кремний

КРЕМНИЙ (Silicium), Si, хим. элемент IV группы периодич. системы элементов, ат. номер 14, ат. масса 28.0855, относится к неметаллам. Природный К. состоит из стабильных изотопов ²⁸Si (92,23%), ²⁹Si (4,67%) и ³⁰Si (3,10%). Конфигурация внеш. электронной оболочки 3s²p². Энергии последоват. ионизации 8,151, 16,342, 33,530, 45,141 эВ. Энергия сродства к электрону 1,8 эВ. Кристаллохим. радиус атома К. 0,134 нм, радиус иона Si⁴⁺ 0, 039 нм. Значение электроотрицательности 1,74.

В свободном виде К. тёмно-серое кристаллич. вещество, с кубич. гранецентрированной кристаллич. решёткой типа алмаза, параметр к-рой а=0,54304 нм. Известен также коричневый (т. н. аморфный) К., отличающийся от кристаллич. К. лишь высокой дисперсностью и повторяющий в ближнем порядке структуру типа алмаза. При давлениях 12-15 ГПа получен "металлич." К., переходящий при темп-ре ниже 6,7 К в сверхпроводящее состояние. Плотность кристаллич. К. 2,328 кг/дм³, t_пл==1415°С, t_кип ок. 3250 °С. Теплоёмкость c_р = 20,1 Дж/моль*К, теплота плавления 49,8 кДж/моль, теплота испарения 355 кДж/моль. К. диамагнитен. Темп-pa Дебая аморфного К. 645 К. Прозрачен для ИК-излучения с длиной волны =1-9 мкм, показатель преломления 3,42 (=6 мкм). Диэлектрич. проницаемость К. разной степени чистоты 11 - 15. Теплопроводность образцов К. разной чистоты составляет 84-126 Вт/м*К (25 °С). Температурный коэф. линейного расширения поликристаллич. К. 3,82 10^-6 К^-1 (при 293-1273 К). Тв. по Моосу 7,0, по Бринеллю 2,35 ГПа/м²; модуль упругости поликристаллич. образца 162,7 ГПа.

К.- типичный полупроводник с шириной запрещённой зоны 1.21 эВ (при 0 К), 1,09 - 1,1 эВ (при 300 К). Концентрация собств. носителей заряда (электронов и дырок) при комнатной темп-ре 6,8*10¹⁰ см^-3, эфф. подвижность электронов и дырок 0,1350-0,1450 и 0,0480- 0,0500 м²/В*с соответственно. Электропроводность К. сильно зависит от примесей; уд. электрич. сопротивление чистого К. при комнатной темп-ре равно (2,3- 2,5)*10³ Ом*м.

При комнатной темп-ре К. химически мало активен; в соединениях проявляет степень окисления +4, реже +2 и др.

Особо чистый К., легированный спец. добавками,- осн. материал микроэлектроники, он используется для изготовления разл. полупроводниковых приборов - транзисторов, тиристоров силовых выпрямителей тока, солнечных фотоэлементов, полупроводниковых лазеров и т. д. Монокристаллы SiO₂ применяются в радиотехнике, Si0₂ используют в оптич. приборостроении (напр., изготовляют линзы и призмы для УФ-приборов). К. прозрачен для длинноволнового излучения, поэтому его применяют в ИК-оптике. К. применяют также в металлургии (для раскисления сталей, как легирующую добавку), он является составной частью мн. сплавов. Кремнийорганич. соединения входят в состав разл. смазочных масел, спец. резины и т. д. Искусств. радионуклиды К. короткоживущи; наиб. значение имеет -радиоактивный ³¹Si ( =2,62 ч). С. С. Бердоносов.

   <<      Предметный указатель      >>