в состав чего входит кремний
Продукты питания богатые кремнием
Кремний – эссенциальный минерал, структурный компонент костной и соединительной тканей.
Микроэлемент играет важную роль в поддержании гибкости опорно-двигательного аппарата, повышает эластичность сосудов, улучшает функциональное состояние кожи, волос, ногтей, нормализует липидный метаболизм, ускоряет передачу нервных импульсов.
По содержанию соединения в человеческом организме, кремний занимает вторую позицию после кислорода, составляя 0,01 % от массы тела.
Минерал накапливается преимущественно в щитовидной железе (310 миллиграмм), надпочечниках (250 миллиграмм), гипофизе (81,4 миллиграмм), лёгких (40-80 миллиграмм), мышцах (2-8 миллиграмм), крови и лимфе (0,1-0,9 миллиграмм).
Биологическая роль
Главная функция кремния состоит в поддержании гибкости соединительной и эпителиальной тканей суставов, сосудов, сухожилий, хрящей и слизистых оболочек.
Полезные свойства минерала:
Помимо этого, кремний поддерживает правильный баланс кальция и фосфора в организме, препятствуя развитию остеопороза.
Суточная норма
Физиологическая потребность в кремнии составляет 20-30 миллиграмм в день.
Максимальная безопасная доза минерала, согласно исследованиям Научного комитета по продуктам питания Европейского союза(Scientific Commitee on Food), для взрослого человека составляет 100 миллиграмм в день.
Дополнительный приём «кремневой» пищи показан при:
Интересно, что через вдыхаемый воздух человек получает 15 – 20 миллиграмм кремния в день и только 3-5 миллиграмм совместно с едой. Причём в регионах с «плохой» экологией концентрация вещества в атмосфере в 2 – 3 раза уменьшается.
Недостаток и передозировка
Учитывая распространённость кремния в природе, его дефицит в организме – редкое явление, которое развивается в случае, если количество потребляемого элемента составляет менее 5 миллиграмм в день.
Причины появления недостаточности:
Помимо этого, дефицит кремния возникает из-за присутствия в организме патогенных бактерий и вирусов, грибков или паразитов.
Признаки кремневой недостаточности:
Продолжительный дефицит кремния ведёт к снижению иммунитета и развитию затяжных гнойных заболеваний (гайморита, абсцесса, тонзиллита, отита), при этом свищи и раны длительное время не заживают. Если не нормализовать уровень минерала в организме, происходит дальнейшее снижение концентрации элемента, которое является предвестником появления тяжёлых патологий: сахарного диабета, гипертонии, атеросклероза, узлового зоба, дисбактериоза, остеопороза, гепатита, туберкулёза, камнеобразования в почках и мочевом пузыре.
Для устранения дефицита кремния рекомендуется дневное меню насытить продуктами, богатыми полезным элементом, при необходимости в течение месяца принимать витаминно-минеральный комплекс, в состав которого он входит.
Составляя ежедневное меню, помните, систематический прием более 500 миллиграмм вещества в сутки на протяжении 3-6 месяцев, грозит развитием симптомов передозировки. Данная проблема, в 90 % случаев, возникает в регионах с избыточной концентрацией минерала в воздухе. В группу риска входят люди, у которых нарушена регуляция обмена кремния в организме, и рабочие добывающей промышленности, контактирующие со стеклом, аэрозолями, цементом, асбестом, кварцем. Систематическое вдыхание пыли с высоким содержанием высококонцентрированной двуокиси кремния, ведёт к заболеванию органов дыхания, чаще всего – к силикозу.
Симптомы избытка силициума в организме:
Если излишек кремния на ранних стадиях не купировать, появляется предрасположенность к заболеванию туберкулёзом, бронхитом, фиброзом или эмфиземой легких.
Другие последствия передозировки минерала в организме:
При обнаружении симптомов передозировки, из рациона человека исключают все продукты, пищевые добавки и медицинские препараты, в состав которых входит микроэлемент, затем производят симптоматическое лечение.
Природные источники
В организм человека кремний поставляется совместно с пищей, воздухом и водой. Учитывая, что с едой поступает всего лишь 3-5 миллиграмм элемента, а выводится 9-10 миллиграмм (с мочой), во избежание развития дефицита, данный дисбаланс важно грамотно компенсировать.
Кремний содержится в продуктах растительного и животного происхождения. Однако лучшим источником данного соединения является пища, содержащая клетчатку.
| Наименование продукта | Содержание кремния на 100 грамм продукта, миллиграмм |
|---|---|
| Рис нешлифованный | 1240 |
| Зёрна овса | 1000 |
| Просо | 760 |
| Ячмень | 620 |
| Семя кунжута | 200 |
| Соевые бобы | 170 |
| Гречка | 120 |
| Земляника | 100 |
| Ананас | 94 |
| Нут, фасоль | 92 |
| Репа | 90 |
| Горох | 82 |
| Дыня | 81 |
| Чечевица, арахис | 80 |
| Свёкла, брокколи | 78 |
| Банан | 75 |
| Капуста кольраби | 70 |
| Авокадо | 65 |
| Кукуруза | 60 |
| Орех грецкий | 58 |
| Капуста белокочанная | 55 |
| Огурцы | 53 |
| Миндаль, фундук, фисташки | 50 |
| Картофель | 50 |
| Инжир (свежий) | 48 |
| Вишня | 46 |
| Малина | 40 |
| Редька | 40 |
| Редис, тыква | 30 |
| Морковь | 25 |
| Черника | 20 |
| Виноград | 13 |
| Персик | 10 |
| Помидоры | 10 |
| Груша, апельсин, абрикос | 6 |
Хорошо восполняют запасы кремния в организме отвары из хвоща полевого, можжевельника, горца птичьего, крапивы, мать-и-мачехи, медуницы лекарственной, пижмы, полыни, собачника, ромашки полевой, тимьяна, листьев одуванчика. Помимо этого, минерал содержится в голубой пищевой глине, которая на треть состоит из биологически активного микроэлемента.
Помните, кремний легко разрушается в процессе кулинарной обработки еды. Поэтому в консервированной, рафинированной и отшлифованной пище минерал практически не содержится: при промышленной обработке злаковых культур теряется 40-50 % элемента, после очистки овощей, фруктов от кожуры до 90 %. Помимо этого, полезные свойства соединения снижаются втрое при совместном потреблении «кремневой» пищи и быстрых углеводов (белого сахара, кондитерских изделий, сладких газированных напитков). Последние, в свою очередь, препятствуют полноценному усвоению микроэлемента.
Вывод
Кремний – важнейший структурообразующий фактор соединительной и эпителиальной тканей (коллагена, эластина, мукополисахаридов), поддерживающий гибкость опорно-двигательного аппарата.
В присутствии данного элемента происходит образование белковых структур, ферментов, гормонов и аминокислот.
Ввиду распространённости элемента в природе, дефицит кремния – редкое явление, возникающее, в основном, при патологиях пищеварительного тракта, неполноценном питании, глистных инвазиях, плохой экологии и не соблюдении питьевого режима. В случае продолжительной нехватки элемента снижается эластичность стенок сосудов, что ведёт к уменьшению сократительной способности капилляров и нарушению липидного обмена в организме.
Для профилактики данного состояния, дневной рацион питания обогащают продуктами, содержащими кремний. К ним относят: нешлифованные крупы (рис, овес), семечки, орехи, бобовые, овощи, зелень, фрукты и ягоды. Кроме того, насытить организм микроэлементом можно при помощи питьевой воды, настоянной на кремнии.
Однако, помните, много – не всегда хорошо! Передозировка кремния в организме нарушает фосфорно–кальциевый обмен, способствует развитию мочекаменной болезни и поражения легких.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Кремний
Введение
Будучи студентом одного из московских вузов с специальностью «Наноматериалы», я хотел познакомить тебя, дорогой читатель, с самыми важными химическими элементами нашей планеты. Я долго выбирал с чего начать, углерод или кремний, и все таки решил остановиться именно на Si, потому что сердце любого современного гаджета основано именно на нем, если можно так выразиться конечно. Излагать мысли постараюсь предельно просто и доступно, написав этот материал я рассчитывал, в основном на новичков, но и более продвинутые люди смогут почерпнуть что-то интересное, так же хотелось бы сказать, что статья написана исключительно для расширения кругозора заинтересовавшихся. Итак, приступим.
Silicium
Кремний (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%).
Плотность (при н.у.) 2,33 г/см³
Температура плавления 1688 K 
Порошковый Si
Историческая справка
Соединения Кремния, широко распространенные на земле, были известны человеку с каменного века. Использование каменных орудий для труда и охоты продолжалось несколько тысячелетий. Применение соединений Кремния, связанное с их переработкой, — изготовление стекла — началось около 3000 лет до н. э. (в Древнем Египте). Раньше других известное соединение Кремния — оксид SiO2 (кремнезем). В 18 веке кремнезем считали простым телом и относили к «землям» (что и отражено в его названии). Сложность состава кремнезема установил И. Я. Берцелиус. Он же впервые, в 1825, получил элементарный Кремний из фтористого кремния SiF4, восстанавливая последний металлическим калием. Новому элементу было дано название «силиций» (от лат. silex — кремень). Русское название ввел Г. И. Гесс в 1834.
Кремний очень распространен в природе в составе обыкновенного песка
Распространение Кремния в природе
По распространенности в земной коре Кремний — второй (после кислорода) элемент, его среднее содержание в литосфере 29,5% (по массе). В земной коре Кремний играет такую же первостепенную роль, как углерод в животном и растительном мире. Для геохимии Кремния важна исключительно прочная связь его с кислородом. Около 12% литосферы составляет кремнезем 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 кремнезем, превышает 400.
Физические свойства Кремния
Думаю тут останавливаться особо не стоит, все физические свойства имеются в свободном доступе, а я же перечислю самые основные.
Температура кипения 2600 °С
Кремний прозрачен для длинноволновых ИК-лучей
Диэлектрическая проницаемость 11,7
Твердость Кремния по Моосу 7,0
Хотелось бы сказать, что кремний хрупкий материал, заметная пластическая деформация начинается при температуре выше 800°С.
Кремний — полупроводник, именно поэтому он находит большое применение. Электрические свойства кремния очень сильно зависят от примесей.
Химические свойства Кремния
Тут много конечно можно сказать, но остановлюсь на самом интересном. В соединениях Si (аналогично углероду) 4-валентен.
На воздухе кремний благодаря образованию защитной оксидной пленки устойчив даже при повышенных температурах. В кислороде окисляется начиная с 400 °С, образуя оксид кремния (IV) SiO2.
Кремний устойчив к кислотам и растворяется только в смеси азотной и фтористоводородной кислот, легко растворяется в горячих растворах щелочей с выделением водорода.
Кремний образует 2 группы кислородсодержащих силанов — силоксаны и силоксены. С азотом Кремний реагирует при температуре выше 1000 °С, Важное практическое значение имеет нитрид Si3N4, не окисляющийся на воздухе даже при 1200 °С, стойкий по отношению к кислотам (кроме азотной) и щелочам, а также к расплавленным металлам и шлакам, что делает его ценным материалом для химической промышленности, а так же для производства огнеупоров. Высокой твердостью, а также термической и химической стойкостью отличаются соединения Кремния с углеродом (карбид кремния SiC) и с бором (SiB3, SiB6, SiB12).
Получение Кремния
Я думаю это самая интересная часть, тут остановимся поподробнее.
В зависимости от предназначения различают:
1. Кремний электронного качества (т. н. «электронный кремний») — наиболее качественный кремний с содержанием кремния свыше 99,999 % по весу, удельное электрическое сопротивление кремния электронного качества может находиться в интервале примерно от 0,001 до 150 Ом•см, но при этом величина сопротивления должна быть обеспечена исключительно заданной примесью т. е. попадание в кристалл других примесей, хотя бы и обеспечивающих заданное удельное электрическое сопротивление, как правило, недопустимо.
2. Кремний солнечного качества (т. н. «солнечный кремний») — кремний с содержанием кремния свыше 99,99 % по весу, используемый для производства фотоэлектрических преобразователей (солнечных батарей). 
3. Технический кремний — блоки кремния поликристаллической структуры, полученного методом карботермического восстановления из чистого кварцевого песка; содержит 98 % кремния, основная примесь — углерод, отличается высоким содержанием легирующих элементов — бора, фосфора, алюминия; в основном используется для получения поликристаллического кремния.
Кремний технической чистоты (95-98%) получают в электрической дуге восстановлением кремнезема SiO2 между графитовыми электродами. В связи с развитием полупроводниковой техники разработаны методы получения чистого и особо чистого кремния. Это требует предварительного синтеза чистейших исходных соединений кремния, из которых кремний извлекают путем восстановления или термического разложения.
Поликристаллический кремний («поликремний») — наиболее чистая форма промышленно производимого кремния — полуфабрикат, получаемый очисткой технического кремния хлоридными и фторидными методами и используемый для производства моно- и мультикристаллического кремния.
Традиционно поликристаллический кремний получают из технического кремния путём перевода его в летучие силаны (моносилан, хлорсиланы, фторсиланы) с последующими разделением образующихся силанов, ректификационной очисткой выбранного силана и восстановлением силана до металлического кремния.
Чистый полупроводниковый кремний получают в двух видах: поликристаллический (восстановлением SiCl4 или SiHCl3 цинком или водородом, термическим разложением SiI4 и SiH4) и монокристаллический (бестигельной зонной плавкой и «вытягиванием» монокристалла из расплавленного кремния — метод Чохральского).
Тут можно увидеть процесс выращивания кремния, методом Чохральского.
Метод Чохральского — метод выращивания кристаллов путём вытягивания их вверх от свободной поверхности большого объёма расплава с инициацией начала кристаллизации путём приведения затравочного кристалла (или нескольких кристаллов) заданной структуры и кристаллографической ориентации в контакт со свободной поверхностью расплава.
Применение Кремния
Специально легированный кремний широко применяется как материал для изготовления полупроводниковых приборов (транзисторы, термисторы, силовые выпрямители тока, тиристоры; солнечные фотоэлементы, используемые в космических кораблях, а так же много всякой всячины).
Поскольку кремний прозрачен для лучей с длиной волны от 1 до 9 мкм, его применяют в инфракрасной оптике.
Кремний имеет разнообразные и все расширяющиеся области применения. В металлургии Si
используется для удаления растворенного в расплавленных металлах кислорода (раскисления).
Кремний является составной частью большого числа сплавов железа и цветных металлов.
Обычно Кремний придает сплавам повышенную устойчивость к коррозии, улучшает их литейные свойства и повышает механическую прочность; однако при большем его содержании Кремний может вызвать хрупкость.
Наибольшее значение имеют железные, медные и алюминиевые сплавы, содержащие кремний.
Кремнезем перерабатываются стекольной, цементной, керамической, электротехнической и другими отраслями промышленности.
Сверхчистый кремний преимущественно используется для производства одиночных электронных приборов (например процессор твоего компьютера) и однокристальных микросхем.
Чистый кремний, отходы сверхчистого кремния, очищенный металлургический кремний в виде кристаллического кремния являются основным сырьевым материалом для солнечной энергетики.
Монокристаллический кремний — помимо электроники и солнечной энергетики используется для изготовления зеркал газовых лазеров.
Сверхчистый кремний и продукт его производства
Кремний в организме
Кремний в организме находится в виде различных соединений, участвующих главным образом в образовании твердых скелетных частей и тканей. Особенно много кремния могут накапливать некоторые морские растения (например, диатомовые водоросли) и животные (например, кремнероговые губки, радиолярии), образующие при отмирании на дне океана мощные отложения оксида кремния (IV). В холодных морях и озерах преобладают биогенные илы, обогащенные кремнием, в тропических морях — известковые илы с низким содержанием кремния. Среди наземных растений много кремния накапливают злаки, осоки, пальмы, хвощи. У позвоночных животных содержание оксида кремния (IV) в зольных веществах 0,1-0,5%. В наибольших количествах кремний обнаружен в плотной соединительной ткани, почках, поджелудочной железе. В суточном рационе человека содержится до 1 г кремния. При высоком содержании в воздухе пыли оксида кремния (IV) она попадает в легкие человека и вызывает заболевание — силикоз.
Согласно современным исследованиям биосферы нашей планеты, самыми распространенными в ней, а значит, самыми значимыми для нашего здоровья элементами являются кислород (47%), кремний (29%), алюминий (8%), железо (4,7%), кальций (2,96%), натрий и калий (по 2,5%), магний (1,9%). На долю остальных приходится менее 1%.
Где в природе содержится кремний? Об этом говорит его название. Кремний, или «силициум», в переводе с греческого означает «скала», «утес». Его окислы являются основным элементом кристаллической решетки более 400 минералов. Соединения кремния находятся в песке, глине, почве. Именно кремний делает землю плодородной: если в ней мало кремнезема, то она не способна аккумулировать энергию солнца. Такие почвы бесплодны.
Какова же роль кремния в организме человека, если природа отвела ему так много места? Фундаментальные исследования по этой проблеме проводились в России в Институте кремния. Работы Д.Г.Звягинцева, М.Г.Воронкова, И.Г.Кузнецова и других ученых показали, что причины многих тяжелейших недугов кроются в дефиците кремния в организме, вызванном недостатком его в воде и продуктах питания.
Выяснилось, например, что кремний является основным элементом коллагеновых фибрилл, определяющих эластичность и гибкость соединительной ткани сухожилий, суставных хрящей, стенок кровеносных сосудов и кишечника, клапанного аппарата сердечно-сосудистой системы и сфинктеров желудочно-кишечного тракта.
Кроме того, практически все болезни кожи, волос и ногтей также говорят о нехватке кремния.
Всего в организме взрослого человека содержится около 1-2 г кремния. Концентрируется в костной и соединительной ткани, коже, волосах, щитовидной железе и лимфатических узлах. В организме кремний усваивается главным образом в тонкой и двенадцатиперстной кишке (около 4% от общего количества поступившего кремния).
Кремний выполняет в организме следующие функции:
Кремний участвует в метаболизме более 70 минеральных солей и большинства витаминов. При его недостатке снижается усвояемость кальция, железа, кобальта, марганца, фтора и других веществ и нарушается обмен веществ.
В последние годы значительно «помолодел» артрит, увеличилось число заболеваний желудочно-кишечного тракта и кожи у детей. Все это связано с дефицитом кремния в организме из-за сдвига питания в сторону рафинированных продуктов. Дефицит этого вещества, например у детей, сегодня составляет 50 и более процентов.
Благодаря своим химическим свойствам создавать заряженные коллоидные системы в растворах он оказывает неоценимую помощь нормальной микрофлоре кишечника в поддержании внутренней чистоты организма.
Коллоиды кремния обладают свойствами «приклеивать» к себе болезнетворные микроорганизмы: вирусы гриппа и ревматизма, гепатита и полиартрита, патогенные кокки и трихомонады, грибки Кандида и дрожжевые, образуя с ними комплексные соединения, которые выводятся из организма.
Напротив, полезная микрофлора кишечника (молочнокислые палочки, бифидо- и лактобактерии) с коллоидами не «слипаются» и остаются в кишечнике.
Широко применяемые сейчас антибиотики способствуют изменению электрического потенциала клеточных мембран нормальной микрофлоры. В результате она становится подверженной склеиванию коллоидами кремния, поэтому вместо нормализации микробного пейзажа кишечника при использовании антибиотиков развивается еще более тяжелая форма дисбактериоза.
Физиологическая потребность в Кремнии, мг в сутки:
| РАННИЙ ВОЗРАСТ | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Пол | Грудной | Преддошкольный | ||||
| 0-3 мес | 4-6 мес | 7-12 мес | 1-2 года | 2-3 года | ||
| Мужской | — | |||||
| Женский | ||||||
| ДОШКОЛЬНЫЙ И ШКОЛЬНЫЙ ВОЗРАСТ | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Пол | Дошкольный | Младший | Средний | Подростковый | ||
| 4-6 лет | 7-11 лет | 11-14 лет | 14-18 лет | |||
| Мужской | — | |||||
| Женский | ||||||
| ЗРЕЛЫЙ ВОЗРАСТ | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Пол | Взрослые | Пожилые | Беременные (2-ая половина) | Кормящие | ||
| 18-29 лет | 30-39 лет | 40-59 лет | старше 60 | |||
| Мужской | 30 | — | ||||
| Женский | ||||||
Верхний допустимый уровень потребления Кремния не установлен
Людям, страдающим остеопорозом, сердечнососудистыми заболеваниями, при болезни Альцгеймера рекомендуется увеличить содержание кремния в рационе.
Симптомы дефицита и передозировки кремния
Основные симптомы дефицита кремния в организме:
Источники кремния
Растительные: цельное зерно, продукты из хлебных злаков, свекла, соя, репа, редис, зеленые бобы, картофель, лук, топинамбур, водоросли, отруби, лесные ягоды, зелень, коричневый рис, абрикосы, бананы, вишня, изюм, инжир, капуста, кукуруза, сельдерей, орехи.
Также кремний присутствует в виноградном соке, винах и пиве.
Животные: икра, яйца.
Некоторое количество кремния содержится в минеральных водах.
Продукты богатые кремнием, Si
Полный список продуктов вы можете посмотреть в приложении «Мой здоровый рацион»