Кремній — Бог неорганічної хімії

«БОГ» НЕОРГАНІЧНОЇ ПРИРОДИ
Кремній чудовий хімічний елемент, атоми якого дуже поширені на Землі. Хоч оболонка нашої планети складається з величезної кількові і несхожих один на одного мінералів, кремній займає важливе місце у більшості з них. На частку кремнію припадає близько 30% маси земної корм. Кремній міститься в усіх рослинах. Особливо багато його у хвощі та бамбуці.
У невеликих кількостях кремній входить також до складу живих організмів, а деякі мікроорганізми використовують розчинену в океані кремнієву кислоту для побудови своїх малесеньких скелетів. В організмі людини кремнію менш як 0,1%, і його біологічна роль поки що не з'ясована.
Атом кремнію так само, як і атом вуглецю, чотиривалентний. Це значить, що він може приєднати чотири одновалентних атоми, наприклад водню або фтору. Порівняно велика хімічна активність кремнію веде до того, що елемент не може бути в природі у вільному стані. Найбільш вдало поєднуються електронні оболонки атома кремнію і двох атомів кисню, утворюючи двоокис кремнію. Це дуже тугоплавка, тверда, хімічно малоактивна речовина. Двоокис кремнію зустрічається в природі в різних видах. Найчастіше це білі кварцові жили, які прорізують м'якші мінерали, або продукт вивітрювання гірських порід білий кварцовий пісок.
Рідше зустрічаються різні красиво забарвлені домішками різновидності кварцу: яшма, агат, халцедон, тридиміт, кристабаліт форми кварцу яшма та агат. З яшми та агату виготовляють красиві прикраси і деякі технічні деталі: хімічні ступки, призми для точних теремів, камені для годинників та вимірювальних приладів.
Досить часто зустрічаються у природі великі прозорі кристали кварцу гірський кришталь. Один із знайдених на Мадагаскарі мав довжину 8 м. Раніше гірський кришталь використовували лише для прикрас, але тепер вчені розкрили багато чудесних властивостей цього красивого мінералу, і застосування його в науці і техніці дуже розширилось. Якщо вигинати пластинку, вирізану з кристала гірського кришталю у певному напрямі, на її площинах з'являться електричні заряди. Завдяки цій властивості кристали кришталю називають п'єзоелектричними. Такі самі властивості мають не тільки кварц, а й інші речовини, наприклад сегнетова сіль. Але в кварці вони дуже вдало поєднуються з винятковими механічними властивостями. Він дуже міцний і пружний. Якщо виготовити з кварцу камертон і вмістити його у вакуум, він може коливатися протягом кількох годин. Зміна температури на кварц майже не діє, його коефіцієнт розширення мізерно малий.
Якщо до площин кварцової пластинки, вкритих шаром металу, піднести змінний струм, пластинка набуде коливального руху. Коливання підсиляться, коли настане резонанс, частота електричного поля зрівняється и частотою власних коливань пластинки. Кварцові п'єзоелектричні пластинки дуже широко застосовуються у техніці. З їх допомогою стабілізується довжина хвилі радіостанцій, утворюється ультразвук, П'єзокварцові пластинки використовуються для створення надточних (кварцових) годинників, для вимірювання величезних тисків, що вимикати., наприклад, у стволі гармати.
Учені встановили, що кварц прозорий не тільки для видимого проміння, а добре пропускає і ультрафіолетове. Тому з кристалів гірської о кришталю виготовляють деталі найточніших оптичних приладів лій пі і призми.
Двоокис кремнію найпростіша, але не найпоширеніша у природі його сполука. Значно більше кремнію входить до складу мінералів з яких складається основа земної кори: базальту, граніту, гнейсу та ін. Багато які мінерали, що містять кремній, широко використовуються людиною. Абсолютно незамінні за своїми властивостями слюда і азбест. Кристали слюди легко розщеплюються на найтонші пластинки, її застосовують для виготовлення різних нагрівальних елементів, високоякісних електричних конденсаторів, найтонших віконець лічильників заряджених пінок, що застосовуються в атомній фізиці. У старовину, коли люди ще не вміли робити віконного скла, у вікна вставляли пластинки слюди.
Азбест білий волокнистий мінерал, чудовий тепловий і електричний ізолятор, який витримує температуру понад 1000° С. З азбесту виготовляють вогнетривкий картон і неспалиму тканину, суміш азбесту з центом азбоцемент чудовий будівельний матеріал, який поєднує міцність цементу і еластичність азбесту.
При звичайній температурі кремній інертна речовина. Коли ж його нагрівати, він сполучається майже з усіма елементами. Найважливіші його природні сполуки мінерали, про які ми розповіли, і численні І і кремнієвої кислоти H2SiO3. Ця дуже слабка кислота утворює у волі не звичайний, а так званий колоїдний розчин. Колоїдний розчин це о тонка суспензія: на світло вона каламутна, але не осідає, бо частинки розчиненої речовини дуже дрібні. Майже всі солі кремнієвої кислоти не розчиняються у воді. Деякі з них польові шпати дуже поширені у природі. Добре розчиняється тільки натрієва сіль кремнієвої юти Ма2SіО3. її розчин у воді називають рідким склом і використовують для виготовлення клею та як вогнезахисну речовину для просочування тканин і дерева.

15