הרבה מהשימושים המסחריים של צורן אינם דורשים הפרדה או עיבוד שלו מהצורה הטבעית. שימושים כאלה כוללים לבנים קרמיות, חרסית (חימר), חצץ, חרסינה וסוגי זכוכית שונים. צורן קרביד (SiC) הוא תרכובת מודרנית יותר של צורן, המשמש לליטוש, לשיוף וכחומר קרמי בעל חוזק גבוה. צורן הוא גם הבסיס למשפחת תרכובות הפולימרים סיליקון (Silicone). רוב הצורן הנקי (שאינו חלק מתרכובות כגון סיליקט) משמש כתוסף בעיבוד פלדות וביציקות אלומיניום.
לצורן נקי השפעה ניכרת על הכלכלה העולמית המודרנית, דרך תעשיית המיקרואלקטרוניקה, וזאת אף על פי שהיא צורכת פחות מ-10% מהצורן הנקי סה"כ. השימוש הנרחב בצורן בעל רמות ניקיון גבוהות מאוד בייצור מעגלים משולבים מהווה את הבסיס לרוב המחשבים, עליהם מושתתת מרבית הטכנולוגיה המודרנית.
תכונות.
תכונות כלליות.
בצורתו הגבישית, לצורן צבע אפור כהה וברק מתכתי. בשונה ממתכות, הצורן פריך והמוליכות החשמלית שלו נמוכה, ועל כן הוא מסווג כ"דמוי מתכת" (מטלואיד). זהו יסוד אדיש יחסית מבחינה כימית, הוא מגיב עם הלוגנים ומתכות אלקליות, אך אינו מושפע מחומצות (פרט לתערובת חומצה חנקתית וחומצה הידרופלואורית). צורן טהור מעביר 95% מתחום התת-אדום. בצורה זו הוא נמצא לעיתים רחוקות בטבע, ובדרך-כלל מופיע כצורן דו-חמצני (SiO2) הקרוי גם "סיליקה" או כתרכובות של סיליקון, חמצן ויסודות נוספים המכונות סיליקטים.
כמוליך למחצה.
ברוב המקרים כאשר מתייחסים לצורן בהקשרו כמוליך למחצה, מדובר על חד-גביש של צורן. הצורן הוא בעל מבנה גבישי המכונה מבנה יהלום. לחד גביש סיליקון פער אנרגיה לא ישיר של 1.12 אלקטרון וולט בטמפרטורת החדר. פער האנרגיה הלא-ישיר מהווה חיסרון בהתקנים אלקטרו-אופטיים, ואכן ליישומים כגון לייזרים, גלאים, נורות LED ועוד מעדיפים לפעמים להשתמש בחלופות יקרות יותר כגון מוליכים למחצה מורכבים המבוססים למשל על גליום ארסניד, שלהם פער אנרגיה ישיר. פער האנרגיה של הסיליקון תלוי בטמפרטורה (במעלות קלווין) באופן הבא:
formula_1
צורן נקי מאוד, המכונה גם צורן אינטרינזי, הוא בעל התנגדות חשמלית סגולית גבוהה מסדר גודל של formula_2, הנובעת מריכוז נמוך מאוד של נושאי מטען חופשיים, מסדר גודל של 1010 נושאי מטען לסמ"ק. לצורן נוהגים להוסיף מזהמים בריכוזים נמוכים מאוד על-מנת לכוונן את תכונותיו החשמליות בתהליך הנקרא אילוח, או בשמו הנפוץ יותר סימום (doping). הזיהומים מכונים מאלחים או מסממים (dopants). המאלחים הנפוצים ביותר בסיליקון הם היסודות בורון, ליצירת צורן מסוג P, והיסודות זרחן וארסן המשמשים ליצירת צורן מסוג N. באמצעות אילוח ניתן להגדיל את מוליכות הצורן פי מיליארד ויותר.
שימושים.
תחמוצות צורן הן המרכיב העיקרי בזכוכית, מלט וקרמיקה. בנוסף הצורן מרכיב בסיליקונים (Silicone) ופולימרים על בסיס צורן.
בצורתו החד-גבישית הצורן הוא המוליך למחצה החשוב והנפוץ ביותר בשימוש כיום, ומהווה את הבסיס לרוב השבבים האלקטרוניים.
סיליקון משמש גם בתאים סולאריים ממגוון סוגים, הן בצורתו החד-גבישית, וגם במבנה אמורפי (a-Si:H). אף על פי שהצורן פחות יעיל ממוליכים למחצה בעלי פער אנרגיה ישיר בתאים סולאריים, מחירו הנמוך יחסית ובשלות תהליכי הייצור הופכים אותו לאטרקטיבי כלכלית ביישומים רבים של אנרגיה סולארית.
היסטוריה.
צורן זוהה לראשונה על ידי אנטואן לבואזיה ב-1787, וב-1800 הוגדר בטעות כתרכובת על ידי האמפרי דייווי. ב-1811 ז'וזף לואי גה-ליסאק ולואי ז'אק תנר (Louis Jacques Thénard) הכינו צורן לא טהור באמצעות חימום אשלגן וצורן ארבע פלואורי (SiF4). בשנת 1824 הפיק יונס יעקב ברצליוס צורן טהור לאחר שזיקק את התוצר שקיבלו גיי-ליסק ולואי ז'אק תנר.
מכיוון שצורן הוא יסוד חשוב בתעשיית המוליכים למחצה וההיי-טק, נקרא אזור ההיי-טק בקליפורניה "עמק הסיליקון".
צורן בטבע.
הצורן הוא היסוד השני בשכיחותו בקרום כדור הארץ (אחרי חמצן), ומהווה 25.7% ממסתו. הצורן מופיע בחול, קוורץ, גרניט, בעיקר בצורת צורן דו-חמצני (הידוע גם בשם סיליקה) או סיליקטים (תרכובות של צורן, חמצן ומתכות שונות). המיקרוביולוג בנימין וולקני גילה כי צורן הוא מרכיב ביולוגי חיוני באצות.
ייצור.
צורן מופק מסחרית בחימום סיליקה טהורה בכבשן חשמלי, המשתמש באלקטרודות מפחמן. בטמפרטורה העולה על 1900°C, מתרחשת התגובה הבאה:
צורן נוזלי מצטבר בתחתית הכבשן, מנוקז ומקורר. בשיטה זו מתקבל צורן 99% טהור ואחד מתוצרי הלוואי הוא צורן קרביד SiC. על מנת להימנע מתוצר לוואי זה, ריכוז הצורן הטהור נשמר גבוה ואז מתרחשת התגובה הבאה:
formula_4
טיהור.
השימוש בצורן בתעשיית המוליכים למחצה דורש ייצור צורן טהור כמה שאפשר, שלא כבשימושים אחרים שבהם אפשר להסתפק באחוזי צורן נמוכים יחסית. שתי שיטות בולטות במיוחד:
טכניקה I.
טכניקות טיהור צורן ראשוניות התבססו על העובדה שכשצורן ניתך ולאחר מכן מתמצק, המצב המוצק מכיל צורן טהור יותר מהמצב הנוזלי. הטכניקה הראשונה, שתוארה ב-1919 ושימשה בייצור מכ"ם במלחמת העולם השנייה, כללה ריסוק צורן גבישי לאבקה והשרייתו בחומצה. כשצורן נטחן לאבקה, חלקים מזהמים (מרכיבים שאינם צורן) מופנים כלפי הצד החיצוני של גרגרי האבקה ונשטפים עם החומצה.
טכניקה II.
יותר קל לטהר צורן מתרכובות שלו מאשר מצורתו הגבישית. SiCl4 וSiH4 הן התרכובות השימושיות ביותר וכשהן במצב צבירה גז ונוגעות בצורן בטמפרטורה גבוהה, הן משתלבות איתו ויוצרות צורן טהור. בטכניקה הנפוצה ביותר, שנקראת "תהליך סימנס", מוטות צורן טהורים נחשפים ל-HSiCl3 גזי ב-1150°C. הצורן שבגז מצטרף למוטות הצורן בהתאם לתגובה הבאה:
formula_5
בשיטה נוספת, הפיקה חברת דופונט צורן טהור ברמה גבוהה כשחשפו SiCl4 לאבץ ב-950°C בהתאם לתגובה הבאה:
formula_6
בסופו של דבר טכניקה זו נזנחה לטובת "תהליך סימנס" מכיוון שהייתה כרוכה בבעיות רבות.
אמצעי זהירות.
מחלת ריאות בשם "צורנת" (או "סיליקוזיס") מופיעה אצל כורים, סתתים ושאר אנשים שעבדו ושאפו אבק סיליקה בכמויות גדולות.
יהדות אשכנז
יהדות אשכנז היא שמן הכולל של עדות יהודיות החולקות מסורת משותפת, שמקורן במרכז אירופה, במזרחה ובחלק ממערבה. החל מהמאה ה-9 הופיעו קהילות שפיתחו מאפיינים ייחודיים במרחב שבין נהרות הלואר והריין, בגבול צרפת-גרמניה הנוכחי, חבל ארץ אשר מכונה בשם "אשכנז" בספרות הרבנית. כבר במאות ה-11 וה-12 נדדו יושביהן גם לארצות הגובלות, כולל שטחי צ'כיה, אוסטריה, איטליה ואנגליה והביאו את מנהגיהם עמם. בנוסף למרחב אשכנזי מוגדל זה, החלה במאה ה-14 הגירה מאסיבית למזרח אירופה, לנחלות האיחוד הפולני-ליטאי לעתיד, כשהבאים לשם משליטים את אורחותיהם על היהודים המקומיים דוברי היודיאו-סלאבית. עד תקופה זו היוו בוהמיה ואוסטריה את "אשכנז המזרחית", אך החל מן המאה ה-16 פיתחה יהדות מזרח אירופה, במיוחד יהדות פולין, אפיון מובהק משלה וניתן היה להבדיל בינה לבין כלל האשכנזים במערב. במאה ה-19 החלה הגירה גדולה נוספת אל מחוץ לאירופה, ברובה לאמריקה ולארץ ישראל.
מאפייניה המשותפים של יהדות אשכנז היו בעיקר סידור התפילה שלה, נוסח אשכנז, ומאוחר יותר נוסח ספרד החסידי שנגזר ממנו ואומץ על ידי רבים; מסורת פסיקה הלכתית עצמאית שנמשכה מרבינו גרשום עבור ברמ"א, שהוסיף את "המפה" ל"שולחן ערוך", וכלה בפוסקים עד ימינו; הברה אשכנזית נבדלת של לשון הקודש; והניב היהודי-גרמני, היידיש, ששימש בעבר את כל שלוחותיה ועודנו דיאלקט יהודי נפוץ יחסית. בנוסף לכל אלה היו מגוון מנהגים ומסורות.
עד למאה ה-18 היוו האשכנזים, מאלזס ועד לשטחי אוקראינה וליטא המודרניות, מרחב תרבותי מאוחד למדי, למרות הגיוון בתוכו. תהליכי הטמיעה וההגירה שאירעו מאז שמו לכך קץ. הרוב התנתקו ממאפייניהם, אימצו את לשון הסביבה ואורחותיה, וגם האדוקים שימרו בעיקר מרכיבים דתיים מובהקים. עם זאת, פרטים שונים – כמו מאכלים מסוימים – מוסיפים להיות מוכרים מאוד.
מקור השם.
"אשכנז" מוזכרת בתנ"ך מספר פעמים, הן כאשכנז בנו של גומר בן יפת בן נח, ב, ברשימת צאצאי נוח שהפכו לראשי עמים, והן כשם אומה, כמו ב. בספרות העברית של ימי הביניים שימש השם "אשכנז" ככינוי לגרמניה, ובפרט לאזורים המערביים, הסמוכים לנהר הריין. ייתכן שהשימוש בשם זה ככינוי לגרמניה, נובע מהדמיון בצליל לשם "זאקסן" (אחת ממדינות גרמניה). משהחלו היהודים האשכנזים לנדוד ממערב למזרח אירופה, התרחבה תפוצתם הגאוגרפית של האשכנזים, והמונח "אשכנז" חל על כל דוברי-היידיש שנהגו לפי המסורת ההלכתית האשכנזית והתפללו בנוסח אשכנז, הן במרכז אירופה והן במזרחה.
מוצא.
התאוריה המקובלת היא, שמוצאם של יהודי אשכנז הוא בקבוצה קטנה של יהודים כפריים שחיו באזור נהר הריין במאות התשיעית והעשירית לכל המאוחר באימפריה הרומית הקדושה.
מחקר גנטי בהובלת פרופ' ארז לבנון מהפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת בר-אילן, מצא כי מקורם הגנטי של הרוב המוחלט של היהודים האשכנזים הוא בקבוצה מצומצמת של 350 יהודים בלבד שחיו לפני כ-800 שנה, בתקופה שבה שושלות תורשתיות יהודיות רבות אחרות נכחדו. מוצא הקבוצה מעורב – חציו אירופאי וחציו מזרח-תיכוני.
מחקר אחר, שהתמקד בחלק הנקבי של הגנום, שעובר מאם לבת במעין שושלת אימהית, מצא כי בקרב היהודים האשכנזים הרוב המכריע של השושלות האימהיות לא הגיעו מהמזרח התיכון או מהקווקז אלא מאירופה עצמה, וההשערה היא שנשים מקומיות דרום-אירופאיות התגיירו ונישאו למהגרים מהמזרח התיכון (הגנום הזכרי). קובץ מחקרים של 30 חוקרים מ-9 מדינות שפורסם באוניברסיטת וויין במישיגן, מראה כי מוצא היהודים האירופאים, המכונים אשכנזים, הוא לבנטיני ודרום-אירופאי.