Кремний. Мифы и реальность

В медицине кремний сегодня применяется в составе силиконов высокомолекулярных инертных соединений, которые используются в качестве покрытий для медицинской техники. В последние годы появились обогащенные кремнием биологически активные добавки и лекарственные препараты, используемые для профилактики и лечения ос геонороза, атеросклероза, заболеваний ногтей, волос и кожи.

О том, что науке известно о взаимосвязи кремния и жизни, речь пойдет в следующей главе. А в завершение, как представляется, будет небезынтересно привести некоторые любопытные факты, о которых рассказывает книга «Популярная библиотека химических элементов».

• На долю кремнезема (во всех его разновидностях) приходится около 12 % массы земной коры. Намного больше доля силикатов и алюмосиликатов: 75 % массы земной коры составлено из этих соединений кремния, кислорода и других элементов, в первую очередь алюминия.

• Единственное соединение, в котором есть связь кремний — углерод и которое, тем не менее, не относят к кремнийорганическим соединениям (очевидно, потому что вообще все карбиды считаются неорганическими соединениями), — это карборунд. Карборунд — соперник алмаза. Как и многие карбиды, это соединение отличается прочностью, твердостью, жаропрочностью и химической стойкостью. По твердости кристаллы карборунда уступают лишь алмазу и боразону, но карбид кремния значительно дешевле их, и потому его широко применяют для обработки твердых материалов. Получают карборунд в реакции кварцевого песка с углем, проходящей в электрической печи при температуре около 2000 °C. Чистый карборунд бесцветен, ему, как и кремнию, свойственны качества полупроводника.

• В черной металлургии и для изготовления кислотоупорных изделий широко используется сплав кремния с железом — ферросилиций. Этот сплав готовят, прокаливая смесь двуокиси кремния, угля и железной руды в доменных или электрических печах. На ферросилиций с 15 % кремния не действует большинство кислот; правда, он подвержен разрушению соляной кислотой. Чтобы ферросилиций был устойчив к действию и этой кислоты, нужно, чтобы в нем было не меньше 50 % кремния.

• На спутниках, луноходах, космических кораблях и станциях установлены солнечные батареи, преобразующие в электричество лучистую энергию солнца. В них работают кристаллы полупроводниковых материалов и в первую очередь кремния. При поглощении кванта света в таком кристалле освобождаются электроны. Если такие кристаллы составят довольно внушительных размеров панели, то нетрудно соединить проводником освещенный и неосвещенный участки. По проводнику потечет ток. Кремниевые преобразователи солнечной энергии в электрическую уже работают не только в космосе, но и на земле. В павильоне «Космос» на ВДНХ в Москве их может увидеть каждый.

• В составе подавляющего большинства стекол есть двуокись кремния, это, пожалуй, знают почти все. А вот соотношение различных окислов в составе различных стекол известно лишь химикам. В «нормальном» стекле 75,3 % двуокиси кремния, в бутылочном 73 %, оконном 72 %, электроламповом всего 69,4 %. Зато в высокопрочном стекле «пирекс», отличающемся также повышенной химической стойкостью, двуокиси кремния 80,9 % — больше, чем в любом другом стекле, кроме, конечно, кварцевого.

• Самый распространенный клей — силикатный (метасиликат натрия), его еще называют растворимым стеклом. Наряду с метасиликатом натрия в нем содержатся и более сложные силикаты натрия. Помутнение силикатного клея — результат отщепления части молекул диоксида кремния. Этот клей плохо пристает к резине, потому его лучше держать в сосуде с резиновой, а не корковой или тем более стеклянной пробкой.

• Двуокись кремния входит в состав немалого числа поделочных и полудрагоценных камней. Так, знаменитый лиловый аметист— это природный, окрашенный примесью марганца горный хрусталь. При нагревании до 300–350 °C аметисты необратимо обесцвечиваются или даже желтеют. А аметисты, обесцвеченные рентгеновским излучением, способны восстановить свою изначальную окраску.

КРЕМНИЙ В ОРГАНИЗМЕ

Химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции, называют биогенными, или жизнеобразующими, элементами.

Организм млекопитающих и в том числе человека составляют три группы биогенных химических элементов, о чем рассказывают в своей книге «Удивительный элемент жизни» ученые М. К. Воронков и И. Г. Кузнецов. Первая и самая большая — 99,1 % — включает шесть элементов в следующих соотношениях: кислород — 62,4 %, углерод — 21 %, водород — 9,7 %, азот— 3,1 %, кальций— 1,9 %, фосфор— 1 %. Эти элементы называют макробиогеиными, от греческого macros — «большой», или органобиогенными. Вторую группу — 1-0,1 % — составляют шесть других элементов: калий, сера, натрий, хлор, магний и железо. Их называют олигобиогенными, от греческого oligos — «малый». Третью группу — менее 0,01 % — составляют все остальные химические элементы, именуемые микробиогенными, от греческого micros — «очень малый».