складається з дрібного кварцу, забрудненого різними домішками. Щорічне світове споживання піску досягає 300 млн. Тонн.
З силікатів найбільш широко в природі поширені алюмосилікати (каолін Al 2 O 3 * 2SiO 2 * 2H 2 O, азбест CaO * 3MgO * 4SiO 2, ортоклаз K 2 O * Al 2 O 3 * 6SiO 2 та ін.). Якщо до складу мінералу крім оксидів кремнію і алюмінію входять оксиди натрію, калію або кальцію, то мінерал носить назву польового шпату (біла слюда та ін.). На частку польових шпатів припадає близько половини відомих у природі силікатів. Гірські породи граніт і гнейс включають кварц, слюду, польовий шпат.
До складу рослинного і тваринного світу кремній входить в незначних кількостях. Його містять стебла деяких видів овочів і хлібних злаків. Цим пояснюється підвищена міцність стебел цих рослин. Панцири інфузорій, тіла губок, яйця і пір'я птахів, шерсть тварин, волосся, склоподібне тіло очі також містять кремній.
Аналіз зразків місячного грунту, доставленого кораблями показали присутність оксиду кремнію в кількості більше 40 відсотків. У складі кам'яних метеоритів вміст кремнію досягає 20 відсотків.
. Будова атома і основні хімічні та фізичні властивості
Кремній утворює темно-сірі з металевим блиском кристали, що мають кубічні гранецентровані грати типу алмазу з періодом а=5,431?, щільністю 2,33 г/см?. При дуже високих тисках отримана нова (мабуть, гексагональна) модифікація з щільністю 2,55 г/см?. К. плавиться при 1 417 ° С, кипить при 2600 ° С. Питома теплоємність (при 20-100 ° С) 800 дж/(кг? К), або 0,191 кал/(г? Град); теплопровідність навіть для самих чистих зразків не постійна і знаходиться в межах (25 ° С) 84-126 вт/(м? К), або 0,20-0,30 кал/(см? сек? град). Температурний коефіцієнт лінійного розширення 2,33? 10-6 К - 1; нижче 120K стає негативним. Кремній прозорий для довгохвильових ІЧ-променів; показник заломлення (для l=6 мкм) 3,42; діелектрична проникність 11,7. Кремній диамагнитен, атомна магнітна сприйнятливість - 0,13? 10 - 6. Твердість кремнію по Моосу 7,0, по Бринеллю 2,4 Гн/м? (240 кгс/мм?), Модуль пружності 109 Гн/м? (10890 кгс/мм?), Коефіцієнт стисливості 0,325? 10 - 6 см?/кг. Кремній крихкий матеріал; помітна пластична деформація починається при температурі вище 800 ° С.
Кремній - напівпровідник, що знаходить все більше застосування. Електричні властивості К. дуже сильно залежать від домішок. Власне питомий об'ємний електроопір кремнію при кімнатній температурі приймається рівним 2,3 € 10 3 Ом? м (2,3 € 10 5 Ом? см).
Напівпровідниковий кремній з провідністю р-типу (добавки В, Al, In або Ga) і n-типу (добавки Р, Bi, As або Sb) має значно менший опір. Ширина забороненої зони по електричним вимірюванням становить 1,21 ев при 0 К і знижується до 1,119 ев при 300 К.
Відповідно до положення кремнію в періодичній системі Менделєєва 14 електронів атома кремнію розподілені по трьом оболонкам: у першій (від ядра) 2 електрона, у другій 8, у третій (валентної) 4; конфігурація електронної оболонки 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2. Послідовні потенціали іонізації (ев): 8,149; 16,34; 33,46 і 45,13. Атомний радіус 1,33?, Ковалентний радіус 1,17 ?, іонні радіуси Si 4+ 0,39 ?, Si 4- 1,98 ?.
У з'єднаннях кремнію (аналогічно вуглецю) 4-валентний. Однак, на відміну від вуглецю, кремній поряд з координаційним числом 4 проявляє координаційне число 6, що пояснюється великим обсягом його атома (прикладом таких сполук є кремнефторіди, містять групу [SiF 6] 2-).
Хімічний зв'язок атома кремнію з іншими атомами здійснюється зазвичай за рахунок гібридних sp3-орбіталей, але можливо також залучення двох з його п'яти (вакантних) 3d-орбіталей, особливо коли кремній є шестикоординаційного. Володіючи малою величиною електронегативності, рівної 1,8 (проти 2,5 у вуглецю; 3,0 в азоту і т. Д.), Кремній в сполуках з неметалами електроположітелен, і ці сполуки носять полярний характер. Велика енергія зв'язку з киснем Si-O, рівна 464 кдж/моль (111 ккал/моль), обумовлює стійкість його кисневих сполук (SiO2 і силікатів). Енергія зв'язку Si-Si мала, 176 кдж/моль (42 ккал/моль); на відміну від вуглецю, для К. не характерно утворення довгих ланцюгів і подвійного зв'язку між атомами Si. На повітрі кремній завдяки утворенню захисної окисної плівки стійкий навіть при підвищених температурах. У кисні окислюється починаючи з 400 ° С, утворюючи кремнію двоокис SiO 2. Відома також моноокись SiO, стійка при високих температурах у вигляді газу; в результаті різкого охолодження може бути отриманий твердий продукт, що легко розкладається на тонку суміш Si і SiO 2. Кремній стійкий до кислот і розчиняється тільки в суміші азотної і фтористоводородной кислот; легко розчиняється в гарячих розчинах лугів з виділенням водню. Кремній реагує з фтором пр...
