Кремний — Si

Химические свойства кремния — Воздействие на здоровье кремния — Воздействие на окружающую среду кремния

Атомный номер 14
Атомная масса 28,0855 г / моль -1
Электроотрицательность по Полингу 1,8
Плотность 2,33 г / см -3 при 20 ° C
Температура плавления 1410 ° С
Точка кипения 3265 ° С
Радиус Вандервальса 0,132 нм
Ионный радиус 0,271 (-4) нм; 0,041 (+4)
Изотопы 5
Электронная оболочка [Ne] 3s 2 3p 2
Энергия первой ионизации 786,3 кДж · моль -1
Энергия второй ионизации 1576,5 кДж · моль -1
Энергия третьей ионизации 3228,3 кДж · моль -1
Энергия четвертой ионизации 4354,4 кДж · моль -1
Обнаружил Йонс Берцелиус в 1823 году

Кремний - Si

Кремний

Кремний — самый распространенный электроположительный элемент в земной коре. Это металлоид с заметным металлическим блеском и очень хрупкий. Обычно он четырехвалентен в своих соединениях, хотя иногда бывает двухвалентным, и он является чисто электроположительным по своему химическому поведению. Кроме того, также известны пентакоординированные и гексакоординированные соединения кремния.

Природный кремний содержит 92,2% изотопа 28, 4,7% кремния 29 и 3,1% кремния 30. Помимо этих стабильных природных изотопов известны различные радиационные искусственные изотопы. Элементарный кремний обладает физическими свойствами металлоидов, подобных тем , что находится под ним в группе IV периодической таблицы , или германии . Кремний является внутренним полупроводником в чистом виде, хотя интенсивность его полупроводимости значительно увеличивается за счет введения небольших количеств примесей. Кремний похож на металлы по своим химическим свойствам.

Он почти такой же электроположительный, как олово, и гораздо более положительный, чем германий или свинец. В соответствии с этим металлическим характером он образует тетраположительные ионы и различные ковалентные соединения; он появляется как отрицательный ион только в некоторых силицидах и как положительный компонент оксикислот или комплексных анионов.

Он образует различные серии гидридов, различные галогениды (многие из которых содержат кремний-кремниевые связи) и многие серии соединений, содержащих кислород, которые могут иметь ионные или ковалентные свойства.

Приложения

Кремний является основным компонентом стекла, цемента, керамики, большинства полупроводниковых устройств и силиконов, причем последний — пластичное вещество, которое часто путают с кремнием. Кремний также является важным компонентом некоторых сталей и основным ингредиентом кирпича. Это тугоплавкий материал, используемый для изготовления эмалей и гончарных изделий.

Элементарный неочищенный кремний и его интерметаллические соединения используются в качестве интегралов сплава, чтобы обеспечить большую устойчивость к алюминию , магнию , меди. и другие металлы. Металлургический кремний чистотой 98-99% используется в качестве сырья при производстве кремнийорганических и кремниевых смол, уплотнений и масел. Кремниевые чипы используются в интегральных схемах. В фотоэлементах для прямого преобразования солнечной энергии используются тонкие срезы простых кристаллов кремния электронного качества. Диоксид кремния используется в качестве сырья для производства элементарного кремния и карбида кремния. Для изготовления пьезоэлектрических стекол используются большие кристаллы кремния. Плавленые кварцевые пески превращаются в силиконовые стекла, которые используются в лабораториях и на химических предприятиях, а также в электроизоляторах. Коллоидная дисперсия кремния в воде используется как покрывающий агент и как ингредиент для некоторых эмалей.

Известно, что кремний образует соединения с 64 из 96 стабильных элементов и, возможно, образует силициды с другими 18 элементами. Помимо силицидов металлов, которые в больших количествах используются в металлургии, он образует важные широко используемые соединения с водородом , углеродом , галогенами, азотом , кислородом и серой. Кроме того, много полезных кремнийорганических побочных продуктов.

Кремний в окружающей среде

Кремний находится во многих формах диоксида и в бесчисленных вариациях по сравнению с природными силикатами.

Кремния гораздо больше, чем любого другого элемента, кроме кислорода. Он составляет 27,72% твердой земной коры, при этом кислород составляет 46,6%, а следующий элемент после кремния, алюминий, содержится в 8,13%.

В качестве источника промышленного кремния используется песок. Добывают несколько силикатных минералов, например тальк и слюду. Другие добываемые силикаты — это полевой шпат, нефенил, оливин, вермикулит, перлит, каолинит и т. Д. С другой стороны, существуют формы кремнезема, настолько редкие, что они желательны только по этой причине: опал из драгоценных камней, агат и горный хрусталь.

Воздействие кремния на здоровье

Кремний не концентрируется ни в одном конкретном органе тела, но находится в основном в соединительных тканях и коже. Кремний нетоксичен как элемент и во всех его природных формах, например, кремнезем и силикаты, которые являются наиболее распространенными.

Элементарный кремний — инертный материал, который, по-видимому, не обладает свойством вызывать фиброз в легочной ткани. Однако сообщалось о незначительных поражениях легких у лабораторных животных в результате интратрахеальных инъекций кремниевой пыли. Кремниевая пыль оказывает незначительное неблагоприятное воздействие на легкие и, по-видимому, не вызывает серьезных органических заболеваний или токсических эффектов, если уровень воздействия не превышает пределов воздействия. Кремний может вызывать хронические респираторные заболевания. Кристаллический кремнезем (диоксид кремния) представляет серьезную опасность для органов дыхания. Однако вероятность образования кристаллического кремнезема во время нормальной обработки очень мала. LD50 (перорально) — 3160 мг / кг. (LD50: Смертельная доза 50. Разовая доза вещества, вызывающая смерть 50% популяции животных от воздействия вещества любым путем, кроме ингаляции.

Кристаллический кремний при контакте раздражает кожу и глаза. Вдыхание вызывает раздражение легких и слизистой оболочки. Раздражение глаз вызовет слезотечение и покраснение. Покраснение, шелушение и зуд — признаки воспаления кожи.

Рак легких связан с профессиональным воздействием кристаллического кремнезема, в частности кварца и кристобалита. Отношения экспозиции ответ было сообщено в исследованиях шахтеров, диатомовые рабочих земными, гранитные рабочие, рабочие керамики, огнеупоров рабочих кирпича и других работников

Несколько эпидемиологических исследований сообщили о статистически значимых количествах избыточных смертей или случаев иммунологических нарушений и аутоиммунных заболеваний у рабочих, подвергшихся воздействию кремнезема. Эти заболевания и расстройства включают склеродермию , ревматоидный артрит, системную красную волчанку и саркоидоз .

Недавние эпидемиологические исследования показали статистически значимую связь профессионального воздействия кристаллического кремнезема с почечными заболеваниями и субклиническими изменениями почек.

Кристаллический кремнезем может влиять на иммунную систему, приводя к микобактериальным инфекциям (туберкулезным и нетуберкулезным) или грибковым заболеваниям, особенно у рабочих с силикозом.

Воздействие дышащего кристаллического кремнезема на рабочем месте связано с бронхитом, хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) и эмфиземой. Некоторые эпидемиологические исследования показывают, что эти последствия для здоровья могут быть менее частыми или отсутствовать у некурящих.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *