Большая Советская Энциклопедия (КР)

Кремнезём

Кремнезём, то же что кремния двуокисьSiO₂.

Кремнезёма минералы

Кремнезёма минера'лы, ряд минеральных видов, представляющих собой полиморфные модификации двуокиси кремния; устойчивы при определённых интервалах температуры в зависимости от давления (см. рис. и табл.).

Название минерала	Система	Давление, ам*	Темпера- тура, °С	Плотность, кг/м»
b-кристобалит		кубическая	1	1728—1470	2190
b-тридимит		гексагональная	1	1470-870	2220
a-кварц		гексагональная	1	870—573	2530
b-кварц		тригональная	1	ниже 573	2650
b1– тридимит		гексагональная	1	163-117	ок. 2260
a-тридимит	(метастабильный)	ромбическая	1	ниже 117	ок. 2260
a-кристобалит		тетрагональная	1	ниже 200	2320
коэсит	Метастабильные при низких темпе- ратурах и давлениях	моноклинная	35 тыс.	1700—500	2930
стишовит	тетрагональная	100—180 тыс	1400—600	4350
китит	тетрагональная	350—1260	585-380	2500

* 1 am = 1 кгс/см²@ 0,1 Мн/м².

Основу кристаллической структуры К. м. составляет трёхмерный каркас (см. Кварц), построенный из соединяющихся через общие кислороды тетраэдров (5104). Однако симметрия их расположения, плотность упаковки и взаимная ориентировка различны, что отражается на симметрии кристаллов отдельных минералов и их физических свойствах. Исключение представляет стишовит, основу структуры которого составляют октаэдры (SiO₆), образующие структуру, подобную рутилу. Все К. м. (за исключением некоторых разновидностей кварца) обычно бесцветны. Твердость по минералогической шкале различна: от 5,5 (a-тридимит) до 8—8,5 (стишовит).

К. м. обычно встречаются в виде очень мелких зёрен, скрытокристаллических волокнистых (a-кристобалит, т. н. люссатит) и иногда сфероидальных образований. Реже — в виде кристалликов таблитчатого или пластинчатого облика (тридимит), октаэдрического, дипирамидального (a- и b-кристобалит), тонкоигольчатого (коэсит, стишовит). Большинство К. м. (кроме кварца) очень редки и в условиях поверхностных зон земной коры неустойчивы. Высокотемпературные модификации SiO₂ — b-тридимит, b-кристобалит — образуются в мелких пустотах молодых эффузивных пород (дациты, базальты, липариты и др.). Низкотемпературный a-кристобалит, наряду с a-тридимитом, является одной из составных частей агатов, халцедонов, опалов; отлагается из горячих водных растворов, иногда из коллоидного SiO₂. Стишовит и коэсит встречены в песчаниках метеорного кратера Каньон Дьявола в Аризоне (США), где они образовались за счёт кварца при мгновенном сверхвысоком давлении и при повышении температуры во время падения метеорита. В природе также встречаются: кварцевое стекло (т. н. лешательерит), образующееся в результате плавления кварцевого песка от удара молний, и меланофлогит — в виде мелких кубических кристалликов и корочек (псевдоморфозы, состоящие из опаловидного и халцедоновидного кварца), наросших на самородную серу в месторождениях Сицилии (Италия). Китит в природе не встречен.

Лит.: Дэна Дж., Дэна Э. С., Фрондель К., Минералы кремнезёма, пер. с англ., М., 1966 (Система минералогии, т. 3); Минералы, т. 2, в. 2, М., 1965; Костов И., Минералогия, пер. с англ., М., 1971.

Г. П. Барсанов.

Рис. к ст. Кремнезёма минералы.

Кремнероговые губки

Кремнероговы'е гу'бки (Cornacuspongida), самый большой отряд губок. Скелет состоит из одноосных кремнёвых игл (рис.) и органического вещества — спонгина, или только из спонгиновых волокон. Канальная система — лейконоидного типа. К. г. большей частью образуют колонии в виде корковых или подушковидных обрастаний или трубчатых, воронковидных, кустистых и др. образований. Высота колоний до 0,5 м и более. Встречаются от приливо-отливной зоны до ультраабиссали. В СССР в морских и пресных водоёмах обитает около 220 видов; обычны представители родов Halichondria, Haliclona, Hymeniacidon, Mycale, Myxilla, Tedania и др.

Иглы кремнероговых губок: одноосные иглы разной формы (слева); хелы, якорьки (справа, вверху), шпильки, сигмы, дужки (справа, внизу).

Кремнефториды

Кремнефтори'ды, фторсиликаты, соли кремнефтористоводородной кислоты H₂SiF₆. При нагревании распадаются, например CaSiF₆ = CaF₂ + SiF₄. Соли Na, К, Rb, Cs и Ba трудно растворимы в воде и образуют характерные кристаллы, что используется в количественном и микрохимическом анализе. Наибольшее практическое значение имеет кремнефторид натрия Na₂SiF₆ (в частности, в производстве кислотоупорных цементов, эмалей и т. д.). Значительную долю Na₂SiF₆ перерабатывают на NaF. Получают Na₂SiF₆ из содержащих SiF₄ отходов суперфосфатных заводов. Хорошо растворимые в воде кремнефториды Mg, Zn и Al (техническое название флюаты) применяют для придания водонепроницаемости строительному камню. Все К. (а также H₂SiF₆) ядовиты.

Кремнефтористоводородная кислота

Кремнефтористоводоро'дная кислота', H₂SiF₆, сильная неорганическая кислота. Существует лишь в водном растворе; в свободном виде распадается на тетрафторид кремния SiF₄ и фтористый водород HF. Применяется как сильно дезинфицирующее средство, но главным образом — для получения солей К. к. — кремнефторидов.

Кремниевые кислоты

Кре'мниевые кисло'ты, производные кремниевого ангидрида SiO₂; очень слабые кислоты, мало растворимые в воде. В чистом виде были получены метакремниевая кислота H₂SiO₃ (точнее её полимерная форма H₈Si₄O₁₂) и H₂Si₂O₅. Аморфная двуокись кремния (аморфный кремнезём) в водном растворе (растворимость около 100 мг в 1 л) образует преимущественно ортокремниевую кислоту H₄SiO₄. В полученных разными способами пересыщенных растворах К. к. изменяются с формированием коллоидных частиц (молярная масса до 1500), на поверхности которых находятся группы OH. Образованный т. о. золь в зависимости от водородного показателя pH может быть устойчивым (pH около 2) или может агрегировать, переходя в гель (pH 5—6). Устойчивые высококонцентрированные золи К. к., содержащие специальные вещества — стабилизаторы, применяют при производстве бумаги, в текстильной промышленности, для очистки воды.

Лит.: Айлер Р., Коллоидная химия кремнезёма и силикатов, пер. с англ., М., 1959.

Кремниевый ангидрид

Кре'мниевый ангидри'д, то же, что кремния двуокись SiO₂.

Кремний

Кре'мний (лат. Silicium), Si, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева; атомный номер 14, атомная масса 28,086. В природе элемент представлен тремя стабильными изотопами: ²⁸Si (92,27%), ²⁹Si (4,68%) и ³⁰Si (3,05%).

Историческая справка. Соединения К., широко распространённые на земле, были известны человеку с каменного века. Использование каменных орудий для труда и охоты продолжалось несколько тысячелетий. Применение соединений К., связанное с их переработкой, — изготовление стекла — началось около 3000 лет до н. э. (в Древнем Египте). Раньше других известное соединение К. — двуокись SiO₂ (кремнезём). В 18 в. кремнезём считали простым телом и относили к «землям» (что и отражено в его названии). Сложность состава кремнезёма установил И. Я. Берцелиус. Он же впервые, в 1825, получил элементарный К. из фтористого кремния SiF₄, восстанавливая последний металлическим калием. Новому элементу было дано название «силиций» (от лат. silex — кремень). Русское название ввёл Г. И. Гесс в 1834.

Распространённость в природе. По распространённости в земной коре К. — второй (после кислорода) элемент, его среднее содержание в литосфере 29,5% (по массе). В земной коре К. играет такую же первостепенную роль, как углерод в животном и растительном мире. Для геохимии К. важна исключительно прочная связь его с кислородом. Около 12% литосферы составляет кремнезём SiO₂ в форме минерала кварца и его разновидностей. 75% литосферы слагают различные силикаты и алюмосиликаты (полевые шпаты, слюды, амфиболы и т. д.). Общее число минералов, содержащих кремнезём, превышает 400 (см. Кремнезёма минералы).

При магматических процессах происходит слабая дифференциация К.: он накапливается как в гранитоидах (32,3%), так и в ультраосновных породах (19%). При высоких температурах и большом давлении растворимость SiO₂ повышается. Возможна его миграция и с водяным паром, поэтому для пегматитов гидротермальных жил характерны значительные концентрации кварца, с которым нередко связаны и рудные элементы (золото-кварцевые, кварцево-касситеритовые и др. жилы).

Физические и химические свойства. К. образует тёмно-серые с металлическим блеском кристаллы, имеющие кубическую гранецентрированную решётку типа алмаза с периодом а = 5,431A, плотностью 2,33 г/см³. При очень высоких давлениях получена новая (по-видимому, гексагональная) модификация с плотностью 2,55 г/см³. К. плавится при 1417°С, кипит при 2600°С. Удельная теплоёмкость (при 20—100°С) 800 дж/(кгxК), или 0,191 кал/(гxград); теплопроводность даже для самых чистых образцов не постоянна и находится в пределах (25°С) 84—126 вт/(мxК), или 0,20—0,30 кал/(смxсекxград). Температурный коэффициент линейного расширения 2,33x10^{– 6} К^{– 1}; ниже 120K становится отрицательным. К. прозрачен для длинноволновых ИК-лучей; показатель преломления (для l=6 мкм) 3,42; диэлектрическая проницаемость 11,7. К. диамагнитен, атомная магнитная восприимчивость —0,13x10^{– 6}. Твёрдость К. по Моосу 7,0, по Бринеллю 2,4 Гн/м² (240 кгс/мм²), модуль упругости 109 Гн/м² (10890 кгс/мм²), коэффициент сжимаемости 0,325x10^{– 6} см²/кг. К. хрупкий материал; заметная пластическая деформация начинается при температуре выше 800°С.