Křemík: Výskyt a význam v přírodě

Křemík (Si) je chemický prvek, polokov, se symbolem Si a atomovým číslem 14. V periodické tabulce ho nalezneme ve 14. skupině. Latinské jméno prvku pochází z latinského slova silex - pazourek.

Výskyt křemíku v přírodě

V čisté podobě se křemík v přírodě nevyskytuje, setkáváme se pouze s jeho sloučeninami. Je po kyslíku druhým nejvíce zastoupeným prvkem v zemské kůře a tvoří až 28 % její hmotnosti. Křemík je v přírodě převážně vázán v kombinaci s kyslíkem. Sloučeniny křemíku jsou základní složkou velké většiny hornin tvořící zemskou kůru. Nejčastěji se křemík nachází ve formě křemičitanů, hlinitokřemičitanů.

• V přírodě pouze vázaný ve sloučeninách (oxid křemičitý, křemičitany = písky, jíly).
• Je obsažen v nerostu křemenu SiO2 (= v písku, hlavní složka skla).
• V živých organismech (kosti, chrupavky, zubní sklovina, rostliny - přeslička, kopřiva).

Vlastnosti křemíku

Čistý křemík má stříbřitě modrošedou barvu. Jedná se o velmi nereaktivní materiál, na vzduchu neomezeně stálý, tvrdý. Je to tvrdá, křehká látka s charakteristickým modrošedým kovovým leskem. Křemík je polokovový prvek, čistý prvek má stříbřitě modrošedou barvu. Z chemického hlediska se podobá uhlíku.

• IV A skupina PSP, 4 valenční elektrony.
• Modrošedý, krystalický.
• Tvrdý, ale velice křehký.
• Strukturou se podobá diamantu.
• Je stálý a odolný proti působení většiny kyselin.

Výroba křemíku

Elementární křemík se vyrábí redukcí oxidu křemičitého koksem za vysokých teplot v obloukové peci. Křemík o čistotě až 98 % se vyrábí v el. pecích z přečištěného křemenného písku a z koksu. Tímto se získává nepříliš čistý křemík pro použití v průmyslu. Velmi čistý křemík pro elektrotechniku se připravuje redukcí SiCl4 hořčíkem nebo zinkem. Vzniklý křemík se pak dále čistí zonální tavbou.

Využití křemíku

Křemík je naprostým základem moderní technologie a má široké spektrum využití. V průmyslu se křemík využívá při výrobě železa. Křemík je také složkou některých slitin, jako je třeba ferrosilicium nebo silumin.

Čtěte také: Přírodní zdroje soli

• Výroba polovodičových elektronických součástek, především počítačových čipů (mikročipů).
• Výroba solárních článků (převod světelné energie na elektrickou).

Jeho sloučeniny SILIKONY se používají jako lepidla, výplňové hmoty, mazadla, oleje; pro svou zdravotní nezávadnost se z nich vyrábí i zdravotnické pomůcky např. hadičky, dudlíky, implantáty, oční čočky, protézy (nos, ušní boltec).

Křemen - nejběžnější sloučenina křemíku

Křemen je přírodní oxid křemičitý SiO2, jedná se o jednu z nejhojnějších složek zemské kůry. Společně se živci se jedná o nejrozšířenější minerál v zemské kůře. Struktura křemene je tvořena sítí tetraedrů SiO4, které jsou spojeny svými vrcholy a každý křemík tak sdílí se sousedy kyslíky. Křemen patří mezi oxidy, jeho struktura je však zároveň základem struktury tektosilikátů (tedy hlavně živců, foidů a zeolitů).

Křemen může vznikat do 870 oC při různých tlacích, vyskytuje se ve většině světlých magmatických hornin. Při teplotách nad 573 oC krystalizuje z magmatu hexagonální β-křemen (vyšší křemen). Za nižších teplot vzniká trigonální α-křemen (nižší křemen), který může vznikat i dlouhodobou vnitřní rekrystalizací vyššího křemene. Nižší křemen je mnohem běžnější, prakticky všechny pěkné dutinové krystaly náleží nižšímu křemeni.

Krystalové tvary a vlastnosti křemene

Křemen vytváří dlouze sloupcovité šestiboké krystaly, odborně se jedná o hexagonální prizma (šestiboký hranol) ukončené romboedry (pravé a levé klence). Plochy prizmatu bývají téměř vždy příčně rýhované. Podle orientace klenců se krystal křemene označuje jako levý anebo pravý. Křemeny často dvojčatí.

• Japonský srůst - srůstají dva krystaly s prizmaty v úhlu přibližně 84,5 stupně.
• Dauphinéský (také alpský či švýcarský) srůst - srůstá pravý křemen s pravým anebo levý s levým.

Mezi další typické tvary patří kostrovitý vývoj krystalů, hypoparalelní srůsty a zejména sběratelsky vyhledávané žezlové (holubníkové) křemeny, kdy na původní tenký krystal narůstá mladší a větší. Další specialitou jsou tzv. fantomy, kdy na starším menším krystalu naroste větší.

Čtěte také: Výskyt rtuti v přírodě

Barva křemene je velmi proměnlivá, nejčastěji našedlá či bílá. Existuje však i řada variet, které jsou zbarvené díky defektům ve struktuře či mikroskopickým příměsím dalších minerálů. Křemen je velmi tvrdý (stupeň tvrdosti 7), rýpe i do skla a je neštěpný. Lom křemene je lasturnatý, někdy až tříštivý. Kromě vysoké mechanické odolnosti je křemen také velice odolný proti působení chemikálií, dobře se rozpouští pouze v kyselině fluorovodíkové (HF). Krystaly mají piezoelektrické vlastnosti.

Vznik a výskyt křemene

Křemen vzniká krystalizací z magmatu, je součástí většiny běžných magmatických hornin (žuly, pegmatity, diority, ryolity). Díky své vysoké mechanické i chemické odolnosti přechází při zvětrávání i do mnoha sedimentárních hornin (pískovce, slepence, brekcie).

Může vznikat i chemickým srážením z roztoků (rohovce, opály) či usazováním křemičitých schránek a jehlic hub (radiolarity, spongility). Magmatické i sedimentární horniny se mění na metamorfované horniny, křemen bez problémů vydrží většinu běžných tlaků i teplot v zemské kůře a přechází proto i do metamorfitů (ruly, kvarcity, granulity, amfibolity).

Druhým typickým způsobem vzniku křemene je krystalizace či vysrážení z vodních (hydrotermálních) roztoků. Za běžných povrchových podmínek je samozřejmě rozpustnost křemene ve vodě velmi malá, hlouběji v zemské kůře však díky vyššímu tlaku, teplotě i přítomnosti dalších látek výrazně roste. Z podobných roztoků vznikají jak klasické křemenné žíly, tak rudní žíly s křemenem a karbonáty, fluorit-barytové žíly s křemenem a řada dalších typů.

Na hydrotermálních a zejména alpských žilách často vznikají nádherné ukázky krystalovaných křemenů. Většina druhů žil je vázána na zlomy a další tektonické poruchy, kde mohou roztoky snadno proudit.

Čtěte také: Recyklace kyseliny tereftalové

Využití křemene

Křemen je běžnou součástí stavebních hmot, v písku a štěrku. Čisté křemenné písky se používají zejména ve sklářství, keramickém průmyslu a hutnictví. Křemen také slouží jako plnivo a abrazivo. Vysoce čistý křemen je zdrojem Si pro výrobu polovodičů. Kromě běžných zrn v horninách se vyskytují ve větších kusech zejména v blokových zónách a křemenných jádrech pegmatitů a také v samostatných křemenných žilách, často s fluoritem či zrudněním.

Barevné variety křemene

Existuje mnoho barevných variet křemene, které vznikají díky různým příměsím a defektům ve struktuře. Mezi nejznámější patří:

• Ametyst: Fialová barva vzniká díky přirozené radiaci a přítomnosti Fe ve struktuře.
• Záhněda a Morion: Hnědé a kouřové křemeny, barva souvisí s příměsí hliníku a radiací. Extrémně tmavé záhnědy se označují jako morion.
• Růženín: Růžové křemeny, zbarvení způsobeno příměsí TiO2, inkluzemi dumortieritu i radiací.
• Citrín: Žluté křemeny, zbarvení má zřejmě víc příčin. Skoro všechny citríny na trhu jsou přepálené ametysty.
• Křišťál: Čiré křemeny.

Oxid křemičitý v potravinářství

Oxid křemičitý se běžně vyskytuje v přírodě jako písek, křemen a podobně. Výborně pohlcuje vodu a stále zůstává sypký = je hydroskopický. Nalezneme jej v široké škále produktů, kde zabraňuje tomu, aby výrobek zvlhl a stal se nepoužitelným. Považuje se za bezpečnou látku.

Používá se v kypřícím prášku, sušených smetanách do kávy a podobných sypkých náhražkách mléka a smetany, dále jej nalezneme v kakau, strouhaném sýru, sušené zelenině, v sypkém koření, různých sypkých směsích. Zde všude absorbuje vodu a brání zvlhnutí výrobku. Dále jej můžeme najít v některých alkoholických nápojích jako je pivo a víno. V chipsech a keksech funguje jako nosič aroma.

Pro tuto látku nebyla stanovena hodnota ADI (Acceptable Daily Intake = přijatelná denní dávka). U látky nejsou známé žádné vedlejší ani nepříznivé účinky na lidské zdraví.

Obecné informace o oxidu křemičitém

Oxid křemičitý, známý též jako křemík oxid (systematický název: oxid křemičitý, anglicky silicon dioxide, CAS číslo: 7631-86-9), je anorganická sloučenina složená z křemíku a kyslíku. Patří mezi nejhojnější sloučeniny na Zemi a je základní stavební jednotkou mnoha přírodních minerálů. Díky své inertnosti, tvrdosti a chemické stabilitě hraje oxid křemičitý zásadní roli v moderním průmyslu.

V přírodě tvoří více než 60 % zemské kůry. V potravinářském průmyslu se používá jako protispékavé činidlo. Industriální výroba obvykle využívá tavení čistého křemene s uhličitanem sodným nebo vápenatým při vysokých teplotách.

Oxid křemičitý je obecně považovaný za bezpečný pro zdraví, pokud se používá v souladu s určeným účelem. V nerozpustné formě (např. prášek nebo mikrogranule) není toxický a není klasifikován jako nebezpečný. Z ekologického hlediska se jedná o neškodnou látku, neboť se přirozeně vyskytuje v prostředí a není perzistentní v biosféře jako některé těkavé organické látky nebo těžké kovy.

tags: #křemík #výskyt #v #přírodě

Oblíbené příspěvky:

• Když instalatér ztratí nervy
• Montáž odpadního potrubí 125 mm
• Tipy na dárkový poukaz pro milovníky přírody
• Jan Koutný a jeho pohled na sucho
• Programy pro seniory s ekologickým zaměřením