Symbol chemiczny pierwiastka krzem. Krzem w naturze (25,8% w skorupie ziemskiej). Co zagraża nadmiarowi krzemu

właściwości fizyczne. Krzem jest kruchy. Po podgrzaniu powyżej 800°C zwiększa się jego plastyczność. Jest odporny na kwasy. W środowisku kwaśnym pokryty jest nierozpuszczalnym filmem tlenkowym i pasywowany.

Mikroelement jest przezroczysty dla promieniowania podczerwonego, począwszy od długości fali 1,1 mikrona.

Właściwości chemiczne. Krzem oddziałuje:

• z halogenami (fluorem) z manifestacją właściwości redukujących: Si + 2F2 = SiF4. Reaguje z chlorowodorem w 300°C, z bromowodorem w 500°C;
• z chlorem po podgrzaniu do 400–600°C: Si + 2Cl2 = SiCl4;
• z tlenem po podgrzaniu do 400–600°C: Si + O2 = SiO2;
• z innymi niemetalami. W temperaturze 2000 ° C reaguje z węglem (Si + C = SiC) i borem (Si + 3B = B3Si);
• z azotem w temperaturze 1000 ° C: 3Si + 2N2 = Si3N4;
• z metalami tworzącymi krzemki: 2Ca + Si = Ca2Si;
• z kwasami - tylko z mieszaniną kwasu fluorowodorowego i azotowego: 3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2 + 4NO + 8H2O;
• z ługiem. Krzem rozpuszcza się i powstają krzemiany i wodór: Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2.

Nie wchodzi w interakcje z wodorem.

Interakcja w organizmie z witaminami i minerałami

Krzem wchodzi w interakcje z witaminami i. Za najkorzystniejsze uważa się połączenie zbóż z cytrusami i zielonymi warzywami.

Krzem bierze udział w walce z wolnymi rodnikami. W interakcji z metalami ciężkimi (ołowiem) pierwiastek śladowy tworzy trwałe związki. Są wydalane przez układ moczowo-płciowy. To samo dzieje się z żużlami i substancjami toksycznymi.

Krzem poprawia wchłanianie żelaza (Fe) i wapnia (Ca), kobaltu (Cb), manganu (Mn), fluoru (F).

Spadek stężenia krzemu w tkance łącznej prowadzi do uszkodzenia naczyń, miażdżycy i naruszenia wytrzymałości tkanki kostnej.

Rola krzemu w powstawaniu i przebiegu różnych chorób

Przy braku krzemu w organizmie wzrasta stężenie cholesterolu we krwi. Z tego powodu tworzą się blaszki cholesterolu, odpływ pogarsza się.

Gdy krzem jest spożywany mniej niż 20 mg dziennie, odporność słabnie. Pojawiają się wysypki alergiczne, skóra staje się sucha i łuszcząca się, rozwija się grzyb.

Włosy stają się cieńsze, skóra głowy łuszczy się i swędzi. Płytki paznokcia są zdeformowane.

Zdolność do pracy i stan psychiczny pogarszają się z powodu upośledzonego odpływu krwi i nasycenia mózgu tlenem.

Wraz ze spadkiem ilości krzemu w organizmie do 1,2-1,6% występuje udar, zawał serca, cukrzyca, wirus zapalenia wątroby i onkologia.

Nadmiar krzemu prowadzi do odkładania się soli w drogach moczowych i stawach, zwłóknienia i patologii naczyń krwionośnych. W najgorszym przypadku wątroba się powiększa, kończyny puchną, skóra staje się niebieska i pojawia się duszność.

Potencjał funkcjonalny krzemu

Głównym zadaniem krzemu w organizmie jest tworzenie kości, tkanki chrzęstnej i ścian naczyń. 90% minerału znajduje się w tkance łącznej i kostnej, węzłach chłonnych, tarczycy, włosach i skórze. Jednak potencjał funkcjonalny pierwiastka chemicznego nie ogranicza się do tego. Dzięki krzemowi:

• wzmacniają się kości i więzadła. Im więcej minerałów w pierwszym, tym silniejszy. Spadek stężenia krzemu w tkance kostnej jest obarczony osteoporozą i miażdżycą. W przypadku chrząstki ważna jest synteza glikozaminoglikanów;
• zapobiega zwyrodnieniu krążków międzykręgowych. Te ostatnie składają się z płytek tkanki chrzęstnej. Im mniej krzemu, tym szybciej płyta się zużywa. Jeśli powstanie w nim pęknięcie, płyn mózgowo-rdzeniowy zacznie wypływać. To jest obarczone występami i przepukliną;
• tkanka kostna zostaje przywrócona. Kości, więzadła i ścięgna zrastają się ze sobą bardzo trudno i długo;
• poprawia stan skóry, paznokci i włosów. Zawierają najwyższe stężenie pierwiastka chemicznego. Sucha i łuszcząca się skóra, łamliwe i matowe włosy, złuszczające się paznokcie to oznaki niedoboru krzemu;
• metabolizm stabilizuje się. Dzięki krzemowi wchłaniane są trzy czwarte 70% pierwiastków chemicznych. Minerał bierze udział w metabolizmie białek i węglowodanów;
• odporność jest wzmocniona. Dzięki krzemowi przyspiesza się fagocytoza - tworzenie specjalnych komórek układu odpornościowego. Ich główną funkcją jest rozbijanie obcych struktur białkowych. Jeśli infekcja wirusowa dostanie się do organizmu, fagocyty otaczają wroga i niszczą go;
• usuwa metale ciężkie i toksyny. Tlenek krzemu reaguje z nimi, przekształca je w związki obojętne dla organizmu, które są wydalane z moczem;
• wzmacniają się ściany naczyń krwionośnych, zastawki serca, skorupa narządów przewodu pokarmowego. Podstawą ściany naczynia jest elastyna, która jest syntetyzowana za pomocą krzemu;
• zmniejsza się przepuszczalność ścian naczyń krwionośnych, zmniejszają się objawy żylaków, zakrzepowego zapalenia żył i zapalenia naczyń;
• zapobiega się rakowi. Właściwości przeciwutleniające witamin C, A, E są wzmocnione przez interakcję z krzemem. Organizmowi łatwiej jest walczyć z wolnymi rodnikami;
• zapobiega się chorobom mózgu. Przy braku krzemu ściany naczyń krwionośnych stają się bardziej miękkie, słabo przenoszą krew do mózgu, co prowadzi do niedotlenienia - głodu tlenowego, przez co mózg nie funkcjonuje w pełni. Neurony mózgu nie mogą wydawać i odbierać poleceń bez krzemu. W efekcie zaburzona zostaje motoryka ruchów, naczynia zwężają się, głowa boli i zawroty głowy, pogarsza się stan zdrowia.

Źródła krzemu

Kategoria	Produkt	Przybliżona zawartość krzemu
Olej roślinny	Cedr, sezam, musztarda, migdał, oliwka, orzeszki ziemne, dynia, siemię lniane, soja
Oleje zwierzęce	Jagnięcina, wołowina, słonina wieprzowa, smalec, margaryna, masło Ryby: flądra, halibut, łosoś chinook	Niewielkie, po przetworzeniu brak krzemu
Sok	Winogrono, gruszka, żurawina	W szklance - 24% dziennego zapotrzebowania na mikroelement
orzechy	Orzechy włoskie, laskowe, pistacje, nasiona słonecznika	W garści orzechów od 12 do 100% dziennego zapotrzebowania. Najwięcej krzemu znajdują się w orzechach włoskich i laskowych (100% w 50 g), najmniej w pistacjach (25% w 50 g)
Płatki	Brązowy ryż, płatki owsiane, proso, otręby pszenne, kukurydza, jęczmień	Porcja owsianki (200 g) zawiera dzienne zapotrzebowanie na krzem
Warzywa	Kapusta biała, cebula, seler, ogórki, marchew, szpinak, ziemniaki, rzodkiewki, buraki. Oprócz pomidorów, papryki, rabarbaru; fasola, fasolka szparagowa i soja
Owoce i jagody	Morele, banany, jabłka; truskawka, wiśnia, śliwka	W 200 g owoców - do 40% dziennego spożycia krzemu, w tej samej ilości jagód - do 30%
Suszone owoce	Daktyle, figi, rodzynki
Produkty mleczne	Zsiadłe mleko, kefir, jajka
Mięso i owoce morza	Kurczak, wołowina; wodorosty, wodorosty

• ryż brązowy - 1240;
• płatki owsiane - 1000;
• proso - 754;
• jęczmień - 600;
• soja - 177;
• kasza gryczana - 120;
• fasola - 92;
• Groch - 83;
• topinambur - 80;
• Kukurydza - 60;
• Orzech laskowy - 51;
• Szpinak - 42;
• Riazhenka - 34;
• Pietruszka - 31;
• Kalafior - 24;
• Sałata zielonolistna - 18;
• Brzoskwinia - 10;
• Wiciokrzew - 10.

Rada! Chcesz szybko uzupełnić zapasy krzemu w organizmie? Zapomnij o mięsie z przystawką. Samo mięso, choć zawiera wystarczającą ilość krzemu (30-50 mg na 100 g), zapobiega jego wchłanianiu z innych produktów. Oddzielne jedzenie to przeciwieństwo. Połącz brązowy ryż, jęczmień, proso, proso, kaszę gryczaną z warzywami i owocami. Umów dni „postne” na morele, gruszki i wiśnie

Połączenie z innymi odżywkami

Unikaj łączenia krzemu z aluminium. Działanie tego ostatniego jest przeciwne do działania krzemu.

Krzem wraz z innymi pierwiastkami śladowymi bierze udział w reakcjach chemicznych syntezy kolagenu i elastyny, wchodzących w skład tkanki łącznej skóry, włosów i paznokci.

Krzem wzmacnia właściwości antyoksydacyjne witamin C, A, E. Te ostatnie zwalczają wolne rodniki wywołujące raka.

Aby zapobiec nowotworom, jedz razem takie produkty (opisane w tabeli)

Pokarmy bogate w witaminę A:	Pokarmy bogate w witaminę C:	Pokarmy bogate w witaminę E:
marchew, pietruszka, szczaw i jarzębina; świeży zielony groszek, szpinak; groszek, liście sałaty; dynia, pomidory, brzoskwinia, morela; kapusta biała, fasolka szparagowa, śliwka niebieska, jeżyna; czerwona papryka, ziemniaki, zielona cebula; dzika róża, rokitnik, suszone śliwki; soczewica, soja, jabłka; tykwy; pokrzywa, mięta pieprzowa	jagody rokitnika, truskawki, czarne porzeczki; owoce cytrusowe, chrzan; truskawka, ananas; banan, wiśnia; brokuły z białej kapusty, brukselka, kapusta kiszona; zielona młoda cebula; malina, mango; zielona papryka, rzodkiewka, szpinak	kapusta, pomidory, seler, dynia; zielenina, słodka papryka, groszek; marchew, kukurydza; maliny, jagody, różne suszone owoce; czarna porzeczka, dzika róża (świeża), śliwka; sezam, mak, jęczmień, owies, rośliny strączkowe

Tlenek krzemu oddziałuje w organizmie z metalami ciężkimi (ołów) i toksynami. W wyniku reakcji chemicznej powstają trwałe związki, które są wydalane z organizmu przez nerki.

Stawka dzienna

Dzienne spożycie krzemu (wymienione poniżej) jest obliczane tylko dla osób dorosłych. Tolerowane górne poziomy spożycia krzemu dla dzieci i młodzieży nie zostały ustalone.

• Dzieci poniżej 6 miesięcy i po 7 miesiącach są nieobecne.

• Od 1 do 13 lat - brak.
• Młodzież (mężczyzna i kobieta) - brak.
• Dorośli - 20-50 mg.

Przy stosowaniu preparatów zawierających krzem (Atoxil) dzienna dawka u dzieci powyżej 7 lat i dorosłych wynosi 12 g. Maksymalna dawka leku to 24 gramy na dobę. Dla dzieci w wieku od jednego roku do 7 lat - 150-200 mg leku na kilogram masy ciała.

Niedobór i nadmiar krzemu

Niedobór krzemu może być spowodowany:

Brak krzemu w organizmie jest niebezpieczny w następującym stanie:

• wysokie stężenie cholesterolu we krwi. Cholesterol zatyka naczynia krwionośne (powstają „blaszki” zolesterolu), krew staje się bardziej lepka, a jej odpływ pogarsza się;
• predyspozycje do chorób grzybiczych. Im mniej krzemu, tym słabszy układ odpornościowy. Kiedy infekcja wirusowa dostanie się do organizmu, fagocyty (specjalne komórki układu odpornościowego) są wytwarzane w niewystarczających ilościach;
• łupież, wypadanie i przerzedzenie włosów. Elastyczność włosów i skóry to zasługa elastyny ​​i kolagenu, które są syntetyzowane dzięki krzemowi. Jej niedobór wpływa na stan skóry, włosów i paznokci;
• wahania nastroju. Nie tylko zdolność do pracy, ale także stan psychiczny człowieka zależy od nasycenia mózgu tlenem. Ze względu na osłabione ściany naczyń krwionośnych krew nie przepływa dobrze do mózgu. Nie ma wystarczającej ilości tlenu do wykonywania zwykłych operacji umysłowych. Wahania nastroju i pogorszenie wydajności są wynikiem braku krzemu. To samo dzieje się, gdy zmienia się pogoda;
• choroby sercowo-naczyniowe. Powód jest ten sam - osłabione ściany naczyń krwionośnych;
• cukrzyca. Powodem jest wzrost stężenia glukozy we krwi i niezdolność organizmu do jej redukcji.

• od 1,2 do 4,7% - udar i zawał serca;
• 1,4% lub mniej - cukrzyca;
• 1,6% lub mniej - wirus zapalenia wątroby;
• 1,3% - choroby onkologiczne.

Rada! Krzem bierze udział we wszystkich rodzajach wymiany. Przechowywany w ścianach naczyń krwionośnych mikroelement chroni je przed wnikaniem tłuszczów do osocza krwi i blokuje przepływ krwi.

Zwiększ ilość pokarmów zawierających krzem w swojej diecie podczas:

• zmęczenie fizyczne i emocjonalne. Porcja płatków na śniadanie, duży talerz zielonej sałaty na obiad i szklanka fermentowanego mleka pieczonego lub kefiru przed snem gwarantują zastrzyk energii;
• ciąża i karmienie piersią Odporność dziecka i matki zależy od prawidłowej diety. 20-50 mg krzemu dziennie sprawi, że kości będą mocne, a skóra elastyczna;
• przygotowanie do zawodów. Im więcej kosztuje energia, tym więcej pokarmów zawierających krzem powinno znajdować się w diecie. Zapobiegnie kruchości kości oraz zwichnięciu więzadeł i ścięgien;
• dojrzewanie. Ból w kolanach (choroba Schlatera) jest powszechny. Komórki kości dzielą się szybciej niż komórki łączne. Ten ostatni nie tylko utrzymuje kość w prawidłowej anatomicznie pozycji, ale także chroni przed uszkodzeniami mechanicznymi. Żurawina, orzechy włoskie i gruszki to świetna przekąska dla nastolatka.

Jeśli stan skóry, włosów i paznokci jest niezadowalający, oprzyj się na płatkach zbożowych i sokach. Sok winogronowy na jutro, sok żurawinowy na obiad i sok gruszkowy na kolację to pierwszy krok do sprężystej i jędrnej skóry.

Co zagraża nadmiarowi krzemu

Nie można zachorować z powodu nadmiaru krzemu w diecie, ale zagrożeni są mieszkańcy terenów o wysokiej zawartości krzemu w glebie lub wodzie.

Ze względu na wysokie stężenie krzemu w organizmie:

• sole odkładają się w drogach moczowych, stawach i innych narządach;
• zwłóknienie rozwija się w naczyniach krwionośnych i całym ciele. Objawy: szybki oddech z lekkim wysiłkiem, zmniejszenie pojemności płuc, niskie ciśnienie krwi;
• prawa komora rozszerza się i hipertrofia („cor pulmonale”);
• wątroba się powiększa, kończyny puchną, skóra staje się niebieska;
• wzrasta drażliwość, rozwija się zespół asteniczny;
• zwiększone ryzyko infekcji górnych dróg oddechowych. Najczęstszym z nich jest krzemica. Choroba rozwija się na skutek wdychania pyłu zawierającego dwutlenek krzemu i przebiega w postaci przewlekłej. W miarę postępu choroby w płucach pacjenta rośnie tkanka łączna. Normalna wymiana gazowa jest zaburzona, a na jej tle rozwija się gruźlica, rozedma czy rak płuc.

Zagrożeni są pracownicy kopalń, odlewni, producenci materiałów ogniotrwałych i wyrobów ceramicznych. Choroba objawia się dusznością, dusznością i kaszlem. Objawy pogarszają wysiłek fizyczny. Porcelana i fajans, produkcja szkła, złoża rud metali nieżelaznych i szlachetnych, piaskowanie odlewów to obiekty potencjalnie niebezpieczne.

Nadmiar krzemu objawia się spadkiem i wzrostem temperatury ciała, depresją, ogólnym zmęczeniem i sennością.

Z takimi znakami należy włączyć do diety marchew, buraki, ziemniaki, topinambur, a także morele, czereśnie, banany i truskawki.

Produkty zawierające krzem

Pomimo tego, że ciało dorosłego człowieka zawiera 1-2 g krzemu, dodatkowa porcja nie boli. Dziennie, z jedzeniem i wodą, osoba dorosła spożywa około 3,5 mg krzemu. Dorosły wydaje trzy razy więcej na główny metabolizm - około 9 mg. Przyczyną zwiększonego stosowania krzemu jest zła ekologia, procesy oksydacyjne, które wywołują powstawanie wolnych rodników oraz stres. Nie możesz obejść się bez samych produktów zawierających krzem - zaopatrz się w leki lub rośliny lecznicze.

Rekordziści pod względem zawartości krzemu to jałowiec, skrzyp, wrotycz pospolity, piołun, miłorząb dwuklapowy. A także rumianku polnego, tymianku, orzecha chińskiego i eukaliptusa.

Niedobór krzemu można uzupełnić wodą silikonową. Jedną z właściwości pierwiastka śladowego jest struktura cząsteczek wody. Taka woda nie nadaje się do życia drobnoustrojów chorobotwórczych, pierwotniaków, grzybów, toksyn i obcych pierwiastków chemicznych.

Woda silikonowa w smaku i świeżości przypomina roztopioną wodę.

Aby w domu oczyścić i wzbogacić wodę w krzem należy:

• kup kamyki krzemienne w aptece - im mniejsze, tym lepiej (im większa powierzchnia kontaktu krzemienia z wodą);
• umieścić w wodzie w ilości 50 g kamieni na 3 litry wody;
• zaparzać wodę w szklanej misce w temperaturze pokojowej w ciemnym miejscu przez 3-4 dni. Im dłużej woda jest podawana, tym wyraźniejszy jest efekt terapeutyczny;
• Tak przygotowaną wodę przelać do innego pojemnika, pozostawiając dolną warstwę na głębokość 3-4 cm (nie można jej użyć ze względu na nagromadzenie toksyn).
• w zamkniętym pojemniku woda jest przechowywana do półtora roku.
• Wodę krzemową można pić w dowolnej ilości w celu zapobiegania miażdżycy, nadciśnieniu i kamicy moczowej, patologii skóry i cukrzycy, chorobom zakaźnym i onkologicznym, żylakom, a nawet chorobom neuropsychiatrycznym.

Atoxil (Atoxil). Substancją czynną leku Atoxil jest dwutlenek krzemu.

Formularz zwolnienia:

• proszek do przygotowania zawiesiny;
• butelki po 12 g leku;
• fiolki po 10 mg leku;
• Saszetki 2 g, 20 saszetek w opakowaniu.

Efekt farmakologiczny. Działa jako enterosorbent, ma działanie gojące rany, antyalergiczne, przeciwbakteryjne, bakteriostatyczne i detoksykujące.

W narządach przewodu pokarmowego lek absorbuje egzogenne i endogenne toksyny (alergeny bakteryjne i pokarmowe, endotoksyny drobnoustrojów, substancje toksyczne) i usuwa je.

Przyspiesza transport toksyn z krwi, limfy i tkanek do przewodu pokarmowego.

Wskazania: biegunka, salmonelloza, wirusowe zapalenie wątroby typu A i B, choroby alergiczne (skazy, atopowe zapalenie skóry), oparzenia, owrzodzenia troficzne, rany ropne.

Stosuje się go w chorobach nerek, zapaleniu jelit, toksycznym zapaleniu wątroby, marskości wątroby, zapaleniu wątroby i pęcherzyków płucnych, zatruciu lekami i alkoholem, chorobach skóry (egzema, zapalenie skóry, neurodermit), zatruciu procesami ropno-septycznymi i oparzeniami.

Jak złożyć wniosek:

• Butelka. Otworzyć butelkę (butelkę) z proszkiem, dodać do kreski 250 ml czystej wody pitnej, wstrząsnąć do uzyskania gładkości.
• Saszetka. 1-2 saszetki rozpuścić w 100-150 ml czystej wody pitnej. Weź godzinę przed posiłkiem lub lekami.

Czas trwania leczenia ostrych infekcji jelitowych wynosi 3-5 dni. Przebieg terapii trwa do 15 dni. W leczeniu wirusowego zapalenia wątroby - 7-10 dni.

Skutki uboczne: zaparcia.

Przeciwwskazania: zaostrzenie choroby wrzodowej dwunastnicy i żołądka, nadżerki i owrzodzenia błony śluzowej jelita grubego i cienkiego, niedrożność jelit, nadwrażliwość na dwutlenek krzemu.

Lek nie jest przepisywany dzieciom poniżej pierwszego roku życia, w ciąży i karmiącym piersią.

Interakcje z narkotykami:

• z kwasem acetylosalicylowym (aspiryną) - zwiększona dezagregacja płytek krwi;
• z symwastatyną i kwasem nikotynowym - obniżenie poziomu we krwi aterogennych frakcji wskaźników widma lipidowego oraz wzrost poziomu lipoprotein VP i cholesterolu;
• ze środkami antyseptycznymi (Trifuran, Furacillin, Chlorheksydyna, Bifuran itp.) - zwiększające skuteczność terapii procesów ropno-zapalnych.

2349,85°C (2623 K)

Oud. ciepło topnienia

50,6 kJ/mol

Oud. ciepło parowania

383 kJ/mol

Molowa pojemność cieplna Sieć krystaliczna prostej substancji Struktura sieciowa

sześcienny, diamentowy

Parametry sieci Temperatura Debye Inne cechy Przewodność cieplna

(300K) 149 W/(mK)

Spektrum emisji

14
3s 2 3p 2

pochodzenie nazwy

Najczęściej krzem występuje w przyrodzie w postaci krzemionki – związków na bazie dwutlenku krzemu (IV) SiO 2 (około 12% masy skorupy ziemskiej). Głównymi minerałami i skałami tworzonymi przez krzemionkę są piasek (rzeka i kwarc), kwarc i kwarcyty, krzemień, skalenie. Drugą najczęstszą grupą związków krzemu w przyrodzie są krzemiany i glinokrzemiany.

Odnotowano pojedyncze fakty znalezienia czystego krzemu w postaci natywnej.

Paragon fiskalny

Wolny krzem uzyskuje się przez kalcynowanie drobnego białego piasku (dwutlenku krzemu) z magnezem:

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

To tworzy krzem amorficzny, o wyglądzie brązowego proszku.

W przemyśle krzem o czystości technicznej otrzymuje się poprzez redukcję roztopionego SiO 2 koksem w temperaturze ok. 1800 °C w piecach kruszco-termicznych typu szybowego. Czystość uzyskanego w ten sposób krzemu może osiągnąć 99,9% (główne zanieczyszczenia to węgiel i metale).

Możliwe jest dalsze oczyszczanie krzemu z zanieczyszczeń.

• Oczyszczanie w laboratorium można przeprowadzić poprzez wstępne otrzymanie krzemku magnezu Mg 2 Si. Ponadto, gazowy monosilan SiH4 otrzymuje się z krzemku magnezu przy użyciu kwasu chlorowodorowego lub octowego. Monosilan jest oczyszczany za pomocą destylacji, sorpcji i innymi metodami, a następnie rozkładany na krzem i wodór w temperaturze około 1000°C.
• Oczyszczanie krzemu na skalę przemysłową odbywa się poprzez bezpośrednie chlorowanie krzemu. W tym przypadku powstają związki o składzie SiCl4, SiHCl3 i SiH2Cl2. Są one oczyszczane z zanieczyszczeń na różne sposoby (z reguły przez destylację i dysproporcjonowanie) i na końcowym etapie redukowane czystym wodorem w temperaturach od 900 do 1100 ° C.
• Opracowywane są tańsze, czystsze i wydajniejsze przemysłowe technologie oczyszczania krzemu. Na rok 2010 są to technologie oczyszczania krzemu z użyciem fluoru (zamiast chloru); technologie polegające na destylacji tlenku krzemu; technologie oparte na trawieniu zanieczyszczeń skoncentrowanych na granicach międzykrystalicznych.

Zawartość zanieczyszczeń we wtórnie oczyszczonym krzemie można zmniejszyć do 10-8 -10-6 % wag. Szerzej zagadnienia otrzymywania krzemu ultraczystego zostały omówione w artykule Krzem polikrystaliczny.

Metodę otrzymywania krzemu w czystej postaci opracował Nikołaj Nikołajewicz Beketow.

Właściwości fizyczne

Sieć krystaliczna krzemu to sześcienny typ diamentu centrowany powierzchniowo, parametr a = 0,54307 nm (inne polimorficzne modyfikacje krzemu uzyskano również pod wysokim ciśnieniem), ale ze względu na większą długość wiązania między atomami Si-Si w porównaniu z wiązaniem C-C długość, twardość krzemu jest znacznie mniejsza niż diamentu. Krzem jest kruchy, dopiero po podgrzaniu powyżej 800°C staje się plastyczny. Jest przezroczysty dla promieniowania podczerwonego o długości fali 1,1 µm. Stężenie wewnętrzne nośników ładunku wynosi 5,81·10 15 m -3 (dla temperatury 300 K).

Właściwości elektrofizyczne

Krzem pierwiastkowy w postaci monokryształu jest półprzewodnikiem z pośrednią przerwą. Pasmo zabronione w temperaturze pokojowej wynosi 1,12 eV, a przy T = 0 K - 1,21 eV. Stężenie samoistnych nośników ładunku w krzemie w normalnych warunkach wynosi około 1,5·10·10 cm-3.

Na właściwości elektrofizyczne krystalicznego krzemu duży wpływ mają zawarte w nim zanieczyszczenia. Aby otrzymać kryształy krzemu o przewodności dziurowej, do krzemu wprowadza się atomy pierwiastków grupy III, takich jak bor, glin, gal, ind. Aby uzyskać kryształy krzemu o przewodności elektronowej, do krzemu wprowadza się atomy pierwiastków grupy V, takich jak fosfor, arsen, antymon.

Przy tworzeniu urządzeń elektronicznych na bazie krzemu wykorzystuje się głównie przypowierzchniową warstwę pojedynczego kryształu (o grubości do kilkudziesięciu mikronów), więc jakość powierzchni kryształu może mieć istotny wpływ na właściwości elektrofizyczne krzemu i odpowiednio , o właściwościach tworzonego urządzenia elektronicznego. Przy tworzeniu niektórych urządzeń wykorzystuje się technologię modyfikującą powierzchnię monokryształu, np. obróbkę powierzchni krzemu różnymi odczynnikami chemicznymi i jej napromieniowanie.

Właściwości chemiczne

Podobnie jak atomy węgla, atomy krzemu charakteryzują się stanem hybrydyzacji sp 3 orbitali. W związku z hybrydyzacją czysty krzem krystaliczny tworzy siatkę podobną do diamentu, w której krzem jest czterowartościowy. W związkach krzem zwykle występuje również jako pierwiastek czterowartościowy o stopniu utlenienia +4 lub -4. Istnieją dwuwartościowe związki krzemu, na przykład tlenek krzemu (II) - SiO.

W normalnych warunkach krzem jest chemicznie nieaktywny i aktywnie reaguje tylko z gazowym fluorem, tworząc lotny tetrafluorek krzemu SiF 4 . Taka „nieaktywność” krzemu wiąże się z pasywacją powierzchni nanoskalową warstwą dwutlenku krzemu, która powstaje natychmiast w obecności tlenu, powietrza lub wody (pary wodnej).

tlenu do dwutlenku SiO 2 , temu procesowi towarzyszy wzrost grubości warstwy dwutlenku na powierzchni , szybkość procesu utleniania jest ograniczona przez dyfuzję tlenu atomowego przez warstwę dwutlenku .

Po podgrzaniu do temperatur powyżej 400-500 ° C krzem reaguje z chlorem, bromem i jodem - tworząc odpowiednie łatwo lotne tetrahalogenki SiHal 4 i ewentualnie halogenki o bardziej złożonym składzie.

Związki metali z krzemem - krzemki - są szeroko stosowane w przemyśle (np. elektronicznym i atomowym) materiałach o szerokim zakresie użytecznych właściwości chemicznych, elektrycznych i jądrowych (odporność na utlenianie, neutrony itp.). Krzemki wielu pierwiastków są ważnymi materiałami termoelektrycznymi.

Związki krzemu służą jako podstawa do produkcji szkła i cementu. Przemysł krzemianowy zajmuje się produkcją szkła i cementu. Zajmuje się również produkcją ceramiki krzemianowej - cegły, porcelany, fajansu i wyrobów z nich.

Klej silikatowy jest powszechnie znany, stosowany w budownictwie jako środek osuszający, w pirotechnice oraz w życiu codziennym do klejenia papieru.

Szeroko rozpowszechniły się oleje silikonowe i silikony, materiały oparte na związkach krzemoorganicznych.

Rola biologiczna

Dla niektórych organizmów krzem jest niezbędnym składnikiem odżywczym. Jest częścią struktur nośnych roślin i struktur szkieletowych zwierząt. W dużych ilościach krzem jest zagęszczany przez organizmy morskie – okrzemki, radiolariany, gąbki. Skrzypy i zboża koncentrują duże ilości krzemu, głównie podrodziny bambusa i ryżu, w tym ryż do siewu. Ludzka tkanka mięśniowa zawiera (1-2) 10 -2% krzemu, tkanka kostna - 17 10 -4%, krew - 3,9 mg/l. Wraz z pożywieniem codziennie do organizmu człowieka dostaje się do 1 g krzemu.

Normy maksymalnych dopuszczalnych stężeń dla krzemu są powiązane z zawartością pyłu dwutlenku krzemu w powietrzu. Wynika to ze specyfiki chemii krzemu:

• Czysty krzem, a także węglik krzemu w kontakcie z wodą lub tlenem atmosferycznym tworzą na powierzchni nieprzepuszczalny film dwutlenku krzemu (SiO 2), który pasywuje powierzchnię;
• Wiele związków krzemoorganicznych w kontakcie z tlenem atmosferycznym i parą wodną ulega utlenieniu lub hydrolizie, ostatecznie tworząc dwutlenek krzemu;
• Tlenek krzemu (SiO) w powietrzu jest zdolny (czasem z wybuchem) do dodatkowego utleniania do wysoko zdyspergowanego dwutlenku krzemu.

Dwutlenek krzemu w normalnych warunkach jest zawsze substancją stałą, bioobojętną, nieulegającą rozkładowi, podatną na powstawanie pyłu, składającą się z cząstek o ostrych krawędziach tnących. Szkodliwe działanie dwutlenku krzemu oraz większości krzemów i krzemianów polega na działaniu drażniącym i fibrogennym, na gromadzeniu się w tkance płuc substancji, która powoduje poważną chorobę - krzemicę. Respiratory przeciwpyłowe służą do ochrony dróg oddechowych przed cząsteczkami pyłu. Jednak nawet przy stosowaniu środków ochrony indywidualnej nosogardzieli gardło osób systematycznie pracujących w zapylonych warunkach ze związkami krzemu, a zwłaszcza tlenkiem krzemu, wykazuje oznaki procesów zapalnych na błonach śluzowych.

Zobacz też

Napisz recenzję artykułu „Krzem”

Uwagi

Uwagi

Literatura

• Samsonow. G. V. Krzemki i ich zastosowanie w inżynierii. - Kijów, Wydawnictwo Akademii Nauk Ukraińskiej SRR, 1959. - 204 s. od chorych.

Spinki do mankietów

Układ okresowy pierwiastków chemicznych D. I. Mendelejewa
																												Si
																											Uut		W górę		Uus	Uuo
	Uue	Ubn	Ubu	Fragment charakteryzujący Silicon - Będziesz dobry, ustawiając front przed wrogiem, bardzo dobrze. „Wróg jest wciąż daleko, Wasza Ekscelencjo. Według dyspozycji... - Usposobienie! - wykrzyknął Kutuzow z goryczą - a kto ci to powiedział?... Proszę, zrób to, co ci kazano. - Słucham. - Mon cher - Nesvitsky powiedział szeptem do księcia Andrieja - le vieux est d "une humeur de chien. [Moja droga, nasz staruszek jest bardzo nie w humorze.] Austriacki oficer z zielonym pióropuszem na kapeluszu, w białym mundurze, pogalopował do Kutuzowa i zapytał w imieniu cesarza: czy wyszła czwarta kolumna? Kutuzow, nie odpowiadając mu, odwrócił się, a jego wzrok przypadkowo padł na księcia Andrieja, który stał obok niego. Widząc Bołkońskiego, Kutuzow złagodził gniewny i zjadliwy wyraz swojego spojrzenia, jakby zdał sobie sprawę, że jego adiutant nie jest winien tego, co się dzieje. I nie odpowiadając austriackiemu adiutantowi, zwrócił się do Bołkońskiego: - Allez voir, mon cher, si la troisieme Division a depasse le village. Dites lui de s „arreter et d” seekre mes ordres. [Idź, moja droga, zobacz, czy trzecia dywizja przeszła przez wioskę. Powiedz jej, żeby się zatrzymała i czekała na moje zamówienie.] Gdy tylko książę Andriej odjechał, zatrzymał go. „Et demandez lui, si les tirailleurs sont postes” – dodał. - Ce qu „ils font, ce qu” ils font! [I zapytaj, czy strzały są umieszczone. – Co oni robią, co robią!] – powiedział do siebie, wciąż nie odpowiadając Austriakowi. Książę Andriej pogalopował, aby wykonać rozkaz. Wyprzedzając wszystkie bataliony idące na przedzie, zatrzymał 3 dywizję i upewnił się, że rzeczywiście przed naszymi kolumnami nie ma linii ognia. Dowódca pułku na czele pułku był bardzo zdziwiony wydanym mu przez naczelnego wodza rozkazem rozproszenia strzelców. Dowódca pułku stał tam w pełnym przekonaniu, że przed nim wciąż są wojska, a nieprzyjaciel nie może być bliżej niż 10 wiorst. Rzeczywiście, nie było nic do zobaczenia, z wyjątkiem obszaru pustynnego, pochylonego do przodu i pokrytego gęstą mgłą. Nakazując w imieniu naczelnego wodza dopełnić zaniechania, książę Andriej pogalopował z powrotem. Kutuzow stał nieruchomo w tym samym miejscu i starcze opadając w siodle swoim tłustym ciałem, ziewnął ciężko, zamykając oczy. Żołnierze już się nie poruszali, ale ich broń była u ich stóp. „Dobrze, dobrze”, powiedział do księcia Andrieja i zwrócił się do generała, który z zegarkiem w rękach powiedział, że czas ruszyć, ponieważ wszystkie kolumny z lewego skrzydła już opadły. – Nadal będziemy mieć czas, Wasza Ekscelencjo – powiedział Kutuzow, ziewając. - Uda nam się! on powtórzył. W tym czasie za Kutuzowem słychać było w oddali odgłosy powitania pułków i te głosy zaczęły szybko zbliżać się na całej długości rozciągniętej linii nacierających rosyjskich kolumn. Widać było, że ten, z którym się witali, jechał szybko. Kiedy żołnierze pułku, przed którym stał Kutuzow, krzyknęli, odjechał trochę w bok i rozejrzał się ze zmarszczonymi brwiami. Na drodze z Pracena galopowała niejako szwadron wielobarwnych jeźdźców. Dwóch z nich galopowało ramię w ramię przed resztą. Jeden był w czarnym mundurze z białym pióropuszem na czerwonym koniu angielskim, drugi w białym mundurze na czarnym koniu. Byli to dwaj cesarze z orszakiem. Kutuzow, z afektacją bojownika na froncie, dowodził oddziałami stojącymi na baczność i salutując, podjechał do cesarza. Cała jego sylwetka i zachowanie nagle się zmieniły. Przybrał wygląd osoby podporządkowanej, nierozumnej. On z afektacją szacunku, która najwyraźniej uderzyła cesarza Aleksandra nieprzyjemnie, podjechał i zasalutował mu. Nieprzyjemne wrażenie, tylko jak resztki mgły na czystym niebie, przebiegło przez młodą i szczęśliwą twarz cesarza i zniknęło. Był tego dnia, po złym stanie zdrowia, nieco chudszy niż na polu Olmutz, gdzie Bolkonsky widział go po raz pierwszy za granicą; ale to samo czarujące połączenie majestatu i łagodności było w jego pięknych szarych oczach, a na cienkich ustach ta sama możliwość różnych wyrazów i dominujący wyraz zadowolonej, niewinnej młodości. Na przeglądzie Olmyutsky'ego był bardziej majestatyczny, tutaj był bardziej wesoły i energiczny. Zarumienił się nieco, galopując tymi trzema wiorstami, i zatrzymawszy konia, westchnął z ulgą i rozejrzał się po twarzach swojej świty, równie młodych, tak samo ożywionych jak jego własne. Chartorizhsky i Novosiltsev, i książę Bolkonsky, i Stroganov i inni, wszyscy bogato ubrani, pogodni, młodzi ludzie, na pięknych, zadbanych, świeżych, tylko lekko spoconych koniach, rozmawiając i uśmiechając się, zatrzymali się za władcą. Cesarz Franz, rumiany młodzieniec o pociągłej twarzy, siedział niezwykle wyprostowany na przystojnym czarnym ogierze i rozglądał się wokół siebie niespokojnie i niespiesznie. Zadzwonił do jednego ze swoich białych adiutantów i o coś zapytał. „Zgadza się, o której odeszli” – pomyślał książę Andriej, obserwując swoją starą znajomą, z uśmiechem, który nie mógł powstrzymać wspomnienia publiczności. W orszaku cesarzy wybierano znakomitych kolegów sanitariuszy, rosyjskich i austriackich, pułki gwardii i armii. Pomiędzy nimi piękne zapasowe konie królewskie prowadzone były przez bereytorów w haftowanych kocach. Zupełnie jakby przez rozpuszczone okno nagle pachniało świeżym polnym powietrzem do dusznego pomieszczenia, tak ponura kwatera Kutuzowa pachniała młodością, energią i pewnością sukcesu tego błyskotliwego młodzieńca, który galopował. - Dlaczego nie zaczniesz, Michaił Larionowicz? - Cesarz Aleksander pospiesznie zwrócił się do Kutuzowa, spoglądając jednocześnie grzecznie na cesarza Franciszka. — Czekam, Wasza Wysokość — odpowiedział Kutuzow, pochylając się z szacunkiem do przodu. Cesarz opuścił ucho, marszcząc lekko brwi, by pokazać, że nie słyszał. „Czekam, Wasza Wysokość”, powtórzył Kutuzow (Książę Andriej zauważył, że górna warga Kutuzowa drżała nienaturalnie, gdy na to czekał). – Jeszcze nie wszystkie kolumny się zebrały, Wasza Wysokość. Suweren usłyszał, ale ta odpowiedź najwyraźniej mu się nie podobała; wzruszył przygarbionymi ramionami, spojrzał na stojącego obok niego Nowosilcewa, jakby tym spojrzeniem narzekał na Kutuzowa. „W końcu nie jesteśmy na łące carycyna, Michaił Łarionowicz, gdzie nie rozpoczynają parady, dopóki nie przybędą wszystkie pułki”, powiedział władca, ponownie patrząc w oczy cesarzowi Franciszkowi, jakby zapraszając go, jeśli nie brać udział, a potem słuchać tego, co On mówi; ale cesarz Franciszek, rozglądając się dalej, nie słuchał. „Dlatego nie zaczynam, proszę pana”, powiedział Kutuzow dźwięcznym głosem, jakby ostrzegając, że może nie zostać usłyszany, i znowu coś zadrżało mu na twarzy. „Dlatego nie zaczynam, proszę pana, bo nie jesteśmy na defiladzie i nie na łące carskiej” – powiedział wyraźnie i wyraźnie. W orszaku władcy wszystkie twarze, natychmiast wymieniając ze sobą spojrzenia, wyrażały szemranie i wyrzuty. „Nieważne, ile ma lat, nie powinien, nie powinien tak mówić” – wyrażały się te twarze. Władca spojrzał uważnie i uważnie w oczy Kutuzowa, czekając, aż powie coś innego. Ale Kutuzow ze swojej strony, skłaniając z szacunkiem głowę, również wydawał się czekać. Cisza trwała około minuty. „Ale jeśli rozkażesz, Wasza Wysokość”, powiedział Kutuzow, podnosząc głowę i ponownie zmieniając ton na dawny ton głupiego, nierozsądnego, ale posłusznego generała. Dotknął konia i wezwawszy do siebie szefa kolumny Miloradowicza, dał mu rozkaz, by iść naprzód. Armia znów się poruszyła i dwa bataliony pułku nowogrodzkiego i batalion pułku Apsheron ruszyły naprzód obok władcy. Podczas gdy ten batalion Apsheron, rumiany Miłoradowicz, bez płaszcza, w mundurze i rozkazach, w kapeluszu z ogromnym sułtanem, nałożonym bokiem i z pola, marsz galopował naprzód i dzielnie salutując, powstrzymywał koń przed suwerenem. „Niech cię Bóg błogosławi, generale” — powiedział mu cesarz. — Ma foi, sire, nous ferons ce que qui sera dans notre possibilite, sire, [Naprawdę, Wasza Wysokość, zrobimy, co będzie możliwe, Wasza Wysokość] — odpowiedział wesoło, wywołując jednak kpiny uśmiech dżentelmeńskiej świty władcy z jego złym francuskim akcentem. Miloradowicz nagle odwrócił konia i stanął nieco za suwerenem. Podekscytowani obecnością władcy, podekscytowani obecnością władcy, dzielnie, energicznie bijąc się z nóg, przeszli obok cesarzy i ich świty Abszeronianie. - Chłopaki! - krzyknął Miloradowicz donośnym, pewnym siebie i pogodnym głosem, najwyraźniej do tego stopnia podekscytowany odgłosami strzałów, oczekiwaniem bitwy i widokiem wspaniałych ludzi z Apszeronu, wciąż ich towarzyszy Suworowa, raźno przechodzących obok cesarzy, że zapomniał o obecności władcy. - Chłopaki, nie bierzecie pierwszej wioski! krzyknął. - Cieszę się, że mogę spróbować! - krzyknęli żołnierze. Koń władcy cofnął się przed nieoczekiwanym krzykiem. Koń ten, który nosił suwerena na przeglądach w Rosji, tu, na polu Austerlitz, niósł swego jeźdźca, wytrzymując jego rozrzucone ciosy lewą nogą, nasłuchiwał odgłosów wystrzałów, tak jak robiła to na Field of Mars, nie rozumiejąc sensu tych zasłyszanych strzałów, ani sąsiedztwa czarnego ogiera cesarza Franza, ani wszystkiego, co powiedział, pomyślał, poczuł tego dnia ten, który nim jechał. Władca odwrócił się do jednego ze swoich towarzyszy z uśmiechem, wskazując na pozostałych Abszeronów i coś do niego powiedział. Kutuzow w towarzystwie swoich adiutantów jechał krokiem za karabinierami. Przebywszy pół wiorsty na końcu kolumny, zatrzymał się przy samotnym opuszczonym domu (prawdopodobnie dawnej karczmie) w pobliżu rozwidlenia dwóch dróg. Obie drogi schodziły w dół, a wojska maszerowały wzdłuż obu. Mgła zaczęła się rozpraszać i w nieskończoność, w odległości dwóch wiorst, na przeciwległych wzgórzach widać było już oddziały wroga. Na lewo poniżej strzelanina stała się bardziej słyszalna. Kutuzow przestał rozmawiać z austriackim generałem. Stojący nieco z tyłu książę Andriej spojrzał na nich i chcąc poprosić adiutanta o teleskop, zwrócił się do niego. „Spójrz, spójrz”, powiedział ten adiutant, patrząc nie na odległą armię, ale w dół góry przed sobą. - Są Francuzami! Dwóch generałów i adiutantów zaczęło chwytać rurę, wyciągając ją jedną z drugiej. Wszystkie twarze nagle się zmieniły, a na wszystkich wyrażono przerażenie. Francuzi mieli być dwie mile od nas, ale nagle, niespodziewanie pojawili się przed nami. - Czy to wróg?... Nie!... Tak, słuchaj, on... prawdopodobnie... Co to jest? słychać było głosy. Książę Andrzej prostym okiem ujrzał gęstą kolumnę Francuzów wznoszącą się na prawo w kierunku Apsherończyków, nie dalej niż pięćset kroków od miejsca, w którym stał Kutuzow. „Oto nadszedł decydujący moment! Przyszło do mnie ”- pomyślał książę Andriej i uderzając konia, podjechał do Kutuzowa. „Musimy powstrzymać Apsherończyków”, krzyczał, „wasza ekscelencja!” Ale w tym samym momencie wszystko było zadymione, słychać było strzały z bliskiej odległości, a naiwnie przestraszony głos, dwa kroki od księcia Andrieja, krzyknął: „No, bracia, szabat!” I jakby ten głos był rozkazem. Na ten głos wszystko przyspieszyło. Mieszane, coraz liczniejsze tłumy uciekały z powrotem do miejsca, gdzie pięć minut temu wojska przeszły obok cesarzy. Nie tylko trudno było zatrzymać ten tłum, ale nie można było nie cofnąć się razem z tłumem. Bolkonsky próbował tylko za nią nadążyć i rozejrzał się, zakłopotany i nie mogąc zrozumieć, co się przed nim dzieje. Nesvitsky z gniewnym spojrzeniem, czerwony i niepodobny do siebie, krzyczał do Kutuzowa, że ​​jeśli teraz nie wyjdzie, prawdopodobnie zostanie wzięty do niewoli. Kutuzow stał w tym samym miejscu i nie odpowiadając wyjął chusteczkę. Krew płynęła z jego policzka. Książę Andriej podszedł do niego. - Czy jesteś ranny? – zapytał, ledwo mogąc opanować drżenie żuchwy. - Rany nie są tutaj, ale gdzie! - powiedział Kutuzow, przyciskając chusteczkę do zranionego policzka i wskazując na uciekinierów. - Zatrzymaj ich! krzyknął, a jednocześnie, chyba przekonany, że nie da się ich zatrzymać, uderzył konia i pojechał w prawo. Tłum uciekinierów, znowu wzbierający, zabrał go ze sobą i zaciągnął z powrotem. Żołnierze uciekali w tak gęstym tłumie, że po wejściu w środek tłumu trudno było się z niego wydostać. Kto krzyknął: „Idź! jakie jest opóźnienie?” Kto natychmiast, odwracając się, strzelił w powietrze; który pobił konia, na którym jeździł sam Kutuzow. Z największym wysiłkiem, wydostając się z strumienia tłumu na lewo, Kutuzow z orszakiem, zmniejszonym o ponad połowę, udał się na odgłosy pobliskich wystrzałów. Wyrywając się z uciekającego tłumu, książę Andriej, próbując nadążyć za Kutuzowem, zobaczył na zboczu góry, w dymie, wciąż strzelającą rosyjską baterię i podbiegających do niej Francuzów. Rosyjska piechota stała wyżej, nie posuwając się ani do przodu, by wspomóc baterię, ani do tyłu w tym samym kierunku, co uciekinierzy. Generał na koniu odłączył się od tej piechoty i podjechał do Kutuzowa. Ze świty Kutuzowa pozostały tylko cztery osoby. Wszyscy byli bladzi i patrzyli na siebie w milczeniu. - Zatrzymaj tych drani! - dysząc, powiedział Kutuzow do dowódcy pułku, wskazując na uciekinierów; ale w tej samej chwili, jakby za karę za te słowa, jak rój ptaków, nad pułkiem i orszakiem Kutuzowa zaświsnęły kule. Francuzi zaatakowali baterię i widząc Kutuzowa strzelili do niego. Tą salwą dowódca pułku chwycił go za nogę; kilku żołnierzy upadło, a chorąży, który stał ze sztandarem, puścił go; sztandar zachwiał się i opadł, zatrzymując się na działach sąsiednich żołnierzy. Żołnierze bez rozkazu zaczęli strzelać. - Och! Kutuzow wymamrotał z wyrazem rozpaczy i rozejrzał się. — Bolkonsky — szepnął głosem drżącym ze świadomości starczej niemocy. — Bolkonsky — szepnął, wskazując na zdezorganizowany batalion i wroga — co to jest? Ale zanim skończył te słowa, książę Andriej czując łzy wstydu i gniew narastające mu w gardle, już zeskakiwał z konia i biegł do sztandaru. - Chłopaki, śmiało! krzyknął dziecinnie. "Oto jest!" pomyślał książę Andriej, chwytając laskę sztandaru i słuchając z przyjemnością świstu kul, najwyraźniej skierowanych właśnie przeciwko niemu. Poległo kilku żołnierzy. - Hurra! - krzyknął książę Andriej, ledwo trzymając w rękach ciężki sztandar i pobiegł naprzód z niewątpliwą pewnością, że cały batalion pobiegnie za nim. Rzeczywiście przebiegł tylko kilka kroków sam. Jeden, drugi żołnierz wyruszył, a cały batalion krzyknął „Hurra!” pobiegł naprzód i go wyprzedził. Podoficer batalionu, podbiegając, wziął sztandar, który zachwiał się od ciężaru w rękach księcia Andrieja, ale natychmiast został zabity. Książę Andriej ponownie chwycił sztandar i ciągnąc go za szyb, uciekł z batalionem. Przed sobą widział naszych strzelców, z których niektórzy walczyli, inni rzucali armatami i biegli w jego kierunku; widział także żołnierzy francuskiej piechoty chwytających konie artyleryjskie i obracających armaty. Książę Andriej z batalionem był już 20 kroków od dział. Słyszał nad sobą nieustanny świst kul, a żołnierze na prawo i lewo od niego nieustannie jęczeli i padali. Ale nie patrzył na nich; patrzył tylko na to, co działo się przed nim - na akumulator. Wyraźnie widział już jedną postać rudowłosego strzelca z przewróconym czakiem, ciągnącego z jednej strony bannika, podczas gdy francuski żołnierz ciągnął do siebie bannika z drugiej strony. Książę Andrzej widział już wyraźnie zdezorientowany, a jednocześnie rozgoryczony wyraz twarzy tych dwojga ludzi, którzy najwyraźniej nie rozumieli, co robią. "Co oni robią? - pomyślał książę Andriej, patrząc na nich: - dlaczego rudowłosy artylerzysta nie biegnie, skoro nie ma broni? Dlaczego Francuz go nie kłuje? Zanim zdąży uciec, Francuz przypomni sobie o broni i dźgnie go. Rzeczywiście, do bojowników podbiegł inny Francuz z nadwagą, a los rudowłosego strzelca, który wciąż nie rozumiał, co go czeka, triumfalnie wyciągnął sztandar. Ale książę Andriej nie widział, jak to się skończyło. Jakby od pełnego wymachu mocnego kija jeden z najbliższych żołnierzy, jak mu się wydawało, uderzył go w głowę. Trochę bolało, a co najważniejsze nieprzyjemnie, bo ten ból go bawił i uniemożliwiał zobaczenie tego, na co patrzy. "Co to jest? Spadam? moje nogi ustępują - pomyślał i upadł na plecy. Otworzył oczy, mając nadzieję zobaczyć, jak zakończyła się walka między Francuzami a artylerzami, i pragnąc wiedzieć, czy rudowłosy artylerzysta został zabity, czy nie, czy broń została zabrana, czy uratowana. Ale nic nie wziął. Nad nim nie było nic poza niebem — wysokie niebo, niezbyt czyste, ale wciąż niezmiernie wysokie, po którym cicho pełzały szare chmury. „Jak cicho, spokojnie i uroczyście, wcale nie tak, jak biegłem — pomyślał książę Andrzej — nie tak, jak biegliśmy, krzyczeliśmy i walczyliśmy; nie w ten sam sposób, w jaki Francuz i artylerzysta ciągnęli sobie nawzajem bannika z gniewnymi i przerażonymi twarzami – wcale nie tak, jak chmury pełzające po tym wysokim, bezkresnym niebie. Jak mogłem wcześniej nie widzieć tego wzniosłego nieba? I jak bardzo się cieszę, że w końcu go poznałam. Tak! wszystko jest puste, wszystko jest kłamstwem, z wyjątkiem tego nieskończonego nieba. Nic, tylko on. Ale nawet tego nie ma, nie ma nic poza ciszą, spokojem. I dzięki Bogu!…” Na prawym skrzydle pod Bagration o godzinie 9 sprawa jeszcze się nie zaczęła. Nie chcąc zgodzić się na żądanie Dolgorukowa, aby założyć firmę i chcąc odrzucić od siebie odpowiedzialność, książę Bagration zasugerował, aby Dolgorukov wysłał naczelnego wodza, aby o to zapytał. Bagration wiedział, że w odległości prawie 10 mil, oddzielając jedną flankę od drugiej, jeśli nie zabiją tego, który został wysłany (co było bardzo prawdopodobne), a nawet jeśli znajdzie głównodowodzącego, który był bardzo trudne, wysłana nie miałaby czasu wracać wcześniej wieczorami. Bagration spojrzał na swój orszak swoimi dużymi, pozbawionymi wyrazu, zaspanymi oczami, a dziecinna twarz Rostowa, mimowolnie umierająca z podniecenia i nadziei, pierwsza zwróciła jego uwagę. Wysłał to. - A jeśli spotkam się z Jego Wysokością przed Naczelnym Wodzem, Wasza Ekscelencjo? - powiedział Rostow, trzymając rękę za wizjer. „Możesz przekazać to Jego Królewskiej Mości”, powiedział Dołgorukow pospiesznie przerywając Bagrationowi. Po przejściu z łańcuszka Rostow zasnął kilka godzin przed świtem i poczuł się wesoły, odważny, stanowczy, z tą elastycznością ruchów, ufnością w swoje szczęście iw tym nastroju, w którym wszystko wydaje się łatwe, zabawne i możliwe. Wszystkie jego pragnienia spełniły się dziś rano; odbyła się bitwa ogólna, brał w niej udział; ponadto był ordynansem najdzielniejszego generała; ponadto udał się na przydział do Kutuzowa i być może do samego władcy. Poranek był pogodny, koń pod nim był miły. Jego serce było pełne radości i szczęścia. Po otrzymaniu rozkazu ruszył z konia i pogalopował wzdłuż linii. Początkowo jechał wzdłuż linii oddziałów Bagrationa, którzy jeszcze nie weszli do akcji i stali nieruchomo; potem wjechał na miejsce zajmowane przez kawalerię Uvarova i tu już zauważył ruchy i oznaki przygotowań do sprawy; minąwszy kawalerię Uvarova, już wyraźnie słyszał przed sobą odgłosy armat i wystrzałów. Strzelanina nasiliła się.

Krzem

KRZEM-I; m.[z greckiego. krēmnos – urwisko, skała] Pierwiastek chemiczny (Si), ciemnoszare kryształy o metalicznym połysku, które są częścią większości skał.

◁ Krzem, gr., gr. Sole K. Krzemionkowy (patrz 2.K.; 1 znak).

krzem

(łac. Silicium), pierwiastek chemiczny IV grupy układu okresowego. Ciemnoszare kryształy z metalicznym połyskiem; gęstość 2,33g/cm3, t pl 1415ºC. Odporny na atak chemiczny. Stanowi 27,6% masy skorupy ziemskiej (2 miejsce wśród pierwiastków), główne minerały to krzemionka i krzemiany. Jeden z najważniejszych materiałów półprzewodnikowych (tranzystory, termistory, fotokomórki). Jest integralną częścią wielu stali i innych stopów (zwiększa wytrzymałość mechaniczną i odporność na korozję, poprawia właściwości odlewnicze).

KRZEM

KRZEM (łac. Silicium od silex - krzemień), Si (czytaj „krzem”, ale teraz dość często jako „si”), pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 14, masie atomowej 28,0855. Rosyjska nazwa pochodzi od greckiego kremnos - urwisko, góra.
Naturalny krzem składa się z mieszaniny trzech stabilnych nuklidów (cm. NUKLID) o liczbach masowych 28 (dominuje w mieszaninie, stanowi w niej 92,27% mas.), 29 (4,68%) i 30 (3,05%). Konfiguracja zewnętrznej warstwy elektronowej neutralnego niewzbudzonego atomu krzemu 3 s 2 R 2 . W związkach wykazuje zwykle stopień utlenienia +4 (wartościowość IV) i bardzo rzadko +3, +2 i +1 (odpowiednio wartościowość III, II i I). W układzie okresowym Mendelejewa krzem znajduje się w grupie IVA (w grupie węglowej), w trzecim okresie.
Promień neutralnego atomu krzemu wynosi 0,133 nm. Energie jonizacji sekwencyjnej atomu krzemu wynoszą 8,1517, 16,342, 33,46 i 45,13 eV, powinowactwo elektronowe wynosi 1,22 eV. Promień jonu Si 4+ o liczbie koordynacyjnej 4 (najczęściej w przypadku krzemu) wynosi 0,040 nm, przy liczbie koordynacyjnej 6 – 0,054 nm. W skali Paulinga elektroujemność krzemu wynosi 1,9. Chociaż krzem jest zwykle klasyfikowany jako niemetal, zajmuje pozycję pośrednią między metalami i niemetalami pod względem wielu właściwości.
W dowolnej formie - brązowy proszek lub jasnoszary zwarty materiał z metalicznym połyskiem.
Historia odkryć
Związki krzemu są znane człowiekowi od niepamiętnych czasów. Ale z prostą substancją, jaką jest krzem, człowiek spotkał się dopiero około 200 lat temu. W rzeczywistości pierwszymi badaczami, którzy otrzymali krzem, byli Francuzi J. L. Gay-Lussac (cm. GAY LUSSAC Joseph Louis) i LJ Tenard (cm. TENAR Louis Jacques). W 1811 r. odkryli, że ogrzewanie fluorku krzemu metalicznym potasem prowadzi do powstania brązowo-brązowej substancji:
SiF 4 + 4K = Si + 4KF jednak sami badacze nie wyciągnęli prawidłowego wniosku na temat uzyskania nowej prostej substancji. Zaszczyt odkrycia nowego pierwiastka należy do szwedzkiego chemika J. Berzelius (cm. BERZELIUS Jens Jacob), który również podgrzał związek o składzie K 2 SiF 6 z metalicznym potasem w celu uzyskania krzemu. Otrzymał ten sam amorficzny proszek co francuscy chemicy, aw 1824 ogłosił nową substancję elementarną, którą nazwał „krzemem”. Krzem krystaliczny otrzymał dopiero w 1854 r. francuski chemik A.E. St. Clair Deville (cm.ŚWIĘTY DEVILLE Henri Etienne) .
Będąc na łonie natury
Pod względem występowania w skorupie ziemskiej krzem zajmuje drugie miejsce wśród wszystkich pierwiastków (po tlenie). Krzem stanowi 27,7% masy skorupy ziemskiej. Krzem jest częścią kilkuset różnych naturalnych krzemianów (cm. krzemiany) i glinokrzemiany (cm. glinokrzemiany). Krzemionka, czyli dwutlenek krzemu, jest również szeroko rozpowszechniona (cm. DWUTLENEK KRZEMU) SiO 2 (piasek rzeczny (cm. PIASEK), kwarc (cm. KWARC), krzemień (cm. KRZEMIEŃ) i inne), co stanowi około 12% skorupy ziemskiej (masowo). Krzem nie występuje w naturze w postaci wolnej.
Paragon fiskalny
W przemyśle krzem otrzymuje się poprzez redukcję stopionego SiO 2 koksem w temperaturze około 1800°C w piecach łukowych. Czystość tak otrzymanego krzemu wynosi około 99,9%. Ponieważ do praktycznego zastosowania potrzebny jest krzem o wyższej czystości, powstały krzem jest chlorowany. Powstają związki o składzie SiCl 4 i SiCl 3 H. Chlorki te są dalej oczyszczane różnymi metodami z zanieczyszczeń i na końcowym etapie redukowane czystym wodorem. Możliwe jest również oczyszczenie krzemu poprzez wstępne otrzymanie krzemku magnezu Mg 2 Si. Ponadto lotny monosilan SiH4 otrzymuje się z krzemku magnezu przy użyciu kwasu chlorowodorowego lub octowego. Monosilan jest dalej oczyszczany za pomocą destylacji, sorpcji i innymi metodami, a następnie rozkładany na krzem i wodór w temperaturze około 1000°C. Zawartość zanieczyszczeń w krzemie otrzymanym tymi metodami zmniejsza się do 10-8-10-6% wagowo.
Fizyczne i chemiczne właściwości
Sieć krystaliczna krzemu to sześcienny rodzaj diamentu skoncentrowany na twarzy, parametr a = 0,54307 nm (inne polimorficzne modyfikacje krzemu również uzyskano pod wysokim ciśnieniem), ale ze względu na dłuższą długość wiązania między atomami Si-Si w porównaniu z długością wiązania C-C, twardość krzemu jest znacznie mniejsza niż diamentu.
Gęstość krzemu wynosi 2,33 kg/dm 3 . Temperatura topnienia 1410°C, temperatura wrzenia 2355°C. Krzem jest kruchy, dopiero po podgrzaniu powyżej 800°C staje się plastyczny. Co ciekawe, krzem jest przezroczysty dla promieniowania podczerwonego (IR).
Krzem pierwiastkowy jest typowym półprzewodnikiem (cm. PÓŁPRZEWODNIKI). Pasmo zabronione w temperaturze pokojowej wynosi 1,09 eV. Stężenie nośników prądu w krzemie o przewodności własnej w temperaturze pokojowej wynosi 1,5·10 16 m -3 . Na właściwości elektryczne krystalicznego krzemu duży wpływ mają zawarte w nim mikrozanieczyszczenia. Aby uzyskać monokryształy krzemu o przewodności dziurowej, do krzemu wprowadza się dodatki pierwiastków III grupy - boru (cm. BOR (pierwiastek chemiczny), aluminium (cm. ALUMINIUM), gal (cm. GAL) i indie (cm. IND), o przewodności elektronowej - dodatki pierwiastków V-tej grupy - fosfor (cm. FOSFOR), arsen (cm. ARSEN) lub antymon (cm. ANTYMON). Właściwości elektryczne krzemu można zmieniać, zmieniając warunki przetwarzania monokryształów, w szczególności traktując powierzchnię krzemu różnymi środkami chemicznymi.
Krzem jest nieaktywny chemicznie. W temperaturze pokojowej reaguje tylko z gazowym fluorem, tworząc lotny tetrafluorek krzemu SiF4. Po podgrzaniu do temperatury 400-500°C krzem reaguje z tlenem tworząc dwutlenek SiO 2 , z chlorem, bromem i jodem - tworząc odpowiednie lotne tetrahalogenki SiHal 4 .
Krzem nie reaguje bezpośrednio z wodorem, związki krzemu z wodorem to silany (cm. SILANÓW) o wzorze ogólnym Si n H 2n+2 - otrzymywany pośrednio. Monosilan SiH 4 (często nazywany po prostu silanem) uwalnia się podczas oddziaływania krzemków metali z roztworami kwasów, np.:
Ca 2 Si + 4HCl \u003d 2CaCl 2 + SiH 4
Powstający w tej reakcji silan SiH 4 zawiera domieszkę innych silanów, w szczególności disilanu Si 2 H 6 i trisilanu Si 3 H 8, w których znajduje się łańcuch atomów krzemu połączonych pojedynczymi wiązaniami (-Si-Si-Si -) .
Z azotem krzem w temperaturze około 1000°C tworzy azotek Si 3 N 4 , z termicznie i chemicznie trwałymi borami borkami SiB 3 , SiB 6 i SiB 12 . Związek krzemu i jego najbliższy analog według układu okresowego - węgiel - węglik krzemu SiC (karborund (cm. KARBORUND)) charakteryzuje się dużą twardością i niską aktywnością chemiczną. Karborund jest szeroko stosowany jako materiał ścierny.
Podczas ogrzewania krzemu z metalami powstają krzemki (cm. KRZEMIANKI). Krzemki można podzielić na dwie grupy: jonowo-kowalencyjne (krzemki metali alkalicznych, metali ziem alkalicznych i magnez, takie jak Ca 2 Si, Mg 2 Si itp.) oraz metalopodobne (krzemki metali przejściowych). Krzemki metali aktywnych rozkładają się pod wpływem kwasów, krzemki metali przejściowych są stabilne chemicznie i nie rozkładają się pod działaniem kwasów. Krzemki metalopodobne mają wysokie temperatury topnienia (do 2000°C). Najczęściej powstają metalopodobne krzemki o składach MSi, M3Si2, M2Si3, M5Si3 i MSi2. Krzemki metalopodobne są chemicznie obojętne, odporne na działanie tlenu nawet w wysokich temperaturach.
Dwutlenek krzemu SiO 2 to kwaśny tlenek, który nie reaguje z wodą. Istnieje w postaci kilku modyfikacji polimorficznych (kwarc (cm. KWARC), trydymit, krystobalit, szklisty SiO 2). Z tych modyfikacji największą wartość praktyczną ma kwarc. Kwarc ma właściwości piezoelektryczne (cm. MATERIAŁY PIEZOELEKTRYCZNE), jest przezroczysty dla promieniowania ultrafioletowego (UV). Charakteryzuje się bardzo niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej, dzięki czemu naczynia z kwarcu nie pękają przy spadkach temperatury do 1000 stopni.
Kwarc jest chemicznie odporny na kwasy, ale reaguje z kwasem fluorowodorowym:
SiO2 + 6HF \u003d H2 + 2H2O
oraz gazowy fluorowodór HF:
SiO 2 + 4HF \u003d SiF 4 + 2H 2 O
Te dwie reakcje są szeroko stosowane do trawienia szkła.
W przypadku stopienia SiO 2 z alkaliami i tlenkami zasadowymi, a także z węglanami metali aktywnych powstają krzemiany (cm. krzemiany)- sole bardzo słabych, nierozpuszczalnych w wodzie kwasów krzemowych, które nie mają stałego składu (cm. KWASY KRZEMOWE) ogólny wzór xH 2 O ySiO 2 (dość często w literaturze nie piszą bardzo dokładnie nie o kwasach krzemowych, ale o kwasie krzemowym, chociaż w rzeczywistości mówimy o tym samym). Na przykład ortokrzemian sodu można otrzymać:
SiO2 + 4NaOH \u003d (2Na2O) SiO2 + 2H2O,
metakrzemian wapnia:
SiO 2 + CaO \u003d CaO SiO 2
lub mieszany krzemian wapnia i sodu:
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2CO 2
Szyba okienna wykonana jest z krzemianu Na 2 O CaO 6SiO 2 .
Należy zauważyć, że większość krzemianów nie ma stałego składu. Spośród wszystkich krzemianów tylko krzemiany sodu i potasu są rozpuszczalne w wodzie. Roztwory tych krzemianów w wodzie nazywane są szkłem rozpuszczalnym. Ze względu na hydrolizę roztwory te charakteryzują się silnie zasadowym środowiskiem. Hydrolizowane krzemiany charakteryzują się tworzeniem roztworów nie prawdziwych, lecz koloidalnych. Podczas zakwaszania roztworów krzemianów sodu lub potasu wytrąca się galaretowaty biały osad uwodnionych kwasów krzemowych.
Głównym elementem strukturalnym zarówno stałego dwutlenku krzemu, jak i wszystkich krzemianów jest grupa, w której atom krzemu Si jest otoczony czworościanem czterech atomów tlenu O. W tym przypadku każdy atom tlenu jest połączony z dwoma atomami krzemu. Fragmenty można łączyć ze sobą na różne sposoby. Wśród krzemianów, w zależności od charakteru zawartych w nich wiązań, fragmenty dzielą się na wyspowe, łańcuchowe, wstęgowe, warstwowe, szkieletowe i inne.
Gdy SiO2 jest redukowany krzemem w wysokich temperaturach, powstaje tlenek krzemu o składzie SiO.
Krzem charakteryzuje się tworzeniem związków krzemoorganicznych (cm. ZWIĄZKI KRZEMU), w którym atomy krzemu są połączone w długie łańcuchy dzięki mostkującym atomom tlenu -O-, a do każdego atomu krzemu, z wyjątkiem dwóch atomów O, dwóch kolejnych rodników organicznych R 1 i R 2 \u003d CH 3, C 2 H 5, C6 są przyłączone do H5, CH2CH2CF3 i innych.
Podanie
Krzem jest używany jako materiał półprzewodnikowy. Kwarc jest używany jako materiał piezoelektryczny, jako materiał do produkcji żaroodpornych naczyń chemicznych (kwarcowych) oraz lamp na promieniowanie UV. Krzemiany są szeroko stosowane jako materiały budowlane. Szyby okienne to amorficzne krzemiany. Materiały silikonowe charakteryzują się wysoką odpornością na ścieranie i znajdują szerokie zastosowanie w praktyce jako oleje silikonowe, kleje, gumy i lakiery.
Rola biologiczna
Dla niektórych organizmów krzem jest ważnym pierwiastkiem biogennym. (cm. ELEMENTY BIOGENICZNE). Jest częścią struktur nośnych roślin i struktur szkieletowych zwierząt. W dużych ilościach krzem jest zagęszczany przez organizmy morskie – okrzemki. (cm. ALGI Okrzemkowe), radiolarians (cm. RADIOLARIA), gąbki (cm. GĄBKA). Ludzka tkanka mięśniowa zawiera (1-2) 10 -2% krzemu, tkanka kostna - 17 10 -4%, krew - 3,9 mg/l. Wraz z pożywieniem codziennie do organizmu człowieka dostaje się do 1 g krzemu.
Związki krzemu nie są trujące. Jednak bardzo niebezpieczne jest wdychanie silnie rozproszonych cząstek zarówno krzemianów, jak i dwutlenku krzemu, które powstają np. podczas prac strzałowych, podczas dłutowania skał w kopalniach, podczas pracy piaskarek itp. Dostające się do płuc mikrocząstki SiO 2 krystalizują w nich, a powstałe kryształy niszczą tkankę płucną i powodują poważną chorobę - krzemicę (cm. KRZEMIOZA). Aby zapobiec przedostawaniu się tego niebezpiecznego pyłu do płuc, do ochrony dróg oddechowych należy używać respiratora.

słownik encyklopedyczny. 2009 .

Synonimy:

Zobacz, co „krzem” znajduje się w innych słownikach:

- (symbol Si), rozpowszechniony szary pierwiastek chemiczny IV grupy układu okresowego pierwiastków, niemetaliczny. Po raz pierwszy został wyizolowany przez Jensa BERZELIUSA w 1824 roku. Krzem występuje tylko w związkach takich jak KRZEMIONKA (dwutlenek krzemu) lub w ... ... Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny

Krzem- otrzymywany jest prawie wyłącznie w procesie karbotermicznej redukcji dwutlenku krzemu w elektrycznych piecach łukowych. Jest to kiepski przewodnik ciepła i elektryczności, twardszy niż szkło, zwykle w postaci proszku lub częściej bezkształtnych kawałków…… Oficjalna terminologia

KRZEM- chem. pierwiastek, niemetal, symbol Si (łac. Silicium), at. n. 14, godz. m. 28.08; znany jest krzem amorficzny i krystaliczny (który jest zbudowany z kryształów tego samego typu co diament). Amorficzny brązowy proszek K. o strukturze sześciennej w silnie zdyspergowanym ... ... Wielka Encyklopedia Politechniczna

- (krzem), Si, pierwiastek chemiczny IV grupy układu okresowego, liczba atomowa 14, masa atomowa 28,0855; niemetalowy, t.t. 1415shC. Krzem jest drugim po tlenie najliczniejszym pierwiastkiem na Ziemi, jego zawartość w skorupie ziemskiej wynosi 27,6% mas.... ... Współczesna encyklopedia

Si (łac. Silicium * a. silicium, krzem; n. Silizium; f. silicium; i. siliseo), chem. element IV grupa okresowa. Systemy Mendelejewa, przy ul. n. 14, godz. m. 28.086. W naturze występują 3 stabilne izotopy 28Si (92,27), 29Si (4,68%), 30Si (3 ... Encyklopedia geologiczna

Związki krzemu, szeroko rozpowszechnione na ziemi, są znane człowiekowi od epoki kamienia. Użycie narzędzi kamiennych do pracy i polowań trwało przez kilka tysiącleci. Stosowanie związków krzemu związanych z ich przetwarzaniem – produkcją szkła – rozpoczęło się około 3000 lat p.n.e. mi. (w starożytnym Egipcie). Najwcześniejszym znanym związkiem krzemu jest tlenek SiO 2 (krzemionka). W XVIII wieku krzemionkę uważano za ciało proste i określano jako „ziemi” (co odzwierciedla jej nazwa). Złożoność składu krzemionki ustalił I. Ya Berzelius. Był pierwszym, w 1825, który uzyskał pierwiastkowy krzem z fluorku krzemu SiF 4 , redukując go metalicznym potasem. Nowemu pierwiastkowi nadano nazwę „krzem” (od łac. silex – krzemień). Rosyjska nazwa została wprowadzona przez GI Hessa w 1834 roku.

Dystrybucja krzemu w przyrodzie. Pod względem występowania w skorupie ziemskiej krzem jest drugim (po tlenie) pierwiastkiem, jego średnia zawartość w litosferze wynosi 29,5% (masy). W skorupie ziemskiej krzem odgrywa tę samą podstawową rolę, co węgiel w królestwie zwierząt i roślin. Dla geochemii krzemu ważne jest jego wyjątkowo silne wiązanie z tlenem. Około 12% litosfery stanowi krzemionka SiO 2 w postaci kwarcu mineralnego i jego odmian. 75% litosfery składa się z różnych krzemianów i glinokrzemianów (skalenie, miki, amfibole itp.). Całkowita liczba minerałów zawierających krzemionkę przekracza 400.

Krzem jest słabo różnicowany w procesach magmowych: kumuluje się zarówno w granitoidach (32,3%), jak iw skałach ultramaficznych (19%). W wysokich temperaturach i wysokich ciśnieniach wzrasta rozpuszczalność SiO2. Może również migrować wraz z parą wodną, ​​dlatego pegmatyty żył hydrotermalnych charakteryzują się znacznym stężeniem kwarcu, który często kojarzony jest z pierwiastkami kruszcowymi (żyły złoto-kwarcowe, kwarcowo-kasyterytowe i inne).

Właściwości fizyczne krzemu. Krzem tworzy ciemnoszare kryształy o metalicznym połysku, mające sześcienną siatkę typu diamentowego o centralnej powierzchni, o okresie a = 5,431 Å, gęstości 2,33 g/cm3. Przy bardzo wysokich ciśnieniach uzyskano nową (prawdopodobnie heksagonalną) modyfikację o gęstości 2,55 g/cm3. Krzem topi się w 1417°C i wrze w 2600°C. Ciepło właściwe (przy 20-100 °C) 800 J/(kg K) lub 0,191 cal/(g deg); przewodność cieplna, nawet dla najczystszych próbek, nie jest stała i mieści się w przedziale (25°C) 84-126 W/(m·K), czyli 0,20-0,30 cal/(cm·s·d). Współczynnik temperaturowy rozszerzalności liniowej 2,33·10 -6 K -1 poniżej 120 K staje się ujemny. Krzem jest przezroczysty dla długofalowych promieni podczerwonych; współczynnik załamania światła (dla λ = 6 μm) 3,42; stała dielektryczna 11.7. Krzem jest diamagnetyczny, atomowa podatność magnetyczna -0,13-10 -6. Twardość krzemu według Mohsa 7,0 według Brinella 2,4 Gn/m2 (240 kgf/mm2), moduł sprężystości 109 Gn/m2 (10 890 kgf/mm2), współczynnik ściśliwości 0,325 10 -6 cm2/kg . Krzem jest materiałem kruchym; zauważalne odkształcenia plastyczne zaczynają się w temperaturach powyżej 800°C.

Krzem to półprzewodnik o szerokim spektrum zastosowań. Właściwości elektryczne krzemu w dużym stopniu zależą od zanieczyszczeń. Zakłada się, że wewnętrzna oporność elektryczna objętości właściwej krzemu w temperaturze pokojowej wynosi 2,3·10 3 om·m (2,3·10 5 om·cm).

Półprzewodnik Krzem o przewodności typu p (dodatki B, Al, In lub Ga) i typu n (dodatki P, Bi, As lub Sb) ma znacznie mniejszą rezystancję. Pasmo zabronione zgodnie z pomiarami elektrycznymi wynosi 1,21 eV w 0 K i spada do 1,119 eV w 300 K.

Właściwości chemiczne krzemu. Zgodnie z pozycją krzemu w układzie okresowym Mendelejewa, 14 elektronów atomu krzemu jest rozmieszczonych na trzech powłokach: w pierwszej (z jądra) 2 elektrony, w drugiej 8, w trzeciej (wartościowości) 4; konfiguracja powłoki elektronowej 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 . Sekwencyjne potencjały jonizacji (eV): 8,149; 16.34; 33.46 i 45.13. Promień atomowy 1,33 ł promień kowalencyjny 1,17 ł promienie jonowe Si 4+ 0,39 ł Si 4- 1,98 Ł.

W związkach Krzem (podobny do węgla) jest 4-wartościowy. Jednak w przeciwieństwie do węgla Krzem, wraz z liczbą koordynacyjną 4, wykazuje liczbę koordynacyjną 6, co tłumaczy się dużą objętością jego atomu (fluorki krzemu zawierające grupę 2- są przykładem takich związków).

Wiązanie chemiczne atomu krzemu z innymi atomami jest zwykle przeprowadzane przez orbitale hybrydowe sp 3, ale możliwe jest również zaangażowanie dwóch z jego pięciu (wolnych) orbitali 3d, zwłaszcza gdy krzem jest sześciokoordynacyjny. Krzem w związkach z niemetalami ma niską wartość elektroujemności 1,8 (w stosunku do 2,5 dla węgla; 3,0 dla azotu itd.), a związki te mają charakter polarny. Wysoka energia wiązania z tlenem Si - O, równa 464 kJ/mol (111 kcal/mol), decyduje o stabilności jego związków tlenowych (SiO 2 i krzemiany). Energia wiązania Si-Si jest niska, 176 kJ/mol (42 kcal/mol); w przeciwieństwie do węgla, krzem nie charakteryzuje się tworzeniem długich łańcuchów i wiązaniem podwójnym między atomami Si. Dzięki tworzeniu ochronnej warstwy tlenkowej krzem jest stabilny nawet w podwyższonych temperaturach powietrza. W tlenie utlenia się począwszy od 400 ° C, tworząc tlenek krzemu (IV) SiO 2. Znany jest również tlenek krzemu (II) SiO, który jest stabilny w wysokich temperaturach w postaci gazu; w wyniku szybkiego schłodzenia można otrzymać stały produkt, który łatwo rozkłada się na cienką mieszaninę Si i SiO2. Krzem jest odporny na kwasy i rozpuszcza się tylko w mieszaninie kwasu azotowego i fluorowodorowego; łatwo rozpuszcza się w gorących roztworach alkalicznych z wydzielaniem wodoru. Krzem reaguje z fluorem w temperaturze pokojowej, z innymi halogenami - po ogrzaniu tworzy związki o ogólnym wzorze SiX4. Wodór nie reaguje bezpośrednio z krzemem, a wodorki krzemu (silany) są otrzymywane przez rozkład krzemków (patrz poniżej). Znane są wodory krzemu od SiH4 do Si8H18 (podobny skład do węglowodorów nasyconych). Krzem tworzy 2 grupy silanów zawierających tlen - siloksany i silokseny. Krzem reaguje z azotem w temperaturach powyżej 1000°C. Azotek Si 3 N 4 ma duże znaczenie praktyczne, nie utlenia się w powietrzu nawet przy 1200°C, jest odporny na kwasy (z wyjątkiem kwasu azotowego) i zasady, a także do stopionych metali i żużli, co czyni go cennym surowcem dla przemysłu chemicznego, do produkcji materiałów ogniotrwałych i innych. Związki krzemu z węglem (węglik krzemu SiC) i borem (SiB 3 , SiB 6 , SiB 12) charakteryzują się dużą twardością oraz odpornością termiczną i chemiczną. Po podgrzaniu krzem reaguje (w obecności katalizatorów metalicznych, takich jak miedź) ze związkami chloroorganicznymi (na przykład z CH 3 Cl), tworząc organohalosilany [na przykład Si(CH 3) 3 Cl], które są wykorzystywane do synteza wielu związków krzemoorganicznych.

Krzem tworzy związki z prawie wszystkimi metalami - krzemkami (związków nie znaleziono tylko z Bi, Tl, Pb, Hg). Otrzymano ponad 250 krzemków, których skład (MeSi, MeSi 2 , Me 5 Si 3 , Me 3 Si, Me 2 Si i inne) zwykle nie odpowiada wartościowościom klasycznym. Krzemki wyróżniają się ogniotrwałością i twardością; największe znaczenie praktyczne mają żelazokrzem (reduktor w wytopie stopów specjalnych, patrz Żelazostopy) oraz krzemek molibdenu MoSi 2 (elektryczne grzejniki pieców, łopatki turbin gazowych itp.).

Zdobycie krzemu. Krzem o czystości technicznej (95-98%) otrzymuje się w łuku elektrycznym poprzez redukcję krzemionki SiO 2 pomiędzy elektrodami grafitowymi. W związku z rozwojem technologii półprzewodnikowej opracowano metody otrzymywania czystego, a szczególnie czystego krzemu, co wymaga wstępnej syntezy najczystszych wyjściowych związków krzemu, z których krzem jest ekstrahowany poprzez redukcję lub rozkład termiczny.

Czysty półprzewodnikowy krzem otrzymuje się w dwóch postaciach: polikrystalicznej (przez redukcję SiCl 4 lub SiHCl 3 cynkiem lub wodorem, rozkład termiczny SiI 4 i SiH 4) oraz monokrystalicznej (przez beztyglowe topienie w strefie i „wyciąganie” monokryształu z stopiony krzem – metoda Czochralskiego).

Zastosowanie krzemu. Specjalnie domieszkowany krzem jest szeroko stosowany jako materiał do produkcji urządzeń półprzewodnikowych (tranzystory, termistory, prostowniki mocy, tyrystory; fotokomórki słoneczne stosowane w statkach kosmicznych itp.). Ponieważ krzem jest przezroczysty dla promieni o długości fali od 1 do 9 mikronów, stosuje się go w optyce podczerwieni,

Krzem ma różnorodne i stale rozwijające się zastosowania. W metalurgii krzem służy do usuwania tlenu rozpuszczonego w stopionych metalach (odtlenianie). Krzem jest integralną częścią wielu stopów żelaza i metali nieżelaznych. Krzem zwykle nadaje stopom zwiększoną odporność na korozję, poprawia ich właściwości odlewnicze i zwiększa wytrzymałość mechaniczną; jednak na wyższych poziomach krzem może powodować kruchość. Najważniejsze z nich to stopy żelaza, miedzi i aluminium zawierające krzem. Coraz większa ilość krzemu wykorzystywana jest do syntezy związków krzemoorganicznych i krzemków. Krzemionka i wiele krzemianów (gliny, skalenie, miki, talki itp.) są przetwarzane przez przemysł szklarski, cementowy, ceramiczny, elektryczny i inne.

Krzem występuje w organizmie w postaci różnych związków biorących udział głównie w tworzeniu stałych części kostnych i tkanek. Niektóre rośliny morskie (na przykład okrzemki) i zwierzęta (na przykład gąbki z rogami krzemowymi, radiolarian) mogą gromadzić szczególnie dużo krzemu, tworząc grube osady tlenku krzemu (IV) na dnie oceanu, gdy umierają. W zimnych morzach i jeziorach w tropikach przeważają biogeniczne muły wzbogacone krzemem. morza - muły wapienne o niskiej zawartości krzemu. Wśród roślin lądowych duże ilości krzemu gromadzą trawy, turzyce, palmy i skrzypy. U kręgowców zawartość tlenku krzemu (IV) w substancjach popiołu wynosi 0,1-0,5%. Krzem znajduje się w największych ilościach w gęstej tkance łącznej, nerkach i trzustce. Dzienna dieta człowieka zawiera do 1 g krzemu. Dzięki wysokiej zawartości pyłu tlenku krzemu (IV) w powietrzu, dostaje się on do płuc człowieka i powoduje chorobę - krzemicę.

Krzem w ciele. Krzem występuje w organizmie w postaci różnych związków biorących udział głównie w tworzeniu stałych części kostnych i tkanek. Niektóre rośliny morskie (na przykład okrzemki) i zwierzęta (na przykład gąbki z rogami krzemowymi, radiolarian) mogą gromadzić szczególnie dużo krzemu, tworząc grube osady tlenku krzemu (IV) na dnie oceanu, gdy umierają. W zimnych morzach i jeziorach w tropikach przeważają biogeniczne muły wzbogacone krzemem. morza - muły wapienne o niskiej zawartości krzemu. Wśród roślin lądowych duże ilości krzemu gromadzą trawy, turzyce, palmy i skrzypy. U kręgowców zawartość tlenku krzemu (IV) w substancjach popiołu wynosi 0,1-0,5%. Krzem znajduje się w największych ilościach w gęstej tkance łącznej, nerkach i trzustce. Dzienna dieta człowieka zawiera do 1 g krzemu. Dzięki wysokiej zawartości pyłu tlenku krzemu (IV) w powietrzu, dostaje się on do płuc człowieka i powoduje chorobę - krzemicę.

Krzem w postaci wolnej został wyizolowany w 1811 roku przez J. Gay-Lussaca i L. Tenarda przez przepuszczanie oparów fluorku krzemu przez metaliczny potas, ale nie został przez nich opisany jako pierwiastek. Szwedzki chemik J. Berzelius w 1823 r. podał opis krzemu otrzymanego przez niego przez traktowanie soli potasowej K 2 SiF 6 metalicznym potasem w wysokiej temperaturze. Nowemu pierwiastkowi nadano nazwę „krzem” (od łac. silex – krzemień). Rosyjska nazwa „krzem” została wprowadzona w 1834 roku przez rosyjskiego chemika niemieckiego Iwanowicza Hessa. Przetłumaczone z innego greckiego. krhmnoz- „klif, góra”.

Będąc na łonie natury, zdobywając:

W naturze krzem występuje w postaci dwutlenku i krzemianów o różnym składzie. Naturalny dwutlenek krzemu występuje głównie w postaci kwarcu, choć istnieją inne minerały – krystobalit, trydymit, kityt, kuzyt. Krzemionka amorficzna znajduje się w osadach okrzemek na dnie mórz i oceanów – osady te powstały z SiO 2, który wchodził w skład okrzemek i niektórych orzęsków.
Wolny krzem można otrzymać przez kalcynowanie drobnego białego piasku z magnezem, który w składzie chemicznym jest prawie czystym tlenkiem krzemu SiO 2 +2Mg=2MgO+Si. Krzem klasy przemysłowej otrzymuje się poprzez redukcję stopionego SiO 2 koksem w temperaturze około 1800°C w piecach łukowych. Czystość uzyskanego w ten sposób krzemu może osiągnąć 99,9% (główne zanieczyszczenia to węgiel, metale).

Właściwości fizyczne:

Krzem amorficzny ma postać brązowego proszku o gęstości 2,0 g/cm 3 . Krzem krystaliczny - ciemnoszara, błyszcząca substancja krystaliczna, krucha i bardzo twarda, krystalizuje w siatce diamentu. Jest to typowy półprzewodnik (lepiej przewodzi prąd niż izolator gumowy, a gorzej niż przewodnik - miedź). Krzem jest kruchy, dopiero po podgrzaniu powyżej 800°C staje się plastyczny. Co ciekawe, krzem jest przezroczysty dla promieniowania podczerwonego, począwszy od długości fali 1,1 mikrometra.

Właściwości chemiczne:

Krzem jest nieaktywny chemicznie. W temperaturze pokojowej reaguje tylko z gazowym fluorem, tworząc lotny tetrafluorek krzemu SiF4. Po podgrzaniu do temperatury 400–500 °C krzem reaguje z tlenem, tworząc dwutlenek iz chlorem, bromem i jodem, tworząc odpowiednie łatwo lotne tetrahalogenki SiHal 4 . W temperaturze około 1000°C krzem reaguje z azotem tworząc azotek Si 3 N 4 , z termicznie i chemicznie stabilnymi borami SiB 3 , SiB 6 i SiB 12 . Krzem nie reaguje bezpośrednio z wodorem.
Do trawienia krzemu najczęściej stosuje się mieszaninę kwasu fluorowodorowego i azotowego.
Krzem rozpuszcza się w gorących roztworach alkalicznych: Si + 2KOH + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2
Krzem charakteryzują związki o stopniu utlenienia +4 lub -4.

Najważniejsze połączenia:

Dwutlenek krzemu, SiO 2- (bezwodnik krzemowy), bezbarwny. Chrystus. substancja ogniotrwała (1720 C), o dużej twardości. Tlenek kwasowy, nieaktywny chemicznie, oddziałuje z roztworami kwasu fluorowodorowego i zasad, tworząc w tym ostatnim przypadku sole kwasów krzemowych – krzemiany. Krzemiany powstają również, gdy tlenek krzemu łączy się z alkaliami, tlenkami zasadowymi i niektórymi solami.
SiO2 + 4NaOH = Na4 SiO4 + 2H2O; SiO 2 + CaO \u003d CaSiO 3;
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 CaSi 6 O 14 + 2CO 2 (mieszany krzemian sodowo-wapniowy, szkło)
Kwasy krzemowe- słaby, nierozpuszczalny, powstały przez dodanie kwasu do roztworu krzemianu w postaci żelu (substancja galaretowata). H 4 SiO 4 (ortokrzem) i H 2 SiO 3 (metasilikon lub krzem) istnieją tylko w roztworze i nieodwracalnie zamieniają się w SiO 2 po podgrzaniu i wysuszeniu. Powstały stały porowaty produkt - Żel krzemionkowy, ma rozwiniętą powierzchnię i jest stosowany jako adsorbent gazu, środek osuszający, katalizator i nośnik katalizatora.
krzemiany- sole kwasów krzemowych w większości (z wyjątkiem krzemianów sodu i potasu) są nierozpuszczalne w wodzie. Krzemiany rozpuszczalne w roztworze ulegają silnej hydrolizie.
Związki wodorowe- analogi węglowodorów, silany, związki, w których atomy krzemu są połączone pojedynczym wiązaniem, Silen jeśli atomy krzemu są wiązane podwójnie. Podobnie jak węglowodory, związki te tworzą łańcuchy i pierścienie. Wszystkie silany mogą ulegać samozapłonowi, tworzyć mieszaniny wybuchowe z powietrzem i łatwo reagować z wodą: SiH 4 + 2H 2 O \u003d SiO 2 + 4H 2
Tetrafluorek krzemu SiF 4, gaz o nieprzyjemnym zapachu, trujący, powstający w wyniku działania kwasu fluorowodorowego (fluorowodorowego) na krzem i wiele jego związków, w tym szkło:
Na2SiO3 + 6HF = 2NaF + SiF4 + 3H2O
Reaguje z wodą tworząc krzemionkę i heksafluorokrzem(H 2 SiF 6) kwasy:
3SiF 4 + 3H 2 O \u003d 2H 2 SiF 6 + H 2 SiO 2
H 2 SiF 6 ma moc zbliżoną do kwasu siarkowego, sole to fluorokrzemiany.

Podanie:

Krzem znajduje największe zastosowanie w produkcji stopów do nadawania wytrzymałości aluminium, miedzi i magnezowi oraz do produkcji żelazokrzemków, które są ważne w produkcji stali i technologii półprzewodnikowej. Kryształy krzemu są wykorzystywane w ogniwach słonecznych i urządzeniach półprzewodnikowych - tranzystorach i diodach. Krzem służy również jako surowiec do produkcji związków krzemoorganicznych, czyli siloksanów, otrzymywanych w postaci olejów, smarów, tworzyw sztucznych i kauczuków syntetycznych. Nieorganiczne związki krzemu wykorzystywane są w technologii ceramiki i szkła jako materiał izolacyjny oraz piezokryształy.

Dla niektórych organizmów krzem jest ważnym pierwiastkiem biogennym. Jest częścią struktur nośnych roślin i struktur szkieletowych zwierząt. W dużych ilościach krzem jest zagęszczany przez organizmy morskie – okrzemki, radiolariany, gąbki. Duże ilości krzemu są skoncentrowane w skrzypach i zbożach, głównie w podrodzinach bambusa i ryżu, w tym w ryżu pospolitym. Ludzka tkanka mięśniowa zawiera (1-2) 10 -2% krzemu, tkanka kostna - 17 10 -4%, krew - 3,9 mg/l. Wraz z pożywieniem codziennie do organizmu człowieka dostaje się do 1 g krzemu.

Antonow S.M., Tomilin K.G.
KhF Tiumeń State University, 571 grup.

Źródła: krzem. Wikipedia; Krzem w internetowej encyklopedii „Krugosvet” , ;
Witryna krzemowa