«Кремний, его свойства и аллотропные изменения. Кремний биогенный элемент. Аллотропия кремния

Аллотропия (от др.-греч. αλλος – «другой», τροπος – «поворот, свойство») – существование двух и более простых веществ одного и того же химического элемента, различных по строению и свойствам – так называемых аллотропных модификаций или форм.

Явление аллотропии обусловлено либо различным составом молекул простого вещества (аллотропия состава), либо способом размещения атомов или молекул в кристаллической решётке (аллотропия формы).

2.1 Кристаллический кремний

Кристаллический кремний – это основная форма, в которой используется кремний при производстве фотоэлектрических преобразователей и твердотельных электронных приборов методами планарной технологии. Активно развивается использование кремния в виде тонких плёнок (эпитаксиальных слоёв) кристаллической и аморфной структуры на различных подложках. Темно-серое вещество с металлическим блеском, большая твердость, хрупкость, полупроводник, инертен.

В зависимости от предназначения различают:

1 Кремний электронного качества (т. н. «электронный кремний») – наиболее качественный кремний с содержанием кремния свыше 99,999 % по весу, более высокими показателями по времени жизни (свыше 25 мкс), используемый для производства твердотельных электронных приборов, микросхем и т. п. Удельное электрическое сопротивление кремния электронного качества может находиться в интервале примерно от 0,001 до 150 Ом·см, но при этом величина сопротивления должна быть обеспечена исключительно заданной примесью т. е. попадание в кристалл других примесей, хотя бы и обеспечивающих заданное удельное электрическое сопротивление, как правило, недопустимо. Основная масса кристаллов кремния электронного качества является т.н. "бездислокационными кристаллами", т. е. плотность дислокаций в них не превышает 10 см −2 , однако, в некоторых случаях, для изготовления электронных приборов также применяются слитки с двойниковой или даже поликристаллической структурой.

2 Кремний солнечного качества (т. н. «солнечный кремний») – кремний с содержанием кремния свыше 99,99 % по весу, со средними значениями времени жизни неравновесных носителей и удельного электросопротивления (до 25мкс и до 10 Ом.см), используемый для производства фотоэлектрических преобразователей (солнечных батарей);

3 Технический кремний – блоки кремния поликристаллической структуры, полученного методом карботермического восстановления из чистого кварцевого песка; содержит 98 % кремния, основная примесь – углерод, отличается высоким содержанием легирующих элементов – бора, фосфора, алюминия; в основном используется для получения поликристаллического

кремния; в 2006–2009 гг. в связи с дефицитом кремниевого сырья солнечного качества предпринимались попытки использования этого материала для производства кристаллического кремния солнечного качества: для этого производилась доочистка технического кремния путём дробления по межкристаллитным границам и стравливания примесей, концентрирующихся на границах, затем производилась перекристаллизация одним из вышеупомянутых способов).

В зависимости от способа перекристаллизации различают:

– кремний монокристаллический - цилиндрические слитки кремния моно- и поликристаллической структуры с диаметром до 400 мм, полученные методом Чохральского. В монокремнии кристаллическая структура однородна, без границ зерен (что заметно даже по внешнему виду). Упорядоченное расположение атомов кремния в монокристаллической решетке кремния создает четкую зонную структуру. Каждый атом кремния имеет 4 электрона на внешней оболочке. Электроны соседних атомов образуют пары, принадлежащие обоим атомам одновременно, таким образом, каждый атом имеет 4 связи с соседними атомами.

Поведение монокристаллического кремния хорошо предсказуемо, однако, из-за низкой скорости роста и сложности процесса производства он является самым дорогостоящим видом кремния. Монокристаллический кремний является основой современной электронной техники. К нему предъявляются чрезвычайно высокие требования по чистоте и совершенству структуры. Концентрации электрически активных легирующих примесей обычно находятся в пределах 10 13 –10 18 см³, электрически активных фоновых примесей - менее 10 15 см³, а электрически неактивных примесей – менее 10 18 –10 19 см³. Основными типами структурных дефектов являются так называемые микродефекты. Как правило, они представляют собой мелкие дислокационные петли или кластеры собственных и примесных точечных дефектов.

– кремний монокристаллический бестигельный – цилиндрические слитки кремния монокристалической структуры с диаметром до 150 мм, полученные методом бестигельной зонной плавки;

– мультикремний - прямоугольные блоки кремния поликристаллической структуры с размерами до 1000х1000х600мм, полученные методом направленной кристаллизации в контейнере. Занимает промежуточное положение между поли- и мнокристаллическим кремнием по размеру и количеству кристаллов. Вырастить мультикристаллы кремния гораздо проще, чем монокристаллы, поэтому их стоимость ниже. Однако, качество мультикристалла по сравнению с монокристаллом также ниже из-за наличия множества границ зерен монокристаллов, из которых состоит мультикристалл. Границы зерен создают дополнительные дефектные уровни в запрещенной зоне полупроводника, являясь локальными центрами с высокой скоростью рекомбинации, что приводит к уменьшению общего

времени жизни неосновных носителей. Кроме того границы зерен уменьшают производительность препятствуя току носителей и создавая шунтирующие пути для тока, текущего через p-n переход.

Чтобы избежать слишком больших рекомбинационных потерь на границах зерен, размер зерен должен быть как минимум несколько миллиметров. Это условие также означает, что размеры одного зерна будут больше, чем толщина солнечного элемента, что уменьшит сопротивление току носителей и общую протяженность пограничных областей в солнечном элементе. Такой мультикристалличнеский кремний широко используется в коммерческих солнечных элементах.

– поликремний представляет собой высокочистый кремний с содержанием примесей менее 0,0001 %, состоящий из большого числа небольших кристаллических зерен, ориентированных друг относительно друга хаотически.

По сути, технический кремний тоже является поликристаллическим, однако, во избежание путаницы, понятие «поликристаллический кремний» применяется только к особо чистому полупроводниковому кремнию. Поликремний - наиболее чистая форма промышленно производимого кремния и основной материал для микроэлектроники и солнечной энергетики – полуфабрикат, получаемый очисткой технического кремния хлоридными методами и используемый для производства моно- и мультикристаллического кремния.

В настоящее время различают поликремний «электронного» (полупроводникового) качества (содержанием примесей менее 1·10 -10  %) и поликремний «солнечного» качества (содержанием примесей менее 1·10 -5  %).Большая часть поликристаллического кремния в мире производится в форме цилиндрических стержней серого цвета с шершавой дендритной поверхностью. В центре стержня находится «затравка» из моно- или поликремния круглого или квадратного сечения диаметром (стороной) 8–10 мм. От «затравки» перпендикулярно к образующей прорастают плотноупакованные кристаллиты в виде коротких игл, с сечением менее 1 мм.

Поликремний является сырьем для производства более совершенных видов кремния – мультикристаллического кремния (мультикремния) и монокристаллического кремния (монокремния), а также в некоторых сферах применения может использоваться в чистом виде.

–. кремниевый скрап - обрезки, обломки и другие чистые отходы производства кремния описанными выше методами без следов окисления, вплавленных частей тигля либо футеровки – в свою очередь может быть разделён на подгруппы в зависимости от происхождения– используется в качестве оборотного сырья при производстве кристаллического кремния;

–. umg-скрап – металлургически очищенный технический кремний – это технический кремний подвергнутый доочистке путём взаимодействия кремниевого расплава с другими веществами (для экстракции примесей либо перевода их в нерастворимую или газообразную фазу и т.п.) и после

дующей направленной кристаллизации и последующим удалением зоны концентрирования загрязнений;

–. рot-скрап – осколки, обрезки и другие отходы производства кристаллического кремния описанными выше способами с остатками тиглей либо футеровки, следами окисления, шлака– как правило это также та область, куда при кристаллизации оттеснялись примеси–наиболее грязный кремний– в свою очередь может быть разделён на подгруппы в зависимости от происхождения– после очистки от вкраплений посторонних веществ может использоваться как добавка к оборотному сырью при получении марок кремния с пониженными требованиями к качеству.

Кремний монокристаллический бестигельный производится только электронного качества. Мультикремний производится только солнечного качества. Монокристаллический кремний, трубы и ленты получаемые методом Чохральского могут быть как электронного, так и солнечного качества.

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 6»

Города Мурома

Реферат по Химии на тему:

«Кремний, его свойства и аллотропные изменения. Кремний – биогенный элемент»

Выполнила ученица 8 В класса

Швецова Татьяна

Руководитель Корнышова С.С.

Введение 3

История открытия кремния 4

Кремний в природе и его промышленная добыча 5

Кремний, его свойства и аллотропные видоизменения 7

Способы получения кремния 10

Соединения кремния и их свойства 11

Кремний – Биогенный элемент 14

Силикатная промышленность 17

Заключение 19

Литература 20

Введение

Целебные свойства кремния были известны задолго до наших дней: в древней Индии и Китае издавна использовали целебные свойства молодого бамбука, содержащего кремний, а на Руси употребляли белую глину для лечения анемичных детей и немощных стариков, от отравлений и изжоги, от болезней кожи. Еще в фармацевтической практике древних Индии и Китая, а позднее и народной медицине многих стран использовались отвары, настои и экстракты из таких кремнийсодержащих растений, как хвощ, крапива, горец, бамбук и знаменитый женьшень. Более 200 лет кремний используется в классической гомеопатии, очень популярен он в современной косметологии и широко используется в мезотерапии для ревитализации (омоложения) кожи.

Цель: изучить свойства кремния и природных его соединений, совершенствовать знания о строении атомов

· Определить строении кремния, значении кремния и его соединений и их практическом применении.

· Выделить значение кремния как биогенного элемента

· Определить основные области силикатной промышленности

История открытия кремния

Кремний - элемент главной подгруппы четвертой группы третьего периода периодической системы химических элементовД. И. Менделеева, с атомным номером 14. Обозначается символом Si (лат. Silicium).

В чистом виде кре́мний был выделен в 1811 году французскими учеными Жозефом Луи Гей-Люссаком и Луи Жаком Тенаром.

В 1825 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус действием металлического калия на фтористый кремний SiF 4 получил чистый элементарный кремний. Новому элементу было дано название «силиций» (от лат. silex - кремень). Русское название «кремний» введено в 1834 году российским химиком Германом Ивановичем Гессом. В переводе c др.-греч.κρημνός - «утес, гора».

(от лат. silicis – кремень; русское название от греческого – kremnos – утёс) Si – открыт Й.
Берцелиусом (Стокгольм, Швеция) в 1824 г.А вот кремний (Silicium - лат.) химический элемент, атомный номер 14, IV группа периодической системы.

В 1825 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус действием металлического калия на фторид кремния SiF 4 получил чистый элементарный кремний. Новому элементу было дано название “силиций” (от лат. silex – кремень). Русское название “кремний” введено в 1834 году российским химиком Германом Ивановичем Гессом. В переводе с греческогоkremnos – “утес, гора ”.

Нахождение в природе

Кремний в природе и его промышленная добыча

Чаще всего в природе кремний встречается в виде кремнезёма - соединений на основе диоксида кремния (IV) SiO 2 (около 12 % массы земной коры). Основные минералы, образуемые диоксидом кремния - это песок (речной и кварцевый), кварц и кварциты, кремень. Вторую по распространённости в природе группу соединений кремния составляют силикаты и алюмосиликаты

Отмечены единичные факты нахождения чистого кремния в самородном виде: Металлический кремний в ийолитахГорячегорского массива, Петрология обыкновенных хондритов.

· SiO 2 +2Mg=2MgO+Si ,

Кремний, его свойства и аллотропные видоизменения

Кристаллический кремний-это вещество темно-серого цвета со стальным блеском. Структура кремния аналогична структуре алмаза: кристаллическая решетка кубическая гранецентрированная, но из-за большей длины связи между атомами Si-Si по сравнению с длиной связи C-C твердость кремния значительно меньше, чем алмаза. Кремний очень хрупок, его плотность 2,33 г/см 3 .

Как и уголь, относится к тугоплавким веществам.

Кристаллическая структура кремния.

Химические свойства

1. Si+2HNO 3 =SiO 2 +NO+NO 2 +H 2 O

2. SiO 2 +4HF=SiF 4 +2H 2 O

3. 3SiF 4 +3H 2 O=2H 2 SiF 6 +↓H 2 SiO 3

1. Si+2KOH+H 2 O=K 2 SiO 3 +2H 2

2. K 2 SiO 3 +2H 2 O↔H 2 SiO 3 +2KOH

Физические свойства

Кристаллическая решетка кремния кубическая гранецентрированная типа алмаза, параметр а = 0,54307 нм (при высоких давлениях получены и другие полиморфные модификации кремния), но из-за большей длины связи между атомами Si-Si по сравнению с длиной связи С-С твердость кремния значительно меньше, чем алмаза. Кремний хрупок, только при нагревании выше 800 °C он становится пластичным веществом. Интересно, что кремний прозрачен к инфракрасному излучению, начиная с длины волны 1.1 микрометр. Собственная концентрация носителей заряда - 13,1×10 28 м −3

Электрофизические свойства

Элементарный кремний в монокристаллической форме является непрямозоннымполупроводником. Ширина запрещенной зоны при комнатной

температуре составляет 1,12 эВ, а при Т = 0 К составляет 1,21 эВ . Концентрация собственных носителей заряда в кремнии при нормальных условиях составляет порядка 1,5×10 10 см −3 [источник не указан 342 дня] .

На электрофизические свойства кристаллического кремния большое влияние оказывают содержащиеся в нем примеси. Для получения кристаллов кремния с дырочной проводимостью в кремний вводят атомы элементов III-й группы, таких как бор, алюминий, галлий, индий). Для получения кристаллов кремния с электронной проводимостью в кремний вводят атомы элементов V-й группы, таких как фосфор, мышьяк, сурьма.

При создании электронных приборов на основе кремния задействуется преимущественно приповерхностный слой материала (до десятков микрон), поэтому качество поверхности кристалла может оказывать существенное влияние на электрофизические свойства кремния и, соответственно свойства готового прибора. При создании некоторых приборов используются приёмы связанные с модификацией поверхности, например, обрабатывая поверхность кремния различными химическими агентами.

1. Диэлектрическая проницаемость: 12

2. Подвижность электронов: 1300-1450 см²/(в·c).

3. Подвижность дырок: 500 см²/(в·c).

4. Ширина запрещенной зоны 1,205-2,84×10 -4 ·T

5. Продолжительность жизни электрона: 5 нс - 10 мс

6. Длина свободного пробега электрона: порядка 0,1 см

7. Длина свободного пробега дырки: порядка 0,02 - 0,06 см

Способы получения кремния

Свободный кремний может быть получен прокаливанием с магнием мелкого белого песка, который по химическому составу является почти чистым окислом кремния,

· SiO 2 +2Mg=2MgO+Si ,

образующийся при этом аморфный кремний имеет вид бурого порошка, плотность которого равна 2,0 г/см³

В промышленности кремний технической чистоты получают, восстанавливая расплав SiO 2 коксом при температуре около 1800 °C в дуговых печах. Чистота полученного таким образом кремния может достигать 99,9 % (основные примеси - углерод, металлы).

Возможна дальнейшая очистка кремния от примесей.

· Очистка в лабораторных условиях может быть проведена путём предварительного получения силицида магния Mg 2 Si. Далее из силицида магния с помощью соляной или уксусной кислот получают газообразный моносилан SiH 4 . Моносилан очищают ректификацией, сорбционными и др. методами, а затем разлагают на кремний и водород при температуре около 1000 °C.

· Очистка кремния в промышленных масштабах осуществляется путём непосредственного хлорирования кремния. При этом образуются соединения состава SiCl 4 и SiCl 3 H. Эти хлориды различными способами очищают от примесей (как правило перегонкой и диспропорционированием) и на заключительном этапе восстанавливают чистым водородом при температурах от 900 до 1100 °C.

· Разрабатываются более дешёвые, чистые и эффективные промышленные технологии очистки кремния. На 2010 г. к таковым можно отнести технологии очистки кремния с использованием фтора (вместо хлора); технологии предусматривающие дистилляцию монооксида кремния; технологии, основанные на вытравливании примесей, концентрирующихся на межкристаллитных границах.

Способ получения кремния в чистом виде разработан Николаем Николаевичем Бекетовым.

Крупнейшим производителем кремния в России является ОКРусал - кремний производится на заводах в г. Каменск-Уральский (Свердловская область) и г. Шелехов (Иркутская область).

Соединения кремния и их свойства

Соединения кремния

Карбид кремния (SiC) Силаны (Si n H 2n+2) Кремнефтористоводородная кислота (H 2 ) Кремниевые кислоты (SiO 2 ·n H 2 О) Оксид кремния(II) (SiO) Оксид кремния(IV) (SiO 2) Полевые шпаты Силикагель (n SiO2·m H 2 O) Силиконовое масло Силиконы ( n) Силицид ванадия (V 3 Si) Силицид рения (ReSi) Силицид молибдена (MoSi 2) Силикат сурьмы (Si 3 Sb 4) Силицид висмута (Si 3 Bi 4) Силицид полония (SiPo 2) Силицид кальция (CaSi 2) Силицид марганца (Mg 2 Si) Трихлорсилан (SiHCl 3) Хлорид кремния(IV) (SiCl 4) Хлориды кремния Нитрид кремния (Si 3 N 4) Тетраиодид кремния (SiI 4) Тетрабромид кремния (SiBr 4) Сульфид кремния (SiS 2) Муассанит

По химическим свойствам кремний является неметаллом. Поскольку на внешнем энергетическом уровне находится 4 электрона, то для кремния характерна степень окисления как -4, так и +4. Химически кремний мало активен.При комнатной температуре реагирует только с газообразным фтором, при этом образуется летучий тетрафторид кремния:

Si + 2F 2 = SiF 4

При нагревании измельченный кремний реагирует с кислородом с образованием оксида кремния (IV):

Si + O 2 = SiO 2

Кислоты (кроме смеси фтороводородной и азотной) на кремний не действуют. Однако он растворяется в щелочах, образуя силикат и водород.

Si + 2 NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2

В соединениях кремний склонен проявлять степень окисления +4 или −4, так как для атома кремния более характерно состояние sp 3 -гибридизации орбиталей. Поэтому во всех соединениях, кроме оксида кремния (II) SiO, кремний четырёхвалентен.

Химически кремний малоактивен. При комнатной температуре реагирует только с газообразным фтором, при этом образуется летучийтетрафторид кремния SiF 4 . При нагревании до температуры 400-500 °C кремний реагирует с кислородом с образованием диоксида SiO 2 , с хлором, бромом и иодом - с образованием соответствующих легко летучих тетрагалогенидов SiHalogen 4 .

С водородом кремний непосредственно не реагирует, соединения кремния с водородом - силаны с общей формулой Si n H 2n+2 - получают косвенным путем. Моносилан SiH 4 (его часто называют просто силаном) выделяется при взаимодействии силицидов металлов с растворами кислот, например:

Ca 2 Si + 4HCl → 2CaCl 2 + SiH 4 .

Образующийся в этой реакции силан SiH 4 содержит примесь и других силанов, в частности, дисилана Si 2 H 6 и трисилана Si 3 H 8 , в которых имеется цепочка из атомов кремния, связанных между собой одинарными связями (-Si-Si-Si-).

С азотом кремний при температуре около 1000 °C образует нитрид Si 3 N 4 , с бором - термически и химически стойкие бориды SiB 3 , SiB 6 и SiB 12 . Соединение кремния и его ближайшего аналога по таблице Менделеева - углерода - карбид кремнияSiC (карборунд) характеризуется высокой твердостью и низкой химической активностью. Карборунд широко используется как абразивный материал.

При нагревании кремния с металлами возникают силициды. Силициды можно подразделить на две группы: ионно-ковалентные (силициды щелочных, щелочноземельных металлов и магния типа Ca 2 Si, Mg 2 Si и др.) и металлоподобные (силициды переходных металлов). Силициды активных металлов разлагаются под действием кислот, силициды переходных металлов химически стойки и под действием кислот не разлагаются. Металлоподобные силициды имеют высокие температуры плавления (до 2000 °C). Наиболее часто образуются металлоподобные силициды составов MeSi, Me 3 Si 2 , Me 2 Si 3 , Me 5 Si 3 и MeSi 2 . Металлоподобные силициды химически инертны, устойчивы к действию кислорода даже при высоких температурах.

При восстановлении SiO 2 кремнием при высоких температурах образуется оксид кремния (II)SiO.

Для кремния характерно образование кремнийорганических соединений, в которых атомы кремния соединены в длинные цепочки за счет мостиковых атомов кислорода -О-, а к каждому атому кремния, кроме двух атомов О, присоединены еще два органических радикала R 1 и R 2 = CH 3 , C 2 H 5 , C 6 H 5 , CH 2 CH 2 CF 3 и др.

Для травления кремния наиболее широко используют смесь плавиковой и азотной кислот. Некоторые специальные травители предусматривают добавку хромового ангидрида и иных веществ. При травлении кислотный травильный раствор быстро разогревается до температуры кипения, при этом скорость травления многократно возрастает.

4. Si+2HNO 3 =SiO 2 +NO+NO 2 +H 2 O

5. SiO 2 +4HF=SiF 4 +2H 2 O

6. 3SiF 4 +3H 2 O=2H 2 SiF 6 +↓H 2 SiO 3

Для травления кремния могут использоваться водные растворы щелочей. Травление кремния в щелочных растворах начинается при температуре раствора более 60°С.

3. Si+2KOH+H 2 O=K 2 SiO 3 +2H 2

4. K 2 SiO 3 +2H 2 O↔H 2 SiO 3 +2KOH

представляет материал о наиболее стойком природном соединении кремния - оксиде кремния (IV). Это кремнезем, кварц, прозрачные кристаллы кварца – горный хрусталь, мелкокристаллическая разновидность кварца – яшма, мелкие зерна кварца – песок (все образцы представлены на выставке и демонстрируются). Чрезвычайно распространены в природе также силикаты.

Например:

Каолинит является главной составной частью белой глины.

Из искусственных силикатов наибольшее значение имеют керамика, стекло и цемент. Познакомимся с производством некоторых из материалов, выпускаемых силикатной промышленностью, подробнее.

Кремний – Биогенный элемент

В организме человека содержание кремния составляет 7-10 г., он содержится в крови, в мышцах, в иммунокомпетентных органах – вилочковой железе и надпочечниках. Кремний – основной структурный элемент в организме человека, если кальций является элементом жестких костных структур опорно-двигательного аппарата, то кремний – элемент гибких структур, он необходим для образования и развития соединительной ткани, которая широко представлена в нашем организме – кости, суставы, хрящи, сухожилия, хрусталик глаза, сосуды, а также кожа, слизистые оболочки, волосы и ногти. Соединительная ткань обладает свойством, отличающим её от других тканей организма – способностью к регенерации (восстановлению). Высокое содержание кремния в соединительной ткани связано с его присутствием в составе белковых комплексов, образующих остов тканей и придающих им прочность и упругость. Кремний участвует в химических реакциях, скрепляющих отдельные волокна коллагена и эластина, профилактирует образование морщин, нормализует гидратацию кожи, укрепляет волосы и ногти. Соединения кремния являются необходимыми активаторами процессов регенерации соединительной ткани в организме человека, они ускоряют обменные процессы в организме, оказывают стимулирующее действие на рост клеток кожи, выработку коллагена, эластина и кератина. Известна способность кремния структурировать воду и жидкости организма, он снижает поверхностное натяжение воды, делая ее более биологически усваиваемой, таким образом кремний способствует гидратации клеток и тканей. Выявлено, что у детей насыщенность тканей организма жидкостью выше, чем у пожилых людей, поэтому кремний играет немалую роль в предотвращении процессов старения организма. Являясь структурным антиоксидантом, кремний блокирует процессы перекисного окисления липидов, что положительно сказывается на усилении защитной функции кожи и повышении устойчивости волос и ногтей к окислительному действию свободных радикалов. Поскольку биологический возраст человека определяется именно скоростью обменных процессов, то недостаток кремния в организме является одной из причин старения.

Научные исследования доказали, что кремний участвует в метаболизме более 70 микроэлементов (кальция, магния, фтора, натрия, серы, алюминия, цинка, молибдена, марганца, кобальта и многих других), они не усваиваются, если в организме не хватает кремния. Дефицит кремния в организме влечёт за собой микроэлементозы, расстройства функций многих систем организма и нарушения обмена веществ. Нарушение кремниевого обмена ведет к анемии, остеопорозу, выпадению волос, болезням суставов, туберкулезу, диабету, рожистым воспалениям кожи, желчно- и мочекаменной болезни

Давно известна уникальная способность кремния очищать живые организмы, его органические соединения могут образовывать в водной среде организма биоэлектрически заряженные системы, которые «приклеивают» к себе вирусы гриппа, гепатита, герпеса, болезнетворные микроорганизмы, грибки и дезактивирует их. Известно, что дефицит кремния всегда сопровождается дисбактериозом, наиболее частым проявлением которого являются кандидозы, проявляющиеся в виде язвенного поражения слизистой полости рта, носа, верхних дыхательных путей, пищеварительного тракта и мочеполовой системы. Коллоиды кремния образуют с кандидами и их токсинами комплексные соединения и выводят их из организма. Нормальная флора кишечника, к которой относятся бифидо- и лактобактерии, не обладает свойством соединяться с коллоидными системами кремния и остается в кишечнике, что очень важно для нормального функционирования

пищеварительного тракта. Нельзя не упомянуть о значении кремния для иммунной системы: клетки крови, отвечающие за защитные функции организма (моноциты, лимфоциты) и вырабатывающие защитные антитела, – являются представителями соединительной ткани. Именно поэтому при дефиците кремния снижается иммунитет и возникают различные заболевания, которые носят затяжной характер, чаще всего это гнойные процессы – фурункулёзы, абсцессы, гаймориты, отиты, тонзиллиты, длительно незаживающие раны и свищи. Уже доказано, что многие тяжёлые болезни (рак, туберкулёз, проказа, катаракта, гепатит, дизентерия, ревматизм, артриты) связаны либо с недостатком кремния в тканях, либо с нарушением его обмена. Кремний оказывает противовоспалительное и иммуностимулирующее действие при респираторных инфекциях и хроническом бронхите, снижает аллергическую реакцию при бронхиальной астме. Учёные давно обратили внимание на тот факт, что в областях, где почвы богаты кремнием, крайне редко встречаются онкологические заболевания.

Мы получаем кремний с водой, растительной и животной пищей, суточная потребность в кремнии составляет 20-30 мг, особенно нуждаются в кремнии беременные женщины, кормящие матери и дети. В детском организме активно формируются органы и системы и потребность в связующем элементе значительно выше, чем у взрослого человека. При дефиците кремния в детском организме развивается рахит, разрушаются зубы и прогрессирует кариес, дети отстают в физическом и интеллектуальном развитии. У взрослых к кариесу присоединяется выпадение волос, хрупкость и ломкость ногтей. С возрастом поступление в организм кремния уменьшается, его место в костях занимает кальций, поэтому кости теряют упругость, твердеют, становятся хрупкими, возникает остеопороз. Примерно таким же образом в организме развивается остеохондроз: межпозвонковые хрящи наполняются кальцием, теряют свою эластичность, истончаются, ухудшается их подвижность. При уменьшении количества кремния в организме кальций не усваивается костной тканью, в виде он солей откладывается в суставах, а в виде песка и камней – в желчном пузыре и почках, провоцируя возникновение подагрического синдрома. В процессе старения значительно возрастает опасность переломов, доказано, что в месте перелома идёт мощное накопление кремния и его количество увеличивается в 50 раз по сравнению со здоровыми участками кости. Организм посылает его в проблемное место «на помощь» для скорейшего формирования новой костной ткани. Поступление в организм кремния способствует фиксации кальция в костях, улучшает эластичность и тонус мышц, укрепляет связки и хрящевую ткань суставов. Известно, что о возрасте человека можно судить по состоянию его сосудов. В 1957 году французские учёные описали факты, подтверждающие, что при атеросклерозе наблюдается очень низкое содержание кремния в стенках сосудов. При дефиците кремния его замещает кальций, поэтому уменьшается эластичность сосудов и одновременно с этим возрастает проницаемость их стенок, через образовавшиеся дефекты из тканей в кровь проникает холестерин и оседает на стенках сосудов, образуя холестериновые бляшки. Этот процесс приводит к сужению сосудов и вызывает стенокардию, инфаркт, аритмию, инсульт, гипертонию, психические нарушения, ухудшение памяти и т.д. При дефиците кремния страдает эластичность и венозных сосудов, вены растягиваются и изменяют своё положение, появляется варикозная болезнь нижних конечностей. Достаточное количество кремния в суточном рационе способно восстановить внутреннюю оболочку сосудов, возвратить им эластичность, улучшить венозную циркуляцию и поможет снизить холестерин низкой плотности. Кремний является универсальным и абсолютно безопасным стимулятором выработки энергии в организме при его поступлении в клетках организма

происходит активный синтез аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) – молекулы, обеспечивающей энергией все биохимические процессы, протекающие в клетках.

Биологическая роль

Для некоторых организмов кремний является важным биогенным элементом. Он входит в состав опорных образований у растений и скелетных - у животных. В больших количествах кремний концентрируют морские организмы - диатомовые водоросли, радиолярии, губки. Большие количества кремния концентрируют хвощи и злаки, в первую очередь - подсемейства Бамбуков и Рисовидных, в том числе - рис посевной. Мышечная ткань человека содержит (1-2)×10 −2 % кремния, костная ткань - 17×10 −4 %, кровь - 3,9 мг/л. С пищей в организм человека ежедневно поступает до 1 г кремния.

Соединения кремния относительно нетоксичны. Но очень опасно вдыхание высокодисперсных частиц как силикатов, так и диоксида кремния, образующихся, например, при взрывных работах, при долблении пород в шахтах, при работе пескоструйных аппаратов и т. д. Микрочастицы SiO 2 , попавшие в лёгкие, кристаллизуются в них, а возникающие кристаллики разрушают лёгочную ткань и вызывают тяжёлую болезнь - силикоз. Чтобы не допустить попадания в лёгкие опасной пыли, следует использовать для защиты органов дыхания респиратор.

Силикатная промышленность

Гжель – один из традиционных российских центров производства керамики. Это обширный район, состоящий из 27 деревень, объединенных в “Гжельский куст” , расположенный примерно в 60 километрах от Москвы по железнодорожной линии Москва – Муром – Казань.Сейчас это Раменский район Московской области (показывается на карте Московской области).

Издавна Гжель славилась своими глинами. Великий русский ученый М.В.Ломоносов, по достоинству оценивший гжельские глины, написал о них столь возвышенные слова: “Едва ли есть земля самая чистая и без примешения где на свете, кою химики у нас называют гжельскую, которой нигде не видал я белизноюпревосходнее”.До середины XVIII века Гжель делала обычную для того времени гончарную посуду, изготавливала кирпич, гончарные трубы, а также примитивные детские игрушки.

Вторая половина XVIII века – полуфаянс, полученный как промежуточный материал в поисках рецепта фарфора, расписанный синей смальтой по серому, толстому, пористому черепку. Роспись на квасниках, кувшинах, тарелках носила графический характер и имела вид раскрашенного контурного рисунка.

Начало XIX века – эпоха фарфора. Фарфор частных заводов Гжели отличался большой яркостью, сочетанием контрастных красок разнообразных форм бытовых предметов.

В 1972 году был создан современный Гжельский стиль продукции с использованием синей кобальтовой краски.

Стройная художественная система приемов гжельского письма закреплялась в индивидуальных почерках, своеобразных манерах исполнителей. Используя в творчестве один и тот же набор живописных элементов, каждый художник создавал свой индивидуальный сюжет росписи: букет или отдельный цветок, животный или растительный мир, изображения людей.

Важная особенность в гжельской росписи сине – белого фарфора – живописное начало. Большое значение придается движению кисти, способной создавать множество тончайших градаций синего цвета: от звучного насыщенного до размытого голубого. В сочетании с белым фоном рисунок создает ажурный узор на поверхности изделия: в центре – яркое, крупное пятно – изображение цветка, а вокруг легкая россыпь веточек с листьями и ягодками, завитков, усиков.

Фарфоровые изделия живописец расписывает оксидом кобальта (II).

Сейчас невозможно точно сказать, кто и когда изобрел стекло. Известно лишь, что стекло является одним из древнейших изобретений человечества. Так, ожерелье, найденное на шее мумии египетской царицы Хатшепсут, состоящее из зеленовато – черных стеклянных бусин, насчитывает 3400 лет. Большими мастерами производства различных изделий из стекла были римские стеклоделы. Они делали кувшины для воды, масла и вина, чаши и кубки, вазы, слезницы – крошечные флакончики для духов. Большой вклад в развитие художественного стеклоделия в России был внесен Ломоносовым. В созданной им в 1748

году химической лаборатории было проведено около 4000 опытов по варке цветного стекла, для которых Ломоносов “не только рецепты сочинял, но и материалы … своими руками по большей части развешивал и в печь ставил…” На основе рецептов, разработанных Ломоносовым, стекольный завод в Усть–Рудице в 1753 году начал изготавливать разноцветное прозрачное стекло для выделки бисера, посуды и прочих галантерейных изделий и непрозрачное для мозайки. Из такого стекла Ломоносов выполнил несколько мозаичных картин, среди которых “Полтавская баталия”, получившая наибольшую известность и сохранившаяся до наших дней.

Состав обычного оконного стекла выражается формулой Na 2 O*CaO*6SiO 2

Cырьём для производства обычного стекла служат кварцевый песок, сода и известняк. Эти вещества тщательно перемешивают и подвергают сильному нагреванию. Химизм процесса можно представить так: при сплавлении образуются силикаты натрия и кальция, которые сплавляются затем с кремнеземом (в избытке):

SiO 2 + Na 2 CO 3 = Na 2 SiO 3 + CO 2

SiO 2 + CaCO 3 = CaSiO 3 + CO 2

Na 2 SiO 3 + CaSiO 3 + 4SiO 2 = Na 2 O*CaO*6SiO 2

Для получения специального стекла изменяют состав исходной смеси. Заменяя соду Na 2 CO 3 поташом K 2 CO 3 , получают тугоплавкое стекло (для химической посуды). Заменяя мел CaCO 3 оксидом свинца (II) PbO , а соду поташом, получают хрустальное стекло. Оно довольно мягкое и плавкое, но весьма тяжёлое, отличается сильным блеском и высоким коэффициентом светопреломления, разлагая световые лучи на все цвета радуги и вызывая игру света.

Включение оксида бора вместо щелочных составляющих придаёт этому стеклу свойства тугоплавкости.

Обычная стеклянная масса после остывания имеет желтовато – зелёный или голубовато – зелёный оттенок. Стеклу можно придать окраску, если в состав шихты произвести включение тех или иных оксидов металлов. Железистые соединения окрашивают стекло в цвета – от голубовато – зелёных и жёлтых до красно – бурых, оксид марганца (IV) – от жёлтых и коричневых до фиолетовых, оксид хрома (III) в травянисто - зелёный, оксид кобальта (II) - в синий, оксид никеля (II) – от фиолетового до серо – коричневого, сульфид натрия – в жёлтый, оксид меди (II) – в красный.

В жизни человека стекло приобрело огромное значение. Оно видно всюду, оно на каждом шагу – в повседневности нашего быта, в промышленности, в технике, в науке, в произведениях искусств. Оконное, бутылочное, ламповое, зеркальное, стекло домашней и лабораторной посуды, стекло оптическое (от стекол очков до сложных анастигматов фотокамер), линзы бесконечных оптических приборов – от микроскопов до телескопов. Трудно перечислить все области применения стекла и невозможно сосчитать различные предметы, сделанные из него. Этот материал, благодаря уникальным свойствам, радует и, вероятно, чаруя, всегда будет присутствовать в жизни способного ценить его красоту.

Заключение

Итак, на сегодня доказано, что кремний способствует:

· очищению и укреплению организма и эффективному усвоению питательных веществ, макро- и микроэлементов

· повышению общего тонуса, увеличению энергетических ресурсов организма, улучшению умственной деятельности, замедлению процессов старения

· устранению нарушений, вызванных вредным действием свободных радикалов, предотвращению развития многих хронических заболеваний

Атомы кремния составляют основу глины, песка и скал. Большая часть земной коры состоит из неорганических соединений кремния (28 об.%). Можно сказать, что весь неорганический мир связан с кремнием. В природных условиях кремниевые минералы также находятся в кальцитах и меле. Кремний является вторым после кислорода по объему запасов в земной коре элементом и составляет около трети всего ее веса. Каждый 6 атом в коре земной оболочки - атом кремния. В морской воде кремния содержится даже больше чем фосфора, столь необходимого для жизни на Земле. В нашем организме кремний содержится в щитовидной железе, надпочечниках, гипофизе. Самая высокая концентрация его обнаружена в волосах и ногтях. Кремний также входит в состав коллагена - основного белка соединительной ткани. Основная его роль - участие в химической реакции, скрепляющие отдельные волокна коллагена и эластина, придавая соединительной ткани прочность и упругость. Нехватка кремния в организме приводит к: остеомаляции (размягчению костей);заболеваниям глаз, зубов, ногтей, кожи и волос; ускоренной изношенности суставных хрящей; рожистым воспалениям кожи; камням в печени и почках; дисбактериозам; атеросклерозу. Обнаружена зависимость между концентрацией кремния в питьевой воде и сердечнососудистыми заболеваниями. Туберкулез, диабет, проказа, гепатит, гипертония, катаракта, артриты, рак сопровождаются понижением концентрации кремния в тканях и органах, либо нарушениями его обмена. Между тем наш организм ежедневно теряет кремний - в среднем в сутки с пищей и водой мы потребляем 3,5 мг кремния, а теряем около 9 мг.

Литература

· Самсонов. Г. В. Силициды и их использование в технике. Киев, Изд-во АН УССР, 1959. 204 стр. с илл.

· Алёшин Е. П., Алёшин Н. Е. Рис. Москва, 1993. 504 стр. 100 рис.

Кристаллический кремний - это вещество темно-серого цвета со стальным блеском. Структура кремния аналогична структуре алмаза: кристаллическая решетка кубическая гранецентрированная, но из-за большей длины связи между атомами Si-Si по сравнению с длиной связи C-C твердость кремния значительно меньше, чем алмаза. Кремний очень хрупок, его плотность 2,33 г/см 3 .

Как и уголь, относится к тугоплавким веществам.

Кристаллическая структура кремния (рис. 2).

Кристаллическая решетка кремния кубическая гранецентрированная типа алмаза, параметр а = 0,54307 нм (при высоких давлениях получены и другие полиморфные модификации кремния), но из-за большей длины связи между атомами Si-Si по сравнению с длиной связи С-С твердость кремния значительно меньше, чем алмаза. Кремний хрупок, только при нагревании выше 800 °C он становится пластичным веществом. Интересно, что кремний прозрачен к инфракрасному излучению, начиная с длины волны 1.1 микрометр. Собственная концентрация носителей заряда - 13,1Ч10 28 м?3

Рисунок 2. Кристаллическая решетка кремния и схема ковалентиой связи: а - ковалентная связь; б - общий вид

Химические свойства

В соединениях кремний склонен проявлять степень окисления +4 или?4, так как для атома кремния более характерно состояние sp 3 - гибридизации орбиталей. Поэтому во всех соединениях, кроме оксида кремния (II) SiO , кремний четырёхвалентен.

Химически кремний малоактивен. При комнатной температуре реагирует только с газообразным фтором, при этом образуется летучийтетрафторид кремния SiF 4 . При нагревании до температуры 400--500 °C кремний реагирует с кислородом с образованием диоксида SiO 2 , с хлором, бромом и йодом - с образованием соответствующих легко летучих тетрагалогенидов SiHalogen 4 .

С водородом кремний непосредственно не реагирует, соединения кремния с водородом - силаны с общей формулой Si n H 2n+2 - получают косвенным путем. Моносилан SiH 4 (его часто называют просто силаном) выделяется при взаимодействии силицидов металлов с растворами кислот, например:

Ca 2 Si + 4HCl > 2CaCl 2 + SiH 4 ^

Образующийся в этой реакции силан SiH 4 содержит примесь и других силанов, в частности, дисилана Si 2 H 6 и трисилана Si 3 H 8 , в которых имеется цепочка из атомов кремния, связанных между собой одинарными связями (-Si-Si-Si- ).

С азотом кремний при температуре около 1000 °C образует нитрид Si 3 N 4 , с бором - термически и химически стойкие бориды SiB 3 , SiB 6 и SiB 12 . Соединение кремния и его ближайшего аналога по таблице Менделеева - углерода - карбид кремния SiC (карборунд) характеризуется высокой твердостью и низкой химической активностью. Карборунд широко используется как абразивный материал.

При нагревании кремния с металлами возникают силициды. Силициды можно подразделить на две группы: ионно-ковалентные (силициды щелочных, щелочноземельных металлов и магния типа Ca 2 Si, Mg 2 Si и др.) и металлоподобные (силициды переходных металлов). Силициды активных металлов разлагаются под действием кислот, силициды переходных металлов химически стойки и под действием кислот не разлагаются. Металлоподобные силициды имеют высокие температуры плавления (до 2000 °C). Наиболее часто образуются металлоподобные силициды составов MeSi, Me 3 Si 2 , Me 2 Si 3 , Me 5 Si 3 и MeSi 2 . Металлоподобные силициды химически инертны, устойчивы к действию кислорода даже при высоких температурах.

При восстановлении SiO 2 кремнием при высоких температурах образуется оксид кремния (II) SiO .

Для кремния характерно образование кремнийорганических соединений, в которых атомы кремния соединены в длинные цепочки за счет мостиковых атомов кислорода -О -, а к каждому атому кремния, кроме двух атомов О , присоединены еще два органических радикала R 1 и R 2 = CH 3 , C 2 H 5 , C 6 H 5 , CH 2 CH 2 CF 3 и др.

Для травления кремния наиболее широко используют смесь плавиковой и азотной кислот. Некоторые специальные травители предусматривают добавку хромового ангидрида и иных веществ. При травлении кислотный травильный раствор быстро разогревается до температуры кипения, при этом скорость травления многократно возрастает.

Si+2HNO 3 =SiO 2 +NO+NO 2 +H 2 O

SiO 2 +4HF=SiF 4 +2H 2 O

3SiF 4 +3H 2 O=2H 2 SiF 6 +vH 2 SiO 3

Для травления кремния могут использоваться водные растворы щелочей. Травление кремния в щелочных растворах начинается при температуре раствора более 60°С.

Si+2KOH+H 2 O=K 2 SiO 3 +2H 2 ^

K 2 SiO 3 +2H 2 O-H 2 SiO 3 +2KOH

Физические свойства

Кристаллическая решетка кремния кубическая гранецентрированная типа алмаза, параметр а = 0,54307 нм (при высоких давлениях получены и другие полиморфные модификации кремния), но из-за большей длины связи между атомами Si-Si по сравнению с длиной связи С-С твердость кремния значительно меньше, чем алмаза. Кремний хрупок, только при нагревании выше 800 °C он становится пластичным веществом. Интересно, что кремний прозрачен к инфракрасному излучению, начиная с длины волны 1.1 микрометр. Собственная концентрация носителей заряда - 13,1·10 28 м?3

Электрофизические свойства

Элементарный кремний в монокристаллической форме является не прямозонным полупроводником. Ширина запрещенной зоны при комнатной температуре составляет 1,12 эВ, а при Т = 0 К составляет 1,21 эВ. Концентрация собственных носителей заряда в кремнии при нормальных условиях составляет порядка 1,5·10 10 см?3 .

На электрофизические свойства кристаллического кремния большое влияние оказывают содержащиеся в нем примеси. Для получения кристаллов кремния с дырочной проводимостью в кремний вводят атомы элементов III-й группы, таких как бор, алюминий, галлий, индий). Для получения кристаллов кремния с электронной проводимостью в кремний вводят атомы элементов V-й группы, таких как фосфор, мышьяк, сурьма. (рис. 3)

Рисунок 3. Кристаллы и пластины кремния для производства полупроводниковых приборов

При создании электронных приборов на основе кремния задействуется преимущественно приповерхностный слой материала (до десятков микрон), поэтому качество поверхности кристалла может оказывать существенное влияние на электрофизические свойства кремния и, соответственно свойства готового прибора. При создании некоторых приборов используются приёмы связанные с модификацией поверхности, например, обрабатывая поверхность кремния различными химическими агентами.

1. Диэлектрическая проницаемость: 12

2. Подвижность электронов: 1300-1450 смІ/(в·c).

3. Подвижность дырок: 500 смІ/(в·c).

4. Ширина запрещенной зоны 1,205-2,84·10 -4 ·T

5. Продолжительность жизни электрона: 5 нс - 10 мс

6. Длина свободного пробега электрона: порядка 0,1 см

7. Длина свободного пробега дырки: порядка 0,02 - 0,06 см

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 6»

Города Мурома

Реферат по Химии на тему:

«Кремний, его свойства и аллотропные изменения. Кремний – биогенный элемент»

Выполнила ученица 8 В класса

Швецова Татьяна

Руководитель Корнышова С.С.

Введение 3

История открытия кремния 4

Кремний в природе и его промышленная добыча 5

Кремний, его свойства и аллотропные видоизменения 7

Способы получения кремния 10

Соединения кремния и их свойства 11

Кремний – Биогенный элемент 14

Силикатная промышленность 17

Заключение 19

Литература 20

Введение

Целебные свойства кремния были известны задолго до наших дней: в древней Индии и Китае издавна использовали целебные свойства молодого бамбука, содержащего кремний, а на Руси употребляли белую глину для лечения анемичных детей и немощных стариков, от отравлений и изжоги, от болезней кожи. Еще в фармацевтической практике древних Индии и Китая, а позднее и народной медицине многих стран использовались отвары, настои и экстракты из таких кремнийсодержащих растений, как хвощ, крапива, горец, бамбук и знаменитый женьшень. Более 200 лет кремний используется в классической гомеопатии, очень популярен он в современной косметологии и широко используется в мезотерапии для ревитализации (омоложения) кожи.

Цель: изучить свойства кремния и природных его соединений, совершенствовать знания о строении атомов

· Определить строении кремния, значении кремния и его соединений и их практическом применении.

· Выделить значение кремния как биогенного элемента

· Определить основные области силикатной промышленности

История открытия кремния

Кремний - элемент главной подгруппы четвертой группы третьего периода периодической системы химических элементовД. И. Менделеева, с атомным номером 14. Обозначается символом Si (лат. Silicium).

В чистом виде кре́мний был выделен в 1811 году французскими учеными Жозефом Луи Гей-Люссаком и Луи Жаком Тенаром.

В 1825 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус действием металлического калия на фтористый кремний SiF 4 получил чистый элементарный кремний. Новому элементу было дано название «силиций» (от лат. silex - кремень). Русское название «кремний» введено в 1834 году российским химиком Германом Ивановичем Гессом. В переводе c др.-греч.κρημνός - «утес, гора».

(от лат. silicis – кремень; русское название от греческого – kremnos – утёс) Si – открыт Й.
Берцелиусом (Стокгольм, Швеция) в 1824 г.А вот кремний (Silicium - лат.) химический элемент, атомный номер 14, IV группа периодической системы.

В 1825 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус действием металлического калия на фторид кремния SiF 4 получил чистый элементарный кремний. Новому элементу было дано название “силиций” (от лат. silex – кремень). Русское название “кремний” введено в 1834 году российским химиком Германом Ивановичем Гессом. В переводе с греческогоkremnos – “утес, гора ”.

Нахождение в природе

Кремний в природе и его промышленная добыча

Чаще всего в природе кремний встречается в виде кремнезёма - соединений на основе диоксида кремния (IV) SiO 2 (около 12 % массы земной коры). Основные минералы, образуемые диоксидом кремния - это песок (речной и кварцевый), кварц и кварциты, кремень. Вторую по распространённости в природе группу соединений кремния составляют силикаты и алюмосиликаты

Отмечены единичные факты нахождения чистого кремния в самородном виде: Металлический кремний в ийолитахГорячегорского массива, Петрология обыкновенных хондритов.

· SiO 2 +2Mg=2MgO+Si ,

Кремний, его свойства и аллотропные видоизменения

Кристаллический кремний-это вещество темно-серого цвета со стальным блеском. Структура кремния аналогична структуре алмаза: кристаллическая решетка кубическая гранецентрированная, но из-за большей длины связи между атомами Si-Si по сравнению с длиной связи C-C твердость кремния значительно меньше, чем алмаза. Кремний очень хрупок, его плотность 2,33 г/см 3 .

Как и уголь, относится к тугоплавким веществам.

Кристаллическая структура кремния.

Химические свойства

1. Si+2HNO 3 =SiO 2 +NO+NO 2 +H 2 O

2. SiO 2 +4HF=SiF 4 +2H 2 O

3. 3SiF 4 +3H 2 O=2H 2 SiF 6 +↓H 2 SiO 3

1. Si+2KOH+H 2 O=K 2 SiO 3 +2H 2

2. K 2 SiO 3 +2H 2 O↔H 2 SiO 3 +2KOH

Физические свойства

Кристаллическая решетка кремния кубическая гранецентрированная типа алмаза, параметр а = 0,54307 нм (при высоких давлениях получены и другие полиморфные модификации кремния), но из-за большей длины связи между атомами Si-Si по сравнению с длиной связи С-С твердость кремния значительно меньше, чем алмаза. Кремний хрупок, только при нагревании выше 800 °C он становится пластичным веществом. Интересно, что кремний прозрачен к инфракрасному излучению, начиная с длины волны 1.1 микрометр. Собственная концентрация носителей заряда - 13,1×10 28 м −3

Электрофизические свойства

Элементарный кремний в монокристаллической форме является непрямозоннымполупроводником. Ширина запрещенной зоны при комнатной

температуре составляет 1,12 эВ, а при Т = 0 К составляет 1,21 эВ . Концентрация собственных носителей заряда в кремнии при нормальных условиях составляет порядка 1,5×10 10 см −3 [источник не указан 342 дня] .

На электрофизические свойства кристаллического кремния большое влияние оказывают содержащиеся в нем примеси. Для получения кристаллов кремния с дырочной проводимостью в кремний вводят атомы элементов III-й группы, таких как бор, алюминий, галлий, индий). Для получения кристаллов кремния с электронной проводимостью в кремний вводят атомы элементов V-й группы, таких как фосфор, мышьяк, сурьма.

При создании электронных приборов на основе кремния задействуется преимущественно приповерхностный слой материала (до десятков микрон), поэтому качество поверхности кристалла может оказывать существенное влияние на электрофизические свойства кремния и, соответственно свойства готового прибора. При создании некоторых приборов используются приёмы связанные с модификацией поверхности, например, обрабатывая поверхность кремния различными химическими агентами.

1. Диэлектрическая проницаемость: 12

2. Подвижность электронов: 1300-1450 см²/(в·c).

3. Подвижность дырок: 500 см²/(в·c).

4. Ширина запрещенной зоны 1,205-2,84×10 -4 ·T

5. Продолжительность жизни электрона: 5 нс - 10 мс

6. Длина свободного пробега электрона: порядка 0,1 см

7. Длина свободного пробега дырки: порядка 0,02 - 0,06 см

Способы получения кремния

Свободный кремний может быть получен прокаливанием с магнием мелкого белого песка, который по химическому составу является почти чистым окислом кремния,

· SiO 2 +2Mg=2MgO+Si ,

образующийся при этом аморфный кремний имеет вид бурого порошка, плотность которого равна 2,0 г/см³

В промышленности кремний технической чистоты получают, восстанавливая расплав SiO 2 коксом при температуре около 1800 °C в дуговых печах. Чистота полученного таким образом кремния может достигать 99,9 % (основные примеси - углерод, металлы).

Возможна дальнейшая очистка кремния от примесей.

· Очистка в лабораторных условиях может быть проведена путём предварительного получения силицида магния Mg 2 Si. Далее из силицида магния с помощью соляной или уксусной кислот получают газообразный моносилан SiH 4 . Моносилан очищают ректификацией, сорбционными и др. методами, а затем разлагают на кремний и водород при температуре около 1000 °C.

· Очистка кремния в промышленных масштабах осуществляется путём непосредственного хлорирования кремния. При этом образуются соединения состава SiCl 4 и SiCl 3 H. Эти хлориды различными способами очищают от примесей (как правило перегонкой и диспропорционированием) и на заключительном этапе восстанавливают чистым водородом при температурах от 900 до 1100 °C.

· Разрабатываются более дешёвые, чистые и эффективные промышленные технологии очистки кремния. На 2010 г. к таковым можно отнести технологии очистки кремния с использованием фтора (вместо хлора); технологии предусматривающие дистилляцию монооксида кремния; технологии, основанные на вытравливании примесей, концентрирующихся на межкристаллитных границах.

Способ получения кремния в чистом виде разработан Николаем Николаевичем Бекетовым.

Крупнейшим производителем кремния в России является ОКРусал - кремний производится на заводах в г. Каменск-Уральский (Свердловская область) и г. Шелехов (Иркутская область).

Соединения кремния и их свойства

Соединения кремния

Карбид кремния (SiC) Силаны (Si n H 2n+2) Кремнефтористоводородная кислота (H 2 ) Кремниевые кислоты (SiO 2 ·n H 2 О) Оксид кремния(II) (SiO) Оксид кремния(IV) (SiO 2) Полевые шпаты Силикагель (n SiO2·m H 2 O) Силиконовое масло Силиконы ( n) Силицид ванадия (V 3 Si) Силицид рения (ReSi) Силицид молибдена (MoSi 2) Силикат сурьмы (Si 3 Sb 4) Силицид висмута (Si 3 Bi 4) Силицид полония (SiPo 2) Силицид кальция (CaSi 2) Силицид марганца (Mg 2 Si) Трихлорсилан (SiHCl 3) Хлорид кремния(IV) (SiCl 4) Хлориды кремния Нитрид кремния (Si 3 N 4) Тетраиодид кремния (SiI 4) Тетрабромид кремния (SiBr 4) Сульфид кремния (SiS 2) Муассанит

По химическим свойствам кремний является неметаллом. Поскольку на внешнем энергетическом уровне находится 4 электрона, то для кремния характерна степень окисления как -4, так и +4. Химически кремний мало активен.При комнатной температуре реагирует только с газообразным фтором, при этом образуется летучий тетрафторид кремния:

Si + 2F 2 = SiF 4

При нагревании измельченный кремний реагирует с кислородом с образованием оксида кремния (IV):

Si + O 2 = SiO 2

Кислоты (кроме смеси фтороводородной и азотной) на кремний не действуют. Однако он растворяется в щелочах, образуя силикат и водород.

Si + 2 NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2

В соединениях кремний склонен проявлять степень окисления +4 или −4, так как для атома кремния более характерно состояние sp 3 -гибридизации орбиталей. Поэтому во всех соединениях, кроме оксида кремния (II) SiO, кремний четырёхвалентен.

Химически кремний малоактивен. При комнатной температуре реагирует только с газообразным фтором, при этом образуется летучийтетрафторид кремния SiF 4 . При нагревании до температуры 400-500 °C кремний реагирует с кислородом с образованием диоксида SiO 2 , с хлором, бромом и иодом - с образованием соответствующих легко летучих тетрагалогенидов SiHalogen 4 .

С водородом кремний непосредственно не реагирует, соединения кремния с водородом - силаны с общей формулой Si n H 2n+2 - получают косвенным путем. Моносилан SiH 4 (его часто называют просто силаном) выделяется при взаимодействии силицидов металлов с растворами кислот, например:

Ca 2 Si + 4HCl → 2CaCl 2 + SiH 4 .

Образующийся в этой реакции силан SiH 4 содержит примесь и других силанов, в частности, дисилана Si 2 H 6 и трисилана Si 3 H 8 , в которых имеется цепочка из атомов кремния, связанных между собой одинарными связями (-Si-Si-Si-).

С азотом кремний при температуре около 1000 °C образует нитрид Si 3 N 4 , с бором - термически и химически стойкие бориды SiB 3 , SiB 6 и SiB 12 . Соединение кремния и его ближайшего аналога по таблице Менделеева - углерода - карбид кремнияSiC (карборунд) характеризуется высокой твердостью и низкой химической активностью. Карборунд широко используется как абразивный материал.

При нагревании кремния с металлами возникают силициды. Силициды можно подразделить на две группы: ионно-ковалентные (силициды щелочных, щелочноземельных металлов и магния типа Ca 2 Si, Mg 2 Si и др.) и металлоподобные (силициды переходных металлов). Силициды активных металлов разлагаются под действием кислот, силициды переходных металлов химически стойки и под действием кислот не разлагаются. Металлоподобные силициды имеют высокие температуры плавления (до 2000 °C). Наиболее часто образуются металлоподобные силициды составов MeSi, Me 3 Si 2 , Me 2 Si 3 , Me 5 Si 3 и MeSi 2 . Металлоподобные силициды химически инертны, устойчивы к действию кислорода даже при высоких температурах.

При восстановлении SiO 2 кремнием при высоких температурах образуется оксид кремния (II)SiO.

Для кремния характерно образование кремнийорганических соединений, в которых атомы кремния соединены в длинные цепочки за счет мостиковых атомов кислорода -О-, а к каждому атому кремния, кроме двух атомов О, присоединены еще два органических радикала R 1 и R 2 = CH 3 , C 2 H 5 , C 6 H 5 , CH 2 CH 2 CF 3 и др.

Для травления кремния наиболее широко используют смесь плавиковой и азотной кислот. Некоторые специальные травители предусматривают добавку хромового ангидрида и иных веществ. При травлении кислотный травильный раствор быстро разогревается до температуры кипения, при этом скорость травления многократно возрастает.

4. Si+2HNO 3 =SiO 2 +NO+NO 2 +H 2 O

5. SiO 2 +4HF=SiF 4 +2H 2 O

6. 3SiF 4 +3H 2 O=2H 2 SiF 6 +↓H 2 SiO 3

Для травления кремния могут использоваться водные растворы щелочей. Травление кремния в щелочных растворах начинается при температуре раствора более 60°С.

3. Si+2KOH+H 2 O=K 2 SiO 3 +2H 2

4. K 2 SiO 3 +2H 2 O↔H 2 SiO 3 +2KOH

представляет материал о наиболее стойком природном соединении кремния - оксиде кремния (IV). Это кремнезем, кварц, прозрачные кристаллы кварца – горный хрусталь, мелкокристаллическая разновидность кварца – яшма, мелкие зерна кварца – песок (все образцы представлены на выставке и демонстрируются). Чрезвычайно распространены в природе также силикаты.

Например:

Каолинит является главной составной частью белой глины.

Из искусственных силикатов наибольшее значение имеют керамика, стекло и цемент. Познакомимся с производством некоторых из материалов, выпускаемых силикатной промышленностью, подробнее.

Кремний – Биогенный элемент

В организме человека содержание кремния составляет 7-10 г., он содержится в крови, в мышцах, в иммунокомпетентных органах – вилочковой железе и надпочечниках. Кремний – основной структурный элемент в организме человека, если кальций является элементом жестких костных структур опорно-двигательного аппарата, то кремний – элемент гибких структур, он необходим для образования и развития соединительной ткани, которая широко представлена в нашем организме – кости, суставы, хрящи, сухожилия, хрусталик глаза, сосуды, а также кожа, слизистые оболочки, волосы и ногти. Соединительная ткань обладает свойством, отличающим её от других тканей организма – способностью к регенерации (восстановлению). Высокое содержание кремния в соединительной ткани связано с его присутствием в составе белковых комплексов, образующих остов тканей и придающих им прочность и упругость. Кремний участвует в химических реакциях, скрепляющих отдельные волокна коллагена и эластина, профилактирует образование морщин, нормализует гидратацию кожи, укрепляет волосы и ногти. Соединения кремния являются необходимыми активаторами процессов регенерации соединительной ткани в организме человека, они ускоряют обменные процессы в организме, оказывают стимулирующее действие на рост клеток кожи, выработку коллагена, эластина и кератина. Известна способность кремния структурировать воду и жидкости организма, он снижает поверхностное натяжение воды, делая ее более биологически усваиваемой, таким образом кремний способствует гидратации клеток и тканей. Выявлено, что у детей насыщенность тканей организма жидкостью выше, чем у пожилых людей, поэтому кремний играет немалую роль в предотвращении процессов старения организма. Являясь структурным антиоксидантом, кремний блокирует процессы перекисного окисления липидов, что положительно сказывается на усилении защитной функции кожи и повышении устойчивости волос и ногтей к окислительному действию свободных радикалов. Поскольку биологический возраст человека определяется именно скоростью обменных процессов, то недостаток кремния в организме является одной из причин старения.

Научные исследования доказали, что кремний участвует в метаболизме более 70 микроэлементов (кальция, магния, фтора, натрия, серы, алюминия, цинка, молибдена, марганца, кобальта и многих других), они не усваиваются, если в организме не хватает кремния. Дефицит кремния в организме влечёт за собой микроэлементозы, расстройства функций многих систем организма и нарушения обмена веществ. Нарушение кремниевого обмена ведет к анемии, остеопорозу, выпадению волос, болезням суставов, туберкулезу, диабету, рожистым воспалениям кожи, желчно- и мочекаменной болезни

Давно известна уникальная способность кремния очищать живые организмы, его органические соединения могут образовывать в водной среде организма биоэлектрически заряженные системы, которые «приклеивают» к себе вирусы гриппа, гепатита, герпеса, болезнетворные микроорганизмы, грибки и дезактивирует их. Известно, что дефицит кремния всегда сопровождается дисбактериозом, наиболее частым проявлением которого являются кандидозы, проявляющиеся в виде язвенного поражения слизистой полости рта, носа, верхних дыхательных путей, пищеварительного тракта и мочеполовой системы. Коллоиды кремния образуют с кандидами и их токсинами комплексные соединения и выводят их из организма. Нормальная флора кишечника, к которой относятся бифидо- и лактобактерии, не обладает свойством соединяться с коллоидными системами кремния и остается в кишечнике, что очень важно для нормального функционирования

пищеварительного тракта. Нельзя не упомянуть о значении кремния для иммунной системы: клетки крови, отвечающие за защитные функции организма (моноциты, лимфоциты) и вырабатывающие защитные антитела, – являются представителями соединительной ткани. Именно поэтому при дефиците кремния снижается иммунитет и возникают различные заболевания, которые носят затяжной характер, чаще всего это гнойные процессы – фурункулёзы, абсцессы, гаймориты, отиты, тонзиллиты, длительно незаживающие раны и свищи. Уже доказано, что многие тяжёлые болезни (рак, туберкулёз, проказа, катаракта, гепатит, дизентерия, ревматизм, артриты) связаны либо с недостатком кремния в тканях, либо с нарушением его обмена. Кремний оказывает противовоспалительное и иммуностимулирующее действие при респираторных инфекциях и хроническом бронхите, снижает аллергическую реакцию при бронхиальной астме. Учёные давно обратили внимание на тот факт, что в областях, где почвы богаты кремнием, крайне редко встречаются онкологические заболевания.

Мы получаем кремний с водой, растительной и животной пищей, суточная потребность в кремнии составляет 20-30 мг, особенно нуждаются в кремнии беременные женщины, кормящие матери и дети. В детском организме активно формируются органы и системы и потребность в связующем элементе значительно выше, чем у взрослого человека. При дефиците кремния в детском организме развивается рахит, разрушаются зубы и прогрессирует кариес, дети отстают в физическом и интеллектуальном развитии. У взрослых к кариесу присоединяется выпадение волос, хрупкость и ломкость ногтей. С возрастом поступление в организм кремния уменьшается, его место в костях занимает кальций, поэтому кости теряют упругость, твердеют, становятся хрупкими, возникает остеопороз. Примерно таким же образом в организме развивается остеохондроз: межпозвонковые хрящи наполняются кальцием, теряют свою эластичность, истончаются, ухудшается их подвижность. При уменьшении количества кремния в организме кальций не усваивается костной тканью, в виде он солей откладывается в суставах, а в виде песка и камней – в желчном пузыре и почках, провоцируя возникновение подагрического синдрома. В процессе старения значительно возрастает опасность переломов, доказано, что в месте перелома идёт мощное накопление кремния и его количество увеличивается в 50 раз по сравнению со здоровыми участками кости. Организм посылает его в проблемное место «на помощь» для скорейшего формирования новой костной ткани. Поступление в организм кремния способствует фиксации кальция в костях, улучшает эластичность и тонус мышц, укрепляет связки и хрящевую ткань суставов. Известно, что о возрасте человека можно судить по состоянию его сосудов. В 1957 году французские учёные описали факты, подтверждающие, что при атеросклерозе наблюдается очень низкое содержание кремния в стенках сосудов. При дефиците кремния его замещает кальций, поэтому уменьшается эластичность сосудов и одновременно с этим возрастает проницаемость их стенок, через образовавшиеся дефекты из тканей в кровь проникает холестерин и оседает на стенках сосудов, образуя холестериновые бляшки. Этот процесс приводит к сужению сосудов и вызывает стенокардию, инфаркт, аритмию, инсульт, гипертонию, психические нарушения, ухудшение памяти и т.д. При дефиците кремния страдает эластичность и венозных сосудов, вены растягиваются и изменяют своё положение, появляется варикозная болезнь нижних конечностей. Достаточное количество кремния в суточном рационе способно восстановить внутреннюю оболочку сосудов, возвратить им эластичность, улучшить венозную циркуляцию и поможет снизить холестерин низкой плотности. Кремний является универсальным и абсолютно безопасным стимулятором выработки энергии в организме при его поступлении в клетках организма

происходит активный синтез аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) – молекулы, обеспечивающей энергией все биохимические процессы, протекающие в клетках.

Биологическая роль

Для некоторых организмов кремний является важным биогенным элементом. Он входит в состав опорных образований у растений и скелетных - у животных. В больших количествах кремний концентрируют морские организмы - диатомовые водоросли, радиолярии, губки. Большие количества кремния концентрируют хвощи и злаки, в первую очередь - подсемейства Бамбуков и Рисовидных, в том числе - рис посевной. Мышечная ткань человека содержит (1-2)×10 −2 % кремния, костная ткань - 17×10 −4 %, кровь - 3,9 мг/л. С пищей в организм человека ежедневно поступает до 1 г кремния.

Соединения кремния относительно нетоксичны. Но очень опасно вдыхание высокодисперсных частиц как силикатов, так и диоксида кремния, образующихся, например, при взрывных работах, при долблении пород в шахтах, при работе пескоструйных аппаратов и т. д. Микрочастицы SiO 2 , попавшие в лёгкие, кристаллизуются в них, а возникающие кристаллики разрушают лёгочную ткань и вызывают тяжёлую болезнь - силикоз. Чтобы не допустить попадания в лёгкие опасной пыли, следует использовать для защиты органов дыхания респиратор.

Силикатная промышленность

Гжель – один из традиционных российских центров производства керамики. Это обширный район, состоящий из 27 деревень, объединенных в “Гжельский куст” , расположенный примерно в 60 километрах от Москвы по железнодорожной линии Москва – Муром – Казань.Сейчас это Раменский район Московской области (показывается на карте Московской области).

Издавна Гжель славилась своими глинами. Великий русский ученый М.В.Ломоносов, по достоинству оценивший гжельские глины, написал о них столь возвышенные слова: “Едва ли есть земля самая чистая и без примешения где на свете, кою химики у нас называют гжельскую, которой нигде не видал я белизноюпревосходнее”.До середины XVIII века Гжель делала обычную для того времени гончарную посуду, изготавливала кирпич, гончарные трубы, а также примитивные детские игрушки.

Вторая половина XVIII века – полуфаянс, полученный как промежуточный материал в поисках рецепта фарфора, расписанный синей смальтой по серому, толстому, пористому черепку. Роспись на квасниках, кувшинах, тарелках носила графический характер и имела вид раскрашенного контурного рисунка.

Начало XIX века – эпоха фарфора. Фарфор частных заводов Гжели отличался большой яркостью, сочетанием контрастных красок разнообразных форм бытовых предметов.

В 1972 году был создан современный Гжельский стиль продукции с использованием синей кобальтовой краски.

Стройная художественная система приемов гжельского письма закреплялась в индивидуальных почерках, своеобразных манерах исполнителей. Используя в творчестве один и тот же набор живописных элементов, каждый художник создавал свой индивидуальный сюжет росписи: букет или отдельный цветок, животный или растительный мир, изображения людей.

Важная особенность в гжельской росписи сине – белого фарфора – живописное начало. Большое значение придается движению кисти, способной создавать множество тончайших градаций синего цвета: от звучного насыщенного до размытого голубого. В сочетании с белым фоном рисунок создает ажурный узор на поверхности изделия: в центре – яркое, крупное пятно – изображение цветка, а вокруг легкая россыпь веточек с листьями и ягодками, завитков, усиков.

Фарфоровые изделия живописец расписывает оксидом кобальта (II).

Сейчас невозможно точно сказать, кто и когда изобрел стекло. Известно лишь, что стекло является одним из древнейших изобретений человечества. Так, ожерелье, найденное на шее мумии египетской царицы Хатшепсут, состоящее из зеленовато – черных стеклянных бусин, насчитывает 3400 лет. Большими мастерами производства различных изделий из стекла были римские стеклоделы. Они делали кувшины для воды, масла и вина, чаши и кубки, вазы, слезницы – крошечные флакончики для духов. Большой вклад в развитие художественного стеклоделия в России был внесен Ломоносовым. В созданной им в 1748

году химической лаборатории было проведено около 4000 опытов по варке цветного стекла, для которых Ломоносов “не только рецепты сочинял, но и материалы … своими руками по большей части развешивал и в печь ставил…” На основе рецептов, разработанных Ломоносовым, стекольный завод в Усть–Рудице в 1753 году начал изготавливать разноцветное прозрачное стекло для выделки бисера, посуды и прочих галантерейных изделий и непрозрачное для мозайки. Из такого стекла Ломоносов выполнил несколько мозаичных картин, среди которых “Полтавская баталия”, получившая наибольшую известность и сохранившаяся до наших дней.

Состав обычного оконного стекла выражается формулой Na 2 O*CaO*6SiO 2

Cырьём для производства обычного стекла служат кварцевый песок, сода и известняк. Эти вещества тщательно перемешивают и подвергают сильному нагреванию. Химизм процесса можно представить так: при сплавлении образуются силикаты натрия и кальция, которые сплавляются затем с кремнеземом (в избытке):

SiO 2 + Na 2 CO 3 = Na 2 SiO 3 + CO 2

SiO 2 + CaCO 3 = CaSiO 3 + CO 2

Na 2 SiO 3 + CaSiO 3 + 4SiO 2 = Na 2 O*CaO*6SiO 2

Для получения специального стекла изменяют состав исходной смеси. Заменяя соду Na 2 CO 3 поташом K 2 CO 3 , получают тугоплавкое стекло (для химической посуды). Заменяя мел CaCO 3 оксидом свинца (II) PbO , а соду поташом, получают хрустальное стекло. Оно довольно мягкое и плавкое, но весьма тяжёлое, отличается сильным блеском и высоким коэффициентом светопреломления, разлагая световые лучи на все цвета радуги и вызывая игру света.

Включение оксида бора вместо щелочных составляющих придаёт этому стеклу свойства тугоплавкости.

Обычная стеклянная масса после остывания имеет желтовато – зелёный или голубовато – зелёный оттенок. Стеклу можно придать окраску, если в состав шихты произвести включение тех или иных оксидов металлов. Железистые соединения окрашивают стекло в цвета – от голубовато – зелёных и жёлтых до красно – бурых, оксид марганца (IV) – от жёлтых и коричневых до фиолетовых, оксид хрома (III) в травянисто - зелёный, оксид кобальта (II) - в синий, оксид никеля (II) – от фиолетового до серо – коричневого, сульфид натрия – в жёлтый, оксид меди (II) – в красный.

В жизни человека стекло приобрело огромное значение. Оно видно всюду, оно на каждом шагу – в повседневности нашего быта, в промышленности, в технике, в науке, в произведениях искусств. Оконное, бутылочное, ламповое, зеркальное, стекло домашней и лабораторной посуды, стекло оптическое (от стекол очков до сложных анастигматов фотокамер), линзы бесконечных оптических приборов – от микроскопов до телескопов. Трудно перечислить все области применения стекла и невозможно сосчитать различные предметы, сделанные из него. Этот материал, благодаря уникальным свойствам, радует и, вероятно, чаруя, всегда будет присутствовать в жизни способного ценить его красоту.

Заключение

Итак, на сегодня доказано, что кремний способствует:

· очищению и укреплению организма и эффективному усвоению питательных веществ, макро- и микроэлементов

· повышению общего тонуса, увеличению энергетических ресурсов организма, улучшению умственной деятельности, замедлению процессов старения

· устранению нарушений, вызванных вредным действием свободных радикалов, предотвращению развития многих хронических заболеваний

Атомы кремния составляют основу глины, песка и скал. Большая часть земной коры состоит из неорганических соединений кремния (28 об.%). Можно сказать, что весь неорганический мир связан с кремнием. В природных условиях кремниевые минералы также находятся в кальцитах и меле. Кремний является вторым после кислорода по объему запасов в земной коре элементом и составляет около трети всего ее веса. Каждый 6 атом в коре земной оболочки - атом кремния. В морской воде кремния содержится даже больше чем фосфора, столь необходимого для жизни на Земле. В нашем организме кремний содержится в щитовидной железе, надпочечниках, гипофизе. Самая высокая концентрация его обнаружена в волосах и ногтях. Кремний также входит в состав коллагена - основного белка соединительной ткани. Основная его роль - участие в химической реакции, скрепляющие отдельные волокна коллагена и эластина, придавая соединительной ткани прочность и упругость. Нехватка кремния в организме приводит к: остеомаляции (размягчению костей);заболеваниям глаз, зубов, ногтей, кожи и волос; ускоренной изношенности суставных хрящей; рожистым воспалениям кожи; камням в печени и почках; дисбактериозам; атеросклерозу. Обнаружена зависимость между концентрацией кремния в питьевой воде и сердечнососудистыми заболеваниями. Туберкулез, диабет, проказа, гепатит, гипертония, катаракта, артриты, рак сопровождаются понижением концентрации кремния в тканях и органах, либо нарушениями его обмена. Между тем наш организм ежедневно теряет кремний - в среднем в сутки с пищей и водой мы потребляем 3,5 мг кремния, а теряем около 9 мг.

Литература

· Самсонов. Г. В. Силициды и их использование в технике. Киев, Изд-во АН УССР, 1959. 204 стр. с илл.

· Алёшин Е. П., Алёшин Н. Е. Рис. Москва, 1993. 504 стр. 100 рис.

«Углерод и кремний» - Хорошо отшлифованный алмаз - бриллиант. Мягкий графит имеет слоистое строение. Оксид кремния (IV). Зеркальный углерод имеет слоистое строение. Химические свойства. Углерод. Графит. Методы получения: лабораторные и промышленные. Стекло. Одно из самых мягких среди твердых веществ. Более 99% углерода в атмосфере содержится в виде углекислого газа.

«Кремний» - Взаимодействие с металлами. Общая характеристика кремния по положению в периодической системе. Применение. Продукция силикатной промышленности. Силикаты – соли кремниевой кислоты. Силициды. В лабораториях кремний получают, восстанавливая оксид кремния SiO2. Строение атома кремния. До завершения внешнего уровня кремнию не хватает 4 электронов.

«Урок Кремний» - О проявлении неметаллических и металлических свойств. Выберите правильные утверждения: Оксиды, гидроксиды углерода и кремния? Характер оксида: а)основной, б) кислотный, в) амфотерный. Типы связи и кристаллических решеток в простых веществах. Силикатная промышленность. Экспресс опрос. Цветик - пятицветик.

«Соединения кремния» - Кубическая гранецентрированная решётка. Яшма. Минералы на основе SiO2. Агат. Кремний и его соединения. Силикаты и водород. Аметист. Получение силикатов. Получение кремния в лаборатории. Применение кремния. Химические свойства SiO2. Природные силикаты. Разновидности кварца. Открытие кремния. Оксид кремния.

«Изотопы кремния» - Изготовление монокристаллической затравки. Распределение концентрации изотопов по длине затравки. Перспективы применения моноизотопного кремния. Теплопроводность изотопнообогащенного кремния-28. Спектры комбинационного рассеяния изотопнообогащенного кремния. Тигель. Зависимость ширины запрещенной зоны кремния от атомной массы.

«Кремний и его соединения» - Кремний может быть, как окислителем так и восстановителем. Кристаллическая решетка кремния напоминает структуру алмаза. Силикаты На силикаты приходится более 1/4 массы всей земной коры. Керамика. Кремний был впервые открыт в 1811 году Гей-Люссаком и Тенаром. Современная посуда из керамики. Рассмотреть природные соединения кремния.

Всего в теме 6 презентаций