Кремний

Кремний (Silicium) – Д. И. Менделеев мезгилдик системасы IVА группа элементи, к.н. 14, ат. м. 28,086. Жаратылышта үч изотоп аралашмасынан турат: 28Si (92,27 %), 29Si (4,68 %) жана 30Si (3,05 %). К. майда күкүмдөрү боз, ири кристаллдары күңүрт кара. Жаратылышта таралышы б-ча К. 2-орунда (кычкылтектен кийинки) турса да, өтө сейрек деп саналган Ni, W, U ж.б. кийин 1811-ж. ачылган. Фр. окумуштуулары Ж.Л.Гей-Люссак жана Л.Ж.Тенар фтордуу К. калий менен ысытуудан күңүрт күрөң түстөгү зат алышкан, 12 жылдан кийин гана шв. химиги Я.Берцелиус эксперимент кайталап, жаңы элемент ачылгандыгын жарыялаган да, ага “силиций” деп ат берген (лат. silex – кремень, гр. «кремнос» – аска, зоо дегенди түшүндүрөт). К. жаратылышта бирикмелери баарында кычкылтек менен бирикме түрүндө болот. Жер кыртышында К. 12 % SiO2 – кремнезем түрүндө, 75 % татаал кычкылтектүү бирикмелери (чопо, талаа шпаты, сланец, слюда ж.б.) түрүндө кездешет. Кристаллдык К. тыгызд. 2,33 г/см3, балкып эрүү темп-расы 1417оС жана кайноо темп-расы 26000С болгон катуу зат. К. көпчүлүк бирикмелеринде IV валенттүү: SiH4, SiF4, SiO2, Si3N4 ж.б., II валенттүү да SiО боло алат. К. суутек менен SinH2n+2 жалпы формуладагы бирикмелерди берет. Металлдар менен силициддерди – кыйындык менен эриген заттар пайда кылат. Бөлмө темп-расында майдаланган К. менен фтор гана реакцияга кире алат: Si + 2F2 = SiF4. К. хлор менен 400-600оC, көмүртек жана азот менен өтө жогорку темп-рада аракеттенет. Кадимки шартта К. к-талар таасир этпейт. К. щелочтор

м-н аракеттешип суутекти жана силикаттарды пайда кылат:

Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 К. кычкылтек менен -Si-O-Si-O- сыяктуу узун чынжырларды пайда кылган туруктуу бирикмелери кеңири таралган. Мис. табигый жана синтездик ыкма менен алынган силикаттар. К. атому кош байланышты пайда кыла албайт, анткени жалкы байланыш энергиясы өтө чоң. Анын мол-сында ар бир кремний атому төрт кычкылтек атому менен жөнөкөй байланышты пайда кылат. Ошол эле учурда ар бир кычкылтек атому кремний эки атому менен байланышат. Натыйжада полимердик түзүлүштөгү хим. бирикме – SiO2 пайда болот. Ал кыйындык менен эрүүчү, кадимки шартта катуу абалдагы зат. К. 95-98% техникалык сорту арзан сырьё – кремнезем (SiO2) жогорку темп-рада көмүртек менен калыбына келтирүүдөн алынат:

SiO2 + 2C = Si + 2CO

Ал эми өзгөчө тазалыктагы К. алуу үчүн техникалык К. жеңил учма – SiCl4, SiI4 ж.б.у.с. бирикмелерине өткөрүлөт да, бир нече жолу буулантуу жана муздатуудан кийин тазаланган бирикме жогорку темп-рада суутек же чаң түрүндөгү цинк менен калыбына келтирилет. Алынган К. кошумча түрдө зоналык балкытуу ыкмасы менен тазаланып 999 999% кремний атомуна 1 гана бөтөн атом туура келген катыштагы деңгээлге чейинки тазалыкка жеткирилет. Андан К. монокристаллы өстүрүлүп алынат (Таш көмүр шаарында жарым өткөргүчтөр заводу иштөө режими ушул ыкманы колдонууга негизделген). Бул ыкма менен тазалоо өтө татаал жана кымбатка туруучу процесс. К. жарым өткөргүчтөр техн-да: ЭЭМ микросхема, электр техникада (диод, транзистор ж.б.) негизги материал катары кызмат кылса, күн батареясы катары космос кемелерин электр энергиясы менен камсыз кылат. Чоюн жана болотко кошула турган техникада К. алардын механикалык касиеттерин жакшыртат, ал эми көп санда кошулса к-талар туруктуулугун жогорулатат. Карборунд (SiC) жасалган кайрак таштар катуулугу б-ча алмаздан кийин турганы менен 2000оС да жогорку темп-рага чейин чыдайт. Мындан да жогорку темп-рага К. нитриди – Si3N4 чыдоого жөндөмдүү. Акыркы жылдары К. орг. бирикмелери колдонуу тармагы кеңейүүдө. Алардан жасалган материалдар жогорку темп-рага чыдамдуу, электр изолятору катары суу чөйрөсүндө да мыкты касиеттерге ээ. К. орг. бирикмелери алынган майлоочу майлар өтө жогорку да, өтө төмөнкү да темп-рада баштапкы касиеттерин өзгөртпөстөн сактап калат. Мындай майлар 20-30 км бийиктикте учкан реактивдүү самолёттор кыймылдаткычтарын майлоо үчүн алмашкыс материал болуп эсептелет.

Колдонулган адабияттар

Химия: Энциклопедиялык окуу куралы/Мамлекеттик тил жана энциклопедия борбору, 2004. - 422 б. ISBN 9967-14-021-6