Кремний

Раздел: 
Русская Химия

34. Кремний

Простое вещество – кремний; латинское название – Silicium; обозначение – Si.

Изотопы кремния охватывают диапазон от 82300 до 90500 электронных секций торовых вихрей.

Титульный атом кремния состоит из 86400 электронных секций.

Формирование атомов кремния похоже на формирование атомов бора и, особенно, углерода. Исходные торовые вихри кремния сминаются с четырёх сторон, образуя четырёхлучевые формы. Лучи представляют собой жёлобы с возникшими на их оконечностях первичными петлями. Лучи-жёлобы попарно объединяются и образуют двухжёлобовые стволы. Петли на их концах слипаются и нейтрализуются. При смыкании лучевых жёлобов возникают вторичные петли – по одной у каждой пары жёлобов.

На этом первый этап формирования атомов кремния заканчивается. Фигура атома приобретает вид двух атомов углерода, связанных перемычкой.

На втором этапе вытянутая фигура атома складывается пополам, вторичные петли слипаются и нейтрализуются, а стволы по мере возможности смыкаются.

В окончательном виде у атома кремния открытыми оказываются два стволовых жёлоба, на каждом из которых могут уложиться по два колечка молекулярного водорода.

Открытых петель у атома кремния нет; пожалуй, только этим он существенно отличается от атома углерода.

Фигура атома кремния очень удобна для соединения с атомами кислорода; они прилипают к нему с двух сторон,- в результате возникает довольно прочная молекула оксида кремния SiO2.

В принципе атом кремния может присоединять и по одному атому кислорода с образованием SiO, но в таких случаях второй жёлоб остаётся у кремния открытым и готовым сомкнуться с любым подходящим атомом. Удержать такое неустойчивое вещество можно только в инертной среде.

Неустойчивым является и соединение кремния с водородом – так называемый силан с формулой SiHm2. Колечки молекул водорода прилипают к жёлобам атома кремния очень короткими участками и легко уступают свои места тем же атомам кислорода.

У оксида кремния SiO2 остаются открытыми небольшие участки жёлобов, которыми он может соединяться с другими атомарными образованиями, в частности с молекулами воды OHm.

 

Кремний в Природе. Кремний в Природе распространён очень широко. Он составляет почти треть всей массы земной коры. А в соединениях с другими веществами (в частности с алюминием) – почти три четверти.

В чистом виде в Природе кремний не встречается.

Хорошо известен оксид кремния SiO2; это – чистый песок. Он может быть как в виде обычного песка (кремнезёма), так и в виде крупных кристаллов – кварца, горного хрусталя.

Оксид кремния составляет основу таких полудрагоценных камней, как агат, аметист, яшма.

В соединениях с окислами металлов оксид кремния образует такие сложные вещества, как каолинит Al2O3*(SiO2)2*(OHm)2, полевой шпат K2O*Al2O3*(SiO2)6, слюду K2O*(Al2O3)3*(SiO2)6, асбест (MgO)3*(SiO2)2*(OHm)2.

 

Использование кремния. Всевозможные соединения кремния служат основой для производства силикатного кирпича, цемента, фаянса, керамики, стекла, фарфора.

Кварцевое стекло получают переплавкой чистого песка. 

Другие виды стёкол образуются в результате переплавки различных смесей песка с окислами металлов (цветное стекло), с известняком и содой.

При производстве фаянса, фарфора и гончарных изделий измельчённые смеси из глинистых веществ, кварца и полевого шпата сначала разбавляют водой, замешивают и формируют изделия, а потом обжигают их на огне с тем, чтобы прокаливанием удалить из них воду.

Подобным образом удаляется вода из смеси глины и известняка при изготовлении цемента. В строительстве цементный порошок, наоборот, разбавляют водой, и он, затвердевая, склеивает кирпичи.

В машиностроении используется так называемый карборунд – соединения кремния с углеродом SiC. Кристаллы карборунда – очень твёрдые и жаростойкие. Их используют как абразив для заточки режущих инструментов – резцов.

Добавка кремния в стали делает их более упругими, а детали из этих сталей противостоят грубому истиранию. Поэтому из такой стали изготавливают траки для гусеничных машин.

Очень перспективны кремнийорганические вещества. Они похожи на углеродные органические соединения. Среди них – теплостойкий и морозоустойчивый каучук, кремнийорганические лаки (применяемые в качестве изолирующих покрытий для электрических проводов) и другие.

Сверхчистый кремний широко используется в электронике. На подложках из него формируют очень сложные и очень компактные электронные схемы.

Сверхчистым кремнием покрывают солнечные батареи, способные превращать в электричество до 15 процентов падающего на них света.

К оглавлению                Назад        обсуждение        Далее                Следующий раздел или книга