Křemík

, silicium, značka Si – chemický prvek IV. A skupiny periodického systému prvků; protonové číslo 14, relativní atomová hmotnost 28,09, teplota tání 1 420 °C, hustota 2,33•103 kg•m–3, krystaluje v krychlové soustavě. Modrošedá, značně tvrdá křehká látka. Druhý nejrozšířenější prvek v zemské kůře, přítomen v podobě oxidu křemičitého a křemičitanech. Ve sloučeninách má oxidační číslo IV. Řada sloučenin má praktický význam, např. oxid křemičitý, křemičitany, silikony. Čistý křemík se používá k výrobě polovodičových součástek. Pro výrobu diod, tranzistorů, integrovaných obvodů ap. se křemík dotuje dalšími stopovými prvky (tzv. akceptory nebo donory), které z křemíku vytvoří polovodič P nebo N. Technický křemík se užívá jako přísada do bronzových a ocelových slitin.

Ottův slovník naučný: Křemík

Křemík (lat. a internacionálně silicium z lat. silex = křemen; něm. Silicium, též Kiesel, angl. silicon, franc. silicium) jest prvek nekovový, jehož značka jest Si, atomová hmota 28,4 (když O = 16). Jest to prvek po kyslíku v povrchu zemském, pokud tento do hloubi známe, nejrozšířenější. Horniny krystalické mají 23 36% křemíku. Není v přírodě nikdy volný, nýbrž sloučen buď s kyslíkem jakožto kysličník křemičitý čili křemen SiO2, anebo s kyslíkem a s kovy jakožto nadmíru rozmanité a četné křemičitany, jež jednak přicházejí o sobě, jednak jsou hlavní součástí hornin. Křemen záhy byl pro svou tvrdost i vhodnost k úpravě skla od ostatních hornin rozeznáván (Becher), zejména bylo již v XVII. stol. nápadno, že nešumí účinkem kyselin, v ohni sám se nemění, leč s jinými látkami sklovité taveniny skýtá, i pokládán dlouho za základ všech zemin, až se seznalo, že zásady nasycuje, jako činí kysličníky jiných nekovů (Tachenius kol. r. 1660), takže Lavoisier již bezpečně tušil, že křemen jest sloučeninou kyslíkatou, kterou Berzelius (1820) skutečně rozložil a z ní (1823) křemík volný vyloučil. Účinkem sodíku ve fluorokřemičitan sodnatý připraví se křemík beztvarý, jakožto zahnědlý prášek toliko ve fluorovodíku rozpustný, v kyslíku spalitelný, též s fluorem prudce se slučující. Jinak jest stálý a chemicky dosti netečný. Přidá-li se při výrobě křemíku zinku neb aluminia, nabývá se slitin těchto kovů s křemíkem, z nichž kyselinami kov se odstraňuje i zbývá křemík krystalický. Jsou to osmistěny hutnoty 2,49, tvrdosti 7, které prudkým žárem tají. Toliko směs kyseliny dusičné a fluorovodíku je porušuje. Též magnesium v žáru vylučuje z kysličníku křemičitého křemík (Vigouroux). V sloučeninách jest křemík téměř bezvýjimečně čtyřmocný, jako uhlík, s nímž a s titanem tvoří křemík přirozenou skupinu prvků čtyřmocných. Křemík sám technického upotřebení posud nemá, za to sloučeniny jeho patří k nejdůležitějším i nejrozšířenějším látkám minerálným. V přírodě nejobyčejnější sloučenina křemíku jest kysličník křemičitý SiO2, který známe beztvarý i ve dvou různých modifikacích krystalických. Z těchto nejznámější jest křemen, krystalující hexagonálně, jehož mineralogové rozeznávají dle zabarvení i jiných známek přečetné odrůdy, jenž zcela čirý slove křišťál. Jest 2,6 hutný, tvrdosti 7, jeví dvojlom i cirkulárnou polarisaci. Nerozpouští se ve vodě, ani v kyselinách, mimo ve fluorovodíku, ani v louzích žíravých. Nejprudším žárem roztápí se v bezbarvé sklo i lze z něho táhnouti vlákna křemenná, značně pružná až i jen 0,0001 mm silná (k účelům fysikálným). Křemen jest též součástí hornin nejrozšířenějších: žuly, ruly, břidlice. Drobením jich vzniká písek křemenný, pokrývající dna moří, jezer, řek i povrch pouští. Daleko vzácnější jest tridymit, rhombická modifikace kysličníku křemičitého, v mladších horninách přicházející, toliko 2,32 hutná. Trvalým žíháním přechází křemen v tridymit, čímž hutnota z 2,6 na 2,32 klesá. Beztvarý kysličník křemičitý z přírody jest podstatou opálu, který nejeví dvojlomu a jest jen 2,2 hutný. Kysličník křemičitý taven s alkaliemi neb uhličitany jich poskytuje hmoty sklovité, ve vodě rozpustné, které slovou vodní skla a jsou křemičitany alkalií (křemičitan sodnatý, draselnatý). Z jejich roztoků koncentrovaných vylučuje kys. solná nadbytečná hydroxyd křemičitý Si(OH)4 (kys. křemičitá, orthokřemičitá), jakožto látku rosolovitou, též ve velkém množství vody rozpustnou (dialysovaný hydroxyd křemičitý), kterýž roztok vysychá na jiný hydroxyd křemičitý vzorce SiO3H2 (kys. metakřemičitá). Oba ty hydroxydy jsou prášky bílé, velmi kypré, v alkaliích snadno rozpustné. Mimo to známe celou řadu složitých hydroxydů křemíku, na př. Si2O5H2, Si3O8H4, Si6O15H6, které možno pojímati jako různé kyseliny křemičité (kyseliny polysilikové), neboť známe sloučeniny, kde vodíky těch hydroxydů jsou zastoupeny úplně nebo částečně kovy. Přirozené tyto křemičitany čili silikáty tvoří podstatu přečetných minerálů, na př. olivin SiO4MgFe (odvozený od SiO4H4), wollastonit SiO3Ca (odvozený od SiO3H2), steatit Si4O13Mg3H2 (odv. od Si4O13H8) atd. Jen křemičitany alkalií rozpouštějí se ve vodě. Velká čásť ostatních křemičitanů rozkládá se kyselinou solnou neb sírovou, při čemž se kyselina křemičitá vylučuje jakožto rosol neb jemný prášek. Rozklad je z pravidla tím snazší, čím elektropositivnější kovy a čím méně křemíku křemičitany obsahují. Křemičitany kyselinami nerozložitelné (jen fluorovodík rozkládá křemičitany vesměs) taviti nutno s uhličitany neb hydráty kovů žíravých, načež se tavenina rozkládá kyselinami. Vznikne totiž křemičitan alkalický a sůl těžkého kovu kyselinami rozložitelná. Teplota nutná k roztopení křemičitanů jest velmi různá, z pravidla tím vyšší, čím bohatší jsou křemíkem. Připravujeme křemičitany tavíce kysličníky, hydráty, uhličitany (neb i jiné soli) kovů s kysličníkem křemičitým (křemenem nebo pískem). Neboť kyselina křemičitá v žáru stálá vytisňuje podobně jako kyselina borová ostatní kyseliny v žáru méně stálé ze sloučenství (naopak za studena možno kyselinu křemičitou míti za nejslabší kyselinu, neboť i kysličník uhličitý ji zvolna ze solí vytisňuje). To je podstatou výroby skla, jemuž lze křemičitany různých kovů těžkých dodati libovolné barvy. Jako sklo jest v podstatě křemičitan vápenato-sodnatý nebo vápenato-draselnatý, jest porculán křemičitan hlinitý. Též strus pecí vysokých jsou křemičitany (hlavně železa) a vznikají podobným způsobem. Materiál křemičitý má ohromný význam v přírodě a poměrný k tomu význam v přečetných oborech lidské práce. Křemen a křemičitany skládající horniny jsou podstatou skal i celých horstev. Pozvolným a střídavým účinkem vody a vzduchu nastává drobení a (spolupůsobením kysličníku uhličitého ze vzduchu) i pozvolný rozklad i částečný přechod v roztok. Neníť kyselina křemičitá ve vodě naprosto nerozpustná; značnějším množstvím honosí se horké vody některých krajin sopečných (Island, Nový Zealand), malým množstvím většina vod studničných, z nichž občas se kys. křemičitá sází (zkameněliny křemičité). Rostliny i zvířata přibírají ji ze země i z vody, obiliny na př. z ornice. Travám dodává ostrosti, přímí jejich stébla a otupuje srpy a kosy; jest v přesličce, bambusu, rákosu španělském i j. Jest v houbách mořských, v ptačím peří, tvoří kostru radiolarií a jemňounké štítky i skořápky bacillarií i diatomaceí. Jest to v podstatě materiál, z něhož složena jest hlína infusoriová a t. zv. tripl, z nichž onen slouží k výrobě dynamitu, tento k účelům leštičským. Užívání má křemen přirozený k zboží ozdobnickému (křišťál, polodrahokamy), k výrobě skla, k účelům stavebním, k dlažbě, mlýnským kamenům, brusům, na vodní sklo, tmely atd. Křišťál pro určité účely hodí se k strojům optickým místo skla. Účinkem kyselin zředěných ve slitinu křemíku s hořčíkem tvoří se křemíkovodík SiH4, kterýž jest plyn na vzduchu samozápalný, shořující na kysličník křemičitý a vodu. Pojali tento plyn jako obdobu nejjednoduššího uhlovodíku methanu (CH4) a snažili se upraviti řadu sloučenin obdobných organickým sloučeninám uhlíku. Ale jen několik jednoduchých látek zdařilo se získati (na př. křemíkochlóroform SiHCl3, obdoba chlóroformu CHCl3). Důvod leží patrně v chemické povaze křemíku různé od uhlíku. Spálením křemíku v chlóru neb účinkem chlóru na kýsličník křemičitý v žáru vzniká chlórid křemičitý SiCl4, kapalina bezbarvá, hutnoty 1,52, při 59° vroucí, prudkého zápachu, na vzduchu dýmající. Vodou rozkládá se v chlórovodík a v kyselinu křemičitou SiO4H4. Působením fluorovodíku v křemičitany neb v kysličník křemičitý vzniká plynný fluorid křemičitý SiF4, vyvíjející se tudíž vždy, leptáme-li sklo fluorovodíkem. Pohodlně se upraví, zahříváme-li směs tlučeného skla a kazivce (CaF2) s kyselinou sírovou. Účinkem té kyseliny v kazivec vzniká fluorovodík, který sklo rozkládá. Fluorid křemičitý jest plyn ostrého zápachu, na vzduchu dýmající, 3,57krát hutnější vzduchu, tlakem 30 atm. nebo ochlazením na 107° kapalnějící. Vodou okamžitě se rozkládá. Vylučuje se rosolovitá kyselina křemičitá SiO4H4 a v roztoku trvá kyselina křemíkofluorovodíková či fluorokřemičitá SiF6H2, která se zásadami poskytuje soli fluorokřemičitany či fluosilikáty. Ježto fluorokřemičitan draselnatý SiF6K2 a barnatý SiF6Ba jsou ve vodě nerozpustny, slouží kys. fluorokřemičitá jako zkoumadlo na soli draselnaté a barnaté, dávajíc v jejich roztocích nerozpustné ssedliny uvedených fluorokřemičitanů. V žáru slučuje se křemík s četnými kovy i s některými nekovy. Sloučeniny ty slovou silicidy (na př. silicidy železa Fe2Si) i bývají v malém množství přítomny v kovech hutnicky vyrobených, kde se jim věnuje pozornost, an valně mění důležité vlastnosti kovů (kujnost, tažnost, pevnost atd.), jinak podobají se karbidům. O sobě lze je připraviti žíháním křemíku neb kysličníku křemičitého s kovy, po případě za přítomnosti uhlí, aby kov se neokysličil. Vhodná jest k tomu pec elektrická (Moissanova). Silicidy jsou krystalické látky značné tvrdosti i hutnosti a velmi stálé z pravidla i proti silným činidlům chemickým. Širšího významu nemají posud mimo silicid uhlíku, SiC, který slove karborundum. Poznáváme křemík v sloučeninách, žíhajíce je v perličce fosforečné (fosforečnan sodnatoammonatý); vylučuje se beztvarý kysličník křemičitý, který perličku jako jemná kostra prostupuje. OŠc.

Související hesla