Кремній – горючий газ?
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Ось вже ніхто не повірив би, що кремній може бути пожежонебезпечним. Причому така небезпека походить від прямого контакту його з азотом — інертним газом, який на три чверті становить нашу атмосферу. Тут, щоправда, потрібні дві поправки. Для нормального горіння потрібен чистий кремній, а в піску та камінні він представлений сполуками з киснем. Крім того, потрібна температура дві тисячі градусів. Це, звичайно, «дрібниці», але саме вони дозволяють нам абсолютно спокійно, без ризику потрапити «у вогонь і полум’я», перебувати на пляжі, коли знизу тисячі тон кремнію, а зверху — такі ж великі маси азоту.
Згоряння кремнію в азоті – поки що виключно предмет інтересів експериментаторів, які сподіваються отримати з нього нові матеріали. Мета цих робіт – отримання нітриду кремнію, чиї ниткоподібні кристали мають багато корисних властивостей. Молекула нітриду складена з трьох атомів кремнію і чотирьох азоту, а виходить вона тільки через згоряння кремнію в азоті.
Спалюють кремній в такий спосіб. Його порошок поміщають в азот під тиском у 100 атмосфер, нагрівають до 2000 градусів, і тоді він спалахує. При цьому кожна розпечена частка порошку випускає пари газоподібного кремнію. Вони осаджуються на зростаючий кристал, на поверхні якого і відбувається з’єднання атомів обох газів і молекули нітриду, у результаті сам кристал дуже швидко зростає. І за одну-дві хвилини все вже скінчено — замість порошку та газу в реакторі залишаються довгі та тонкі нитки кристалічного кремнієвого нітриду.