Силиция — оксид кремния в природе и технике¶

Силиция — устаревшее и вышедшее из употребления русское название диоксида кремния (SiO₂), а также встречающееся в старой литературе обозначение самого химического элемента кремния. В современной русскоязычной химической номенклатуре термин не используется: соединение называют диоксидом кремния, кремнезёмом или двуокисью кремния, а элемент — кремнием (лат. Silicium, символ Si). Исторически слово «силиция» применялось в переводах европейской научной литературы XVIII–XIX веков, где латинское silica обозначало кремнезём, а silicium — элемент.

¶Происхождение термина

Название восходит к латинскому silex, silicis — «кремень», «твёрдый камень». От этого корня образованы международные термины: silica (кремнезём), silicium (кремний), силикаты, силикагель, силикон. В русской научной традиции долгое время конкурировали разные варианты: «кремний» (от «кремень») и заимствованное «силиций» или «силиция». Победу одержал исконный корень, закрепившийся в трудах русских химиков XIX века. В западноевропейских языках, напротив, утвердилась латинская основа: англ. silicon, нем. Silizium, франц. silicium.

Таким образом, «силиция» — это историзм, сохранившийся в некоторых словарях, переводных текстах и технической документации прошлых лет. Встречается он и в современной речи — обычно как неточный синоним кремния или кремнезёма.

¶Диоксид кремния: свойства и формы

Диоксид кремния — один из самых распространённых минералов земной коры, на его долю приходится около 12 % её массы. Вещество тугоплавкое (температура плавления около 1710 °C), твёрдое, химически инертное, нерастворимое в воде и большинстве кислот; взаимодействует с плавиковой кислотой и щелочами при нагревании.

Основные кристаллические формы:

Кварц обладает пьезоэлектрическими свойствами, что делает его важным материалом для электроники и точного приборостроения. Аморфные разновидности — опал, халцедон, агат — относятся к ювелирным и поделочным камням.

¶Кремний как элемент

Если под «силицией» понимать элемент, речь идёт о кремнии — втором по распространённости химическом элементе земной коры после кислорода (около 27–29 % по массе). Атомный номер 14, атомная масса 28,085. В свободном виде — хрупкий полупроводник серо-стального цвета.

Кремний был выделен в чистом виде в 1824 году шведским химиком Йёнсом Якобом Берцелиусом, хотя его соединения были известны значительно раньше. Именно Берцелиус предложил название silicium, от которого и происходит русское «силиция».

Ключевые свойства элемента:

• полупроводник с шириной запрещённой зоны около 1,12 эВ;
• образует прочные связи с кислородом, что объясняет устойчивость SiO₂;
• при обычных условиях покрывается оксидной плёнкой, защищающей от дальнейшего окисления;
• растворяется в смеси плавиковой и азотной кислот.

¶Применение

Кремнезём и кремний лежат в основе множества отраслей.

Строительство и производство стекла. Кварцевый песок — главный компонент стекла, бетона, керамики, огнеупоров. Силикатный кирпич, цемент и штукатурные смеси содержат кремнезём в значительных количествах.

Электроника. Монокристаллический кремний — базовый материал полупроводниковых приборов: транзисторов, микросхем, солнечных элементов, диодов. Свыше 90 % всех полупроводниковых изделий изготавливается на кремниевой основе.

Химическая промышленность. Из кремнезёма получают силикагель — осушитель и сорбент, а также силикаты натрия и калия («жидкое стекло»), используемые в производстве клеёв, огнезащитных составов, моющих средств.

Медицина и быт. Аморфный кремнезём применяется как энтеросорбент, наполнитель в зубных пастах, носитель катализаторов. Пищевая добавка E551 (диоксид кремния) используется как антислёживающий агент.

¶Биологическая роль и безопасность

Кремний присутствует в организмах животных и растений, участвуя в формировании соединительной ткани, костей, хрящей. У диатомовых водорослей и хвощей он образует твёрдые скелетные структуры.

При этом вдыхание мелкодисперсной пыли кристаллического кремнезёма опасно: длительный контакт вызывает силикоз — профессиональное заболевание лёгких, относящееся к пневмокониозам. Особенно подвержены риску работники горнодобывающей, металлургической и строительной отраслей. Аморфный кремнезём считается менее опасным, однако и для него установлены предельно допустимые концентрации в воздухе рабочей зоны. Меры защиты включают вентиляцию, увлажнение, применение респираторов.

¶Терминологическая путаница

Смешение понятий «силиция», «кремний» и «кремнезём» порождает ошибки в текстах. Строго говоря:

• кремний — химический элемент (Si);
• кремнезём, диоксид кремния — его соединение с кислородом (SiO₂);
• силиция — устаревшее наименование, которое может относиться к обоим понятиям в зависимости от контекста источника.

В научной и технической литературе рекомендуется использовать современные термины, поскольку «силиция» не входит в действующую номенклатуру ИЮПАК и может затруднить однозначное понимание.

¶Значение

Несмотря на выход из активного употребления, термин «силиция» сохраняет ценность для чтения исторических источников, патентов и переводов XIX — начала XX века. Он отражает этап становления химической номенклатуры, когда русская наука вырабатывала собственную систему наименований. Сегодня понятие встречается преимущественно в справочной и историко-научной литературе.