В каких продуктах больше всего кремния

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:

1. Кремний в зелёном царстве
2. Кремний в продуктах питания: таблица лидеров
3. В чём причина дефицита кремния
4. Сколько в нас кремния
5. А куда же он исчезает?
6. Франкфуртский салат Вольфганга Гёте для сохранения свежести чувств
7. 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

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.

Какая страна производит больше всего кремния?

Бенджамин Элиша Саве, 1 августа 2017 г., журнал «Окружающая среда»

Кремний - это химический элемент с атомным номером 14 и химическим символом Si.Кремний выглядит как металл и имеет металлический блеск. Элемент имеет температуру плавления 2577 ° F и точку кипения 5909 ° F. Кремний твердый, но легко ломаемый, серовато-голубой цвет. Кремний менее реакционноспособен и имеет высокое химическое сродство к кислороду. Элемент занимает восьмое место среди обычных элементов по массе, но его нелегко найти в чистом виде. Кремний также является вторым наиболее доступным элементом на Земле после кислорода, поскольку он содержится в почве, пыли и других земных веществах.Большая часть кремния, который используется в коммерческих целях, не отделяется от примесей. Этот тип кремния используется с глиной или кварцевым песком в промышленных сооружениях. Силикат также используется в цементе и смешивается с кварцевым песком и гравием для изготовления прочных бетонов, которые можно использовать в дорожном строительстве. Элемент используется для изготовления сплавов, таких как железо-кремний и алюминий-кремний. Эти сплавы используются для изготовления блоков двигателей и пластин трансформаторов. Кремний также используется для изготовления кремний-кислородных полимеров и в косметике, кондиционерах для волос, резиновых герметиках для ванных комнат и в электронных устройствах в качестве полупроводников.

Какая страна производит больше всего кремния?

Китай

Китай - крупнейший производитель кремния в мире: ежегодно производится около 4 600 000 тонн кремния. Китай производит более половины всего кремния в мире. Кремниевая промышленность в Китае выросла за последние два десятилетия в основном из-за роста внутреннего и международного потребления.Для внутреннего потребления наибольшее количество кремния потребляется в фотоэлектрической, строительной и транспортной отраслях. Чтобы стимулировать внутреннее потребление элемента, Китай проводит политику стимулирования домохозяйств и предприятий, потребляющих кремний. Стимулы позволили таким компаниям, как Suntech, вырасти до глобального уровня. Компании также пользуются льготной налоговой политикой, такой как льготы, которые привлекают больше инвесторов в отрасль и помогают диверсифицировать экономику. Китай экспортирует кремний для производства сплавов в Японии, для производства поликремния в Южной Корее, европейских стран.Технологический прогресс Китая также привел к увеличению потребления кремния.

Россия

Россия - второй по величине производитель кремния в мире после Китая: ежегодно производится около 747 000 тонн кремния. Экономически конкурируя с Западом, кремний в России пригодится в их постоянно растущем технологическом секторе. В настоящее время в России строится самая большая в мире «Силиконовая долина», технологический центр.С гигантскими технологическими компаниями, такими как HP, Kaspersky и Vito Technology, потребление кремния в России может только расти. Такие секторы, как транспорт и строительство, способствуют внутреннему потреблению. Округ также экспортирует кремний во многие страны Азии, Европы и Южной Америки.

Соединенные Штаты Америки

США - третий по величине производитель кремния в мире, производящий около 326 000 тонн кремния в год.Как и в других странах, в США кремний используется в транспортном, строительном и технологическом секторах. Кремний используется для производства поликремния солнечного и электронного качества в США. Страна также использует и экспортирует эти продукты для производства интеллектуальных устройств, электронных устройств, запчастей для гибридных автомобилей и прочего.

Тенденции будущего

Кремний уже используется в будущем.С развитием транспортных и строительных технологий, а также с развитием новых технологических устройств, которые зависят от кремния, потребление элементов будет расти. Продолжающееся развитие слаборазвитых стран также увеличивает потребление кремния. Новые механизмы извлечения кремния также используются во многих странах.

Какая страна производит больше всего кремния?

| 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.

Британская викторина

118 Названия и символы из таблицы Менделеева

Sn

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.

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 биологических жидкостях некоторых животных.

В 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 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 бурно 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.

фактов о кремнии | Живая наука

Кремний - это элемент, за который нужно благодарить компьютер, на котором вы читаете эти слова. Важный компонент в микроэлектронике и компьютерных микросхемах, этот чрезвычайно распространенный элемент также отвечает за теплые белые пляжи - кремнезем, оксид кремния, является наиболее распространенным компонентом песка.

Кремний является седьмым по распространенности элементом во Вселенной и вторым по распространенности элементом на планете после кислорода, по данным Королевского химического общества.Около 25 процентов земной коры состоит из кремния. Помимо компьютерных микросхем, кремний имеет множество применений; Более странные места, где появляется этот элемент, включают менструальные чаши, грудные имплантаты и прихватки для духовки - в форме силикона.

Что делает кремний таким особенным, что в его честь названа целая долина в Калифорнии? Читать дальше.

Только факты

• Атомный номер (количество протонов в ядре): 14
• Атомный символ (в Периодической таблице элементов): Si
• Атомный вес (средняя масса атома): 28.09
• Плотность: 2,3296 грамма на кубический сантиметр
• Фаза при комнатной температуре: твердое вещество
• Точка плавления: 2577 градусов по Фаренгейту (1414 градусов Цельсия)
• Точка кипения: 5909 градусов F (3265 градусов C)
• Количество изотопов ( атомов одного и того же элемента с другим числом нейтронов): 24
• Наиболее распространенный изотоп: Si-28 (92% естественного содержания)

Кремний полупроводник

В природе кремний не одиночка.Обычно он связан с парой молекул кислорода как диоксид кремния, также известный как диоксид кремния. Кварц, часто встречающийся в песке, состоит из некристаллизованного кремнезема.

Кремний не металл и не неметалл; это металлоид, элемент, который находится где-то посередине. Категория металлоидов - это что-то вроде серой зоны, без четкого определения того, что соответствует требованиям, но металлоиды обычно обладают свойствами как металлов, так и неметаллов. Они выглядят металлическими, но проводят электричество лишь промежуточно.Кремний - это полупроводник, а это означает, что он проводит электричество. Однако, в отличие от типичного металла, кремний лучше проводит электричество при повышении температуры (металлы становятся хуже в проводимости при более высоких температурах).

Кремний был впервые выделен в 1824 году шведским химиком Йенсом Якобом Берцелиусом, который также открыл церий, селен и торий, согласно Фонду химического наследия. По данным Национального ускорительного центра Томаса Джефферсона, Берцелиус нагревает кремнезем с калием для очистки кремния, но сегодня процесс очистки нагревает углерод с кремнеземом в виде песка, чтобы изолировать элемент.

Кремний - основной ингредиент в очень низкотехнологичных изделиях, включая кирпич и керамику. Но элементы высоких технологий - это то, что действительно оставляет след. Как полупроводник, кремний используется для изготовления транзисторов, которые усиливают или переключают электрические токи и являются основой электроники от радио до iPhone.

Кремний по-разному используется в солнечных элементах и ​​компьютерных микросхемах, одним из примеров является полевой транзистор металл-оксид-полупроводник, или MOSFET, основной переключатель во многих электронных устройствах.По данным Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, чтобы превратить кремний в транзистор, в кристаллическую форму элемента добавляют следовые количества других элементов, таких как бор или фосфор. По данным Университета Вирджинии, микроэлементы связываются с атомами кремния, позволяя электронам перемещаться по всему материалу.

Создавая пространства из чистого кремния, инженеры могут создать промежуток, в котором эти электроны не могут течь - как выключатель в положении «выключено».

Для включения переключателя рядом с кристаллом помещается металлическая пластина, подключенная к источнику питания. Когда течет электричество, пластина заряжается положительно. Отрицательно заряженные электроны притягиваются к положительному заряду, позволяя им совершать прыжок через сегмент чистого кремния. (В транзисторах также могут использоваться другие полупроводники, кроме кремния.)

Кто знал?

• Когда астронавты «Аполлона-11» приземлились на Луну в 1969 году, они оставили после себя белый мешочек с силиконовым диском размером чуть больше серебряного доллара.На диске микроскопическим шрифтом написано 73 сообщения, каждое из разных стран, выражающих пожелания доброй воли и мира.
• Кремний - это не то же самое, что силикон, этот знаменитый полимер, который содержится в грудных имплантатах, менструальных чашах и других медицинских технологиях. Силикон состоит из кремния, кислорода, углерода и водорода. Поскольку силикон так хорошо сопротивляется нагреванию, он все чаще используется для изготовления кухонных принадлежностей, таких как прихватки для духовки и противни.
• Кремний может быть опасным.При длительном вдыхании он может вызвать заболевание легких, известное как силикоз.
• Любите переливчатость опала? Спасибо кремнию. Драгоценный камень представляет собой форму кремнезема, связанного с молекулами воды.
• По данным Института материалов, минералов и горного дела, карбид кремния (SiC) почти такой же твердый, как алмаз. Он имеет 9–9,5 баллов по шкале твердости Мооса, что немного меньше, чем у алмаза, твердость которого составляет 10.
• Растения используют кремний для укрепления своих клеточных стенок.Согласно статье 1994 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, этот элемент является важным питательным веществом, которое помогает придать устойчивость к болезням.
• Силиконовая долина получила свое название от кремния, используемого в компьютерных микросхемах. Псевдоним впервые появился в 1971 году в газете «Электронные новости».
• Жизнь на основе кремния, такая как Орта из «Звездного пути», по мнению исследователей из Калифорнийского технологического института, не может быть полностью научной фантастикой. Ранние исследования показали, что кремний может быть включен в молекулы на основе углерода, такие как белки.

Текущие исследования

Сегодняшние исследования кремния звучат не более чем как научная фантастика: в 2006 году исследователи объявили о создании компьютерного чипа, объединяющего компоненты кремния с клетками мозга. Электрические сигналы от клеток мозга могут передаваться на электронные кремниевые компоненты чипа, и наоборот. Есть надежда на создание электронных устройств для лечения неврологических расстройств.

Исследование 2018 года, опубликованное в Nature, тестирует новый тип квантового устройства, сделанного из кремния.Квантовые компьютеры могут когда-нибудь стать нормой, превзойдя современные компьютерные технологии в способности выполнять вычисления параллельно. Создание этих устройств с использованием тех же методов для создания традиционных кремниевых чипов могло бы ускорить разработку этих устройств, потенциально приводя к новым применениям для квантовых устройств.

Кремний также может создавать невероятно крошечные лазеры, называемые наноиглами, которые можно использовать для более быстрой и эффективной передачи данных, чем традиционные оптические кабели.По словам Джона Баддинга, химика материалов из Университета Пенсильвании, сверхпроводниковые лазеры отдают тепло намного легче, чем стеклянные. Это означает, что они могут похвастаться большей мощностью, чем традиционные лазеры.

Баддинг и его команда также работают над созданием оптических волокон нового поколения, в которых используются сверхпроводники, а не просто стекло, сказал он Live Science.

«Полупроводники обладают целым рядом свойств, которые невозможно получить с помощью очков», - сказал Баддинг. Наличие полупроводниковых материалов, встроенных в оптические волокна, позволило бы включить в эти кабели мини-электронику, которая имеет решающее значение для передачи информации на большие расстояния.Полупроводниковые кабели также позволят управлять светом в волокне, добавил Баддинг.

Традиционные кремниевые чипы изготавливаются путем осаждения слоев элемента на плоской поверхности, обычно начиная с газа-прекурсора, такого как силан (Sih5), и позволяя газу затвердеть, сказал Баддинг. Кабели же протянуты. Чтобы сделать стекловолоконный кабель, вы должны начать со стеклянного стержня, нагреть его, а затем вытянуть, как ириску, и превратить в длинную тонкую нить.

Баддинг и его коллеги придумали способ придать полупроводникам форму, подобную спагетти.Они используют вытянутые стеклянные волокна с крошечными отверстиями, а затем сжимают газы, такие как силан, под высоким давлением, чтобы заставить их попасть в эти пространства.

«Это как если бы садовый шланг, идущий от штата Пенсильвания до Нью-Йорка, был полностью залит силиконом», - сказал Баддинг. «Можно было бы подумать, что что-то засорится и испортится, но это не так».

Получаемые пряди полупроводников в три-четыре раза тоньше человеческого волоса. Баддинг и его команда также экспериментируют с другими полупроводниками, такими как селенид цинка (цинк и селен), чтобы создавать волокна с невиданной ранее мощностью.

Подробнее о Silicon:

• Чтобы весело и интересно взглянуть на историю Кремниевой долины, включая информацию об умах и продуктах, участвующих в создании высокотехнологичных стартапов, просмотрите интерактивную хронологию Кремниевой долины NPR.
• Они могут быть близки к Периодической таблице элементов, но кремний и углерод - разные химические звери. Вот взгляд Dow Corning на их различия, которые сводятся к тому, что один из них является органическим, а другой - неорганическим.
• HowStuffWorks подробно описывает, как работают полупроводники и как кремний играет важную роль.
• Хотите узнать, как делаются знаменитые чипы Intel, конечно же, из кремния? Техническая компания описывает историю своих чипов, как они менялись со временем, как они сделаны и как работают.

Дополнительный отчет Рэйчел Росс, соавтора Live Science.

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 внеземной 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 где-то поблизости. 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 и углерод, 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 нарезают на тонкие пластины, затем гравируют, обрабатывают и обрабатывают иногда сотнями различных способов, прежде чем нарезать кубиками на отдельную головку и упаковывать 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 крупный кристалл, который позволяет массовое производство кремния - 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 другого 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 каркасах из атомов углерода.Это потому, что углерод обладает замечательным 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, которые одновременно являются сильными и геометрически сложными, 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, который углерод позволяет прямо здесь, 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, что будет необходимо, 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 подавляющую часть 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.

Смотрите также

• 
  Какие грибы вызывают порчу продуктов
• 
  В каких продуктах много калия и магния
• 
  Какие продукты сжигают жиры и способствуют похудению список
• 
  Какие продукты мешают забеременеть
• 
  Какие нужно есть продукты чтобы росли волосы
• 
  Адипонектин гормон в каких продуктах
• 
  Продукты с высоким содержанием селена магния кортизола
• 
  В каких продуктах содержатся статины для снижения холестерина
• 
  Трансжиры что это в каких продуктах
• 
  В каком из этих продуктов наибольшее содержание железа
• 
  Продукты содержащие большое количество пуринов