Для чего кремний необходим человеку

Кремний

Области знаний: Общие вопросы химии Символ: Si Атомный номер: 14 Группа элементов: Неметаллы Относительная атомная масса: 28,0855 а. е. м. Радиус атома: 110 пм Электроотрицательность: 1,90 ед. по шкале Полинга Агрегатное состояние: Твёрдое Плотность: 2,33 г/см³ при 25 °C Температура плавления: 1414 °C Температура кипения: 2900 °C

Кремний

Кре́мний (лат. Silicium), Si, химический элемент IV группы короткой формы (14-й группы длинной формы) периодической системы ; атомный номер 14, атомная масса 28,0855 а. е. м. Природный кремний состоит из трёх стабильных изотопов : 28 Si (92,2297 %), 29 Si (4,6832 %), 30 Si (3,0872 %). Искусственно получены радиоизотопы с массовыми числами 22–42.

Историческая справка

Широко распространённые на земле соединения кремния использовались человеком с каменного века ; например, с глубокой древности до железного века кремень применяли для выделки каменных орудий труда. Переработка соединений кремния – изготовление стекла – началась в 4-м тыс. до н. э. в Древнем Египте. Элементарный кремний получен в 1824–1825 гг. Й. Берцелиусом при восстановлении фторида SiF4 металлическим калием. Новому элементу было дано названий «силиций» (от лат. silex – кремень; русское название «кремний», введённое в 1834 г. Г. И. Гессом, также происходит от слова «кремень»).

Распространённость в природе

По распространённости в земной коре кремний – второй химический элемент (после кислорода): содержание кремния в литосфере составляет 29,5 % по массе. В свободном состоянии в природе не встречается. Важнейшие минералы, содержащие кремний, – алюмосиликаты и силикаты природные ( амфиболы природные, полевые шпаты, слюды и др.), а также кремнезёма минералы ( кварц и другие полиморфные модификации кремния диоксида ).

Свойства

Конфигурация внешней электронной оболочки атома кремния 3s 2 3p 2 . В соединениях проявляет степень окисления +4, редко +1, +2, +3, –4; электроотрицательность по Полингу 1,90, потенциалы ионизации Si 0 →Si + →Si 2+ →Si 3+ →Si 4+ соответственно равны 8,15; 16,34; 33,46 и 45,13 эВ; атомный радиус 110 пм, радиус иона Si 4+ 40 пм (координационное число 4), 54 пм (координационное число 6).

Кремний – тёмно-серое твёрдое хрупкое кристаллическое вещество с металлическим блеском. Кристаллическая решётка кубическая гранецентрированная; tпл 1414 °C, tкип 2900 °C, плотность 2330 кг/м 3 (при 25 °C). Теплоёмкость 20,1 Дж/(моль·К), теплопроводность 95,5 Вт/(м·К), диэлектрическая проницаемость 12; твёрдость по Моосу 7. При обычных условиях кремний – хрупкий материал; заметная пластическая деформация наблюдается при температурах выше 800 °C. Кремний прозрачен для ИК-излучения с длиной волны больше 1 мкм (коэффициент преломления 3,45 при длине волны 2–10 мкм). Диамагнитен (магнитная восприимчивость –3,9·10 –6 ). Кремний – полупроводник, ширина запрещённой зоны 1,21 эВ (0 К); удельное электрическое сопротивление 2,3·10 3 Ом·м (при 25 °C), подвижность электронов 0,135–0,145, дырок – 0,048–0,050 м 2 /(В·с). Электрические свойства кремния очень сильно зависят от наличия примесей. Для получения монокристаллов кремния с проводимостью р-типа используют легирующие добавки B, Al, Ga, In ( акцепторные примеси ), с проводимостью n-типа – P, As, Sb, Bi ( донорные примеси ).

Для чего кремний необходим человеку

Образец чистого кремния. Образец чистого кремния. Кремний на воздухе покрывается оксидной плёнкой, поэтому при низких температурах химически инертен; при нагревании выше 400 °C взаимодействует с кислородом (образуются оксид SiO и диоксид SiO2), галогенами ( кремния галогениды ), азотом ( кремния нитрид Si3N4), углеродом ( кремния карбид SiC) и др. Соединения кремня с водородом – силаны – получают косвенным путём. Кремний взаимодействует с металлами с образованием силицидов.

Мелкодисперсный кремний – восстановитель: при нагревании взаимодействует с парáми воды с выделением водорода, восстанавливает оксиды металлов до свободных металлов. Кислоты-неокислители пассивируют кремний вследствие образования на его поверхности нерастворимой в кислотах оксидной плёнки. Кремний растворяется в смеси концентрированной HNO3 с HF, при этом образуется кремнефтороводородная кислота:

3 S i + 4 H N O 3 + 18 H F = 3 H 2 [ S i F 6 ] + 4 N O + 8 H 2 О 3Si + 4HN O_ + 18HF = 3H_[SiF_] + 4NO + 8H_О 3 S i + 4 H N O 3 + 18 H F = 3 H 2 [ S i F 6 ] + 4 NO + 8 H 2 О.

Кремний (особенно мелкодисперсный) взаимодействует со щелочами с выделением водорода, например:

S i + 2 N a O H + H 2 O = N a 2 S i O 3 + 2 H 2 Si + 2NaOH + H_O = Na_SiO_ + 2H_ S i + 2 N a O H + H 2 O = N a 2 S i O 3 + 2 H 2 .

Биологическая роль

Кремний относится к микроэлементам. Суточная потребность человека в кремнии 20–50 мг (элемент необходим для правильного роста костей и соединительных тканей). В организм человека кремний попадает с пищей, а также с вдыхаемым воздухом в виде пылеобразного SiO2. При длительном вдыхании пыли, содержащей свободный SiO2, возникает силикоз.

Получение

Кремний технической чистоты (95–98 %) получают восстановлением SiO2 углеродом или металлами. Высокочистый поликристаллический кремний получают восстановлением SiCl4 или SiHCl3 водородом при температуре 1000–1100 °С, термическим разложением SiI4 или SiH4; монокристаллический кремний высокой чистоты – зонной плавкой или по методу Чохральского. Объём мирового производства кремния 2850 тыс. т/год (2020).

Применение

Кремний – основной материал микроэлектроники и полупроводниковых приборов; используется при изготовлении стёкол, прозрачных для ИК-излучения. Кремний является компонентом сплавов железа и цветных металлов (в малых концентрациях кремний повышает коррозионную стойкость и механическую прочность сплавов, улучшает их литейные свойства; в больших концентрациях может вызвать хрупкость); наибольшее значение имеют железные, медные и алюминиевые кремнийсодержащие сплавы. Кремний применяют в качестве исходного вещества для получения кремнийорганических соединений и силицидов.

Зломанов Владимир Павлович. Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2010.

Опубликовано 19 мая 2022 г. в 17:37 (GMT+3). Последнее обновление 24 апреля 2023 г. в 16:02 (GMT+3). Связаться с редакцией

Для чего кремний необходим человеку

Кремний (в организме)

Для чего кремний необходим человеку

Кре́мний (в организме) относится к числу химических элементов, необходимых для жизнедеятельности организма. Может присутствовать в составе различных растворимых в воде соединений (например, ортокремниевая кислота ), а также в виде нерастворимых поликремниевых кислот, аморфного кремнезёма, силикатов.

Кремнезём является основой створок ( панцирей ) диатомовых водорослей и скелета радиолярий, многих губок ; после отмирания этих организмов на дне водоёмов формируются мощные его отложения (диатомовые и радиоляриевые илы ). Скопления створок диатомовых водорослей образовали горную породу диатомит.

Кремний обнаружен у всех наземных растений. Наиболее богаты им хвощи, злаки, осоки, крапива, пальмы (в хвоще полевом, например, на долю кремния приходится около 96 % золы, в золе листьев сахарного тростника – около 60 %).

Кремний улучшает рост зерновых культур, повышает их устойчивость к полеганию. У позвоночных животных содержание кремния в зольных веществах обычно не превышает 0,5 %. В организме человека кремний присутствует практически во всех тканях. Соединения кремния необходимы для развития и функционирования эпителиальной и соединительной тканей; кремний способствует биосинтезу коллагена и образованию костной ткани, играет существенную роль в ряде метаболических процессов, особенно в обмене липидов.

Редакция биологии и биологических ресурсов

Опубликовано 23 ноября 2022 г. в 12:09 (GMT+3). Последнее обновление 23 ноября 2022 г. в 12:09 (GMT+3). Связаться с редакцией

Для чего кремний необходим человеку

Все материалы взяты из открытых источников

Https://www. osteo-endojournals. ru/jour/article/view/8886

Https://bigenc. ru/c/kremnii-b7103c

Https://bigenc. ru/c/kremnii-v-organizme-58bb7a

Для чего кремний необходим человеку

Для чего кремний необходим человеку

Кремний

Кремний

Историческая справка

Распространённость в природе

Свойства

Биологическая роль

Получение

Применение

Кремний (в организме)

Читайте также

Оставить комментарий Отменить написание

Декабрь 2024
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
						1
2	3	4	5	6	7	8
9	10	11	12	13	14	15
16	17	18	19	20	21	22
23	24	25	26	27	28	29
30	31