Продукты содержащие кремний таблица
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
Al
Название кремний происходит от латинского слова 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 строительных растворов 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 более массивного, 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 биологических жидкостях некоторых животных.
Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей 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 ) с помощью кокса 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 химически активным, чем алмаз. Была описана коричневая порошкообразная аморфная форма кремния, которая также имеет микрокристаллическую структуру.
Поскольку кремний образует цепи, подобные тем, которые 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 светом 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 ряд кремнийорганических соединений.
Известны три стабильных изотопа кремния: кремний-28, который составляет 92,21% элемента в природе; кремний-29 4,70%; и 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.
.| 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 Исаака 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 безумный клубок цепочек, похожий на 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 подходящего 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 реактивные металлы, включая калий. Теперь он пошел 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 захватываются, как кусочки на чертежной доске, в которой 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. И 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 важность 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 поцарапать 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 страннее, 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 отлетят 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) |
WebElements Periodic Table »Silicon» Essentials
Кремний присутствует в Солнце и звездах и является основным компонентом класса метеоритов, известных как аэролиты. Кремний составляет 25,7% от веса земной коры и является вторым по распространенности элементом, уступая только кислороду. Он встречается в основном в виде оксидов кремния, таких как песок (кремнезем), кварц, горный хрусталь, аметист, агат, кремень, яшма и опал. Кремний также содержится в таких минералах, как асбест, полевой шпат, глина и слюда.
Кремний важен для жизни растений и животных. Диатомовые водоросли как в пресной, так и в соленой воде извлекают кремнезем из воды для использования в качестве компонента своих клеточных стенок. Кремний - важный компонент стали. Карбид кремния - один из важнейших абразивов. У рабочих, работающих в условиях вдыхания кремнеземной пыли, может развиться серьезное заболевание легких, известное как силикоз.
Гидролиз и конденсация замещенных хлорсиланов могут быть использованы для получения очень большого количества полимерных продуктов или силиконов.Они варьируются от жидкостей до твердых стекловидных тел со многими полезными свойствами.
Элементарный кремний пропускает более 95% всех длин волн инфракрасного излучения и использовался в лазерах для получения когерентного света на длине волны 456 нм.
.Кремний (Si) | АМЕРИКАНСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ®
О кремнии
Кремний действительно встречается повсеместно, но почти никогда не встречается в природе в качестве свободного элемента. Вместо этого он встречается в основном в виде диоксида кремния, более известного как песок или кварц, или в силикатных минералах, обычно в форме глины или породы. Антуан Лавуазье в 1787 году впервые высказал предположение, что кварцевый песок, вероятно, был оксидом ранее неизвестного элемента. В 1808 году сэр Хамфри Дэви назвал этот гипотетический элемент «кремнием», объединив латинское silx, означающее камень, с традиционным окончанием -ium. часто придают металлическим элементам.Название было изменено на кремний в 1817 году, так как окончание -он предполагало его более близкое родство с неметаллическими элементами бора и углерода, но только в 1823 году шведскому химику Йонсу Якобу Берцелиусу наконец удалось получить чистый аморфный кремний и как первому, кто сделал это, было дано уважение к «открытию» элемента.
Подавляющее большинство коммерчески используемого кремния никогда не отделяется от материалов, в которых он встречается в естественных условиях, которые часто перед использованием обрабатываются минимально.Силикатные глины используются для производства белой керамики, такой как фарфор, а также для изготовления керамического кирпича и цемента, используемых в качестве строительных материалов. Силикатсодержащая порода, такая как гранит, используется непосредственно в конструкционных и декоративных целях, а кварцевый песок, смешанный с гравием и цементом, дает бетон. Песок также широко используется в качестве абразива и наполнителя в пластмассах, резине и красках. Кроме того, диатомовая земля, форма кремнеземной породы, состоящая из окаменелых остатков диатомовых водорослей, имеет множество прямых коммерческих применений, особенно в качестве абсорбента, фильтрующей среды, мягкого абразива и природного пестицида.
Более очищенные кремниевые продукты составляют гораздо меньшую часть коммерческого использования кремния, но, тем не менее, они чрезвычайно важны с экономической точки зрения. Обычный кварцевый песок является отправной точкой для производства различных продуктов из очищенного кремнезема, других соединений кремния, кремнийсодержащих сплавов и элементарного кремния различной степени чистоты, которые играют важную роль в промышленности. Следующие параграфы дают обзор основных категорий конечного использования кремния, но не являются исчерпывающим списком.
Кремний в сплавах
Кремний обычно используется в качестве легирующего элемента. Кремнеземный песок восстанавливается углеродом в присутствии железа с образованием ферросилиция, который затем может быть использован в кремнийсодержащих сталях. В расплавленном чугуне кремний помогает поддерживать содержание углерода в узких пределах, необходимых для данной марки стали. Кремний, используемый в больших количествах, как в электротехнической стали, благоприятно влияет на удельное сопротивление и ферромагнитные свойства материала.
Для использования в цветных сплавах кремний металлургической чистоты получают путем реакции кремнезема высокой чистоты с углеродом в электродуговой печи.Наиболее распространенными сплавами цветного кремния являются алюминиево-кремниевые сплавы. При правильном соотношении алюминия и кремния получается материал, который демонстрирует очень небольшое тепловое сжатие во время затвердевания, что делает его идеальным для литья. Металлургический кремний также используется в качестве легирующего агента в ряде других сплавов, предназначенных для специальных применений.
Высокопрочная керамика
Впервые полученный синтетическим путем в девятнадцатом веке, нитрид кремния был известен науке примерно так же давно, как и карбид кремния, но, тем не менее, его коммерческое использование пошло гораздо медленнее.Потенциал нитрида кремния в качестве тугоплавкого материала был впервые признан в 1950-х годах, и фактически этот материал стал использоваться в качестве связующего в керамике из карбида кремния, что в некоторой степени продолжается и сегодня. Однако керамика из чистого нитрида кремния оказалась чрезвычайно сложной в изготовлении, и первые методы производства либо привели к получению материалов с неидеальными или ненадежными механическими свойствами, либо использовали методы производства, которые серьезно ограничивали типы деталей, которые можно было производить.Сегодня можно производить спеченные керамические компоненты из нитрида кремния с превосходными механическими свойствами, но для этого требуется исключительно чистый нанопорошок нитрида кремния и точно контролируемые производственные условия, что способствует высокой стоимости этого материала. Эти материалы обладают превосходной ударопрочностью и стали использоваться в компонентах небольших двигателей. Кроме того, нитрид кремния можно использовать для производства шарикоподшипников, которые могут выдерживать коррозионные среды, высокие рабочие температуры и низкую смазку, при этом они работают лучше и имеют меньший вес, чем альтернативы.
Сиалоны, керамика, производимая из оксида алюминия, нитрида кремния и иногда оксидов редкоземельных элементов, были впервые разработаны в связи с трудностями при производстве спеченной керамики из нитрида кремния. Существует множество вариаций сиалонов, поскольку вариации в исходных составах, а также в технологиях производства могут давать материалы с совершенно разными свойствами, что является результатом различий в кристаллической структуре. Некоторые из этих вариантов сохраняют многие из желаемых свойств нитрида кремния, а также обеспечивают дополнительное преимущество в виде более простых производственных процессов.Другие варианты сформулированы для обеспечения дополнительных свойств, таких как электрическая проводимость или устойчивость к повреждениям в определенных химических средах. В настоящее время сиалоны используются в основном в режущих инструментах и компонентах промышленных машин, работающих в экстремальных условиях.
Полупроводниковые свойства карбида кремния были известны с начала двадцатого века, когда этот материал нашел применение в радиодетекторах и первых светодиодах. Однако эти и несколько других применений были разработаны на самых первых этапах развития полупроводниковых устройств, и с тех пор были разработаны альтернативные материалы со свойствами, более подходящими для этих приложений, в значительной степени вытеснив карбид кремния из его прежних функций.С тех пор исследования по разработке карбида кремния в качестве полупроводника были явно сосредоточены на использовании его сильных сторон, в том числе его способности работать при высоких температурах и в сильных электрических полях. Эти свойства теоретически позволяют производить гораздо меньшие, более быстрые, более энергоэффективные и более термостойкие электронные устройства, чем это возможно при использовании традиционных кремниевых технологий. Первоначально трудности получения кристаллов карбида кремния без дефектов препятствовали развитию сложной электроники из карбида кремния, но в настоящее время коммерчески доступны функциональные диоды и транзисторы из карбида кремния, и разработка этих технологий продолжается.
Аморфный нитрид кремния, который может быть получен тонкими слоями с помощью химического осаждения из паровой фазы, является важным материалом в производстве интегральных схем, где он используется как структурный изолятор или защитный пассивирующий слой, или как маска для травления в процессе обработки. . Кроме того, легированные нитриды кремния исследуются для использования в качестве полупроводника в таких устройствах, как светодиоды, и как нитрид кремния, так и сиалон могут быть легированы для производства люминофоров.
Стекло силикагеля
Обычно под стеклом понимают натриево-известковое стекло, стекло на основе диоксида кремния, получаемое путем плавления кварцевого песка вместе с карбонатом натрия, известью, долмитом и оксидом алюминия.Это стекло обычно используется в оконных стеклах и контейнерах для напитков. Большинство других продуктов, обычно известных как стекло, также основаны на диоксиде кремния, но имеют другой состав, предназначенный для придания свойств, благоприятных для конкретных целей. Например, боросиликатные стекла, часто продаваемые под названием Pyrex, содержат оксид бора, отличаются превосходной способностью противостоять тепловому удару и используются для изготовления лабораторной посуды, бытовой посуды и оптических компонентов. Алюмосиликатное стекло, еще одна распространенная разновидность стекловолокна, используется в композитных материалах - стекловолокне, а также в ударопрочном стекле, используемом для лобовых стекол высокоскоростных транспортных средств и, во все большей степени, открытых стеклянных поверхностей портативных электронных устройств, таких как мобильные телефоны.
В качестве альтернативы стекло можно производить из чистого диоксида кремния без добавления других соединений. Полученный материал известен как плавленый кварц, и по сравнению с натриевым стеклом он прочнее, имеет лучшие оптические свойства и лучше сопротивляется тепловому удару. Он также плавится при гораздо более высокой температуре. Это свойство, хотя часто бывает желательным, делает его производство значительно более дорогостоящим по сравнению с другими видами стекла. Поэтому он используется в основном для приложений, которые требуют этих улучшенных свойств, которые включают производство прецизионных оптических компонентов, таких как высококачественные линзы и оптические волокна, маски для фотолитографии и тугоплавкие материалы для использования в высокотемпературных лабораторных и промышленных процессах.
Синтетический кварц
Кварц - это природный пьезоэлектрический материал, который находит применение в кварцевых генераторах, используемых для измерения времени в часах и цифровых устройствах, а также для стандартизации частоты в радиочастотных устройствах. Кварц для этого использования обычно получают синтетически из кварцевого песка, поскольку это позволяет точно определять свойства кристаллов.
Силиконы
Силиконы представляют собой смешанные органо-неорганические полимеры, обычно состоящие из кремний-кислородной основной цепи, соединенной с боковыми углеводородными группами.Варьируя присутствующие углеводородные группы, длину кремний-кислородной цепи и степень сшивки, можно получить широкий спектр материалов, от силиконовых смазок до твердых силиконовых смол, но все они имеют тенденцию проявлять низкую теплопроводность, химическую реактивность и токсичность. Широкий диапазон возможных консистенций и простота изготовления, а также их полимерная структура наводят на мысль о сравнении с пластиками на углеводородной основе, а в бытовых устройствах материалы иногда используются взаимозаменяемо.Однако низкая токсичность и высокая термостойкость силиконовых изделий позволяют использовать их в более широком диапазоне в посуде и медицинских устройствах. Силиконы дополнительно используются для электроизоляции и теплоизоляции, клея, герметика, промышленных смазок, растворителей для химической чистки и средств личной гигиены.
Кремний сверхвысокой чистоты в электронике и фотовольтаике
Несмотря на то, что кремниевые пластины, используемые в полупроводниковых устройствах, составляют лишь крошечную часть коммерческого использования элемента, это отдельное применение является наиболее тесно связанным с общественными представлениями о кремнии, поскольку его влияние на современную жизнь было глубоким.Хотя ни первые интегральные схемы (германий), ни первые солнечные элементы (селен) не содержали кремния, на протяжении большей части истории обеих отраслей кремний высокой чистоты, несомненно, был доминирующим полупроводниковым материалом.
В интегральных схемах даже крошечные дефекты кристалла мешают прохождению крошечных цепей, что требует использования монокристаллического кремния. Этот материал производится с использованием процесса выращивания кристаллов Чохральского, который требует медленного роста одного огромного кристалла из расплавленного кремния высокой чистоты в тщательно контролируемой среде.Интегральные схемы строятся из тонких пластин, вырезанных из этих кристаллов, как и кремниевые фотоэлементы с высочайшей эффективностью. Другие полупроводниковые устройства обычно не требуют монокристаллического кремния, но все же требуют высокой чистоты для управления электрическими свойствами материала. Аморфный или поликристаллический кремний высокой чистоты содержится в большинстве кремниевых фотоэлектрических элементов и некоторых других полупроводниковых устройствах большой площади.
Продукты из синтетического кремнезема
Существует множество форм синтетического оксида кремния, включая осажденный диоксид кремния, коллоидный диоксид кремния, силикагель, коллоидальный диоксид кремния и микрокремнезем.Хотя каждый продукт в основном представляет собой диоксид кремния, каждый продукт производится в результате различных промышленных процессов, и они различаются по размеру частиц. Обычно эти продукты используются в качестве мягких абразивных агентов, агентов, препятствующих слеживанию, или загустителей в пищевых продуктах, абсорбентах или в качестве наполнителя в пластмассах, каучуках, силиконах или цементе, хотя точное конечное использование зависит от формы.
Силикагель - это наиболее знакомая потребителям форма синтетического кремнезема. Эти микропористые шарики диоксида кремния обычно находятся в небольших бумажных пакетах, которые входят в упаковку различных продуктов для поглощения избыточной влаги.Такие же абсорбционные свойства используются в наполнителе для кошачьего туалета. Силикагель также используется в химических лабораториях в качестве стационарной фазы для хроматографии или, при модификации ковалентно связанными функциональными группами, как восстанавливающий или хелатирующий агент.
.
