Хімічні властивості кремнію - Вплив кремнію на здоров’я - Вплив кремнію на довкілля

Атомне число

властивості

Валенсія

Електронегативність

Ковалентний радіус (Å)

Іонний радіус (Å)

Атомний радіус (Å)

Електронна конфігурація

Перший потенціал іонізації (еВ)

Атомна маса (г/моль)

Щільність (г/мл)

Температура кипіння (ºC)

Температура плавлення (ºC)

Першовідкривач

Джонс Берцеліус у 1823 році

Кремній

Символ Si, атомний номер 14 і атомна вага 28,086. Кремній - найпоширеніший електропозитивний елемент у земній корі. Це металоїд з помітним металевим блиском і надзвичайно крихкий. Зазвичай він чотиривалентний у своїх сполуках, хоча іноді є двовалентним, і за своєю хімічною поведінкою він однозначно електропозитивний. Крім того, відомі пентакоординовані та гексакоординовані сполуки кремнію.

Сирий елементний кремній та його інтерметалідні сполуки використовуються як складові сплавів для додання більшої стійкості до алюмінію, магнію, міді та інших металів. металургійний кремній з чистотою 98-99% використовується як сировина для виготовлення кремнійорганічних сполук та силіконових смол, еластомерів та масел. Кремнієві мікросхеми використовуються в інтегральних схемах. Фотоелектричні елементи для прямого перетворення сонячної енергії в електричну використовують пластини, вирізані з монокристалів кремнію електронного класу. Двоокис кремнію використовується як сировина для отримання елементарного кремнію та карбіду кремнію. Для п’єзоелектричних кристалів використовуються великі кристали кремнію. Розплавлені кварцові піски перетворюються на кремнієві склянки, що використовуються в лабораторіях та на хімічних заводах, а також в електроізолятори. Колоїдна дисперсія кремнію у воді використовується як агент покриття та як інгредієнт певних емалей.

Натуральний кремній містить 92,2% масового ізотопу номер 28, 4,7% кремнію-29 та 3,1% кремнію-30. На додаток до цих стабільних природних ізотопів відомо кілька техногенних радіоактивних ізотопів. Елементальний кремній має фізичні властивості металоїдів, подібних до властивостей германію, розташованих під ним в IV групі періодичної системи. У чистому вигляді кремній є власним напівпровідником, хоча інтенсивність його напівпровідника значно збільшується за рахунок введення невеликих кількостей домішок. Кремній за своєю хімічною поведінкою нагадує метали. Він майже настільки ж позитивний, як олово, і набагато позитивніший, ніж германій або свинець. Відповідно до цього досить металевого характеру, він утворює тетрапозитивні іони та різні ковалентні сполуки; виступає як негативний іон лише в кількох силіцидах і як позитивна складова оксикислот або складних аніонів.

Утворює кілька серій гідридів, різні галогеніди (деякі з яких містять кремній-кремній-зв'язки) і багато серій кисневмісних сполук, які можуть мати іонні або ковалентні властивості.

Кремній міститься у багатьох формах діоксидів та у незліченних варіаціях природних силікатів. Для аналізу структур і композицій представницьких класів.

Через свою велику кількість кремній значно перевершує будь-який інший елемент, за винятком кисню. Він становить 27,72% твердої кори Землі, тоді як кисень становить 46,6%, а наступний після кремнію елемент - алюміній - 8,13%.

Відомо, що кремній утворює сполуки з 64 із 96 стабільних елементів, і, ймовірно, утворює силіциди з 18 іншими елементами. Окрім силіцидів металів, які у великій кількості використовуються в металургії, він утворює важливі та часто використовувані сполуки з воднем, вуглецем, галогенами, азотом, киснем та сіркою. Крім того, були підготовлені дуже корисні кремнійорганічні похідні.

Вплив кремнію на здоров'я

Елементальний кремній - це інертний матеріал, якому, здається, не вистачає властивості викликати фіброз у легеневій тканині. Однак зафіксовано легкі ураження легенів у лабораторних тварин, яким вводили інтратрахеальні ін’єкції кремній-порошку. Кремнієвий пил має незначний шкідливий вплив на легені і, здається, не викликає значних органічних захворювань або токсичних ефектів, коли вплив дотримується нижче рекомендованих меж впливу. Кремній може мати хронічний вплив на дихання. Кристалічний кремній (діоксид кремнію) є потужною небезпекою для дихання. Однак ймовірність утворення діоксиду кремнію під час звичайної обробки дуже мала. LD50 (перорально) -3160 мг/кг. (LD50: летальна доза 50. Індивідуальна доза речовини, яка спричиняє загибель 50% популяції тварин через вплив речовини будь-яким іншим способом, крім інгаляції. Зазвичай виражається у міліграмах або грамах матеріалу на кілограм ваги тварина.)

Кристалічний кремній подразнює шкіру та очі при контакті. Вдихання викликає подразнення легенів та слизової оболонки. Подразнення очей викликає сльозотечу та почервоніння. Почервоніння, утворення скоринок та свербіж є характерними ознаками запалення шкіри.

Рак легенів пов’язаний із впливом кристалічного кремнію (особливо кварцу та кристобаліту) на робочих місцях. Взаємозв'язок впливу і реакції задокументовано в дослідженнях шахтарів, робітників діатомової землі, гранітних, керамічних, вогнетривких цеглин та інших робітників.

Кілька епідеміологічних досліджень повідомили про статистично значущу кількість надмірних смертей або випадків імунних розладів та аутоімунних захворювань у працівників, які зазнали дії кремнію. Ці захворювання та розлади включають склеродермію, ревматоїдний артрит, системний еритематоз та саркоїдоз.

Недавні епідеміологічні дослідження повідомили про статистично значущі асоціації професійного впливу кристалічного кремнію із захворюваннями нирок та субклінічними змінами нирок.

Кристалічний кремній може впливати на імунну систему, в результаті чого виникають мікобактеріальні (туберкульозні та нетуберкульозні) або грибкові інфекції, особливо у працівників із силікозом.

Професійний вплив дихаючого кристалічного кремнію асоціюється з бронхітом, хронічною обструктивною хворобою легень (ХОЗЛ) та емфіземою. Деякі епідеміологічні дослідження показують, що ці наслідки для здоров'я можуть бути рідше або відсутні у некурящих.

Вплив кремнію на навколишнє середовище

Не зафіксовано жодних негативних впливів кремнію на навколишнє середовище.