Кремний в каких продуктах содержится
Кремний в продуктах питания: таблица лидеров
В этой статье я расскажу о кремнии в продуктах питания и приведу таблицу пищевых источников этого элемента. О кремнии можно смело и без преувеличения сказать, что это ключевой элемент любого живого организма. Судите сами, без кремния работа нервной системы просто бы остановилась.
Чтобы сигналы от органов чувств по нервам поступали в головной мозг, а оттуда по всевозможным «линиям связи» к внутренним органам и системам жизнедеятельности организма, нужен кремний. И это только одна из основных функций, которые он выполняет.
Любой из нас хочет хорошо выглядеть. В первую очередь мы заботимся о своей коже. И очень переживаем, если с ней какие-то проблемы. И тут нам тоже необходим кремний. От его присутствия в организме зависит эластичность и упругость соединительной ткани. А значит, он отвечает не только за здоровье кожи, но и за её красоту.
Содержание:
- Кремний в зелёном царстве
- Кремний в продуктах питания: таблица лидеров
- В чём причина дефицита кремния
- Сколько в нас кремния
- А куда же он исчезает?
- Франкфуртский салат Вольфганга Гёте для сохранения свежести чувств
- Ещё несколько рецептов здоровых блюд
Кремний в зелёном царстве
Можно смело сказать, что кремний присутствует во всех растениях. Он участвует в процессе накапливания солнечной энергии и преобразования её в энергию роста растения. Там, где земля бедна кремнием, хороших урожаев не видать. Древние египтяне удобряли свои поля илом. А в нём почти 80% кремнезёма.
Кремний есть в составе всех растений, только в разной концентрации. Те растения, где его больше всего, называю кремнефилами. Из дикорастущих растений чемпионами считаются хвощ полевой, подорожник и спорыш. Немало его в цветках и листьях одуванчика, в крапиве, их даже используют в кулинарии. Из них приготавливают вкусные и полезные весенние салаты, щи и другие блюда. Отвары и настои из трав мать-и-мачеха, горец птичий применяются в народной медицине для лечения заболеваний.
Из растительных продуктов к этим лидерам относятся овёс, отруби пшеницы и других злаков, коричневый рис, ячмень, просо, кукуруза.
Продукты, имеющие в своём составе значительное количество клетчатки, всегда содержат и кремний: овощи, особенно корневые, фрукты и ягоды, выращенные на плодородных почвах. Из овощей это топинамбур, редис, капуста любая, лук, морковь, болгарский перец и пастернак. Ботва и корнеплоды репы и свёклы, хрен, фасоль, чеснок, тыква, огурец и томаты тоже содержат этот ценный элемент.
Среди фруктов и ягод чемпионом по наличию кремния будет абрикос. Содержится он в инжире, яблоках, бананах, вишне, сливе, клубнике, землянике и изюме. Богаты кремнием грецкие орехи и вообще любые орехи, и семечки тыквы и подсолнуха. А также любые листовые съедобные растения.
Кремний в продуктах питания: таблица лидеров
Те, кому важно собственное здоровье, всегда стараются больше узнать о продуктах, которые они включают в свой рацион. Они желают знать, чтобы долго оставаться молодыми и здоровыми. Ведь питание важнейшая составляющая отличного самочувствия.
Таблица пищевых источников кремния
| Наименование продукта | в мг в 100 г продукта | |
| 1 | Бурый рис | 1240 |
| 2 | Овёс зерно | 1004 |
| 3 | Просо | 760 |
| 4 | Ячмень | 600 |
| 5 | Семя кунжута | 200 |
| 6 | Соевые бобы | 170 |
| 7 | Гречневая крупа | 120 |
| 8 | Земляника | 100 |
| 9 | Ананас | 93 |
| 10 | Фасоль | 92 |
| 11 | Нут | 92 |
| 12 | Репа | 90 |
| 13 | Горох | 82 |
| 14 | Топинамбур | 80 |
| 15 | Свёкла | 80 |
| 16 | Чечевица | 80 |
| 17 | Дыня | 80 |
| 18 | Бананы | 75 |
| 19 | Капуста кольраби | 70 |
| 20 | Авокадо | 63 |
| 21 | Кукуруза | 60 |
| 22 | Грецкие орехи | 61 |
| 23 | Огурцы | 54 |
| 24 | Миндаль | 52 |
| 25 | Фисташки | 51 |
| 26 | Картофель | 50 |
| 27 | Инжир | 49 |
| 28 | Пшеница | 48 |
| 29 | Редька | 42 |
Как видно из таблицы лидерами по содержанию кремния стали злаки и зернобобовые. Но обратите внимания, что не просто обычный рис, который мы почти всегда используем, а бурый рис занимает первую позицию. И не овсяные хлопья стоят на втором месте, а цельное зерно овса. Хлопья тоже будут содержать достаточно кремния, если их изготовят из цельнозерновой крупы.
В чём причина дефицита кремния
Вот некоторые основные причины:
- недостаток движения,
- питание рафинированной пищей,
- потери в процессе жизнедеятельности,
- некачественная вода,
- наличие паразитов в организме.
Давайте рассмотрим каждую из них подробнее. Кремний не любит бездеятельности и пассивности. Чтобы он усвоился, организм должен быть в движении. И это не обязательно должны быть интенсивные физические нагрузки. Вполне достаточно лёгкой физкультуры, ходьбы, прогулок на свежем воздухе или, наконец, обычной домашней уборки.
Дефицит кремния в организме напрямую связан с неправильным питанием. Употребление рафинированной пищи это вторая причина нехватки кремния. Тщательная очистка зёрен злаковых от оболочки, корнеплодов от кожицы, а фруктов от кожуры, лишают наш организм многих ценных элементов и витаминов.
Частые стрессы, нервные и психические перегрузки становятся причиной недостатка кремния в организме. Кожа лица замечательно демонстрирует нам, как с течением времени в тканях организма его становится всё меньше. Больше всего кремния содержится в коже младенца, меньше всего у старца.
При недостатке кремния в организме снижается скорость обменных процессов, то есть дефицит кремния — это одна из причин старения
Этот важный элемент мы получаем не только с пищей, но и с водой. В некачественной воде его совсем мало. А это очень тревожный показатель дефицита кремния. Ведь вода, настоянная на кремнии, приобретает чудесное свойство подавлять простейшие грибы, бактерии и чужеродные химические элементы вредные здоровью.
И, наконец, грибковые заболевания и заражения человека паразитами это прямое проявление дефицита кремния.
Сколько в нас кремния
В 1977 г. в городе Стокгольме на Нобелевском симпозиуме этот удивительный элемент был провозглашён важнейшим элементом высокоразвитой жизни. А так как «человек разумный» и есть представитель этой самой жизни, то кремний для нас жизненно необходим.
Чтобы с нашим организмом было всё в порядке, ему нужно определённое количество кремния. У среднездорового человека в теле находиться до 7 грамм. А его норма в ежедневных продуктах выделения для такого человека — 4.7%.
Кремний способствует очищению организма, образуя биоэлектрические заряженные системы, сорбирующие вирусы и микроскопические грибы
С увеличением возраста, когда люди стареют, в теле снижается и содержание кремния. А вот у женщин, ждущих ребёнка, количество этого элемента резко возрастает. Детскому растущему организму во время создания связей всех систем организма с мозгом очень нужен кремний, почти в 3 раза больше, чем взрослому.
Содержание элемента всегда будет колебаться, и зависеть от множества факторов в данный момент. Во время заболеваний человек лишается большого количества микроэлементов, но кремния теряется больше других. Например, до 45% кремния, 25% кальция и 13% магния теряют больные туберкулёзом.
И наоборот, недостаточное его поступление приводит к различным заболеваниям. Так, при вирусном гепатите его меньше 1,6.%, при повышенном давлении его меньше 1,4%, если меньше 1,3% случаются онкологические заболевания, а при инсультах и инфарктах меньше 1,2%.
А куда же он исчезает?
Для нормальной жизнедеятельности человеку ежедневно требуется от 20 до 100 мг кремния, но не менее 10 мг. Есть данные и о максимально безопасной норме потребления кремния. Для взрослого человека она составляет 100 мг. Поступает кремний в организм с воздухом, водой и продуктами питания.
Интересно, но с продуктами питания мы получаем кремния меньше, чем с воздухом и водой. Но нам важен каждый мг. Ведь только с мочой теряется 10 мг кремния. Типичный рацион современного человека обеспечивает поступление 30 мг в день, что соответствует норме потребления.
Поступать то поступает, да далеко не весь усваивается. При современной обработке зерна вместе с оболочкой теряется много полезных веществ и кремния, в том числе. Термическая обработка продуктов также неизбежно приводит к снижению содержания этого элемента в них.
Другой причиной плохой усвояемости кремния — состояние кишечника. Если он «завален» каловыми камнями, то наши внутренние органы его недополучат. Пожиратели кремния в организме – патогенная микрофлора, грибы и паразиты.
Выводится он с потом, мочой и калом. Учёными достоверно установлено, что соединения кремния, участвуют во многих важных обменных процессах.
Кремний необходим организму для усвоения других 74-х микро и макроэлементов, а значит, может помочь нормализовать минеральный баланс
Выпадение волос или их плохой рост, ломкие ногти, частые воспаления на коже и долго не срастающиеся переломы должны насторожить. В этих случаях, чтобы своевременно восполнить дефицит кремния стоит обратить внимание на кремниевую воду и на использование в пищу растений, обогащённых кремнием.
Франкфуртский салат Вольфганга Гёте для сохранения свежести чувств
Съедобный одуванчик
Все части одуванчика можно использовать в пищу: и листья, и цветки и даже корни. У него очень богатый состав минеральных веществ: витамины, сахара, белковые вещества, органические кислоты и инулин. Немногие растения могут похвастаться такими богатствами.
В кулинарии многих стран готовят кушанья из этого растения. Во Франции их специально выращивают для ресторанов. Там его подают с хрустящими листьями бледного цвета. Для этого прибегают к небольшой хитрости. Накрывают растения ящиками или корзинами, через какое-то время листья становятся бледными и ломкими с характерным хрустом.
У нас в России ранней весной из листьев этого растения готовят замечательные витаминные блюда. Но собирать их в черте города и у дорог нельзя, они накапливают яды от выхлопных газов автомобилей. Чтобы лист не горчил, его замачивают минут на 30 в солёной холодной воде.
В Чехии и Словакии готовят одуванчиковый «мёд». А из клубней получается питательный заменитель кофе. В печке или духовом шкафу корни высушивают и размалывают. Даже вино можно приготовить из лепестков цветков одуванчика, такой рецепт существует.
Да, чуть не забыла про сок из молодых листьев. Он улучшает состав крови и придаёт силы уставшему организму.
Рецепты из одуванчиков
Простой салат из одуванчиков
Готовят его из зелёного лука и листьев цветка, взятых в равных количествах. Мелко режем, солим, затем потолчём их в ступке. Заправку делаем из клюквенного сока и растительного масла. Если клюквы нет, возьмите уксус. Для украшения — крутое варёное яйцо.
Любимый салат Гёте
Гениальному немецкому поэту Вольфгангу Гёте очень нравился «франкфуртский зелёный соус». Великий писатель прожил долгую и продуктивную жизнь. Гёте был уверен, что благодаря рецептуре «соуса» не растратил своего жизнелюбия до самых преклонных лет. Гёте пользовался популярностью у женщин и отвечал им взаимностью.
Для приготовления понадобится зелень петрушки, укропа, щавель и перья лука. Из дикорастущих растений — кресс-салат, листья одуванчика, трава огуречника и крапива. В порубленную зелень добавляем крутое яйцо и измельчённую луковицу, солим и перчим по вкусу. Отжимаем сок из половины лимона в стакан кефира или простокваши и заливаем салат. Можно добавить цедру лимона.
Крапива и огуречник усиливают содержание кремния в еде.
Такой «живой» соус можно кушать самостоятельно, подавать к отварному картофелю или мясному блюду.
Салат из одуванчика и крапивы
Шинкуем растительное сырьё, перемешиваем, солим и заправляем простоквашей. Добавляем грецкие орехи и мёд.
Ещё несколько рецептов здоровой еды богатой кремнием
Топинамбур, его ещё называют земляной грушей, можно отнести к целебным растениям, так как именно это качество и привлекает к нему внимание. Вкус у него нерезкий, слегка ореховый. В кулинарии используются корни. Их запекают, варят и жарят, даже консервируют и квасят. Кулинары умеют готовить из них чай, квас, кофейный напиток и витаминный настой. Под кожицей содержится наибольшее количество кремния и железа и если её очистить, то много полезности будет утеряно.
Если клубень тщательно вымыть и натереть на тёрке, то полученная масса будет иметь серый, не очень приятный цвет. Решать, конечно, вам. Но в любом случае надо использовать свежее растение.
Длительному хранению корни не подлежат, возможно поэтому он и не получил широкого распространения.
Рецепты из топинамбура
Земляная груша печёная
Запекают клубни в течение 30-60 минут, в зависимости от величины. Поливают растопленным маслом и едят вместе с кожурой. Тоже хорошо получается, если кожуру убрать и приправить перцем и посолить.
Салат из тёртого топинамбура и моркови
Корнеплоды берут в равных количествах, тщательно моют и трут. Пучок любой зелени порубить и добавить к овощам. Из 2 ч. л. сока лимона, 1 ч. л. подсолнечного масла и немного мёда делаем заливку. Лимонный сок можно заменить соком клюквы.
Салат «Здоровье»
Его делают из свеклы и топинамбура. Свеклу надо запечь, а можно отварить. Подготовленные корнеплоды в равных количествах натереть на тёрке. Заправить майонезом с давленым чесноком. При необходимости солим.
Салат с яйцом
Он очень простой и очень вкусный. Потребуется одно яйцо и 50 г измельчённого топинамбура. Яйцо варим вкрутую и нарезаем соломкой. Берём любимую зелень и измельчаем. Все части смешиваем, солим и сдабриваем сметаной.
Салат с тыквой
Нам понадобятся сладкие яблоки, тыква, клубень земляной груши, белый лук репка и солёный огурец. Яблоки и тыкву измельчаем, а корнеплод шинкуем. Мелко режем лук и огурец. Всё соединяем, солим и заливаем сметаной.
«Летний» салат
Шинкуем помидоры, огурцы и яйцо, а клубень земляной груши натираем на тёрке. Зелени должно быть достаточно много: укроп, петрушка, перья лука и листья сельдерея. Соединяем подготовленные части, солим и добавляем сметану. Приправляем чесноком и перемешиваем.
Разнообразный рацион позволит нам избежать дефицита кремния, ведь этот полезный элемент содержат практически все овощи и фрукты. Очень надеюсь, дорогой читатель, что ответила на ваш вопрос о содержании кремния в продуктах питания, а из таблицы вы узнали в каких пищевых продуктах его больше всего.
Кремний
| Свойства, использование, символ и факты
Кремний (Si) , неметаллический химический элемент семейства углерода (группа 14 [IVa] периодической таблицы). Кремний составляет 27,7% земной коры; это второй по распространенности элемент в коре, уступающий только кислороду.
Encyclopædia Britannica, Inc. 
Британская викторина
118 Названия и символы из таблицы Менделеева
Сб
Название кремний происходит от латинского Silix или silicis , что означает «кремень» или «твердый камень».Аморфный элементарный кремний был впервые выделен и описан как элемент в 1824 году шведским химиком Йенсом Якобом Берцелиусом. Загрязненный кремний был получен уже в 1811 году. Кристаллический элементарный кремний не был получен до 1854 года, когда он был получен как продукт электролиза. Однако в форме горного хрусталя кремний был знаком египтянам додинастического периода, которые использовали его для изготовления бус и небольших ваз; ранним китайцам; и, вероятно, многим другим древним. Изготовлением стекла, содержащего кремнезем, занимались как египтяне - по крайней мере, еще в 1500 г. до н. Э. - так и финикийцы.Конечно, многие из встречающихся в природе соединений, называемых силикатами, использовались в различных видах строительного раствора для строительства жилищ древними людьми.
| атомный номер | 14 |
|---|---|
| атомный вес | 28.086 |
| точка плавления | 1410 ° C (2570 ° F) |
| точка кипения | 2355 ° C (4270 ° F) |
| плотность | 2.33 г / см 3 |
| степень окисления | −4, (+2), +4 |
| электронная конфигурация | 1 с 2 2 с 2 2 p 6 3 с 2 3 p 2 |
Возникновение и распространение
По весу содержание кремния в коре Земли превосходит только кислород. Оценки космического содержания других элементов часто приводятся в терминах числа их атомов на 10 6 атомов кремния.Только водород, гелий, кислород, неон, азот и углерод превосходят кремний по количеству в космосе. Кремний считается космическим продуктом поглощения альфа-частиц при температуре около 10 9 К ядрами углерода-12, кислорода-16 и неона-20. Энергия, связывающая частицы, образующие ядро кремния, составляет около 8,4 миллиона электрон-вольт (МэВ) на нуклон (протон или нейтрон). По сравнению с максимумом около 8,7 миллионов электрон-вольт для ядра железа, почти вдвое массивнее, чем у кремния, эта цифра указывает на относительную стабильность ядра кремния.
Чистый кремний слишком реакционноспособен, чтобы его можно было найти в природе, но он содержится практически во всех породах, а также в песках, глинах и почвах в сочетании либо с кислородом в виде кремнезема (SiO 2 , диоксид кремния), либо с кислородом и другие элементы (например, алюминий, магний, кальций, натрий, калий или железо) в виде силикатов. Окисленная форма, такая как диоксид кремния и особенно силикаты, также обычна в земной коре и является важным компонентом мантии Земли. Его соединения также встречаются во всех природных водах, в атмосфере (в виде кремнистой пыли), во многих растениях, а также в скелетах, тканях и жидкостях тела некоторых животных.
Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодняВ составе соединений диоксид кремния встречается как в кристаллических минералах (например, кварц, кристобалит, тридимит), так и в аморфных или кажущихся аморфными минералах (например, агат, опал, халцедон) на всех участках суши. Природные силикаты характеризуются своим обилием, широким распространением, сложностью структуры и состава. Большинство элементов следующих групп периодической таблицы содержится в силикатных минералах: группы 1–6, 13 и 17 (I – IIIa, IIIb – VIb, VIIa).Эти элементы называют литофильными или любящими камни. Важные силикатные минералы включают глины, полевой шпат, оливин, пироксен, амфиболы, слюды и цеолиты.
Свойства элемента
Элементарный кремний производят в промышленных масштабах путем восстановления диоксида кремния (SiO 2 ) коксом в электрической печи, а затем очищают нечистый продукт. В небольших масштабах кремний можно получить из оксида восстановлением алюминием. Практически чистый кремний получают восстановлением тетрахлорида кремния или трихлорсилана.Для использования в электронных устройствах монокристаллы выращивают путем медленного извлечения затравочных кристаллов из расплавленного кремния.
Чистый кремний - твердое темно-серое твердое вещество с металлическим блеском и октаэдрической кристаллической структурой, такой же, как у алмазной формы углерода, с которой кремний проявляет много химического и физического сходства. Пониженная энергия связи в кристаллическом кремнии делает этот элемент более мягким и химически более активным, чем алмаз. Была описана коричневая порошкообразная аморфная форма кремния, которая также имеет микрокристаллическую структуру.
Поскольку кремний образует цепи, подобные тем, что образованы углеродом, кремний был изучен как возможный основной элемент для кремниевых организмов. Однако ограниченное количество атомов кремния, которые могут катенировать, значительно сокращает количество и разнообразие соединений кремния по сравнению с соединениями углерода. Окислительно-восстановительные реакции не являются обратимыми при обычных температурах. В водных системах стабильны только степени окисления кремния 0 и +4.
Кремний, как и углерод, относительно неактивен при обычных температурах; но при нагревании он активно реагирует с галогенами (фтором, хлором, бромом и йодом) с образованием галогенидов и с некоторыми металлами с образованием силицидов.Как и в случае с углеродом, связи в элементарном кремнии достаточно сильны, чтобы требовать больших энергий для активации или ускорения реакции в кислой среде, поэтому на него не действуют кислоты, за исключением фтористоводородной. При нагревании красным кремний подвергается воздействию водяного пара или кислорода, образуя поверхностный слой диоксида кремния. Когда кремний и углерод объединяются при температурах электропечи (2 000–2 600 ° C [3 600–4 700 ° F]), они образуют карбид кремния (карборунд, SiC), который является важным абразивом. С водородом кремний образует серию гидридов, силанов.В сочетании с углеводородными группами кремний образует серию органических соединений кремния.
Известны три стабильных изотопа кремния: кремний-28, который составляет 92,21% элемента в природе; кремний-29 4,70%; кремний-30 - 3,09%. Известно пять радиоактивных изотопов.
Элементарный кремний и большинство кремнийсодержащих соединений не токсичны. Действительно, ткани человека часто содержат от 6 до 90 миллиграммов кремнезема (SiO 2 ) на 100 граммов сухого веса, а многие растения и низшие формы жизни ассимилируют кремнезем и используют его в своих структурах.Однако вдыхание пыли, содержащей альфа-SiO 2 , вызывает серьезное заболевание легких, называемое силикозом, которое часто встречается у шахтеров, камнерезов и керамистов, если не используются защитные устройства.
.Что такое кремний и почему из него делают компьютерные микросхемы?
Это может показаться глупым вопросом, на который можно ответить всего несколькими короткими словами: Кремний - 14-й элемент в Периодической таблице. Это одна из фундаментальных составляющих Вселенной, на один протон тяжелее алюминия, на один протон легче фосфора.Тем не менее, кремний, в большей степени, чем любой другой элемент, слишком часто встречается на таких сайтах, как ExtremeTech - это основной компонент строительных материалов, из которых состоит ваш дом, это основа всех современных компьютерных процессоров, и это даже самый главный компонент. вероятный кандидат в основу инопланетной жизни, не связанной с углеродом. Что именно делает кремний таким особенным?
Ну много чего.
Кремний как строительный блок
Главной отличительной особенностью кремния является то, что, попросту говоря, его чертовски много.После кислорода это второй по распространенности элемент в земной коре, но не стоит ожидать, что он просто валяется. Кремний почти никогда не встречается в природе в чистом виде и практически всегда входит в состав других элементов. Чаще всего это силикат (SiO 4 , или один атом кремния, связанный с четырьмя атомами кислорода) и кремнезем (SiO 2 , или один атом кремния, связанный с двумя атомами кислорода). Кремнезем в грубой и сильно загрязненной форме является основным компонентом песка.Полевой шпат, гранит, кварц и многое другое основаны на кремний-кислородных соединениях.
Смешайте это с водой и гравием, и вы получите бетон.
Соединения кремния обладают широким спектром полезных свойств, в основном потому, что они могут очень прочно связывать другие атомы в сложной структуре. Различные силикаты, такие как силикат кальция, являются основным компонентом портландцемента, основным связующим веществом в бетоне, растворе и даже штукатурке. Некоторые материалы, богатые силикатами, можно нагреть для получения закаленной керамики, например фарфора, в то время как другие будут плавиться, образуя основную в мире форму стекла - натриево-известково-известковое стекло.Кремний также может быть полезен в качестве следовой добавки к другим веществам, таким как чугун, в котором используются как углерод, так и кремний, чтобы сделать железо более эластичным и менее хрупким.
И да, силикон также является основным структурным компонентом синтетического силикона, но не путайте их: если бы это действительно была Силиконовая долина, мир технологий был бы совсем другим местом, чем мы видим сегодня.
Кремний как компьютерная микросхема
При выборе элемента для использования в качестве основы компьютерного транзистора ключевым словом является сопротивление.Проводники имеют низкое сопротивление и очень легко пропускают электрический ток, в то время как изоляторы имеют (предсказуемо) высокое сопротивление и замедляют или блокируют поток электронов. Для транзистора, который должен иметь возможность включаться и выключаться по желанию, нам потребуется полупроводник , вещество с сопротивлением между проводником и изолятором. Лучшие полупроводники для промышленности можно обрабатывать широким спектром «легирующих добавок» для точной регулировки их сопротивления по мере необходимости.
Чистый кристалл кремния, называемый слитком.
Кремний - не единственное полупроводниковое вещество на Земле, это даже не лучший полупроводник на Земле. Что это такое, на сегодняшний день это самый распространенный полупроводник на Земле. Кремний легко доступен во всем мире; вам не нужно импортировать его из специальных африканских рудников или месяцами проводить дорогостоящую и загрязняющую обработку, чтобы получить немного. С ним легко работать, и, что наиболее важно, ученые придумали надежные способы выращивания его в идеально упорядоченные кристаллы. Эти кристаллы относятся к кремнию, как алмаз к углероду.
Выращивание огромных, почти идеальных кристаллов кремния - один из основных навыков в производстве современных компьютерных микросхем. Затем эти кристаллы нарезаются на тонкие пластины, затем гравируются, обрабатываются и обрабатываются иногда сотнями различных способов, прежде чем они будут нарезаны кубиками в отдельную матрицу и упакованы в коммерческие процессоры. Можно сделать превосходные транзисторы из таких вещей, как углерод, и даже из более экзотических материалов, таких как германий, но ни один из них не позволяет производить массовое производство кремния путем роста крупных кристаллов - по крайней мере, пока.
Прямо сейчас кристаллы кремния (называемые «слитками») производятся в цилиндрах диаметром 300 мм, но исследования быстро приближаются к порогу 450 мм. Это должно помочь снизить производственные затраты и, таким образом, позволить продолжать расти, по крайней мере, еще на десять лет или около того. После того? Возможно, наконец, не останется иного выбора, кроме как отказаться от кремния в пользу чего-то менее распространенного и простого в работе - хорошие новости для скорости обработки, но почти наверняка плохие новости для вашего кошелька.
Кремний как инопланетная жизнь
Фразу «жизнь на основе углерода» часто используют, но что она на самом деле означает? Это означает, что основные структурные молекулы, из которых состоят наши тела (белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, жирные кислоты и т. Д.), Построены на скелетах из атомов углерода.Это потому, что углерод обладает прекрасным свойством быть «четырехвалентным». Кислород может образовывать только две стабильные химические связи одновременно (таким образом, приводя к воде, или H 2 O), а азот только три (таким образом, приводя к аммиаку, или NH 3 ), но углерод может стабильно удерживать до четырех разные атомы сразу (давая нам метан, или CH 4 ). Тетравалентность - мощная основа для создания молекул, одновременно сильных и геометрически сложных, и этот дуэт химических свойств позволил эволюции всей жизни, известной в настоящее время во Вселенной.
Орта из Star Trek предположительно основана на кремнии.
Тем не менее, если мы знаем, как устроена Периодическая таблица, мы знаем, что элементы в вертикальном столбце имеют аналогичные химические свойства - а прямо под углеродом находится кремний. Вот почему авторы научной фантастики потратили так много времени и чернил на идею жизни на основе кремния; Сам по себе четырехвалентный кремний является наиболее вероятным альтернативным структурным элементом в совершенно новых формах жизни. Кремний также может прочно связываться с другими атомами кремния (точно так же, как углерод с углеродом) и, таким образом, может дважды фиксировать определенные конформации на месте.Предполагается, что оба они имеют решающее значение для развития жизни.
Конечно, поскольку кремния на Земле гораздо больше, чем углерода, должна быть причина, по которой мы являемся органическими (на основе углерода), а не на основе кремния - и эта причина возвращается к Периодической таблице. Не вдаваясь в подробности, элементы, расположенные ниже по вертикали в Периодической таблице, имеют более тяжелые ядра и более крупные электронные оболочки; Кремний физически больше и тяжелее углерода, что делает его менее подходящим для сверхтонких задач, таких как, например, рекомбинантная ДНК.Кремний также менее реакционноспособен, чем углерод, а это означает, что жизнь на основе кремния может быть менее химически разнообразной или потребовать гораздо более широкого набора кремниевых ферментов, запускающих реакцию, для создания химически менее желательных соединений.
Тот факт, что вся жизнь на Земле является органической, несмотря на то, что количество атомов кремния на планете превышает количество атомов углерода почти в тысячу раз, может указывать на то, насколько вероятно, что это произойдет где-нибудь в другом месте Вселенной. Здесь много видов, которые в той или иной степени используют кремний, но ни один из них не использует его в качестве структурного элемента ДНК.Жизнь на основе кремния, безусловно, возможна, но если она действительно существует, велика вероятность, что она никогда не сможет развиться до уровня сложности, допустимого углеродом прямо здесь, у себя дома.
Кремний и вы
Кремний будет постоянно появляться в вашей ленте новостей еще долгие годы. Несмотря на то, что некоторые смотрят на углерод и другие элементы, не являющиеся кремниевыми, как на платформу для вычислений следующего поколения, которая будет необходима, если мы хотим продолжить экспоненциальную историческую тенденцию в области вычислительной мощности, кремний остается предпочтительным веществом во многих областях.Найдем ли мы новые захватывающие способы контролировать обращение с электронами? Возможно. Найдем ли мы, что он лежит в основе всей жизни во Вселенной, кроме той, которая развивалась на Земле? Наверное, нет, хотя возможно. По крайней мере, мы не собираемся отказываться от его использования в качестве строительного материала, поскольку соединения кремния являются основой породы, составляющей подавляющее большинство земной коры.
Возможно, мы собираемся оставить кремний позади, но 20 лет назад это было не менее возможно.По всей вероятности, он будет и дальше оставаться одним из наиболее важных факторов в процессе освоения человеком физического мира.
.Что такое кремний? (с картинками)
Кремний - неметаллический элемент, который можно найти во Вселенной в изобилии. Наряду с различными соединениями он используется в широком спектре промышленных применений, включая металлические сплавы, электрические схемы, мыло и стекло. Вероятно, он наиболее известен своим использованием в компьютерных микросхемах и дал свое название Силиконовой долине, центру технологической индустрии в Соединенных Штатах.
Кремний соединяется с кислородом и принимает форму песка.Этот элемент был впервые выделен в 1824 году шведским химиком Йонсом Якобом Берцелиусом. В чистом виде он имеет кристаллическую структуру и занимает 14 место в таблице Менделеева, где записывается как Si. Кремний чаще появляется в виде соединения, такого как кремнезем (SiO2), где он соединяется с кислородом, который обычно принимает форму песка. Соединения можно обрабатывать для высвобождения связанного кремния или использовать в исходном виде, чтобы воспользоваться уникальными свойствами соединения.Карбид кремния (SiC), например, имеет твердость, которая не уступает алмазу.
Возможно, самое известное применение кремния - это компьютерные микросхемы.Когда кремний смешивают с другими элементами, это соединение часто называют силикатом.Силикаты чрезвычайно распространены и используются в широком спектре промышленных процессов. Их можно нагревать или обрабатывать другими химическими соединениями для высвобождения кремния или связывания с другими материалами для различных целей. При легировании металлом этот элемент увеличивает прочность и твердость металла. Большинство отраслей промышленности используют силикаты в своей продукции, чтобы сделать ее более прочной и долговечной. Этот элемент также обычно используется в качестве основного материала для герметиков, герметиков и некоторых типов синтетических масел.
Кремний используется в самых разных областях, от солнечных батарей до мыла.Некоторые потребители путают чистый элемент с силиконом, который представляет собой химическое соединение.Силикон содержит кремний и обладает многими его минеральными свойствами. Компаунд используется в мыле и медицинских имплантатах, изоляторах и синтетических материалах. Принадлежности для выпечки с антипригарным покрытием, герметики и экраны для электрических компонентов также изготавливаются из силикона, который отличается высокой прочностью и гибкостью.
Силикон используется во многих приложениях, например, при приготовлении формы для выпечки.Изобилие кремния и бесчисленное множество его применений делают его часто добываемым элементом. Производство исчисляется сотнями тонн во всем мире, причем большую часть составляют такие страны, как Китай и США. Элемент вывозится в чистом виде для производства, а также продается в виде готовой товарной продукции. Производители постоянно ищут новые способы применения этого обильного и дешевого элемента, и ожидается, что рост его продаж будет продолжаться бесконечно.
Кремний занимает 14 место в таблице Менделеева. .| Расшифровка: Химия в ее элементе: кремний(Promo) Вы слушаете Химию в ее элементе, представленную вам журналом Chemistry World , журналом Королевского химического общества. (Конец промо) Мира Сентилингам На этой неделе мы вступаем в мир научной фантастики, чтобы исследовать жизнь в космосе.Вот Андреа Селла. Андреа Селла Когда мне было около 12 лет, мы с друзьями прошли этап чтения научной фантастики. Это были фантастические миры Айзека Азимова, Ларри Нивена и Роберта Хайнлайна, включающие невозможные приключения на загадочных планетах - успехи космической программы Аполлона в то время только помогли нам приостановить наше недоверие. Одной из тем, которые я запомнил из этих историй, была идея о том, что инопланетные формы жизни, часто основанные на элементе кремний, распространены в других местах Вселенной.Почему кремний? Что ж, часто говорят, что элементы, близкие друг к другу в периодической таблице, обладают схожими свойствами, и поэтому, соблазненные извечным отвлекающим маневром, что «углерод является элементом жизни», авторы выбрали элемент под ним - кремний. Я вспомнил об этих чтениях пару недель назад, когда пошел на выставку работ пары моих друзей. Названный «Каменная дыра», он состоял из потрясающих панорамных фотографий, сделанных с чрезвычайно высоким разрешением в морских пещерах в Корнуолле.Когда мы бродили по галерее, мне в голову пришла мысль. «Можно ли представить мир без кремния?» Неудивительно, что на каждой фотографии преобладали породы на основе кремния, и это было мощным напоминанием о том, что кремний является вторым по распространенности элементом в земной коре, уступая первое место кислороду, элементу, с которым он неизменно связан. . Силикатные породы - те, в которых кремний тетраэдрически окружен четырьмя атомами кислорода - существуют в удивительном разнообразии, различия определяются тем, как соединяются друг с другом строительные блоки тетраэдра, и какие другие элементы присутствуют, чтобы завершить картину.Когда тетраэдры соединяются друг с другом, получается сумасшедший клубок цепей, напоминающий огромный горшок со спагетти - структуры, которые можно получить в обычном стекле. Самым чистым из этих цепочечных материалов является диоксид кремния - диоксид кремния, который довольно часто встречается в природе в виде бесцветного минерального кварца или горного хрусталя. В хорошем кристаллическом кварце цепи расположены красивыми спиралями, и все они могут закручиваться влево. Или вправо. Когда это происходит, полученные кристаллы являются точным зеркальным отображением друг друга.Но не накладываются друг на друга - как левая и правая туфли. Для химика эти кристаллы хиральны - свойство, которое когда-то считалось исключительным свойством элемента углерода, а хиральность, в свою очередь, считалась фундаментальной чертой самой жизни. Но вот он, в холодном неорганическом мире кремния. И что самое грандиозное, можно создавать пористые трехмерные структуры - немного похожие на молекулярные соты - особенно в присутствии других тетраэдрических линкеров на основе алюминия. Эти впечатляющие материалы называются цеолитами или молекулярными ситами.Тщательно подбирая условия синтеза, можно создать материал, в котором поры и полости имеют четко определенные размеры - теперь у вас есть материал, который можно использовать, как ловушки для омаров, для улавливания молекул или ионов соответствующего размера. А как насчет самого элемента? Освободить его от кислорода сложно, он висит как мрачная смерть и требует жестоких условий. Хамфри Дэви, химик и шоумен из Корнуолла, первым начал подозревать, что кремнезем должен быть соединением, а не элементом.Он применил электрический ток к расплавленным щелочам и солям и, к своему удивлению и восторгу, выделил некоторые чрезвычайно химически активные металлы, включая калий. Теперь он двинулся дальше, чтобы посмотреть, на что способен калий. Пропуская пары калия над кремнеземом, он получил темный материал, который затем можно было сжечь и превратить обратно в чистый кремнезем. Куда он толкал, другие следовали. Во Франции Тенар и Гей-Люссак провели аналогичные эксперименты с фторидом кремния. В течение нескольких лет великий шведский аналитик Йонс Якоб Берцелиус выделил более существенный объем материала и объявил его элементом. Кремний не имеет свойств ни рыба, ни мясо. Темно-серого цвета и с очень глянцевым стекловидным блеском, он выглядит как металл, но на самом деле является довольно плохим проводником электричества, и во многих отношениях кроется секрет его окончательного успеха. Проблема в том, что электроны захвачены, как кусочки на доске для рисования, в которых нет свободных мест. Особенность кремния и других полупроводников заключается в том, что можно переместить один из электронов на пустую доску - зону проводимости - где они могут свободно перемещаться.Это немного похоже на трехмерные шахматы, в которые играет остроухий доктор Спок из «Звездного пути». Температура имеет решающее значение. Нагревая полупроводник, позвольте некоторым электронам прыгнуть, как лосось, в пустую зону проводимости. В то же время оставшееся пространство, известное как дыра, тоже может двигаться. Но есть другой способ заставить кремний проводить электричество: это кажется извращенным, но намеренно вводя примеси, такие как бор или фосфор, можно тонко изменить электрическое поведение кремния.Такие уловки лежат в основе функционирования кремниевых чипов, которые позволяют вам слушать этот подкаст. Менее чем за 50 лет кремний превратился из любопытного любопытства в один из основных элементов нашей жизни. Но остается вопрос, ограничивается ли значение кремния только миром минералов? Перспективы не кажутся хорошими - силикатные волокна, такие как волокна синего асбеста, имеют как раз тот размер, который подходит для проникновения глубоко в легкие, где они пронзают и разрезают внутреннюю оболочку легких.И все же из-за его необычайной структурной изменчивости химию кремния использовали биологические системы. Силикатные осколки прячутся в колючках крапивы и ждут, чтобы порезать мягкую кожу неосторожного путешественника и ввести небольшое количество раздражителя. И в почти невообразимых количествах тонкие силикатные структуры выращиваются множеством крошечных форм жизни, которые лежат в основе морских пищевых цепей, диатомовыми водорослями. Можно ли найти кремниевых пришельцев где-нибудь в космосе? Моя догадка, вероятно, была бы нет.Конечно, не как элемент. Он слишком реактивен, и всегда можно найти его связанным с кислородом. Но даже связанный с кислородом, это кажется маловероятным, по крайней мере, не в тех мягких условиях, которые мы видим на Земле. Но опять же, нет ничего лучше сюрприза, чтобы заставить задуматься. Как сказал генетик Дж. Б. С. Холдейн: «Вселенная не страннее, чем мы думаем. Она более странна, чем мы можем предположить». Я живу надеждой. Meera Senthilingam Итак, хотя маловероятно, что в космосе могут таиться сюрпризы на основе кремния.Это была всегда обнадеживающая Андреа Селла из Университетского колледжа Лондона, занимавшаяся жизнедеятельностью кремния. На следующей неделе мы узнаем о рентгении, элементе, который нам нужно получить правильно. Саймон Коттон Идея заключалась в том, чтобы заставить ионы никеля проникать в ядро висмута, чтобы два ядра слились вместе, образуя атом большего размера. Энергию столкновения необходимо было тщательно контролировать, потому что, если ионы никеля не будут двигаться достаточно быстро, они не смогут преодолеть отталкивание между двумя положительными ядрами и просто оторвутся от висмута при контакте.Однако, если бы ионы никеля обладали слишком большой энергией, образовавшееся «составное ядро» имело бы такой избыток энергии, что оно могло бы просто подвергнуться делению и распасться. Уловка заключалась в том, чтобы, как и в случае с кашей Златовласки, быть «в самый раз», чтобы произошло слияние ядер просто. Мира Сентилингам. Присоединяйтесь к Саймону Коттону, чтобы узнать, как удачные столкновения были созданы основателями элемента рентгениум в программе Chemistry in its Element на следующей неделе. А пока я Мира Сентилингам, и спасибо за внимание. (Промо) (Окончание промо) |
