid eristuvad nende tulekindluse ja kõvaduse poolest; suurima praktilise tähtsusega on ferrosilicon (redutseerija erisulamite sulatamisel, vt Ferrosulamid) ja molübdeensilitsiid MoSi 2 (elektriahju küttekehad, gaasiturbiini labad jne).

Räni hankimine. Tehnilise puhtusega räni (95-98%) saadakse elektrikaares ränidioksiidi SiO 2 redutseerimisel grafiitelektroodide vahel. Seoses pooljuhttehnoloogia arenguga on välja töötatud meetodid puhta ja eriti puhta Räni saamiseks, selleks on vaja eelnevalt sünteesida kõige puhtamad Räni algühendid, millest Räni ekstraheeritakse redutseerimise või termilise lagundamise teel.

Puhas pooljuht Räni saadakse kahel kujul: polükristalliline (SiCl 4 või SiHCl 3 redutseerimisel tsingi või vesinikuga, SiI 4 ja SiH 4 termilisel lagunemisel) ja ühekristallilise (tiiglita tsooni sulatamisel ja monokristalli "tõmbamisel" sularäni – Czochralski meetod).

Räni kasutamine. Spetsiaalselt legeeritud räni kasutatakse laialdaselt pooljuhtseadmete (transistorid, termistorid, toitealaldid, türistorid; kosmoseaparaatides kasutatavad päikesefotoelemendid jne) valmistamise materjalina. Kuna räni on läbipaistev kiirtele lainepikkusega 1–9 mikronit, kasutatakse seda infrapunaoptikas,

Ränil on mitmekesised ja üha laienevad rakendused. Metallurgias kasutatakse räni sulametallides lahustunud hapniku eemaldamiseks (desoksüdatsioon). Räni on paljude raua- ja värviliste metallisulamite lahutamatu osa. Räni annab tavaliselt sulamitele suurema vastupidavuse korrosioonile, parandab nende valuomadusi ja suurendab mehaanilist tugevust; kõrgemal tasemel võib räni aga põhjustada rabedust. Olulisemad on räni sisaldavad raua-, vase- ja alumiiniumisulamid. Üha suuremas koguses räni kasutatakse räniorgaaniliste ühendite ja silitsiidide sünteesiks. Räni ja paljusid silikaate (savi, päevakivi, vilgukivi, talk jne) töötlevad klaasi-, tsemendi-, keraamika-, elektri- ja muud tööstused.

Räni leidub kehas erinevate ühendite kujul, mis osalevad peamiselt skeleti tahkete osade ja kudede moodustamisel. Mõned meretaimed (näiteks ränivetikad) ja loomad (näiteks ränisarvedega käsnad, radiolariaanid) võivad koguda eriti palju räni, moodustades surres ookeani põhjas paksu räni(IV)oksiidi ladestusi. Külmades meredes ja järvedes on troopikas ülekaalus räniga rikastatud biogeensed setted. mered - vähese ränisisaldusega lubjarikkad mudad. Maismaataimedest koguvad räni palju kõrrelised, tarnad, palmid ja korte. Selgroogsetel on ränioksiidi (IV) sisaldus tuhaainetes 0,1-0,5%. Räni leidub suurimas koguses tihedas sidekoes, neerudes ja kõhunäärmes. Inimese igapäevane toit sisaldab kuni 1 g räni. Suure ränioksiidi (IV) tolmusisaldusega õhus satub see inimese kopsudesse ja põhjustab haiguse – silikoosi.

Räni kehas. Räni leidub kehas erinevate ühendite kujul, mis osalevad peamiselt skeleti tahkete osade ja kudede moodustamisel. Mõned meretaimed (näiteks ränivetikad) ja loomad (näiteks ränisarvedega käsnad, radiolariaanid) võivad koguda eriti palju räni, moodustades surres ookeani põhjas paksu räni(IV)oksiidi ladestusi. Külmades meredes ja järvedes on troopikas ülekaalus räniga rikastatud biogeensed setted. mered - vähese ränisisaldusega lubjarikkad mudad. Maismaataimedest koguvad räni palju kõrrelised, tarnad, palmid ja korte. Selgroogsetel on ränioksiidi (IV) sisaldus tuhaainetes 0,1-0,5%. Räni leidub suurimas koguses tihedas sidekoes, neerudes ja kõhunäärmes. Inimese igapäevane toit sisaldab kuni 1 g räni. Suure ränioksiidi (IV) tolmusisaldusega õhus satub see inimese kopsudesse ja põhjustab haiguse – silikoosi.

Vabal kujul oleva räni eraldasid 1811. aastal J. Gay-Lussac ja L. Tenard ränifluoriidi aurude juhtimisel üle metallilise kaaliumi, kuid nad ei kirjeldanud seda kui elementi. Rootsi keemik J. Berzelius kirjeldas 1823. aastal räni, mis on saadud kaaliumsoola K 2 SiF 6 töötlemisel kõrgel temperatuuril kaaliummetalliga. Uuele elemendile anti nimi "räni" (ladinakeelsest sõnast silex - tulekivi). Venekeelse nimetuse "räni" võttis 1834. aastal kasutusele vene keemik German Ivanovitš Hess. Teisest kreeka keelest tõlgitud. krhmnoz- "kalju, mägi".

Looduses viibides saate:

Looduses leidub räni dioksiidi ja erineva koostisega silikaatide kujul. Looduslik ränidioksiid esineb peamiselt kvartsi kujul, kuigi leidub ka teisi mineraale – kristobaliit, tridüümiit, kitiit, kusiit. Amorfset ränidioksiidi leidub merede ja ookeanide põhjas asuvates ränikivide ladestutes – need ladestused tekkisid SiO 2-st, mis oli osa ränivetikatest ja mõnedest ripsmetest.
Vaba räni saab peenikese valge liiva kaltsineerimisel magneesiumiga, mis on keemiliselt peaaegu puhas ränioksiid, SiO 2 +2Mg=2MgO+Si. Tööstusliku kvaliteediga räni saadakse SiO 2 sulami redutseerimisel koksiga temperatuuril umbes 1800 °C kaareahjudes. Sel viisil saadud räni puhtus võib ulatuda 99,9% -ni (peamised lisandid on süsinik, metallid).

Füüsikalised omadused:

Amorfne räni on pruuni pulbri kujul, mille tihedus on 2,0 g/cm 3 . Kristalliline räni - tumehall, läikiv kristalne aine, rabe ja väga kõva, kristalliseerub teemantvõres. See on tüüpiline pooljuht (juhib elektrit paremini kui kummitüüpi isolaator ja halvemini kui juht - vask). Räni on rabe, ainult üle 800 °C kuumutamisel muutub see plastiliseks. Huvitav on see, et räni on infrapunakiirgusele läbipaistev, alates lainepikkusest 1,1 mikromeetrit.

Keemilised omadused:

Keemiliselt on räni mitteaktiivne. Toatemperatuuril reageerib see ainult gaasilise fluoriga, moodustades lenduva ränitetrafluoriidi SiF 4 . Temperatuurini 400–500 °C kuumutamisel reageerib räni hapnikuga, moodustades dioksiidi ning kloori, broomi ja joodiga, moodustades vastavad kergesti lenduvad tetrahalogeniidid SiHal 4 . Temperatuuril umbes 1000 °C reageerib räni lämmastikuga, moodustades nitriidi Si 3 N 4, booriga termiliselt ja keemiliselt stabiilsed boriidid SiB 3, SiB 6 ja SiB 12. Räni ei reageeri otseselt vesinikuga.
Räni söövitamiseks kasutatakse enim vesinikfluoriid- ja lämmastikhappe segu.
Räni lahustub kuumades leeliste lahustes: Si + 2KOH + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2
Räni iseloomustavad ühendid, mille oksüdatsiooniaste on +4 või -4.

Kõige olulisemad ühendused:

Ränidioksiid, SiO 2- (ränihappeanhüdriid), värvitu. crist. aine, tulekindel (1720 C), kõrge kõvadusega. Keemiliselt inaktiivne happeoksiid interakteerub vesinikfluoriidhappe ja leelise lahustega, moodustades viimasel juhul ränihapete sooli - silikaate. Silikaadid tekivad ka siis, kui ränioksiid on sulatatud leeliste, aluseliste oksiidide ja mõnede sooladega.
SiO2 + 4NaOH = Na4SiO4 + 2H2O; SiO 2 + CaO \u003d CaSiO 3;
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 CaSi 6 O 14 + 2CO 2 (segatud naatriumkaltsiumsilikaat, klaas)
Ränihapped- nõrk, lahustumatu, tekib happe lisamisel silikaadi lahusele geeli kujul (želatiinne aine). H 4 SiO 4 (ortosilicon) ja H 2 SiO 3 (metasilicon või räni) eksisteerivad ainult lahuses ja muutuvad kuumutamisel ja kuivatamisel pöördumatult SiO 2 -ks. Saadud tahke poorne toode - silikageel, on arenenud pinnaga ja seda kasutatakse gaasiadsorbendina, kuivatusainena, katalüsaatorina ja katalüsaatorikandjana.
silikaadid- ränihapete soolad on enamjaolt (v.a naatrium- ja kaaliumsilikaadid) vees lahustumatud. Lahustuvad silikaadid lahuses läbivad tugeva hüdrolüüsi.
Vesinikühendid- süsivesinike analoogid, silaanid, ühendid, milles räni aatomid on ühendatud üksiksidemega, Silenes kui räni aatomid on kaksiksidemega. Nagu süsivesinikud, moodustavad need ühendid ahelaid ja rõngaid. Kõik silaanid võivad iseeneslikult süttida, moodustada õhuga plahvatusohtlikke segusid ja kergesti reageerida veega: SiH 4 + 2H 2 O \u003d SiO 2 + 4H 2
Ränitetrafluoriid SiF 4, ebameeldiva lõhnaga gaas, mürgine, mis tekib vesinikfluoriidhappe (vesinikfluoriid) toimel ränile ja paljudele selle ühenditele, sealhulgas klaasile:
Na2SiO3 + 6HF = 2NaF + SiF4 + 3H2O
Reageerib veega, moodustades ränidioksiidi ja heksafluorosikoon(H 2 SiF 6) happed:
3SiF 4 + 3H 2 O \u003d 2H 2 SiF 6 + H 2 SiO 2
H 2 SiF 6 on väävelhappe tugevusega, soolad on fluorosilikaadid.

Rakendus:

Räni leiab enim kasutust sulamite valmistamisel alumiiniumi, vase ja magneesiumi tugevuse andmiseks ning ferrosilitsiidide tootmiseks, mis on olulised terase ja pooljuhttehnoloogia tootmisel. Ränikristalle kasutatakse päikesepatareides ja pooljuhtseadmetes – transistorites ja dioodides. Räni toimib ka toorainena räniorgaaniliste ühendite ehk siloksaanide tootmisel, mida saadakse õlide, määrdeainete, plastide ja sünteetiliste kummidena. Anorgaanilisi räniühendeid kasutatakse keraamika- ja klaasitehnoloogias, isolatsioonimaterjalina ja piesokristallidena.

Mõne organismi jaoks on räni oluline biogeenne element. See on osa taimede tugistruktuuridest ja loomade skeletistruktuuridest. Suurtes kogustes räni kontsentreerivad mereorganismid – ränivetikad, radiolaariumid, käsnad. Suures koguses räni on kontsentreeritud kortesabadesse ja teraviljadesse, peamiselt bambuse ja riisi alamperekondadesse, sealhulgas harilikku riisi. Inimese lihaskude sisaldab (1-2) 10 -2% räni, luukude - 17 10 -4%, veri - 3,9 mg / l. Toiduga satub inimkehasse päevas kuni 1 g räni.

Antonov S.M., Tomilin K.G.
KhF Tjumeni Riiklik Ülikool, 571 rühma.

Allikad: Silicon. Vikipeedia; Räni veebientsüklopeedias "Krugosvet" , ;
Ränist sait