КРЕМНИЙ — он нужен всем

Можно перепутать кремний, химический элемент, и кремень — минерал, которым пользовались наши далекие предки.

История

В истории открытия неметалла много знаменитых имен. Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар нашли новый элемент и выделили его в чистом виде. Берцелиус получил новый элемент хорошей чистоты и назвал его «силиций». А русский химик Гесс предложил называть новый элемент кремнием (от древне-греческого кремнос — гора).

Поликристаллический кремний (99,9 %)
Поликристаллический кремний (99,9 %)

Свойства

элемент кремнийКремний (Silicium, силициум, Si — обозначение в химических соединениях и реакциях). Это не металл, хотя по внешним характеристикам (металлический блеск, цвет) его сложно отличить от настоящих металлов. Он относится к полуметаллам (металлоидам). По типу проводимости относится к полупроводникам.

Существует в двух модификациях (видах): аморфной и кристаллической.

Химические свойства элемента:

  1. Химически малоактивен, «оживляется» только в присутствии газообразного фтора.
  2. При нагреве до 400-500°С происходит реакция с кислородом, образуется SiO2, диоксид кремния.
  3. Карборунд (SiC), очень твердый и химически малоактивный материал получают при высокой (более 1000°С) температуре.
  4. При взаимодействии с металлами образует силициды. Общая формула силицидов MenSim.
Строение кристаллической решетки подобно алмазной.
Свойства атома
Название, символ, номер Кремний/Silicium (Si), 14
Атомная масса
(молярная масса)
[28,086][комм 1][1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Ne] 3s2 3p2; в соед. [Ne] 3s 3p3 (гибридизация)
Радиус атома 132 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 111 пм
Радиус иона 42 (+4e), 271 (−4e) пм
Электроотрицательность 1,90 (шкала Полинга)
Электродный потенциал
Степени окисления −4, 0, +2; +4
Энергия ионизации
(первый электрон)
 786,0 (8,15) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 2,33 г/см³
Температура плавления 1414,85 °C (1688 K)
Температура кипения 2349,85 °C (2623 K)
Уд. теплота плавления 50,6 кДж/моль
Уд. теплота испарения 383 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 20,16[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём 12,1 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки кубическая, алмазная
Параметры решётки 5,4307 Å
Температура Дебая 645 ± 5[3] K
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) 149 Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-21-3
Рекомендуем:  ТИТАН - супермен среди металлов

Запасы, руды, минералы

Основной минерал кремния — песок. Кроме него, существуют:

  • кварц;
  • кварциты;
  • полевые шпаты;
  • силикаты;
  • алюмосиликаты.

Нашего героя в земной коре очень много (до 30% по массе). После углерода это второй элемент (по распространенности на планете).

металл кремний

Многие кремниевые соединения являются драгоценными и полудрагоценными камнями. Это аквамарин, изумруд, топаз, аметист, яшмы и топазы.

Сплавы, получение кремния

Silicium не может образовывать сплавы, это привилегия металлов. Зато он способен растворять многие металлы. Такие соединения, силициды, используют в промышленности.

К ним относят:

  • силумин;
  • ферросилиций;
  • сплав РС-1004;
  • сплав РС 1714;
  • сплав РС 4800;
  • сплав РС 5406.

Способы получения кремния:

  1. В печах шахтного типа восстановлением SiO2 коксом (технически чистый Silicium).
  2. Дальнейшую очистку продукта проводят по реакции SiCl4+2H2 = Si+4HCl (восстановление тетрахлорида водородом при высокой температуре).

Кристаллическая структура кремния

Сверхчистый продукт (поликремний) для производства полупроводников и солнечных элементов очищают дополнительно.

Плюсы и минусы

Достоинств у кремния предостаточно. Это:

  1. Доступность в добыче минералов, легкость получения продукта.
  2. Наш герой нетоксичен, это дает возможность использовать его в любой отрасли промышленности.
  3. Электро-и радиотехника не может обойтись без полупроводниковых свойств неметалла.
  4. Кремний способен образовывать множество полезных и разнообразных соединений.
К недостаткам отнесем хрупкость неметалла при хорошей твердости.

Применение

кремний

Области применения кремния трудно перечислить:

  • стекла;
  • цемент;
  • зажигалки;
  • оптоволокно;
  • керамика;
  • микропроцессоры.

В любой зубной пасте есть Е551 — аморфный диоксид кремния.

На основе кремниевых полупроводников устроены почти все электронные приборы.

Большинство наших домов на 20-40%% состоят из кремниевых минералов.

Как сырье технической чистоты Silicium применяют:

  1. В металлургии (как присадки, как раскислители в производстве чугуна и сталей).
  2. В производстве силанов и кремнийорганических материалов.
  3. В производстве солнечных батарей.

Синтетические SiC под названием муассанита с успехом заменяют алмазы в ювелирной промышленности.

Продукцией из песка, соды и извести стеклом — пользуются миллионы людей.

Красота и здоровье: полуметалл необходим человеческому организму для костей, волос, здоровой кожи. А силикон — материал, с помощью которого женщины исправляют свои формы.

Купить

На металлургическом рынке продают кремний трех видов — технический, кристаллический, механический.

Марка (вид) кремния, цена в руб/кг Содержание основного элемента
Кр00 Не менее 99%
Кр0; 300 Не менее 98, 8%
Кр1; от 170 Не менее 98%
Кр2; 180 Не меньше 97%

Стоимость товара у разных производителей может быть выше или ниже — ищите, где выгоднее.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector