Проект по теме:

1. Проект по теме: Si — Кремний Проект выполнила Ученица 9 «А» класса Лобачёва Виктория Учитель Рыжова Н.В.

2. Si — Кремний • Si — Кремний • КРЕМНИЙ (лат. Silicium), Si, химический элемент IV группы периодической системы, атомный номер 14, атомная масса 28,0855. • Свойства: темно-серые кристаллы с металлическим блеском; плотность 2,33 г/см3, tпл 1415 °С. Стоек к химическим воздействиям. • Нахождение в природе: составляет 27,6% массы земной коры (2-е место среди элементов). • Главные минералы: кремнезем и силикаты. • Применение: один из важнейших полупроводниковых материалов (транзисторы, термисторы, фотоэлементы). Составная часть многих сталей и других сплавов (повышает механическую прочность и устойчивость к коррозии, улучшает литейные свойства).

3. Кристаллическая структура кремния • Кремний обладает алмазоподобной кристаллической решеткой, которая может быть представлена в виде двух взаимопроникающих гранецентрированных решеток. Легирующие атомы замещают атомы кремния, занимая их место в кристаллической решетке. Основными легирующими атомами являются фосфор и бор. Их концентрация обычно не превышает 10-8 атомных процента. • Реальные кристаллы отличаются от идеальных следующим: • они не бесконечны и поверхностные атомы обладают свободными связями • атомы в решетке смещены относительно идеального положения в следствие термических колебаний • реальные кристаллы содержат дефекты • С точки зрения размерности выделяют следующие типы дефектов реальных кристаллов: • точечные дефекты • дислокации или линейные дефекты • поверхностные или двумерные дефекты • объемные дефекты

4. Электоропроводность кремния • При высоких температурах кремний соединяется с кислородом и азотом, а при температуре вольтовой дуги и с водородом, образуя при этом кремневодороды. • Электропроводность кремния с температурой повышается, подобно тому как это происходит у графита. • В химическом отношении кремний-элемент электронейтральный-так же хорошо соединяется с металлами, как и с металлоидами. • В большинстве соединений кремний имеет характер четырехвалентного элемента, хотя в некоторых случаях следует его рассматривать и как элемент двухвалентный. • Высокодисперсный кремний активно поглощает водород и пары воды и не выделяет их обратно, вплоть до высоких температур.

5. Электоропроводность кремния • Электропроводимость кремния очень сильно зависит от концентрации примесей. • В настоящее время кремний является основным материалом для изготовления полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов, фотоэлементов, тензопреобразователей и твердых схем микроэлектроники. При использовании кремния верхний предел рабочей температуры приборов может составлять в зависимости от степени очистки материала 120 –200°С, что значительно выше, чем для германия. • Металлы. • Медь. Получение меди. • Алюминий • Полупроводники • Германий • Кремний • Карбид кремния • Электропроводность твёрдых диэлектриков • СТЕКЛА • ПОЛУЧЕНИЕ И ОБРАБОТКА СТЕКОЛ • ТИПЫ СТЕКОЛ • СЛОИСТЫЕ ПЛАСТИКИ

6. Кремний • Кремний существует в двух модификациях: аморфной и кристаллической. • Кремний соединяется со многими металлами, образуя силициды. • Кремний не способен образовывать небольшое число кратных связей в отличие от углерода в таких соединениях. • Кремний, растворяясь в феррите, повышает предел текучести и уменьшает склонность к хладноломкости. Кремний способствует графитизации чугуна. • Кремний присутствует в природных водах в виде ионов, молекул и коллоидных частичек. • Кремний играет большую роль в биологическом круговороте, никакой организм не может существовать без кремния. Избыток и недостаток кремния в организме болезненно сказываются на его развитии.

7. Si • Кремний оказывает большое влияние на структуру и свойства чугунов, так как величина температурного интервала, в котором в равновесии с жидким сплавом находятся аустенит и графит, зависит от его содержания. • Кремний является основным материалом для производства полупроводниковых приборов: выпрямительных, мощных и маломощных биполярных транзисторов, полевых транзисторов и приборов с зарядовой связью. Кремний применяют также для создания детекторов ядерных излучений, датчиков Холла и тензодатчиков.

8. История • В чистом виде кре́мний был выделен в 1811 году французскими учеными Жозефом Луи Гей-Люссаком и Луи Жаком Тенаром. • Происхождение названия • В 1825 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус действием металлического калия на фтористый кремний SiF4 получил чистый элементарный кремний. Новому элементу было дано название «силиций» (от лат. silex — кремень). Русское название «кремний» введено в 1834 году российский химиком Германом Ивановичем Гессом. В переводе c греческого

9. Получение • В промышленности кремний получают, восстанавливая расплав SiO2 коксом при температуре около 1800 °C в дуговых печах. Чистота полученного таким образом кремния составляет около 99,9 %. Так как для практического использования нужен кремний более высокой чистоты, полученный кремний хлорируют. Образуются соединения состава SiCl4 и SiCl3H. Эти хлориды далее очищают различными способами от примесей и на заключительном этапе восстанавливают чистым водородом. Возможна также очистка кремния за счет предварительного получения силицида магния Mg2Si. Далее из силицида магния с помощью соляной или уксусной кислот получают летучий моносилан SiH4. Моносилан очищают далее ректификацией, сорбционными и др. методами, а затем разлагают на кремний и водород при температуре около 1000 °C. Содержание примесей в получаемом этими методами кремнии снижается до 10-8-10-6% по массе. • Способ получения кремния в чистом виде разработан Николаем Николаевичем Бекетовым. Крупнейшим производителем кремния в России является ОК Русал[1] — кремний производится на заводах в г. Каменск-Уральский (Свердловская область) и г. Шелехов (Иркутская область).

10. Физические свойства • Кристаллическая решетка кремния кубическая гранецентрированная типа алмаза, из-за большей длины связи между атомами Si—Si по сравнению с длиной связи С—С твердость кремния значительно меньше, чем алмаза. Кремний хрупок, только при нагревании выше 800 °C он становится пластичным веществом. Интересно, что кремний прозрачен к инфракрасному излучению, начиная с длины волны 1.1 микрометр.

11. Применение • В настоящее время кремний — основной материал для электроники и солнечной энергетики. • Монокристаллический кремний — материал для зеркал газовых лазеров. • Иногда кремний (технической чистоты) и его сплав с железом (ферросилиций) используется для производства водорода в полевых условиях. • Кремний применяется в металлургии при выплавке чугуна, сталей, бронз, силумина и др. (как раскислитель и модификатор, а также как легирующий компонент). • Соединения кремния служат основой для производства стекла и цемента. Производством стекла и цемента занимается силикатная промышленность. Она также выпускает силикатную керамику — кирпич, фарфор, фаянс и изделия из них.

12. Биологическая роль • Для некоторых организмов кремний является важным биогеным элементом. Он входит в состав опорных образований у растений и скелетных — у животных. В больших количествах кремний концентрируют морские организмы — диатомовые водоросли, радиолярии, губки. Большие количества кремния концентрируют хвощи и злаки, в первую очередь - подсемейства Бамбуков и Рисовидных, в том числе - рис посевной. С пищей в организм человека ежедневно поступает до 1 г кремния. • Соединения кремния относительно нетоксичны. Но очень опасно вдыхание высокодисперсных частиц как силикатов, так и диоксида кремния, образующихся, например, при взрывных работах, при долблении пород в шахтах, при работе пескоструйных аппаратов и т. д. Микрочастицы SiO2, попавшие в лёгкие, кристаллизуются в них, а возникающие кристаллики разрушают лёгочную ткань и вызывают тяжёлую болезнь — силикоз. Чтобы не допустить попадания в лёгкие опасной пыли, следует использовать для защиты органов дыхания респиратор.

13. Кремний - элемент жизни • Кремний - один из важнейших микроэлементов, входящий в состав нашего организма, это элемент жизни, нормальное его содержание в организме — естественный ключ к здоровью. • Кремний участвует в усвоении кальция, магния, фосфора, калия, натрия, серы, алюминия, кобальта и многих других элементов. При недостатке кремния 76 из 104 элементов не усваиваются организмом или усваиваются неправильно. Поэтому пользы от биодобавок не будет никакой пока человек не восполнит запасы кремния в своем организме. На фоне дефицита кремния возможно развитие различных заболеваний. Если кальций - это основной элемент формирования жестких тканей костей, то кремний - элемент, определяющий свойства гибких структур: соединительной ткани сухожилий: • стенок сосудов и желудочно-кишечного тракта; • желез внутренней секреции; • хрящей; • синовиальной жидкости суставов; • клапанов сердечно-сосудистой системы. • При переломах костей наш организм увеличивает содержание кремния в костях в 50 раз по сравнению с обычным состоянием. Как только кости срастутся, уровень кремния приходит в норму.

14. Конец • Спасибо за внимание!