Кремний и кремень в чем разница
Что такое кремень и как выглядит камень в природе: описание, состав и свойства
Кремень – камень, который помог человеку выжить и развиться. Это один из краеугольных минералов в создании нашей планеты. Его и сейчас продолжают использовать в лечении, магии, украшениях, строительстве, предметах быта и других сферах.
Описание минерала
Кремень – это разновидность халцедона, к драгоценным камням не относится. Образуется из кремнезема разных видов. В составе часто встречаются включения кварца, опала, яшмы и других самоцветов.
Отличительные черты кремня:
По мнению палеогеологов, кремень формируется из песчаной или глиняной породы, пропитанной гелеобразными кремниевыми минералами. В природе форма образований выглядит в виде округлых ветвей, пальцев, паутины. Это первый признак месторождения камня.
Твердость камня в народе сравнивается с силой духа, характера, тела: «человек тверд (крепок) как кремень».
Разновидности и цвета породы
Настоящий кремень отличается малым количеством вкраплений кварцевой группы. Содержание большого процента других минералов снижает способность камня иссекать искры. Окрас на это не влияет.
По цвету различают кремень:
Окраска камня связана с породообразующими и смежными веществами. Из-за неравномерности насыщения ими структуры в минерале есть светлые и темные участки, рисунки из разноцветных слоев. Часто находят черный камень. Однородность окраса другой палитры – редкость.
В зависимости от основных примесей кремень условно разделяют:
Геммологи используют официальную классификацию. Согласно породообразующему составу, минерал делят на опал либо кварц. Последний сорт имеет три вида: кремнистый, опаловый, халцедоновый.
История и происхождение камня
Первый путь образования кремня – окисление лавы в период извержения вулкана. Второй – прессование опадающих на дно веществ и остатков организмов, богатых кремнием. Поэтому внутри минерала часто встречаются окаменелости.
Любопытство к кремню стимулировало мышление. Благодаря свойствам камня первобытный человек развивался, повысился процент выживаемости потомства.
Археологи находят кремневые изделия разных эпох:
Часто путают значение и склонения слов кремний и кремень. Они похожи только названием.
Кремнем именуют полезный камень. Основное породообразующее вещество – silica (диоксид кремния). Лингвисты считают, что название минерала произошло от греческого слова со значением «гора».
Кремний – химический элемент Si (Silicium). Содержится в растениях, организмах, кремнеземной породе и так далее. Название произошло от латинского слова silex (в переводе – кремень), поскольку химики впервые выделили вещество из этого минерала.
Интересные способы применения кремня:
Забавно, что «Силиконовая Долина» названа в честь элемента Si. В компаниях на ее территории разработали микросхемы из цельного кристалла кремния. Они первые прославили ученых Калифорнии.
В дополнение к теме видеообзор о минерале и свойствах:
Месторождения и обработка минерала
Древним месторождением считают остров Рюген. Минералы фантазийных цветов добывают в Казахстане. Черный или темно-серый камень распространен в Монголии, США, Израиле, Белоруссии, Дании. В России есть карельский, тверской, белгородский и московский кремень.
В залежах камень образует жилу, глыбу, породу со скоплением кристаллов, пласт, линзу, корнеобразные соединения, купол. У минералов неправильная форма, сглаженные края.
Кремень добывают и обрабатывают так же, как халцедон. Породу взрыхляют оборудованием или взрывают. Сырье с кремнем и мелко растрескавшимся камнем просеивают. Затем очищают от остатков грязи, сортируют. Трещиноватый минерал отбраковывают.
В древности кремню придавали форму касательными ударами твердым камнем. Из сколов изготавливали орудия труда и быта. Края затачивали или затирали. Первобытные техники обработки называют протопризматичной техникой, мустье (классическое или 2-стороннее), Леваллуа, Микок.
Как отличить подделку
Кремень находят на берегах водоемов, в местах высохших морей, на скалах бордового, черного, синего и светлого цветов, в залежах известняка. У натурального камня шероховатая, сколотая или гладкая поверхность.
Принадлежность к кремню проверяют способом иссечения искр:
Для проверки берут только сухой камень. Кресало из не углеродистой стали не высекает искр.
Свойства и применение кремня
До изобретения спичек кремнем добывали огонь. Раньше он был жизненно важным минералом. Сейчас больше ценится его красота, лечебные и эзотерические способности.
С 2000-х годов камень используется:
Кремневая крошка добавляется в дорожные смеси. Применяется в изготовлении огнива, тротуарной плитки, абразивных составов, керамики, топоров.
Физико-химические свойства
Кремень – это кристаллизованный кремнезем. Он не растворяется водой, не раскисает, не напитывает влагу. Расплавы не проводят ток (нет электролитической диссоциации). Формула минерала записывается как SiO2, поскольку породообразующим веществом выступает окись кремния.
Физические качества минерала:
Кремень вязкий, не может повредить корунды, царапает стекло. Раскалывается от ударов в перпендикулярном направлении. Отколовшиеся части получаются тонкие прозрачные или толстые, пластинчатые, слоистые, клиновидные. Измельченный порошок – белого цвета.
Лечебные и магические свойства кремния
Целители с древних времен используют кремниевую воду. У нее нет противопоказаний. Исследователи ее называют АКВ: активированная кремнем (кремнием) вода.
Она снимает боль, обеззараживает, останавливает кровотечение, улучшает регенерацию. Настой используют при инфекционных и воспалительных болезнях, диабете, алопеции. АКВ заменяет мумие при переломах.
Рецепт кремниевой воды:
Можно настаивать многократно: временных ограничений нет. Важно перед применением в лаборатории проверить радиационный фон камня. Использование вредного минерала облучит организм и спровоцирует онкологию.
Кремниевую воду пьют по стакану в день. Применяют для ванн, клизм, примочек, протираний. Ею очищают воздух в помещении, полощут рот или горло. Литотерапевты используют галтованый шарообразный кремень для контактного массажа. Воздействуют на активные точки, прокачивают по областям с очагом болезни.
К просмотру, как в с помощью камня можно оздоровить воду:
Применение в эзотерике
В магии продолжают использовать многовековый опыт духовно развитых людей, целителей, звездочетов, шаманов, колдунов. Кремни символизируют огонь. Они распространяют проективную энергию Ян, взаимодействуют с чакрой солнечного сплетения – Манипурой.
Для личной защиты или в качестве талисмана кремень держат в кармане ближе к сердцу. Подойдет каменная подвеска или брошь в серебряной оправе, пуговицы. Помогут запонки, держатели галстука.
Об энергетике камня к просмотру видеообзор:
Кому порода подходит по знаку зодиака и имени
Кремень считается камнем Марса. Эта планета покровительствует Скорпионам и Овнам. Люди этих знаков зодиака могут смело пользоваться украшениями, оберегами или талисманами.
Кремень противопоказано носить Рыбам. Ракам его надо применять с осторожностью. Поскольку огонь не горит без помощи воздуха и элементов земли, кремневый минерал хорошо взаимодействует со знаками этих стихий.
Его можно покупать:
Камень совместим со всеми людьми, чьи имена, прозвища или фамилии обозначают защиту, силу, укрепление, твердость, высечение (чего-либо).
Камень будет полезен врачу, учителю, адвокату, политику, бизнесмену, военному.
Украшения с камнем
Из кремневых украшений лучшими считаются кулоны в металлических и деревянных оправах. Узор минералов позволяет создать разнообразные модели. Их лучше носить с повседневной одеждой, блузами в этническом стиле. Дизайн украшения должен совпадать с выбранным образом.
Камнерезы делают завораживающие кремневые подсвечники, элементы фонарей, огниво под старину, шкатулки, вазы, статуи богов, фигурки животных, ножи.
Есть особенности ухода за кремнем:
Кремень может купить человек с любым бюджетом. Натуральный камень фантазийного цвета и весом 10 г стоит от 2 долларов. Мелкофракционный минерал для активации воды продают в среднем за 200 рублей за 150 грамм. Мешок гальки для колодцев стоит от 1000 руб./10 кг. Но минимальная цена на кремневое изделие – 10 евро.
Кремний (Si) – роль в организме, симптомы недостатка, источники
Кремний (Silicium, Si) – химический элемент и микроэлемент для человеческого организма, без которого некоторые формы жизни, например, губки и диатомеи вообще не могут существовать, ведь именно кремний является одним из важнейших строительных элементов костной ткани. Да-да, мы привыкли, что кости – это «кальций», но это скорее всего знания из рекламы, т.к. для формирования и развития костей необходимо множество разных веществ, и кремний – один из них.
Кроме того, кремний играет важную роль в поддержании здоровья кожи, волос и ногтей. За счет этого, недостаток кремния в организме человека проявляется, главным образом, сухими и секущимися волосами, повышенной ломкостью ногтей, дряблой кожей и склонностью к переломам. А еще, Si повышает эластичность и прочность кровеносных сосудов, чем минимизирует развитие сердечно-сосудистых болезней.
Наиболее же известным для многих людей применением кремния является производство микрочипов – процессоров, чипсетов и прочих радиодеталей. Собственно, и сам научный т.н. центр по компьютерным разработкам находится в одноименной точке – «Кремниевая долина» (Калифорния, США).
В природе, кремний чаще всего встречается в форме диоксида кремния (SiO2), который в сочетании с другими минералами образовывает соединения под названием – «кремнезём» или «силикаты». Кремнезём же может быть строительным материалом для кремня, кварца, полевого шпата и прочих. В очень редких случаях в руки ученым попадались небольшие экземпляры чистого кремния.
Обратите внимание, что кремний и кремень – разные понятия, которые не стоит путать. Кремень является камнем, горной породой, в составе которого присутствует диоксид кремния (SiO2) и могут присутствовать другие химические элементы – кальций, медь, марганец, фосфор, цинк, стронций и прочие. Таким образом, кремень – это камень, состоящий из разных элементов, а кремний – химический элемент. Вроде звучит банально, но отличие важное.
Еще интересным фактов является количество Si на Землей! Задумайтесь, количество кремния в земной коре (кларк) по разным данным составляет от 27,6 до 29,5% всей массы! 1 В итоге, получается, что больше на Земле только кислорода (О), а Si идет сразу же за ним. В самой только морской воде этого химического элемента находится в пределах 3 мг на 1л.
Самородный кремний в природе представляет собой непрозрачный неметалл темно-серого цвета с металлическим блеском.
Свое наименование «Silicium (силициум)» кремний получил от латинского слова «silex», что в переводе означает — камень, скала, утес. Русский же термин «кремний» этот химический элемент получен в 1834 году русским химиком Германом Гессом от старославянского «кремень», означающий — твердый камень.
История – краткая справка
Первые сведения о кремнии появились в начале 18 ст., когда химик из Швеции Йенс Якоб Берцелиус в 1810 году заявил о наличии нового, до селе неописанного наукой элементе, однако, в чистой форме ученый смог выделить Si а ж в 1823 году. Именно тогда новый элемент получилось получить от обработки калиевой соли с помощью металлического калия и фтористого кремния под нагревом до высоких температур. Тогда же ему и присвоили наименование «Силиций».
Несколькими годами ранее, в 1811 году Si в чистом виде удалось добыть 2 учеными из Франции, которых звали Луи Жак Тенар и Жозеф Луи Гей Люссак.
Общие данные
Расположение в периодической таблице Д.И. Менделеева: в старой версии — III период, III ряд, IV группа, в новой версии таблицы – 14 группа, 3 период.
Физико-химические свойства. Физические и химические свойства кремния зависят от его формы.
Кристаллический кремний представляет собой хрупкое, но в то же самое время очень твердое кристаллическое вещество темно-серого цвета с металлическим отблеском.
Аморфный кремний представляет собой порошкообразное вещество бурого цвета.
Под воздействием высоких температур (от 800 °С) Si становится пластичным. Несмотря на отсутствие прозрачности, спокойно пропускает через себя инфракрасный спектр лучей, длина которых составляет от 1.1 микрометра.
Химически Si – малоактивный элемент. При температуре в пределах 21-24 °С реагирует с фтором (F), образовывая летучий тетрафторид кремния SiF4. При воздействии более высоких температур, от 400 до 500 °C начинает реагировать с кислородом (О), образовывая диоксид кремния, а также с бромом (Br), хлором (Cl) и йодом (I) – летучие тетрагалогениды (SiHal4). При температуре 1000 °C уже вступает в реакцию с азотом, образовывая нитрид азота Si3N4, или бориды (SiB3, SiB6, SiB12) при контакте с бором. А вот с водородом Si не реагирует.
Si растворяется в горячих щелочных растворах.
Биологическая роль и функции кремния в организме
Для чего нужен кремний организму? Как мы уже и говорили в начале статьи, Si играет важную роль в формировании и поддержании здоровья костной ткани, кожного покрова, волос, ногтей, а также кровеносных сосудов.
Количество кремния в костных тканях взрослого среднестатистического человека 17⋅10−4 %, в мышечных тканях — (1-2)⋅10−2 %, в крови — 3,9 мг/л, а также гипофизе, щитовидной железе, надпочечниках, ногтях и волосах.
В нашем организме кремний больше всего содержится в щитовидной железе, надпочечниках, гипофизе. Самая высокая концентрация его обнаружена в волосах и ногтях.
Кремний выполняет и множество других полезных функций, среди которых:
Применение кремния в других сферах человеческой жизни
Кремний — суточная потребность
Суточная доза кремния повышается при беременности, пременопаузе, после хирургического лечения, при переломах, высоких физических нагрузках на организм.
Нехватка кремния — симптомы
Дефицит Si может вызывать следующие нарушения в работе организма:
Причины нехватки Si
Применение кремния в медицине
Применение Silicium целесообразно в следующих случаях:
Избыток кремния
Передозировка этим полезным микроэлементов также возможна.
Отравление кремнием сопровождается следующими симптомами:
Причины переизбытка Si в организме
Злоупотребление препаратами, в которых содержится этот химический элемент;
Работа на производстве по обработке кремня – пылевые частицы с кремнием попадают на слизистые дыхательных путей и пищеварительного тракта, вызывая в местах оседания воспалительные процессы, а также развитие силикоза.
Источники кремния
В каких продуктах кремний содержится больше всего?
Растительные и животные источники (мг на 100 г): рис (1240), овес (1000), просо (754), ячневая крупа (600), кунжутное семя (200), соя (177), гречка (120), земляника (100), ананас (94), фасоль (92), репа (90), жимолость (90), горох (84), дыня (81), чечевица (80), свекла (80), банан (75), авокадо (65), кукуруза (60), грецкий орех (58), капуста белокочанная (55), огурцы (50), картофель (50), фисташки (50), пшеница (48), инжир свежий (48), вишня (46), овсянка (43), шпинат (42), малина (40), редька (40), редис (30), петрушка (30), сельдерей (29), морковь (25), перец болгарский (22), черника (20), виноград (12), персик (10), помидоры (10), апельсин (6), груша (6), абрикос (6), слива (4), хвощ полевой (2,5).
Дополнительным источником Si могут стать минеральные воды.
Химические источники (Si): «Кремний активный» (таблетки), MSM комплекс в составе БАДов.
Синтез в организме: не синтезируется.
Взаимодействие кремния с другими веществами
Видео
Обсудить S и другие минералы на форуме…
Источники:
1. «Обилие химических элементов в Земной коре: новая таблица». Автор: Taylor S.R., Журнал «Геохимия и Космохимия» 29 том, №8, 1964 г. Страницы 1273—1285.
2. Методические рекомендации Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека №2.3.1.1915-04 от 02.07.2004.
3. «Кремний Актив» — инструкция по применению.
Кремний и кремень
Поэтому когда я писал о свойствах минерала кремня – я имел в виду преимущественно свойства основного входящего в его состав элемента кремния, поскольку все целебные свойства минерала определяются именно кремнием. Какие же эти свойства кремния? Установлено, например, что элемент кремний в организме участвует в обмене фтора, магния, алюминия, и других минеральных соединений, но особенно тесно взаимодействует со стронцием и кальцием. Один из механизмов воздействия кремния состоит в том, что благодаря своим химическим свойствам он создает электрические заряженные коллоидные системы с кремниевой кислотой и водой, которые обладают свойством адсорбировать вирусы и болезнетворные микроорганизмы, несвойственные человеку. Также кремний отвечает за обеспечение защитных функций, процессов обмена веществ и дезинтоксикации. Он работает как биологический «сшивающий» агент, участвующий в образовании молекулярной «архитектуры» полисахаридов и их комплексов с белками, придает эластичность соединительным тканям, входит в состав эластина кровеносных сосудов, придает прочность, эластичность и непроницаемость их стенкам и препятствует проникновению липидов в плазму крови. Исследования показали, что в воде кремний подавляет бактерии, вызывающие брожение и гниение, осаждает тяжелые металлы, нейтрализует хлор, сорбирует радионуклиды. В живом организме биологически активные вещества кремния вместе с белковыми структурами способствуют образованию ферментов, аминокислот, гормонов. Кремний особенно необходим в соединительной ткани, он содержится в щитовидной железе, надпочечниках, гипофизе. Много кремния в волосах. Самая высокая концентрация кремния обнаружена в волосах и ногтях.
Поэтому в данном контексте – контексте физико-химической составляющей строения минерала, его свойствах и биологических эффектах речь шла преимущественно об его основном составляющем элементе кремнии, а вот когда мы рассматриваем эффект активации воды кремнием правильнее было бы рассматривать не элемент кремний, а минерал кремень. Ведь по логике вещей при взаимодействии с водой именно минерал кремень изменяет её свойства, но опять таки за счёт то же самого входящего в его состав элемента кремния.
Именно благодаря кремнию и его способности образовывать с водой положительно заряженные коллоиды (SiO2 x H20) активированная вода действует губительно на микроорганизмы, подавляет бактерии, вызывающие гниение и брожение, в ней происходит активное осаждение соединений тяжёлых металлов, вода становится чистой на вид и приятной на вкус, она долгое время не портится и приобретает многие другие целебные качества. Для меня как химику это понятно и очевидно и видимых противоречий не вызывает. А для читателя это может показаться непривычным. Поэтому вероятно, в будущих популяризациях научных знаний о кремневой воде следует всё же разграничивать эти термины.
С уважением,
К.х.н. О.В. Мосин
Здравствуйте, Александр! Прошу прощения, если в тексте статьи допущена опечатка. Конечное, в статье речь идёт о силикатах – солях кремниевых кислот. Силикаты образуется путем соединения диоксида кремния и оксида другого химического элемента. Более трети известных сегодня минералов относится к классу силикатов и алюмосиликатов (силикатов, в которых часть атомов кремния заменена на атомы алюминия), которые в совокупности составляют до 95% массы земной коры.
Что же касается силикатов, то большинство из них представляют собой тугоплавкие, химически пассивные материалы, практически не растворяющиеся в воде. При различной температуре они могут находиться в твердом, жидком (расплавленном) или газообразном состоянии, а также способны образовывать коллоидные системы.
Силикатные материалы могут иметь как природное, так и искусственное происхождение. Человеческая цивилизация начиналась с того, что первобытные люди научились обрабатывать природные силикаты, в том числе кремний и обсидиан, и делать из них орудия для охоты и обработки добычи. А затем лепить и обжигать примитивную керамическую посуду из силикатной глины.
Кварцевый песок также издревле используют для изготовления стекла и керамики, в качестве различных добавок и в чистом виде. Негорючий гидросиликат асбест широко применяется для изготовления теплозащитных изделий и покрытий.
Силикат натрия известный ещё как жидкое стекло также используется в самых различных областях производства и для улучшения качества строительных и лакокрасочных материалов. Гомогенный раствор жидкого натриевого стекла обладает вяжущими свойствами и в сочетании с другими веществами способен к быстрому отвердению и образованию прочных силикатных камней. Пленка, образующаяся при высыхании растворимого силиката натрия, обладает высокими изолирующими и защитными свойствами, препятствует коррозии, разрушению и горению.
Кремень и кремний
Нехватка кремния в организме приводит к:
Белорусские ученые считают, что органические остатки в кремне это биокатализаторы, способные перерабатывать энергию света и в десятки тысяч раз ускорять окислительно-восстановительные реакции в воде!
Обычная вода, обработанная кремнем, превращается в эффективное средство, консервируется на долгие годы. Вода, активированная кремнем, очищается от болезнетворных микроорганизмов и приобретает уникальные целебные свойства, прозрачность, свежесть и приятный вкус.
Кремневая вода укрепляет иммунную систему человека.
Скажите а, можно использовать кремний-силициум человеку?
И в какой форме?
Александр.
Действительно есть или нет кремний в кремне? Мозги запудрили все.
Кремний
Введение
Будучи студентом одного из московских вузов с специальностью «Наноматериалы», я хотел познакомить тебя, дорогой читатель, с самыми важными химическими элементами нашей планеты. Я долго выбирал с чего начать, углерод или кремний, и все таки решил остановиться именно на Si, потому что сердце любого современного гаджета основано именно на нем, если можно так выразиться конечно. Излагать мысли постараюсь предельно просто и доступно, написав этот материал я рассчитывал, в основном на новичков, но и более продвинутые люди смогут почерпнуть что-то интересное, так же хотелось бы сказать, что статья написана исключительно для расширения кругозора заинтересовавшихся. Итак, приступим.
Silicium
Кремний (лат. Silicium), Si, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева; атомный номер 14, атомная масса 28,086.
В природе элемент представлен тремя стабильными изотопами: 28Si (92,27%), 29Si (4,68%) и 30Si (3,05%).
Плотность (при н.у.) 2,33 г/см³
Температура плавления 1688 K
Порошковый Si
Историческая справка
Соединения Кремния, широко распространенные на земле, были известны человеку с каменного века. Использование каменных орудий для труда и охоты продолжалось несколько тысячелетий. Применение соединений Кремния, связанное с их переработкой, — изготовление стекла — началось около 3000 лет до н. э. (в Древнем Египте). Раньше других известное соединение Кремния — оксид SiO2 (кремнезем). В 18 веке кремнезем считали простым телом и относили к «землям» (что и отражено в его названии). Сложность состава кремнезема установил И. Я. Берцелиус. Он же впервые, в 1825, получил элементарный Кремний из фтористого кремния SiF4, восстанавливая последний металлическим калием. Новому элементу было дано название «силиций» (от лат. silex — кремень). Русское название ввел Г. И. Гесс в 1834.
Кремний очень распространен в природе в составе обыкновенного песка
Распространение Кремния в природе
По распространенности в земной коре Кремний — второй (после кислорода) элемент, его среднее содержание в литосфере 29,5% (по массе). В земной коре Кремний играет такую же первостепенную роль, как углерод в животном и растительном мире. Для геохимии Кремния важна исключительно прочная связь его с кислородом. Около 12% литосферы составляет кремнезем SiO2 в форме минерала кварца и его разновидностей. 75% литосферы слагают различные силикаты и алюмосиликаты (полевые шпаты, слюды, амфиболы и т. д.). Общее число минералов, содержащих кремнезем, превышает 400.
Физические свойства Кремния
Думаю тут останавливаться особо не стоит, все физические свойства имеются в свободном доступе, а я же перечислю самые основные.
Температура кипения 2600 °С
Кремний прозрачен для длинноволновых ИК-лучей
Диэлектрическая проницаемость 11,7
Твердость Кремния по Моосу 7,0
Хотелось бы сказать, что кремний хрупкий материал, заметная пластическая деформация начинается при температуре выше 800°С.
Кремний — полупроводник, именно поэтому он находит большое применение. Электрические свойства кремния очень сильно зависят от примесей.
Химические свойства Кремния
Тут много конечно можно сказать, но остановлюсь на самом интересном. В соединениях Si (аналогично углероду) 4-валентен.
На воздухе кремний благодаря образованию защитной оксидной пленки устойчив даже при повышенных температурах. В кислороде окисляется начиная с 400 °С, образуя оксид кремния (IV) SiO2.
Кремний устойчив к кислотам и растворяется только в смеси азотной и фтористоводородной кислот, легко растворяется в горячих растворах щелочей с выделением водорода.
Кремний образует 2 группы кислородсодержащих силанов — силоксаны и силоксены. С азотом Кремний реагирует при температуре выше 1000 °С, Важное практическое значение имеет нитрид Si3N4, не окисляющийся на воздухе даже при 1200 °С, стойкий по отношению к кислотам (кроме азотной) и щелочам, а также к расплавленным металлам и шлакам, что делает его ценным материалом для химической промышленности, а так же для производства огнеупоров. Высокой твердостью, а также термической и химической стойкостью отличаются соединения Кремния с углеродом (карбид кремния SiC) и с бором (SiB3, SiB6, SiB12).
Получение Кремния
Я думаю это самая интересная часть, тут остановимся поподробнее.
В зависимости от предназначения различают:
1. Кремний электронного качества (т. н. «электронный кремний») — наиболее качественный кремний с содержанием кремния свыше 99,999 % по весу, 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.
2. Кремний солнечного качества (т. н. «солнечный кремний») — кремний с содержанием кремния свыше 99,99 % по весу, 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.
Кремний технической чистоты (95-98%) получают в электрической дуге восстановлением кремнезема SiO2 между графитовыми электродами. В связи с развитием полупроводниковой техники разработаны методы получения чистого и особо чистого кремния. Это требует предварительного синтеза чистейших исходных соединений кремния, из которых кремний извлекают путем восстановления или термического разложения.
Поликристаллический кремний («поликремний») — наиболее чистая форма промышленно производимого кремния — полуфабрикат, получаемый очисткой технического кремния хлоридными и фторидными методами и используемый для производства моно- и мультикристаллического кремния.
Традиционно поликристаллический кремний получают из технического кремния путём перевода его в летучие силаны (моносилан, хлорсиланы, фторсиланы) с последующими разделением образующихся силанов, ректификационной очисткой выбранного силана и восстановлением силана до металлического кремния.
Чистый полупроводниковый кремний получают в двух видах: поликристаллический (восстановлением SiCl4 или SiHCl3 цинком или водородом, термическим разложением SiI4 и SiH4) и монокристаллический (бестигельной зонной плавкой и «вытягиванием» монокристалла из расплавленного кремния — метод Чохральского).
Тут можно увидеть процесс выращивания кремния, методом Чохральского.
Метод Чохральского — метод выращивания кристаллов путём вытягивания их вверх от свободной поверхности большого объёма расплава с инициацией начала кристаллизации путём приведения затравочного кристалла (или нескольких кристаллов) заданной структуры и кристаллографической ориентации в контакт со свободной поверхностью расплава.
Применение Кремния
Специально легированный кремний широко применяется как материал для изготовления полупроводниковых приборов (транзисторы, термисторы, силовые выпрямители тока, тиристоры; солнечные фотоэлементы, используемые в космических кораблях, а так же много всякой всячины).
Поскольку кремний прозрачен для лучей с длиной волны от 1 до 9 мкм, его применяют в инфракрасной оптике.
Кремний имеет разнообразные и все расширяющиеся области применения. В металлургии Si
используется для удаления растворенного в расплавленных металлах кислорода (раскисления).
Кремний является составной частью большого числа сплавов железа и цветных металлов.
Обычно Кремний придает сплавам повышенную устойчивость к коррозии, улучшает их литейные свойства и повышает механическую прочность; однако при большем его содержании Кремний может вызвать хрупкость.
Наибольшее значение имеют железные, медные и алюминиевые сплавы, содержащие кремний.
Кремнезем перерабатываются стекольной, цементной, керамической, электротехнической и другими отраслями промышленности.
Сверхчистый кремний преимущественно используется для производства одиночных электронных приборов (например процессор твоего компьютера) и однокристальных микросхем.
Чистый кремний, отходы сверхчистого кремния, очищенный металлургический кремний в виде кристаллического кремния являются основным сырьевым материалом для солнечной энергетики.
Монокристаллический кремний — помимо электроники и солнечной энергетики используется для изготовления зеркал газовых лазеров.
Сверхчистый кремний и продукт его производства
Кремний в организме
Кремний в организме находится в виде различных соединений, участвующих главным образом в образовании твердых скелетных частей и тканей. Особенно много кремния могут накапливать некоторые морские растения (например, диатомовые водоросли) и животные (например, кремнероговые губки, радиолярии), образующие при отмирании на дне океана мощные отложения оксида кремния (IV). В холодных морях и озерах преобладают биогенные илы, обогащенные кремнием, в тропических морях — известковые илы с низким содержанием кремния. Среди наземных растений много кремния накапливают злаки, осоки, пальмы, хвощи. У позвоночных животных содержание оксида кремния (IV) в зольных веществах 0,1-0,5%. В наибольших количествах кремний обнаружен в плотной соединительной ткани, почках, поджелудочной железе. В суточном рационе человека содержится до 1 г кремния. При высоком содержании в воздухе пыли оксида кремния (IV) она попадает в легкие человека и вызывает заболевание — силикоз.