Кремниевый порошок в Екатеринбурге

Кремниевый порошок

Кремний – неметалл, поэтому при разных условиях может проявлять как кислотные, так и щелочные свойства. Это типичный полупроводник, который широко применяется в электротехнике. Чаще всего используется в форме порошка.

Кремний занимает около 28% массы земной коры. В морской воде он тоже содержится - до трех миллиграммов на литр. Наиболее известная форма кремния – его диоксид кремния. Именно его свойства стали основой для повсеместного использования. Кремний является одним из базовых элементов человеческого организма. Его дефицит отрицательно сказывается на состоянии волос, кожи, ногтей, а самое главное – иммунной системы.

Именно в этом качестве соединения кремния нашли применение в медицине. Они входят в состав медикаментов для лечения артроза, артрита, туберкулеза.

В чистом виде кремний найти сложно, потому что на воздухе он быстро вступает в реакцию с кислородом и покрывается слоем диоксида. Поэтому мы гораздо чаще используем соединения кремния, чем само вещество в чистом виде.

Сплавы кремния с металлами называются силицидами. Главные их свойства – твердость и тугоплавкость. Поэтому они используются в агрессивных средах и при высоких температурах, например, в газовых турбинах, нагревателях для печей.

Достоинства и недостатки кремния

Зная плюсы и минусы кремния, легко определить область его использования. К преимуществам неметалла относятся:

1. Доступность. Кремний в чистом виде в природе не найти, но технология его получения совсем несложная.
2. Способность образовывать сложные соединения с различными химическими элементами. Среди них диоксид, силикаты и силициты. При их помощи можно получать множество разновидностей керамики, камня, стекла, сплавов.
3. Благодаря полупроводниковым свойствам кремний является базовым материалом в электротехнике и радиотехнике.
4. Нетоксичен, любые технологические процессы с кремнием безопасны.

Недостатком кремния является его относительная хрупкость. Для несущих конструкций соединения кремния использовать нельзя.

Структура кремниевого порошка

Кремниевый порошок существует в двух формах, которые при нормальной температуре одинаково устойчивы:

• кристаллический. Это порошок темно-серого цвета, имеет кристаллическую решетку, как у алмаза, но из-за слишком длинной связи между атомами является хрупким. Именно этот вид кремния является полупроводником;
• аморфный. Коричнево-бурый порошок, намного активнее, чем кристаллический, вступает в реакцию. Используется для получения сплавов и соединений кремния.

При очень высоком давлении можно получить гексагональный кремний. Практического применения у этой формы пока нет.

Производство кремниевого порошка

Учитывая инертность соединений кремния и высокую температуру плавления, в промышленности для получения чистого вещества используют метод восстановления углеродом из диоксида. Реакция идет в дуговой печи при температуре 1800 градусов. На выходе получают вещество чистотой в 99,9%, что недостаточно для использования. Затем вещество хлорируют, получается гидрохлорид кремния. Его очищают от примесей и восстанавливают водородом.

При очищении вещества можно использовать силицид магния (сплав кремния с магнием). Его обрабатывают кислотой, на выходе полается силан. Он очищается от примесей и разлагается при температуре 1000 градусов на кремний и водород.

Применение кремниевого порошка

Кремний служит основой для электротехники и радиотехники. Из него производят интегральные схемы, диоды, фотоэлементы и т.д. При этом функциональность прибора определяется приповерхностным слоем кристалла.

Другие применения кремния:

• в металлургии: как модификатор сплавов (для придания прочности), как компонент (производство бронзы), как раскислитель (производство чугуна);
• основу солнечных батарей составляет сверхчистый кремний;
• кристаллические разновидности диоксидов кремния (опал, горный хрусталь, аметист, агат, сердолик) используются в ювелирной промышленности и в дизайне, другие виды диоксидов (песок, камень) используются в промышленности и строительстве;
• соединение кремния с углеродом – карбид. Он широко используется в промышленности;
• силикаты (соли кремниевой кислоты) используются при производстве стекла, керамики, цемента и бетона;
• кремнийорганические соединения – силикаты, смазки, строительные смеси, герметики.