Кремний

Автор веб-страницы - ученик 11 класса Аверьянов Валерий

Эссе

Почему из всех химических элементов я выбрал именно кремний? Этот полуметалл имеет практически прямое отношение к современным нанотехнологиям. Этот химический элемент стал одним из самых используемых в современном обществе. Интегральные микросхемы, солнечные батареи, зеркала для лазеров – изобретения или их части, которые либо невозможны, либо очень сильно потеряют производительность заменой кремния. Кремний – металл, за которым уже есть настоящее и будет ближайшее будущее.

Кремний имеет ещё множество преимуществ над другими проводниками. Он является вторым по распространённости химическим элементом в земной коре. Это означает, что его достаточно легко добыть. Но не всё так просто: в интегральных схемах и в стёклах для лазеров нужен кристаллический кремний, входящий в разряд чистых. Для начала нужно получить поликристаллический кремний для создания дальнего порядка по средству Сименс-процесса. А позже с помощью метода Чохральского, уже выращивается монокристаллический, который как раз можно использовать для создания электронных микросхем. И тогда процесс становится дорогостоящим. Тем не менее кремний всё же удобнее в использовании. Последнее время, для солнечных батарей научились использовать отходы монокристаллического кремния высокой частоты, менее чистый аналог, что дало возможность уменьшить стоимость их разработки.

Но стоит подойти к главной теме. В качестве примера важности кремния в современном мире, стоит рассмотреть сферу применения интегральных схем. Они используются практически во всех электроприборах. ИС прежде всего важны для передачи, преобразования и обработки сигналов, активации команд в электронных машинах. Интегральные микросхемы дали возможность сделать такие операции намного быстрее и с меньшим количеством ошибок, а также уменьшить размер прибора. Поэтому кремний, как основа ИС, полностью интегрировался в современный мир.

Если говорить о лазерах, то они используются повсеместно в науке для совершенно разных целей. Например, с помощью лазера можно производить фотохимические процессы: реакции на очень малом количестве химических веществ, а также можно активировать или остановить реакции тех веществ, которые при других обстоятельствах не взаимодействовали. Также можно выбирать один из возможных результатов реакции. У лазера есть ещё множество способов применения: помощь в термоядерном синтезе, в упрочнении различных материалов (в большинстве своём стали), в лазерной сварке и резке, в том числе и хирургической деятельности.

Факты

В чистом виде кремний получили французские учёные Жозеф Луи Гей-Люссак и Луи Жак Тенар в 1811 году.

Кремний является одним из самых распространённых химических элементов в земной коре. Содержание кремния в ней составляет по разным данным 27,6—29,5 % по массе. Т.е. этот химический элемент удерживает второе место после кислорода. Чаще всего в природе кремний встречается в виде кремнезёма — соединений на основе диоксида кремния SiO2 (порядка 12 % массы земной коры).

Ежедневно с пищей в организм человека поступает менее 1 грамма кремния в виде разнообразных химических соединений. Кремний обеспечивает нормальный обмен веществ, а также этот элемент способствует усваиванию порядка 70 разнообразных соединений. Оказывается, что в крови человека содержится — 3,9 мг/л кремния.

Кремний является важным биогенным элементом. Он входит в состав опорных структур у растений и скелетных — у животных. В значительных количествах кремний накапливают морские организмы — диатомовые водоросли, радиолярии, губки. Большие количества кремния содержат хвощи и злаки, в первую очередь — подсемейства Бамбуков и Рисовидных.

В качестве лекарственного средства кремний использовали еще в древние времена. Например давно известны полезные свойства глины, которую используют при лечении различных заболеваний. Так же с успехом используются настои и экстракты из таких кремний содержащих растений, как хвощ, крапива, горец, лиственница и женьшень, тысячелистник, бамбук.

Препараты, содержащие кремний используются при лечении таких заболеваний как: варикозное расширение вен, остеопороз, снижение плотности соединительной ткани суставов, межпозвонковых дисков, сухожилий и связочного аппарата костно-мышечной системы и внутренних органов, клапанного аппарата сердца и сосудов, для укрепления волос и ногтей, омоложение кожи и др.