Článek

10 faktů o křemíku

top-leaderboard-limit '>

Jak dobře znáte periodickou tabulku? Naše série The Elements zkoumá základní stavební kameny pozorovatelného vesmíru - a jejich význam pro váš život - jeden po druhém.

Křemík je metaloid: prvek s vlastnostmi, které se nelíbí úplně jako kov, ani přesně jako nekov. Pokud máte mobilní telefon v kapse nebo špínu na botách, nosíte křemík. Další informace o tomto všudypřítomném prvku.

1. JE TO JEN VŠECHNY.

Je to sedmý nejhojnější prvek ve vesmíru a ještě více se vyskytuje v zemské kůře, na druhém místě za kyslíkem jako nejběžnějším prvkem hmotnosti. Vrstva pod kůrou - plášť - je také bohatá na křemík. S atomovým číslem 14 sedí přímo pod uhlíkem na periodické tabulce.

2. SILIKON NENÍ TAKÉ JAKO SILIKON.

iStock

Slovosilikonvás možná přiměje myslet na prsní implantáty, ale ve skutečnosti je to obecný termín pro skupinu syntetických látek vyrobených ze střídavých atomů křemíku a kyslíku, s molekulami uhlíku a vodíku spojenými po stranách. Smícháním těchto vedlejších skupin molekul a vytvořením vazeb mezi řetězci mohou chemici vytvářet silikony se všemi druhy různých vlastností. Ano, silikony najdete v prsních implantátech, ale také v laku na auto, izolaci kolem elektrických kabelů a dokonce i v kondicionéru na vlasy, kde pomáhají uklidnit frizování. Můžeme také poděkovat silikonům za Silly Putty, který byl vynalezen během druhé světové války, kdy se vědci pokoušeli vytvořit alternativu k gumě - a místo toho přišli s novou národní oblíbenou hračkou.

3. POUŽILI JSEM SILIKON PRO TISÍC LET BEZ ZNĚNÍ JEJÍ PRVNÍ POVAHY.

Oxid křemičitý je hlavní složkou skla, které lidé vyrábějí přinejmenším od doby, kdy Egypťané vyráběli korálky z materiálu v roce 2500 př. N. L. V Číně dynastie Čchin a Han používaly fialové a modré pigmenty vyrobené z křemičitanů barnatého mědi pro různé dekorace, včetně částí slavné terakotové armády.



Trvalo mnoho století, než si lidé uvědomili, že látku lze dále rozdělit na dva různé prvky - kyslík a křemík. Na konci 17. století si francouzský chemik Antoine Lavoisier všiml, že některé materiály klasifikované jako „zemské“ látky (které byly suché a studené) se někdy chovaly jako kovy (kromě jiných vlastností tvrdé, husté a odolné vůči protažení). Silica byla jedním z nich. Možná, uvažoval Lavoisier, některé země byly skutečně molekulami kyslíku a dosud neobjeveným kovovým prvkem.

V té době chemici nevěděli, jak odstranit atomy kyslíku, které tvoří silné vazby s atomy křemíku. To se změnilo ve 20. letech 20. století, kdy se švédskému chemikovi jménem Jons Berzelius konečně podařilo získat ve své laboratoři křemík jeho vyčištěním ze sloučeniny obsahující křemík. (Který a jak to udělal, není jasné.) Berzeliův průlom přišel příliš pozdě na to, aby Lavoisier, který zemřel v roce 1794, dokázal, že jeho spekulace jsou pravdivé.

4. SILICA JE NEJČASTĚJŠÍ FORMOU SILIKONU.

Tato molekula, známá také jako oxid křemičitý, se skládá z jednoho atomu křemíku a dvou atomů kyslíku (SiO2). Většina toho, čemu říkáme křemík, je ve skutečnosti oxid křemičitý, který se nachází v minerálech i rostlinách. Mnoho rostlin vytváří jedinečné mikroskopické struktury zvané fytolity pomocí oxidu křemičitého, který absorbují z půdy. Vědci si nejsou jisti proč: Mohli by nabídnout ochranu před mikroskopickým poškozením nebo poskytnout strukturální podporu, nebo možná by to byl jen způsob, jak by rostlina mohla spotřebovat další siliku.

Fytolity se drží dlouho po rozpadu rostliny, což může osvětlit hlubokou historii oblasti - ať už to byl například les nebo louky nebo jak lidé využívali krajinu. Dan Cabanes, odborník na fytolity a antropolog z Rutgersovy univerzity, pomocí fytolitů pochopil, jak si neandertálci vytvořili domov v jeskyni v severním Španělsku, a vytvořili spací plochu s travnatou podestýlkou, kterou opakovaně používali. A protože fytolity hoření přežívají, „můžeme studovat, jak pálili nebo jaký druh jídla konzumovali,“ říká Cabanes rozhlasu Trini.

Obrázek však není vždy dokonalý, protože někdy dvě různé rostliny vytvářejí fytolity stejného tvaru - a některé rostliny je nevyrábí vůbec.

5. JE TO KLÍČOVÁ SOUČÁST NĚKTERÝCH KRÁSNÝCH KAMENŮ…

iStock

Nádherné drahokamy jako ametyst, onyx a achát jsou vyrobeny z oxidu křemičitého. V každé hornině jsou molekuly oxidu křemičitého uspořádány do opakujících se 3D geometrií nazývaných krystalové struktury. Různá uspořádání, stejně jako malé nečistoty ve skále, dodávají každému drahokamu jedinečný vzhled.

6.… A DZZLINGOVÁ KRÁSA DIATOMŮ.

Anatoly Mikhaltsov, Wikimedia Commons // CC BY-SA 4.0

Oxid křemičitý také tvoří buněčné stěny rozsivek, což je druh řas vyskytujících se po celém světě. Diatomy, které přicházejí v okouzlující rozmanitosti tvarů, mohou žít ve sladké i slané vodě. Když zemřou, jejich buněčné stěny se mohou hromadit v křehké usazeniny „křemeliny“, kterou používáme ve všemožných věcech, od steliva pro kočky až po zubní pasty.

7. Křemík je v technice velmi užitečný…

Křemík může působit jako polovodič - materiál, který dokonale nevede elektřinu ani ji neizoluje, ale leží někde mezi nimi. Tato vlastnost je důležitá v mnoha částech elektroniky, kde chcete mít určitou kontrolu nad tokem elektřiny. 'Na polovodičích je krásné to, že můžete vyladit jejich vodivost přidáním nečistot,' říká Trini Radio Eric Pop, profesor elektrotechniky na Stanfordské univerzitě. Čistý křemík je izolátor, ale pokud jej „dopujete“ malým množstvím určitých dalších prvků, jako je fosfor nebo arsen, je lepší vedení elektřiny.

jak se dostat z tekutého písku

Jiné materiály, včetně germania nebo arsenidu gália, jsou lepší polovodiče než křemík, ale křemík je nejoblíbenější volbou mezi výrobci elektroniky (jejichž koncentrace jižně od San Franciska v 70. letech inspirovala název „Silicon Valley“). Je to levné, všude a protože rád tolik oxiduje, může si při vystavení vzduchu pohodlně vytvořit vlastní izolační vrstvu.

8.… ALE VÝZKUMNÍCI CHCOU NAJÍT LEPŠÍ MOŽNOSTI.

Inženýři jako Pop hledají materiály, které by nahradily křemík v naší elektronice, aby pomohly udržet krok s poptávkou po rychlejších výpočtech. 'Křemík je něco jako Honda Civic polovodičů,' říká Pop. 'Práce je hotová, ale není to příliš rychlé.' Pop si však myslí, že i když se postaví proti špičkovým materiálům, křemík díky své nízké ceně úplně nezmizí.

9. SILIKON ZAKRÝVÁ MNOHO NAŠICH BUDOV.

iStock

Mnoho běžných stavebních materiálů je založeno na látkách obsahujících křemík. Hliněné minerály, které obsahují křemík, se používají k výrobě cihel, stejně jako portlandský cement, který se poté používá jako pojivo v betonu.

10. AMERIČANÉ NA MĚSÍCI opustili kousek křemíku.

Když se v roce 1969 Buzz Aldrin a Neil Armstrong stali prvními lidmi, kteří kráčeli po Měsíci, nechali na jejich povrchu kromě jejich stop i několik věcí. Jedním z nich byl malý křemíkový disk s nápisy od vůdců 73 zemí, od Afghánistánu po Zambie. Disk je uložen uvnitř ochranného hliníkového pouzdra a je uložen v malém sáčku spolu s několika dalšími předměty. Křemík byl zvolen oficiálním nositelem zpráv, protože vydržel obrovský rozsah teplot na Měsíci. Disk to téměř nezvládl: Aldrin zapomněl na tašku, zastrčený v kapse rukávu skafandru, a už byl na žebříku kosmické lodi, když mu to Armstrong připomněl. Aldrin hodil váček na Měsíc.