Кремний — горючий газ?
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Вот уж никто бы не поверил, что кремний может быть пожароопасным. Причем такая опасность проистекает от прямого контакта его с азотом — инертным газом, на три четверти составляющим нашу атмосферу. Тут, правда, нужны две поправки. Для нормального горения требуется чистый кремний, а в песке и камнях он представлен соединениями с кислородом. Кроме того, нужна температура в две тысячи градусов. Это, конечно, «мелочи», но именно они позволяют нам совершенно спокойно, без риска попасть «в огонь и пламень», находиться на пляже, когда снизу — тысячи тонн кремния, а сверху — столь же большие массы азота.
Сгорание кремния в азоте — пока исключительно предмет интересов экспериментаторов, которые надеются получить из него новые материалы. Цель этих работ — получение нитрида кремния, чьи нитевидные кристаллы обладают многими полезными свойствами. Молекула нитрида составлена из трех атомов кремния и четырех — азота, а получается она только через сгорание кремния в азоте.
Сжигают кремний следующим образом. Его порошок помещают в азот под давлением в 100 атмосфер, нагревают до 2000 градусов, и тогда только он вспыхивает. При этом каждая раскаленная частица порошка испускает пары газообразного кремния. Они осаждаются на растущий кристалл, на поверхности которого и происходит соединение атомов обоих газов и молекулы нитрида, в результате чего сам кристалл очень быстро растет. И через одну-две минуты все уже кончено — вместо порошка и газа в реакторе остаются длинные и тонкие нити кристаллического кремниевого нитрида.