Кремний формула химическая: Кремний. 9-й класс

Холодный асфальт — современный материал для дорожного строительства. Используется для ремонта автомагистралей, площадок с а/б покрытием, городских улиц, дворовых территорий, подъездных…

Статья 31.03.2021 0

Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) — экономичная и малозатратная по ресурсам технология прокладки коммуникаций и добычи полезных ископаемых. ГНБ позволяет выполнять работы под. ..

Статья 24.02.2021 0

Битум (или «земляная смола») относится к наиболее распространенным строительно-инженерным материалам, известным еще со времен Древнеегипетского и Шумерского царств. В течение…

Статья 23.12.2020 0

Органический минерал гильсонит (или природный асфальт) в последние десятилетия активно применяется как в геологии, так и в дорожно-строительной сфере: при формировании покрытий. ..

Статья 10.07.2020 19

Диоксид кремния способствует увеличению количество подвижных фосфатов в различных грунтах. Поэтому он применяется фермерами при предпосевной обработке почвы и семян, а также при…

Статья 22.06.2020 59

Битум 100/130 — смесь углеводородов со специальными добавками, выпускаемая по лицензированной технологии «Битурокс» в соответствии с ГОСТ 22245-90. Материал широко используется в…

Статья 13.04.2020 121

Битум дорожный БНД 60/90 – это качественный продукт переработки нефти, содержащий в своем химическом составе высокомолекулярные углеводороды и их производные (неметаллические),…

Статья 13.04.2020 103

Дизельное топливо Евро-5 считается безопасным и универсальным нефтяным продуктом высокой очистки, который идеально подходит для отечественных и иностранных автомобилей. При этом год…

Кремний — общая характеристика химического элемента

Кремний – химический элемент таблицы Менделеева. Попробуем разобраться, что же такое кремний – металл или неметалл?

Какова его природа, общая характеристика и свойства не только в физике, но и в химии? Как реагирует с другими веществами? Какие соединения образуют? Каковы области применения этого элемента?

…

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Мой мир

Общая характеристика

Обозначение этого элемента в таблице Менделеева – Si (silicium – «силициум»). В таблице он стоит в четвертой группе третьего периода. Является неметаллом.

Первое название этого элемента — силиций. В середине 19 века его стали называть «кремнием».

Основные особенности:

1. Второй по распространенности элемент таблицы Менделеева.
2. Аналог углерода – это элемент (а также его генетический ряд) со своими специфическими особенностями.

Где можно взять кремний? В основном, в природе он находится в земле в виде оксидов и других структур горных пород (кварц, силикат и т. д.).

Состав и структура кремния

Рассмотрим основные параметры этого элемента в таблице.

У кремния есть 3 изотопа: Si (28), Si (29), Si (30).

Электронное строение атома кремния показано на картинке:

Физические свойства

Строение атома кремния, из которого состоит большинство материалов, позволяет доказать ученым наличие аллотропии у этого элемента.

Выделяют 2 модификации:

• аморфный;
• кристаллический.

Первый представляет собой порошок коричневого цвета, который плавится при температуре свыше 1400 градусов Цельсия.

Второй – кристаллизованный кремний темно-серого оттенка с блестящей поверхностью.

По сравнению с предыдущим, обладает высокими показателями тепло- и электропроводности.

Химические свойства

Поскольку он находится в четвертой группе главной подгруппе таблицы Менделеева, то может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

Рассмотрим по отдельности каждый вид реакций.

Восстановительные процессы

С простыми веществами:

Si + 2Br₂ = SiBr₄;

Si + O₂ = SiO_2.

Со сложными веществами:

Кислоты

3Si + 12HF + 4HNO₃ = 3SiF₄ + 4NO + 8H₂O.

Гидроксиды

Si + 2NaOH + H₂O = Na2SiO₃ + 2H_2.

Окислительные процессы

Он проявляет при взаимодействии с гидридами, металлами, солями, сильными концентрированными кислотами.

Как правило, в качестве побочных продуктов в таких реакциях выступают окиси неметаллов, сульфаты, нитраты и другие соли, содержащие этот элемент.

Получение кремния

Различают два способа получения кремния: лабораторный и промышленный. Рассмотрим подробно оба.

В лаборатории

Его восстанавливают с помощью магния или алюминия при нагревании.

В промышленности

Получение этим способом требует больших усилий:

1. В печах под действием кокса идет разложение диоксида кремния при температуре свыше 1790 градусов по Цельсию.
2. Очищают полученный кремний от примесей. Как правило, получают соль, а затем обрабатывают кислотами.
3. Очистку проводят до тех пор, пока массовая доля в образце не будет ниже 95%.

Кроме того, в промышленности в последние годы популярным способом очистки стало хлорирование. Оно используется чаще, поскольку этот метод экономически выгоден и дает большую степень очистки.

В России существует всего два завода по производству технического кремния: Каменск-Уральский и Усолье-Сибирский.

Области применения

Кремний имеет широкую область применения:

1. Он является хорошим сырьем для получения его аллотропных модификаций и различных соединений на его основе.
2. Это главный компонент при получении различных сплавов. Как правило, в металлургии это главный окислитель и модифицирующий элемент.
3. Кремний часто используется для получения стекла и цемента.
4. Он является незаменимым компонентом в производстве батарей.
5. Кремний чаще всего используется как подручное средство для получения других простых веществ в лаборатории.

Плюсы и минусы кремния

Попробуем разобраться, в чем же заключаются преимущества и недостатки этого элемента? Как он вообще влияет на жизнь различных организмов?

Кремний необходим растениям для питания и роста, некоторым простейшим организмам — для правильного протекания процессов жизнедеятельности.

В организмах высших существ он играет важную роль (является одним из незаменимых микроэлементов), но помимо этого может вредить им (вызывать силикоз – отравление солями этого неметалла).

Незаменима его роль в промышленности и технике, металлургии. А вот медицинские показатели еще до конца не изучены, поэтому применять его для лечения различных заболеваний можно с осторожностью и только по рекомендациям врача.

Заключение

Кремний незаменим в химии и физике. Он играет важнейшую роль в биохимических реакциях организма человека. Правда избыток этого элемента может привести к хроническим болезням.

Урок для 9 класса. Кремний и его свойства.Соединения кремния

9 класс. Тема 3.урок № 3.: Кремний и его соединения.

«Кремний-основа

земной коры»

Академик

А. Е. Ферсман

Цели урока:

Обучающие:

• Рассмотреть строение атома кремния.

• Изучить физические и химические свойства, применение.

Развивающие:

• Развивать умения формулировать гипотезы и проводить их опытную проверку.

• Продолжить формирование умений обрабатывать и анализировать экспериментальные данные, делать выводы о свойствах вещества.

Воспитывающие:

• Формировать потребности в познавательной деятельности.

• Воспитать культуру общения учащихся через групповую работу.

• Воспитать у учащихся наблюдательность, внимание, пытливость, инициативу.

Оборудование: периодическая система Д. И. Менделеева, коллекция минералов,  презентация к уроку, реактивы: раствор соляной кислоты, раствор карбоната натрия, раствор силикатного клея; штативы с пробирками; образцы природных соединений кремния ( гранит, горный хрусталь, кварц и др.), образцы изделий из стекла, фаянса, фарфора, керамики

ХОД УРОКА

1. Организационный момент.

Согласно современным исследованиям биосферы нашей планеты, самыми распространенными в ней элементами являются кислород (47%), кремний (29%), алюминий (8%), железо (4,7%), кальций (2,96%), натрий и калий (по 2,5%), магний (1,9%). На долю остальных приходится менее 1%.

2. Актуализация знаний.

Сегодня на уроке мы с вами рассмотрим строение атома кремния, изучим его физические и химические свойства, применение.

3. Изучение нового материала

1. Характеристика элемента по его положение в ПСХЭ Д.И.Менделеева. Строение атома.

Ребята, перед вами периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева. Все элементы расположены в периодах и группах. Сейчас я вам предлагаю найти кремний и дать ему характеристику по положению в Периодической системе, а именно, вставить пропущенные слова в тексте (групповая работа).

• Кремний — элемент __________ группы, __________ подгруппы

• Заряд ядра атома кремния равен ______

• В ядре атома кремния __________ протонов.

• В ядре атома кремния _________ нейтронов.

• В атоме кремния ________ электронов.

• Атом кремния имеет _________ энергетических уровня.

• На внешнем уровне в атоме кремния _________ электронов.

• Максимальная степень окисления атома кремния в соединениях равна ________.

• Минимальная степень окисления атома кремния в соединениях равна ________.

• Простое вещество кремний является ____________.

• Оксид кремния имеет ___________________ характер.

Предполагаемые ответы:

• Кремний— элемент 4 группы, главной подгруппы

• Заряд ядра атома кремния равен 14

• В ядре атома кремния 14 протонов.

• В ядре атома кремния 14 нейтронов.

• В атоме кремния 14 электронов.

• Атом кремния имеет 3 энергетических уровня.

• На внешнем уровне в атоме кремния 4 электрона

• Максимальная степень окисления атома кремния в соединениях равна +4

• Минимальная степень окисления атома кремния в соединениях равна -4.

• Простое вещество кремний является неметаллом.

• Оксид кремния имеет __ кислотный _ характер.

Какой вывод мы можем сделать о положении кремния в ПС?

Предполагаемые ответы:

Кремний – химический элемент 4 группы главной подгруппы. Химический знак – Si, Порядковый номер – 14, Атомная масса – 28,086. Кремний находится в IV группе, гл. подгруппе, 3 период.

В ядре кремния 14 электронов, 14 протонов, 14 нейтронов. Все электроны расположены на 3 энергетических уровнях. На внешнем энергетическом уровне находится 4 электрона. Электронная формула: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2

Максимальная степень окисления атома в соединениях равна +4. Минимальная степень окисления атома кремния в соединениях равна -4.

На последнем энергетическом уровне атома кремния находится 4 электрона, которые атом в ходе химической реакции может отдать, проявляя при этом положительную степень окисления +4 и являясь восстановителем. Или, наоборот, принять 4 электрона до полного заполнения 3 энергетического уровня, проявляя отрицательную степень окисления -4 и являясь при этом окислителем. Валентность химического элемента равна IV.

2. Открытие кремния 

Уже в глубокой древности люди широко использовали в своём быту соединения кремния. Вспомните древних людей. Из чего были изготовлены их орудия труда? Но сам кремний впервые был получен в 1824 г. Шведским химиком И.Я. Берцелиусом. Однако, за 12 лет до него кремний получили Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар, но он был очень загрязнён примесями.

Латинское название «силициум» берёт своё начало от латинского «силекс» — камень. С греческого языка «кремнос» — утёс, скала.

Кремний – это один из распространенных в земле элементов (27,6% массы). Главная часть находится в соединениях кремния с кислородом и др. металлами – силикатных породах. Соединения, в состав которых входит оксид алюминия, называются алюмосиликатами. Таковы белая глина, слюда, полевой шпат. Значительная часть кремния представлена оксидом кремния (IV) – кремнезема. Окрашивание оксида кремния (IV) различными примесями образует драгоценные и полудрагоценные камни, например, изумруд, топаз, аквамарин и др.

— Земная кора на одну четверть состоит из соединений кремния. Наиболее распространённым является оксид кремния (IV) – кремнезём. В природе он образует минерал кварц и многие другие разновидности:горный хрусталь, аметист, агат, опал, яшма, халцедон, сердолик (полудрагоценные камни), а также обычный кварцевый песок 

Именно кремень положил начало каменному веку.  Причин этому две: доступность и распространённость, а также способность образовывать на сколе острые режущие края.

Второй тип природных соединений кремния – силикаты. Самые распространённые алюмосиликаты: гранит, различные виды глин, слюды. 

Не содержащий алюминия силикат – асбест ( из него изготавливают огнестойкие ткани)

Оксид кремния (IV) необходим и растениям, и животным. Он придаёт прочность стеблям растений и покровам животных ( камыши твёрдо стоят, осока режет, как лезвие, чешуя рыб, панцири насекомых, крылья бабочек, перья птиц, шерсть животных содержат оксид кремния (IV). 

Кремний придаёт гладкость и прочность костям человека, входит в состав низших живых организмов – диатомовых водорослей и радиолярий (образует их скелеты) 

3. Физические свойства кремния

— Вы обратили внимание, что когда мы говорим о содержании в природных условиях элемента кремния, то упоминаем только его соединения, но не простое вещество.

Кремний в свободном виде в природе не встречается  в отличие от углерода (алмаз,  графит, аморфный С и т.д.)

Для кремния известны две аллотропные модификации. Наиболее устойчивая аллотропная модификация кремния имеет строение, подобное алмазу, т. е. атомное строение. Это тугоплавкое, твердое (7 баллов по шкале Мооса) , но хрупкое вещество, черно-серого цвета с металлическим блеском малореакционноспособный; полупроводник, (с повышением температуры электропроводность повышается).

Такие свойства обусловлены строением кристаллов, аналогичным структуре алмаза.

Физические константы: g = 2,33 г/см3;  t пл.= 1415 0С; t кип.= 3500 0С

Металлический кремний – тугоплавкое вещество (tпл.=1400°С) темно-серого цвета с металлическим блеском, хрупкое, плохо

проводит электрический ток.

Аморфный кремний — бурый порошок, не имеющий постоянной температуры. Аморфный кремний является более реакционноспособным, чем химически довольно инертный кристаллический кремний.

4. Химические свойства кремния.

На основе строения атома мы выяснили, что простое вещество кремний способен проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства

Si⁰

-4е +4е

Si⁺⁴ Si^-4

восстановитель окислитель

а) кремний — восстановитель

Все реакции протекают при нагревании!

Si + O₂ = SiO₂  (оксид кремния (IV))

Si + 2Cl₂ = SiCl₄  (хлорид кремния)

Si + 2S = SiS₂     (сульфидкремния)

      2000⁰C

Si + C =  Si⁺⁴C^-4  

(карбид кремния или карборунд, по твёрдости близок к алмазу)

Si + 2H₂O(пар) = SiO₂ + H₂

Si + 2NaOH(конц. ) + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂

б) кремний – окислитель

Si + 2Ca = Ca₂Si  (силицид кальция)

Вывод: свойства кремния и углерода похожи. Оба неметалла взаимодействуют с кислородом, галогенами, серой, металлами. Но в отличие от углерода кремний напрямую не соединяется с водородом.

5.Соединения кремния.

Оксиды являются основным элементом кристаллической решетки более 400 минералов. Соединения кремния находятся в песке, глине, почве. Земная кора более чем на четверть состоит из его соединений. Наиболее распространенным соединением кремния является его диоксид SiO₂, другое его название — кремнезем. В природе он образует минерал кварц и многие разновидности, такие, как горный хрусталь и его знаменитая лиловая форма — аметист, а также агат, опал, яшма, халцедон, сердолик, которые известны как поделочные и полудрагоценные камни (слайды № 3,4,5). Диоксид кремния — это также обычный и кварцевый песок.
Из разновидностей минералов на основе диоксида кремния — кремня, халцедона и других первобытные люди изготовляли орудия труда. Именно кремень, этот невзрачный и не очень прочный камень, положил начало каменному веку — веку кремневых орудий труда. Причин этому две: распространенность и доступность кремня, а также его способность образовывать при сколе острые режущие края.

Второй тип природных соединений кремния — это силикаты. Среди них наиболее распространены алюмосиликаты, эти силикаты содержат алюминий. К алюмосиликатам относятся гранит, различные виды глин, слюды. Силикатом, не содержащим алюминий, является, например, асбест.
Важнейшее соединение кремния — оксид SiO₂ необходим для жизни растений и животных. Он придает прочность стеблям растений и защитным покровам животных. Тростники, камыши и хвощи стоят крепко, как штыки, острые листья осоки режут, как ножи, стерня на скошенном поле колет, как иголки, а стебли злаков настолько крепки, что не позволяют ниве на полях ложиться от дождя и ветра. Чешуя рыб, панцири насекомых, крылья бабочек, перья птиц и шерсть животных прочны, так как содержат кремнезем. Кремний придает гладкость и прочность костям человека.
Кремний входит и в состав низших живых организмов — диатомовых водорослей и радиолярий, — нежнейших комочков живой материи, которые создают свои непревзойденные по красоте скелеты из кремнезема.

Одно из названных сегодня веществ – это оксид кремния SiO₂. Это кислотный оксид, а для таких оксидов характерно взаимодействие с водой, основным оксидом и щелочью, но

а) SiO₂ + H₂O не взаимодействует

б) SiO₂ + Na₂O = Na₂SiO₃

в) SiO₂+2NaOH = Na₂SiO₃+H₂О

Составление уравнений реакций учениками на доске и в тетради.

Если у кремния есть кислотный оксид, то есть и соответствующая оксиду кислота.

Жила в стране химии чудная дева.

В семействе кислот прослыла неумелой.

Была она, в общем, на студень похожа

Хоть кремний служил ей основою тоже.

Своими поступками всех удивляла,

В кислотном ряду исключением стала.

А при нагревании, вот чудеса,

Из неё получились: песок и вода!

Ближайший её сородич и брат,

Строитель известный, герой-силикат.

Узнали «красавицу»? Кто же она?

Конечно же ………………. (кремниевая кислота)

ЗАДАНИЕ: Запишите формулу кремниевой кислоты. Из каких химических элементов она состоит?

Получение. Кремниевая кислота единственная из неорганических кислот, которую нельзя получить реакцией оксида кремния с водой.

Лабораторный опыт: “Получение кремниевой кислоты” — работа в группах, составление уравнения хим. реакции.

Налейте в пробирку небольшое количество силиката натрия Na₂SiO₃, прилейте 1 мл раствора соляной кислоты. Что наблюдаете? Слейте жидкое содержимое в другую пробирку. Охарактеризуйте физические свойства кремниевой кислоты, проверьте по таблице растворимости. Составьте уравнение химической реакции в молекулярном и ионном виде.

Na₂SiO₃+2HCl = H₂SiO₃+2NaCl (Слайд 11)

Что можно сказать о её растворимости в воде? (Она не растворима).

Применение кремния и его соединений.

Выступления ребят с подготовленными заранее сообщениями о применения кремния.

6. Получение кремния  

— Способы получения кремния основаны в основном на восстановлении оксида кремния (IV) сильными восстановителями – активными металлами (Mg, Al) и углеродом

Лабораторный способ:    

SiO₂ + 2Mg = 2MgO + Si     

Промышленный способ:

               1900^oC      

SiO₂ + 2C  =  2CO + Si 

SiCi₄ + 2Zn = 2ZnCi₂ + Si

7. Применение соединений кремния в народном хозяйстве  

Кремний широко используется в электронике как полупроводник. Добавки кремния к сплавам повышают их коррозионную стойкость. Силикаты, алюмосиликаты и кремнезем – основное сырье для производства стекла и керамики, а также для строительной промышленности.

(Для получения полупроводников.Кислотоупорных сплавов.Стекло,  цемент, бетон,  железобетон, кирпич, фарфор, фаянс.)

Применение кремния. Кремний применяют для получения полупроводниковых материалов, а также кислотоупорных сплавов. При сплавлении кварцевого песка с углем при высоких температурах образуется карбид кремния SiC, который по твердости уступает только алмазу. Поэтому его используют для затачивания резцов металлорежущих станков и шлифовки драгоценных камней. Из расплавленного кварца изготавливают различную кварцевую химическую посуду, которая может выдерживать высокую температуру и не трескается при резком охлаждении.
Соединения кремния служат основой для производства стекла и цемента.
Открытие кремния. Хотя уже в глубокой древности люди широко использовали в своем быту соединения кремния, сам кремний в элементарном состоянии был впервые получен в 1825 г. шведским химиком Й. Я. Берцелиусом. Однако за 12 лет до него кремний получили Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар, но он был очень загрязнен примесями.
Задания: Укажите сходство и различие оксида углерода(IV) и оксида кремния(IV) по строению и свойствам (взаимодействие с водой, щелочами, основными оксидами и магнием). Напишите уравнения реакций.

Почему углерод называют основным элементом живой природы, а кремний — основным элементом неживой природы?

IV.Рефлексия – выделить главные слова по группам Каждой группе необходимо выписать на листочек ключевые слова из каждой строки стихотворения

Берцелиус его открыл и так назвал

Ученый Гесс ввел русский термин — кремний

Слышна в нем мощь утесов, скал.

В земной коре второе место он прочно занимает,

Хотя в свободном виде в природе не встречают

Известен кремний стал лишь с 19 века,

Но неоценима его роль со времен древнего человека.

2.Без него не построить себе особняк,

Чашки кофе не выпить без фарфора никак

Звон хрустальный не слышать

И как о берег бьют волны

Не носить топ-моделям серьги, броши, кулоны.

3.Ну, а чистый кремний хоть имеет структуру алмаза

Полупроводниковыми свойствами владеет без отказа

Способностью мага он обладает

Энергией солнца вовсю управляет

Часам точный ход обеспечит кристалл.

4. Прочность сталей усилишь, введя кремний в сплав

Живой организм кремний тоже имеет

Из-за него человек силикозом болеет

Недостаток его скелет ослабляет

Если меньше 3-х грамм, то и взгляд не сияет.

Химической активностью кремний не блистает,

Но в щелочах и фтороводороде себя он окисляет.

Его оксид кислотный на редкость очень твердый

В воде не растворим,

Для получения разных стекол ничем не заменим.

1гр

Силициумс латыни кремень означает

Берцелиус его открыл и так назвал

Ученый Гесс ввел русский термин — кремний

Слышна в нем мощь утесов, скал.

В земной коре второе место он прочно занимает,

Хотя в свободном виде в природе не встречают

Известен кремний стал лишь с 19 века,

Но неоценима его роль со времен древнего человека.

2 гр

Без него не построить себе особняк,

Чашки кофе не выпить без фарфора никак

Звон хрустальный не слышать

И как о берег бьют волны

Не носить топ-моделям серьги, броши, кулоны.

3гр

Ну, а чистый кремний хоть имеет структуру алмаза

Полупроводниковыми свойствами владеет без отказа

Способностью мага он обладает

Энергией солнцавовсю управляет

Часам точный ход обеспечит кристалл.

4гр

Прочность сталей усилишь, введя кремний в сплав

Живой организм кремний тоже имеет

Из-за него человек силикозом болеет

Недостаток его скелет ослабляет

Если меньше 3-х грамм, то и взгляд не сияет.

Химической активностью кремний не блистает,

Но в щелочах и фтороводороде себя он окисляет.

Его оксид кислотный на редкость очень твердый

В воде не растворим,

Для получения разных стекол ничем не заменим.

V. Домашнее задание: §

Химия кремния (Z = 14) — Chemistry LibreTexts

Кремний, второй по распространенности элемент на Земле, является важной частью минерального мира. Его стабильная тетраэдрическая конфигурация делает его невероятно универсальным и используется по-разному в нашей повседневной жизни. Кремний можно найти повсюду, от космических кораблей до синтетических частей тела, а иногда и в нас самих.

Введение

Название кремния происходит от латинского слова «silx», что означает «кремень».Этот элемент уступает только кислороду по содержанию в земной коре и был открыт Берцелиусом в 1824 году. Наиболее распространенное соединение кремния, \ (SiO_2 \), представляет собой самое распространенное химическое соединение в земной коре , о котором мы знаем. он лучше, чем обычный пляжный песок.

Недвижимость

Кремний — это кристаллический полуметалл или металлоид. Одна из его форм — блестящая, серая и очень хрупкая (при ударе молотком она разрушается). Это элемент группы 14 в той же периодической группе, что и углерод, но химически ведет себя иначе, чем все его аналоги в группе.Кремний разделяет гибкость связи углерода с его четырьмя валентными электронами, но в остальном является относительно инертным элементом. Однако в особых условиях кремний должен быть намного более реактивным. Кремний проявляет металлоидные свойства, способен расширять свою валентную оболочку и может превращаться в полупроводник; отличая его от его периодических членов группы.

Где находится кремний

27,6% земной коры состоит из кремния. Несмотря на то, что его так много, он обычно встречается не в чистом виде, а скорее в его диоксиде и гидратах.\ (SiO_2 \) — единственный стабильный оксид кремния, который встречается во многих кристаллических формах. Его чистейшая форма — кварц, а также яшма и опал. Кремний также можно найти в полевом шпате, слюдах, оливинах, пироксенах и даже в воде (рис. 1). В другой аллотропной форме кремний представляет собой коричневый аморфный порошок, наиболее часто встречающийся в «грязном» пляжном песке. Кристаллическая форма кремния — основа эпохи полупроводников.

Силикаты

Кремний чаще всего встречается в силикатных соединениях.Кремнезем является одним из стабильных оксидов кремния и имеет эмпирическую формулу SiO ₂ . Кремнезем не является атомом кремния с двумя двойными связями с двумя атомами кислорода. Кремнезем состоит из одного атома кремния с четырьмя одинарными связями с четырьмя молекулами кислорода (рис. 2).

. Кремнезем, то есть диоксид кремния, принимает эту молекулярную форму вместо характерной формы диоксида углерода, потому что 3p-орбитали кремния делают более энергетически выгодным создание четырех одинарных связей с каждым кислородом, а не образуют две двойные связи с каждым атомом кислорода. Это приводит к тому, что силикаты соединяются вместе в сетку -Si-O-Si-O-, называемую силикатами. Эмпирическая форма кремнезема — SiO ₂ , потому что по отношению к чистому среднему значению силиката каждый атом кремния имеет два атома кислорода.

Тетраэдрический комплекс SiO ₄ ^{4 —} (см. Рисунок 3), ядро ​​силикатов, может связываться вместе различными способами, создавая широкий спектр массив минералов.Кремний является неотъемлемым компонентом минералов, так же как углерод является важным компонентом органических соединений.

Неосиликаты

В несиликатах силикатный тетраэдр не разделяет молекулы кислорода с другими силикатными тетраэдрами, а вместо этого уравновешивает свой заряд с другими металлами. Основная структура неосиликата — это просто одиночная тетраэдрическая единица кремнезема (рис. 4). Эмпирическая формула для структуры ядра неосиликата: SiO ₄ ^4-.

Неосиликаты составляют внешние границы группы минералов, известных как оливины.

Соросиликаты

В соросиликатах два силикатных тетраэдра соединяются вместе, имея общий атом кислорода в одном из углов. Основная структура соросиликата — пара тетраэдров кремнезема. (см. рисунок 5)

Минерал thortveitie является примером соросиликатного комплекса.

Циклосиликаты

В циклосиликатах три или более тетраэдров кремнезема имеют два общих угла атома кислорода.Основная структура циклосиликата представляет собой замкнутое кольцо из тетраэдров кремнезема. (см. рисунок 6)

Минерал берилл является примером циклосиликатного комплекса.

Иносиликаты

Иносиликаты — это комплексы, в которых каждый тетраэдр имеет два общих угла с другим тетраэдром кремнезема, образуя одну цепочку (см. Рисунок 7), или три угла, чтобы создать двойную цепь (Рисунок 8). Основная структура иносиликата представляет собой бесконечную одинарную или двойную цепочку тетраэдров силка.

Пироксены минеральной группы являются примерами одноцепочечных иносиликатов.

Рисунок 8: Сердцевина двойной цепи из силиката

Минерал амфибол является примером иносиликата с двойной цепью.

Филлосиликаты

Филлосиликаты — это комплексы кремнезема, в которых каждый тетрадераль имеет три общих угла и создает слой кремния и кислорода. (см. рис. 9). Основной комплекс филлосиликата представляет собой бесконечный лист связанных тетраэдров кремнезема.

Минеральный тальк является примером филлосиликатного комплекса.

Тектосиликаты

Тектосиликаты — это трехмерные силикатные структуры. Основная структура тектосиликата представляет собой бесконечную сеть связанных тетраэдров кремнезема. (см. рисунок 10)

Минеральный кварц является примером тектосиликатного комплекса.

Хотя многие комплексы кремнезема образуют сетчатые ковалентные твердые тела, кварц является особенно хорошим примером сетчатого твердого вещества.Силикаты в целом обладают свойствами ковалентных твердых веществ, и этот связанный набор свойств делает их очень полезными в современной промышленности.

Силаны

Силаны представляют собой кремний-водородные соединения. Углеродно-водородные соединения составляют основу живого мира с кажущимися бесконечными цепочками углеводородов. Обладая такой же валентной конфигурацией и, следовательно, такой же химической универсальностью, кремний, вероятно, мог бы играть такую ​​же важную органическую роль. Но кремний не играет важной роли в нашей повседневной биологии.В основе этого лежит одна основная причина.

Подобно углеводородам, силаны постепенно увеличиваются в размерах по мере добавления дополнительных атомов кремния. Но этой тенденции есть очень быстрый конец. Самый большой силан имеет максимум шесть атомов кремния. (см. рисунок 11)

Гексасилан — это самый крупный из возможных силанов, потому что связи Si-Si не особенно сильны. На самом деле силаны довольно склонны к разложению. Силаны особенно склонны к разложению через кислород.Силаны также имеют тенденцию заменять водород на другие элементы и превращаться в органосиланы и . (см. рисунок 12)

Силаны находят множество промышленных и медицинских применений. Помимо прочего, силаны используются как гидрофобизаторы и герметики.

Силиконы

Силиконы — это синтетические соединения кремния, не встречающиеся в природе. Когда определенные силаны подвергаются определенной реакции, они превращаются в силикон, особый комплекс кремния.Силикон — это полимер, который ценится за универсальность, термостойкость, низкую летучесть, общую химическую стойкость и термическую стабильность. Силикон имеет уникальную химическую структуру, но он разделяет некоторые основные структурные элементы как с силикатами, так и с силанами. (См. Рисунок 13)

Силиконовые полимеры используются для множества вещей. Среди прочего, грудные имплантаты изготавливаются из силикона.

Галогениды кремния

Кремний склонен легко реагировать с галогенами.Общая формула, описывающая это, — SiX ₄ , где X представляет любой галоген. Кремний также может расширять свою валентную оболочку, и лабораторная подготовка [SiF ₆ ] ^2- является ярким примером этого. Однако маловероятно, что кремний мог бы создать такой комплекс с любым другим галогеном, кроме фтора, потому что шесть из более крупных ионов галогена не могут физически поместиться вокруг центрального атома кремния.

Галогениды кремния синтезированы для очистки комплексов кремния.Галогениды кремния можно легко заставить отказаться от кремния с помощью определенных химических реакций, которые приводят к образованию чистого кремния.

Приложения

Кремний — жизненно важный компонент современной промышленности. Его изобилие делает его еще более полезным. Кремний можно найти в различных продуктах, от бетона до компьютерных микросхем.

Электроника

Принятие названия «Силиконовая долина» в секторах высоких технологий подчеркивает важность кремния в современных технологиях. Чистый кремний , который по сути является чистым кремнием, обладает уникальной способностью дискретно контролировать количество и заряд тока, проходящего через него. Это делает кремний чрезвычайно важным в таких устройствах, как транзисторы, солнечные элементы, интегральные схемы, микропроцессоры и полупроводниковые устройства, где такой контроль тока является необходимостью для надлежащей работы. Полупроводники служат примером использования кремния в современных технологиях.

Полупроводники

Полупроводники — это уникальные материалы, которые не обладают ни проводимостью, ни изолятором.Полупроводники находятся где-то посередине между этими двумя классами, что придает им очень полезное свойство. Полупроводники способны управлять электрическим током. Они используются для выпрямления, усиления и переключения электрических сигналов и, таким образом, являются неотъемлемыми компонентами современной электроники.

Полупроводники могут быть сделаны из различных материалов, но большинство полупроводников сделано из кремния. Но полупроводники не сделаны из силикатов, силанов или силиконов, они сделаны из кремния чистоты , то есть по существу чистого кристалла кремния.Как и углерод, из кремния может образовываться алмазоподобный кристалл. Эта структура называется решеткой кремния. (см. рис. 15) Кремний идеально подходит для создания такой структуры решетки, потому что его четыре валентных электрона позволяют ему идеально связываться с четырьмя своими соседями по кремнию.

Однако эта решетка кремния по существу является изолятором, так как нет свободных электронов для любого движения заряда, и поэтому она не является полупроводником. Эта кристаллическая структура превращается в полупроводник при легировании.Легирование относится к процессу, при котором примеси вводятся в сверхчистый кремний, тем самым изменяя его электрические свойства и превращая его в полупроводник. Легирование превращает чистый кремний в полупроводник, добавляя или удаляя очень небольшое количество электронов, тем самым делая его не изолятором и не проводником, а полупроводником с ограниченной проводимостью заряда. Тонкие манипуляции с решетками чистого кремния с помощью легирования создают большое разнообразие полупроводников, которые требуются современной электротехнике.

Полупроводники изготавливаются из кремния по двум основным причинам. Кремний обладает свойствами, необходимыми для производства полупроводников, а кремний является вторым по распространенности элементом на Земле.

Очки

Стекло — еще одно производное кремния, широко используемое в современном обществе. Если песок, осадок кремнезема, смешать с карбонатом натрия и кальция при температуре около 1500 градусов Цельсия, когда полученный продукт остынет, образуется стекло. Стекло — особенно интересное состояние кремния.Стекло уникально тем, что представляет собой твердую некристаллическую форму кремния. Тетраэдрические элементы из диоксида кремния связываются вместе, но не образуют фундаментального узора позади связывания. (см. рисунок 16)

Конечным результатом этой уникальной химической структуры является часто хрупкий, обычно оптически прозрачный материал, известный как стекло. Этот комплекс кремнезема можно найти практически везде, где есть человеческая цивилизация.

Стекло можно испортить, добавив химические примеси к основной структуре кремнезема.(см. рисунок 17). Добавление даже небольшого количества Fe ₂ O ₃ к чистому кварцевому стеклу придает полученному смешанному стеклу характерный зеленый цвет.

Рисунок 17: Некристаллический диоксид кремния с неизвестными примесями

Волоконная оптика

Современные оптоволоконные кабели должны передавать данные с помощью неискаженных световых сигналов на большие расстояния. Для решения этой задачи оптоволоконные кабели должны быть изготовлены из особого стекла сверхвысокой чистоты. Секрет этого сверхчистого стекла — сверхчистый кремнезем.Чтобы волоконно-оптические кабели соответствовали эксплуатационным стандартам, уровень примесей в кремнеземе этих волоконно-оптических кабелей был снижен до частей на миллиард. Такой уровень чистоты позволяет использовать обширную коммуникационную сеть, которую наше общество считает само собой разумеющимся.

Керамика

Кремний играет важную роль в строительной отрасли. Кремний, особенно кремнезем, является основным ингредиентом строительных компонентов, таких как кирпич, цемент, керамика и плитка.

Кроме того, силикаты, особенно кварц, очень термодинамически стабильны.Это означает, что кремниевая керамика обладает высокой термостойкостью. Это свойство делает кремниевую керамику особенно полезной, начиная от корпусов космических кораблей и заканчивая компонентами двигателей. (см. рисунок 18)

Полимеры

Силиконовые полимеры представляют собой еще один аспект полезности кремния. Силиконовые полимеры обычно характеризуются своей гибкостью, стойкостью к химическому воздействию, водонепроницаемостью и способностью сохранять свои свойства как при высоких, так и при низких температурах.Этот набор свойств делает силиконовые полимеры очень полезными. Силиконовые полимеры используются в изоляции, кухонной посуде, высокотемпературных смазках, медицинском оборудовании, герметиках, клеях и даже в качестве альтернативы пластику в игрушках.

Производство

Поскольку кремний обычно не находится в чистом виде, кремний необходимо извлекать химическим способом из его природных соединений. Кремнезем является наиболее распространенной формой кремния природного происхождения. Кремнезем — это прочно связанное соединение, и для извлечения кремния из комплекса кремнезема требуется много энергии.Основным способом экстракции является химическая реакция при очень высокой температуре.

Синтез кремния в основном состоит из двух этапов. Во-первых, используйте мощную печь, чтобы нагреть кремнезем до температуры более 1900 градусов по Цельсию, а во-вторых, добавьте углерод. При температуре более 1900 градусов по Цельсию углерод восстанавливает соединение кремнезема до чистого кремния.

Очистка

Для некоторых кремниевых применений чистота свежеполученного кремния неудовлетворительна.Чтобы удовлетворить спрос на кремний высокой чистоты, были разработаны методы дальнейшего повышения чистоты экстрагированного кремния.

Очистка кремния по существу включает в себя синтез синтезированного кремния, превращение его в соединение кремния, которое можно легко перегонять, а затем разрушение этого вновь образованного соединения кремния с получением сверхчистого кремниевого продукта. Доступно несколько различных методов очистки, но большинство химических форм очистки включают комплексы как силана, так и галогенида кремния.

Общая информация

• Кремний — восьмой по содержанию элемент во Вселенной.
• Кремний впервые был идентифицирован в 1787 году, но впервые обнаружен как элемент в 1824 году.
• Кремний — важный элемент в метаболизме растений, но не очень важный в метаболизме животных.
• Кремний безвреден для проглатывания и инъекции в организм, но вреден при вдыхании.
• Силикоз — это заболевание, связанное с вдыханием слишком большого количества кремниевого соединения кремнезема.Это в первую очередь поражает рабочих-строителей.
• Кремнезем является основным химическим компонентом асбеста.

Список литературы

1. Краснощеков В.В. и Л.В. Мышляева. Аналитическая химия кремния. Нью-Йорк: Halsted Press, 1974. стр. 1-6.
2. Рохов, Юджин Г. Кремний и силиконы. Нью-Йорк: Springer-Verlag, 1987. Предисловие и стр. 1-30
.
3. Кэмпион, Гиллис и Окстоби. «Принципы современной химии». 6-е изд. Бельмонт, Калифорния: Томсон Брукс / Коул.
4. Петруччи, Ральф Х. , Харвуд, Уильям С., Херринг, Ф. Г. и Мадура Джеффри Д. «Общая химия: принципы и современные приложения». 9-е изд. Нью-Джерси: Pearson Education, Inc., 2007.

Проблемы

Выделите область рядом с «Ans», чтобы увидеть ответ

Сколько оксидов в кремнии и какие они?

Ответ: 1 оксид O ₂

Как силикатный тетраэдр уравновешивает свой заряд, если он не связан с другим силикатом?

Ответ: За счет связывания с положительно заряженными металлами.

Углерод относится к органическим соединениям, как диоксид кремния:

Ответ: минералы

Насколько велико самое большое соединение кремний-водород?

Ответ: Самый большой силан — это гексасилан, содержащий шесть атомов кремния и четырнадцать атомов водорода.

Почему кремний важен для компьютеров?

Ответ: Он используется для изготовления полупроводников.

Авторы и ссылки

• Томас Боттян (2010), Кристина Рабаго (2008)

Кремний — Информация об элементе, свойства и использование

Диоксид кремния | AMERICAN ELEMENTS ®

РАЗДЕЛ 1. ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Название продукта: Диоксид кремния

Номер продукта: Все применимые коды продуктов American Elements, например SI-OX-02 , SI-OX-025 , SI-OX-03 , SI-OX-035 , SI-OX-04 , SI-OX-05

Номер CAS: 7631-86-9

Соответствующие установленные области применения вещества: Научные исследования и разработки

Информация о поставщике:
American Elements
10884 Weyburn Ave.
Лос-Анджелес, Калифорния

Тел .: +1 310-208-0551
Факс: +1 310-208-0351

Телефон экстренной связи:
Внутренний номер, Северная Америка: +1 800-424-9300
Международный: +1 703-527-3887

РАЗДЕЛ 2. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОПАСНОСТИ

Классификация вещества или смеси
Классификация GHS в соответствии с 29 CFR 1910 (OSHA HCS)
Специфическая системная токсичность на орган-мишень — многократное воздействие (Категория 1), h472

Сигнальное слово: Опасно
Краткая характеристика опасности
h472
Вызывает повреждение органов в результате длительного или многократного воздействия.
Меры предосторожности
P260
Избегать вдыхания пыли / дыма / газа / тумана / паров / аэрозолей.
P264
После работы тщательно вымыть кожу.
P270
Не ешьте, не пейте и не курите при использовании этого продукта.
P314
При плохом самочувствии обратитесь за консультацией / помощью к врачу.
P501
Удалить содержимое / контейнер на утвержденный завод по утилизации отходов

РАЗДЕЛ 3. СОСТАВ / ИНФОРМАЦИЯ ОБ ИНГРЕДИЕНТАХ

Вещества
Синонимы: диоксид кремния
Формула: O2Si
Молекулярный вес: 60.08 г / моль
Номер CAS: 7631-86-9
Номер ЕС: 231-545-4
Опасные компоненты
Компонент: диоксид кремния
Классификация: STOT RE1; h472
Концентрация: 90-100%

РАЗДЕЛ 4. ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ

Описание мер первой помощи
Общие рекомендации
Проконсультируйтесь с врачом. Покажите этот паспорт безопасности лечащему врачу.
Выйти из опасной зоны.
При вдыхании
При вдыхании вывести человека на свежий воздух. Если нет дыхания проведите искусственную вентиляцию легких.Проконсультируйтесь с врачом.
При попадании на кожу
Смыть большим количеством воды с мылом. Проконсультируйтесь с врачом.
При попадании в глаза
В качестве меры предосторожности промыть глаза водой.
При проглатывании
Никогда не давайте ничего через рот человеку, находящемуся без сознания. Прополоскать рот водой. Проконсультируйтесь с врачом.
Наиболее важные симптомы и эффекты, как острые, так и замедленные
Наиболее важные известные симптомы и эффекты описаны в маркировке (см. Раздел 2.2) и / или в разделе 11
Указание на необходимость немедленной медицинской помощи и специального лечения: данные отсутствуют

РАЗДЕЛ 5.МЕРЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ

Средства пожаротушения
Подходящие средства пожаротушения
Используйте водную струю, спиртоустойчивую пену, сухие химические вещества или двуокись углерода.
Особые опасности, исходящие от вещества или смеси
оксидов кремния
Рекомендации для пожарных
При необходимости надеть автономный дыхательный аппарат для тушения пожара.
Дополнительная информация
данные отсутствуют

РАЗДЕЛ 6. МЕРЫ ПРИ СЛУЧАЙНОМ ВЫБРОСЕ

Меры личной безопасности, защитное снаряжение и порядок действий в чрезвычайной ситуации
Используйте средства индивидуальной защиты.Избегайте образования пыли. Избегайте вдыхания паров, тумана или газа. Избегайте вдыхания пыли.
Информацию о личной защите см. В разделе 8.
Меры по защите окружающей среды
Не допускайте попадания продукта в канализацию.
Методы и материалы для локализации и очистки
Подобрать и организовать утилизацию без образования пыли. Подмести и лопатой. Хранить в подходящих закрытых контейнерах для утилизации.
Ссылка на другие разделы
Об утилизации см. Раздел 13.

РАЗДЕЛ 7. ОБРАЩЕНИЕ И ХРАНЕНИЕ

Меры предосторожности для безопасного обращения
Избегайте образования пыли и аэрозолей.
Обеспечьте соответствующую вытяжную вентиляцию в местах образования пыли.
Меры предосторожности см. В разделе 2.2.
Условия для безопасного хранения с учетом любых несовместимостей.
Хранить контейнер плотно закрытым в сухом и хорошо вентилируемом месте.
Специальное конечное использование
За исключением использования, упомянутого в разделе 1.2, никакие другие специальные применения не предусмотрены

РАЗДЕЛ 8. КОНТРОЛЬ ВОЗДЕЙСТВИЯ / ЛИЧНАЯ ЗАЩИТА

Средства контроля воздействия
Соответствующие технические средства контроля
Обращаться в соответствии с правилами промышленной гигиены и техника безопасности.Мойте руки перед перерывами и в конце рабочего дня.
Средства индивидуальной защиты
Защита глаз / лица
Используйте средства защиты глаз, протестированные и утвержденные в соответствии с соответствующими государственными стандартами, такими как NIOSH (США) или EN 166 (ЕС).
Защита кожи
Работать в перчатках. Перед использованием перчатки необходимо проверить. Используйте надлежащую технику снятия перчатки (не касаясь внешней поверхности перчатки), чтобы избежать контакта с кожей этого продукта. Утилизируйте загрязненные перчатки после использования в соответствии с применимыми законами и надлежащей лабораторной практикой.Вымойте и высушите руки.
Защита тела
Выбирайте защиту тела в зависимости от ее типа, концентрации и количества опасных веществ и конкретного рабочего места. Тип защитного снаряжения должен выбираться в соответствии с концентрацией и количеством опасного вещества на рабочем месте. конкретное рабочее место.
Защита органов дыхания
Защита органов дыхания не требуется. Если требуется защита от нежелательного уровня пыли, используйте респираторы типа N95 (США) или типа P1 (EN 143).Используйте респираторы и компоненты, протестированные и одобренные соответствующими государственными стандартами, такими как NIOSH (США) или CEN (ЕС).
Контроль воздействия на окружающую среду
Не допускать попадания продукта в канализацию.

РАЗДЕЛ 9. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Информация об основных физико-химических свойствах
Внешний вид
Форма: твердый
Запах: данные отсутствуют
Порог восприятия запаха: данные отсутствуют
pH: данные отсутствуют
Точка плавления / точка замерзания
Точка / интервал плавления:> 1600 ° C (> 2912 ° F)
Начальная точка кипения и интервал кипения: 2230 ° C (4046 ° F)
Температура вспышки: данные отсутствуют
Скорость испарения: данные отсутствуют
Воспламеняемость (твердое вещество , газ): данные отсутствуют
Верхний / нижний пределы воспламеняемости или взрываемости: данные отсутствуют
Давление пара: данные отсутствуют
Плотность пара: данные отсутствуют
Относительная плотность: 2.600 г / см3
Растворимость в воде: нерастворимый
Коэффициент распределения: н-октанол / вода: данные отсутствуют
Температура самовоспламенения: данные отсутствуют
Температура разложения: данные отсутствуют
Вязкость: данные отсутствуют
Взрывоопасные свойства: нет данных имеется
Окисляющие свойства: данные отсутствуют
Другая информация по безопасности: данные отсутствуют

РАЗДЕЛ 10. СТАБИЛЬНОСТЬ И РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ

Реакционная способность: данные отсутствуют
Химическая стабильность
Стабилен при рекомендуемых условиях хранения.
Возможность опасных реакций: данные отсутствуют
Условия, которых следует избегать: данные отсутствуют
Несовместимые материалы
Сильные окислители
Опасные продукты разложения
В случае пожара: см. Раздел 5

РАЗДЕЛ 11. ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Информация о токсикологические эффекты
Острая токсичность
LD50 Перорально — крыса — 3160 мг / кг
Вдыхание: данные отсутствуют
Кожные:
данные отсутствуют
данные отсутствуют
Разъедание / раздражение кожи: данные отсутствуют
Серьезное повреждение / раздражение глаз: нет данные доступны
Респираторная или кожная сенсибилизация: данные отсутствуют
Мутагенность зародышевых клеток
крыса
Незапланированный синтез ДНК
Канцерогенность
Канцерогенность — крыса — Вдыхание
Онкогенное: канцерогенное по критериям RTECS.Легкие, грудная клетка или дыхание: опухоли.
Этот продукт является или содержит компонент, канцерогенность которого не поддается классификации на основании классификации IARC, ACGIH, NTP или EPA.
IARC: 3 — Группа 3: не классифицируется по канцерогенности для человека (диоксид кремния)
ACGIH:
Ни один компонент этого продукта, присутствующий в концентрациях, превышающих или равных 0,1%, не определяется ACGIH как канцероген или потенциальный канцероген.
NTP:
Ни один из компонентов этого продукта не присутствует на уровнях, превышающих или равных 0.1% определен NTP как известный или ожидаемый канцероген.
OSHA:
Никакой компонент этого продукта, присутствующий в количествах, превышающих или равных 0,1%, не идентифицирован OSHA как канцероген или потенциальный канцероген.
Репродуктивная токсичность
данные отсутствуют
данные отсутствуют
Специфическая избирательная токсичность, поражающая отдельные органы-мишени — однократное воздействие: данные отсутствуют
Специфическая избирательная токсичность, поражающая отдельные органы-мишени — многократное воздействие: данные отсутствуют
Вещество или смесь классифицируются как специфические токсические вещества для органа-мишени, повторяющееся воздействие , категория 1.
Опасность при аспирации: данные отсутствуют
Дополнительная информация
RTECS: Нет данных
Насколько нам известно, химические, физические и токсикологические свойства тщательно не исследовались.
Желудок — Нарушения — на основе данных, полученных от людей
Желудок — Нарушения — на основе данных, полученных от людей

РАЗДЕЛ 12. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Токсичность
данные отсутствуют
Стойкость и разлагаемость: данные отсутствуют
Потенциал биоаккумуляции: данные нет в почве: данные отсутствуют
Результаты оценки PBT и vPvB
Оценка PBT / vPvB недоступна, поскольку оценка химической безопасности не требуется / не проводилась
Другие побочные эффекты: данные отсутствуют

РАЗДЕЛ 13.СООБРАЖЕНИЯ ПО УТИЛИЗАЦИИ

Методы обработки отходов
Продукт
Предлагайте излишки и решения, не подлежащие переработке, лицензированной компании по утилизации.
Загрязненная упаковка
Утилизировать как неиспользованный продукт.

РАЗДЕЛ 14. ТРАНСПОРТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

DOT (США)
Не опасные товары
IMDG
Не опасные товары
IATA
Не опасные товары

РАЗДЕЛ 15. НОРМАТИВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

SARA 3028 Компоненты в этом материале подпадают под требования к отчетности SARA Title III, раздел 302.
SARA 313
Компоненты
SARA 313: Этот материал не содержит никаких химических компонентов с известными номерами CAS, которые превышают пороговые (De Minimis) уровни отчетности, установленные SARA Title III, раздел 313.
SARA 311/312
Hazards
Chronic Health Опасность
Массачусетс Право на информацию
Компоненты
Диоксид кремния
Номер CAS: 7631-86-9
Дата пересмотра: 24 апреля 1993 г.
Пенсильвания Право на информацию о компонентах
Диоксид кремния
Номер CAS: 7631-86- 9
Дата редакции: 24 апреля 1993 г.
Нью-Джерси Право на информацию о компонентах
Диоксид кремния
Номер CAS.: 7631-86-9
Дата редакции: 1993-04-24
California Prop. 65
Компоненты
Этот продукт не содержит никаких химических веществ, которые, как известно в штате Калифорния, вызывают рак, врожденные дефекты или любой другой вред репродуктивной системе

РАЗДЕЛ 16. ПРОЧАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Паспорт безопасности в соответствии с Регламентом (ЕС) № 1907/2006 (REACH). Вышеупомянутая информация считается правильной, но не претендует на исчерпывающий характер и должна использоваться только в качестве руководства. Информация в этом документе основана на текущем уровне наших знаний и применима к продукту с учетом соответствующих мер безопасности.Это не является гарантией свойств продукта. American Elements не несет ответственности за любой ущерб, возникший в результате обращения или контакта с вышеуказанным продуктом. Дополнительные условия продажи см. На обратной стороне счета-фактуры или упаковочного листа. АВТОРСКИЕ ПРАВА 1997-2021 AMERICAN ELEMENTS. ЛИЦЕНЗИОННЫМ ДАННЫМ РАЗРЕШЕНО ИЗГОТОВЛЕНИЕ НЕОГРАНИЧЕННЫХ КОПИИ БУМАГИ ТОЛЬКО ДЛЯ ВНУТРЕННЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

WebElements Периодическая таблица »Кремний» реакции элементов

Реакция кремния с воздухом

Поверхность комков кремния защищена очень тонким слоем диоксида кремния SiO ₂ .Это делает кремний более или менее инертным по отношению к дальнейшему окислению воздухом даже примерно до 900 ° C. После этого реакция с кислородом воздуха дает диоксид кремния. При температурах выше примерно 1400 ° C кремний реагирует с азотом N ₂ в воздухе, а также с кислородом с образованием нитридов кремния SiN и Si ₃ N ₄ .

Si (т.) + O ₂ (г) → SiO ₂ (т)

2Si (т) + N ₂ (г) → 2SiN (т)

3Si (т) + 2N ₂ (г) → Si ₃ N ₄ (т)

Реакция кремния с водой

Поверхность комков кремния защищена очень тонким слоем диоксида кремния SiO ₂ .Это делает кремний более или менее инертным по отношению к воде и даже пару.

Реакция кремния с галогенами

Кремний активно реагирует со всеми галогенами с образованием тетрагалогенидов кремния. Так, он реагирует с фтором, F ₂ , хлором, Cl ₂ , бромом, I ₂ , и йодом, I ₂ , с образованием соответственно фторида кремния (IV), SiF ₄ , кремния ( IV) хлорид, SiCl ₄ , бромид кремния (IV), SiBr ₄ и иодид кремния (IV), SiI ₄ .Реакция с фтором протекает при комнатной температуре, а с другими требуется нагревание выше 300 ° C.

Si (тв) + 2F ₂ (л) → SiF ₄ (г)

Si (тв) + 2Cl ₂ (л) → SiCl ₄ (г)

Si (тв) + 2Br ₂ (л) → SiBr ₄ (л)

Si (т) + 2I ₂ (л) → SiI ₄ (т)

Реакция кремния с кислотами

Кремний не реагирует с большинством кислот при нормальных условиях, но растворяется плавиковой кислотой, HF, реакция, очевидно, обусловлена ​​стабильностью фторидного комплекса Si (IV) [SiF ₆ ] ^2-.

Si (т.) + 6HF (водн.) → [SiF ₆ ] ^2- (водн.) + 2H ⁺ (водн.) + 2H ₂ (г)

Реакция кремния с основаниями

Кремний подвергается воздействию оснований, таких как водный гидроксид натрия, с образованием силикатов, очень сложных частиц, содержащих анион [SiO ₄ ] ^4-.

Si (т.) + 4NaOH (водн.) → [SiO ₄ ] ^4- (водн.) + 4Na ⁺ (водн.) + 2H ₂ (г)

Возникновение, физические и химические свойства и области применения

Кремний является членом семейства углерода и неметаллическим химическим элементом с атомным номером 14 и принадлежит к группе 14, период 3 в p-блоке периодической таблицы.Кремний — это металл, один из семи элементов, которые имеют характеристики неметалла и металла в зависимости от другого элемента, с которым он сочетается. Кремний, используемый в электронике, действует как металл, в то время как стекло, которое представляет собой соединение кремния, имеет неметаллические свойства. Этот элемент обозначается как «Si». Электронная конфигурация кремния — [Ne] 3s2 3p2. Состояние кремния твердое при 20 ° C. Используется в формовочных смесях.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Встречаемость в природе

Кремний — второй по распространенности электроположительный элемент, который составляет 27.7% земной коры по массе. Он встречается в природе в комбинированной форме в виде диоксида кремния, который широко известен как диоксид кремния. Около 97% земной коры состоит из горных пород и включает соединения кремния и кислорода. Кремний существует в природе во многих формах диоксида, образуя соединения с кислородом, фосфором, магнием и другими. Минералы, содержащие диоксид кремния, известны как силикаты.

Свойства кремния

Кремний, являясь металлоидом, также присутствует в двух аллотропных формах.Аллотропы — это формы элементов, которые обладают различными химическими и физическими свойствами.

Физические свойства кремния

1. Аллотроп одного кремния имеет форму игольчатых блестящих серовато-черных кристаллов или плоских пластин, а другой не имеет кристаллической структуры и обычно существует в виде коричневого порошка.

2. Атомный номер кремния 14, а его относительная атомная масса 28,085 ед.

3. Плотность кремния 2.3296 грамм на кубический сантиметр.

4. Температура плавления кремния составляет 1410 ° C, а температура кипения кремния составляет 3265 ° C.

5. Кремний в чистом виде является внутренним полупроводником. Хотя добавление примесей в небольших количествах помогает значительно увеличить интенсивность полупроводника.

Химические свойства кремния

1. Кремний является чисто электроположительным по своим химическим свойствам, имеет металлический блеск и считается очень хрупким.

2. Кремний очень похож на металлы с точки зрения химического поведения.

3. При комнатной температуре кремний является относительно неактивным элементом. Будучи твердым, он не соединяется с кислородом или другими наиболее связанными с ним элементами.

4. Кремний очень реактивен при более высоких температурах.

5. Кремний соединяется с кислородом, фосфором, азотом и другими элементами. Он также образует сплавы в расплавленном состоянии.

Соединения / полимеры кремния (кремниевые материалы)

• Силаны: — Силаны являются очень сильными восстановителями и состоят из ряда гомологичных соединений, таких как гидриды кремния.При контакте с воздухом эти полимеры очень реактивны и могут легко воспламениться. При комнатной температуре они нестабильны.

• Силициды: — Силициды имеют структуру, аналогичную боридам и карбидам. Благодаря схожей структуре, эти элементы имеют одинаковую теплоту образования. Карбид кремния также известен как карборунд, который широко используется в качестве порошкообразного материала для полировки или шлифования других материалов и обладает огнеупорными свойствами.

• Кремнезем: — Кремнезем (диоксид кремния) в основном состоит из гранита и песчаника, который используется в производстве стекла, абразивных материалов, фильтрации воды, в качестве пищевой добавки и многого другого.

• Галогениды: — Соединения кремния, в основном карбиды, образуют тетгалогениды кремния, когда они реагируют со стабильными галогенами. В отличие от тетрагалогенидов углерода они легко гидролизуются в воде.

• Кремниевая кислота: — Гидратированные силикагели образуются в результате увеличения концентрации воды. Обнаружено, что большинство силикагелей находится в водном состоянии.

Использование кремния

1. Кремний используется в производстве керамики, кирпича и огнеупорного кирпича.

2. Кремний используется для изготовления многих сплавов, таких как алюминий-кремний и ферросилиций, известных как железо-кремний, которые широко используются в сталелитейной промышленности.

3. Кремний используется для изготовления кремний-кислородных полимеров с присоединенной метильной группой, известных как силиконы, а его масло представляет собой смазку, добавляемую в кондиционер для волос и косметику.

4. Силиконовая резина используется в системах гидроизоляции ванных комнат, крыш и труб.

5. Как полупроводник, кремний используется в транзисторах и твердотельных устройствах, включая микроэлектронику и компьютерную промышленность.

Интересные факты

1. В 1824 году кремний был обнаружен Джонс Якобом Берцелиусом.

2. Атомная структура кремния состоит из 14 электронов, имеющих 4 электрона на внешней оболочке (имеющей самый высокий уровень энергии), 8 электронов на второй орбите и 2 электрона на первой орбите.

Кремний Точка кипения

При нагревании диоксида кремния получают кремний с чистотой от 96 до 98%. Для различных применений кремния требуется его чистая форма, известная как сверхчистый кремний.Его чистота составляет 99,7%.

Диоксид кремния | Cerámica Wiki

Химическое соединение диоксид кремния , также известное как кремнезем (от латинского silx ), представляет собой оксид кремния с химической формулой SiO ₂ . Он известен своей твердостью с древних времен. Кремнезем чаще всего встречается в природе в виде песка или кварца, а также в клеточных стенках диатомовых водорослей. ^{[1] [2]}

Диоксид кремния производится в нескольких формах, включая плавленый кварц, кристалл, коллоидный диоксид кремния (или пирогенный диоксид кремния, товарный знак Aerosil или Cab-O-Sil), коллоидный диоксид кремния, силикагель и аэрогель.

Кремнезем используется в основном в производстве стекла для окон, стаканов, бутылок для напитков и многих других целей. Большинство оптических волокон для телекоммуникаций также изготовлено из кремнезема. Это основное сырье для производства многих видов белой керамики, таких как фаянс, керамогранит, фарфор, а также промышленного портландцемента.

Диоксид кремния — обычная добавка в производстве пищевых продуктов, где он используется в основном в качестве агента текучести в порошкообразных пищевых продуктах или для поглощения воды при гигроскопических применениях.Это основной компонент диатомовой земли, который находит множество применений — от фильтрации до борьбы с насекомыми. Это также основной компонент золы рисовой шелухи, которая используется, например, при фильтрации и производстве цемента.

Тонкие пленки диоксида кремния, выращенные на кремниевых пластинах методами термического окисления, могут быть весьма полезны в микроэлектронике, где они действуют как электрические изоляторы с высокой химической стабильностью. В электрических приложениях он может защищать кремний, накапливать заряд, блокировать ток и даже действовать как управляемый путь для ограничения протекания тока. ^[3]

Аэрогель на основе диоксида кремния использовался в космическом корабле Stardust для сбора внеземных частиц. Кремнезем также используется при экстракции ДНК и РНК из-за его способности связываться с нуклеиновыми кислотами в присутствии хаотропов. В качестве гидрофобного диоксида кремния он используется в качестве компонента пеногасителя. В гидратированной форме он используется в зубной пасте как твердый абразив для удаления зубного налета.

В качестве огнеупора он используется в виде волокна в качестве высокотемпературной термозащитной ткани.В косметике он полезен благодаря своим светорассеивающим свойствам и естественной впитывающей способности. Коллоидный диоксид кремния используется в качестве осветлителя для вина и сока. В фармацевтических продуктах диоксид кремния способствует текучести порошка при формировании таблеток. Наконец, он используется в качестве улучшающего тепло соединения в производстве тепловых насосов с грунтовым источником.

Тетраэдрическая координация кремнезема (SiO ₂ ), основного строительного блока самого идеального стеклообразователя.

В подавляющем большинстве силикатов атом Si имеет тетраэдрическую координацию с 4 атомами кислорода, окружающими центральный атом Si.Наиболее распространенный пример — кварцевая кристаллическая форма кремнезема SiO ₂ . В каждой из наиболее термодинамически стабильных кристаллических форм кремнезема в среднем все 4 вершины (или атомы кислорода) тетраэдров SiO ₄ являются общими с другими, что дает чистую химическую формулу: SiO ₂ .

Аморфная структура стеклообразного кремнезема (SiO ₂ ) в двух измерениях. Дальний заказ отсутствует; однако существует локальный порядок относительно тетраэдрического расположения атомов кислорода (O) вокруг атомов кремния (Si).Обратите внимание, что четвертый атом кислорода связан с каждым атомом кремния либо позади плоскости экрана, либо перед ним; эти атомы опущены для ясности.

Связь между показателем преломления и плотностью для некоторых форм SiO ₂ . ^[4]

Например, в элементарной ячейке α-кварца центральный тетраэдр имеет общие все 4 своих угловых атома O, 2 гранецентрированных тетраэдра имеют 2 общих угловых атома O, а 4 ребро-атома имеют общие ребра. Центрированные тераэдры разделяют только один из своих атомов O с другими тетраэдрами SiO ₄ .Это оставляет чистое среднее значение 12 из 24 общих вершин для той части тетраэдров 7 SiO ₄ , которые считаются частью элементарной ячейки для кремнезема (см. Трехмерную элементарную ячейку).

SiO ₂ имеет ряд различных кристаллических форм (полиморфов) в дополнение к аморфным формам. За исключением стишовита и волокнистого кремнезема, все кристаллические формы включают тетраэдрические единицы SiO ₄ , связанные вместе общими вершинами в разном расположении.Длина связи кремний-кислород варьируется между различными кристаллическими формами, например, в α-кварце длина связи составляет 161 мкм, тогда как в α-тридимите она находится в диапазоне 154–171 мкм. Угол Si-O-Si также варьируется от низкого значения 140 ° в α-тридимите до 180 ° в β-тридимите. В α-кварце угол Si-O-Si составляет 144 °. ^[5]

Волокнистый кремнезем имеет структуру, аналогичную SiS ₂ , с цепочками тетраэдров SiO ₄ с общими ребрами. Стишовит, форма более высокого давления, напротив, имеет структуру, подобную рутилу, где кремний имеет 6-координату.Плотность стишовита составляет 4,287 г / см ³ , что сопоставимо с α-кварцем, самой плотной из форм низкого давления, который имеет плотность 2,648 г / см ³ . ^[6] Разница в плотности может быть приписана увеличению координации, поскольку шесть самых коротких длин связей Si-O в стишовите (четыре длины связи Si-O 176 пм и две другие 181 пм) больше, чем длина Si Длина связи -O (161 мкм) в α-кварце. ^[7] Изменение координации увеличивает ионность связи Si-O. ^[8] Но более важным является наблюдение, что любые отклонения от этих стандартных параметров представляют собой микроструктурные различия или вариации, которые представляют подход к аморфному, стекловидному или стекловидному телу.

Обратите внимание, что единственной стабильной формой при нормальных условиях является α-кварц, и это форма, в которой обычно встречается кристаллический диоксид кремния. В природе примеси в кристаллическом α-кварце могут давать цвет (см. Список).

Отметим также, что оба высокотемпературных минерала, кристобалит и тридимит, имеют более низкую плотность и показатель преломления, чем кварц.Поскольку состав идентичен, причина расхождений должна быть в увеличенном интервале в высокотемпературных минералах. Как это часто бывает со многими веществами, чем выше температура, тем дальше друг от друга атомы из-за повышенной энергии колебаний.

Минералы высокого давления, сейфертит, стишовит и коэсит, с другой стороны, имеют более высокую плотность и показатель преломления по сравнению с кварцем. Вероятно, это связано с интенсивным сжатием атомов, которое должно произойти во время их образования, что приводит к более плотной структуре.

Кремнезем фожазита — еще одна форма кристаллического кремнезема. Его получают деалюминированием сверхстабильного цеолита Y с низким содержанием натрия при комбинированной кислотной и термической обработке. Полученный продукт содержит более 99% кремнезема, имеет высокую степень кристалличности и большую площадь поверхности (более 800 м ² / г). Фожазит-кремнезем имеет очень высокую термическую и кислотную стабильность. Например, он поддерживает высокую степень дальнего молекулярного порядка (или кристалличности) даже после кипячения в концентрированной соляной кислоте. ^[9]

Расплавленный кремнезем проявляет несколько специфических физических характеристик, аналогичных тем, которые наблюдаются в жидкой воде: отрицательное температурное расширение, максимум плотности и минимум теплоемкости. ^[10] Когда молекулярный монооксид кремния SiO конденсируется в матрице аргона, охлаждаемой гелием, вместе с атомами кислорода, генерируемыми микроволновым разрядом, образуется молекулярный SiO ₂ , имеющий линейную структуру. Димерный диоксид кремния (SiO ₂ ) ₂ был получен взаимодействием O ₂ с матричным изолированным димерным моноксидом кремния (Si ₂ O ₂ ).В димерном диоксиде кремния есть два атома кислорода, соединяющие атомы кремния с углом Si-O-Si 94 ° и длиной связи 164,6 пм, а длина концевой связи Si-O составляет 150,2 пм. Длина связи Si-O составляет 148,3 мкм, что сравнимо с длиной 161 мкм в α-кварце. Энергия связи оценивается в 621,7 кДж / моль. ^[11]

Основная галерея: Стекло.

Когда диоксид кремния SiO ₂ охлаждается достаточно быстро, он не кристаллизуется, а затвердевает в виде стекла.Температура стеклования чистого SiO ₂ составляет около 1600 К (1330 ° C или 2420 ° F). Как и у большинства кристаллических полиморфов, локальная атомная структура в чистом кварцевом стекле представляет собой правильные тетраэдры атомов кислорода вокруг атомов кремния. Разница между стеклом и кристаллами возникает в связи этих тетраэдрических единиц. Стекло SiO ₂ состоит из неповторяющейся сетки тетраэдров, где все кислородные уголки соединяют два соседних тетраэдра. Хотя в стеклообразной сетке отсутствует периодичность на больших расстояниях, остается существенное упорядочение на масштабах, значительно превышающих длину связи SiO.Одним из примеров такого упорядочения является предпочтение сети формировать кольца из 6-тетраэдров. ^[27]

Изготовленный микрокремнезем с максимальной площадью поверхности 380 м ² / г

Диоксид кремния образуется, когда кремний подвергается воздействию кислорода (или воздуха). Когда кремний подвергается воздействию воздуха в условиях окружающей среды, на поверхности образуется очень мелкий слой (приблизительно 1 нм или 10 Å) так называемого природного оксида. Более высокие температуры и альтернативные среды используются для выращивания хорошо контролируемых слоев диоксида кремния на кремнии, например, при температурах от 600 до 1200 ° C, с использованием так называемого сухого или влажного окисления с O ₂ или H ₂ O, соответственно. ^[28] Глубина слоя кремния, замененного диоксидом, составляет 44% от глубины полученного слоя диоксида кремния. ^[28]

Альтернативные методы, используемые для нанесения слоя SiO ₂ , включают ^[29]

• Низкотемпературное окисление (400–450 ° C) силана

SiH ₄ + 2 O ₂ → SiO ₂ + 2 H ₂ O.

Si (OC ₂ H ₅ ) ₄ → SiO ₂ + 2 H ₂ O + 4 C ₂ H ₄ .

• Химическое осаждение из паровой фазы с использованием ТЭОС при температуре около 400 ° C

Si (OC ₂ H ₅ ) ₄ + 12 O ₂ → SiO ₂ + 10 H ₂ O + 8 Plantilla: CO2.

• Полимеризация тетраэтилортосиликата (TEOS) при температуре ниже 100 ° C с использованием аминокислоты в качестве катализатора. ^[30]

Пирогенный кремнезем (иногда называемый коллоидным кремнеземом или микрокремнезем), который представляет собой форму очень мелких частиц диоксида кремния, получают сжиганием SiCl ₄ в богатом кислородом углеводородном пламени с образованием «дыма». «SiO ₂ : ^[6]

SiCl ₄ + 2 H ₂ + O ₂ → SiO ₂ + 4 HCl.

Аморфный диоксид кремния, силикагель, получают путем подкисления растворов силиката натрия с образованием гелеобразного осадка, который затем промывают и затем обезвоживают с получением бесцветного микропористого диоксида кремния. ^[6]

Кварц проявляет максимальную растворимость в воде при температуре около 340 ° C. ^[31] Это свойство используется для выращивания монокристаллов кварца в гидротермальном процессе, при котором природный кварц растворяется в перегретой воде в сосуде высокого давления, который имеет более низкую температуру в верхней части.Кристаллы весом 0,5–1 кг можно вырастить за 1–2 месяца. ^[5] Эти кристаллы являются источником очень чистого кварца для использования в электронных устройствах. ^[6]

Фтор реагирует с диоксидом кремния с образованием SiF ₄ и O ₂ , тогда как другие галогеновые газы (Cl ₂ , Br ₂ , I ₂ ) реагируют гораздо хуже. ^[6]

Диоксид кремния подвергается воздействию плавиковой кислоты (HF) с образованием гексафторкремниевой кислоты: ^[5]

SiO ₂ + 6 HF → H ₂ SiF ₆ + 2 H ₂ O.

HF используется для удаления или формирования рисунка диоксида кремния в полупроводниковой промышленности.

Диоксид кремния растворяется в горячей концентрированной щелочи или плавленом гидроксиде: ^[6]

SiO ₂ + 2 NaOH → Na ₂ SiO ₃ + H ₂ O.

Диоксид кремния реагирует с основными оксидами металлов (например, оксидом натрия, оксидом калия, оксидом свинца (II), цинком оксид или смеси оксидов, образующие силикаты и стекла, поскольку связи Si-O-Si в диоксиде кремния последовательно разрываются). ^[5] В качестве примера, реакция оксида натрия и SiO ₂ может дать ортосиликат натрия, силикат натрия и стекла, в зависимости от пропорций реагентов: ^[6]

2 Na ₂ O + SiO ₂ → Na ₄ SiO ₄ ;

Na ₂ O + SiO ₂ → Na ₂ SiO ₃ ;

(0,25–0,8) Na ₂ O + SiO ₂ → стекло.

Примеры таких очков имеют коммерческое значение, например натриевое стекло, боросиликатное стекло, свинцовое стекло. В этих стеклах кремнезем называют формирователем сетки или формирователем решетки. ^[5]

Пучок оптических волокон, состоящих из диоксида кремния высокой чистоты.

С кремнием при высоких температурах образуется газообразный SiO: ^[5]

SiO ₂ + Si → 2 SiO (газ).

Plantilla: Раздел без ссылок Силицификация в клетках и клетками широко распространена в биологическом мире уже более миллиарда лет.В современном мире он встречается у бактерий, одноклеточных организмов, растений и животных (беспозвоночных и позвоночных). Яркие примеры включают:

Кристаллические минералы, образующиеся в физиологической среде, часто демонстрируют исключительные физические свойства (например, прочность, твердость, вязкость разрушения) и имеют тенденцию образовывать иерархические структуры, которые демонстрируют микроструктурный порядок в различных масштабах. Минералы кристаллизуются в недосыщенной по отношению к кремнию среде, в условиях нейтрального pH и низкой температуры (0–40 ° C).

Образование минерала может происходить либо внутри клеточной стенки организма (например, с фитолитами), либо за пределами клеточной стенки, как это обычно происходит с тестами. Для отложения минералов существуют определенные биохимические реакции. К таким реакциям относятся реакции с участием липидов, белков и углеводов.

Неясно, каким образом кремнезем важен для питания многоклеточных животных. Это сложная область исследований, поскольку диоксид кремния повсеместно присутствует в окружающей среде и в большинстве случаев растворяется только в следовых количествах.Тем не менее, это, безусловно, происходит в живом организме, что оставляет нам проблему, заключающуюся в том, что трудно создать надлежащие средства контроля, не содержащие кремния, для целей исследований. Это затрудняет уверенность в том, что присутствующий диоксид кремния оказал положительное действие, а когда его присутствие случайно или даже вредно. В настоящее время принято считать, что это, безусловно, важно для роста, прочности и управления многими соединительными тканями. Это верно не только для твердых соединительных тканей, таких как кость и зуб. ^[32]

Кварцевый песок (диоксид кремния) как основное сырье для промышленного производства стекла

Вдыхание мелкодисперсной кристаллической пыли диоксида кремния в очень малых количествах (OSHA допускает 0,1 мг / м ³ ) со временем может привести к силикозу, бронхит или рак, поскольку пыль оседает в легких и постоянно их раздражает, уменьшая объем легких. (В организме частицы кристаллического кремнезема не растворяются в течение клинически значимых периодов времени.Этот эффект может создать профессиональную опасность для людей, работающих с пескоструйным оборудованием, продуктами, содержащими порошкообразный кристаллический кремнезем и т. Д. Дети, астматики любого возраста, страдающие аллергией и пожилые люди (все из которых имеют пониженную емкость легких) могут быть затронуты гораздо быстрее. Аморфный диоксид кремния, такой как коллоидный диоксид кремния, не связан с развитием силикоза, ^[33] , но в некоторых случаях может вызвать необратимое повреждение легких. ^[34] Законы, ограничивающие воздействие кремнезема в отношении опасности силикоза , определяют, что они касаются только кремнезема, который является как кристаллическим, так и пылеобразующим.

Обратите внимание, однако, что растительный материал с высоким содержанием фитолита кремнезема, по-видимому, важен для пастбищных животных, от жевательных насекомых до копытных. Известно, что он, по крайней мере, ускоряет износ зубов, и это происходило уже сотни миллионов лет. ^{[35] [36]}

Исследование, в котором участвовали пациенты в течение 15 лет, показало, что более высокие уровни кремнезема в воде, по-видимому, снижают риск деменции. Исследование показало, что с увеличением на 10 миллиграммов в день потребления кремнезема с питьевой водой риск деменции снизился на 11%. ^[37]

1. ↑ Илер Р.К. (1979). Химия кремнезема . Пленум Пресс. ISBN 047102404X.
2. ↑ Линн Таунсенд Уайт-младший (1961). «Эйлмер из Малмсбери, авиатор одиннадцатого века: тематическое исследование технологических инноваций, их контекста и традиций». Технология и культура 2 (2): 97–111. Общество истории техники. DOI: 10.2307 / 3101411.
3. ↑ Майкл Риордан (2007) «Решение диоксида кремния: как физик Джин Хорни построил мост от транзистора к интегральной схеме» IEEE Spectrum .
4. ↑ ^{4,0 4,1} Скиннер Б.Дж., Эпплман Д. (1963). «Меланофлогит, кубический полиморф кремнезема». Американский минералог 48 : 854–867.
5. ↑ ^{5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6} Holleman, A. F .; Виберг, Э. (2001), Неорганическая химия , Сан-Диего: Academic Press, ISBN 0-12-352651-5
6. ↑ ^{6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 6,6} Plantilla: Greenwood & Earnshaw1st
7. ↑ Уэллс А.Ф. (1984). Структурная неорганическая химия . Оксфордские научные публикации. ISBN 0-19-855370-6.
8. ↑ Кирфель А. (2001). «Распределение электронной плотности в стишовите, SiO2: новое исследование высокоэнергетического синхротронного излучения». Acta Crystallographica A 57 : 663. DOI: 10.1107 / S0108767301010698.
9. ↑ ^{9,0 9,1} Дж. Шерцер (1978). «Деалюминированные структуры типа фожазита с соотношением SiO2 / Al2O3 более 100». Journal of Catalysis 54 : 285. DOI: 10.1016 / 0021-9517 (78)
   -9.
10. ↑ Shell, Scott M .; Пабло Г. Дебенедетти, Афанассиос З. Панагиотопулос (2002). «Молекулярный структурный порядок и аномалии в жидком кремнеземе». Phys. Ред. E 66 : 011202. DOI: 10.1103 / PhysRevE.66.011202.
11. ↑ Питер Юци, Ульрих Шуберт (2003). Химия кремния: от атома до расширенных систем . Wiley-VCH. ISBN 3527306471.http://books.google.com/?id=iRNDUz0F0rwC&pg=PP1.
12. ↑ Лагер Г.А., Йоргенсен Дж. Д., Ротелла Ф. Дж. (1982). «Кристаллическая структура и тепловое расширение a-кварца SiO2 при низкой температуре». Журнал прикладной физики 53 : 6751–6756. DOI: 10.1063 / 1.330062.
13. ↑ Райт А.Ф., Леманн М.С. (1981). «Структура кварца при 25 и 590 ° C, определенная методом нейтронографии». Журнал химии твердого тела 36 : 371–380.DOI: 10.1016 / 0022-4596 (81)
    -7.
14. ↑ ^{14,0 14,1} Куниаки Кихара, Мацумото Т., Имамура М. (1986). «Структурные изменения тридимита орторомбической-I с температурой: исследование, основанное на тепловых колебательных параметрах второго порядка». Zeitschrift fur Kristallographie 177 : 27–38. DOI: 10.1524 / zkri.1986.177.1-2.27.
15. ↑ Даунс Р.Т., Палмер Д.К. (1994). «Поведение кристобалита при давлении». Американский минералог 79 : 9–14.
16. ↑ Райт А.Ф., Лидбеттер А.Дж. (1975). «Структуры b-кристобалитовых фаз SiO2 и AlPO4». Философский журнал 31 : 1391–1401. DOI: 10.1080 / 00318087508228690.
17. ↑ Хрильяк Дж. А., Эдди М. М., Читэм А. К., Донохью Дж. А., Рэй Дж. Дж. (1993). «Порошковая нейтронная дифракция и 29Si MAS ЯМР исследования кремнистого цеолита-Y». Журнал химии твердого тела 106 : 66–72. DOI: 10.1006 / jssc.1993. 1265.
18. ↑ Накагава Т., Кихара К., Харада К. (2001). «Кристаллическая структура низкомеланофлогита». Американский минералог 86 : 1506.
19. ↑ Розмари Шостак (1998). Молекулярные сита: принципы синтеза и идентификации . Springer. ISBN 0751404802. http://books.google.com/?id=lteintjA2-MC&printsec=frontcover.
20. ↑ Шропшир Дж., Кит П.П., Воан П.А. (1959). «Кристаллическая структура кеатита, новой формы кремнезема». Zeitschrift fur Kristallographie 112 : 409–413. DOI: 10.1524 / zkri.1959.112.1-6.409.
21. ↑ Miehe G., Graetsch H. (1992). «Кристаллическая структура моганита: новый структурный тип кремнезема». Европейский минералогический журнал 4 : 693.
22. ↑ Левьен Л., Превитт К. (1981). «Кристаллическая структура при высоком давлении и сжимаемость коэсита». Американский минералог 66 : 324–333.
23. ↑ Смит Дж.Р., Свуп Р.Дж., Паули А.Р. (1995). «H в соединениях типа рутила: II. Кристаллохимия замещения Al в H-содержащем стишовите». Американский минералог 80 : 454–456.
24. ↑ Вайс А. (1954). «Zur Kenntnis der faserigen Siliciumdioxyd-Modifikation». Zeitschrift fuer Anorganische und Allgemeine Chemie 276 : 95–112. DOI: 10.1002 / zaac.19542760110.
25. ↑ Дера П., Превитт К. Т., Боктор Н. З., Хемли Р. Дж. (2002).«Характеристика фазы высокого давления кремнезема марсианского метеорита Шерготти». Американский минералог 87 : 1018.
26. ↑ Сейфертит в Миндате
27. ↑ Эллиот, С. (1991). «Средний структурный порядок в ковалентных аморфных твердых телах». Природа 354 . DOI: 10.1038 / 354445a0.
28. ↑ ^{28,0 28,1} Сонгю Ли (2006). Энциклопедия химической обработки . CRC Press.ISBN 0824755634.
29. ↑ Роберт Деринг, Йошио Ниши (2007). Справочник по технологии производства полупроводников . CRC Press. ISBN 1574446754. http://books.google.com/?id=Qi98H-iTgLEC&printsec=frontcover.
30. ↑ A.B.D. Нандианто; С.Г. Ким; Ф. Искандар; и К. Окуяма (2009). «Синтез наночастиц кремнезема с нанометровыми мезопорами и внешними диаметрами». Микропористые и мезопористые материалы 120 (3): 447–453.DOI: 10.1016 / j.micromeso.2008.12.019.
31. ↑ Фурнье Р.О., Роу Дж. Дж. (1977). «Растворимость аморфного кремнезема в воде при высоких температурах и высоких давлениях». Американский минералог 62 : 1052–1056.
32. ↑ Кремний как важный микроэлемент в питании животных. Карлайл Э.М. Симпозиум Фонда Ciba 1986; 121: 123-39.
33. ↑ Обзор токсикологии аморфного кремнезема в рабочей среде.
34. ↑ Субхроническая ингаляционная токсичность аморфных кремнеземов и кварцевой пыли у крыс.
35. ↑ Massey FP, Ennos AR, Hartley SE. Кремнезем в травах как защита от насекомых-травоядных: контрастное воздействие на листовые животные и питающуюся флоэму. Журнал экологии животных, 2006 г., март; 75 (2): 595-603.
36. ↑ Хранение MG, Кведарас OL. Кремний как защита растений от травоядных насекомых: ответ Мэсси, Энносу и Хартли. Журнал экологии животных, май 2008 г .; 77 (3): 631-3. Epub 2008 13 марта.
37. ↑ Rondeau, V; Жакмин-Гадда, H; Commenges, D; Helmer, C; Дартиг, Дж. Ф. (2009).«Алюминий и диоксид кремния в питьевой воде и риск болезни Альцгеймера или снижения когнитивных функций: результаты 15-летнего наблюдения когорты PAQUID». Американский эпидемиологический журнал 169 (4): 489–96. DOI: 10.1093 / aje / kwn348. PMID 150. PMC: 2809081.

Plantilla: линейная категория Commons

Как производится силикон? | SIMTEC

Из чего сделан силикон?

Силикон — это универсальный полимер, используемый в эластомерах, маслах, консистентных смазках и герметиках, а также в других материалах.Его основным ингредиентом является кремнезем — одна из наиболее часто встречающихся форм песка. Вот что вам нужно знать о производстве силикона.

В чем разница между силиконом и силиконом?

Одно из важных различий при производстве силикона — это различие между силиконом и силиконом. Кремний — без буквы «е» — это химический элемент (Si). Как и большинство элементов, он не встречается в естественной изолированной форме. Силикон, однако, относится к широкому классу полимеров, которые состоят из силоксановой связи (химическая формула -Si-O-Si-) с различными присоединенными органическими соединениями.

Пошаговое руководство по производству силикона

Отделение кремния от кремнезема — первый шаг в производстве силикона. Это достигается путем нагревания большого объема кварцевого песка до температуры 1800 ° C. В результате получается чистый изолированный кремний, которому дают остыть, а затем измельчают в мелкий порошок.

Для получения силикона этот тонкий порошок кремния смешивают с хлористым метилом и снова нагревают. Тепло вызывает реакцию между двумя компонентами с образованием так называемого метилхлорсилана.Метилхлорсилан на самом деле представляет собой смесь, содержащую несколько соединений, наиболее распространенным из которых является диметилдихлорсилан, который является основным строительным блоком силикона.

Для перехода от диметилдихлорсилана к силикону требуется сложный процесс дистилляции, в котором различные компоненты метилхлорсилана отделяются друг от друга. Поскольку разные хлорсиланы имеют разные точки кипения, это можно сделать, нагревая смесь до ряда точных температур.