Krzem- wzór, właściwości
Krzem (Si) stanowi 28,2 % litosfery, co daje drugie miejsce po tlenie jesli chodzi o rozpowszechnienie w przyrodzie. Krzem w przyrodzie wystepuje w postaci krzemianów, glinokrzemianów i ditlenku krzemu.
Wolny krzem w laboratorium otrzymuje się w reakcji redukcji magnezem lub glinem .
Reakcja jest silnie egzotermiczna dlatego poprzekroczeniu bariery aktywacji przebiega samorzutnie.
Współczesna technika (przemysł metalurgiczny, tworzyw sztucznych, elektroniczny) nie mogłaby istniec gdyby nie produkcja krzemu na skale przemysłową. Wielkotonażowa produkcja krzemu polega na redukcji węglem w temperaturze 200K.
Z krzemu surowego uzyskanego przez redukcję tlenku krzemu, zanieczyszczenia usuwa się poprzez wytrawianie kwasem solnym. Otrzymany taką metodą krzem ma nawet 98,5% czystości i może byc użyty do produkcji organosilanów oraz syntezy - trichloro silanu, który jest materiałem wyjściowym do produkcji krzemu o najwyższej czystości:
Trichloro silan, kóry ma temperaturę wrzenia 305 K jest dalej oczysczany destylacją frakcjonowaną, w toku przemian tworzy silan który wydziela elementarny krzem na drodze rozkladu:
Rozkład termiczny pozwala oczymać polikrystaliczny lub monokrystaliczny krzem, który po dalszej przeróbce i osiągnięciu najwyższej czystości pozwala uzyskać monokryształy z kótrych wycina się "chipsy" służące do wytwarzania tranzystorów. Najwyższej czystości kryształy otrzymuje się metodą Jana Czochralskiego lub metodą topienia strefowego.
Krzem- zastosowanie
Krzem w temperaturze pokojowej jest substancją mało aktywną wskutek pasywacji na powierzchni SiO2. Krzem tworzy z wodorem połączenia zwane silanami a ich struktura jest analogiczna do struktury węglowodorów. W zależności od warunków produkcji otrzymuje się silikony jako: żywice, elastomery, oleje. Ponieważ są one odporne chemicznie i termicznie znajdują szerokie zastososwanie jako smary, materiały do izolacji lub specjalne lakiery.
W przyrodzie występuje także ogromne bogactwo krzemianów i glinokrzemianów:
- -ortokrzemiany
- -krzemiany wyspowe
- -krzemiany o anionach łańcuchowych i wstęgowych
- -krzemiany o trójwymiarowej strukturze anionu