Кремний: Фундаментальные Свойства, Производство, Биологическая Роль и Высокотехнологичные Применения (Комплексный Академический Обзор)

Кремний – второй по распространённости элемент в земной коре, составляющий впечатляющие 26% по массе, что ставит его сразу после кислорода. Эта цифра не просто статистическая; она символизирует его вездесущность и неоценимую роль, формирующую саму основу нашей планеты и технологического прогресса. От мельчайших песчинок на пляже до сложнейших микросхем, управляющих современными компьютерами, кремний является краеугольным камнем множества процессов и материалов. Он – не просто химический элемент, а многогранный строительный блок, определяющий развитие цивилизации в самых разных аспектах: от фундаментальной науки до высоких технологий, от биохимических процессов в живых организмах до инноваций в материаловедении.

Настоящий академический обзор призван систематизировать и углубить понимание этого элемента. Мы погрузимся в его атомное строение, определяющее уникальные полупроводниковые свойства, проследим путь от природного сырья до высокочистых материалов, используемых в электронике, исследуем его неочевидную, но критически важную биологическую роль, а также рассмотрим мир кремнийорганических соединений, их уникальные характеристики и перспективы применения. Отдельное внимание будет уделено экологическим аспектам производства и использования кремния, а также последним инновационным разработкам, которые формируют будущее кремниевых технологий. Наша цель — представить кремний не как абстрактный элемент таблицы Менделеева, а как живой, динамичный фактор, влияющий на каждый аспект современного мира.

Фундаментальные Химические и Физические Свойства Кремния

Кремний (Si) – элемент, чьи фундаментальные свойства заложили основу для революций в материаловедении и электронике. Его уникальные характеристики проистекают из атомного строения и проявляются в многообразии аллотропных модификаций, особой электропроводности и специфической химической реакционной способности, что делает его незаменимым в современном мире.

Атомное строение и электронная конфигурация

В центре этой уникальности лежит атомное строение. Кремний, занимающий позицию №14 в третьем периоде и IVA группе Периодической системы Менделеева, обладает относительной атомной массой около 28. Его ядро, несущее положительный заряд +14, состоит из 14 протонов и 14 нейтронов. Вокруг этого ядра вращаются 14 электронов, распределённых по трём электронным оболочкам. Самый внешний, валентный, уровень содержит четыре электрона. Именно эти четыре электрона определяют химическое поведение кремния: стремление атома к стабильной 8-электронной конфигурации внешнего уровня диктует образование четырёх ковалентных связей. Эти связи ориентированы в пространстве тетраэдрически, что обусловлено наличием гибридных орбиталей одинаковой энергии. Такая тетраэдрическая геометрия является краеугольным камнем стабильности кремния в его соединениях и кристаллической структуре.

Кремний может проявлять несколько степеней окисления:

• +2: за счёт двух неспаренных электронов на 3p-уровне.
• +4: в возбуждённом состоянии, когда один из 3s-электронов переходит на вакантную 3d-орбиталь, делая все четыре валентных электрона доступными для образования связей. Эта степень окисления является наиболее характерной.
• -4: в соединениях с более электроположительными элементами, например, с металлами, где кремний выступает в роли окислителя.

Аллотропные модификации и их физические характеристики

Кремний существует в двух основных аллотропных модификациях: аморфной и кристаллической, каждая из которых обладает своими уникальными физическими свойствами.

• Кристаллический кремний: Это тёмно-серое вещество с характерным металлическим блеском. Его атомная кристаллическая решётка имеет структуру, аналогичную алмазу, где каждый атом кремния связан четырьмя ковалентными связями с соседними атомами, образуя прочный тетраэдрический каркас. Однако, несмотря на структурное сходство, твёрдость кристаллического кремния по шкале Мооса составляет 6, что значительно уступает твёрдости алмаза. Температура плавления кристаллического кремния довольно высока и лежит в диапазоне от 1415 °C до 1428 °C, что свидетельствует о прочности его межатомных связей.
• Аморфный кремний: В отличие от кристаллического, аморфный кремний представляет собой бурый порошок. Отсутствие упорядоченной кристаллической структуры сказывается на его свойствах: он не обладает электропроводностью и является химически более активным, чем его кристаллический аналог. Плотность аморфного кремния при 20 °C составляет 2 г/см³.

Электропроводность и химическая инертность

Одной из наиболее значимых характеристик кристаллического кремния является его полупроводниковые свойства. В упорядоченной монокристаллической решётке атомов кремния формируется чёткая зонная структура, где валентная зона отделена от зоны проводимости относительно небольшой запрещённой зоной. При нормальных условиях кремний демонстрирует крайне низкую электропроводность. Однако с повышением температуры или при освещении электроны могут переходить из валентной зоны в зону проводимости, что приводит к значительному увеличению его электропроводности. Это свойство лежит в основе всей современной микроэлектроники.

При обычных условиях кремний химически малоактивен. Эта инертность обусловлена явлением пассивации поверхности: в присутствии кислорода или воды на поверхности кремния быстро образуется тонкий, но очень прочный слой диоксида кремния (SiO₂) нанометровой толщины. Например, на обнажённой кремниевой пластине, оставленной на воздухе при комнатной температуре, естественный оксидный слой формируется за считанные секунды и достигает толщины 2-6 нм. Этот оксидный барьер эффективно защищает кремний от дальнейших химических реакций.

Реакционная способность и степени окисления

Хотя кристаллический кремний относительно инертен при нормальных условиях, его реакционная способность возрастает с повышением температуры и при взаимодействии с более агрессивными реагентами.

• С фтором: Это единственный элемент, с которым кремний вступает в реакцию непосредственно при обычных условиях:
  Si + 2F₂ → SiF₄ (тетрафторид кремния)
• С другими неметаллами при нагревании:
  • С кислородом: При температуре около 600 °C кремний окисляется до диоксида кремния: Si + O₂ → SiO₂
  • С хлором: При 400 °C образуется тетрахлорид кремния: Si + 2Cl₂ → SiCl₄
  • С углеродом: Высокие температуры (около 2000 °C) необходимы для образования карбида кремния: Si + C → SiC
  • С азотом: При 1000 °C кремний может реагировать с азотом, образуя нитрид кремния: 3Si + 2N₂ → Si₃N₄
• Отсутствие реакции: Кремний не взаимодействует с водородом и фосфором, что объясняется близкими значениями их электроотрицательностей, препятствующими образованию стабильных ионных или сильнополярных ковалентных связей.
• Реакции с металлами и щелочами:
  • С металлами: В реакциях с более электроположительными металлами кремний выступает в роли окислителя, проявляя степень окисления -4 и образуя силициды. Например, с магнием: Si + 2Mg → Mg₂Si (силицид магния).
  • Со щелочами: В отличие от реакций с металлами, со щелочами кремний проявляет исключительно восстановительные свойства, повышая свою степень окисления до +4, что приводит к образованию силикатов и выделению водорода. Пример реакции с гидроксидом натрия: Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂.

Такое разнообразие физических и химических свойств делает кремний незаменимым элементом как в природе, так и в высокотехнологичных отраслях. Этот широкий спектр применений подтверждает стратегическое значение кремния для современной промышленности и науки, охватывая всё от строительства до передовых электронных устройств.

Производство Кремния и Его Основных Неорганических Соединений: От Сырья до Высокочистых Материалов

Путь кремния от его природного изобилия до статуса одного из самых чистых материалов на планете — это сложный и многоступенчатый технологический процесс. Будучи вторым по распространённости элементом в земной коре (26% по массе) после кислорода, кремний в свободном виде практически не встречается, существуя исключительно в форме соединений. Основным природным источником является оксид кремния(IV) (SiO₂), известный как кремнезём, который мы встречаем в виде песка, кварца и горного хрусталя.

Сырьевая база и промышленные методы получения

В основе промышленного производства кремния лежит карботермический способ, позволяющий получить кремний технической чистоты. Этот процесс осуществляется в мощных рудотермических шахтных печах при экстремально высоких температурах, достигающих 1800 °C.

Механизм процесса:

1. Подготовка сырья: В качестве компонентов восстановительной смеси используются различные виды углерода: минеральный углерод, нефтяной кокс, древесный уголь и древесные опилки. Они служат источником углерода для восстановления диоксида кремния.
2. Дуговые рудотермические печи: Выплавка технического кремния происходит в специальных дуговых электропечах, которые могут быть одно- или трёхфазными, с мощностью от 8 до 25 МВА. Футеровка таких печей выполняется из графитовых блоков, магнезитового кирпича и шамота, способных выдерживать высокие температуры.
3. Реакция восстановления: Электрический ток подаётся в печь через углеродные (графитовые) электроды. При температурах, превышающих 2000 °C, кварц вступает в реакцию с углеродом, восстанавливаясь до элементарного кремния:
   SiO₂ + 2C → Si + 2CO
   Выделяющийся при этом угарный газ (CO) является побочным продуктом.
4. Производительность: В зависимости от мощности печи, ежедневно производится от 15 до 50 тонн технического кремния. Чистота такого кремния обычно составляет 96–99%, с основными примесями в виде углерода и различных металлов.

Глубокая очистка кремния для высокотехнологичных применений

Для нужд радиоэлектроники и других высокотехнологичных отраслей требуется кремний гораздо более высокой степени чистоты. Процесс глубокой очистки является многостадийным и критически важным.

Хлорсилановый метод (метод Сименса):

1. Перевод в хлорсодержащие соединения: Технический кремний сначала перегоняют, превращая его в летучие хлорсодержащие соединения, такие как дихлорсилан (SiH₂Cl₂) или трихлорсилан (SiHCl₃). Это достигается путём реакции кремния с газообразным хлороводородом (HCl) при повышенных температурах.
2. Очистка хлорсиланов: Полученные хлорсиланы затем подвергаются многократной очистке. Одним из основных методов является фракционная перегонка, которая позволяет разделить их на основе различий в температурах кипения, эффективно удаляя металлические и неметаллические примеси. Дополнительно могут использоваться бороселективные адсорбенты для удаления примесей бора, которые являются критически важными в полупроводниковой промышленности, поскольку бор является акцепторной примесью, изменяющей электропроводность кремния.
3. Восстановление водородом: Очищенные хлорсиланы восстанавливаются водородом при температурах 900–1100 °C. Например, для трихлорсилана реакция выглядит так:
   SiHCl₃ + H₂ → Si + 3HCl
   В результате образуется кремний высокой чистоты, осаждающийся на нагретой подложке, и газообразный хлороводород, который может быть рециклирован.

Лабораторные методы получения и очистки:

• Прокаливание с магнием: В лабораторных условиях свободный кремний может быть получен прокаливанием песка (SiO₂) с магнием при температуре свыше 400 °C:
  SiO₂ + 2Mg → 2MgO + Si
• Через силицид магния и моносилан: Ещё один лабораторный метод очистки включает получение силицида магния (Mg₂Si) из технического кремния, а затем его обработку уксусной или соляной кислотой для получения газообразного моносилана (SiH₄):
  Mg₂Si + 4HCl → 2MgCl₂ + SiH₄
  Полученный моносилан (SiH₄), являющийся весьма токсичным газом, очищают методами ректификации (фракционной перегонки) или мембранного газоразделения для удаления примесей. После очистки моносилан разлагают на водород и кремний при температуре около 1000 °C:
  SiH₄ → Si + 2H₂
  Этот метод позволяет получить кремний исключительно высокой чистоты.

Синтез диоксида кремния и его модификации

Диоксид кремния (SiO₂) также является важнейшим неорганическим соединением кремния, широко используемым в промышленности. Он может быть получен несколькими способами:

• Термическое оксидирование: Нагревание кремния в атмосфере кислорода до +400…+500 °C или термическое оксидирование при ещё более высоких температурах.
  Si + O₂ → SiO₂
• Реакция паров SiCl₄ с водородным пламенем: При температуре около 1000 °C пары тетрахлорида кремния реагируют с водородным пламенем:
  SiCl₄ + 2H₂ + O₂ → SiO₂ + 4HCl
• Гидролитическая поликонденсация SiCl₄: Это один из основных промышленных методов получения высокодисперсного синтетического диоксида кремния. Реакция протекает при температуре около 1800 °C:
  SiCl₄ + 2H₂O → SiO₂ + 4HCl
• Золь-гель метод: Синтетический диоксид кремния также может быть получен золь-гель методом из смеси тетрахлорида кремния (SiCl₄) и трихлорсилана (SiНCl₃). Этот метод позволяет получать материалы с контролируемой пористостью и удельной поверхностью.

Эти сложные и разнообразные методы производства подчёркивают фундаментальную важность кремния и его соединений для современного мира, обеспечивая доступ к материалам с требуемыми характеристиками для широчайшего спектра применений.

Многообразие Применений Кремния и Его Неорганических Соединений (Помимо Радиоэлектроники)

Помимо своей центральной роли в радиоэлектронике, кремний и его многочисленные неорганические соединения обладают невероятно широким спектром применений, охватывающим металлургию, строительство, химическую, пищевую, фармацевтическую и другие отрасли. Эта универсальность обусловлена уникальными физическими и химическими свойствами элемента, делающими его незаменимым в современном производстве.

Металлургия и абразивные материалы

В металлургии технический кремний, обладающий чистотой 96–99% Si, является незаменимым компонентом.

• Легирующий элемент: Он активно используется как легирующий элемент, добавляемый в сплавы для улучшения их механических и физических свойств. Яркий пример — силумин, сплав алюминия с кремнием, который обладает высокой прочностью, лёгкостью и хорошими литейными характеристиками.
• Раскислитель: Кремний также служит эффективным раскислителем в производстве стали и других сплавов. Добавление кремния в расплавленный металл позволяет удалить растворённый кислород, который может привести к образованию пор и снижению прочности конечного изделия. Реакция кремния с кислородом образует стабильный диоксид кремния, который всплывает на поверхность шлака.
• Карбид кремния (SiC): Ещё одно важное применение кремния в металлургии и смежных областях — это получение карборунда, или карбида кремния (SiC). Этот материал славится своей исключительной твёрдостью, уступающей лишь алмазу и кубическому нитриду бора. Благодаря этому свойству, карборунд широко используется в производстве высокоэффективных абразивных материалов для шлифовки, полировки и резки, а также в качестве огнеупорного материала в печах и компонента для изготовления керамики с высокой износостойкостью.

Строительная и химическая индустрия

Диоксид кремния (кремнезём, SiO₂) является одним из наиболее востребованных соединений в строительной и химической индустрии.

• Строительная индустрия:
  • Стекло: SiO₂ является основным компонентом практически всех типов стекла, составляя 70–75% от его общего состава. Он придаёт стеклу прочность, прозрачность и устойчивость к химическим воздействиям.
  • Керамика и фарфор: В производстве керамических изделий, таких как кирпич, черепица, плитка, а также высококачественного фарфора, диоксид кремния выступает в качестве основного компонента, обеспечивая необходимую прочность и теплостойкость.
  • Бетон: Песок, состоящий преимущественно из SiO₂, является одним из ключевых заполнителей в бетоне и строительных растворах, придавая им объём и прочность.
  • Кремнезёмистые огнеупоры: Благодаря высокой температуре плавления (более 1700 °C) и химической инертности, материалы на основе SiO₂ используются для создания огнеупорных изделий, применяемых в металлургических и других высокотемпературных печах.
• Химическая промышленность:
  • Носители катализаторов и сорбенты: Пористые формы диоксида кремния, такие как силикагель, активно используются как носители катализаторов, увеличивая площадь контакта реагентов с активным центром, и как высокоэффект��вные сорбенты для очистки жидкостей и газов, включая нефтепродукты.
  • Синтез цеолитов: SiO₂ является ключевым компонентом для синтеза искусственных цеолитов — алюмосиликатных материалов с пористой структурой, которые широко применяются в процессах крекинга нефти, очистке газов и в качестве молекулярных сит.

Пищевая, фармацевтическая промышленность и прочие области

Применение диоксида кремния простирается далеко за пределы тяжёлой промышленности, проникая даже в повседневную жизнь.

• Пищевая промышленность: Аморфный непористый диоксид кремния известен как пищевая добавка E551. Он используется в качестве антислёживающего агента, предотвращая образование комков в сыпучих продуктах, таких как крахмал, яичный порошок, сахар, соль, мука и специи. Его мельчайшие частицы обволакивают частицы продукта, препятствуя их слипанию.
• Фармацевтическая отрасль: В фармацевтике SiO₂ играет роль универсального вспомогательного вещества:
  • Снижает гигроскопичность сухих экстрактов, защищая их от влаги.
  • Замедляет высвобождение активных веществ из лекарственных форм, обеспечивая пролонгированное действие.
  • Используется как загуститель в мазевых основах.
  • Служит наполнителем для таблеток, улучшая их прессуемость и распадаемость.
• Прочие области:
  • Радиотехническая аппаратура: Диоксид кремния используется в производстве различных компонентов радиотехнической аппаратуры, а также в ультразвуковых аппаратах.
  • Пьезоэлектрические свойства: Кварц (кристаллический SiO₂) обладает пьезоэлектрическими свойствами, что позволяет использовать его в зажигалках (для генерации искры) и в высокоточных часах (как резонатор).
  • Силикатная промышленность: Эта отрасль охватывает производство широкого ассортимента материалов, включая керамику, кирпич, фарфор, а также силикатный клей (жидкое стекло). Силикатный клей, благодаря своим влагопоглощающим свойствам и способности образовывать прочную плёнку, используется как «высушиватель» в строительстве, защищая материалы от влаги, а также находит применение в пиротехническом производстве как связующее вещество.

Такое впечатляющее разнообразие применений подчёркивает, насколько глубоко кремний и его неорганические соединения интегрированы в современную экономику и повседневную жизнь, формируя основу для множества продуктов и технологий, которые мы считаем само собой разумеющимися. Ведь без этих скромных, но мощных соединений многие аспекты нашей повседневности были бы невозможны.

Биологическая Роль Кремния: От Растений до Человека

Долгое время кремний считался относительно инертным элементом в биологических системах, но современные исследования раскрывают его жизненно важные функции в самых разных организмах – от растений до человека. Этот элемент не просто присутствует в живых тканях, но и активно участвует в метаболических процессах, обеспечивая прочность, устойчивость и оптимальное функционирование.

Присутствие и общие функции в организмах

Кремний – это элемент, который природа умело встроила в различные биологические структуры, придавая им прочность и адаптивность.

• В растениях: Соединения кремния придают механическую прочность стеблям растений, защищая их от полегания и внешних воздействий. Он накапливается в эпидермальном слое, образуя защитный барьер.
• В животных: Кремний обнаруживается в наружных покровах животных, например, в шерсти и копытах, способствуя их крепости.
• В водной среде: Он является строительным материалом для раковин и скелетов многих обитателей водной среды, таких как диатомовые водоросли и радиолярии.
• В организме человека: В организме человека кремний не является макроэлементом, но его присутствие критически важно для здоровья соединительных тканей.
  • Волосы и ногти: Высокие концентрации кремния обнаруживаются в волосах (1–10 мкг/г) и ногтях (10–100 мкг/г), где он способствует их прочности и здоровому виду.
  • Костная и мышечная ткань: Кремний играет роль в формировании и минерализации костной ткани (около 0,001–0,01% от сухой массы), а также присутствует в мышечной ткани, участвуя в их развитии и поддержании структуры. Он способствует синтезу коллагена и эластина, ключевых компонентов соединительной ткани.

Механизмы действия кремния в растениях: иммунитет и стрессоустойчивость

Именно в растительном мире биологическая роль кремния раскрывается наиболее полно и многогранно, выступая как мощный естественный биостимулятор и защитник.

• Активизация иммунитета: Основная функция кремния в растениях — комплексная активизация иммунитета через ферментную деятельность. Кремний стимулирует биосинтез вторичных метаболитов, которые являются ключевыми элементами иммунной системы растений, осуществляя их природную защиту от биотических (насекомые-вредители, грибные и бактериальные инфекции) и абиотических стрессов.
• Устойчивость к абиотическим стрессам: Кремний повышает устойчивость растений к широкому спектру неблагоприятных условий:
  • Засуха и засоление: Снижает негативное воздействие дефицита влаги и избытка солей, способствуя лучшему удержанию воды в тканях и блокируя поступление токсичного натрия в клетки растений. Механизм блокирования натрия включает снижение его поглощения, ограничение транспорта Na⁺ по апопласту и возможность образования неактивных нерастворимых соединений с натрием.
  • Температурный стресс: Повышает толерантность к низким и высоким температурам.
  • Химическое загрязнение: Снижает токсическое воздействие тяжёлых металлов и алюминия. Кремний способствует связыванию токсичных ионов алюминия (Al) в корневой зоне, предотвращая их поглощение. Он также может снижать токсичность таких элементов, как кадмий (Cd) и свинец (Pb), путём образования алюмосиликатов или осаждения.
• Защита от биотических стрессов:
  • Механическое упрочнение: Кремний откладывается в эпидермальном слое листьев, образуя тонкий слой (до 2,5 мкм) под кутикулой. Это создаёт двойной защитный барьер, который механически затрудняет проникновение патогенов (грибков, бактерий) и повреждение насекомыми-вредителями (например, тлёй, трипсами).
  • Борьба с заболеваниями: Кремний эффективен против грибковых заболеваний (мучнистая роса, септориоз, ржавчина) и бактериальных инфекций. Например, внесение кремния может значительно снизить поражение клубней картофеля ризоктониозом (на 66%), фитофторозом (на 50%), паршой (на 25%).

Влияние кремния на урожайность и корневую систему

Кремний играет фундаментальную роль в оптимизации роста и развития растений, напрямую влияя на формирование урожая и его качество. Почему же этот элемент так важен для аграрного сектора?

• Формирование урожая и качество: Кремний влияет на процессы формирования цветков, их оплодотворение и скорость созревания плодов. Он ускоряет синтез витаминов и сахара в плодах, повышая их пищевую ценность. Например, в опытах на рисе применение кремния привело к повышению урожайности зерна на 32% и увеличению содержания питательных и минеральных веществ.
• Эффективность фотосинтеза: Оптимизация кремниевого питания значительно повышает эффективность фотосинтеза. Это достигается путём увеличения площади листьев, улучшения газообмена и снижения транспирации (испарения воды), что позволяет растению более эффективно использовать солнечную энергию.
• Развитие корневой системы: Активные формы кремния стимулируют развитие корневой системы. Они увеличивают количество вторичных и третичных корешков на 20–100% и более, что значительно расширяет площадь поглощения воды и питательных веществ из почвы. Дефицит кремниевого питания является одним из лимитирующих факторов развития корневой системы, что подчёркивает его критическую важность.

Взаимодействие кремния с другими элементами питания

Кремний не только выполняет свои собственные функции, но и оказывает синергетическое воздействие на поглощение и использование других макро- и микроэлементов.

• Азот, фосфор, калий: В оптимальных дозах кремний способствует лучшему обмену азота и фосфора в тканях растений. Особенно заметно его влияние на фосфор: кремний может повышать его доступность для растений на 30–50% путём замещения фосфат-анионов на силикат-анионы в труднорастворимых фосфатах кальция, алюминия и железа. Это особенно актуально для почв с высоким содержанием связанных форм фосфора. В опытах с кукурузой на фоне кремниевой кислоты вынос азота оказался на 59%, фосфора — на 72%, а калия — на 23% выше, чем на контрольном фоне, что свидетельствует о комплексном улучшении питания.
• Бор и другие элементы: Кремний повышает потребление бора и других важных микроэлементов.
• Снижение токсичности: Помимо связывания алюминия и тяжёлых металлов, кремний способствует их обезвреживанию внутри растения, уменьшая их фитотоксичность.

Источники биодоступного кремния

Несмотря на колоссальное содержание кремния в земной коре (более 90% находится в виде нерастворимых силикатов и алюмосиликатов), большая его часть недоступна для растений. Для эффективного поглощения растениям необходим биодоступный кремний, чаще всего в виде низкомолекулярных кремниевых кислот и их анионов. Эти формы могут поглощаться как через корневую систему (1–5%), так и через поверхность листьев (30–40%).

Природные источники биодоступного кремния:

• Растительные остатки: Солома злаковых культур, особенно рисовая шелуха, богата кремнием. Зола от её сжигания также является отличным источником.
• Хвоя: Хвоя ели, сосны, пихты, кедра, лиственницы содержит значительные количества кремния.
• Мхи, хвощи и папоротники: Эти растения являются настоящими «аккумуляторами» кремния. Например, зола папоротника может содержать до 96% Si.
• Минералы: Породы, содержащие кремний, такие как цеолиты и диатомит, способны улучшать структуру почвы, увеличивать её влагоудерживающую способность и стимулировать размножение полезных почвенных бактерий, тем самым опосредованно повышая доступность кремния и других элементов.

Понимание и использование биологической роли кремния открывает новые горизонты в сельском хозяйстве, позволяя создавать более устойчивые и продуктивные агроэкосистемы, а также поддерживать здоровье человека.

Кремнийорганические Соединения (Силиконы): Синтез, Уникальные Свойства и Перспективы Применения

Мир кремния не ограничивается только элементом и его неорганическими соединениями. Существует обширный и динамично развивающийся класс веществ — кремнийорганические соединения, часто называемые силиконами, которые обладают поистине уникальным сочетанием свойств, не встречающимся у других материалов.

Определение и классификация: Кремний против Силиконов

Для начала необходимо чётко разграничить понятия, которые часто путают.

• Кремнийорганические соединения: Это металлоорганические соединения, в молекулах которых присутствует прямая химическая связь между атомами кремния и углерода (Si–C). Эта связь является ключевым признаком данного класса веществ.
• Силиконы (полиорганосилоксаны): Этот термин, хоть иногда и используется как синоним «кремнийорганических соединений», чаще относится к более специфической группе. Силиконы — это высокомолекулярные кремнийорганические соединения, которые имеют основную неорганическую кремний-кислородную цепь (…–Si–O–Si–O–Si–O–…). К этой основной цепи присоединены боковые органические группы (например, метильные, фенильные и др.). Именно полиорганосилоксаны составляют более 90% от общего количества кремнийорганических соединений, что объясняет их широкое применение и доминирование в этом классе.

Структура кремнийорганических полимеров может быть линейной, циклической или разветвлённой, в зависимости от способа синтеза и функциональных групп, что обуславливает разнообразие их свойств и форм (жидкости, эластомеры, смолы).

История открытия и развития кремнийорганической химии

История кремнийорганической химии — это путь от случайных открытий до целенаправленного синтеза материалов с заданными свойствами.

• Первые шаги (XIX век): Первое кремнийорганическое соединение, тетраэтилсилан, было получено в 1863 году французскими химиками Чарльзом Фриделем и Джеймсом Крафтсом.
• Ф. Киппинг (начало XX века): Английский химик Фредерик Киппинг активно изучал кремнийорганические соединения. Однако, несмотря на его значительный вклад в понимание этих веществ, он считал этот класс неперспективным, ошибочно пытаясь выстроить параллельную органическую химию, где кремний полностью имитировал бы углерод.
• Вклад Кузьмы Андриановича Андрианова (СССР): Прорыв в этой области был совершён советским учёным Кузьмой Андриановичем Андриановым (1904–1978). В 1937 году он впервые осуществил синтез полиорганосилоксанов, что стало отправной точкой для создания отечественной школы кремнийорганической химии. Андрианов разработал основные принципы синтеза полимеров с неорганическими цепями молекул и установил, что для создания идеальных диэлектриков необходимо сочетание силоксановых связей (характерных для кварца) и связей, присущих органическим углеводородным соединениям. Его фундаментальные исследования послужили базой для создания новой области химии полимеров с неорганическими главными цепями молекул. В XXI веке владение кремниевыми технологиями остаётся важным критерием стратегической значимости современных государств, что обусловлено широким применением кремнийорганических материалов в высокотехнологичных отраслях.

Уникальные свойства кремнийорганических полимеров

Силиконы обладают уникальным комплексом свойств, которые делают их незаменимыми во многих сферах:

• Термостойкость и термостабильность: Кремнийорганические соединения демонстрируют исключительную устойчивость к высоким температурам. Кремнийорганические каучуки и изделия на их основе могут длительно эксплуатироваться при температурах до 250 °С, а пластмассы на основе кремнийорганических полимеров — до 400 °С, а в некоторых случаях и выше. Это объясняется высокой прочностью и стабильностью связи Si–O.
• Атмосферостойкость и устойчивость к внешним воздействиям: Они обладают отличной атмосферостойкостью, стойкостью к воздействию влаги, ультрафиолетового излучения и температурным перепадам.
• Низкая вязкость и поверхностное натяжение: Кремнийорганические жидкости (силиконовые масла) характеризуются аномально низкой зависимостью вязкости от температуры. В то время как минеральные масла могут изменять вязкость в 400 раз в диапазоне от +50 °С до -70 °С, метилсилоксаны изменяют её всего в 29 раз. Это делает их идеальными для использования в широком температурном диапазоне.
• Гидрофобность и биостойкость: Многие силиконы являются сильными гидрофобизаторами, то есть отталкивают воду. Это свойство, наряду с низкой адгезией, обеспечивает низкое грязеудержание и высокую устойчивость к биологическим агентам (бактериям, грибкам), делая их биостойкими.
• Диэлектрические свойства: Органосиланы и органосилоксаны являются превосходными диэлектриками с очень высоким удельным объёмным сопротивлением (от 1 × 10¹⁴ до 1 × 10¹⁶ Ом·см), что делает их незаменимыми в электронике.
• Невоспламеняемость, нетоксичность, инертность: Большинство кремнийорганических полимеров невоспламеняемы, нетоксичны и физиологически инертны, что позволяет использовать их в медицине и пищевой промышленности.
• Пеногасящие свойства: Они являются эффективными пеногасителями, снижая поверхностное натяжение жидкостей.
• Эластичность и морозостойкость: Силиконовые каучуки отличаются высокой эластичностью и прочностью, а также выдающейся морозостойкостью, сохраняя упругость даже при -60 °C.
• Гибкость цепи: Большая разница в электроотрицательности между кремнием (1,90) и кислородом (3,44) в силоксановой связи Si–O (разница 1,54) придаёт ей высокую ионность (около 50%) и определяет повышенную гибкость полисилоксановых цепей. При этом разница в электроотрицательности между кремнием (1,90) и углеродом (2,55) составляет 0,65, что также влияет на подвижность органических радикалов.
• Растворимость и химическая стойкость: Кремнийорганические полимеры растворимы в большинстве органических растворителей (плохо в низших спиртах). Они устойчивы к действию большинства кислот и щелочей; разрыв силоксановой связи Si–O вызывают лишь концентрированные щёлочи и концентрированная серная кислота.

Области применения кремнийорганических соединений

Благодаря столь впечатляющему набору свойств, кремнийорганические соединения нашли применение в самых разнообразных отраслях:

• Смазки и технические жидкости: Производство высокотемпературных и морозостойких смазок (например, полиметилфенилсилоксаны для трущихся металлических поверхностей), гидравлических жидкостей, демпфирующих жидкостей.
• Полимеры, резины, каучуки: Производство силиконовых каучуков для уплотнителей, прокладок, изоляции, а также полимерных материалов с высокой термо- и химической стойкостью.
• Покрытия и герметики: Создание гидрофобных покрытий для стекла, керамики, бетона, текстиля, которые защищают от влаги и загрязнений. Производство высокоэффективных герметиков, лаков, клеев, стеклопластиков.
• Высокотехнологичные отрасли:
  • Авиа- и ракетостроение: Используются как высокотемпературные электроизоляционные, теплоизоляционные и звукопоглощающие материалы.
  • Электроника и радиотехника: Применяются для герметизации электронных компонентов, в качестве пропитывающих веществ, антифрикционных плёнкообразователей, а также в синтезе специализированных полимеров.
  • Строительство: Для создания герметиков, гидроизоляционных материалов, долговечных покрытий.
  • Медицина: Благодаря биосовместимости и инертности, кремнийорганические полимеры используются для изготовления имплантатов, протезов, катетеров, медицинских трубок и других изделий, контактирующих с живыми тканями.

Кремнийорганические соединения — это яркий пример того, как фундаментальные знания о строении вещества могут быть трансформированы в материалы, решающие сложнейшие инженерные и медицинские задачи, а также улучшающие качество повседневной жизни.

Кремний в Радиоэлектронике и Микроэлектронике: Основа Современных Технологий

Кремний, без преувеличения, является «сердцем» современной радиоэлектроники и микроэлектроники. Его полупроводниковые свойства и возможность тонкой настройки этих свойств посредством легирования сделали его незаменимым материалом для создания интегральных схем, транзисторов и всех видов полупроводниковых приборов, которые питают цифровую эпоху.

Монокристаллы кремния: методы выращивания

Для производства высокопроизводительных электронных компонентов критически важен монокристаллический кремний — материал с идеально упорядоченной кристаллической структурой, свободной от большинства дефектов. Существуют два основных промышленных метода выращивания таких монокристаллов:

1. Метод Чохральского (Czochralski method):
   • Это наиболее распространённый метод, на который приходится около 85% всех кремниевых пластин, используемых для интегральных схем (ИС).
   • Принцип: В основе метода лежит вытягивание монокристалла из расплава кремния. Сначала поликристаллический кремний высокой чистоты расплавляется в кварцевом тигле при температуре выше 1415 °C. Затем маленький затравочный кристалл (затравка), ориентированный в определённом кристаллографическом направлении, опускается в расплав и медленно вытягивается вверх с одновременным вращением. По мере вытягивания расплав кристаллизуется на поверхности затравки, образуя цилиндрический монокристалл (слиток).
   • Преимущества: Позволяет получать слитки большого диаметра, что важно для массового производства.
   • Недостатки: Из-за использования кварцевого тигля расплав загрязняется кислородом, который может влиять на электрические свойства. Также присутствует некоторое содержание углерода.
2. Метод зонной плавки (Float-zone method):
   • Этот метод используется для производства около 15% пластин, в основном для силовых полупроводников, где требуется исключительно высокая чистота и низкое содержание дефектов.
   • Принцип: Поликристаллический кремниевый стержень располагается вертикально, и узкая зона стержня расплавляется с помощью индукционного нагрева. Эта расплавленная зона медленно перемещается вдоль стержня. Примеси, имеющие отличающийся коэффициент распределения между жидкой и твёрдой фазами, концентрируются в расплаве и «отталкиваются» к концу стержня. Повторные проходы расплавленной зоны позволяют добиться сверхвысокой чистоты.
   • Преимущества: Монокристалл кремния, выращенный методом зонной плавки, имеет чрезвычайно мало внутренних дефектов и низкое содержание углерода и кислорода — значительно менее 1 ppm (части на миллион). Это критически важно для приложений, чувствительных к дефектам и примесям, таких как мощные диоды и тиристоры.

Производство полупроводниковых кремниевых пластин

После выращивания монокристаллов начинается многоступенчатый и чрезвычайно точный процесс их превращения в пригодные для изготовления микросхем пластины (wafers):

1. Извлечение и очистка кремния: Исходное сырьё — песок (диоксид кремния) — сначала подвергается химической очистке до металлургического кремния (96–99% чистоты), а затем до кремния электронного качества (99,9999999% и выше) с использованием методов, описанных в предыдущем разделе (через хлорсиланы).
2. Выращивание монокристаллов: Как описано выше, из высокочистого расплава кремния вытягиваются монокристаллические слитки.
3. Резка: Выращенные слитки разрезаются на тонкие пластины толщиной от 250 до 1000 мкм. Для этого используются высокоточные алмазные диски или проволочная пила, обеспечивающие минимальные потери материала.
4. Шлифование: На этом этапе с поверхности среза удаляется повреждённый слой, образовавшийся в процессе резки (около 50 мкм). Шлифование обеспечивает необходимую плоскостность и параллельность поверхностей пластины.
5. Коррозия (травление): Следующий этап — химическое травление, которое удаляет оставшиеся микроповреждения и напряжённость, вызванные резкой и шлифовкой. Обычно используются щелочные растворы, например, растворы гидроксида калия (KOH). Травление делает поверхность более гладкой и менее реакционноспособной.
6. Очистка: После всех механических и химических обработок пластины проходят многоступенчатую очистку. Она включает в себя мегазвуковую очистку (с использованием ультразвука для удаления мельчайших частиц) и финишную химическую очистку с использованием сверхчистых реагентов.
7. Вакуумная упаковка: Очищенные пластины немедленно упаковываются в вакуумную или инертную среду для предотвращения повторного загрязнения поверхности, что соответствует строжайшим требованиям к чистоте для производства интегральных схем.

Кремний применяется не только в производстве микропроцессоров, но и для изготовления солнечных батарей, где его способность генерировать электрический ток под воздействием света используется для преобразования солнечной энергии.

Перспективы развития в России

В условиях растущей потребности в отечественных высокотехнологичных компонентах, в России ведутся активные работы по разработке технологий изготовления и организации опытно-промышленных производств слитков и полированных пластин нейтронно-трансмутационно легированного монокристаллического кремния диаметром 150 мм. Этот метод легирования обеспечивает высокую равномерность распределения примесей (например, фосфора) по объёму кристалла, что критически важно для производства мощных полупроводниковых приборов. Планируется, что к 2027 году будет достигнуто производство 100 тысяч таких пластин, при этом их стоимость не должна существенно превышать иностранные аналоги, что является важным шагом к технологической независимости в стратегически важной отрасли.

Роль кремния в радиоэлектронике остаётся центральной, и непрерывные инновации в его производстве и обработке продолжают двигать вперёд всю электронную индустрию.

Экологические Аспекты и Инновационные Разработки Кремниевых Технологий

Подобно многим промышленным процессам, связанных с массовым производством, кремниевые технологии имеют как экологические вызовы, так и потенциал для решения глобальных проблем. Понимание этих аспектов критически важно для устойчивого развития.

Экологические риски и безопасность

Производство и использование кремния и его соединений сопряжено с определёнными экологическими и медицинскими рисками:

• Силикоз: Одним из наиболее известных профессиональных заболеваний, связанных с кремнием, является силикоз — хроническое заболевание лёгких, вызванное длительным вдыханием мельчайших частиц аморфного или кристаллического диоксида кремния (кремнезёма). Эти микрочастицы оседают в лёгких, вызывая фиброз и нарушение дыхательной функции. Именно поэтому на производствах, связанных с обработкой кремнийсодержащих материалов (горнодобывающая промышленность, стекольная, керамическая индустрия, строительство), требуются строгие меры защиты труда и вентиляции.
• Токсичность хлорсиланов: Процессы глубокой очистки кремния для электроники включают использование хлорсодержащих соединений, таких как дихлорсилан (SiH₂Cl₂) или трихлорсилан (SiHCl₃). Эти вещества являются экологически вредными, токсичными и крайне коррозионными. Их утечки могут приводить к серьёзному загрязнению воздуха и воды, а также представлять непосредственную опасность для здоровья человека при контакте или вдыхании. Требования к безопасности и герметичности на таких производствах чрезвычайно высоки.

Положительное экологическое применение и инновации

Наряду с потенциальными рисками, кремниевые технологии предлагают множество решений для улучшения экологической ситуации и создания материалов будущего:

• Рециклинг и утилизация отходов: Кремниевая пыль (микрокремнезём), ультрадисперсный материал, получаемый в процессе газоочистки печей при производстве металлургического кремния, долгое время была проблемой утилизации. Однако сегодня она находит ценное применение в производстве особопрочных сухих строительных смесей. Добавление микрокремнезёма значительно улучшает механические свойства бетона, повышая его прочность, плотность и долговечность, а также снижая водопроницаемость. Это не только решает проблему отходов, но и создаёт более устойчивые и долговечные строительные материалы.
• Улучшение почв: Природные породы, содержащие кремний, такие как цеолиты и диатомит, активно используются в сельском хозяйстве для улучшения структуры почвы. Они увеличивают влагоудерживающую способность грунта, предотвращая засуху, и способствуют размножению полезных почвенных бактерий, что улучшает плодородие и снижает потребность в химических удобрениях. Это пример биологического применения кремния, направленного на устойчивое земледелие.
• Инновационные материалы для экстремальных условий: С развитием реактивной авиации и космических технологий возникла острая потребность в неметаллических материалах, способных выдерживать высокие энергетические нагрузки. Кремниевые технологии стали ключевыми в этой области. Инновационные исследования и разработки ведутся по созданию композитов на основе карбида кремния (SiC) и нитрида кремния (Si₃N₄). Эти материалы обладают исключительной твёрдостью, высокой температуростойкостью, химической инертностью и низкой плотностью. Они применяются в аэрокосмической отрасли для изготовления высокотемпературных конструкционных элементов, таких как лопатки турбин, компоненты ракетных двигателей, теплозащитные покрытия, а также в бронежилетах и других изделиях, где требуется экстремальная прочность и термостойкость. Разработки также включают наноматериалы на основе кремния для новых поколений аккумуляторов, фотовольтаических элементов и биосенсоров.

Кремний, таким образом, стоит на передовой как экологических вызовов, требующих ответственного подхода к его производству, так и инновационных решений, способных формировать более устойчивое и технологически продвинутое будущее. Осознание этих аспектов позволяет использовать потенциал элемента максимально эффективно и безопасно для человека и природы.

Заключение

Путешествие по миру кремния, начавшееся с его атомного строения и завершившееся рассмотрением инновационных разработок, ярко демонстрирует феноменальную многогранность этого элемента. Кремний – это не просто номер 14 в Периодической системе, а фундамент, на котором зиждется значительная часть современной цивилизации.

Мы увидели, как его уникальные фундаментальные свойства, от тетраэдрической валентности до полупроводниковых характеристик, делают его краеугольным камнем электроники. Детальный анализ производственных процессов, от карботермического восстановления до многоступенчатой очистки хлорсиланов и моносилана, раскрыл сложность и высокую технологичность получения этого элемента в его чистейших формах, необходимых для высокотехнологичных приложений.

Помимо электроники, кремний и его неорганические соединения оказались незаменимыми в широком спектре отраслей: от металлургии, где он выступает как легирующий элемент и раскислитель, до строительной, химической, пищевой и фармацевтической промышленности, где диоксид кремния играет роль от основного компонента стекла до антислёживающего агента и носителя катализаторов.

Особое внимание было уделено биологической роли кремния, которая долгое время оставалась недооценённой. Мы выяснили, что кремний жизненно важен не только для прочности стеблей растений и формирования костной ткани у человека, но и для комплексной активации иммунитета растений, их устойчивости к абиотическим и биотическим стрессам, а также для повышения урожайности и оптимизации потребления других питательных элементов.

Раздел о кремнийорганических соединениях (силиконах) показал, как синтез полимеров с уникальной Si–O–Si цепью открыл мир материалов с выдающимися свойствами: термостойкостью, гидрофобностью, диэлектрическими характеристиками и биосовместимостью, что привело к их применению от смазок и герметиков до высокотехнологичных компонентов в авиастроении и медицине.

Наконец, анализ экологических аспектов и инновационных разработок подчеркнул двойственную природу технологического прогресса. С одной стороны, производство кремния несёт риски (силикоз, токсичность хлорсиланов), требующие строгого контроля. С другой стороны, кремниевые технологии предлагают решения для устойчивого развития, такие как использование кремниевой пыли в строительстве и применение кремнийсодержащих пород для улучшения почв, а также открывают путь к созданию революционных материалов для экстремальных условий в аэрокосмической отрасли.

В заключение, кремний остаётся одним из наиболее изучаемых и применяемых элементов, чьё значение будет только расти. Дальнейшие исследования и разработки в области кремниевых технологий, особенно в контексте новых материалов, альтернативных источников энергии и устойчивого развития, имеют решающее значение для решения глобальных вызовов XXI века, подтверждая его статус не просто химического элемента, а стратегически важного ресурса для будущего человечества.

Список использованной литературы

1. Воронков М.Г., Зелган Г.И., Лукевиц Э.Я. Кремний и жизнь. Рига: Зинатне, 1971.
2. Воронков М.Г., Милешкевич В.П. Силоксановая связь. Новосибирск: Наука, 1976.
3. Рохов Е.Д. Мир кремния / пер. с англ. Никитина А.Д.; под ред. Соболевского М.В. М.: Химия, 1990.
4. Соболевский М.В., Музовская О.А. Свойства и область применения кремнийорганических продуктов. М.: Химия, 1975.
5. Диоксид кремния: сферы применения, свойства, вред, фильтры очистки воздуха, скрубберы. URL: https://fakel-gazoos.ru/stati/287-dioksid-kremniya-sfery-primeneniya-svojstva-vred-filtry-ochistki-vozduha-skrubbery.html (дата обращения: 16.10.2025).
6. Биологическая роль кремния. ООО «Элитные Агросистемы». URL: https://elit-agro.com/biologicheskaya-rol-kremniya (дата обращения: 16.10.2025).
7. Строение атома кремния и схема электронной оболочки. Образовака. URL: https://obrazovaka.ru/himiya/stroenie-atoma-kremniya.html (дата обращения: 16.10.2025).
8. Кремнийорганические материалы. Словарь терминов. ПластЭксперт — все о пластиках и полимерах. URL: https://www.plastexpert.ru/plasticmaterials/info/kremniyorganicheskie-materialy.html (дата обращения: 16.10.2025).
9. Кремний и его свойства. Облако знаний. URL: https://oblakoznaniy.ru/himiya/kremniy-i-ego-svojstva.html (дата обращения: 16.10.2025).
10. Кремнийорганические соединения. Химическая энциклопедия. XuMuK.ru. URL: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2202.html (дата обращения: 16.10.2025).
11. Подробный процесс производства полупроводниковых кремниевых пластин. URL: https://www.sibranch.com/news/detail/podrobnyy-process-proizvodstva-poluprovodnikovykh-kremnievykh-plastin (дата обращения: 16.10.2025).
12. Диоксид кремния: формула, свойства и применение оксида. URL: https://himia.ru/dioksid-kremniya.html (дата обращения: 16.10.2025).
13. Диоксид кремния. Полезная информация от компании Navichem. URL: https://navichem.ru/dioksid-kremniya/ (дата обращения: 16.10.2025).
14. Строение атома кремния. Ektpol. URL: https://ektpol.ru/stroenie-atoma-kremniya/ (дата обращения: 16.10.2025).
15. Кремний • Химия. Фоксфорд Учебник. URL: https://foxford.ru/wiki/himiya/kremniy (дата обращения: 16.10.2025).
16. Кремний — урок. Химия, 9 класс. ЯКласс. URL: https://www.yaklass.ru/p/himiya/9-klass/nemetally-18456/kremnii-18498/re-6878a8f9-4d6d-49d7-83d8-e1c53fb69b7f (дата обращения: 16.10.2025).
17. Кремнийорганические полимеры: виды и применение. Софэкс Силикон. URL: https://sofexsilicon.ru/kremniyorganicheskie-polimery-vidy-i-primenenie/ (дата обращения: 16.10.2025).
18. Защита растений от стресса соединениями органического кремния. АгроСил. URL: https://agrosil.ru/kremnij-dlya-rastenij-zashhita-ot-stressa-organicheskim-kremniem.html (дата обращения: 16.10.2025).
19. Роль кремния в жизни растений. Flora Growing. URL: https://floragrowing.com/ru/encyclopedia/rol-kremniya-v-zhizni-rasteniy/ (дата обращения: 16.10.2025).
20. Кремний (Si) — микроэлемент для растений: норма, избыток и нехватка. Ревитаплант. URL: https://revitaplant.ru/mikroelementy/kremniy/ (дата обращения: 16.10.2025).
21. Аллотропные модификации кремния. URL: https://www.studmed.ru/view/allotropnye-modifikacii-kremniya_72fc81b4d08.html (дата обращения: 16.10.2025).
22. Диоксид кремния. Справочник Пестициды.ru. URL: https://pesticidy.ru/substance/dioksid-kremnija (дата обращения: 16.10.2025).
23. Структурный анализ атома кремния. Знания. Жидкая силиконовая резина. URL: https://lsqs.com/ru/knowledge/structural-analysis-of-silicon-atom-1065672905187766528.html (дата обращения: 16.10.2025).
24. КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В МИКРО- И НАНОЭЛЕКТР. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kremniyorganicheskie-soedineniya-i-ih-primenenie-v-mikro-i-nanoelektr (дата обращения: 16.10.2025).
25. Открытие производства кремниевых пластин: секреты и инновации. Новости. URL: https://www.sibranch.com/ru/news/detail/otkrytie-proizvodstva-kremnievykh-plastin-sekrety-i-innovacii (дата обращения: 16.10.2025).
26. Кремнийорганические полимеры. LLC Polymers Вторичная Гранула. URL: https://polymers-llc.ru/kremniyorganicheskie-polimery (дата обращения: 16.10.2025).
27. КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ: свойства и виды. URL: https://vsegost.com/Catalog/42/42079.shtml (дата обращения: 16.10.2025).
28. Каковы этапы производства кремниевых пластин? Новости. Sibranch. URL: https://www.sibranch.com/ru/news/detail/kakovy-etapy-proizvodstva-kremnievykh-plastin (дата обращения: 16.10.2025).
29. Россия готовится производить сотни тысяч кремниевых пластин в год чуть дороже зарубежных. CNews, 2024. URL: https://www.cnews.ru/news/top/2024-11-05_rossiya_gotovitsya_proizvodit (дата обращения: 16.10.2025).
30. Производство кремния. ООО «Сандэ карбонатная технологическая компания уезда Линьцзян». URL: https://www.chinasunda.com/rus/news/production-of-silicon.html (дата обращения: 16.10.2025).
31. Производство кремния. Orient Carbon. URL: https://orientcarbon.com/ru/news/production-of-silicon (дата обращения: 16.10.2025).
32. Реакционная способность поверхности монокристаллического кремния в процессах молекулярного наслаивания. Elibrary. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=12850901 (дата обращения: 16.10.2025).
33. Кремний — способы получения и применения. MetallPlace. URL: https://metallplace.ru/elementy/kremnij.html (дата обращения: 16.10.2025).
34. Производство металлургического кремния. victorborisov. LiveJournal. URL: https://victorborisov.livejournal.com/264560.html (дата обращения: 16.10.2025).
35. Элементы IVА группы. Кремний. Умскул Учебник. URL: https://umschool.ru/journal/himiya/elementy-iva-gruppy-kremniy/ (дата обращения: 16.10.2025).