Кремний, его свойства и аллотропные изменения. Кремний – биогенный элемент

году химической лаборатории  было проведено около 4000 опытов по варке  цветного стекла, для которых Ломоносов  “не только рецепты сочинял, но и  материалы … своими руками по большей части развешивал и в печь ставил…” На основе рецептов, разработанных Ломоносовым, стекольный завод в Усть–Рудице в 1753 году начал изготавливать разноцветное прозрачное стекло для выделки бисера, посуды и прочих галантерейных изделий и непрозрачное для мозайки. Из такого стекла Ломоносов выполнил несколько мозаичных картин, среди которых “Полтавская баталия”, получившая наибольшую известность и сохранившаяся до наших дней.

Состав обычного оконного стекла выражается формулой Na₂O*CaO*6SiO₂

Cырьём для производства  обычного стекла служат кварцевый  песок, сода и известняк. Эти  вещества тщательно перемешивают  и подвергают сильному нагреванию. Химизм процесса можно представить  так: при сплавлении образуются  силикаты натрия и кальция, которые сплавляются затем с кремнеземом (в избытке):

SiO₂ + Na₂CO₃ = Na₂SiO₃ + CO₂

SiO₂ + CaCO₃ = CaSiO₃ + CO₂

Na₂SiO₃ + CaSiO₃ + 4SiO₂ = Na₂O*CaO*6SiO₂

Для получения специального стекла изменяют состав исходной смеси. Заменяя соду Na₂CO₃ поташом K₂CO₃ , получают тугоплавкое стекло (для химической посуды). Заменяя мел CaCO₃ оксидом свинца (II) PbO , а соду поташом, получают хрустальное стекло. Оно довольно мягкое и плавкое, но весьма тяжёлое, отличается сильным блеском и высоким коэффициентом светопреломления, разлагая световые лучи на все цвета радуги и вызывая игру света.

Включение оксида бора вместо щелочных составляющих придаёт этому  стеклу свойства тугоплавкости.

Обычная стеклянная масса  после остывания имеет желтовато  – зелёный или голубовато –  зелёный оттенок. Стеклу можно придать окраску, если в состав шихты произвести включение тех или иных оксидов металлов. Железистые соединения окрашивают стекло в цвета – от голубовато – зелёных и жёлтых до красно – бурых, оксид марганца (IV) – от жёлтых и коричневых до фиолетовых, оксид хрома (III) в травянисто - зелёный, оксид кобальта (II) - в синий , оксид никеля (II) – от фиолетового до серо – коричневого, сульфид натрия – в жёлтый, оксид меди (II) – в красный.

В жизни человека стекло приобрело огромное значение. Оно видно всюду, оно на каждом шагу – в повседневности нашего быта, в промышленности, в технике, в науке, в произведениях искусств. Оконное, бутылочное, ламповое, зеркальное, стекло домашней и лабораторной посуды, стекло оптическое ( от стекол очков до сложных анастигматов фотокамер), линзы бесконечных оптических приборов – от микроскопов до телескопов. Трудно перечислить все области применения стекла и невозможно сосчитать различные предметы, сделанные из него. Этот материал, благодаря уникальным свойствам, радует и, вероятно, чаруя, всегда будет присутствовать в жизни способного ценить его красоту.

 

                                                          

                              Заключение

Итак, на сегодня доказано, что кремний способствует:

• очищению и укреплению организма и эффективному усвоению питательных веществ,   макро- и микроэлементов
• повышению общего тонуса, увеличению энергетических ресурсов организма, улучшению умственной деятельности, замедлению процессов старения
• устранению нарушений, вызванных вредным действием свободных радикалов, предотвращению развития многих хронических заболеваний

 

Атомы кремния составляют основу глины, песка и скал. Большая часть земной коры состоит из неорганических соединений кремния (28 об.%). Можно сказать, что весь неорганический мир связан с кремнием. В природных условиях кремниевые минералы также находятся в кальцитах и меле. Кремний является вторым после кислорода по объему запасов в земной коре элементом и составляет около трети всего ее веса. Каждый 6 атом в коре земной оболочки - атом кремния. В морской воде кремния содержится даже больше чем фосфора, столь необходимого для жизни на Земле. В нашем организме кремний содержится в щитовидной железе, надпочечниках, гипофизе. Самая высокая концентрация его обнаружена в волосах и ногтях. Кремний также входит в состав коллагена - основного белка соединительной ткани. Основная его роль - участие в химической реакции, скрепляющие отдельные волокна коллагена и эластина, придавая соединительной ткани прочность и упругость. Нехватка кремния в организме приводит к: остеомаляции (размягчению костей);заболеваниям глаз, зубов, ногтей, кожи и волос; ускоренной изношенности суставных хрящей; рожистым воспалениям кожи; камням в печени и почках; дисбактериозам; атеросклерозу. Обнаружена зависимость между концентрацией кремния в питьевой воде и сердечнососудистыми заболеваниями. Туберкулез, диабет, проказа, гепатит, гипертония, катаракта, артриты, рак сопровождаются понижением концентрации кремния в тканях и органах, либо нарушениями его обмена. Между тем наш организм ежедневно теряет кремний - в среднем в сутки с пищей и водой мы потребляем 3,5 мг кремния, а теряем около 9 мг.

 

 

 

Литература

• Самсонов. Г. В. Силициды и их использование в технике. Киев, Изд-во АН УССР, 1959. 204 стр. с илл.
• Алёшин Е. П., Алёшин Н. Е. Рис. Москва, 1993. 504 стр. 100 рис.