Кремний Si

Открытие

Кремнезём, диоксид кремния, использовался с доисторических времён в виде кремнёвых орудий, а позднее — для изготовления стекла и керамики. Антуан Лавуазье в 1787 году предположил, что кремнезём — оксид неоткрытого элемента, а Хамфри Дэви безуспешно пытался его разложить.

Жозеф Луи Гей-Люссак и Луи Жак Тенар, возможно, получили загрязнённый аморфный кремний в 1811 году, но открытие обычно приписывают шведскому химику Йёнсу Якобу Берцелиусу, который в 1824 году нагрел фторосиликат калия с калием и очистил продукт, получив аморфный кремний. Кристаллический кремний впервые получил в 1854 году Анри Сент-Клер Девиль.

Современное значение кремния началось в середине XX века. Методы выращивания крупных монокристаллов и зонной плавки позволили кремнию заменить германий в транзисторах, и около 1960 года появились первые кремниевые интегральные схемы.

Происхождение названия

Международное название происходит от латинского silex (род. п. silicis) — кремень. Берцелиус называл элемент silicium; шотландский химик Томас Томсон в 1817 году предложил silicon, взяв окончание «-on» от boron и carbon, чтобы подчеркнуть неметаллический характер. Русское «кремний» образовано от слова «кремень» и введено в 1834 году Г. И. Гессом. Символ — Si. Кремний не следует путать с силиконами — семейством полимеров, содержащих кремний, кислород и углерод.

Основные применения

• Электроника: микросхемы делают из кремниевых пластин чистотой более 99,9999999 процента.
• Солнечная энергетика: большинство фотоэлектрических панелей используют элементы из кристаллического кремния.
• Сплавы: ферросилиций добавляют при выплавке стали, а из алюминиево-кремниевых сплавов отливают детали двигателей.
• Строительство и стекло: кремнезём — основной компонент стекла, бетона, цемента и керамики.
• Силиконы: кремний — исходный материал для силиконовых герметиков, смазок и резин.

Изотопы

У кремния три стабильных изотопа: кремний-28 (около 92,2 процента), кремний-29 (около 4,7 процента) и кремний-30 (около 3,1 процента). Кремний-29 используется в ЯМР-исследованиях стёкол и минералов. Почти идеальные шары из изотопно обогащённого кремния-28 применялись для точного подсчёта атомов и определения постоянной Авогадро — часть работы, лежащей в основе переопределения килограмма в 2019 году. Радиоактивные изотопы кремния широкого применения не имеют.

В повседневной жизни

Песок, кварц, гранит и глина богаты кремнием, который составляет примерно 28 процентов массы земной коры. Диатомовые водоросли и некоторые растения строят из кремнезёма свои скелеты и структуры.

Многолетнее вдыхание мелкой кристаллической кремнезёмной пыли — например, в карьерах, при резке камня или пескоструйной обработке — может вызвать силикоз, тяжёлое заболевание лёгких, поэтому на таких работах важна борьба с пылью.