Погляньте на напівметалевий кремній!
Кремній метал – сірий та блискучий напівпровідний метал, який використовується для виробництва сталі, сонячних батарей та мікрочіпів.
Кремній - другий за чисельністю елемент земної кори (ззаду лише кисню) і восьмий найпоширеніший елемент у Всесвіті. Фактично майже 30 відсотків ваги земної кори можна віднести до кремнію.
Елемент з атомним номером 14, звичайно, зустрічається в силікатних мінералах, включаючи кремнезем, польовий шпат і слюду, які є основними компонентами звичайних порід, таких як кварц і піщаник.
Напівметалевий (або металоїд) кремній має деякі властивості як металів, так і неметалів.
Подібно до води, але на відміну від більшості металів, кремній укладає в рідкому стані і розширюється в міру його затвердіння. Він має відносно високі температури плавлення та кипіння, а при кристалізації утворюється кристалічна кристалічна структура алмазу.
Критично важливим для ролі кремнію в якості напівпровідника і його використання в електроніці є атомна структура елемента, яка включає чотири валентних електрона, які дозволяють кремнію легко зв'язуватися з іншими елементами.
Шведському хіміку Джонсу Якову Берзерліусу приписують перший ізолюючий кремній 1823 року. Берцерлій виконав це шляхом нагрівання металевого калію (який був ізольований лише десять років тому) у тиглі разом із фторосилікатом калію.
Результатом був аморфний кремній.
Однак для отримання кристалічного кремнію знадобилося більше часу. Електролітичний зразок кристалічного кремнію не вироблятиметься ще три десятиліття.
Перше комерційне використання кремнію було у формі феросиліцію.
Після модернізації Henry Bessemer сталеливарної промисловості в середині 19 століття, був великий інтерес до металургійної металургії та досліджень у галузі сталеливарної техніки.
До моменту першого промислового виробництва феросиліція в 1880-х роках значення кремнію в поліпшенні пластичності в чавуні та розкислювальній сталі було досить добре зрозуміло.
Раннє виробництво феросиліцію вироблялося в доменних печах шляхом відновлення кремнієвмісних руд з деревним вугіллям, що призвело до сріблястого чавуну, феросиліцію з вмістом кремнію до 20 відсотків.
Розвиток електродугових печей на початку 20 століття дозволило не тільки збільшити виробництво сталі, а й збільшити виробництво феросиліцію.
У 1903 році група, що спеціалізується на створенні феросплавів (Compagnie Generate d'Electrochimie), розпочала свою діяльність у Німеччині, Франції та Австрії, а в 1907 році було засновано перший комерційний кремнієвий завод у США.
Сталеплавильне виробництво був єдиним застосуванням сполук кремнію, комерціалізовані остаточно ХІХ століття.
Для виробництва штучних алмазів в 1890 Едвард Гудрич Ачесон нагрівав алюмосилікат з порошкоподібним коксом і випадково виробленим карбідом кремнію (SiC).
Через три роки Ачесон запатентував свій метод виробництва і заснував компанію Carborundum (карборунд, що є загальною назвою для карбіду кремнію в той час) з метою виготовлення та продажу абразивних виробів.
До початку 20-го століття також були реалізовані провідні властивості карбіду кремнію, і ця сполука використовувалася як детектор у ранніх суднових радіоприймачах. Патент на кремнієві кристалодетектори було надано Г. В. Пікарду в 1906 році.
В 1907 перший світловипромінюючий діод (LED) був створений шляхом докладання напруги до кристалу карбіду кремнію.
У 1930-х роках використання кремнію зросло з розвитком нових хімічних продуктів, у тому числі силанів та силіконів.
Зростання електроніки за минуле століття також нерозривно пов'язане з кремнієм та його унікальними властивостями.
У той час як створення перших транзисторів - попередників сучасних мікрочіпів - в 1940-х роках спиралося на германій, незадовго до того, як кремній витіснив свого металіста-кузена як міцніший напівпровідниковий матеріал підкладки.
Bell Labs та Texas Instruments розпочали комерційне виробництво кремнієвих транзисторів у 1954 році.
Перші кремнієві інтегральні схеми були зроблені в 1960-х роках і до 1970-х років були розроблені кремнієві процесори.
Зважаючи на те, що кремнієва напівпровідникова технологія є основою сучасної електроніки та обчислювальної техніки, не дивно, що ми посилаємося на центр діяльності цієї галузі як «Силіконова долина».
(Для детального вивчення історії та розробки технологій Silicon Valley та мікрочіпів я настійно рекомендую документальний фільм American Experience під назвою «Силіконова долина»).
Незабаром після відкриття перших транзисторів робота Bell Labs з кремнієм призвела до другого великого прориву в 1954 році: перший кремнієвий фотовольтаїчний (сонячний) осередок.
До цього думка у тому, щоб використовувати енергію сонця до створення сили землі, вважалася неможливою більшістю. Але лише через чотири роки, у 1958 році, перший супутник із силіконовими сонячними батареями обертався навколо Землі.
До 1970-х років комерційні програми для сонячних технологій зросли до наземних застосувань, таких як включення освітлення на морських нафтових платформах та залізничних переїздах.
За останні два десятиліття використання сонячної енергії зросло за експонентом. Сьогодні на кремнієві фотогальванічні технології припадає близько 90% світового ринку сонячної енергії.
Виробництво
Більшість очищених кремній щороку — близько 80 відсотків — виробляється як феросиліцій для використання у залізі та виробництві сталі. Феросиліцій може містити від 15 до 90% кремнію залежно від вимог плавильного заводу.
Сплав заліза і кремнію проводиться з використанням занурювальної електродугової печі шляхом плавки, що редукує. Подрібнена в силікагелі руда і джерело вуглецю, такий як вугілля, що коксується (металургійне вугілля), подрібнюються і завантажуються в піч разом з металобрухтом.
При температурах вище 1900 °C (3450 °F) вуглець реагує з присутнім у руді киснем, утворюючи газоподібний монооксид вуглецю. Решта заліза і кремнію, тим часом, потім об'єднуються, щоб зробити розплавлений феросиліцій, який можна зібрати, постукуючи на підставі печі.
Після охолодження і загартування феросиліцій можна відвантажувати і використовувати безпосередньо у виробництві заліза і сталі.
Той самий метод, без включення заліза, використовується для одержання кремнію з металургійного сорту, який має чистоту понад 99 відсотків. Металургійний кремній також використовується у виплавці сталі, а також у виробництві алюмінієвих литих сплавів та силанових хімікатів.
Металургійний кремній класифікується за домішковими рівнями заліза, алюмінію та кальцію, присутнім у сплаві. Наприклад, 553 металевий кремній містить менше 0,5 відсотка кожного заліза та алюмінію та менше 0,3 відсотка кальцію.
Щорічно у світі виробляється близько 8 мільйонів метричних тонн феросиліцію, причому на частку Китаю припадає близько 70 відсотків цієї суми. Великими виробниками є Erdos Metallurgy Group, Ningxia Rongsheng Ferroalloy, Group OM Materials та Elkem.
Ще 2,6 мільйона метричних тонн металургійного кремнію – або близько 20 відсотків від загальної кількості рафінованого кремнієвого металу – виробляється щорічно. Китай, знову ж таки, становить близько 80 відсотків цієї продукції.
Дивним для багатьох є те, що сонячні та електронні сорти кремнію становлять лише невелику кількість (менше ніж два відсотки) всього виробництва очищеного кремнію.
Щоб модернізувати до кремнієвого металу (полікремнію) сонячного ґатунку, чистота повинна збільшитися до чистого чистого кремнію 99,9999% (6N). Це робиться одним із трьох способів, найбільш поширеним з яких є процес Siemens.
Процес Siemens включає хімічне осадження з парової фази летючого газу, відомого як трихлорсилан. При температурі 1150°C (2102°F) трихлорсилан продувається на кремнієвому насенні високої чистоти, встановленому на кінці стрижня. У міру того, як він проходить, кремній високої чистоти з газу осаджується на насіння.
Реактор із псевдозрідженим шаром (FBR) та модернізована кремнієва технологія металургійного класу (UMG) також використовуються для підвищення якості металу до полікремнію, що підходить для фотоелектричної промисловості.
У 2013 році було вироблено 230 тисяч метричних тонн полікремнію. Провідні виробники включають GCL Poly, Wacker-Chemie та OCI.
Нарешті, щоб зробити кремній класу електроніки придатним для напівпровідникової промисловості та деякими фотоелектричними технологіями, полікремній має бути перетворений на ультрачистий монокристалічний кремній через процес Чохральського.
Для цього полікремній розплавляють у тиглі при температурі 1425°C (2597°F) в інертній атмосфері. Потім наплавлений насіннєвий кристал занурюють у розплавлений метал і повільно повертають і видаляють, даючи час для росту кремнію на затравному матеріалі.
Одержуваний продукт є стрижнем (або бул) з монокристалічного кремнієвого металу, який може досягати 99,999999999 (11N) відсотків чистого. Цей стрижень може бути легований бором або фосфором, якщо потрібно, щоб у разі потреби модифікувати квантовомеханічні властивості.
Монокристалічний стрижень може поставлятися клієнтам як є, або нарізатися у вафлі, поліруватися або текстуруватися для конкретних користувачів.
Застосування
У той час як приблизно 10 мільйонів метричних тонн феросиліцію та кремнієвого металу щороку очищаються, більшість використовуваних на ринку кремнію насправді являють собою кремнієві мінерали, які використовуються для виробництва всього, починаючи з цементу, розчинів та кераміки, до скла та полімери.
Феросиліцій, як зазначалося, є найчастіше використовуваної формою металевого кремнію. З моменту свого першого використання близько 150 років тому феросиліцій залишався важливим агентом, що розкислює, при виробництві вуглецевої і нержавіючої сталі. Сьогодні виплавка сталі залишається найбільшим споживачем феросиліції.
Тим не менш, феросиліцій має ряд переваг, крім сталеплавильного виробництва. Це попередній сплав у виробництві феросиліцію магнію, нодулятор, що використовується для виробництва ковкого чавуну, а також під час процесу Піджона для очищення магнію високої чистоти.
Феросиліцій також можна використовувати для виготовлення теплових та корозійностійких сплавів заліза, а також кремнієвої сталі, яка використовується при виробництві електродвигунів та трансформаторних сердечників.
Металургійний кремній можна використовувати у виробництві сталі, а також як легуючий агент в алюмінієвому литті. Алюмінієво-кремнієві (Al-Si) автомобільні деталі легкі та міцніші, ніж компоненти, відлиті з чистого алюмінію. Автомобільні деталі, такі як блоки двигуна і шини, є одними з часто застосовуваних деталей з литого алюмінію.
Майже половина всього металургійного кремнію використовується хімічною промисловістю для димного діоксиду кремнію (загусника і осушувача), силанів (сполучного) і силікону (герметиків, адгезивів і мастильних матеріалів).
Полікремний фотовольтаїчний клас у першу чергу використовується при виготовленні полікремнієвих сонячних елементів. Для виробництва одного мегавата сонячних модулів потрібно близько п'яти тонн полікремнію.
В даний час сонячна технологія з полікремнію складає більше половини сонячної енергії, що виробляється у глобальному масштабі, тоді як технологія моносиликону становить близько 35 відсотків. Загалом 90 відсотків сонячної енергії, яку використовують люди, збираються на основі кремнієвої технології.
Монокристалічний кремній також є критичним напівпровідниковим матеріалом, знайденим у сучасній електроніці. Як матеріал підкладки, що використовується при виробництві польових транзисторів (FET), світлодіодів та інтегральних схем, кремній можна знайти практично у всіх комп'ютерах, мобільних телефонах, планшетах, телевізорах, радіо та інших сучасних комунікаційних пристроях.
За оцінками, більше третини всіх електронних пристроїв містять напівпровідникові технології на основі кремнію.
Нарешті, твердосплавний карбід кремнію використовується в різних електронних та неелектронних додатках, включаючи синтетичні ювелірні вироби, високотемпературні напівпровідники, тверду кераміку, ріжучі інструменти, гальмівні диски, абразиви, куленепробивні жилети та нагрівальні елементи.
- Позначення – Si (Silicon);
- Період – III;
- Група – 14 (IVa);
- Атомна маса – 28,0855;
- Атомний номер – 14;
- Радіус атома = 132 пм;
- Ковалентний радіус = 111 пм;
- Розподіл електронів - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2;
- t плавлення = 1412 ° C;
- t кипіння = 2355 ° C;
- Електронегативність (по Полінгу/по Алпреду та Рохову) = 1,90/1,74;
- Ступінь окиснення: +4, +2, 0, -4;
- Щільність (н. у.) = 2,33 г/см 3;
- Молярний об'єм = 12,1 см3/моль.
Сполуки кремнію:
У чистому вигляді вперше кремній був виділений в 1811 (французи Ж. Л. Гей-Люссак і Л. Ж. Тенар). Чистий елементарний кремній було отримано 1825 р. (швед Й. Я. Берцеліус). Свою назву "кремній" (у перекладі з давньогрецької - гора) хімічний елемент отримав у 1834 (російський хімік Г. І. Гесс).
Кремній є найпоширенішим (після кисню) хімічним елементом Землі (зміст у земної корі 28-29% за масою). У природі кремній найчастіше присутній у вигляді кремнезему (пісок, кварц, кремінь, польові шпати), а також у силікатах та алюмосилікатах. У чистому вигляді кремній трапляється надзвичайно рідко. Багато природних силікатів у чистому вигляді є дорогоцінним камінням: смарагд, топаз, аквамарі - це все кремній. Чистий кристалічний оксид кремнію (IV) зустрічається у вигляді гірського кришталю та кварцу. Оксид кремнію, в якому присутні різні домішки, утворює дорогоцінне та напівдорогоцінне каміння - аметист, агат, яшма.
Мал. Будова атома кремнію.
Електронна конфігурація кремнію - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 (див. Електронна структура атомів). На зовнішньому енергетичному рівні у кремнію знаходяться 4 електрони: 2 спарених на 3s-підрівні + 2 неспарені на p-орбіталях. При переході атома кремнію в збуджений стан один електрон з s-підрівня "залишає" свою пару і переходить на p-підрівень, де є одна вільна орбіталь. Т. о., у збудженому стані електронна конфігурація атома кремнію набуває наступного вигляду: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 .
Мал. Перехід атома кремнію у збуджений стан.
Т. о., кремній у сполуках може виявляти валентність 4 (найчастіше) або 2 (див. Валентність). Кремній (так само, як і вуглець), реагуючи з іншими елементами, утворює хімічні зв'язки в яких може віддавати свої електрони, так і приймати їх, але при цьому здатність приймати електрони у атомів кремнію виражена слабше, ніж у атомів вуглецю , через більшого розміру атома кремнію.
Ступені окислення кремнію:
- -4 : SiH 4 (силан), Ca 2 Si, Mg 2 Si (силікати металів);
- +4 - найбільш стійка: SiO 2 (оксид кремнію), H 2 SiO 3 (кремнієва кислота), силікати та галогеніди кремнію;
- 0 : Si (проста речовина)
Кремній, як проста речовина
Кремній є темно-сіра кристалічна речовина з металевим блиском. Кристалічний кремнійє напівпровідником.
Кремній утворює тільки одну алотропну модифікацію, подібну до алмазу, але при цьому не таку міцну, тому що зв'язки Si-Si не такі міцні, як в алмазній молекулі вуглецю.
Аморфний кремній- порошок бурого кольору з температурою плавлення 1420°C.
Кристалічний кремній одержують з аморфного шляхом його перекристалізації. На відміну від аморфного кремнію, який є досить активною хімічною речовиною, кристалічний кремній більш інертний щодо взаємодії з іншими речовинами.
Будова кристалічних грат кремнію повторює структуру алмазу, - кожен атом оточений чотирма іншими атомами, розташованими у вершинах тетраедра. Атоми зв'язуються один з одним ковалентними зв'язками, які не такі міцні, як вуглецеві зв'язки в алмазі. З цієї причини, навіть за н.у. деякі ковалентні зв'язки в кристалічному кремнії руйнуються, внаслідок чого вивільняється деяка частина електронів, завдяки чому кремній має невелику електропровідність. У міру нагрівання кремнію, на світлі або при додаванні деяких домішок, кількість ковалентних зв'язків, що руйнуються, збільшується, внаслідок чого і збільшується кількість вільних електронів, отже, зростає і електропровідність кремнію.
Хімічні властивості кремнію
Як і вуглець, кремній може бути і відновником і окислювачем, залежно від того, з якою речовиною вступає в реакцію.
За н.у. кремній взаємодіє лише з фтором, що пояснюється досить міцною кристалічною решіткою кремнію.
Реакцію з хлором і бромом кремній вступає при температурах, що перевищують 400°C.
З вуглецем і азотом кремній взаємодіє лише за дуже високих температур.
- У реакціях з неметалами кремній виступає у ролі відновлювача:
- за нормальних умов з неметалів кремній реагує тільки з фтором, утворюючи галогенід кремнію:
Si + 2F 2 = SiF 4 - при високих температурах кремній реагує з хлором (400°C), киснем (600°C), азотом (1000°C), вуглецем (2000°C):
- Si + 2Cl 2 = SiCl 4 - галогенід кремнію;
- Si + O 2 = SiO 2 – оксид кремнію;
- 3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 - нітрид кремнію;
- Si + C = SiC - карборунд (карбід кремнію)
- за нормальних умов з неметалів кремній реагує тільки з фтором, утворюючи галогенід кремнію:
- У реакціях з металами кремній є окислювачем(утворюються саліциди:
Si + 2Mg = Mg 2 Si - У реакціях з концентрованими розчинами лугів кремній реагує з виділенням водню, утворюючи розчинні солі кремнієвої кислоти, які називаються силікатами:
Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2 - З кислотами (крім HF) кремній не реагує.
Отримання та застосування кремнію
Одержання кремнію:
- у лабораторії - з кремнезему (алюмотерапія):
3SiO 2 + 4Al = 3Si + 2Al 2 O 3 - у промисловості - відновленням оксиду кремнію коксом (технічно чистий кремній) за високої температури:
SiO 2 + 2C = Si + 2CO - найчистіший кремній одержують відновленням тетрахлориду кремнію воднем (цинком) при високій температурі:
SiCl 4 +2H 2 = Si+4HCl
Застосування кремнію:
- виготовлення напівпровідникових радіоелементів;
- як металургійні добавки при виробництві жароміцних і кислотостійких сполук;
- у виробництві фотоелементів для сонячних батарей;
- як випрямлячі змінного струму.
Як самостійний хімічний елемент кремній став відомий людству лише у 1825 році. Що, звичайно, не заважало застосовувати сполуки кремнію у такій кількості сфер, що простіше перерахувати ті, де елемент не використовується. Ця стаття проллє світло на фізичні, механічні та корисні хімічні властивості кремнію та його сполук, області застосування, також ми розповімо про те, як впливає кремній на властивості сталі та інших металів.
Для початку давайте зупинимося на загальній характеристиці кремнію. Від 27,6 до 29,5 % маси земної кори становить кремній. У морській воді концентрація елемента теж неабияк – до 3 мг/л.
За поширеністю в літосфері кремній посідає друге почесне місце після кисню. Однак найвідоміша його форма – кремнезем, є діоксидом, і саме його властивості і стали основою такого широкого застосування.
Про те, що таке кремній, розповість цей відеосюжет:
Поняття та особливості
Кремній – неметал, проте за різних умов може виявляти і кислотні та основні властивості. Є типовим напівпровідником та надзвичайно широко використовується в електротехніці. Фізичні та хімічні його властивості багато в чому визначаються алотропним станом. Найчастіше справу мають із кристалічною формою, оскільки її якості більш затребувані у народному господарстві.
- Кремній – один із базових макроелементів у людському тілі. Його нестача згубно позначається на стані кісткової тканини, волосся, шкіри, нігтів. Крім того, кремній впливає на працездатність імунної системи.
- У медицині елемент, точніше кажучи, його сполуки знайшли своє перше застосування саме в цій якості. Вода з колодязів, викладених кремнієм, відрізнялися як чистотою, а й позитивно позначалася на стійкості до інфекційних хвороб. Сьогодні з'єднання з кремнієм є основою для препаратів проти туберкульозу, атеросклерозу, артриту.
- Загалом неметал малоактивний, проте й у чистому вигляді зустріти його складно. Пов'язано це з тим, що на повітрі швидко пасивується шаром діоксиду і перестає реагувати. Під час нагрівання хімічна активність збільшується. У результаті людство набагато ближче знайоме із сполуками речовини, а не з ним самим.
Так, кремній утворює метали фактично з усіма металами - силіциди. Всі вони відрізняються тугоплавкістю та твердістю та застосовуються на відповідних ділянках: газові турбіни, нагрівачі печей.
Розміщується неметал у таблиці Д. І. Менделєєва в 6 групі разом з вуглецем, германієм, що вказує на певну спільність із цими речовинами. Так, з вуглецем його «ріднить» здатність до утворення сполук на кшталт органічних. При цьому кремній, як і германій, може проявити властивості металу в деяких хімічних реакціях, що використовується в синтезі.
Плюси та мінуси
Як і будь-яка інша речовина з точки зору застосування в народному господарстві, кремній має певні корисні або не надто якості. Важливі вони саме визначення області використання.
- Неабиякою перевагою речовини є його доступність. У природі він, щоправда, знаходиться не у вільному вигляді, але все ж таки, технологія отримання кремнію не така вже й складна, хоча й енерговитратна.
- Друга найважливіша перевага – утворення безлічі сполукз надзвичайно корисними якостями. Це і силани, і силіциди, і діоксид, і, звісно, різноманітні силікати. Здатність кремнію і його сполук утворювати складні тверді розчини практично нескінченна, що дозволяє нескінченно ж отримувати різні варіації скла, каменю і кераміки.
- Напівпровідникові властивостінеметалу забезпечує йому місце базового матеріалу в електро- та радіотехніці.
- Неметал є нетоксичнимщо допускає застосування в будь-якій галузі промисловості, і при цьому не перетворює технологічний процес на потенційно небезпечний.
До недоліків матеріалу можна віднести лише відносну крихкість за хорошої твердості. Кремній не використовується для несучих конструкцій, але це поєднання дозволяє обробляти належним чином поверхню кристалів, що важливо для приладобудування.
Давайте поговоримо про основні властивості кремнію.
Властивості та характеристики
Оскільки в промисловості найчастіше експлуатується кристалічний кремній, то саме його властивості є важливішими, і саме вони і наводяться в технічних характеристиках. Фізичні властивості речовини такі:
- температура плавлення - 1417;
- температура кипіння – 2600 С;
- густина становить 2,33 г/куб. див, що свідчить про крихкість;
- теплоємність, як і теплопровідність не постійні навіть на найчистіших пробах: 800 Дж/(кг·К), або 0,191 кал/(г·град) та 84-126 вт/(м·К), або 0,20-0, 30 кал/(см·сек·град) відповідно;
- прозорий для довгохвильового ІЧ-випромінювання, що використовується в інфрачервоній оптиці;
- діелектрична проникність – 1,17;
- твердість за Моосовою шкалою – 7.
Електричні властивості неметалу сильно залежать від домішок. У промисловості цю особливість використовують, модулюючи необхідний тип напівпровідника. При нормальній температурі кремній тендітний, але при нагріванні вище 800 С можлива пластична деформація.
Властивості аморфного кремнію разюче відрізняються: він сильно гігроскопічний, набагато активніше вступає в реакцію навіть за нормальної температури.
Структура та хімічний склад, а також властивості кремнію розглянуті у відеоролику нижче:
Склад та структура
Кремній існує у двох алотропних формах, однаково стійких за нормальної температури.
- Кристалічниймає вигляд темно-сірого порошку. Речовина, хоч і має алмазоподібні кристалічні грати, є крихкою – через надто довгий зв'язок між атомами. Інтерес становлять його властивості напівпровідника.
- При дуже високому тиску можна отримати гексагональнумодифікацію із щільністю 2,55 г/куб. див. Однак ця фаза практичного значення поки що не знайшла.
- Аморфний- Буро-коричневий порошок. На відміну від кристалічної форми набагато активніше входить у реакцію. Пов'язано це не так з інертністю першої форми, як з тим, що на повітрі речовина покривається шаром діоксиду.
Крім того, необхідно враховувати ще один тип класифікації, пов'язаний з величиною кристала кремнію, які в сукупності утворюють речовину. Кристалічні грати, як відомо, припускають упорядкованість як атомів, а й структур, які ці атоми утворюють – так званий далекий порядок. Чим він більший, тим одноріднішим за властивостями буде речовина.
- Монокристалічний– зразок є одним кристалом. Структура його максимально впорядкована, властивості однорідні та добре передбачувані. Саме такий матеріал найбільш затребуваний в електротехніці. Однак він відноситься до найдорожчого вигляду, оскільки процес його отримання складний, а швидкість зростання низька.
- Мультикристалічний– зразок становить кілька великих кристалічних зерен. Межі між ними формують додаткові дефектні рівні, що знижує продуктивність зразка як напівпровідника і призводить до більш швидкого зносу. Технологія вирощування мультикристалу простіше, тому і матеріал дешевший.
- Полікристалічний- Складається з великої кількості зерен, розташованих хаотично відносно один одного. Це найбільш чистий різновид промислового кремнію, застосовується в мікроелектроніці та сонячній енергетиці. Досить часто використовується як сировина для вирощування мульти- та монокристалів.
- Аморфний кремній у цій класифікації займає окрему позицію. Тут порядок розташування атомів утримується лише з найкоротших дистанціях. Однак в електротехніці він все ж таки використовується у вигляді тонких плівок.
Виробництво неметалу
Отримати чистий кремній не так просто, враховуючи інертність його сполук і високу температуру плавлення більшості з них. У промисловості найчастіше вдаються до відновлення вуглецем із діоксиду. Проводять реакцію в дугових печах при температурі 1800 С. Таким чином отримують неметал чистотою 99,9%, що для його застосування недостатньо.
Отриманий матеріал хлорують для того, щоб отримати хлориди і гідрохлориди. Потім з'єднання очищають усіма можливими методами від домішок та відновлюють воднем.
Очистити речовину можна за рахунок отримання силіциду магнію. Силицид піддають дії соляної чи оцтової кислоти. Отримують силан, а останній очищають у різний спосіб – сорбційним, ректифікацією тощо. Потім силан розкладають на водень і кремній при температурі 1000 С. У цьому випадку одержують речовину з часткою домішки 10 -8 -10 -6%.
Застосування речовини
Для промисловості найбільший інтерес становлять електрофізичні характеристики неметалу. Його монокристалічна форма є непрямозонним напівпровідником. Властивості його визначаються домішками, що дозволяє одержувати кристали кремнію із заданими властивостями. Так, добавка бору, індія дає можливість виростити кристал із дірковою провідністю, а введення фосфору або миш'яку – кристал з електронною провідністю.
- Кремній у буквальному значенні слова є основою сучасної електротехніки. З нього виготовляють транзистори, фотоелементи, інтегральні схеми, діоди тощо. Причому функціональність приладу визначає практично завжди лише приповерхневий шар кристала, що зумовлює специфічні вимоги саме до обробки поверхні.
- У металургії технічний кремній застосовують як модифікатор сплавів – надає велику міцність, як і компонент – у , наприклад, як і розкислювач – під час виробництва чавуну.
- Надчистий та очищений металургійний складають основу сонячної енергетики.
- Діоксид неметалу зустрічається в природі в різних формах. Його кристалічні різновиди – опал, агат, сердолік, аметист, гірський кришталь знайшли своє місце в ювелірній справі. Не настільки привабливі зовні модифікації – кремінь, кварц, використовуються і в металургії, і в будівництві, і радіоелектротехніці.
- З'єднання неметалу з вуглецем – карбід, застосовується і в металургії, і в приладобудуванні, і в хімічній промисловості. Він є широкозональним напівпровідником, відрізняється високою твердістю - 7 за шкалою Мооса, і міцністю, що дозволяє застосовувати його як абразивний матеріал.
- Силікати – тобто солі кремнієвої кислоти. Нестійкі, легко розкладаються під впливом температури. Прикметність їх у тому, що вони утворюють численні та різноманітні солі. А ось останні є основою при виробництві скла, кераміки, фаянсу, кришталю, та . Можна сміливо сказати, що сучасне будівництво ґрунтується на різноманітних силікатах.
- Скло представляє тут найцікавіший випадок. Основою його служать алюмосилікати, але нікчемні домішки інших речовин - зазвичай оксидів, надають матеріалу масу різних властивостей, у тому числі і колір. - , Фаянс, фарфор, по суті, має ту ж формулу, хоча і з іншим співвідношенням компонентів, і її різноманітність теж разюче.
- Неметал має ще одну здатність: утворює сполуки за типом вуглецевих, у вигляді довгого ланцюжка з атомів кремнію. Такі сполуки звуться кремнійорганічних. Сфера їх застосування не менш відома – це силікони, герметики, мастила тощо.
Кремній – дуже поширений елемент і має надзвичайно велике значення у багатьох сферах народного господарства. Причому активно використовується не тільки сама речовина, але всі її різноманітні та численні сполуки.
Дане відео розповість про властивості та застосування кремнію:
Кремній
КРЕМНІЙ-я; м.[від грец. krēmnos - скеля, скеля] Хімічний елемент (Si), темно-сірі з металевим блиском кристали якого входять до складу більшості гірських порід.
◁ Кремнієвий, -а, -а. К-ті солі.Кремнистий (див. 2.К.; 1 зн.).
кремній(Лат. Silicium), хімічний елемент IV групи періодичної системи. Темно-сірі кристали з металевим блиском; щільність 2,33 г/см 3 , tпл 1415 ºC. Стійок до хімічних дій. Складає 27,6% маси земної кори (2-е місце серед елементів), головні мінерали – кремнезем та силікати. Один із найважливіших напівпровідникових матеріалів (транзистори, термістори, фотоелементи). Складова частина багатьох сталей та інших сплавів (підвищує механічну міцність та стійкість до корозії, покращує ливарні властивості).
КРЕМНІЙКРЕМНІЙ (лат. Silicium від silex - кремінь), Si (читається "силіціум", але в даний час досить часто і як "сі"), хімічний елемент з атомним номером 14, атомна маса 28,0855. Російська назва походить від грецького kremnos - скеля, гора.
Природний кремній складається із суміші трьох стабільних нуклідів. (див.НУКЛІД)з масовими числами 28 (переважає у суміші, його в ній 92,27% за масою), 29 (4,68%) та 30 (3,05%). Конфігурація зовнішнього електронного шару нейтрального збудженого атома кремнію 3 s 2
р 2
. У сполуках зазвичай виявляє ступінь окислення +4 (валентність IV) та дуже рідко +3, +2 та +1 (валентності відповідно III, II та I). У періодичній системі Менделєєва кремній розташований у групі IVA (у групі вуглецю), у третьому періоді.
Радіус нейтрального атома кремнію 0,133 нм. Енергії послідовної іонізації атома кремнію 8,1517, 16,342, 33,46 та 45,13 еВ, спорідненість до електрона 1,22 еВ. Радіус іона Si 4+ при координаційному числі 4 (найпоширенішому у разі кремнію) 0,040 нм, при координаційному числі 6 - 0,054 нм. За шкалою Полінга електронегативність кремнію 1,9. Хоча кремній прийнято відносити до неметал, він по ряду властивостей займає проміжне положення між металами і неметалами.
У вільному вигляді – коричневий порошок або світло-сірий компактний матеріал із металевим блиском.
Історія відкриття
Сполуки кремнію були відомі людині з незапам'ятних часів. Але з простою речовиною кремнієм людина познайомилася лише близько 200 років тому. Фактично першими дослідниками, які отримали кремній, були французи Ж. Л. Гей-Люссак (див.ГЕЙ-ЛЮССАК Жозеф Луї)та Л. Ж. Тенар (див.ТЕНАР Луї Жак). Вони в 1811 виявили, що нагрівання фториду кремнію з металевим калієм призводить до утворення буро-коричневої речовини:
SiF 4 + 4K = Si + 4KF, однак самі дослідники правильного висновку про отримання нової простої речовини не зробили. Честь відкриття нового елемента належить шведському хіміку Й. Берцеліусу (див.Берцеліус Єнс Якоб), який для одержання кремнію нагрівав також з металевим калієм з'єднання складу K 2 SiF 6 . Він отримав той же аморфний порошок, що і французькі хіміки, і в 1824 році оголосив про нову елементарну речовину, яку назвав «силіцій». Кристалічний кремній був отриманий тільки в 1854 французьким хіміком А. Е. Сент-Клер Девілем (див.СЕНТ-КЛЕР ДЕВІЛЬ Анрі Етьєн) .
Знаходження у природі
За поширеністю у земній корі кремній серед усіх елементів посідає друге місце (після кисню). Перед кремнію припадає 27,7% маси земної кори. Кремній входить до складу кількох сотень різних природних силікатів (див.СИЛІКАТИ)та алюмосилікатів (див.АЛЮМОСИЛІКАТИ). Широко поширений і кремнезем, або кремнію діоксид. (див.КРЕМНІЯ ДІОКСИД) SiO 2 (річковий пісок (див.ПІСОК), кварц (див.КВАРЦ), кремінь (див.КРЕМІНЬ)та ін), що становить близько 12% земної кори (за масою). У вільному вигляді кремній у природі не зустрічається.
Отримання
У промисловості кремній одержують, відновлюючи розплав SiO 2 коксом при температурі близько 1800°C дугових печах. Чистота одержаного таким чином кремнію становить близько 99,9%. Так як для практичного використання потрібен кремній вищої чистоти, отриманий хлорують кремній. Утворюються сполуки складу SiCl 4 і SiCl 3 H. Ці хлориди очищають далі різними способами від домішок і на заключному етапі відновлюють чистим воднем. Можливе також очищення кремнію за рахунок попереднього одержання силіциду магнію Mg 2 Si. Далі із силіциду магнію за допомогою соляної або оцтової кислот отримують леткий моносилан SiH 4 . Моносилан очищають далі ректифікацією, сорбційними та ін методами, а потім розкладають на кремній і водень при температурі близько 1000°C. Вміст домішок в одержуваному цими методами кремнії знижується до 10 -8 -10 -6 % за масою.
Фізичні та хімічні властивості
Кристалічні грати кремнію кубічні гранецентровані типу алмазу, параметр а = 0,54307 нм (при високих тисках отримані й інші поліморфні модифікації кремнію), але через більшу довжину зв'язку між атомами Si-Si порівняно з довжиною зв'язку С-С твердість кремнію значно менше, ніж алмазу.
Щільність кремнію 2,33 кг/дм3. Температура плавлення 1410°C температура кипіння 2355°C. Кремній крихкий, тільки при нагріванні вище 800 ° C він стає пластичною речовиною. Цікаво, що кремній прозорий до інфрачервоного (ІЧ)-випромінювання.
Елементарний кремній – типовий напівпровідник (див.ПІВПРОВІДНИКИ). Ширина забороненої зони за кімнатної температури 1,09 еВ. Концентрація носіїв струму в кремнії з власною провідністю при кімнатній температурі 1,5 10 16 м -3 . На електрофізичні властивості кристалічного кремнію великий вплив мають мікродомішки, що містяться в ньому. Для отримання монокристалів кремнію з дірковою провідністю в кремній вводять добавки елементів III групи - бору (див.БІР (хімічний елемент)), алюмінію (див.АЛЮМІНІЙ), галія (див.ГАЛІЙ)та Індія (див.ІНДІЙ), з електронною провідністю - добавки елементів V групи - фосфору (див.ФОСФОР), миш'яку (див.МИШ'ЯК)або сурми (див.СУРМА). Електричні властивості кремнію можна варіювати, змінюючи умови обробки монокристалів, зокрема обробляючи поверхню кремнію різними хімічними агентами.
Хімічно кремній малоактивний. При кімнатній температурі реагує тільки з газоподібним фтором, утворюється при цьому летючий тетрафторид кремнію SiF 4 . При нагріванні до температури 400-500°C кремній реагує з киснем з утворенням діоксиду SiO 2 з хлором, бромом і йодом - з утворенням відповідних легко летких тетрагалогенідів SiHal 4 .
З воднем кремній безпосередньо не реагує, з'єднання кремнію з воднем - силани (див.СИЛАНИ)із загальною формулою Si n H 2n+2 - одержують непрямим шляхом. Моносилан SiH 4 (його часто називають просто силаном) виділяється при взаємодії силіцидів металів із розчинами кислот, наприклад:
Ca 2 Si + 4HCl = 2CaCl 2 + SiH 4
Силан SiH 4 , що утворюється в цій реакції, містить домішок і інших силанів, зокрема, дисилану Si 2 H 6 і трисилану Si 3 H 8 , в яких є ланцюжок з атомів кремнію, пов'язаних між собою одинарними зв'язками (-Si-Si-Si-) .
З азотом кремній при температурі близько 1000°C утворює нітрид Si 3 N 4 з бором - термічно і хімічно стійкі бориди SiB 3 , SiB 6 і SiB 12 . З'єднання кремнію та його найближчого аналога за таблицею Менделєєва - вуглецю - карбід кремнію SiС (карборунд (див.Карборунд)) характеризується високою твердістю та низькою хімічною активністю. Карборунд широко використовується як абразивний матеріал.
При нагріванні кремнію з металами виникають силіциди (див.СИЛІЦИДИ). Силициди можна поділити на дві групи: іонно-ковалентні (силіциди лужних, лужноземельних металів та магнію типу Ca 2 Si, Mg 2 Si та ін) та металоподібні (силіциди перехідних металів). Силициди активних металів розкладаються під дією кислот, силіциди перехідних металів хімічно стійкі і під дією кислот не розкладаються. Металоподібні силіциди мають високу температуру плавлення (до 2000°C). Найбільш часто утворюються металоподібні силіциди складів MSi, M 3 Si 2 , M 2 Si 3 , M 5 Si 3 і MSi 2 . Металоподібні силіциди хімічно інертні, стійкі до дії кисню навіть за високих температур.
Діоксид кремнію SiO 2 - кислотний оксид, що не реагує з водою. Існує як кілька поліморфних модифікацій (кварц (див.КВАРЦ), тридиміт, кристобаліт, склоподібний SiO 2). З цих модифікацій найбільше практичного значення має кварц. Кварц має властивості п'єзоелектрика (див.П'ЄЗОЕЛЕКТРИЧНІ МАТЕРІАЛИ)він прозорий для ультрафіолетового (УФ) випромінювання. Характеризується дуже низьким коефіцієнтом теплового розширення, тому виготовлений з кварцу посуд не розтріскується при перепадах температури до 1000 градусів.
Кварц хімічно стійкий до дії кислот, але реагує з плавиковою кислотою:
SiO 2 + 6HF = H 2 + 2H 2 O
та газоподібним фтороводнем HF:
SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O
Ці дві реакції широко використовують для травлення скла.
При сплавленні SiO 2 з лугами та основними оксидами, а також з карбонатами активних металів утворюються силікати (див.СИЛІКАТИ)- солі, що не мають постійного складу, дуже слабких нерозчинних у воді кремнієвих кислот. (див.КРЕМНІЄВІ КИСЛОТИ)загальної формули xH 2 O·ySiO 2 (досить часто в літературі не дуже точно пишуть не про кремнієві кислоти, а про кремнієву кислоту, хоча фактично йдеться при цьому про те саме). Наприклад, може бути отриманий ортосилікат натрію:
SiO 2 + 4NaOH = (2Na 2 O)·SiO 2 +2H 2 O,
метасилікат кальцію:
SiO 2 + СаО = СаО · SiO 2
або змішаний силікат кальцію та натрію:
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O · CaO · 6SiO 2 + 2CO 2
З силікату Na 2 O·CaO·6SiO 2 виготовляють шибку.
Слід зазначити, більшість силікатів немає постійного складу. З усіх силікатів розчиняються у воді тільки силікати натрію та калію. Розчини цих силікатів у воді називають розчинним склом. Через гідроліз ці розчини характеризуються сильно лужним середовищем. Для гідролізованих силікатів характерним є утворення не істинних, а колоїдних розчинів. При підкисленні розчинів силікатів натрію або калію випадає драглистий білий осад гідратованих кремнієвих кислот.
Головним структурним елементом як твердого діоксиду кремнію, і всіх силікатів виступає група , у якій атом кремнію Si оточений тетраедром із чотирьох атомів кисню О. У цьому кожен атом кисню з'єднаний із двома атомами кремнію. Фрагменти можуть бути пов'язані між собою по-різному. Серед силікатів за характером зв'язку в них фрагментів виділяють острівні, ланцюжкові, стрічкові, шаруваті, каркасні та інші.
При відновленні SiO 2 кремнієм за високих температур утворюється монооксид кремнію складу SiO.
Для кремнію характерне утворення кремнійорганічних сполук (див.КРЕМНІЙОРГАНІЧНІ СПОЛУКИ, в яких атоми кремнію з'єднані в довгі ланцюжки за рахунок місткових атомів кисню -О-, а до кожного атома кремнію, крім двох атомів, приєднані ще два органічних радикалу R 1 і R 2 = CH 3 , C 2 H 5 , C 6 H 5 CH 2 CH 2 CF 3 та ін.
Застосування
Кремній використовують як напівпровідниковий матеріал. Кварц знаходить застосування як п'єзоелектрик, як матеріал для виготовлення жароміцного хімічного (кварцового) посуду, ламп УФ-випромінювання. Силікати знаходять широке застосування як будівельні матеріали. Віконні скла є аморфними силікатами. Кремнійорганічні матеріали характеризуються високою зносостійкістю і широко використовуються на практиці як силіконові олії, клеї, каучуки, лаки.
Біологічна роль
Для деяких організмів кремній є важливим біогенним елементом (див.БІОГЕННІ ЕЛЕМЕНТИ). Він входить до складу опорних утворень у рослин та скелетних – у тварин. У великих кількостях кремній концентрують морські організми – діатомові водорості. (див.Діатомові водорослі), радіолярії (див.РАДІОЛЯРІЇ), губки (див.ГУБКИ). М'язова тканина людини містить (1-2) 10 -2 % кремнію, кісткова тканина - 17 10 -4 %, кров - 3,9 мг/л. З їжею в організм людини щодня надходить до 1 г кремнію.
Сполуки кремнію не отруйні. Але дуже небезпечно вдихання високодисперсних частинок як силікатів, так і діоксиду кремнію, що утворюються, наприклад, при вибухових роботах, при довбанні порід у шахтах, при роботі піскоструминних апаратів і т. д. кристаліки, що виникають, руйнують легеневу тканину і викликають тяжку хворобу - силікоз (див.Силікоз). Щоб запобігти потраплянню в легені цього небезпечного пилу, слід використовувати для захисту органів дихання респіратор.
Енциклопедичний словник. 2009 .
Синоніми:Дивитись що таке "кремній" в інших словниках:
- (Символ Si), широко поширений сірий хімічний елемент IV групи періодичної таблиці, неметал. Вперше був виділений Єнсом Берцеліус в 1824 р. Кремній зустрічається тільки в сполуках, таких як КРЕМНЕЗЕМ (діоксид кремнію) або ... Науково-технічний енциклопедичний словник
Кремній- одержують майже виключно карботермальним відновленням діоксиду кремнію з використанням електродугових печей. Є поганим провідником тепла та електрики, твердіше за скло, зазвичай має вигляд порошку або частіше безформних шматків. Офіційна термінологія
КРЕМНІЙ- Хім. елемент, неметал, символ Si (лат. Silicium), ат. н. 14, ат. м. 28,08; відомі аморфний і кристалічний кремній (який побудований із кристалів того ж типу, що й алмаз). Аморфний К. бурий порошок кубічної структури у високодисперсному ... Велика політехнічна енциклопедія
- (Silicium), Si, хімічний елемент IV групи періодичної системи, атомний номер 14, атомна маса 28,0855; неметал, tпл 1415шC. Кремній другий після кисню за поширеністю на Землі елемент, вміст у земній корі 27,6% за масою. Сучасна енциклопедія
Si (лат. Silicium * a. silicium, silicon; н. Silizium; ф. silicium; і. siliseo), хім. елемент IV групи періодич. системи Менделєєва, ат. н. 14, ат. м. 28,086. В природі зустрічаються 3 стабільні ізотопи 28Si (92,27), 29Si (4,68%), 30Si (3 … Геологічна енциклопедія
Силіконовий мінерал кремнійрізновид кремнезему - чорний, темно-сірий або світлий - досить часто зустрічається в природі, і людина добре знайома з ним. Але про цілющі властивості кремнію стало відомо зовсім недавно: наприкінці 70-х років XX століття. Хоча людство познайомилося із кремнієм дуже давно.
Кремінь - камінь, що започаткував людську цивілізацію. Протягом кам'яного віку кремінь служив матеріалом виготовлення знарядь праці та полювання, з його допомогою добували вогонь. Про цілющі властивості кременя згадується в трактатах древніх філософів. Його використовували для зрізання бородавок, для обробки стін у приміщеннях, де зберігалося м'ясо, для присипки ран у вигляді порошку, що запобігало гангрені, кремнієві жорна на млинах дозволяли отримувати борошно з відмінними хлібопекарськими та смаковими якостями. Здавна кремнієм викладали дно і внутрішню поверхню колодязів, тому що було помічено, що люди, які вживали воду з таких колодязів, менше хворіють, і така вода надзвичайно прозора, смачна та цілюща.
У природі кремній зустрічається у вигляді широко поширених мінералів. кварцу, халцедону, опалата ін У групу цих мінералів входять і сердолік, і яшми, гірський кришталь, агат, опал, аметистта багато інших каменів. Основа цих мінералів – діоксид кремнію або кремнезем, а ось щільність, колір, деякі інші властивості – різні. До складу кремнів, крім кремнезему, входять близько 20 хімічних елементів, основні з яких - Mg, Ca, P, Sr, Mn, Cu, Zn та ін. Звідси й стільки назв. Але найвідоміший серед представників цього сімейства, безперечно, кремінь. Більшість земної кори складається з неорганічних сполук кремнію (28 об.%).
Кремній (Silicium – лат.) хімічний елемент, атомний номер 14, IV група періодичної системи. Атоми кремнію становлять основу глини, піску та скель. Можна сміливо сказати, що весь неорганічний світ пов'язані з кремнієм. У природних умовах кремнієві мінерали знаходяться в кальцитах та мілині.
Кремній є другим після кисню за обсягом запасів у земній корі елементом і становить близько третини її ваги. Кожен 6 атом у корі земної оболонки – атом кремнію. У морській воді кремнію міститься навіть більше, ніж фосфору, настільки необхідного для життя на Землі.
У нашому організмі кремній міститься у щитовидній залозі, надниркових залозах, гіпофізі. Найвища концентрація його виявлена у волоссі та нігтях.
Кремній також входить до складу колагену – основного білка сполучної тканини. Основна його роль - участь у хімічній реакції, що скріплюють окремі волокна колагену та еластину, надаючи сполучній тканині міцність та пружність. Кремній також входить до складу колагену волосся та нігтів, відіграє важливу роль у зрощенні кісток при переломах.
Особлива роль у кремнію в житті та здоров'ї людей, а також рослинного та тваринного світу. Кремній поглинається рослинами у вигляді розчинених кремнієвих кислот, силікатів та колоїдного кремнезему. Відсутність кремнію несприятливо впливає на схожість, зростання та врожайність зернових, в основному, рису, а також цукрової тростини, соняшнику, таких культур, як картопля, буряк, морква, огірки та томати. З овочами, фруктами, молоком, м'ясом та іншими продуктами людина щодня має споживати 10-20 мг кремнію. Ця кількість необхідна для нормальної життєдіяльності, зростання та розвитку організму.
Наукові дослідження про роль кремнію для здоров'я людей висвітлені в монографіях В. Кривенка та ін. АН СРСР, Сиб. кальцієм. Один із механізмів впливу кремнію полягає в тому, що завдяки своїм хімічним властивостям він створює електричні заряджені колоїдні системи, які мають властивість адсорбувати віруси та хвороботворні мікроорганізми, невластиві людині.
Деякі рослини здатні концентрувати кремній. Це топінамбур, редиска, олива, смородина, польовий хвощта ін. Багато кремнію накопичується в зернових культурах, особливо в насіннєвій оболонці (висівках): рисі, вівсі, просі, ячмені, сої. При розмелюванні зерен на млині їх звільняють від оболонки, чим позбавляють кремнію і цим знецінюють.
Багаті кремнієм та мінеральні води. А ось рафінований цукор практично позбавлений кремнію. Тільки неочищений жовтий цукор має кремній і тому становить велику цінність.
Високим вмістом кремнію відрізняються хвощі – широко поширені рослини вітчизняної флори, що застосовуються все частіше останнім часом у народній медицині. У цьому відношенні добре зарекомендували себе масляний екстракт лопуха, екстракт хвоща, органічні сполуки кремнію (кераміди), що входять до складу ліків під назвою реп'яхову олію з екстрактом хвоща (з керамідами). Спеціальні дослідження показали, що це ліки:
Рекомендації щодо застосування: при порушенні структури волосся, обумовленому зовнішніми або внутрішніми факторами, а також при стоншенні та тьмяному зовнішньому вигляді волосся.
Спосіб застосування: теплу олію нанести на волосся і шкіру голови, м'яко і ретельно втирати не менше 15 хвилин (при цьому уникати різких та інтенсивних рухів, тому що при цьому ламається і висмикується волосся), потім рівномірно розподілити масло по всій довжині волосся. Аплікацію проводити протягом 1 години, після чого змити м'яким шампунем.
Також кремній відповідає за забезпечення захисних функцій, процесів обміну речовин та дезінтоксикації. Він працює як біологічний «зшиваючий» агент, що бере участь в утворенні молекулярної «архітектури» полісахаридів та їх комплексів з білками, надає еластичність сполучним тканинам, входить до складу еластину кровоносних судин, надає міцність, еластичність і непроникність їх стінкам і перешкоджає .
Дослідження показали, що у воді кремній пригнічує бактерії, що викликають бродіння та гниття, тримає в облозі важкі метали, нейтралізує хлор, сорбує радіонукліди. У живому організмі біологічно активні речовини кремнію разом із білковими структурами сприяють утворенню ферментів, амінокислот, гормонів. Кремній особливо необхідний у сполучній тканині, він міститься у щитовидній залозі, надниркових залозах, гіпофізі. Багато кремнію у волоссі. Найвища концентрація його виявлена у волоссі та нігтях.
Кремній:
Нестача кремнію в організмі призводить до:
Виявлено залежність між концентрацією кремнію в питній воді та серцево-судинними захворюваннями. Туберкульоз, діабет, проказа, гепатит, гіпертонія, катаракта, артрити, рак супроводжуються зниженням концентрації кремнію в тканинах та органах, або порушеннями його обміну.
Тим часом наш організм щодня втрачає кремній – у середньому на добу з їжею та водою ми споживаємо 3,5 мг кремнію, а втрачаємо близько 9 мг!
Причини дефіциту кремнію в організмі:
Зазвичай зниження вмісту кремнію відбувається на тлі загальної мінеральної недостатності та супроводжується дефіцитом магнію та кальцію.
Ознаки дефіциту кремнію:
Відомо, що біологічний вік людини визначається швидкістю перебігу обмінних процесів, тобто. швидкістю оновлення як окремих клітин. І якщо проблему зволоження та захисту тією чи іншою мірою здатні вирішувати багато косметичних препаратів, то проблема прискорення обміну речовин потребує більш інтенсивної зміни зовнішнього шару шкіри.
Уповільнення регенерації шкіри починається приблизно з 30 років. На той час організм вже починає відчувати нестачу кремнію. Самостійно відновити дефіцит кремнію наш організм не може, оскільки навколишні природні сполуки кремнію здебільшого біологічно неактивні і не здатні брати участь у біохімічних реакціях усередині клітини.
Кремній – чудовий косметичний засіб. Воно очищає шкіру від гнійничкових утворень. Особливо корисно вмиватися кремнієвою водою, а також приймати її внутрішньо при юнацьких прищах. У процесі досліджень вченими був створений новий клас органічних сполук кремнію, здатних прискорювати обмінні процеси в шкірі і, беручи участь у синтезі білків сполучної тканини еластину і колагену, підвищувати пружність шкіри і ліквідувати зморшки, що утворилися.
Запатентовані компанією WGN кремнійвмісні сполуки прискорюють обмінні процеси в клітинах, регенерують еластинові та колагенові волокна. Результати створення активних сполук нанокремнію стали основою розробки лінії так званих «нанокремнієвих» косметичних препаратів NewAge.
Біоактивний нанокремнийпроникає в глибокі шари шкіри, очищає їх і забезпечує захист, що зберігає природну проникність та дихальну здатність шкіри. Нонокремний, стимулюючи процеси проліферації та регенерації, прискорює оновлення епідермісу та відновлює функції клітин дерми – фібробластів.
Перевагами кремнієвої косметики є дерматологічна сумісність компонентів; можливість використання будь-якого типу шкіри, включаючи чутливу; висока ефективність дії; м'яка стимуляція природних біохімічних механізмів функціонального стану шкіри.
При взаємодії з водою кремінь змінює її властивості. Активована кремнем вода діє згубно на мікроорганізми, пригнічує бактерії, що викликають гниття і бродіння, в ній відбувається активне осадження з'єднань важких металів, вода стає чистою на вигляд і приємною на смак, вона довгий час не псується і набуває багато інших цілющих якостей.
Кремінь відноситься до мінералів сімейства кварців чи халцедонів. До групи цих мінералів входять і сердолік, і яшми, гірський кришталь, агат, опал, аметист та багато інших каменів. Основа цих мінералів - діоксид кремнію SiO2 або кремнезем, а ось щільність, колір, деякі інші властивості - різні. До складу кремнів, крім кремнезему, входять близько 20 хімічних елементів, основні з яких - Mg, Ca, P, Sr, Mn, Cu, Zn та ін. Звідси й стільки назв. Але найвідоміший серед представників цього сімейства, безперечно, кремінь.
Причини та механізм взаємодії кременю з водою не з'ясовано остаточно. Можливо, лікувальна дія кремнію пояснюється здатністю його утворювати з водою спеціальні асоціати - колоїди, що поглинають із середовища бруд та сторонню мікрофлору.
Говорячи про корисні для організму властивості кремнію, ми в першу чергу згадуємо воду. В організмі людини близько 70% води, і тому важко уявити життя без неї. А якщо врахувати, що всі види обміну речовин здійснюються через водне середовище, що саме вода є провідником переважної більшості фізіологічних життєвих процесів, що без неї неможлива жодна форма життя - вуглецева, кремнієва або будь-яка інша, то стає зрозуміло, що активована кремнем вода набуває особливе значення.
«...у системі кремінь - водні розчини неорганічних солей відбувається інтенсивне осідання низки металів: алюмінію, заліза, кадмію, цезію, цинку, свинцю, стронцію.»– П. Аладовський, керівник лабораторії Центрального НДІ використання водних ресурсів, д.х.н. Іншими словами, кремінь витісняє з води шкідливі метали, очищаючи її. Вони залишаються на дні, а зверху виявляється чиста вода.
«Вода, оброблена кремнем впливає на адсорбційну здатність радіонуклідів. Це, можливо, дозволить використовувати її для вирішення деяких радіохімічних завдань на забрудненій радіонуклідами території Білорусії».– д.х.н. Ю. Давидов – керівник лабораторії Інституту радіологічних проблем Національної академії наук Республіки Білорусь.
«Кремнієва вода, починаючи з п'ятого дня зберігання, має здатність зміцнювати гемостатичні можливості крові, збільшує її здатність до згортання».Є. Іванов – директор Інституту гематології та переливання крові Міністерства охорони здоров'я Республіки Білорусь, д.м.н. На згадку відразу приходить гемофілія - хвороба, коли кров згортається погано. А це означає, що людина, яка навіть отримала маленьку подряпину, може померти від втрати крові.
«Протягом кількох років мною не спостерігалося ракових захворювань у багатьох хворих, які вживали активовану кремнем воду (АКБ). Нами встановлено, що на 5-6 день прийому АКБ (6-8 разів на добу) у хворих з численними трофічними виразками нижніх кінцівок збільшується кількість Т- та В-лімфоцитів. А це свідчить про здатність відновлювати втрачений та ослаблений імунітет. Крім того, АКБ знижує кількість холестерину у крові, особливо при ожирінні. Таким чином, АКБ служить для профілактики атеросклерозу»– М. Синявський професор кафедри медичної підготовки Могилівського державного університету ім. А.А. Кулішова.
Що ж це таке? кремнієва вода? Кремнієва вода – це настоянка на темно-коричневому кремні, яку застосовують внутрішньо та зовнішньо. Методика приготування крем'яної води досить проста. У 2-3 літрову ємність, бажано, скляну, вносять 40-50 г дрібних каменів кременю бажано інтенсивно-яскраво-коричневого (але не чорного) кольору, вливають воду з водопровідної мережі, але краще після звичайного фільтрування, і ставлять її в захищене від прямих сонячних променів місце і поза земними патогенними випромінюваннями.
Така вода для пиття буде готова через 2-3 доби. При дотриманні цієї технології, але якщо зав'язати горловину 2-3 шарами марлі і поставити воду на світле місце при температурі вище 5оС на 5-7 днів, то ця вода за своїми властивостями може використовуватися не тільки як питна, але і для лікувально- профілактичних цілей. Її корисно вживати для приготування їжі – чаю, супів тощо. Пити кремнієву воду можна без обмежень (у нормі 1,5-2 л на день). Якщо немає можливості, то хоча б 3-5 разів на день по півсклянки і завжди маленькими ковтками та бажано у прохолодному вигляді.
Застосовувати кремінь, як згадувалося, лише яскраво-коричневого (не чорного) кольору.
Використовувати потрібно лише природні мінерали. Справа в тому, що в кремні містяться залишки мікроорганізмів, які свого часу з мулу крейдяного і древніших епох сформувався кремінь.
Після одно-дворазового використання камінь потрібно промити прохолодною водою і дві години провітрювати на свіжому повітрі. При появі на поверхні каменів нашарувань або нальотів необхідно їх занурити у 2% розчин оцтової кислоти або підсолену воду на 2 години; потім сполоснути 2-3 рази звичайною водою і опустити на 2 години розчин питної соди і знову сполоснути.
Специфічні властивості кремнієвої води дозволяють займатися профілактикою багатьох захворювань. Кремнієва вода позитивно впливає загальний стан організму загалом.
Якщо ви п'єте активовану кремнем воду або готуєте на ній їжу, відбувається:
- зміцнення імунної системи, збільшується кількість Т-і В-лімфоцитів крові;
Поліпшується стан людей, які страждають на захворювання печінки, т.к. вода допомагає відтоку жовчі;
Швидке загоєння опіків, порізів, забитих місць, трофічних виразок;
Допомагає при розладі шлунка, знімає запальні процеси в шлунково-кишковому тракті і при гастриті;
зниження рівня цукру в крові, а також ваги, схильних до повноти діабетиків;
Зниження рівня холестерину в крові, особливо при ожирінні, профілактика – атеросклерозу та покращення роботи нирок;
Нормалізує стан хворих, які страждають на гіпертонію;
нормалізує обмін речовин;
Підвищується загальний тонус.
При зовнішньому застосуваннікремнієва вода стимулює процеси відновлення організму при:
- лікуванні ангіни, нежиті, запалення ясен (полоскання горла та рота після їжі);
При вірусних захворюваннях порожнини рота, стоматитах та гінгівітах;
лікування алергії, фурункулів, діатезу, дерматиту, різних шкірних подразнень (примочки та умивання);
При кон'юктивіті знімає свербіж та запалення;
Умивання такою водою сприяє покращенню стану шкіри, зменшенню кількості зморшок та запобігання появі нових, сприяє усуненню нерівностей, вугрів, прищів;
Ополіскування голови та волосся, втирання в шкіру голови сприяє зміцненню та росту волосся;
При деяких захворюваннях шкіри (простий пухирцевий, оперізувальний та рожевий лишай).
- при випадаючому і "січеному" волоссі промивати голову "крем'яною" водою;
Для зняття роздратування після гоління, обполіскувати обличчя такою ж водою;
При "юнацьких прищах" вмиватися і застосовувати внутрішньо "воду";
Шматочками льоду протирати шкіру обличчя, замороженою "крем'яною" водою;
Для профілактики парадантозу обполіскувати ясна "водою" при чищенні зубів.
Застосування в лікувально-профілактичних цілях "кремінової" води сприяє швидкому загоєнню ран, запобіганню утворення пухлин при регулярному прийомі води, поліпшенню складу крові, відновленню функції надниркових залоз, зняттю запальних процесів у шлунково-кишковому тракті та при гастритах, нормалізації вмісту цукру в ваги, лікування при переломах (кістки зростаються швидше і без ускладнень), поліпшення роботи нирок та обміну речовин, відділення та виведення жовчі. Кремнієва вода вбиває віруси; Для профілактики під час респіраторних епідемій рекомендується "воду" закопувати в ніс. Це допомагає при безсонні.
У домашньому господарстві рекомендується поливати квіти, що подовжує термін цвітіння; прискорює термін плодоношення фруктових дерев та овочевих культур; збільшує врожайність на 10%. Вбиває плісняву, сіру гниль, зокрема на полуниці, та інші грибки. Замочування насіння у такій воді підвищує схожість. Квіти краще зберігати в ємності, де знаходяться кремнієві камінці, термін їх зберігання різко зростає. В акваріумі кремінь запобігає цвітінню води. Допомагає кремній та очищати воду у поході, що важливо знати туристам.
Кремнієву воду також корисно пити при атеросклерозі (судини очищаються від склеротичних відкладень), різного роду порушення обміну речовин, ангіні, грипі, фарингіті (полоскання кремнієвою водою помітно знижує тривалість цих захворювань - адже кремній тут діє як антибіотик), ревматизм, хвороба. вбиває патогенні віруси), хвороби зубів та суглобів (бо кремній відновлює цілісність кісткових тканин).
І тепер найважливіший момент – протипоказання. Кремнієва вода має протипоказання, і поводитися з нею потрібно дуже обережно. Лікарі помітили, що тим, хто має схильність до онкологічних захворювань, краще зовсім відмовитися від неї.
