Қазақстан тарихы[היום-מחר
Таза түрінде, ол алғаш рет бөлінген 1811 жылы француз ғалымдары Жозефом Луи Гей-Люссаком және Луи Жаком Тенаром.

Происхождение названия[היום-מחר
1825 жылы швед химигі Йенс Якоб Берцелиус әсерінен металл калий фторлы кремний SiF4 алды таза, қарапайым кремний. Жаңа элемент берілді “атауы силиций” (лат. silex — шақпақ тас). Орысша атауы “кремний” енгізілді 1834 жылы ресейлік химик Герман Ивановичем Гессом. Аударған-c т. б.-греч. κρημνός — утес”, тау”.

Табиғатта таралуы[өңдеу | қайнарын қарау]
Кремний жер қыртысында құрайды әр түрлі мәліметтер бойынша 27,6—29,5 % салмағы бойынша. Осылайша, таралуы жер қыртысында кремний кейін екінші орында оттегі. Теңіз суындағы концентрациясы 3 мг/л[4].

Көбінесе табиғатта кремний кездеседі түрінде кремнеземнің — қосылыстар негізінде диоксид кремний (IV) SiO2 (шамамен 12 % массасын жер қыртысының). Негізгі минералдар мен тау жыныстары пайда сутегіне кремний — бұл құм (өзен және кварц), кварц және кварциты, шақпақ тас, дала шпаты. Екінші табиғатта таралуы бойынша топқа қосылыстардың кремний құрайды силикаттар және алюмосиликаттар.

Атап фактілері бірен-саран орналасқан таза кремний самородном түрінде[5].

Изотоптар[өңдеу | қайнарын қарау]
Толық мақаласы: Изотоптар кремний
Бар толық-бап
Басқа тілдік бөлімде бар толық-бап Isotopes of silicon (ағыл.)
Вы можете помочь проекту, кеңейтіп, ағымдағы бап көмегімен аудару.
Бұл ретте, ережелердің сақталуын, белгілері, керек үлгі {{Аударылған мақала}} бетін талқылау, немесе сілтемені бап-дереккөз түсініктеме түзету.

Табиғатта элемент ұсынылған үш тұрақты изотоптарымен: 28Si (92,27%), 29Si (4,68%)

және 30Si (3,05%). Басқа изотоптар – радиоактивны, ыдырауы олардың мындасыз: https://en.wikipedia.org/wiki/Isotopes_of_silicon

Алу[היום-מחר
Еркін кремний яғни қыздыру кезінде ұсақ ақ құм (кремний диоксиді) магниймен:

{\displaystyle {\mathsf {SiO_{2}+2Mg\ \rightarrow \ 2MgO+Si}}} {\displaystyle {\mathsf {SiO_{2}+2Mg\ \rightarrow \ 2MgO+Si}}}
Бұл ретте құрылады аморфты кремний бар, түрі қоңыр ұнтақ[6].

Өнеркәсіпте кремний техникалық тазалық алады жұмсартып, еру SiO2 коксом температурасы 1800 °C рудотермических пештерінде, шахталық типті. Тазалық осындай жолмен алынған кремний жетуі мүмкін 99,9 % (негізгі қоспалары — көміртегі, металдар).

Мүмкін одан әрі тазалау кремний қоспалар.

Тазалау зертханалық жағдайларда жүргізілуі мүмкін арқылы алдын ала алу силицида Mg2Si магний. Содан силицида магний көмегімен тұз немесе сірке қышқыл газ тәріздес алады моносилан SiH4. Моносилан тазартады ректификацией, сорбциялық және т. б. әдістермен, содан кейін бүлініп кететін арналған кремний және сутегі температурасы 1000 °C.
Тазалау кремний өнеркәсіптік ауқымда жүзеге асырылады арқылы тікелей хлорлау кремний. Бұл кезде түзілетін қосылыстар құрамын SiCl4, SiHCl3 және SiH2Cl2. Оларды әртүрлі тәсілдермен тазартылады қоспалар (әдетте айырумен және диспропорционированием) және қорытынды кезеңінде қалпына таза сутегімен температурада 900-ден 1100 °C.
Әзірлейді арзан, таза және тиімді өнеркәсіптік тазалау технологиясы кремний. 2010 ж. оларға мыналарды жатқызуға болады технология тазалау кремний пайдалана отырып, фтор (орнына хлор); технология көздейтін дистилляцию монооксида кремний технологиясы; негізделген вытравливании қоспалар, концентрирующихся арналған межкристаллитных шегінде.
Мазмұны қоспалар доочищенном кремнии төмендетілуі мүмкін дейін 10-8-10-6 % салмағы бойынша. Егжей-тегжейлі үшін сверхчистого кремний қаралды-бапта Поликристаллический кремний.

Алу тәсілі кремний таза түрінде әзірленді Николай Николаевич Бекетовым.

Ресей техникалық кремний жүргізіледі ОК “Русал” зауыттарында ” г. Каменск-Уральский (Свердловск облысы). Шелехов (Иркутск облысы); доочищенный бойынша хлоридной технология кремний өндіреді тобы “Nitol Solar” зауытында ж. Усолье-Сибирское.

Физикалық қасиеттері[өңдеу | қайнарын қарау]

Кристалды құрылымы кремний.
Кристалл торы кремний үшінші дәрежелік гранецентрированная үлгідегі алмаз, параметрі а = 0,54307 нм (жоғары қысымда алынған және басқа да полиморфты түрлендіру кремний), бірақ басым ұзындығының арасындағы байланыс атомдарымен Si—Si салыстырғанда байланыс ұзындығы С—С-қаттылығы кремний қарағанда айтарлықтай аз болды, алмаз. Кремний нәзік, тек қыздырғанда жоғары 800 °C ол пластичным зат. Ол мөлдір әрі үшін инфрақызыл сәулелену бастап толқын ұзындығы 1,1 мкм. Меншікті концентрациясы тасушы зарядтың — 5,81·1015 м−3 (температура 300 K).
Схемалық бейнесі аймақтық құрылымын кремний[7]
Электрофизикалық қасиеттері[өңдеу | қайнарын қарау]
Қарапайым кремний ” монокристаллической нысан болып табылады непрямозонным полупроводником. Ені тыйым салынған аймағының бөлме температурасында құрайды 1,12 эВ, ал Т = 0 К — 1,21 эВ[8]. Концентрациясы меншікті тасушы зарядтың кремнии қалыпты жағдайында шамамен 1,5·1010 см−3[9].

“Электрофизикалық қасиеттері кристалдық кремний көп әсер етеді, ондағы қоспалар. Алу үшін кристалл кремний кемтіктік өткізгішті кремний жасалынады енгізеді атомдары элементтері III-ші топ сияқты, бор, алюминий, галлий, индий. Алу үшін кристалл кремний электрондық өткізгішті кремний жасалынады енгізеді атомдар элементтер V-ші топтың сияқты, фосфор, мышьяк, сурьма.

Құру кезінде электрондық аспаптар негізінде кремний пайдаланылады, көбінесе приповерхностный қабаты монокристалла (қалыңдығы ондаған мкм), сондықтан бетінің сапасы кристалл мүмкін елеулі ықпал ете электрофизикалық қасиеттері, кремний және, тиісінше, қасиеттері құрылған электрондық аспап. Құру кезінде кейбір аспаптар пайдаланылады технологиясы модифицирующая беті монокристалла, мысалы, өңдеу бетінің кремний түрлі химиялық реагенттермен және оның сәулеленуі.

Диэлектрическая өтімділік: 12[2]
Қозғалғыштығы электрондар: 1200-1450 см2/(В·c).
Қозғалғыштығы тесік: 500 см2/(В·c).
Ені тыйым салынған аймағының 1,21 эВ кезінде 0.
Өмір сүру уақыты бос электрондар: 5 нс — 10 мс
Еркін жүру жолының ұзындығы электрондардың: шамамен 1 мм.
Еркін жүру жолының ұзындығы тесік: шамамен 0,2—0,6 мм.
Барлық мәндер үшін қалыпты жағдай.

Химиялық қасиеттері[өңдеу | қайнарын қарау]
Өзбектерде атомам көміртек, кремний атомдарының сипатты болып табылады жай-күйі sp3-будандастыруды орбиталей. Байланысты гибридизацией таза кристалды кремний түзеді алмазоподобную торды, кремний четырехвалентен. Қосылыстарындағы кремний, әдетте, сондай-ақ танытады, өзін четырехвалентный элемент тотығу дәрежесі +4 немесе -4. Кездеседі двухвалентные қосылыстар кремний, мысалы, кремний оксиді (II) — SiO.

Қалыпты жағдайында кремний химиялық малоактивен және белсенді әрекет етеді тек газ түрдегі фтор, бұл ретте құрылады летучий кремний тетрафторид SiF4. Мұндай “енжарлық” кремний байланысты пассивацией бетінің наноразмерным қабаты бар кремний диоксиді, тез арада пайда болатын қатысуымен оттегі, ауа немесе су (су буларының).

Қыздырғанда температураға дейін 400-500 °C кремний әрекет етеді оттегі білімі бар диоксиді SiO2 процесі өсуімен бірге қабатының қалыңдығын диоксиді бетінде, процестің жылдамдығы тотығу лимитируется диффузией атомарного оттегі арқылы пленкаға диоксиді.

Қыздырғанда температураға дейін 400-500 °C кремний жауап хлормен бромом және иодом — тиісті білімі бар оңай ұшпа тетрагалогенидов SiHal4 және, мүмкін, галогенидов неғұрлым күрделі құрамы.

Сутегімен кремний тікелей жауап бермейді, қосылыстар кремнийдің сутегімен — силаны жалпы формуласы SinH2n+2 — жанама жолмен алады. Моносилан SiH4 (оның жиі деп атайды, жай ғана силаном) бөлінеді өзара іс-қимыл кезінде силицидов металдардың ерітінділерімен қышқылдар, мысалы:

{\displaystyle {\mathsf {Ca_{2}Si+4HCl\ \rightarrow \ 2CaCl_{2}+SiH_{4}\uparrow }}} {\displaystyle {\mathsf {Ca_{2}Si+4HCl\ \rightarrow \ 2CaCl_{2}+SiH_{4}\uparrow }}}
Пайда болған бұл реакциялар бу генераторының қондырғыларының механизмдері тоқтағанда SiH4 құрамында қоспа және басқа да силанов, атап айтқанда, дисилана Si2H6 және трисилана Si3H8 бар тізбек бірі-кремний атомдарының бір-бірімен өзара байланысты бір байланыстары бар (—Si—Si—Si—).

С азотпен және бормен кремний жауап температурада шамамен 1000 °C құра отырып, тиісінше нитрид Si3N4 және термикалық және химиялық тұрақты бориды SiB3, SiB6 және SiB12.

Кезде температура 1000 °C болады қосылыс кремний және оның ең жақын аналогы-кесте бойынша Менделеев — көміртек — кремний карбиді SiC (карборунд), ол сипатталады жоғары қаттылығы және төмен химиялық белсенділігі. Карборунд кеңінен ретінде пайдаланылады абразивный материал. Бұл ретте, бұл қызық, еру кремний (1415 °C) мүмкін ұзақ уақыт қатынасуға байланысты көміртегімен түріндегі ірі кесектерін плотноспеченного мелкозернистого графит изостатического престеу, іс жүзінде растворяя мен емес байланыса отырып соңғы.

Нижележащие элементтері 4-ші топ (Ge, Sn, Pb) шектелмеген растворимы ” кремнии және басқа да көптеген металдар. Қыздыру кезінде кремний металдармен құрылуы мүмкін олардың қосылыстары — силицидтер. Силицидтер деп бөлуге болады екі топ: иондық-ковалентные (силицидтер сілтілі, сілтілі жер металдар мен магний үлгідегі Ca2Si, Mg2Si және т. б.) және металлоподобные (силицидтер ауыспалы металдар). Силицидтер белсенді металдар разлагаются әсерінен қышқылдар, силицидтер өтпелі металдардың химиялық тіреулер əсерінен қышқыл емес разлагаются. Металлоподобные силицидтер жоғары балқу температурасынан (2000 °C). Жиі құрылады металлоподобные силицидтер құрамдарды MeSi, Me3Si2, Me2Si3, Me5Si3 және MeSi2. Металлоподобные силицидтер химиялық инертны, әсеріне тұрақты оттегі тіпті жоғары температурада.