Кто открыл кремний - Только важное

Кремний – неметалл, но при различных условиях он может проявлять как кислотные, так и основные свойства. Он является типичным полупроводником и имеет очень широкое применение в электротехнике. Его физические и химические свойства во многом определяются его аллотропным состоянием. Чаще всего используется кристаллическая форма, поскольку ее свойства более желательны в народном хозяйстве.

Что такое кремний

Кремний также используется в металлургии в качестве добавки. Он может улучшить некоторые физические свойства производимых материалов. Рассмотрим, например, металлы, которые производятся для электротехнической промышленности. Добавление кремния к этим металлам позволяет регулировать их удельное сопротивление, что может быть очень важно в частных случаях. Стоит также отметить автомобильную промышленность. Сегодня подавляющее большинство автомобильных двигателей изготавливается из сплава алюминия и кремния, который обеспечивает двигателю заданные характеристики. По распространенности в литосфере кремний занимает почетное второе место после кислорода. Однако наиболее известной его формой, кремнеземом, является диоксид, и именно его свойства обусловили столь широкое применение.

Разработка кремния #45

В промышленности кремний технической чистоты получают путем восстановления расплавленного SiO2 с коксом при температуре около 1800 °C в рудно-термических шахтных печах. Чистота кремния, полученного таким способом, может достигать 99,9% (основные примеси – углерод, металлы).
Также возможна дальнейшая очистка кремния от примесей.
Очистка в лабораторных условиях может быть выполнена путем предварительного получения силицида магния Mg2Si. Затем из силицида магния с помощью соляной или уксусной кислоты получают газообразный моносилан SiH4. Моносилан очищают путем дистилляции, сорбции и других процессов, а затем разлагают на кремний и водород при температуре около 1000 °C.
2 Очистка кремния в промышленных масштабах осуществляется путем прямого хлорирования кремния. В результате образуются соединения состава SiCl4 и SiCl3H. Хлориды очищают различными методами (обычно дистилляцией и диспропорционированием) и окончательно восстанавливают чистым водородом при температуре 900-1100 °C.
3 Разрабатываются более дешевые, чистые и эффективные технологии очистки промышленного кремния. В 2010 году появились технологии очистки кремния с использованием фтора (вместо хлора); технологии дистилляции оксида кремния; технологии, основанные на удалении примесей, сосредоточенных на межкристаллических гранях.
Содержание примесей в рафинированном кремнии может быть снижено до 10-8-10-6% по весу.
Сверхчистый кремний в основном используется в производстве одноэлектронных устройств (нелинейных пассивных компонентов электрических цепей) и одночиповых микросхем. Чистый кремний, отходы сверхчистого кремния и очищенный металлургический кремний в форме кристаллического кремния являются основным сырьем для производства солнечной энергии.

Африканский марабу как представитель семейства аистовых

Вещество также может быть очищено путем получения силицида магния. Силицид обрабатывается соляной или уксусной кислотой. Получают силан, который очищают различными методами – сорбцией, ректификацией и т.д. Затем силан разлагается на водород и кремний при температуре 1000 C. В этом случае получается вещество с долей примесей 10-8-10-6%.
Кремний (Silicium, силиций, Si – обозначение в соединениях и химических реакциях). Это не металл, хотя по внешним признакам (металлический блеск, цвет) его трудно отличить от настоящих металлов. Он относится к полуметаллам (металлоидам). Кремний и железо образуют эвтектическую смесь, которая позволяет спекать (сплавлять) эти материалы с образованием ферросилициевой керамики при температурах намного ниже, чем температуры плавления железа и кремния. Образующийся в этой реакции силан SiH4 содержит примесь и других силанов, в частности дисилана Si2H6 и трисилана Si3H8, которые имеют цепочку атомов кремния, соединенных одинарными связями ( -Si-Si-Si-).

История

Неметалл в таблице Менделеева в 6 группе с углеродом, германием, оловом, что указывает на некоторую общность с этими веществами. Например, он связан с углеродом благодаря своей способности образовывать органические соединения. Кремний, как и германий, может проявлять металлические свойства в некоторых химических реакциях, что используется в синтезе. Ядро 29Si (как и протон) имеет ядерный спин I = 1/2 и все чаще используется в спектроскопии ЯМР. 31Si, образованный нейтронами на 30Si, имеет период полураспада 2,62 ч. Он может быть определен по характерному β-излучению и очень удобен для количественного определения кремния методом нейтронно-активационного анализа. Радионуклид 32Si имеет самый длинный период полураспада (~170 лет) и является мягким (низкоэнергетическим) β-излучателем.

Химические свойства

Подводя итоги, стоит отметить, что на сегодняшний день известно около полутора тысяч кремнийсодержащих минералов. Если говорить о кремнии, то муассанит – самый редкий и самый ценный из них. Содержание кремния в этом минерале достигает 70 процентов. Для сравнения, в минеральном кварце содержание кремния составляет всего 46 процентов.
В 1825 году шведский химик Йонс Якоб Берцелиус получил чистый элементарный кремний путем воздействия металлического калия на фторид кремния SiF4. Новый элемент был назван силицием (от латинского silex – кремень). Русское название “кремний” было введено в 1834 году русским химиком Германом Ивановичем Гессом. Греческое слово, переведенное как κρημνός, означает “утес, гора”.

Жасмин самбак как арабский вечнозеленый кустарник

Для травления кремния чаще всего используется смесь плавиковой и азотной кислот. В некоторые специальные травители добавляют хромовый ангидрид и другие вещества. Во время травления раствор травильной кислоты быстро нагревается до температуры кипения, поэтому скорость травления увеличивается во много раз.Для чего организму нужен кремний? Как мы уже говорили в начале статьи, Si играет важную роль в создании и поддержании здоровья костной ткани, кожи, волос, ногтей и кровеносных сосудов.

Биоблогер
2017 – 2021

Как и атомы углерода, атомы кремния характеризуются состоянием гибридизации sp3 орбиталей. В результате гибридизации чистый кристаллический кремний образует алмазоподобную решетку, в которой кремний является четырехвалентным. В соединениях кремний также обычно проявляется как четырехвалентный элемент с окислением +4 или -4. Существуют также двухвалентные соединения кремния, такие как оксид кремния (II) – SiO. Методы получения и производства кремния зависят от того, для каких целей он будет использоваться. В настоящее время кремний делится на три компонента в зависимости от его чистоты. Первый – это металлургическая марка кремния. Его чистота колеблется от 98% до 99%. Второй компонент – кремний солнечного качества, в котором уровень примесей составляет менее 0,01%. Третий компонент – кремний электронного класса, в котором уровень примесей составляет менее 0,000000001%.

Где и как мы получаем кремний

Электронные устройства на основе кремния в основном формируются из поверхностного слоя монокристалла (толщиной до десятков микрон), поэтому качество поверхности кристалла может оказывать значительное влияние на электрофизические свойства кремния, а значит, и на свойства создаваемого электронного устройства. Некоторые устройства создаются с помощью технологий, изменяющих поверхность монокристалла, таких как обработка поверхности кремния различными химическими реагентами и облучение.

Читайте далее: