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). Кремний жаратылышта бирикмелери баарында кычкылтек менен бирикме түрүндө болот. Жер кыртышында кремний 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 температурасы 1417 °С жана кайноо температурасы 2600 °С болгон катуу зат. Кремний көпчүлүк бирикмелеринде IV валенттүү: 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 температурасында майдаланган кремний менен фтор гана реакцияга кире алат:
![{\displaystyle {\mathrm {SiH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{,}{\mkern {6mu}}\mathrm {SiF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{,}{\mkern {6mu}}\mathrm {SiO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{,}{\mkern {6mu}}\mathrm {Si} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/07aa76efeec132fc13bd686985f820a7529ae363)
![{\displaystyle {\mathrm {Si} {}+{}2\,\mathrm {F} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {SiF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8c3001cd932d1023156351c0742aa88ed800805b)
Кремний хлор менен 400-600 °C, көмүртек жана азот менен өтө жогорку температурада аракеттенет. Кадимки шартта кремний кислоталар таасир этпейт. К. щелочтор м-н аракеттешип суутекти жана силикаттарды пайда кылат:
![{\displaystyle {\mathrm {Si} {}+{}2\,\mathrm {NaOH} {}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Na} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {SiO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/870d78bc585085fbdfaeae4ae22ad204c5ab4496)
Кремний кычкылтек менен -Si-O-Si-O- сыяктуу узун чынжырларды пайда кылган туруктуу бирикмелери кеңири таралган. Мис. табигый жана синтездик ыкма менен алынган силикаттар. Кремний атому кош байланышты пайда кыла албайт, анткени жалкы байланыш энергиясы өтө чоң. Анын молекуласында 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. Кремний 95-98% техникалык сорту арзан сырьё – кремнезём (SiO2) жогорку темп-рада көмүртек менен калыбына келтирүүдөн алынат:
![{\displaystyle {\mathrm {SiO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}2\,\mathrm {C} {}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {Si} {}+{}2\,\mathrm {CO} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/427323d6f7b400f550a9324f620d16e16390fa33)
Ал эми өзгөчө тазалыктагы кремний алуу үчүн техникалык кремний жеңил учма – ж.б.у.с. бирикмелерине өткөрүлөт да, бир нече жолу буулантуу жана муздатуудан кийин тазаланган бирикме жогорку температурада суутек же чаң түрүндөгү цинк менен калыбына келтирилет. Алынган кремний 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. Кремний 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 2000 °С да жогорку темп-рага чейин чыдайт. Мындан да жогорку температурага 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.
![{\displaystyle {\mathrm {SiCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{,}{\mkern {6mu}}\mathrm {SiI} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/db6293a97f83b0e2ed24c33bbe8d408cbf6bb7ab)
Колдонулган адабияттар
- Химия: Энциклопедиялык окуу куралы/Мамлекеттик тил жана энциклопедия борбору, 2004. - 422 б. ISBN 9967-14-021-6
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |||||||||||||||||||||||||
| 1 | H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||||||||||||
| 5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||||||||||||
| 6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||||||
| 7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | ||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||