Krzem

Krzem pod względem rozpowszechnienia na Ziemi zajmuje drugie miejsce po tlenie. Pomimo tego odkrycie pierwiastka nastąpiło stosunkowo późno, gdyż trudno jest zredukować jego tlenek, czyli krzemionkę, do wolnego pierwiastka. Natomiast biorąc pod uwagę jego rozpowszechnienie można powiedzieć, że krzem jest znany od czasów przedhistorycznych. Chociaż węgiel uznaliśmy za pierwiastek znany w czasach starożytnych, to trudno takie samo stwierdzenie wystosować w stosunku do krzemu. Węgiel występuje w naturze w stanie wolnym, natomiast rodzimy krzem jest niezwykle rzadko spotykany, a jeżeli już są to ziarna o wielkości około 0,3 mm, które można znaleźć w niektórych rejonach wulkanicznych Kamczatki. Z drugiej strony węgiel został uznany za pierwiastek raptem około 200 lat temu, i podobnie odkrycie krzemu związane jest z otrzymaniem tego pierwiastka w stanie wolnym.

W ciągu osiemnastego stulecia wielu chemików uważało, że krzemionka, uznana przez Lavoisiera za substancję podstawową, zawiera w swoim składzie nieznany pierwiastek i próbowało go wydzielić w stanie wolnym. H. Davy podjął bezowocne próby rozkładu krzemionki za pomocą prądu elektrycznego. Kolejny pomysł Davy’go polegał na reakcji par metalicznego potasu z rozżarzoną do czerwoności krzemionką. Również i ta próba nie zakończyła się sukcesem. W roku 1811 L. J. Gay-Lussac wraz L. Thénardem rozpoczęli próby otrzymania krzemu w stanie wolnym. Zaobserwowali oni bardzo gwałtowną reakcję pomiędzy potasem i czterofluorkiem krzemu, w wyniku której powstawał czerwonobrązowy związek. Jednak uczeni ci nie byli w stanie określić dokładnego składu otrzymanego związku, choć można przypuszczać, że uzyskali oni zanieczyszczony bezpostaciowy krzem. Szczęście uśmiechnęło się do J. Berzeliusa w 1823 roku. Ogrzewał on mieszaninę krzemionki, żelaza i węgla drzewnego do bardzo wysokiej temperatury otrzymując stop krzemu i żelaza, który mógł poddać analizie. W celu otrzymania czystego krzemu przeprowadził tę samą reakcję co Gay-Lussac i Thènard i również uzyskał brązową masę. Jednak w wyniku działania wody z masy wydzielały się bąbelki gazu, a na dnie naczynia, po wielokrotnym przemyciu zebrał się czysty krzem w formie amorficznego (bezpostaciowego) osadu z dodatkiem brązowego proszku zawierającego fluorokrzemian potasowy. Zanieczyszczenia udało się Berzeliusowi prostu odmyć w wyniku wielokrotnego przemywania osadu wodą. Berzelius opracował jeszcze jedną metodę otrzymywania krzemu. Metoda ta polegała na spiekaniu ze sobą potasu metalicznego z fluorokrzemianem potasowym, a następnie rozkład spieku wodą. W rezultacie wydzielał się czysty krzem. Krystaliczny krzem został otrzymany po raz pierwszy przez francuskiego chemika Henri Étienne Sainte-Claire Deville’a w 1854 roku. W tym celu wykorzystał on elektrolizę chloroglinianiu sodowego zawierającego około 10% krzemu

Nazwa pierwiastka, krzem – silicium – wywodzi się od łacińskiego słowa „silex” oznaczającego twardy kamień.