Pozrite sa na polokovový kremík!

Kremíkový kov je sivý a lesklý polovodivý kov, ktorý sa používa na výrobu ocele, solárnych článkov a mikročipov.

Kremík je druhý najrozšírenejší prvok v zemskej kôre (za kyslíkom) a ôsmy najrozšírenejší prvok vo vesmíre. V skutočnosti takmer 30 percent hmotnosti zemskej kôry možno pripísať kremíku.

Prvok s atómovým číslom 14 sa prirodzene vyskytuje v silikátových mineráloch vrátane oxidu kremičitého, živca a sľudy, ktoré sú hlavnými zložkami bežných hornín, ako je kremeň a pieskovec.

Polokovový (alebo metaloidný) kremík má niektoré vlastnosti kovov aj nekovov.

Rovnako ako voda, ale na rozdiel od väčšiny kovov, kremík kondenzuje v kvapalnom stave a expanduje, keď tuhne. Má relatívne vysoké teploty topenia a varu a po kryštalizácii sa vytvorí kryštalická diamantová kryštálová štruktúra.

Rozhodujúca pre úlohu kremíka ako polovodiča a jeho použitie v elektronike je atómová štruktúra prvku, ktorá zahŕňa štyri valenčné elektróny, ktoré umožňujú kremíku ľahkú väzbu s inými prvkami.

Švédskemu chemikovi Jonesovi Jacobovi Berzerliusovi sa pripisuje prvý izolačný kremík v roku 1823. Berzerlius to dosiahol zahrievaním kovového draslíka (ktorý bol izolovaný len pred desiatimi rokmi) v tégliku spolu s fluorokremičitanom draselným.

Výsledkom bol amorfný kremík.

Získanie kryštalického kremíka však trvalo dlhšie. Elektrolytická vzorka kryštalického kremíka sa nebude vyrábať až o tri desaťročia.

Prvé komerčné využitie kremíka bolo vo forme ferosilicia.

Po modernizácii oceliarskeho priemyslu Henrym Bessemerom v polovici 19. storočia bol veľký záujem o metalurgickú metalurgiu a výskum v oblasti technológie ocele.

V čase prvej komerčnej výroby ferosilicia v 80. rokoch 19. storočia bola hodnota kremíka pri zlepšovaní ťažnosti liatiny a dezoxidujúcej ocele pomerne dobre pochopená.

Skorá výroba ferosilicia sa robila vo vysokých peciach redukciou rúd obsahujúcich kremík dreveným uhlím, výsledkom čoho bola strieborná liatina, ferosilicium s obsahom kremíka až 20 percent.

Rozvoj elektrických oblúkových pecí na začiatku 20. storočia umožnil nielen zvýšiť produkciu ocele, ale aj zvýšiť produkciu ferosilicia.

V roku 1903 začala v Nemecku, Francúzsku a Rakúsku pôsobiť skupina špecializujúca sa na tvorbu ferozliatin (Compagnie Generate d'Electrochimie) av roku 1907 bola založená prvá komerčná továreň na výrobu kremíka v USA.

Výroba ocele nebola jedinou aplikáciou zlúčenín kremíka, ktoré boli komercializované pred koncom 19. storočia.

Na výrobu umelých diamantov v roku 1890 Edward Goodrich Acheson zahrial hlinitokremičitan s práškovým koksom a náhodne vyrobeným karbidom kremíka (SiC).

O tri roky neskôr si Acheson patentoval svoju výrobnú metódu a založil spoločnosť Carborundum Company (v tom čase bol carborundum bežný názov pre karbid kremíka) na výrobu a predaj brúsnych produktov.

Začiatkom 20. storočia boli tiež realizované vodivé vlastnosti karbidu kremíka a zlúčenina sa používala ako detektor v raných lodných rádiách. Patent na detektory kremíkových kryštálov bol udelený G. W. Pickardovi v roku 1906.

V roku 1907 bola vytvorená prvá svetelná dióda (LED) privedením napätia na kryštál karbidu kremíka.

V tridsiatych rokoch 20. storočia sa používanie kremíka rozrástlo s vývojom nových chemických produktov, vrátane silánov a silikónov.

Rozmach elektroniky za posledné storočie je tiež neoddeliteľne spojený s kremíkom a jeho jedinečnými vlastnosťami.

Zatiaľ čo prvé tranzistory – predchodcovia dnešných mikročipov – sa v štyridsiatych rokoch minulého storočia spoliehali na germánium, netrvalo dlho a kremík nahradil svojho kovového príbuzného ako silnejší polovodičový substrát.

Bell Labs a Texas Instruments začali komerčnú výrobu kremíkových tranzistorov v roku 1954.
Prvé kremíkové integrované obvody boli vyrobené v 60. rokoch a v 70. rokoch sa vyvíjali kremíkové procesory.

Vzhľadom na to, že technológia kremíkových polovodičov je chrbtovou kosťou modernej elektroniky a výpočtovej techniky, niet divu, že centrum činnosti tohto odvetvia označujeme ako „Silicon Valley“.

(Pre podrobné štúdium histórie a vývoja technológií a mikročipov zo Silicon Valley vrelo odporúčam dokument American Experience s názvom „Silicon Valley“).

Krátko po objavení prvých tranzistorov viedla práca Bell Labs s kremíkom v roku 1954 k druhému veľkému prelomu: k prvému kremíkovému fotovoltaickému (solárnemu) článku.

Predtým bola myšlienka využitia slnečnej energie na vytvorenie sily na Zemi väčšinou považovaná za nemožnú. Ale len o štyri roky neskôr, v roku 1958, obiehal okolo Zeme prvý kremíkový satelit na solárny pohon.

Do 70. rokov 20. storočia sa komerčné aplikácie solárnej technológie rozrástli na pozemské aplikácie, ako je zapínanie svetiel na ropných plošinách na mori a železničných priecestiach.

Za posledné dve desaťročia sa využívanie slnečnej energie exponenciálne zvýšilo. V súčasnosti tvoria kremíkové fotovoltaické technológie asi 90 percent celosvetového trhu solárnej energie.

Výroba

Väčšina rafinovaného kremíka každý rok - asi 80 percent - sa vyrába ako ferosilícium na použitie pri výrobe železa a ocele. Ferosilícium môže obsahovať od 15 do 90 % kremíka v závislosti od požiadaviek huty.

Zliatina železa a kremíka sa vyrába pomocou ponornej elektrickej oblúkovej pece redukciou tavenia. Silikagélová drvená ruda a zdroj uhlíka, ako je koksovateľné uhlie (hutnícke uhlie), sa drvia a privádzajú do pece spolu s kovovým šrotom.

Pri teplotách nad 1900 °C (3450 °F) uhlík reaguje s kyslíkom prítomným v rude za vzniku plynného oxidu uhoľnatého. Zvyšok železa a kremíka sa medzitým spojí, aby sa vytvorilo roztavené ferosilícium, ktoré sa môže zbierať poklepaním na dno pece.

Po ochladení a ochladení môže byť ferosilícium odoslané a použité priamo pri výrobe železa a ocele.

Rovnaká metóda bez pridania železa sa používa na výrobu kremíka metalurgickej kvality, ktorý má viac ako 99 percent čistotu. Hutnícky kremík sa používa aj pri výrobe ocele, ako aj pri výrobe zliatin hliníka a silánových chemikálií.

Metalurgický kremík je klasifikovaný podľa hladín nečistôt železa, hliníka a vápnika prítomných v zliatine. Napríklad kovový kremík 553 obsahuje menej ako 0,5 percenta železa a hliníka a menej ako 0,3 percenta vápnika.

Ročne sa vo svete vyrobí asi 8 miliónov metrických ton ferosilicia, pričom Čína predstavuje asi 70 percent tohto množstva. Hlavnými výrobcami sú Erdos Metallurgy Group, Ningxia Rongsheng Ferroalloy, Group OM Materials a Elkem.

Ročne sa vyrobí ďalších 2,6 milióna metrických ton metalurgického kremíka – teda asi 20 percent z celkového množstva rafinovaného kremíkového kovu. Čína opäť tvorí asi 80 percent tejto produkcie.

Pre mnohých je prekvapujúce, že solárne a elektronické druhy kremíka tvoria len malý zlomok (menej ako dve percentá) celej výroby rafinovaného kremíka.

Ak chcete prejsť na kremíkový kov (polysilikón) solárnej kvality, čistota sa musí zvýšiť na 99,9999 % čistého čistého kremíka (6N). Robí sa to jedným z troch spôsobov, z ktorých najbežnejší je proces Siemens.

Siemensov proces zahŕňa chemické nanášanie pár prchavého plynu známeho ako trichlórsilán. Pri 1150 °C (2102 °F) sa trichlórsilán nafúkne na silikónové zárodky vysokej čistoty namontované na konci tyče. Pri prechode sa kremík vysokej čistoty z plynu ukladá na semená.

Reaktor s fluidným lôžkom (FBR) a modernizovaná technológia metalurgického kremíka (UMG) sa tiež používajú na modernizáciu kovu na polysilikón vhodný pre fotovoltaický priemysel.

V roku 2013 sa vyrobilo 230 000 metrických ton polysilikónu. Medzi popredných výrobcov patria GCL Poly, Wacker-Chemie a OCI.

Nakoniec, aby bol kremík pre elektroniku vhodný pre polovodičový priemysel a niektoré fotovoltaické technológie, musí byť polykremík prevedený na ultračistý monokryštalický kremík prostredníctvom Czochralského procesu.

Na tento účel sa polysilikón roztaví v tégliku pri teplote 1425 °C (2597 °F) v inertnej atmosfére. Usadený zárodočný kryštál sa potom ponorí do roztaveného kovu a pomaly sa otáča a odstraňuje, čím sa nechá kremík narásť na materiáli zárodku.

Výsledným produktom je tyčinka (alebo hrudka) monokryštálového kremíkového kovu, ktorý môže dosiahnuť čistotu 99,999999999 (11N) percent. Táto tyč môže byť dopovaná bórom alebo fosforom, ak je to potrebné, aby sa podľa potreby upravili kvantovo mechanické vlastnosti.

Monokryštalická tyč môže byť dodávaná zákazníkom tak, ako je, alebo narezaná na doštičky a leštená alebo textúrovaná pre konkrétnych používateľov.

Aplikácia

Zatiaľ čo sa ročne zušľachťuje približne 10 miliónov metrických ton ferosilicia a kremíkového kovu, väčšina kremíka používaného na trhu sú v skutočnosti kremíkové minerály, ktoré sa používajú na výrobu všetkého od cementu, malty a keramiky až po sklo a polyméry.

Ferosilícium, ako už bolo uvedené, je najbežnejšie používanou formou kremíkového kovu. Od svojho prvého použitia asi pred 150 rokmi je ferosilícia dôležitým deoxidačným činidlom pri výrobe uhlíkovej a nehrdzavejúcej ocele. V súčasnosti zostáva výroba ocele najväčším spotrebiteľom ferosilicia.

Ferosilicium má však okrem výroby ocele množstvo výhod. Ide o predzliatinu pri výrobe ferosilicia horčíka, nodulátora používaného pri výrobe tvárnej liatiny a tiež počas procesu Pidgeon na rafináciu horčíka vysokej čistoty.

Ferosilícium možno použiť aj na výrobu zliatin železa odolných voči teplu a korózii, ako aj kremíkovej ocele, ktorá sa používa pri výrobe elektromotorov a jadier transformátorov.

Hutnícky kremík je možné použiť pri výrobe ocele a tiež ako legujúce činidlo pri hliníkových odliatkoch. Hliníkovo-kremíkové (Al-Si) automobilové diely sú ľahšie a pevnejšie ako komponenty odlievané z čistého hliníka. Automobilové diely, ako sú bloky motorov a pneumatiky, patria medzi najčastejšie používané hliníkové diely.

Takmer polovica všetkého metalurgického kremíka sa používa v chemickom priemysle na výrobu siliky (zahusťovadlo a vysúšadlo), silánov (spojivo) a silikónu (tesniace hmoty, lepidlá a mazivá).

Polysilikón fotovoltaickej kvality sa primárne používa pri výrobe polysilikónových solárnych článkov. Na výrobu jedného megawattu solárnych modulov je potrebných asi päť ton polysilikónu.

V súčasnosti predstavuje polysilikónová solárna technológia viac ako polovicu celosvetovo vyrobenej slnečnej energie, zatiaľ čo monokremíková technológia predstavuje približne 35 percent. Celkovo 90 percent slnečnej energie využívanej ľuďmi sa získava pomocou kremíkovej technológie.

Monokryštalický kremík je tiež kritickým polovodičovým materiálom, ktorý sa nachádza v modernej elektronike. Ako podkladový materiál používaný pri výrobe tranzistorov s efektom poľa (FET), LED diód a integrovaných obvodov možno kremík nájsť prakticky vo všetkých počítačoch, mobilných telefónoch, tabletoch, televízoroch, rádiách a iných moderných komunikačných zariadeniach.

Odhaduje sa, že viac ako tretina všetkých elektronických zariadení obsahuje polovodičovú technológiu na báze kremíka.

Nakoniec sa karbid karbid kremíka používa v rôznych elektronických a neelektronických aplikáciách vrátane syntetických šperkov, vysokoteplotných polovodičov, tvrdej keramiky, rezných nástrojov, brzdových kotúčov, brúsiv, nepriestrelných viest a vykurovacích telies.

(Silicium), Si - chem. prvok IV. skupiny periodickej sústavy prvkov; pri. n. 14, o. m, 28,086. Kryštalický kremík je tmavošedá látka so živicovým leskom. Vo väčšine zlúčenín vykazuje oxidačné stavy - 4, +2 a +4. Prírodný kremík pozostáva zo stabilných izotopov 28Si (92,28 %), 29Si (4,67 %) a 30Si (3,05 %). Rádioaktívne 27Si, 31Si a 32Si boli získané s polčasmi 4,5 s, 2,62 h a 700 rokov. K. prvýkrát identifikovali v roku 1811 Francúzi. chemik a fyzik J. L. Gay-Lussac a fr. chemik L. J. Tenar, ale identifikovaný až v roku 1823 Švédom, chemikom a mineralógom J. J. Berzeliusom.

Z hľadiska prevalencie v zemskej kôre (27,6 %) je kremík druhým (po kyslíku) prvkom. Nachádza sa preim. vo forme oxidu kremičitého Si02 a iných látok obsahujúcich kyslík (kremičitany, hlinitokremičitany atď.). Za normálnych podmienok vzniká stabilná polovodičová modifikácia diamantu, ktorá sa vyznačuje plošne centrovanou kubickou štruktúrou typu diamant, s periódou a = 5,4307 A. Medziatómová vzdialenosť 2,35 A. Hustota 2,328 g/cm. Pri vysokom tlaku (120-150 kbar) sa transformuje na hustejšie polovodičové a kovové modifikácie. Kovovou modifikáciou je supravodič s teplotou prechodu 6,7 K. So zvyšujúcim sa tlakom teplota topenia klesá z 1415 ± 3 °C pri tlaku 1 bar na 810 °C pri tlaku 15 104 bar (trojný bod koexistencia polovodičového, kovového a tekutého K. ). Pri tavení dochádza k zvýšeniu koordinačného čísla a metalizácii medziatómových väzieb. Amorfný kremík je svojím charakterom rádu krátkeho dosahu blízky kvapaline, čo zodpovedá silne deformovanej kubickej štruktúre centrovanej na telo. Debye t-ra sa blíži k 645 K. Coeff. teplota lineárna expanzia sa mení so zmenou t-ry podľa extrémneho zákona, pod t-ry 100 K sa stáva negatívnou, pričom dosahuje minimum (-0,77 10 -6) deg -1 pri t-re 80 K; pri t-re 310 K sa rovná 2,33 10 -6 stupňom -1 a pri t-re 1273 K -4,8 10 stupňom -1. Teplota topenia 11,9 kcal/g-atóm, var 3520 K.

Teplo sublimácie a odparovania pri teplote topenia je 110 a 98,1 kcal/g-atóm. Tepelná a elektrická vodivosť kremíka závisí od čistoty a dokonalosti kryštálov. S rastom koeficientu t-ry. Tepelná vodivosť čistého K. sa najprv zvyšuje (až 8,4 cal/cm XX s. stupňa pri t-re 35 K) a potom klesá, pričom dosahuje 0,36 a 0,06 cal/cm s. stupňa pri t-re, respektíve 300 a 1200 K Entalpia, entropia a tepelná kapacita K. za štandardných podmienok sú 770 cal/g-atóm, 4,51 a 4,83 cal/g-atóm-deg. Kremík je diamagnetický, magnetická susceptibilita pevnej látky (-1,1 10 -7 emu/g) a kvapaliny (-0,8 10 -7 emu/g). Kremík slabo závisí od t-ry. Povrchová energia, hustota a kinematická viskozita kvapalného K. pri teplote topenia sú 737 erg/cm2, 2,55 g/cm3 a 3 x 10 m2/s. Kryštalický kremík je typický polovodič s zakázaným pásmom 1,15 eV pri teplote 0 K a 1,08 eV pri teplote 300 K. Pri izbovej teplote je koncentrácia nosičov vlastného náboja blízka 1,4 10 10 cm - 3, tzv. efektívna pohyblivosť elektrónov a dier je 1450 a 480 cm 2 /v sec a elektrický odpor je 2,5 105 ohm cm.S rastúcim t-ry sa menia exponenciálne.

Elektrické vlastnosti kremíka závisia od povahy a koncentrácie nečistôt, ako aj od dokonalosti kryštálu. Zvyčajne sa na získanie polovodiča K. ​​s vodivosťou typu p a n dopuje podskupinami prvkov IIIb (bór, hliník, gálium) a Vb (fosfor, arzén, antimón, bizmut), čím sa vytvorí súbor akceptorových a donorových úrovní. , respektíve nachádzajúce sa v blízkosti hraníc zón. Na doping sa používajú aj iné prvky (napríklad), ktoré tvoria tzv. hlboké hladiny, až žito určujú zachytenie a rekombináciu nosičov náboja. To umožňuje získať materiály s vysokým elektr. odpor (1010 ohm cm pri t-re 80 K) a krátke trvanie existencie menšinových nosičov náboja, čo je dôležité pre zvýšenie výkonu rôznych zariadení. Coeff. termoelektrický výkon kremíka v podstate závisí od teploty a obsahu nečistôt, pričom sa zvyšuje so zvyšujúcim sa elektrickým odporom (pri p \u003d 0,6 ohm - cm, \u003d 103 mikrovoltov / stupeň). Dielektrická konštanta kremíka (od 11 do 15) slabo závisí od zloženia a dokonalosti monokryštálov. Vzory optickej absorpcie kremíka sa silne menia so zmenou jeho čistoty, koncentrácie a povahy štrukturálnych defektov, ako aj vlnovej dĺžky.

Hranica nepriamej absorpcie elektromagnetických kmitov je blízka 1,09 eV, priamej absorpcie - 3,3 eV. Vo viditeľnej oblasti spektra parametre komplexného indexu lomu (n - ik) veľmi výrazne závisia od stavu povrchu a prítomnosti nečistôt. Pre obzvlášť čisté K. (atλ \u003d 5461 A a t-re 293 K) n \u003d 4,056 a k \u003d 0,028. Funkcia práce elektrónov je blízka 4,8 eV. Kremík je krehký. Jeho tvrdosť (t-ra 300 K) podľa Mohsa - 7; HB = 240; HV y \u003d 103; A \u003d 1250 kgf / mm2; modul normy, elasticita (polykryštál) 10 890 kgf/mm2. Pevnosť v ťahu závisí od dokonalosti kryštálu: pre ohyb od 7 do 14, pre stlačenie od 49 do 56 kgf/mm2; koeficient stlačiteľnosť 0,325 1066 cm2/kg.

Pri izbovej teplote kremík prakticky neinteraguje s plynnými (okrem) a pevnými činidlami, s výnimkou zásad. Pri zvýšenom t-re aktívne interaguje s kovmi a nekovmi. Tvorí najmä karbid SiC (pri t-re nad 1600 K), nitrid Si3N4 (pri t-re nad 1300 K), SiP fosfid (pri t-re nad 1200 K) a arzenidy Si As, SiAS2 (pri t- nad 1000 K). Reaguje s kyslíkom pri t-re nad 700 K za vzniku oxidu Si02, s halogénmi - fluorid SiF4 (pri t-re nad 300 K), chlorid SiCl4 (pri t-re nad 500 K), bromid SiBr4 (pri t-re 700 K) a uzol SiI4 (pri t-re 1000 K). Intenzívne reaguje s mnohými ďalšími. kovy, tvoriace v nich tuhé roztoky substitúcie alebo chemické. zlúčeniny - silicidy. Koncentračné rozsahy homogenity tuhých roztokov závisia od povahy rozpúšťadla (napr. v germániu od 0 do 100 %, v železe do 15 %, v alfa zirkóniu menej ako 0,1 %).

V tvrdom pazúriku je oveľa menej kovov a nekovov a je zvyčajne retrográdny. Zároveň limitné obsahy nečistôt, ktoré vytvárajú plytké hladiny v K. dosahujú maximum (2 10 18, 10 19, 2 10 19, 1021, 2 10 21 cm) v oblasti tp od 1400 do 1600 K. Nečistoty s hlbokými hladinami sa líšia výrazne nižšou rozpustnosťou (od 1015 pre selén a 5 10 16 pre železo po 7 10 17 pre nikel a 10 18 cm-3 pre meď). V tekutom stave sa kremík neobmedzene mieša so všetkými kovmi, často s veľmi veľkým uvoľňovaním tepla. Čistý kremík sa pripravuje z technického produktu s obsahom 99 % Si a 0,03 % Fe, Al a Co, získaného redukciou kremeňa uhlíkom v elektrických peciach. Najprv sa z neho vymyjú nečistoty (zmesou chlorovodíkovej a sírovej a potom fluorovodíkovej a sírovej), po čom sa výsledný produkt (99,98 %) spracuje chlórom. Syntetizovaný čistený destiláciou.

Polovodičový kremík sa získava redukciou chloridu SiCl4 (alebo SiHCl3) vodíkom alebo tepelným rozkladom hydridu SiH4. Konečné čistenie a rast monokryštálov sa vykonáva hladkou zónou bez téglika alebo Czochralského metódou, čím sa získajú obzvlášť čisté ingoty (obsah nečistôt do 1010-1013 cm-3) cp > 10 3 ohm cm. účel K. v procese prípravy chloridov alebo pri raste monokryštálov sa do nich zavádzajú dávkované množstvá potrebných nečistôt. Takto sa pripravujú valcové ingoty s priemerom 2-4 a dĺžkou 3-10 cm.Pre špeciál. terče tiež produkujú väčšie monokryštály. Technický kremík a najmä so železom sa používa ako dezoxidačné a redukčné činidlá ocele, ako aj ako legujúce prísady. Najmä čisté vzorky monokryštálov K., dopované rôznymi prvkami, sa používajú ako základ pre rôzne slaboprúdové (najmä termoelektrické, rádiové, svetelné a fototechnické) a silnoprúdové (usmerňovače, meniče) zariadenia.

Kremík alebo kremík

Kremík je nekov, jeho atómy majú na vonkajšej energetickej úrovni 4 elektróny. Môže ich darovať s oxidačným stavom + 4 a pripojiť elektróny s oxidačným stavom - 4. Schopnosť kremíka prijímať elektróny je však oveľa menšia ako schopnosť uhlíka. Atómy kremíka majú väčší polomer ako atómy uhlíka.

Nájdenie kremíka v prírode

Kremík je v prírode veľmi bežný. tvorí viac ako 26 % hmotnosti zemskej kôry. Z hľadiska prevalencie je na druhom mieste (po kyslíku). Na rozdiel od uhlíka sa C v prírode nevyskytuje vo voľnom stave. Je súčasťou rôznych chemických zlúčenín, najmä rôznych modifikácií oxidu kremičitého (IV) a solí kyselín kremičitých (kremičitany).

Získanie kremíka

V priemysle sa obnovovaním SiO získava kremík technickej čistoty (95 - 98 %) 2 koks v elektrických peciach počas kalcinácie:

Si02 + 2C \u003d Si + 2CO

Si02 + 2Mg \u003d Si + 2MgO

Týmto spôsobom sa získa amorfný hnedý kremíkový prášok s nečistotami. Rekryštalizáciou z roztavených kovov (Zn, Al) sa môže preniesť do kryštalického stavu.

Pre polovodičovú technológiu sa kremík s veľmi vysokou čistotou získava redukciou chloridu kremičitého SiCl pri 1000 °C 4 páry zinku:

SiCl4 + 2Zn \u003d Si + 2ZnCl2

a potom ju očistiť špeciálnymi metódami.

Fyzikálne a chemické vlastnosti kremíka

Čistý kryštalický kremík je krehký a tvrdý, škrabance. Rovnako ako diamant má kubickú kryštálovú mriežku s typom kovalentnej väzby. Jeho teplota topenia je 1423 °C. Kremík je za normálnych podmienok neaktívny prvok, spája sa len s fluórom, no pri zahriatí vstupuje do rôznych chemických reakcií.

Používa sa ako cenný materiál v polovodičovej technike. Oproti iným polovodičom má výraznú odolnosť voči kyselinám a schopnosť udržať si vysoký elektrický odpor až do 300°C. Technický kremík a ferosilícium sa používa aj v metalurgii na výrobu žiaruvzdorných, kyselinovzdorných a nástrojových ocelí, liatiny a mnohých ďalších zliatin.

S kovmi tvorí kremík chemické zlúčeniny nazývané silicidy; pri zahrievaní s horčíkom vzniká silicid horčíka:

Si + 2Mg = Mg2Si

Kovové silicidy sa štruktúrou a vlastnosťami podobajú karbidom, takže silicidy podobné kovom, ako aj karbidy podobné kovom, sa vyznačujú vysokou tvrdosťou, vysokým bodom topenia a dobrou elektrickou vodivosťou.

Pri kalcinácii zmesi piesku a koksu v elektrických peciach vznikajú zlúčeniny kremíka s uhlíkom - karbid kremíka alebo karborundum:

Si02 + 3C = SiC + 2CO

Karborundum je žiaruvzdorná, bezfarebná tuhá látka, cenná ako abrazívny a tepelne odolný materiál. Podobne ako karborundum má atómovú kryštálovú mriežku. V čistom stave je to izolant, ale v prítomnosti nečistôt sa stáva polovodičom.

ako aj kremík tvorí dva oxidy: oxid kremičitý (II) SiO a oxid kremičitý (IV) SiO 2 . Oxid kremičitý (IV) je pevná žiaruvzdorná látka široko rozšírená v prírode vo voľnom stave. Táto chemicky stabilná látka interaguje iba s fluórom a plynným fluorovodíkom alebo kyselinou fluorovodíkovou:

Si02 + 2F2 \u003d SiF4 + O2

Si02 + 4HF \u003d SiF4 + 2H20

Daný smer reakcií sa vysvetľuje tým, že kremík má vysokú afinitu k fluóru. Okrem toho je fluorid kremičitý prchavá látka.

V technológii transparentný SiO 2 používa sa na výrobu stabilného žiaruvzdorného kremenného skla, ktoré dobre prenáša ultrafialové lúče, má veľký koeficient rozťažnosti, a preto odoláva významným okamžitým zmenám teploty. Amorfná modifikácia oxidu kremičitého (II) tripoli - má veľkú pórovitosť. Používa sa ako tepelný a zvukový izolant, na výrobu dynamitu (nosič výbušnín) a pod. Oxid kremičitý (IV) vo forme obyčajného piesku je jedným z hlavných stavebných materiálov. Používa sa pri výrobe ohňovzdorných a kyselinovzdorných materiálov, skla, ako tavivo v hutníctve a pod.

Pri porovnaní molekulových vzorcov, chemických a fyzikálnych vlastností oxidu uhoľnatého (IV) a oxidu kremičitého (IV) je ľahké vidieť, že vlastnosti týchto chemicky podobných zlúčenín sú odlišné. Je to spôsobené skutočnosťou, že oxid kremičitý nepozostáva len z molekúl SiO 2 , ale z ich spolupracovníkov, v ktorých sú atómy kremíka navzájom prepojené atómami kyslíka. Oxid kremičitý (SiO 2 )n . Jeho obraz v rovine je:

¦ ¦ ¦

o o o

¦ ¦ ¦

¦ ¦ ¦

o o o

¦ ¦ ¦

— O — Si — O — Si — O — Si — O —

¦ ¦ ¦

o o o

¦ ¦ ¦

Atómy kremíka sú umiestnené v strede štvorstenu a atómy kyslíka sú umiestnené v jeho rohoch. Si-O väzby sú veľmi silné, čo vysvetľuje vysokú tvrdosť oxidu kremičitého (IV).

Jedným z najbežnejších prvkov v prírode je kremík alebo kremík. Takáto široká distribúcia hovorí o dôležitosti a význame tejto látky. Toto bolo rýchlo pochopené a prijaté ľuďmi, ktorí sa naučili, ako správne používať kremík pre svoje vlastné účely. Jeho aplikácia je založená na špeciálnych vlastnostiach, o ktorých si povieme neskôr.

Kremík - chemický prvok

Ak charakterizujeme tento prvok podľa polohy v periodickom systéme, môžeme identifikovať nasledujúce dôležité body:

1. Sériové číslo je 14.
2. Obdobie je tretie malé.
3. Skupina - IV.
4. Podskupina je hlavná.
5. Štruktúra vonkajšieho elektrónového obalu je vyjadrená vzorcom 3s 2 3p 2 .
6. Prvok kremík je reprezentovaný chemickým symbolom Si, ktorý sa vyslovuje ako „kremík“.
7. Oxidačné stavy, ktoré vykazuje, sú: -4; +2; +4.
8. Valencia atómu je IV.
9. Atómová hmotnosť kremíka je 28,086.
10. V prírode existujú tri stabilné izotopy tohto prvku s hmotnostnými číslami 28, 29 a 30.

Atóm kremíka je teda z chemického hľadiska dostatočne preštudovaným prvkom, bolo popísaných veľa jeho rôznych vlastností.

História objavov

Keďže rôzne zlúčeniny uvažovaného prvku sú v prírode veľmi populárne a masívne, ľudia už od staroveku používali a vedeli o vlastnostiach len mnohých z nich. Čistý kremík zostal dlho mimo vedomostí človeka v chémii.

Najobľúbenejšie zlúčeniny používané v každodennom živote a priemysle národmi starovekých kultúr (Egypťania, Rimania, Číňania, Rusi, Peržania a ďalší) boli drahé a okrasné kamene na báze oxidu kremičitého. Tie obsahujú:

• opál;
• drahokam;
• topaz;
• chryzopráza;
• ónyx;
• chalcedón a iné.

Od staroveku bolo zvykom používať kremeň v stavebníctve. Samotný elementárny kremík však zostal až do 19. storočia neobjavený, hoci sa ho mnohí vedci márne pokúšali izolovať od rôznych zlúčenín pomocou katalyzátorov, vysokých teplôt a dokonca aj elektrického prúdu. Toto sú také bystré mysle ako:

• Carl Scheele;
• Gay-Lussac;
• Thenar;
• Humphrey Davy;
• Antoine Lavoisier.

Jensovi Jacobsovi Berzeliusovi sa v roku 1823 podarilo získať čistý kremík. Za týmto účelom uskutočnil experiment o fúzii pár fluoridu kremíka a kovového draslíka. V dôsledku toho dostal amorfnú modifikáciu príslušného prvku. Ten istý vedec navrhol pre objavený atóm latinský názov.

O niečo neskôr, v roku 1855, sa inému vedcovi - Saint Clair-Deville - podarilo syntetizovať ďalšiu alotropnú odrodu - kryštalický kremík. Odvtedy sa poznatky o tomto prvku a jeho vlastnostiach začali veľmi rýchlo rozširovať. Ľudia si uvedomili, že má jedinečné vlastnosti, ktoré sa dajú veľmi inteligentne využiť na uspokojenie vlastných potrieb. Preto je dnes jedným z najžiadanejších prvkov v elektronike a technike kremík. Jeho využitie len každým rokom rozširuje jeho hranice.

Ruské meno pre atóm dal vedec Hess v roku 1831. To je to, čo sa drží dodnes.

Kremík je po kyslíku druhý najrozšírenejší v prírode. Jeho percento v porovnaní s ostatnými atómami v zložení zemskej kôry je 29,5%. Okrem toho uhlík a kremík sú dva špeciálne prvky, ktoré môžu vytvárať reťazce vzájomným spojením. Preto je pre ten druhý známy viac ako 400 rôznych prírodných minerálov, v zložení ktorých je obsiahnutý v litosfére, hydrosfére a biomase.

Kde presne sa kremík nachádza?

1. V hlbokých vrstvách pôdy.
2. V horninách, nánosoch a masívoch.
3. Na dne vodných plôch, najmä morí a oceánov.
4. V rastlinách a morských obyvateľoch živočíšnej ríše.
5. U ľudí a suchozemských zvierat.

Je možné označiť niekoľko najbežnejších minerálov a hornín, v ktorých je kremík prítomný vo veľkých množstvách. Ich chémia je taká, že hmotnostný obsah čistého prvku v nich dosahuje 75%. Konkrétny údaj však závisí od druhu materiálu. Takže horniny a minerály obsahujúce kremík:

• živce;
• sľuda;
• amfiboly;
• opály;
• chalcedón;
• silikáty;
• pieskovce;
• hlinitokremičitany;
• hlina a iné.

Kremík, ktorý sa hromadí v lastúrach a vonkajších kostrách morských živočíchov, nakoniec vytvára silné usadeniny oxidu kremičitého na dne vodných útvarov. Toto je jeden z prírodných zdrojov tohto prvku.

Okrem toho sa zistilo, že kremík môže existovať v čistej natívnej forme – vo forme kryštálov. Ale takéto ložiská sú veľmi zriedkavé.

Fyzikálne vlastnosti kremíka

Ak uvažovaný prvok charakterizujeme súborom fyzikálno-chemických vlastností, potom by sa v prvom rade mali označiť fyzikálne parametre. Tu je niekoľko hlavných:

1. Existuje vo forme dvoch alotropných modifikácií – amorfnej a kryštalickej, ktoré sa líšia všetkými vlastnosťami.
2. Kryštálová mriežka je veľmi podobná diamantovej, pretože uhlík a kremík sú v tomto smere takmer rovnaké. Vzdialenosť medzi atómami je však iná (kremík má viac), takže diamant je oveľa tvrdší a pevnejší. Typ mriežky - kubický plošne centrovaný.
3. Látka je veľmi krehká, pri vysokých teplotách sa stáva plastickou.
4. Teplota topenia je 1415˚С.
5. Bod varu - 3250˚С.
6. Hustota látky je 2,33 g / cm3.
7. Farba zlúčeniny je strieborno-šedá, prejavuje sa charakteristický kovový lesk.
8. Má dobré polovodičové vlastnosti, ktoré sa môžu meniť pridaním určitých činidiel.
9. Nerozpustný vo vode, organických rozpúšťadlách a kyselinách.
10. Špecificky rozpustný v zásadách.

Určené fyzikálne vlastnosti kremíka umožňujú ľuďom ho ovládať a používať na vytváranie rôznych produktov. Napríklad použitie čistého kremíka v elektronike je založené na vlastnostiach polovodivosti.

Chemické vlastnosti

Chemické vlastnosti kremíka sú vysoko závislé od reakčných podmienok. Ak hovoríme o štandardných parametroch, potom musíme označiť veľmi nízku aktivitu. Kryštalický aj amorfný kremík sú veľmi inertné. Neinteragujú so silnými oxidačnými činidlami (okrem fluóru) ani so silnými redukčnými činidlami.

Je to spôsobené tým, že na povrchu látky sa okamžite vytvorí oxidový film SiO 2, ktorý zabraňuje ďalším interakciám. Môže sa vytvárať pod vplyvom vody, vzduchu, pár.

Ak sa však zmenia štandardné podmienky a kremík sa zahreje na teplotu nad 400˚С, jeho chemická aktivita sa výrazne zvýši. V tomto prípade bude reagovať s:

• kyslík;
• všetky druhy halogénov;
• vodík.

S ďalším zvýšením teploty je možná tvorba produktov pri interakcii s bórom, dusíkom a uhlíkom. Mimoriadne dôležité je karborundum - SiC, pretože je to dobrý abrazívny materiál.

Chemické vlastnosti kremíka sú tiež jasne viditeľné pri reakciách s kovmi. Vo vzťahu k nim ide o oxidačné činidlo, preto sa produkty nazývajú silicidy. Podobné zlúčeniny sú známe pre:

• alkalické;
• alkalická zemina;
• prechodné kovy.

Zlúčenina získaná tavením železa a kremíka má nezvyčajné vlastnosti. Nazýva sa ferosilikónová keramika a úspešne sa používa v priemysle.

Kremík neinteraguje s komplexnými látkami, preto sa zo všetkých ich odrôd môže rozpustiť iba v:

• aqua regia (zmes kyseliny dusičnej a chlorovodíkovej);
• žieravé alkálie.

V tomto prípade by teplota roztoku mala byť najmenej 60 ° C. To všetko opäť potvrdzuje fyzikálny základ látky – diamantu podobnú stabilnú kryštálovú mriežku, ktorá jej dodáva pevnosť a inertnosť.

Ako získať

Získanie kremíka v jeho čistej forme je ekonomicky pomerne nákladný proces. Navyše, vďaka svojim vlastnostiam, akákoľvek metóda poskytuje iba 90-99% čistý produkt, zatiaľ čo nečistoty vo forme kovov a uhlíka zostávajú rovnaké. Takže len získať látku nestačí. Mala by byť tiež kvalitatívne očistená od cudzích prvkov.

Vo všeobecnosti sa výroba kremíka uskutočňuje dvoma hlavnými spôsobmi:

1. Z bieleho piesku, ktorým je čistý oxid kremičitý SiO 2 . Pri kalcinácii aktívnymi kovmi (najčastejšie horčíkom) vzniká voľný prvok vo forme amorfnej modifikácie. Čistota tejto metódy je vysoká, produkt sa získa s výťažkom 99,9 %.
2. Rozšírenejšia metóda v priemyselnom meradle je spekanie roztaveného piesku s koksom v špecializovaných tepelných peciach. Túto metódu vyvinul ruský vedec N. N. Beketov.

Ďalšie spracovanie spočíva v podrobení produktov čistiacim metódam. Na to sa používajú kyseliny alebo halogény (chlór, fluór).

Amorfný kremík

Charakterizácia kremíka bude neúplná, ak sa každá z jeho alotropických modifikácií nebude posudzovať samostatne. Prvý je amorfný. V tomto stave je látka, o ktorej uvažujeme, hnedo-hnedý prášok, jemne rozptýlený. Má vysoký stupeň hygroskopickosti, pri zahrievaní vykazuje dostatočne vysokú chemickú aktivitu. Za štandardných podmienok je schopný interagovať len s najsilnejším oxidačným činidlom – fluórom.

Nazývať amorfný kremík len akýmsi kryštalickým nie je úplne správne. Jeho mriežka ukazuje, že táto látka je len formou jemne rozptýleného kremíka, ktorý existuje vo forme kryštálov. Preto ako také sú tieto modifikácie jedna a tá istá zlúčenina.

Ich vlastnosti sa však líšia, a preto je zvykom hovoriť o alotropii. Amorfný kremík má sám o sebe vysokú schopnosť absorpcie svetla. Okrem toho je za určitých podmienok tento indikátor niekoľkonásobne vyšší ako v kryštalickej forme. Preto sa používa na technické účely. V uvažovanej forme (prášok) sa zlúčenina ľahko aplikuje na akýkoľvek povrch, či už je to plast alebo sklo. Preto je to amorfný kremík, ktorý je tak vhodný na použitie. Aplikácia je založená na rôznych veľkostiach.

Opotrebenie batérií tohto typu je síce pomerne rýchle, čo je spojené s odieraním tenkého filmu látky, no využitie a dopyt len ​​rastie. Solárne články na báze amorfného kremíka sú totiž schopné aj pri krátkej životnosti dodať energiu celým podnikom. Výroba takejto látky je navyše bezodpadová, čo ju robí veľmi ekonomickou.

Táto modifikácia sa získa redukciou zlúčenín aktívnymi kovmi, napríklad sodíkom alebo horčíkom.

Kryštalický kremík

Strieborno-šedá lesklá úprava predmetného prvku. Práve táto forma je najbežnejšia a najžiadanejšia. Je to spôsobené súborom kvalitatívnych vlastností, ktoré táto látka má.

Charakteristika kremíka s kryštálovou mriežkou zahŕňa klasifikáciu jeho typov, pretože ich je niekoľko:

1. Elektronická kvalita – najčistejšia a najkvalitnejšia. Práve tento typ sa používa v elektronike na vytváranie obzvlášť citlivých zariadení.
2. Solárna kvalita. Samotný názov definuje oblasť použitia. Je to tiež kremík s pomerne vysokou čistotou, ktorého použitie je nevyhnutné na vytvorenie kvalitných solárnych článkov s dlhou životnosťou. Fotovoltické meniče vytvorené na báze kryštalickej štruktúry sú kvalitnejšie a odolnejšie voči opotrebovaniu ako tie, ktoré vznikli amorfnou modifikáciou nanášaním na rôzne typy substrátov.
3. Technický kremík. Táto odroda zahŕňa tie vzorky látky, ktoré obsahujú asi 98% čistého prvku. Všetko ostatné ide do rôznych druhov nečistôt:

• hliník;
• chlór;
• uhlík;
• fosfor a iné.

Posledná odroda uvažovanej látky sa používa na získanie polykryštálov kremíka. Na tento účel sa uskutočňujú procesy rekryštalizácie. Výsledkom je, že pokiaľ ide o čistotu, získavajú sa produkty, ktoré možno zaradiť do skupín solárnej a elektronickej kvality.

Polykremík je svojou povahou medziproduktom medzi amorfnou modifikáciou a kryštalickou modifikáciou. S touto možnosťou sa ľahšie pracuje, lepšie sa spracováva a čistí fluórom a chlórom.

Výsledné produkty možno klasifikovať takto:

• multikremík;
• monokryštalický;
• profilované kryštály;
• silikónový šrot;
• technický kremík;
• výrobný odpad vo forme úlomkov a úlomkov hmoty.

Každý z nich nájde uplatnenie v priemysle a človek ho úplne využije. Preto sa tie, ktoré súvisia s kremíkom, považujú za bezodpadové. To výrazne znižuje jeho ekonomické náklady bez ovplyvnenia kvality.

Použitie čistého kremíka

Výroba kremíka v priemysle je pomerne dobre zavedená a jej rozsah je dosť objemný. Je to spôsobené tým, že tento prvok, čistý aj vo forme rôznych zlúčenín, je rozšírený a žiadaný v rôznych odvetviach vedy a techniky.

Kde sa používa kryštalický a amorfný kremík v čistej forme?

1. V metalurgii ako legujúca prísada schopná meniť vlastnosti kovov a ich zliatin. Používa sa teda pri tavení ocele a železa.
2. Na výrobu čistejšej verzie sa používajú rôzne druhy látok – polysilikón.
3. Zlúčeniny kremíka predstavujú celý chemický priemysel, ktorý si dnes získal osobitnú popularitu. Silikónové materiály sa používajú v medicíne, pri výrobe riadu, nástrojov a mnoho iného.
4. Výroba rôznych solárnych panelov. Tento spôsob získavania energie je jedným z najperspektívnejších do budúcnosti. Ekologické, nákladovo efektívne a odolné - hlavné výhody takejto výroby elektriny.
5. Kremík do zapaľovačov sa používa už veľmi dlho. Už v staroveku ľudia používali pazúrik na vytvorenie iskry pri zapaľovaní ohňa. Tento princíp je základom výroby zapaľovačov rôznych druhov. Dnes existujú druhy, v ktorých je pazúrik nahradený zliatinou určitého zloženia, čo dáva ešte rýchlejší výsledok (iskrenie).
6. Elektronika a solárna energia.
7. Výroba zrkadiel v plynových laserových zariadeniach.

Čistý kremík má teda množstvo výhodných a špeciálnych vlastností, ktoré umožňujú jeho využitie pri vytváraní dôležitých a potrebných produktov.

Použitie zlúčenín kremíka

Okrem jednoduchej látky sa používajú aj rôzne zlúčeniny kremíka, a to veľmi široko. Existuje celé priemyselné odvetvie nazývané kremičitany. Práve ona si zakladá na používaní rôznych látok, medzi ktoré patrí tento úžasný prvok. Čo sú to za zlúčeniny a čo sa z nich vyrába?

1. Kremeň alebo riečny piesok - SiO 2. Používa sa na výrobu stavebných a dekoratívnych materiálov, ako je cement a sklo. Kde sa tieto materiály používajú, každý vie. Žiadna konštrukcia sa nezaobíde bez týchto komponentov, čo potvrdzuje dôležitosť zlúčenín kremíka.
2. Silikátová keramika, ktorá zahŕňa materiály ako fajansa, porcelán, tehla a výrobky na nich založené. Tieto komponenty sa používajú v medicíne, pri výrobe riadu, dekoratívnych ozdôb, domácich potrieb, v stavebníctve a iných oblastiach ľudskej činnosti v domácnostiach.
3. - silikóny, silikagély, silikónové oleje.
4. Silikátové lepidlo - používa sa ako papiernictvo, v pyrotechnike a stavebníctve.

Kremík, ktorého cena sa na svetovom trhu líši, ale zhora nadol neprekračuje hranicu 100 ruských rubľov za kilogram (za kryštalický), je vyhľadávanou a cennou látkou. Prirodzene, zlúčeniny tohto prvku sú tiež rozšírené a použiteľné.

Biologická úloha kremíka

Z hľadiska významu pre telo je dôležitý kremík. Jeho obsah a distribúcia v tkanivách je nasledovná:

• 0,002 % - svalovina;
• 0,000017 % - kosť;
• krv - 3,9 mg / l.

Každý deň by sa mal dovnútra dostať asi jeden gram kremíka, inak sa začnú rozvíjať choroby. Nie sú medzi nimi žiadne smrteľné, ale dlhodobé hladovanie kremíka vedie k:

• strata vlasov;
• výskyt akné a pupienkov;
• krehkosť a krehkosť kostí;
• ľahká kapilárna priepustnosť;
• únava a bolesti hlavy;
• výskyt početných modrín a modrín.

Pre rastliny je kremík dôležitým stopovým prvkom potrebným pre normálny rast a vývoj. Pokusy na zvieratách ukázali, že tí jedinci, ktorí denne konzumujú dostatočné množstvo kremíka, rastú lepšie.

Ako nezávislý chemický prvok sa kremík stal známym ľudstvu až v roku 1825. Čo, samozrejme, nebránilo použitiu zlúčenín kremíka v takom množstve sfér, že je jednoduchšie vymenovať tie, kde sa prvok nepoužíva. Tento článok osvetlí fyzikálne, mechanické a užitočné chemické vlastnosti kremíka a jeho zlúčenín, aplikácie a povieme si aj to, ako kremík ovplyvňuje vlastnosti ocele a iných kovov.

Na začiatok sa zastavme pri všeobecných charakteristikách kremíka. Od 27,6 do 29,5 % hmotnosti zemskej kôry tvorí kremík. V morskej vode je koncentrácia prvku tiež spravodlivá - až 3 mg / l.

Z hľadiska prevalencie v litosfére zaujíma kremík druhé čestné miesto po kyslíku. Jeho najznámejšia forma, oxid kremičitý, je však oxid a práve jeho vlastnosti sa stali základom pre tak široké uplatnenie.

Toto video vám povie, čo je kremík:

Koncept a vlastnosti

Kremík je nekov, ale za rôznych podmienok môže vykazovať kyslé aj zásadité vlastnosti. Je to typický polovodič a v elektrotechnike je mimoriadne široko používaný. Jeho fyzikálne a chemické vlastnosti sú do značnej miery určené alotropným stavom. Najčastejšie sa zaoberajú kryštalickou formou, pretože jej kvality sú v národnom hospodárstve viac žiadané.

• Kremík je jednou zo základných makroživín v ľudskom tele. Jeho nedostatok má škodlivý vplyv na stav kostného tkaniva, vlasov, kože, nechtov. Okrem toho kremík ovplyvňuje výkonnosť imunitného systému.
• V medicíne prvok, alebo skôr jeho zlúčeniny, našli svoje prvé využitie v tejto funkcii. Voda zo studničiek vystlaných kremencom bola nielen čistá, ale mala aj pozitívny vplyv na odolnosť voči infekčným chorobám. Dnes zlúčeniny s kremíkom slúžia ako základ liekov proti tuberkulóze, ateroskleróze a artritíde.
• Vo všeobecnosti je nekov neaktívny, je však ťažké ho nájsť v čistej forme. Je to spôsobené tým, že na vzduchu je rýchlo pasivovaný vrstvou oxidu a prestáva reagovať. Pri zahrievaní sa chemická aktivita zvyšuje. V dôsledku toho je ľudstvo oveľa lepšie oboznámené so zlúčeninami hmoty a nie so sebou samým.

Kremík teda tvorí zliatiny s takmer všetkými kovmi - silicidy. Všetky sa vyznačujú infúziou a tvrdosťou a používajú sa vo svojich oblastiach: plynové turbíny, ohrievače pecí.

Nekov je v tabuľke D. I. Mendelejeva umiestnený v skupine 6 spolu s uhlíkom, germániom, čo naznačuje určitú zhodu s týmito látkami. Takže s uhlíkom je to „spoločné“ so schopnosťou vytvárať zlúčeniny organického typu. Zároveň kremík, podobne ako germánium, môže pri niektorých chemických reakciách vykazovať vlastnosti kovu, ktorý sa využíva pri syntéze.

Klady a zápory

Ako každá iná látka z hľadiska aplikácie v národnom hospodárstve, kremík má určité užitočné alebo nie príliš vlastnosti. Sú dôležité pre určenie oblasti použitia.

• Významnou výhodou látky je jej dostupnosť. V prírode to však nie je vo voľnej forme, no predsa len technológia získavania kremíka nie je až taká zložitá, aj keď je energeticky náročná.
• Druhá najdôležitejšia výhoda je tvorba viacerých zlúčenín s mimoriadnymi výhodami. Sú to silány, silicidy, oxid a samozrejme rôzne silikáty. Schopnosť kremíka a jeho zlúčenín vytvárať komplexné tuhé roztoky je prakticky nekonečná, čo umožňuje donekonečna získavať najrôznejšie variácie skla, kameňa a keramiky.
• Vlastnosti polovodičov nekov mu poskytuje miesto ako základný materiál v elektrotechnike a rádiotechnike.
• Nekov je netoxický, ktorý umožňuje uplatnenie v akomkoľvek odvetví a zároveň nepremieňa technologický proces na potenciálne nebezpečný.

Medzi nevýhody materiálu patrí iba relatívna krehkosť s dobrou tvrdosťou. Kremík sa nepoužíva na nosné konštrukcie, ale táto kombinácia umožňuje správne opracovať povrch kryštálov, čo je dôležité pre prístrojové vybavenie.

Poďme si teraz povedať o hlavných vlastnostiach kremíka.

Vlastnosti a charakteristiky

Keďže kryštalický kremík sa najčastejšie používa v priemysle, dôležitejšie sú práve jeho vlastnosti, ktoré sú uvedené v technických špecifikáciách. Fyzikálne vlastnosti látky sú:

• teplota topenia - 1417 °C;
• bod varu - 2600 C;
• hustota je 2,33 g/cu. pozri, čo naznačuje krehkosť;
• tepelná kapacita, ako aj tepelná vodivosť nie sú konštantné ani na najčistejších vzorkách: 800 J / (kg K), alebo 0,191 cal / (g deg) a 84-126 W / (m K), alebo 0,20-0, 30 cal/(cm s deg), v tomto poradí;
• transparentné až dlhovlnné infračervené žiarenie, ktoré sa používa v infračervenej optike;
• dielektrická konštanta - 1,17;
• tvrdosť na Mohsovej stupnici - 7.

Elektrické vlastnosti nekovu sú vysoko závislé od nečistôt. V priemysle sa táto funkcia využíva moduláciou požadovaného typu polovodiča. Pri bežných teplotách je kremík krehký, ale pri zahriatí nad 800 C je možná plastická deformácia.

Vlastnosti amorfného kremíka sú nápadne odlišné: je vysoko hygroskopický a oveľa aktívnejšie reaguje aj pri normálnych teplotách.

Štruktúra a chemické zloženie, ako aj vlastnosti kremíka sú diskutované vo videu nižšie:

Zloženie a štruktúra

Kremík existuje v dvoch alotropných formách, rovnako stabilných pri normálnej teplote.

• Crystal Má vzhľad tmavosivého prášku. Látka, hoci má kryštálovú mriežku podobnú diamantu, je krehká – kvôli príliš dlhej väzbe medzi atómami. Zaujímavé sú jeho polovodičové vlastnosti.
• Pri veľmi vysokom tlaku sa môžete dostať šesťuholníkový modifikácia s hustotou 2,55 g / cu. pozri Táto fáza však zatiaľ nenašla praktický význam.
• Amorfný- hnedo-hnedý prášok. Na rozdiel od kryštalickej formy reaguje oveľa aktívnejšie. Dôvodom nie je ani tak inertnosť prvej formy, ale skutočnosť, že na vzduchu je látka pokrytá vrstvou oxidu uhličitého.

Okrem toho je potrebné vziať do úvahy ďalší typ klasifikácie spojený s veľkosťou kryštálu kremíka, ktoré spolu tvoria látku. Kryštalická mriežka, ako je známe, implikuje usporiadanie nielen atómov, ale aj štruktúr, ktoré tieto atómy tvoria - takzvané usporiadanie s dlhým dosahom. Čím je väčšia, tým homogénnejšia bude látka vo vlastnostiach.

• monokryštalický– vzorka je monokryštál. Jeho štruktúra je čo najviac usporiadaná, vlastnosti sú homogénne a dobre predvídateľné. Práve tento materiál je v elektrotechnike najžiadanejší. Patrí však aj k najdrahšiemu typu, pretože proces jeho získavania je komplikovaný a rýchlosť rastu je nízka.
• Multikryštalický– vzorka pozostáva z množstva veľkých kryštalických zŕn. Hranice medzi nimi tvoria ďalšie chybné úrovne, čo znižuje výkon vzorky ako polovodiča a vedie k rýchlejšiemu opotrebovaniu. Technológia pestovania multikryštálov je jednoduchšia, a preto je materiál lacnejší.
• Polykryštalický- pozostáva z veľkého počtu zŕn usporiadaných náhodne voči sebe. Ide o najčistejšiu odrodu priemyselného kremíka, ktorý sa používa v mikroelektronike a solárnej energii. Pomerne často sa používa ako surovina na pestovanie multi- a monokryštálov.
• Samostatnú pozíciu v tejto klasifikácii zaujíma aj amorfný kremík. Tu je poradie atómov zachované len na najkratších vzdialenostiach. V elektrotechnike sa však stále používa vo forme tenkých vrstiev.

Nekovová výroba

Získať čistý kremík nie je také ľahké vzhľadom na inertnosť jeho zlúčenín a vysokú teplotu topenia väčšiny z nich. V priemysle sa najčastejšie využíva redukcia oxidu uhličitého. Reakcia prebieha v oblúkových peciach pri teplote 1800 C. Týmto spôsobom sa získa nekov s čistotou 99,9 %, čo na jeho použitie nestačí.

Výsledný materiál sa chlóruje, aby sa získali chloridy a hydrochloridy. Potom sú zlúčeniny čistené všetkými možnými metódami od nečistôt a redukované vodíkom.

Je tiež možné vyčistiť látku získaním silicidu horečnatého. Silicid sa podrobí pôsobeniu kyseliny chlorovodíkovej alebo octovej. Získa sa silán, ktorý sa čistí rôznymi metódami - sorpciou, rektifikáciou atď. Potom sa silán rozloží na vodík a kremík pri teplote 1000 C. V tomto prípade sa získa látka s podielom nečistôt 10 -8 -10 -6 %.

Použitie látky

Pre priemysel sú elektrofyzikálne vlastnosti nekovov najzaujímavejšie. Jeho monokryštálová forma je polovodič s nepriamou medzerou. Jeho vlastnosti sú určené nečistotami, čo umožňuje získať kryštály kremíka s požadovanými vlastnosťami. Takže pridanie bóru, india umožňuje pestovať kryštál s dierovou vodivosťou a zavedenie fosforu alebo arzénu - kryštál s elektrónovou vodivosťou.

• Kremík doslova slúži ako základ modernej elektrotechniky. Vyrábajú sa z neho tranzistory, fotobunky, integrované obvody, diódy a pod. Navyše, funkčnosť zariadenia je takmer vždy určená len povrchovou vrstvou kryštálu, čo vedie k veľmi špecifickým požiadavkám špeciálne na povrchovú úpravu.
• V metalurgii sa technický kremík používa ako modifikátor zliatiny - dáva väčšiu pevnosť, ako aj ako zložka - napríklad pri a ako dezoxidant - pri výrobe liatiny.
• Ultra čistý a rafinovaný metalurgický materiál tvorí základ slnečnej energie.
• Oxid nekovový sa v prírode vyskytuje vo veľmi odlišných formách. Jeho kryštalické odrody - opál, achát, karneol, ametyst, horský krištáľ, našli svoje miesto v šperkoch. Úpravy, ktoré nie sú až také atraktívne na pohľad - pazúrik, kremeň, sa používajú v hutníctve, stavebníctve, rádioelektrotechnike.
• Zlúčenina nekovu s uhlíkom - karbid, sa používa v metalurgii, vo výrobe nástrojov a v chemickom priemysle. Je to polovodič so širokou medzerou, ktorý sa vyznačuje vysokou tvrdosťou - 7 na Mohsovej stupnici a pevnosťou, ktorá umožňuje jeho použitie ako brúsneho materiálu.
• Silikáty – teda soli kyseliny kremičitej. Nestabilný, ľahko sa rozkladá vplyvom teploty. Sú pozoruhodné tým, že tvoria početné a rôznorodé soli. Ale posledné sú základom pre výrobu skla, keramiky, fajansy, krištáľu a. Môžeme s istotou povedať, že moderná konštrukcia je založená na rôznych silikátoch.
• Sklo tu predstavuje najzaujímavejší prípad. Je založený na hlinitokremičitanoch, ale bezvýznamné nečistoty iných látok - zvyčajne oxidov - dávajú materiálu veľa rôznych vlastností vrátane farby. -, kamenina, porcelán má v podstate rovnaký vzorec, aj keď s iným pomerom zložiek a úžasná je aj jeho rozmanitosť.
• Nekov má ďalšiu schopnosť: tvorí zlúčeniny uhlíkového typu vo forme dlhého reťazca atómov kremíka. Takéto zlúčeniny sa nazývajú organokremičité zlúčeniny. Rozsah ich použitia nie je menej známy - ide o silikóny, tmely, mazivá atď.

Kremík je veľmi bežný prvok a je mimoriadne dôležitý v mnohých oblastiach národného hospodárstva. Okrem toho sa aktívne používa nielen samotná látka, ale všetky jej rôzne a početné zlúčeniny.

Toto video bude hovoriť o vlastnostiach a aplikáciách kremíka:

Mnoho moderných technologických zariadení a zariadení vzniklo vďaka jedinečným vlastnostiam látok nachádzajúcich sa v prírode. Ľudstvo experimentovaním a starostlivým štúdiom prvkov okolo nás neustále modernizuje svoje vlastné vynálezy – tento proces sa nazýva technický pokrok. Je založená na elementárnych, každému prístupných veciach, ktoré nás obklopujú v každodennom živote. Napríklad piesok: čo v ňom môže byť prekvapujúce a nezvyčajné? Vedcom sa z nej podarilo izolovať kremík – chemický prvok, bez ktorého by výpočtová technika neexistovala. Rozsah jeho použitia je rôznorodý a neustále sa rozširuje. To sa dosahuje vďaka jedinečným vlastnostiam atómu kremíka, jeho štruktúre a možnosti zlúčenín s inými jednoduchými látkami.

Charakteristický

V tom, ktorý vyvinul D. I. Mendelejev, je kremík označený symbolom Si. Patrí medzi nekovy, nachádza sa v hlavnej štvrtej skupine tretieho obdobia, má atómové číslo 14. Jeho blízkosť k uhlíku nie je náhodná: v mnohých ohľadoch sú ich vlastnosti porovnateľné. V prírode sa nevyskytuje v čistej forme, pretože je aktívnym prvkom a má pomerne silné väzby s kyslíkom. Hlavnou látkou je oxid kremičitý, čo je oxid, a silikáty (piesok). Zároveň je kremík (jeho prírodné zlúčeniny) jedným z najbežnejších chemických prvkov na Zemi. Z hľadiska hmotnostného podielu obsahu je na druhom mieste po kyslíku (viac ako 28 %). Vrchná vrstva zemskej kôry obsahuje oxid kremičitý (ide o kremeň), rôzne druhy ílov a piesku. Druhou najrozšírenejšou skupinou sú jej silikáty. V hĺbke asi 35 km od povrchu sa nachádzajú vrstvy granitových a čadičových ložísk, ktorých súčasťou sú kremičité zlúčeniny. Percento obsahu v zemskom jadre ešte nebolo vypočítané, no vrstvy plášťa najbližšie k povrchu (do 900 km) obsahujú kremičitany. V zložení morskej vody je koncentrácia kremíka 3 mg / l, 40% tvoria jeho zlúčeniny. Priestory, ktoré ľudstvo doteraz študovalo, obsahujú tento chemický prvok vo veľkých množstvách. Napríklad meteority, ktoré sa priblížili k Zemi na vzdialenosť dostupnú výskumníkom, ukázali, že pozostávajú z 20% kremíka. Existuje možnosť vytvorenia života na základe tohto prvku v našej galaxii.

Výskumný proces

História objavu chemického prvku kremíka má niekoľko etáp. Mnoho látok systematizovaných Mendelejevom používa ľudstvo po stáročia. Zároveň boli prvky vo svojej prirodzenej podobe, t.j. v zlúčeninách, ktoré neboli podrobené chemickému spracovaniu a všetky ich vlastnosti neboli ľuďom známe. V procese štúdia všetkých vlastností látky sa objavili nové smery použitia. Vlastnosti kremíka dodnes nie sú úplne prebádané – tento prvok s pomerne širokým a pestrým spektrom aplikácií necháva priestor pre nové objavy pre budúce generácie vedcov. Moderné technológie tento proces výrazne urýchlia. V 19. storočí sa mnohí slávni chemici pokúšali získať čistý kremík. Prvýkrát sa to podarilo L. Tenarovi a J. Gay-Lussacovi v roku 1811, no objav prvku patrí J. Berzeliusovi, ktorý dokázal látku nielen izolovať, ale aj opísať. Švédsky chemik získal kremík v roku 1823 pomocou draselného kovu a draselnej soli. Reakcia prebiehala s katalyzátorom vo forme vysokej teploty. Získanou jednoduchou sivohnedou látkou bol amorfný kremík. Kryštalický čistý prvok získal v roku 1855 St. Clair Deville. Zložitosť izolácie priamo súvisí s vysokou pevnosťou atómových väzieb. V oboch prípadoch je chemická reakcia zameraná na proces čistenia od nečistôt, pričom amorfný a kryštalický model majú odlišné vlastnosti.

Silikónová výslovnosť chemického prvku

Prvý názov výsledného prášku - kisel - navrhol Berzelius. Vo Veľkej Británii a USA sa kremík stále nenazýva inak ako kremík (Silicium) alebo silikón (Silicon). Termín pochádza z latinského „pazúrik“ (alebo „kameň“) a vo väčšine prípadov je spojený s pojmom „zem“ kvôli jeho širokému rozšíreniu v prírode. Ruská výslovnosť tejto chemikálie je iná, všetko závisí od zdroja. Volal sa oxid kremičitý (Zacharov tento výraz použil v roku 1810), sicília (1824, Dvigubskij, Solovjov), oxid kremičitý (1825, Strachov) a až v roku 1834 ruský chemik German Ivanovič Hess zaviedol názov, ktorý sa používa dodnes. v r. väčšina zdrojov - kremík. V ňom je označený symbolom Si. Ako sa číta chemický prvok kremík? Mnohí vedci v anglicky hovoriacich krajinách vyslovujú jeho názov ako „si“ alebo používajú slovo „silikón“. Odtiaľ pochádza svetoznámy názov údolia, ktoré je výskumným a výrobným miestom výpočtovej techniky. Rusky hovoriace obyvateľstvo nazýva prvok kremík (zo starogréckeho slova pre „skala, hora“).

Nález v prírode: ložiská

Celé horské systémy sú tvorené zlúčeninami kremíka, ktoré sa nenachádzajú v čistej forme, pretože všetky známe minerály sú oxidy alebo silikáty (hlinitosilikáty). Úžasne krásne kamene ľudia využívajú ako okrasný materiál - sú to opály, ametysty, kremeň rôznych druhov, jaspis, chalcedón, achát, horský krištáľ, karneol a mnohé iné. Vznikli v dôsledku zahrnutia rôznych látok do zloženia kremíka, ktoré určili ich hustotu, štruktúru, farbu a smer použitia. Celý anorganický svet možno spájať s týmto chemickým prvkom, ktorý v prírodnom prostredí vytvára pevné väzby s kovmi aj nekovmi (zinok, horčík, vápnik, mangán, titán atď.). V porovnaní s inými látkami je kremík ľahko dostupný na ťažbu v priemyselnom meradle: nachádza sa vo väčšine druhov rúd a minerálov. Preto sú aktívne rozvinuté ložiská viazané skôr na dostupné zdroje energie než na územné akumulácie hmoty. Kremence a kremenné piesky sa nachádzajú vo všetkých krajinách sveta. Najväčší výrobcovia a dodávatelia kremíka sú: Čína, Nórsko, Francúzsko, USA (Západná Virgínia, Ohio, Alabama, New York), Austrália, Južná Afrika, Kanada, Brazília. Všetci výrobcovia používajú rôzne metódy, ktoré závisia od typu vyrábaného produktu (technický, polovodičový, vysokofrekvenčný kremík). Chemický prvok, dodatočne obohatený alebo naopak očistený od všetkých druhov nečistôt, má individuálne vlastnosti, od ktorých závisí jeho ďalšie využitie. To platí aj pre túto látku. Štruktúra kremíka určuje rozsah jeho použitia.

História používania

Ľudia si veľmi často kvôli podobnosti mien zamieňajú kremík a pazúrik, no tieto pojmy nie sú totožné. Vnesme si jasno. Ako už bolo spomenuté, kremík vo svojej čistej forme sa v prírode nevyskytuje, čo sa nedá povedať o jeho zlúčeninách (rovnaký oxid kremičitý). Hlavné minerály a horniny tvorené oxidom látky, o ktorej uvažujeme, sú piesok (rieka a kremeň), kremeň a kremence a pazúrik. O tom druhom už určite počul každý, pretože sa mu v dejinách vývoja ľudstva pripisuje veľký význam. S týmto kameňom sú spojené prvé nástroje vytvorené ľuďmi v dobe kamennej. Jeho ostré hrany, ktoré vznikli pri odlamovaní od hlavnej skaly, značne uľahčili prácu dávnym gazdinkám a možnosť ostrenia - poľovníkom a rybárom. Flint nemal silu kovových výrobkov, ale neúspešné nástroje sa dali ľahko nahradiť novými. Jeho používanie ako pazúrika a ocele pokračovalo mnoho storočí - až do vynájdenia alternatívnych zdrojov.

Čo sa týka modernej reality, vlastnosti kremíka umožňujú použiť hmotu na dekoráciu interiéru alebo výrobu keramického riadu, pričom okrem krásneho estetického vzhľadu má mnoho vynikajúcich funkčných vlastností. Samostatný smer jeho aplikácie je spojený s vynálezom skla asi pred 3000 rokmi. Táto udalosť umožnila vytvoriť zrkadlá, riad, mozaikové vitráže zo zlúčenín obsahujúcich kremík. Vzorec východiskovej látky bol doplnený o potrebné zložky, ktoré umožnili dodať produktu požadovanú farbu a ovplyvnili pevnosť skla. Umelecké diela úžasnej krásy a rozmanitosti vyrobil človek z minerálov a kameňov obsahujúcich kremík. Liečivé vlastnosti tohto prvku boli opísané už starovekými vedcami a používali sa v celej histórii ľudstva. Vytýčili studne na pitnú vodu, špajze na skladovanie potravín, používané v každodennom živote aj v medicíne. Prášok získaný mletím sa aplikoval na rany. Osobitná pozornosť bola venovaná vode, ktorá sa napúšťala do riadu vyrobených zo zlúčenín obsahujúcich kremík. Chemický prvok interagoval s jeho zložením, čo umožnilo ničiť množstvo patogénnych baktérií a mikroorganizmov. A to zďaleka nie sú všetky odvetvia, kde je látka, o ktorej uvažujeme, veľmi, veľmi žiadaná. Štruktúra kremíka určuje jeho všestrannosť.

Vlastnosti

Pre podrobnejšie oboznámenie sa s vlastnosťami látky je potrebné zvážiť všetky možné vlastnosti. Plán charakterizácie chemického prvku kremíka zahŕňa fyzikálne vlastnosti, elektrofyzikálne ukazovatele, štúdium zlúčenín, reakcií a podmienok ich prechodu atď. Kremík v kryštalickej forme má tmavosivú farbu s kovovým leskom. Plocha centrovaná kubická mriežka je podobná uhlíkovej (kosoštvorcovej), ale kvôli dlhším väzbám nie je taká pevná. Zahriatím na 800 °C sa stáva plastickým, v ostatných prípadoch zostáva krehký. Fyzikálne vlastnosti kremíka robia túto látku skutočne jedinečnou: je priehľadná pre infračervené žiarenie. Teplota topenia - 1410 0 C, teplota varu - 2600 0 C, hustota za normálnych podmienok - 2330 kg / m3. Tepelná vodivosť nie je konštantná, pre rôzne vzorky sa berie približná hodnota 25 0 C. Vlastnosti atómu kremíka umožňujú jeho použitie ako polovodiča. Tento smer aplikácie je v modernom svete najžiadanejší. Veľkosť elektrickej vodivosti je ovplyvnená zložením kremíka a prvkov, ktoré sú s ním v kombinácii. Takže pre zvýšenú elektronickú vodivosť sa používa antimón, arzén, fosfor, pre perforované - hliník, gálium, bór, indium. Pri vytváraní zariadení s kremíkom ako vodičom sa používa povrchová úprava určitým prostriedkom, ktorý ovplyvňuje činnosť zariadenia.

Vlastnosti kremíka ako vynikajúceho vodiča sú široko používané v modernej prístrojovej technike. Obzvlášť dôležité je jeho použitie pri výrobe zložitých zariadení (napríklad moderných výpočtových zariadení, počítačov).

Kremík: charakteristika chemického prvku

Vo väčšine prípadov je kremík štvormocný, existujú aj väzby, v ktorých môže mať hodnotu +2. Za normálnych podmienok je neaktívny, má silné zlúčeniny a pri izbovej teplote môže reagovať len s fluórom, ktorý je v plynnom stave agregácie. Je to spôsobené účinkom blokovania povrchu filmom oxidu, ktorý sa pozoruje pri interakcii s okolitým kyslíkom alebo vodou. Na stimuláciu reakcií je potrebné použiť katalyzátor: zvýšenie teploty je ideálne pre látku, akou je kremík. Chemický prvok interaguje s kyslíkom pri 400 - 500 0 C, v dôsledku čoho sa film oxidu zväčšuje a prebieha oxidačný proces. Keď teplota stúpne na 50 0 C, pozoruje sa reakcia s brómom, chlórom, jódom, čo vedie k tvorbe prchavých tetrahalogenidov. Kremík neinteraguje s kyselinami, s výnimkou zmesi kyseliny fluorovodíkovej a dusičnej, zatiaľ čo akákoľvek zásada v zahriatom stave je rozpúšťadlom. Kremíkové vodíky vznikajú len rozkladom silicídov, s vodíkom nereaguje. Najväčšou silou a chemickou pasivitou sa vyznačujú zlúčeniny s bórom a uhlíkom. Vysoká odolnosť voči zásadám a kyselinám má súvislosť s dusíkom, ktorý sa vyskytuje pri teplotách nad 1000 0 C. Silicídy sa získavajú reakciou s kovmi, pričom v tomto prípade mocnosť kremíka závisí od prídavného prvku. Vzorec látky vytvorenej za účasti prechodného kovu je odolný voči kyselinám. Štruktúra atómu kremíka priamo ovplyvňuje jeho vlastnosti a schopnosť interakcie s inými prvkami. Proces tvorby väzieb v prírode a pod vplyvom na látku (v laboratórnych, priemyselných podmienkach) sa výrazne líši. Štruktúra kremíka naznačuje jeho chemickú aktivitu.

Štruktúra

Kremík má svoje vlastné vlastnosti. Náboj jadra je +14, čo zodpovedá poradovému číslu v periodickom systéme. Počet nabitých častíc: protóny - 14; elektróny - 14; neutróny - 14. Schéma štruktúry atómu kremíka má nasledujúci tvar: Si +14) 2) 8) 4. Na poslednej (vonkajšej) úrovni sú 4 elektróny, ktoré určujú stupeň oxidácie s „+ ” alebo “-”. Oxid kremičitý má vzorec SiO 2 (valencia 4+), prchavá zlúčenina vodíka je SiH 4 (valencia -4). Veľký objem atómu kremíka umožňuje v niektorých zlúčeninách mať koordinačné číslo 6, napríklad v kombinácii s fluórom. Molová hmotnosť - 28, atómový polomer - 132 pm, konfigurácia elektrónového obalu: 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 2.

Aplikácia

Povrchový alebo plne dopovaný kremík sa používa ako polovodič pri vytváraní mnohých, vrátane vysoko presných zariadení (napríklad solárne fotočlánky, tranzistory, usmerňovače prúdu atď.). Ultra čistý kremík sa používa na výrobu solárnych článkov (energie). Jednokryštálový typ sa používa na výrobu zrkadiel a plynového lasera. Zo zlúčenín kremíka sa získava sklo, keramické dlaždice, riad, porcelán, fajansa. Je ťažké opísať rozmanitosť druhov prijatých tovarov, ich fungovanie sa uskutočňuje na úrovni domácností, v umení a vede a vo výrobe. Výsledný cement slúži ako surovina na vytváranie stavebných zmesí a tehál, dokončovacie materiály. Rozdelenie olejov na báze mazív môže výrazne znížiť treciu silu v pohyblivých častiach mnohých mechanizmov. Silicídy sú široko používané v priemysle vďaka svojim jedinečným vlastnostiam v oblasti odolnosti voči agresívnym médiám (kyseliny, teploty). Ich elektrické, jadrové a chemické vlastnosti berú do úvahy špecialisti v zložitých priemyselných odvetviach a dôležitú úlohu zohráva štruktúra atómu kremíka.

Uviedli sme doteraz najnáročnejšie a najpokročilejšie oblasti použitia. Najbežnejší komerčný kremík vyrábaný vo veľkých objemoch sa používa v mnohých oblastiach:

1. Ako surovina na výrobu čistejšej látky.
2. Pre legovacie zliatiny v metalurgickom priemysle: prítomnosť kremíka zvyšuje žiaruvzdornosť, zvyšuje odolnosť proti korózii a mechanickú pevnosť (pri nadbytku tohto prvku môže byť zliatina príliš krehká).
3. Ako deoxidátor na odstránenie prebytočného kyslíka z kovu.
4. Suroviny na výrobu silánov (zlúčeniny kremíka s organickými látkami).
5. Na výrobu vodíka zo zliatiny kremíka so železom.
6. Výroba solárnych panelov.

Hodnota tejto látky je skvelá aj pre normálne fungovanie ľudského tela. Štruktúra kremíka, jeho vlastnosti sú v tomto prípade rozhodujúce. Jeho nadbytok alebo nedostatok zároveň vedie k vážnym ochoreniam.

V ľudskom tele

Medicína už dlho používa kremík ako baktericídny a antiseptický prostriedok. Ale so všetkými výhodami vonkajšieho použitia sa tento prvok musí v ľudskom tele neustále obnovovať. Normálna úroveň jeho obsahu zlepší život vo všeobecnosti. V prípade jeho nedostatku sa viac ako 70 stopových prvkov a vitamínov telo nevstrebe, čo výrazne zníži odolnosť voči množstvu chorôb. Najvyššie percento kremíka sa pozoruje v kostiach, koži, šľachách. Zohráva úlohu konštrukčného prvku, ktorý udržuje pevnosť a dodáva elasticitu. Všetky tvrdé tkanivá kostry sú tvorené jeho zlúčeninami. V dôsledku nedávnych štúdií bol obsah kremíka zistený v obličkách, pankrease a spojivových tkanivách. Úloha týchto orgánov vo fungovaní tela je pomerne veľká, takže zníženie jeho obsahu bude mať škodlivý vplyv na mnohé základné ukazovatele podpory života. Telo by malo prijať 1 gram kremíka denne s jedlom a vodou – pomôže to predísť prípadným ochoreniam, ako sú zápaly kože, mäknutie kostí, tvorba kameňov v pečeni, obličkách, poruchy zraku, vlasov a pod. nechty, ateroskleróza. S dostatočnou úrovňou tohto prvku sa zvyšuje imunita, normalizujú sa metabolické procesy a zlepšuje sa asimilácia mnohých prvkov potrebných pre ľudské zdravie. Najväčšie množstvo kremíka je v obilninách, reďkovke, pohánke. Silikónová voda prinesie značné výhody. Na určenie množstva a frekvencie jeho používania je lepšie konzultovať s odborníkom.