Pogledajte polumetalni silicijum!
Silicijum je sivi i sjajni poluvodički metal koji se koristi za izradu čelika, solarnih ćelija i mikročipova.
Silicijum je drugi najzastupljeniji element u Zemljinoj kori (iza samo kiseonika) i osmi najzastupljeniji element u Univerzumu. U stvari, gotovo 30 posto težine Zemljine kore može se pripisati silicijumu.
Element s atomskim brojem 14 prirodno se nalazi u silikatnim mineralima, uključujući silicijum dioksid, feldspat i liskun, koji su glavne komponente uobičajenih stijena kao što su kvarc i pješčenjak.
Polumetalni (ili metaloidni) silicijum ima neka svojstva i metala i nemetala.
Poput vode, ali za razliku od većine metala, silicijum je zarobljen u tečnom stanju i širi se dok se skrući. Ima relativno visoke tačke topljenja i ključanja, a kada se kristalizira, formira kristalnu strukturu dijamanta.
Kritična za ulogu silicijuma kao poluprovodnika i njegovu upotrebu u elektronici je atomska struktura elementa, koja uključuje četiri valentna elektrona koji omogućavaju silicijumu da se lako veže sa drugim elementima.
Švedski hemičar Jones Jacob Berserlius zaslužan je za prvi izolacijski silicijum 1823. godine. Berzerlius je to postigao zagrevanjem metalnog kalijuma (koji je bio izolovan tek deset godina ranije) u lončiću zajedno sa kalijum fluorosilikatom.
Rezultat je bio amorfni silicijum.
Međutim, trebalo je duže da se dobije kristalni silicijum. Elektrolitički uzorak kristalnog silicijuma neće se proizvoditi još tri decenije.
Prva komercijalna upotreba silicijuma bila je u obliku ferosilicijuma.
Nakon modernizacije industrije čelika od strane Henryja Bessemera sredinom 19. stoljeća, došlo je do velikog interesovanja za metaluršku metalurgiju i istraživanja tehnologije čelika.
U vrijeme kada je ferosilicij prvi put komercijalno proizveden 1880-ih, vrijednost silicija u poboljšanju duktilnosti u livenom gvožđu i deoksidaciji čelika bila je prilično dobro shvaćena.
Rana proizvodnja ferosilicijuma vršena je u visokim pećima redukovanjem ruda koje sadrže silicijum drvenim ugljem, što je rezultiralo srebrnim livenim gvožđem, ferosilicijumom sa sadržajem silicijuma do 20 odsto.
Razvoj elektrolučnih peći početkom 20. stoljeća omogućio je ne samo povećanje proizvodnje čelika, već i povećanje proizvodnje ferosilicijuma.
Godine 1903. grupa specijalizirana za stvaranje ferolegura (Compagnie Generate d'Electrochimie) počela je s radom u Njemačkoj, Francuskoj i Austriji, a 1907. osnovana je prva komercijalna fabrika silicija u Sjedinjenim Državama.
Proizvodnja čelika nije bila jedina upotreba silicijumskih jedinjenja koja su komercijalizovana do kraja 19. veka.
Za proizvodnju umjetnih dijamanata 1890. Edward Goodrich Acheson je zagrijao aluminosilikat sa koksom u prahu i slučajno proizveo silicijum karbid (SiC).
Tri godine kasnije, Acheson je patentirao svoju proizvodnu metodu i osnovao kompaniju Carborundum za proizvodnju i prodaju abrazivnih proizvoda.
Početkom 20. stoljeća, provodljiva svojstva silicijum karbida su također bila ostvarena, a jedinjenje je korišteno kao detektor u ranim morskim radio uređajima. Patent za detektore silicijumskih kristala odobren je G. W. Pickardu 1906. godine.
Godine 1907. stvorena je prva dioda koja emituje svjetlost (LED) primjenom napona na kristal silicijum karbida.
Tokom 1930-ih, upotreba silicijuma se povećala razvojem novih hemijskih proizvoda, uključujući silane i silikone.
Rast elektronike u proteklom stoljeću također je neraskidivo povezan sa silicijumom i njegovim jedinstvenim svojstvima.
Dok se stvaranje prvih tranzistora – preteča modernih mikročipova – 1940-ih oslanjalo na germanijum, nije prošlo mnogo pre nego što je silicijum istisnuo svog metalnog rođaka kao izdržljiviji materijal za poluprovodničku podlogu.
Bell Labs i Texas Instruments započeli su komercijalnu proizvodnju silicijskih tranzistora 1954. godine.
Prva silicijumska integrisana kola napravljena su 1960-ih, a do 1970-ih razvijeni su silicijumski procesori.
S obzirom da je silicijumska poluprovodnička tehnologija osnova moderne elektronike i računarstva, nije iznenađujuće što centar ove industrije nazivamo „Silicijskom dolinom“.
(Za dubinski pogled na istoriju i razvoj tehnologije i mikročipova u Silicijumskoj dolini, toplo preporučujem dokumentarac American Experience pod nazivom "Silicijumska dolina").
Ubrzo nakon otkrića prvih tranzistora, rad Bell Labsa sa silicijumom doveo je do drugog velikog proboja 1954.: prve silicijumske fotonaponske (solarne) ćelije.
Prije toga, većina je smatrala nemogućem pomisao da se sunčeva energija iskoristi za stvaranje moći na Zemlji. Ali samo četiri godine kasnije, 1958. godine, prvi satelit sa silicijumskim solarnim panelima kružio je oko Zemlje.
Do 1970-ih, komercijalne primjene solarne tehnologije prerasle su u primjene na kopnu kao što je napajanje svjetala na naftnim platformama na moru i željezničkim prelazima.
U protekle dvije decenije upotreba solarne energije je eksponencijalno porasla. Danas silicijumske fotonaponske tehnologije čine oko 90 posto globalnog tržišta solarne energije.
Proizvodnja
Većina rafiniranog silicijuma svake godine - oko 80 posto - proizvodi se kao ferosilicij za upotrebu u proizvodnji željeza i čelika. Ferosilicij može sadržavati od 15 do 90% silicijuma u zavisnosti od zahtjeva topionice.
Legura željeza i silicija proizvodi se pomoću potopljene elektrolučne peći redukcijskim topljenjem. Silika gel mljevena ruda i izvor ugljika kao što je koksni ugalj (metalurški ugalj) se drobe i ubacuju u peć zajedno sa otpadnim metalom.
Na temperaturama iznad 1900 °C (3450 °F), ugljen reaguje sa kiseonikom prisutnim u rudi da bi se formirao gas ugljen monoksida. Preostalo gvožđe i silicijum se, u međuvremenu, kombinuju da bi se dobio rastopljeni ferosilicij, koji se može prikupiti tapkanjem po dnu peći.
Nakon što se ohladi i očvrsne, ferosilicij se može otpremiti i koristiti direktno u proizvodnji željeza i čelika.
Ista metoda, bez ugradnje gvožđa, koristi se za dobijanje silicijuma metalurškog kvaliteta, koji je čist više od 99 procenata. Metalurški silicijum se takođe koristi u proizvodnji čelika, kao i u proizvodnji aluminijumskih livenih legura i silanskih hemikalija.
Metalurški silicijum se klasifikuje prema nivoima nečistoća gvožđa, aluminijuma i kalcijuma prisutnih u leguri. Na primjer, 553 metalni silicijum sadrži manje od 0,5 posto željeza i aluminija i manje od 0,3 posto kalcija.
Svijet proizvede oko 8 miliona metričkih tona ferosilicijuma svake godine, a Kina čini oko 70 posto te količine. Glavni proizvođači su Erdos Metallurgy Group, Ningxia Rongsheng Ferroalloy, Group OM Materials i Elkem.
Godišnje se proizvede još 2,6 miliona metričkih tona metalurškog silicijuma – ili oko 20 posto ukupnog rafiniranog silicijumskog metala. Kina, opet, čini oko 80 posto ove proizvodnje.
Ono što je za mnoge iznenađujuće je da solarni i elektronski slojevi silicijuma čine samo malu količinu (manje od dva procenta) ukupne proizvodnje rafiniranog silicijuma.
Za nadogradnju na solarni silicijum metal (polisilicijum), čistoća se mora povećati na 99,9999% čistog čistog silicijuma (6N). To se radi na jedan od tri načina, a najčešći je Siemensov proces.
Siemensov proces uključuje hemijsko taloženje isparljivih gasova poznatog kao trihlorosilan. Na 1150 °C (2102 °F), trihlorosilan se upuhuje na silikonsko sjeme visoke čistoće postavljeno na kraju štapa. Dok prolazi, silicijum visoke čistoće iz gasa se taloži na seme.
Reaktor sa fluidiziranim slojem (FBR) i poboljšana tehnologija metalurškog kvaliteta (UMG) silikona se također koriste za nadogradnju metala u polisilicij pogodan za fotonaponsku industriju.
U 2013. godini proizvedeno je 230.000 metričkih tona polisilicijuma. Vodeći proizvođači uključuju GCL Poly, Wacker-Chemie i OCI.
Konačno, da bi silicij elektronike bio pogodan za industriju poluvodiča i neke fotonaponske tehnologije, polisilicij mora biti pretvoren u ultra čisti monokristalni silicij kroz Czochralski proces.
Da bi se to postiglo, polisilicijum se topi u lončiću na 1425 °C (2597 °F) u inertnoj atmosferi. Nataloženi sjemenski kristal se zatim uranja u rastopljeni metal i polako rotira i uklanja, ostavljajući vremena silicijumu da raste na materijalu sjemena.
Rezultirajući proizvod je štap (ili boule) od monokristalnog silicijumskog metala čija je čistoća čak 99,999999999 (11N) posto. Ovaj štap može biti dopiran borom ili fosforom ako je potrebno kako bi se po potrebi modificirala kvantnomehanička svojstva.
Monokristalni štap se može isporučiti kupcima takav kakav jeste, ili izrezan na oblatne i poliran ili teksturiran za određene korisnike.
Aplikacija
Dok se svake godine rafinira oko 10 miliona metričkih tona ferosilicijuma i silicijum metala, većina silicijuma na tržištu su zapravo minerali silicijuma, koji se koriste za proizvodnju svega od cementa, maltera i keramike do stakla i polimera.
Ferosilicij je, kao što je navedeno, najčešće korišteni oblik metala silicijuma. Od svoje prve upotrebe prije otprilike 150 godina, ferosilicij je ostao važan deoksidacijski agens u proizvodnji ugljika i nehrđajućeg čelika. Danas je proizvodnja čelika i dalje najveći potrošač ferosilicijuma.
Međutim, ferosilicij ima niz prednosti osim proizvodnje čelika. To je predlegura u proizvodnji ferosilicijuma magnezijuma, nodulator koji se koristi za proizvodnju kovanog gvožđa, a takođe i tokom Pidgeon procesa za rafinaciju magnezijuma visoke čistoće.
Ferosilicij se također može koristiti za izradu legura željeza otpornih na toplinu i koroziju, kao i silicijum čelika koji se koristi u proizvodnji elektromotora i jezgara transformatora.
Metalurški silicijum se može koristiti u proizvodnji čelika, ali i kao legirno sredstvo u livenju aluminijuma. Aluminijum-silikonski (Al-Si) automobilski dijelovi su lakši i jači od komponenti izlivenih od čistog aluminija. Automobilski dijelovi kao što su blokovi motora i gume neki su od najčešće korištenih dijelova od livenog aluminija.
Gotovo polovina metalurškog silicijuma koristi se u kemijskoj industriji za proizvodnju isparenog silicijuma (zgušnjivač i sredstvo za sušenje), silana (vezivo) i silikona (zaptivne mase, ljepila i maziva).
Fotonaponski polisilicijum se prvenstveno koristi u proizvodnji polisilicijumskih solarnih ćelija. Za proizvodnju jednog megavata solarnih modula potrebno je oko pet tona polisilicijuma.
Trenutno, polisilicijumska solarna tehnologija čini više od polovine solarne energije proizvedene na globalnom nivou, dok monosilicijumska tehnologija čini oko 35 procenata. Ukupno, 90 posto sunčeve energije koju koriste ljudi prikuplja se korištenjem silikonske tehnologije.
Monokristalni silicijum je takođe kritičan poluprovodnički materijal koji se nalazi u modernoj elektronici. Kao materijal supstrata koji se koristi u proizvodnji tranzistora sa efektom polja (FET), LED dioda i integrisanih kola, silicijum se može naći u gotovo svim računarima, mobilnim telefonima, tabletima, televizorima, radijima i drugim savremenim komunikacionim uređajima.
Procjenjuje se da više od trećine svih elektronskih uređaja sadrži tehnologiju poluvodiča baziranu na silicijumu.
Konačno, karbidni silicijum karbid se koristi u raznim elektronskim i neelektronskim aplikacijama, uključujući sintetički nakit, visokotemperaturne poluprovodnike, tvrdu keramiku, alate za rezanje, kočione diskove, abrazive, pancire i grejače.
- Oznaka - Si (silicijum);
- Period - III;
- Grupa - 14 (IVa);
- Atomska masa - 28,0855;
- Atomski broj - 14;
- Atomski radijus = 132 pm;
- Kovalentni radijus = 111 pm;
- Raspodjela elektrona - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 ;
- temperatura topljenja = 1412°C;
- tačka ključanja = 2355°C;
- Elektronegativnost (prema Paulingu/prema Alpredu i Rochowu) = 1,90/1,74;
- Oksidacijsko stanje: +4, +2, 0, -4;
- Gustina (br.) = 2,33 g/cm3;
- Molarni volumen = 12,1 cm 3 /mol.
Jedinjenja silicijuma:
Silicijum je prvi put izolovan u svom čistom obliku 1811. godine (Francuzi J. L. Gay-Lussac i L. J. Tenard). Čisti elementarni silicijum je dobijen 1825. (Šveđanin J. J. Berzelius). Hemijski element je dobio ime "silicijum" (u prevodu sa starogrčkog kao planina) 1834. godine (ruski hemičar G. I. Hess).
Silicijum je najčešći (posle kiseonika) hemijski element na Zemlji (sadržaj u zemljinoj kori je 28-29% po težini). U prirodi je silicijum najčešće prisutan u obliku silicijum dioksida (pijesak, kvarc, kremen, feldspat), kao i u silikatima i aluminosilikatima. U svom čistom obliku, silicijum je izuzetno rijedak. Mnogi prirodni silikati u svom čistom obliku su drago kamenje: smaragd, topaz, akvamarij - sve je to silicijum. Čisti kristalni silicijum(IV) oksid se javlja u obliku gorskog kristala i kvarca. Silicijum oksid, koji sadrži razne nečistoće, formira drago i poludrago kamenje - ametist, ahat, jaspis.
Rice. Struktura atoma silicijuma.
Elektronska konfiguracija silicijuma je 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 (vidi Elektronska struktura atoma). Na vanjskom energetskom nivou, silicijum ima 4 elektrona: 2 uparena na 3s podnivou + 2 neuparena u p-orbitalama. Kada atom silicijuma prijeđe u pobuđeno stanje, jedan elektron sa s-podnivoa "napušta" svoj par i kreće se na p-podnivo, gdje postoji jedna slobodna orbitala. Dakle, u pobuđenom stanju, elektronska konfiguracija atoma silicijuma ima sljedeći oblik: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3.
Rice. Prijelaz atoma silicija u pobuđeno stanje.
Dakle, silicijum u jedinjenjima može pokazati valencu od 4 (najčešće) ili 2 (vidi Valencija). Silicijum (kao i ugljenik), reagujući sa drugim elementima, formira hemijske veze u kojima može i da odustane od svojih elektrona i da ih prihvati, ali sposobnost prihvatanja elektrona u atomima silicija je manje izražena nego u atomima ugljika, zbog većeg silicijuma. atom.
Stanja oksidacije silicijuma:
- -4 : SiH 4 (silan), Ca 2 Si, Mg 2 Si (metalni silikati);
- +4 - najstabilniji: SiO 2 (silicijum oksid), H 2 SiO 3 (silicijumska kiselina), silikati i silicijum halogenidi;
- 0 : Si (jednostavna tvar)
Silicijum kao jednostavna supstanca
Silicijum je tamno siva kristalna supstanca sa metalnim sjajem. Kristalni silicijum je poluprovodnik.
Silicijum formira samo jednu alotropsku modifikaciju, sličnu dijamantu, ali ne tako jaku, budući da Si-Si veze nisu tako jake kao u molekuli ugljenika dijamanta (vidi Dijamant).
Amorfni silicijum- smeđi prah, sa tačkom topljenja od 1420°C.
Kristalni silicijum se dobija iz amorfnog silicijuma rekristalizacijom. Za razliku od amorfnog silicija, koji je prilično aktivna kemikalija, kristalni silicij je inertan u smislu interakcije s drugim supstancama.
Struktura kristalne rešetke silicijuma ponavlja strukturu dijamanta - svaki atom je okružen sa četiri druga atoma smještena na vrhovima tetraedra. Atomi se drže zajedno kovalentnim vezama, koje nisu tako jake kao ugljične veze u dijamantu. Iz tog razloga, čak i na br. Neke kovalentne veze u kristalnom silicijumu su prekinute, što dovodi do oslobađanja nekih elektrona, zbog čega silicijum ima malu električnu provodljivost. Kako se silicijum zagrijava, na svjetlu ili kada se dodaju određene nečistoće, povećava se broj prekinutih kovalentnih veza, uslijed čega se povećava broj slobodnih elektrona, a samim tim i električna provodljivost silicija.
Hemijska svojstva silicijuma
Kao i ugljik, silicij može biti i redukcijski i oksidacijski agens, ovisno o tome s kojom supstancom reagira.
Na br. silicijum je u interakciji samo sa fluorom, što se objašnjava prilično jakom kristalnom rešetkom silicijuma.
Silicijum reaguje sa hlorom i bromom na temperaturama većim od 400°C.
Silicijum reaguje sa ugljenikom i azotom samo na veoma visokim temperaturama.
- U reakcijama s nemetalima, silicijum djeluje kao redukciono sredstvo:
- u normalnim uslovima, od nemetala, silicijum reaguje samo sa fluorom, formirajući silicijum halogenid:
Si + 2F 2 = SiF 4 - na visokim temperaturama, silicijum reaguje sa hlorom (400°C), kiseonikom (600°C), azotom (1000°C), ugljenikom (2000°C):
- Si + 2Cl 2 = SiCl 4 - silicijum halogenid;
- Si + O 2 = SiO 2 - silicijum oksid;
- 3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 - silicijum nitrid;
- Si + C = SiC - karborund (silicijum karbid)
- u normalnim uslovima, od nemetala, silicijum reaguje samo sa fluorom, formirajući silicijum halogenid:
- U reakcijama sa metalima je silicijum oksidaciono sredstvo(formirano salicidi:
Si + 2Mg = Mg 2 Si - U reakcijama sa koncentriranim rastvorima alkalija, silicijum reaguje sa oslobađanjem vodonika, formirajući rastvorljive soli silicijumske kiseline, tzv. silikati:
Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2 - Silicijum ne reaguje sa kiselinama (osim HF).
Priprema i upotreba silicijuma
Dobijanje silicijuma:
- u laboratoriji - od silicijum dioksida (aluminijumska terapija):
3SiO 2 + 4Al = 3Si + 2Al 2 O 3 - u industriji - redukcijom silicijum oksida koksom (tehnički čisti silicijum) na visokoj temperaturi:
SiO 2 + 2C = Si + 2CO - Najčišći silicijum se dobija redukcijom silicijum tetrahlorida sa vodikom (cinkom) na visokoj temperaturi:
SiCl 4 +2H 2 = Si+4HCl
Aplikacija silikona:
- proizvodnja poluvodičkih radioelemenata;
- kao metalurški aditivi u proizvodnji spojeva otpornih na toplinu i kiseline;
- u proizvodnji fotoćelija za solarne baterije;
- kao ispravljači naizmenične struje.
Kao samostalan hemijski element, silicijum je postao poznat čovečanstvu tek 1825. godine. Što, naravno, nije spriječilo upotrebu silikonskih spojeva u toliko područja da je lakše navesti ona gdje se element ne koristi. Ovaj članak će rasvijetliti fizička, mehanička i korisna kemijska svojstva silicija i njegovih spojeva, primjene, a govorit ćemo i o tome kako silicij utječe na svojstva čelika i drugih metala.
Prvo, pogledajmo opće karakteristike silicija. Od 27,6 do 29,5% mase zemljine kore čini silicijum. U morskoj vodi koncentracija elementa je također značajna - do 3 mg/l.
U pogledu zastupljenosti u litosferi, silicijum je na drugom mestu posle kiseonika. Međutim, njegov najpoznatiji oblik, silicijum dioksid, je dioksid, a njegova svojstva su postala osnova za tako široku upotrebu.
Ovaj video će vam reći šta je silicij:
Koncept i karakteristike
Silicijum je nemetal, ali pod različitim uslovima može pokazati i kisela i bazična svojstva. To je tipičan poluvodič i izuzetno se koristi u elektrotehnici. Njegova fizička i hemijska svojstva su u velikoj mjeri određena njegovim alotropnim stanjem. Najčešće se radi o kristalnom obliku, jer su njegove kvalitete traženije u nacionalnoj ekonomiji.
- Silicijum je jedan od osnovnih makroelemenata u ljudskom tijelu. Njegov nedostatak štetno utiče na stanje koštanog tkiva, kose, kože i noktiju. Osim toga, silicijum utiče na performanse imunog sistema.
- U medicini su element, odnosno njegovi spojevi, svoju prvu primjenu našli upravo u tom svojstvu. Voda iz bunara obloženih silicijumom bila je ne samo čista, već je imala i pozitivan učinak na otpornost na zarazne bolesti. Danas jedinjenja sa silicijumom služe kao osnova za lekove protiv tuberkuloze, ateroskleroze i artritisa.
- Općenito, nemetal je malo aktivan, ali ga je teško pronaći u čistom obliku. To je zbog činjenice da se na zraku brzo pasivizira slojem dioksida i prestaje reagirati. Kada se zagrije, hemijska aktivnost se povećava. Kao rezultat toga, čovječanstvo je mnogo bolje upoznato sa spojevima materije, a ne sa samim sobom.
Dakle, silicijum formira legure sa gotovo svim metalima - silicidima. Svi se odlikuju vatrostalnošću i tvrdoćom i koriste se u odgovarajućim područjima: plinske turbine, peći za grijanje.
Nemetal je u tabeli D. I. Mendeljejeva stavljen u grupu 6 zajedno sa ugljenikom i germanijumom, što ukazuje na izvesnu sličnost sa ovim supstancama. Dakle, ono što ima zajedničko sa ugljenikom je njegova sposobnost da formira jedinjenja organskog tipa. Istovremeno, silicijum, kao i germanijum, može pokazati svojstva metala u nekim hemijskim reakcijama, koji se koristi u sintezi.
Prednosti i nedostaci
Kao i svaka druga tvar sa stanovišta upotrebe u nacionalnoj ekonomiji, silicij ima određene korisne ili ne baš korisne kvalitete. Važni su upravo za određivanje područja upotrebe.
- Značajna prednost supstance je njena dostupnost. Istina je da se u prirodi ne nalazi u slobodnom obliku, ali ipak, tehnologija proizvodnje silicija nije toliko komplicirana, iako je energetski zahtjevna.
- Druga najvažnija prednost je formiranje mnogih jedinjenja sa neobično korisnim svojstvima. To uključuje silane, silicide, dioksid i, naravno, široku paletu silikata. Sposobnost silicija i njegovih spojeva da formiraju složene čvrste otopine je gotovo beskonačna, što omogućava beskonačno dobivanje širokog spektra varijacija stakla, kamena i keramike.
- Poluprovodnička svojstva nemetal mu daje mjesto kao osnovni materijal u elektrotehnici i radiotehnici.
- Nemetalni je netoksičan, koji omogućava upotrebu u bilo kojoj industriji, a pritom ne pretvara tehnološki proces u potencijalno opasan.
Nedostaci materijala uključuju samo relativnu krhkost s dobrom tvrdoćom. Silicijum se ne koristi za nosive konstrukcije, ali ova kombinacija omogućava da se površina kristala pravilno obradi, što je važno za izradu instrumenata.
Razgovarajmo sada o osnovnim svojstvima silicijuma.
Svojstva i karakteristike
Budući da se kristalni silicijum najčešće koristi u industriji, važnija su njegova svojstva, koja su navedena u tehničkim specifikacijama. Fizička svojstva supstance su sljedeća:
- tačka topljenja – 1417 C;
- tačka ključanja – 2600 C;
- gustina je 2,33 g/cu. cm, što ukazuje na krhkost;
- toplotni kapacitet, kao ni toplotna provodljivost, nisu konstantni ni na najčistijim uzorcima: 800 J/(kg K), ili 0,191 cal/(g deg) i 84-126 W/(m K), ili 0,20-0, 30 cal/(cm·sec·deg) respektivno;
- transparentno do dugovalnog infracrvenog zračenja, koje se koristi u infracrvenoj optici;
- dielektrična konstanta – 1,17;
- tvrdoća po Mohsovoj skali – 7.
Električna svojstva nemetala u velikoj mjeri zavise od nečistoća. U industriji, ova karakteristika se koristi modulacijom željenog tipa poluprovodnika. Na normalnim temperaturama silicijum je krhak, ali kada se zagrije iznad 800 C, moguća je plastična deformacija.
Svojstva amorfnog silicijuma su upadljivo različita: vrlo je higroskopan i mnogo aktivnije reagira čak i na normalnim temperaturama.
Struktura i hemijski sastav, kao i svojstva silicijuma razmatraju se u videu ispod:
Sastav i struktura
Silicijum postoji u dva alotropna oblika, koji su podjednako stabilni na normalnim temperaturama.
- Crystal ima izgled tamno sivog praha. Supstanca, iako ima kristalnu rešetku nalik dijamantu, je krhka zbog pretjerano dugih veza između atoma. Zanimljiva su njegova poluprovodnička svojstva.
- Pri vrlo visokim pritiscima možete dobiti hexagonal modifikacija sa gustinom od 2,55 g/cu. cm.. Međutim, ova faza još nije dobila praktični značaj.
- Amorfna– smeđe-smeđi prah. Za razliku od kristalnog oblika, on reagira mnogo aktivnije. To nije toliko zbog inertnosti prvog oblika, koliko zbog činjenice da je u zraku tvar prekrivena slojem dioksida.
Osim toga, potrebno je uzeti u obzir još jednu vrstu klasifikacije koja se odnosi na veličinu kristala silicija, koji zajedno čine supstancu. Kristalna rešetka, kao što je poznato, pretpostavlja poredak ne samo atoma, već i struktura koje ovi atomi formiraju - takozvani poredak dugog dometa. Što je veća, to će supstanca biti homogenija po svojstvima.
- Monocrystalline– uzorak je jedan kristal. Njegova struktura je maksimalno uređena, svojstva su homogena i dobro predvidljiva. Ovo je materijal koji je najtraženiji u elektrotehnici. Međutim, to je i jedna od najskupljih vrsta, jer je proces dobijanja složen, a stopa rasta niska.
- Multikristalna– uzorak se sastoji od većeg broja krupnih kristalnih zrna. Granice između njih formiraju dodatne nivoe defekata, što smanjuje performanse uzorka kao poluprovodnika i dovodi do bržeg trošenja. Tehnologija uzgoja multikristala je jednostavnija, a samim tim i jeftiniji materijal.
- Polycrystalline– sastoji se od velikog broja zrna raspoređenih nasumično jedno u odnosu na drugo. Ovo je najčistiji tip industrijskog silicijuma koji se koristi u mikroelektronici i solarnoj energiji. Često se koristi kao sirovina za uzgoj multi- i monokristala.
- Amorfni silicijum takođe zauzima posebno mesto u ovoj klasifikaciji. Ovdje se red atoma održava samo na najkraćim udaljenostima. Međutim, u elektrotehnici se još uvijek koristi u obliku tankih filmova.
Proizvodnja bez metala
Dobivanje čistog silicijuma nije tako lako, s obzirom na inertnost njegovih spojeva i visoku tačku topljenja većine njih. U industriji najčešće pribjegavaju redukciji ugljičnim dioksidom. Reakcija se odvija u lučnim pećima na temperaturi od 1800 C. Na taj način se dobija nemetal čistoće 99,9%, što nije dovoljno za njegovu upotrebu.
Dobiveni materijal se hlorira kako bi se dobili kloridi i hidrokloridi. Zatim se spojevi pročišćavaju svim mogućim metodama od nečistoća i redukuju vodonikom.
Supstanca se takođe može pročistiti dobijanjem magnezijum silicida. Silicid je izložen hlorovodoničnom ili sirćetnom kiselinom. Dobija se silan, a potonji se pročišćava raznim metodama - sorpcijom, rektifikacijom i tako dalje. Zatim se silan razlaže na vodonik i silicijum na temperaturi od 1000 C. U ovom slučaju se dobija supstanca sa udjelom nečistoća od 10 -8 -10 -6%.
Primjena supstance
Za industriju, elektrofizičke karakteristike nemetala su od najvećeg interesa. Njegov monokristalni oblik je poluprovodnik sa indirektnim procepom. Njegova svojstva određuju nečistoće, što omogućava dobijanje kristala silicija sa određenim svojstvima. Dakle, dodavanje bora i indija omogućava uzgoj kristala s provodljivošću rupa, a uvođenje fosfora ili arsena omogućava uzgoj kristala elektronske vodljivosti.
- Silicijum doslovno služi kao osnova moderne elektrotehnike. Od njega se prave tranzistori, fotoćelije, integrirana kola, diode i tako dalje. Štaviše, funkcionalnost uređaja gotovo uvijek je određena samo prizemnim slojem kristala, što određuje vrlo specifične zahtjeve za površinsku obradu.
- U metalurgiji se tehnički silicijum koristi i kao modifikator legure - daje veću čvrstoću, i kao komponenta - u, na primer, i kao deoksidaciono sredstvo - u proizvodnji livenog gvožđa.
- Ultračisti i pročišćeni metalurški materijali čine osnovu solarne energije.
- Nemetalni dioksid se u prirodi pojavljuje u mnogo različitih oblika. Njegove kristalne sorte - opal, ahat, karneol, ametist, gorski kristal - našle su svoje mjesto u nakitu. U metalurgiji, građevinarstvu i radioelektronici koriste se modifikacije koje nisu toliko atraktivne - kremen, kvarc.
- Jedinjenje nemetala sa ugljenikom, karbida, koristi se u metalurgiji, izradi instrumenata i hemijskoj industriji. To je širokopojasni poluprovodnik, karakteriziran visokom tvrdoćom - 7 po Mohsovoj skali, i čvrstoćom, što mu omogućava da se koristi kao abrazivni materijal.
- Silikati - odnosno soli silicijumske kiseline. Nestabilan, lako se raspada pod uticajem temperature. Njihova izuzetna karakteristika je da formiraju brojne i raznovrsne soli. Ali potonji su osnova za proizvodnju stakla, keramike, zemljanog posuđa, kristala itd. Možemo sa sigurnošću reći da se moderna konstrukcija zasniva na raznim silikatima.
- Staklo ovdje predstavlja najzanimljiviji slučaj. Njegova osnova su aluminosilikati, ali beznačajne primjese drugih tvari - obično oksida - daju materijalu puno različitih svojstava, uključujući boju. -, zemljano posuđe, porcelan, zapravo, ima istu formulu, ali sa drugačijim omjerom komponenti, a i njegova raznolikost je zadivljujuća.
- Nemetal ima još jednu sposobnost: formira spojeve poput ugljičnih, u obliku dugog lanca atoma silicija. Takva jedinjenja se nazivaju organosilicijumska jedinjenja. Opseg njihove primjene nije ništa manje poznat - to su silikoni, brtvila, maziva i tako dalje.
Silicijum je veoma čest element i ima neobično veliki značaj u mnogim oblastima nacionalne ekonomije. Štoviše, aktivno se koristi ne samo sama tvar, već i svi njeni različiti i brojni spojevi.
Ovaj video će vam reći o svojstvima i primjeni silicija:
Silicijum
SILICON-I; m.[iz grčkog krēmnos - litica, stijena] Hemijski element (Si), tamno sivi kristali s metalnim sjajem nalaze se u većini stijena.
◁ Silicijum, oh, oh. K soli. Silicijum (vidi 2.K.; 1 bod).
silicijum(lat. Silicijum), hemijski element IV grupe periodnog sistema. Tamno sivi kristali s metalnim sjajem; gustina 2,33 g/cm 3, t pl 1415ºC. Otporan na hemijske uticaje. Čini 27,6% mase zemljine kore (2. mjesto među elementima), glavni minerali su silicijum i silikati. Jedan od najvažnijih poluvodičkih materijala (tranzistori, termistori, fotoćelije). Sastavni dio mnogih čelika i drugih legura (povećava mehaničku čvrstoću i otpornost na koroziju, poboljšava svojstva livenja).
SILICONSILICION (lat. Silicium od silex - kremen), Si (čita se “silicijum”, ali danas prilično često kao “si”), hemijski element sa atomskim brojem 14, atomske mase 28,0855. Rusko ime dolazi od grčkog kremnos - litica, planina.
Prirodni silicijum se sastoji od mešavine tri stabilna nuklida (cm. NUKLID) sa masenim brojevima 28 (prevladava u smjesi, sadrži 92,27% masenog udjela), 29 (4,68%) i 30 (3,05%). Konfiguracija vanjskog elektronskog sloja neutralnog nepobuđenog atoma silicija 3 s 2
R 2
. U jedinjenjima obično pokazuje oksidaciono stanje od +4 (valencija IV) i vrlo retko +3, +2 i +1 (valentnost III, II i I, respektivno). U periodnom sistemu Mendeljejeva, silicijum se nalazi u grupi IVA (u grupi ugljenika), u trećem periodu.
Radijus neutralnog atoma silicijuma je 0,133 nm. Sekvencijalne energije jonizacije atoma silicijuma su 8,1517, 16,342, 33,46 i 45,13 eV, a afinitet prema elektronu je 1,22 eV. Radijus Si 4+ jona sa koordinacionim brojem 4 (najčešći u slučaju silicijuma) je 0,040 nm, sa koordinacionim brojem 6 - 0,054 nm. Prema Paulingovoj skali, elektronegativnost silicijuma je 1,9. Iako se silicijum obično klasifikuje kao nemetal, po brojnim svojstvima zauzima srednju poziciju između metala i nemetala.
U slobodnom obliku - smeđi prah ili svijetlosivi kompaktni materijal s metalnim sjajem.
Istorija otkrića
Jedinjenja silicijuma poznata su čovjeku od pamtivijeka. Ali čovjek se sa jednostavnom supstancom silicijum upoznao tek prije otprilike 200 godina. Zapravo, prvi istraživači koji su dobili silicijum bili su Francuzi J. L. Gay-Lussac (cm. GAY LUSSAC Joseph Louis) i L. J. Tenard (cm. TENAR Louis Jacques). Oni su 1811. otkrili da zagrijavanje silicijum fluorida sa metalnim kalijumom dovodi do stvaranja smeđe-smeđe supstance:
SiF 4 + 4K = Si + 4KF, međutim, sami istraživači nisu izveli ispravan zaključak o dobijanju nove jednostavne supstance. Čast da otkrije novi element pripada švedskom hemičaru J. Berzeliusu (cm. BERZELIUS Jens Jacob), koji je takođe zagrevao jedinjenje sastava K 2 SiF 6 sa metalnim kalijumom da bi dobio silicijum. Dobio je isti amorfni prah kao i francuski hemičari, a 1824. objavio je novu elementarnu supstancu, koju je nazvao "silicijum". Kristalni silicijum je tek 1854. dobio francuski hemičar A. E. Sainte-Clair Deville. (cm. SAINT-CLAIR DEVILLE Henri Etienne) .
Biti u prirodi
Po zastupljenosti u zemljinoj kori, silicijum je na drugom mestu među svim elementima (posle kiseonika). Silicijum čini 27,7% mase zemljine kore. Silicijum je komponenta nekoliko stotina različitih prirodnih silikata (cm. SILIKATI) i aluminosilikati (cm. ALUMINIJSKI SILIKATI). Silicijum, ili silicijum dioksid, takođe je široko rasprostranjen (cm. silicijum dioksid) SiO 2 (rečni pesak (cm. pijesak), kvarc (cm. KVARC), kremen (cm. kremen) itd.), koji čine oko 12% zemljine kore (po masi). Silicijum se u prirodi ne pojavljuje u slobodnom obliku.
Potvrda
U industriji se silicijum proizvodi redukovanjem taline SiO 2 koksom na temperaturi od oko 1800°C u lučnim pećima. Čistoća silicijuma dobijenog na ovaj način je oko 99,9%. Budući da je za praktičnu upotrebu potreban silicijum veće čistoće, nastali silicijum se hloriše. Nastaju jedinjenja sastava SiCl 4 i SiCl 3 H. Ovi hloridi se dalje na različite načine prečišćavaju od nečistoća i u završnoj fazi se redukuju čistim vodonikom. Takođe je moguće pročistiti silicijum tako što se prvo dobije magnezijum silicid Mg 2 Si. Zatim, hlapljivi monosilan SiH 4 se dobija iz magnezijevog silicida upotrebom hlorovodonične ili sirćetne kiseline. Monosilan se dalje pročišćava rektifikacijom, sorpcijom i drugim metodama, a zatim razlaže na silicijum i vodonik na temperaturi od oko 1000°C. Sadržaj nečistoća u silicijumu dobijenom ovim metodama smanjen je na 10 -8 -10 -6% težinski.
Fizička i hemijska svojstva
Kristalna rešetka silicijumskog facecentriranog kubnog tipa dijamanta, parametar a = 0,54307 nm (druge polimorfne modifikacije silicijuma su dobijene pri visokim pritiscima), ali zbog veće dužine veze između Si-Si atoma u poređenju sa dužinom C-C veze, tvrdoća silicijuma je znatno manja od tvrdoće dijamanta.
Gustina silicijuma je 2,33 kg/dm3. Tačka topljenja 1410°C, tačka ključanja 2355°C. Silicijum je krhak, samo kada se zagreje iznad 800°C postaje plastična tvar. Zanimljivo je da je silicijum transparentan za infracrveno (IR) zračenje.
Elementarni silicijum je tipičan poluprovodnik (cm. POLUPROVODNICI). Razmak u pojasu na sobnoj temperaturi je 1,09 eV. Koncentracija nosilaca struje u silicijumu sa intrinzičnom provodljivošću na sobnoj temperaturi je 1,5·10 16 m -3. Na električna svojstva kristalnog silicijuma uvelike utiču mikronečistoće koje sadrži. Za dobijanje monokristala silicijuma sa provodljivošću rupa, u silicijum se uvode aditivi elemenata III grupe - bora. (cm. BOR (hemijski element)), aluminijum (cm. ALUMINIJUM), galijum (cm. GALIJA) i Indija (cm. INDIJ), sa elektronskom provodljivošću - dodaci elemenata V grupe - fosfor (cm. FOSFOR), arsen (cm. ARSEN) ili antimona (cm. ANTIMON). Električna svojstva silicijuma mogu se mijenjati promjenom uvjeta obrade monokristala, posebno obradom površine silicija raznim kemijskim agensima.
Hemijski je silicijum neaktivan. Na sobnoj temperaturi reaguje samo sa gasovitim fluorom, što dovodi do stvaranja isparljivog silicijum tetrafluorida SiF 4 . Kada se zagrije na temperaturu od 400-500°C, silicijum reaguje sa kiseonikom da bi se formirao dioksid SiO2, sa hlorom, bromom i jodom da bi se formirali odgovarajući veoma isparljivi tetrahalid SiHal 4.
Silicijum ne reaguje direktno sa vodonikom; jedinjenja silicijuma sa vodonikom su silani (cm. SILANS) sa opštom formulom Si n H 2n+2 - dobijeno indirektno. Monosilan SiH 4 (koji se često naziva jednostavno silan) se oslobađa kada metalni silicidi reaguju sa kiselim rastvorima, na primer:
Ca 2 Si + 4HCl = 2CaCl 2 + SiH 4
Silan SiH 4 koji nastaje u ovoj reakciji sadrži mješavinu drugih silana, posebno disilana Si 2 H 6 i trisilana Si 3 H 8, u kojima se nalazi lanac atoma silicija međusobno povezanih jednostrukim vezama (-Si-Si-Si -) .
Sa azotom, silicijum na temperaturi od oko 1000°C formira nitrid Si 3 N 4, sa borom - termički i hemijski stabilne boride SiB 3, SiB 6 i SiB 12. Jedinjenje silicijuma i njegov najbliži analog prema periodnom sistemu - ugljik - silicijum karbid SiC (karbound (cm. CARBORUNDUM)) karakteriše visoka tvrdoća i niska hemijska reaktivnost. Karborund se široko koristi kao abrazivni materijal.
Kada se silicijum zagreva sa metalima, nastaju silicidi (cm. SILICIDI). Silicidi se mogu podijeliti u dvije grupe: ionsko-kovalentni (silicidi alkalnih, zemnoalkalnih metala i magnezijuma kao što su Ca 2 Si, Mg 2 Si itd.) i metalni (silicidi prelaznih metala). Silicidi aktivnih metala se razlažu pod uticajem kiselina, silicidi prelaznih metala su hemijski stabilni i ne raspadaju se pod dejstvom kiselina. Silicidi slični metalima imaju visoke tačke topljenja (do 2000°C). Najčešće nastaju metalni silicidi sastava MSi, M 3 Si 2, M 2 Si 3, M 5 Si 3 i MSi 2. Silicidi slični metalima su hemijski inertni i otporni na kiseonik čak i na visokim temperaturama.
Silicijum dioksid SiO 2 je kiseli oksid koji ne reaguje sa vodom. Postoji u obliku nekoliko polimorfa (kvarc (cm. KVARC), tridimit, kristobalit, staklast SiO 2). Od ovih modifikacija, kvarc je od najveće praktične važnosti. Kvarc ima piezoelektrična svojstva (cm. PIJEZOELEKTRIČNI MATERIJALI), proziran je za ultraljubičasto (UV) zračenje. Odlikuje ga vrlo nizak koeficijent toplinskog širenja, tako da posuđe od kvarca ne puca pri promjenama temperature do 1000 stepeni.
Kvarc je hemijski otporan na kiseline, ali reaguje sa fluorovodoničnom kiselinom:
SiO 2 + 6HF =H 2 + 2H 2 O
i fluorovodonik plin HF:
SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O
Ove dvije reakcije se široko koriste za jetkanje stakla.
Kada se SiO 2 stapa sa alkalijama i bazičnim oksidima, kao i sa karbonatima aktivnih metala, nastaju silikati (cm. SILIKATI)- soli vrlo slabih u vodi netopivih silicijumskih kiselina koje nemaju stalan sastav (cm. silicijumske kiseline) opća formula xH 2 O ySiO 2 (prilično često u literaturi ne pišu baš precizno ne o silicijumskoj kiselini, već o silicijumskoj kiselini, iako u stvari govore o istoj stvari). Na primjer, natrijev ortosilikat se može dobiti:
SiO 2 + 4NaOH = (2Na 2 O) SiO 2 + 2H 2 O,
kalcijum metasilikat:
SiO 2 + CaO = CaO SiO 2
ili miješani kalcijum i natrijev silikat:
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2CO 2
Prozorsko staklo je napravljeno od Na 2 O·CaO·6SiO 2 silikata.
Treba napomenuti da većina silikata nema konstantan sastav. Od svih silikata, samo natrijum i kalijev silikat su rastvorljivi u vodi. Otopine ovih silikata u vodi nazivaju se rastvorljivo staklo. Zbog hidrolize ove otopine karakterizira visoko alkalna sredina. Hidrolizirane silikate karakterizira stvaranje ne pravih, već koloidnih otopina. Kada se rastvori natrijevih ili kalijevih silikata zakiseli, taloži se želatinasti bijeli talog hidratizirane silicijumske kiseline.
Glavni strukturni element i čvrstog silicijum dioksida i svih silikata je grupa u kojoj je atom silicijuma Si okružen tetraedrom od četiri atoma kiseonika O. U ovom slučaju, svaki atom kiseonika je povezan sa dva atoma silicija. Fragmenti se mogu međusobno povezati na različite načine. Među silikatima, prema prirodi veza u njihovim fragmentima, dijele se na otočne, lančane, trakaste, slojevite, okvirne i druge.
Kada se SiO 2 reducira silicijumom na visokim temperaturama, nastaje silicijum monoksid sastava SiO.
Silicijum se odlikuje stvaranjem organosilicijumskih jedinjenja (cm. ORGANOSILONSKA JEDINJENJA), u kojem su atomi silicijuma povezani u duge lance zbog premošćivanja atoma kiseonika -O-, a svakom atomu silicijuma, pored dva O atoma, još dva organska radikala R 1 i R 2 = CH 3, C 2 H 5, C 6 su pričvršćeni H 5, CH 2 CH 2 CF 3, itd.
Aplikacija
Silicijum se koristi kao poluprovodnički materijal. Kvarc se koristi kao piezoelektrik, kao materijal za proizvodnju hemijskog (kvarcnog) posuđa otpornog na toplotu i UV lampe. Silikati se široko koriste kao građevinski materijali. Prozorska stakla su amorfni silikati. Organosilikonski materijali odlikuju se visokom otpornošću na habanje i široko se koriste u praksi kao silikonska ulja, ljepila, gume i lakovi.
Biološka uloga
Za neke organizme silicijum je važan biogeni element (cm. BIOGENI ELEMENTI). Dio je potpornih struktura u biljkama i skeletnih struktura kod životinja. Silicijum u velikim količinama koncentrišu morski organizmi - dijatomeje. (cm. DIJATOMSKE ALGE), radiolarije (cm. RADIOLARIJA), sunđeri (cm. SPUNĐE). Ljudsko mišićno tkivo sadrži (1-2)·10 -2% silicijuma, koštano tkivo - 17·10 -4%, krv - 3,9 mg/l. Do 1 g silicijuma ulazi u ljudski organizam sa hranom svakog dana.
Jedinjenja silicijuma nisu otrovna. Ali veoma je opasno udisanje visoko dispergovanih čestica i silikata i silicijum dioksida, nastalih, na primer, tokom miniranja, pri klesanju stena u rudnicima, tokom rada mašina za peskarenje itd. Mikročestice SiO 2 koje dospeju u pluća kristališu se. u njima, a nastali kristali uništavaju plućno tkivo i izazivaju tešku bolest - silikozu (cm. SILIKOZA). Kako biste spriječili da ova opasna prašina uđe u vaša pluća, trebali biste koristiti respirator kako biste zaštitili svoj respiratorni sistem.
enciklopedijski rječnik. 2009 .
Sinonimi:Pogledajte šta je "silicijum" u drugim rječnicima:
- (simbol Si), rasprostranjeni sivi hemijski element IV grupe periodnog sistema, nemetal. Prvi ga je izolovao Jens BERZELIUS 1824. Silicijum se nalazi samo u jedinjenjima kao što je SILICA (silicijum dioksid) ili u... ... Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik
Silicijum- proizvodi se gotovo isključivo karbotermalnom redukcijom silicijum dioksida pomoću električnih lučnih peći. Loš je provodnik toplote i struje, tvrđi je od stakla, obično u obliku praha ili češće bezobličnih komada... Zvanična terminologija
SILICON- chem. element, nemetal, simbol Si (lat. Silicium), at. n. 14, at. m. 28.08; poznati su amorfni i kristalni silicijum (koji je izgrađen od iste vrste kristala kao i dijamant). Amorfni K. smeđi prah kubične strukture u visoko dispergovanim ... ... Velika politehnička enciklopedija
- (Silicijum), Si, hemijski element IV grupe periodnog sistema, atomski broj 14, atomska masa 28,0855; nemetalni, tačka topljenja 1415°C. Silicijum je drugi najzastupljeniji element na Zemlji nakon kiseonika, njegov sadržaj u zemljinoj kori iznosi 27,6% po težini. Moderna enciklopedija
Si (lat. Silicium * a. silicijum, silicijum; n. Silizium; f. silicijum; i. siliseo), hem. element periodične grupe IV. Mendeljejev sistem, at. n. 14, at. m. 28,086. U prirodi postoje 3 stabilna izotopa: 28Si (92,27), 29Si (4,68%), 30Si (3 ... Geološka enciklopedija
Silikonski mineral silicijum Raznovrsnost silicijum dioksida - crna, tamno siva ili svijetla - prilično je uobičajena u prirodi i čovjeku je to vrlo dobro poznato. Ali lekovita svojstva silicijuma postala su poznata tek nedavno: krajem 70-ih godina 20. veka. Iako se čovječanstvo sa silicijumom upoznalo veoma davno.
Kremen je kamen koji je postavio temelje ljudske civilizacije. Kroz kameno doba kremen je služio kao materijal za izradu oruđa i lova, a koristio se i za paljenje vatre. Ljekovita svojstva kremena spominju se u raspravama drevnih filozofa. Korišćen je za odsecanje bradavica, ukrašavanje zidova u prostorijama u kojima se čuvalo meso, posipanje rana u obliku praha, koji je sprečavao gangrenu; silicijumski mlinski kamen u mlinovima omogućavao je dobijanje brašna odličnog peciva i ukusa. Dugo su dno i unutrašnja površina bunara bili obloženi silicijumom, jer je primećeno da ljudi koji piju vodu iz takvih bunara manje obolevaju, a takva voda je bila neobično bistra, ukusna i lekovita.
U prirodi se silicijum javlja u obliku široko rasprostranjenih minerala - kvarc, kalcedon, opal itd. U grupu ovih minerala spadaju kornelijan, And jasper, rhinestone, ahat, opal, ametist i mnogo drugog kamenja. Osnova ovih minerala je silicijum dioksid ili silicijum dioksid, ali su gustina, boja i neka druga svojstva različita. Osim silicijum dioksida, silicijum sadrži oko 20 hemijskih elemenata od kojih su glavni Mg, Ca, P, Sr, Mn, Cu, Zn, itd. Otuda tolika imena. Ali najpoznatiji među predstavnicima ove porodice je nesumnjivo kremen. Većina zemljine kore sastoji se od neorganskih jedinjenja silicijuma (28 vol.%).
Silicijum (Silicijum - lat.) hemijski element, atomski broj 14, grupa IV periodnog sistema. Atomi silicijuma čine osnovu gline, peska i kamenja. Možemo reći da je cijeli anorganski svijet povezan sa silicijumom. U prirodnim uslovima, silicijumski minerali se nalaze u kalcitima i kredi.
Silicijum je drugi najzastupljeniji element u zemljinoj kori nakon kiseonika i čini oko trećine njegove ukupne težine. Svaki šesti atom u zemljinoj kori je atom silicijuma. Morska voda sadrži čak više silicijuma nego fosfora, koji je toliko neophodan za život na Zemlji.
U našem tijelu, silicijum se nalazi u štitnoj žlijezdi, nadbubrežnim žlijezdama i hipofizi. Njegova najveća koncentracija nalazi se u kosi i noktima.
Silicijum je takođe deo kolagena, glavnog proteina vezivnog tkiva. Njegova glavna uloga je da učestvuje u hemijskoj reakciji koja drži zajedno pojedinačna vlakna kolagena i elastina, dajući vezivnom tkivu snagu i elastičnost. Silicijum je takođe komponenta kolagena u kosi i noktima i igra važnu ulogu u zarastanju kostiju tokom preloma.
Silicijum ima posebnu ulogu u životu i zdravlju ljudi, kao i flori i fauni. Biljke apsorbuju silicijum u obliku rastvorenih silicijumskih kiselina, silikata i koloidnog silicijum dioksida. Nedostatak silicijuma negativno utiče na klijanje, rast i prinos žitarica, uglavnom pirinča, kao i šećerne trske, suncokreta, usjeva poput krompira, cvekle, šargarepe, krastavca i paradajza. Sa povrćem, voćem, mlekom, mesom i drugim proizvodima, osoba treba da konzumira 10-20 mg silicijuma dnevno. Ova količina je neophodna za normalno funkcionisanje, rast i razvoj organizma.
Naučna istraživanja o ulozi silicijuma za zdravlje ljudi obrađena su u monografijama V. Krivenko i dr. „Litoterapija“, M., 1994., E. Mikheeva „Lekovita svojstva silicijuma“, Sankt Peterburg, 2002., radovi M. Voronkov i I. Kuznjecov (Akademija nauka SSSR, Sibirski ogranak, 1984), A. Panicheva, L. Zardashvili, N. Semenova, itd. Pokazalo se da silicijum učestvuje u razmeni fluora, magnezijuma, itd. aluminijuma i drugih mineralnih jedinjenja, ali je posebno usko u interakciji sa stroncijumom i kalcijumom Jedan od mehanizama djelovanja silicija je da zbog svojih kemijskih svojstava stvara električno nabijene koloidne sisteme koji imaju svojstvo adsorbiranja virusa i patogena koji su neuobičajeni za čovjeka.
Neke biljke su sposobne koncentrirati silicijum. Ovo Jerusalimska artičoka, rotkvica, maslina A, ribizla, konjski rep itd. Mnogo se silicijuma akumulira u žitaricama, posebno u omotaču sjemena (mekinje): pirinač, zob, proso, ječam, soja. Prilikom mljevenja zrna u mlinu, ona se oslobađaju ljuske, čime se lišavaju silicija i na taj način obezvrijeđuju.
Mineralne vode su takođe bogate silicijumom. Ali rafinirani šećer je praktički lišen silicija. Samo nerafinirani žuti šećer ima silicijum i stoga je od velike vrijednosti.
Preslica se odlikuje visokim sadržajem silicija - rasprostranjene biljke domaće flore, koje se u posljednje vrijeme sve češće koriste u narodnoj medicini. U tom pogledu dobro su se dokazali ekstrakt ulja čička, ekstrakt preslice i organska jedinjenja silicija (ceramidi) uključena u lijek pod nazivom ulje čička sa ekstraktom preslice (sa ceramidima). Posebna istraživanja su pokazala da ovaj lijek:
Preporuke za upotrebu: kada je struktura kose oštećena zbog vanjskih ili unutrašnjih faktora, kao i kada je kosa prorijeđena i bez sjaja.
Način primjene: Nanesite toplo ulje na kosu i vlasište, nježno i temeljito utrljajte najmanje 15 minuta (izbjegavajte nagle i intenzivne pokrete, jer se time lomi i čupa kosa), a zatim ravnomjerno rasporedite ulje po cijeloj dužini kose. Nanesite 1 sat, a zatim isperite blagim šamponom.
Silicijum je također odgovoran za osiguravanje zaštitnih funkcija, metaboličkih procesa i detoksikacije. Djeluje kao biološki agens za "poprečno povezivanje" uključen u formiranje molekularne "arhitekture" polisaharida i njihovih kompleksa s proteinima, daje elastičnost vezivnom tkivu, dio je elastina krvnih žila, daje snagu, elastičnost i nepropusnost. na njihove zidove i sprečava prodiranje lipida u krvnu plazmu.
Istraživanja su pokazala da silicijum u vodi potiskuje bakterije koje izazivaju fermentaciju i propadanje, taloži teške metale, neutrališe hlor i apsorbuje radionuklide. U živom organizmu biološki aktivne silicijumske supstance, zajedno sa proteinskim strukturama, doprinose stvaranju enzima, aminokiselina i hormona. Silicijum je posebno neophodan u vezivnom tkivu; nalazi se u štitnoj žlezdi, nadbubrežnim žlezdama i hipofizi. Ima dosta silicijuma u kosi. Njegova najveća koncentracija nalazi se u kosi i noktima.
silicijum:
Nedostatak silicijuma u organizmu dovodi do:
Pronađena je veza između koncentracije silicijuma u vodi za piće i kardiovaskularnih bolesti. Tuberkuloza, dijabetes, guba, hepatitis, hipertenzija, katarakta, artritis, rak praćeni su smanjenjem koncentracije silicijuma u tkivima i organima, odnosno poremećajem njegovog metabolizma.
U međuvremenu, naše tijelo gubi silicijum svaki dan – u prosjeku unosimo 3,5 mg silicijuma dnevno s hranom i vodom, a gubimo oko 9 mg!
Uzroci nedostatka silicijuma u organizmu:
Obično se smanjenje sadržaja silicija javlja u pozadini općeg nedostatka minerala i praćeno je nedostatkom magnezija i kalcija.
Znakovi nedostatka silicijuma:
Poznato je da je biološka starost osobe određena brzinom metaboličkih procesa, tj. brzina obnavljanja pojedinačnih ćelija. I ako mnogi kozmetički proizvodi u ovom ili onom stepenu mogu riješiti problem hidratacije i zaštite, problem ubrzanja metabolizma zahtijeva intenzivniju promjenu vanjskog sloja kože.
Usporavanje procesa regeneracije kože počinje sa otprilike 30 godina života. U to vrijeme tijelo već počinje osjećati nedostatak silicijuma. Naše tijelo ne može samostalno obnoviti nedostatak silicijuma, budući da su prirodna jedinjenja silicija oko nas uglavnom biološki neaktivna i nisu u stanju sudjelovati u biokemijskim reakcijama unutar ćelije.
Silicijum je odličan kozmetički proizvod. Čisti kožu od pustularnih formacija. Posebno je korisno umivati lice silikonskom vodom, kao i uzimati oralno kod juvenilnih akni. U procesu istraživanja, naučnici su stvorili novu klasu organskih silicijumskih jedinjenja koja mogu da ubrzaju metaboličke procese u koži i učestvujući u sintezi proteina vezivnog tkiva elastina i kolagena, povećaju elastičnost kože i eliminišu formirane bore.
Jedinjenja koja sadrže silicijum patentirana od strane WGN-a ubrzavaju metaboličke procese u ćelijama i regenerišu vlakna elastina i kolagena. Rezultati stvaranja aktivnih jedinjenja nanosilicijuma bili su osnova za razvoj linije takozvanih “nanosilicijumskih” kozmetičkih preparata NewAge.
Bioaktivni nanosilicijum prodire u duboke slojeve kože, čisti ih i pruža zaštitu koja čuva prirodnu propusnost i sposobnost disanja kože. Ne-silicij, stimulirajući procese proliferacije i regeneracije, ubrzava obnavljanje epiderme i obnavlja funkcije dermalnih stanica - fibroblasta.
Prednosti silikonske kozmetike su dermatološka kompatibilnost komponenti; Može se koristiti za bilo koji tip kože, uključujući i osjetljivu; visoka efikasnost djelovanja, nježna stimulacija prirodnih biohemijskih mehanizama funkcionalnog stanja kože.
U interakciji s vodom, kremen mijenja svoja svojstva. Voda aktivirana silicijumom štetno deluje na mikroorganizme, potiskuje bakterije koje izazivaju truljenje i fermentaciju, u njoj dolazi do aktivnog taloženja jedinjenja teških metala, voda postaje čista na izgled i prijatna na ukus, ne kvari se dugo vremena i stiče mnoge druge lekovite osobine.
Kremen pripada mineralima porodice kvarca ili kalcedona. U grupu ovih minerala spadaju karneol, jaspis, gorski kristal, ahat, opal, ametist i mnoga druga kamenja. Osnova ovih minerala je silicijum dioksid SiO2 ili silicijum dioksid, ali su gustina, boja i neka druga svojstva različita. Osim silicijum dioksida, silicijum sadrži oko 20 hemijskih elemenata od kojih su glavni Mg, Ca, P, Sr, Mn, Cu, Zn, itd. Otuda tolika imena. Ali najpoznatiji među predstavnicima ove porodice je nesumnjivo kremen.
Razlozi i mehanizam interakcije kremena i vode nisu u potpunosti razjašnjeni. Možda se ljekovito djelovanje silicija objašnjava njegovom sposobnošću da sa vodom formira posebne asocijacije - koloide koji upijaju prljavštinu i stranu mikrofloru iz okoline.
Kada govorimo o korisnim svojstvima silicijuma za tijelo, prije svega se sjetimo vode. Ljudsko tijelo sadrži oko 70% vode i stoga je teško zamisliti život bez nje. A ako uzmemo u obzir da se sve vrste metabolizma odvijaju kroz vodeni okoliš, da je voda provodnik velike većine fizioloških životnih procesa, da bez nje nije moguć niti jedan oblik života - ugljik, silicijum ili bilo koji drugi, onda postaje jasno da voda aktivirana silicijumom dobija posebno značenje.
“...u sistemu kremen – vodeni rastvori neorganskih soli dolazi do intenzivne sedimentacije niza metala: aluminijuma, gvožđa, kadmijuma, cezijuma, cinka, olova, stroncijuma.”- P. Aladovski, šef laboratorije Centralnog istraživačkog instituta za korišćenje vodnih resursa, doktor hemijskih nauka. Drugim riječima, kremen istiskuje štetne metale iz vode, pročišćavajući je. Oni ostaju na dnu, a čista voda se pojavljuje na vrhu.
“Voda tretirana silicijumom utiče na sposobnost adsorpcije radionuklida. To bi moglo omogućiti njegovo korištenje za rješavanje nekih radiohemijskih problema na području Bjelorusije kontaminiranom radionuklidima.”- doktor hemijskih nauka Yu.Davydov je šef laboratorije Instituta za radiološke probleme Nacionalne akademije nauka Republike Bjelorusije.
“Silicijumska voda, počevši od petog dana skladištenja, ima sposobnost da ojača hemostatske sposobnosti krvi i poveća njenu sposobnost zgrušavanja.” E. Ivanov - direktor Instituta za hematologiju i transfuziju krvi Ministarstva zdravlja Republike Bjelorusije, doktor medicinskih nauka. Odmah mi pada na pamet hemofilija – bolest u kojoj se krv ne zgrušava. To znači da osoba koja dobije čak i malu ogrebotinu može umrijeti od gubitka krvi.
“Već nekoliko godina nisam primijetio rak kod mnogih pacijenata koji su konzumirali vodu aktiviranu silicijumom (SAW). Utvrdili smo da se 5-6 dana uzimanja ACB-a (6-8 puta dnevno) kod pacijenata sa brojnim trofičnim ulkusima donjih ekstremiteta povećava broj T- i B-limfocita. A to ukazuje na sposobnost obnavljanja izgubljenog i oslabljenog imuniteta. Osim toga, ACB smanjuje količinu kolesterola u krvi, posebno kod gojaznosti. Dakle, baterija služi za prevenciju ateroskleroze.”- M. Sinyavsky Profesor Odsjeka za medicinsku obuku Mogiljevskog državnog univerziteta. AA. Kuleshova.
Šta je - silicijumsku vodu? Silicijumska voda je tinktura tamnosmeđeg kremena, koja se koristi za unutrašnju i spoljašnju upotrebu. Metoda za pripremu vode od kremena je prilično jednostavna. U posudu od 2-3 litre, najbolje staklenu, dodati 40-50 g sitnog kremenog kamenčića, najbolje intenzivno jarko smeđe (ali ne crne) boje, naliti vodom iz vodovodne mreže, ali najbolje nakon normalne filtracije i staviti na mjestu zaštićenom od direktne sunčeve svjetlosti i van kopnenog patogenog zračenja.
Ova voda će biti spremna za piće za 2-3 dana. Ako slijedite istu tehnologiju, ali ako vrat zavežete sa 2-3 sloja gaze i stavite vodu na svijetlo mjesto na temperaturi iznad 5°C 5-7 dana, onda ova voda, zbog svojih svojstava, može se koristiti ne samo kao voda za piće, već iu medicinske svrhe.Preventivne svrhe. Korisno je koristiti za kuvanje - čajeve, supe itd. Silicijumsku vodu možete piti bez ograničenja (normalno 1,5-2 litre dnevno). Ako to nije moguće, onda barem 3-5 puta dnevno, pola čaše, uvijek u malim gutljajima i po mogućnosti hladno.
Koristite kremen, kao što je već spomenuto, samo u svijetlo smeđoj (ne crnoj) boji.
Treba koristiti samo prirodne minerale. Činjenica je da kremen sadrži ostatke mikroorganizama, koji su svojevremeno formirali kremen iz mulja iz krede i starijeg doba.
Nakon jedne ili dvije upotrebe, kamen treba isprati hladnom vodom i ventilirati na svježem zraku 2 sata. Ako se na površini šljunka pojave slojevi ili naslage, potrebno ih je uroniti u 2% otopinu octene kiseline ili slanu vodu na 2 sata; zatim isperite 2-3 puta običnom vodom i potopite 2 sata u rastvor sode bikarbone i ponovo isperite.
Specifična svojstva silicijumske vode omogućavaju prevenciju mnogih bolesti. Silicijumska voda pozitivno utiče na opšte stanje organizma u celini.
Ako pijete vodu aktiviranu silicijumom ili kuvate hranu sa njom, dešava se sledeće:
- jačanje imunog sistema, povećanje broja T- i B-limfocita u krvi;
Stanje oboljelih od bolesti jetre se poboljšava, jer... voda pomaže protok žuči;
Brzo zacjeljivanje opekotina, posjekotina, modrica, trofičnih ulkusa;
Pomaže kod probavnih smetnji, ublažava upale u gastrointestinalnom traktu i gastritis;
Smanjenje nivoa šećera u krvi, kao i težine, dijabetičari skloni gojaznosti;
Smanjenje nivoa holesterola u krvi, posebno kod gojaznosti, sprečavanje ateroskleroze i poboljšanje funkcije bubrega;
Normalizira stanje pacijenata koji pate od hipertenzije;
Normalizira metabolizam;
Ukupni ton se povećava.
At spoljna upotreba Silicijumska voda stimuliše procese oporavka organizma sa:
- liječenje upale grla, curenja iz nosa, upale desni (ispiranje grla i usta nakon jela);
Za virusne bolesti usne šupljine, stomatitis i gingivitis;
Liječenje alergija, čireva, dijateze, dermatitisa, raznih iritacija kože (losioni i umivanje);
Za konjunktivitis, ublažava svrab i upalu;
Umivanje takvom vodom poboljšava stanje kože, smanjuje broj bora i sprečava pojavu novih, pomaže u uklanjanju neravnina, mitesera i bubuljica;
Ispiranje glave i kose, trljanje u vlasište pomaže u jačanju i rastu kose;
Za određene kožne bolesti (jednostavne vezikularne, herpes zoster i pityriasis rosea).
- Kod opadanja kose i ispucalih vrhova kosu isperite kremastom vodom;
Da biste ublažili iritaciju nakon brijanja, isperite lice istom vodom;
Za "mladačke akne", operite lice i nanesite "vodu" iznutra;
Obrišite lice komadićima leda i smrznutom kremenom vodom;
Kako biste spriječili parodontalnu bolest, isperite desni vodom kada perete zube.
Upotreba "kremene" vode u terapeutske i profilaktičke svrhe pospješuje brzo zacjeljivanje rana, sprječava nastanak tumora redovnim unosom vode, poboljšava sastav krvi, obnavlja funkciju nadbubrežne žlijezde, ublažava upalne procese u gastrointestinalnom traktu i gastritisu, normalizira šećer u krvi. razine, smanjuje težinu, zacjeljivanje prijeloma (kosti zarastaju brže i bez komplikacija), poboljšava funkciju bubrega i metabolizam, odvajanje i uklanjanje žuči. Silicijumska voda ubija viruse; Za prevenciju tokom respiratornih epidemija preporučuje se ukapavanje "vode" u nos. Ovo pomaže kod nesanice.
U domaćinstvu se preporučuje zalivanje cveća, čime se produžava period cvetanja; ubrzava period plodonošenja voćaka i povrtarskih kultura; povećava produktivnost za 10%. Ubija plijesan, sivu trulež, posebno na jagodama, i druge gljivice. Namakanje sjemena u takvoj vodi povećava klijavost. Cvijeće je bolje čuvati u posudi koja sadrži silikonsko kamenje, jer se njihov rok trajanja naglo povećava. U akvarijumu kremen sprečava da voda procveta. Silicijum takođe pomaže u prečišćavanju vode tokom pešačenja, što je važno za turiste da znaju.
Korisno je piti silicijumsku vodu i kod ateroskleroze (sudovi se čiste od sklerotičnih naslaga), raznih vrsta metaboličkih poremećaja, upale grla, gripa, faringitisa (ispiranje silicijumskom vodom značajno smanjuje trajanje ovih bolesti – uostalom, silicijum deluje kao antibiotik), reumatizam, Botkinova bolest (silicijum ubija patogene viruse), bolesti zuba i zglobova (jer silicijum vraća integritet koštanog tkiva).
A sada najvažnija stvar - kontraindikacije. Silicijumska voda ima kontraindikacije i sa njom se mora rukovati veoma pažljivo. Doktori su primijetili da je za one koji imaju predispoziciju za rak, bolje da ga potpuno napuste.
