Характеристика элемента кремния

Кремний — химический элемент IV группы периодической системы Менделеева, атомный номер 14, атомная масса 28,0855. Каковы свойства кремния и каковы его характеристики?

Общая химическая характеристика кремния

Кремний — элемент третьего периода IVA группы, элемент р. Атом кремния имеет пять незанятых d-орбиталей. При его участии кремний образует соединения, в которых его координационное число равно 6. Для кремния характерно образование цепочек, в которых чередуются атомы кремния и кислорода, соединенные прочными связями.

Рис. 1. Кремний.

Кремний встречается в природе в связанном виде: более половины земной коры состоит из кремнезема SiO2, алюмосиликатных силикатных пород типа каолинита Al2O3*2SiO2*2H2O, основных составляющих песка и глины.

Этот элемент получил свое название от минерала с латинским названием silisium (silex означает кремень). Русское название «кремний» было введено в 1834 г академиком Г. И. Гессом.

Физические свойства

Известны аморфный и кристаллический кремний. Природа кристаллического кремния такова, что он представляет собой хрупкое, тугоплавкое, темно-серое кристаллическое вещество с металлическим блеском и незначительной электропроводностью.

Расположение атомов Si такое же, как у атомов C в алмазе. Каждый атом кремния находится в центре тетраэдра и ковалентно связан с четырьмя другими атомами кремния. Аморфный кремний представляет собой коричневый порошок, обладающий большей реакционной способностью.

Кремний в природе имеет три стабильных изотопа

Рис. 2. Изотопы кремния.

Химические свойства

Поскольку атом кремния имеет четыре электрона на внешнем энергетическом уровне, его характерные степени окисления +4 и -4. Кремнийсодержащие соединения со степенью окисления +2 встречаются редко.

В соединениях кремний проявляет валентность IV, взаимодействуя при нагревании с простыми веществами (фтор, хлор, кислород, углерод).

В обычных условиях из простых веществ кремний реагирует только с фтором:

Si+2F2=SiF4 (тетрафторид кремния)

Рис. 3. Тетрафторид кремния.

С кислородом и фтором реакции протекают при +400-+600 градусах:

Si+O2=SiO2

Si+2Cl=SiCl4 (тетрахлорид кремния)

Кремний не реагирует с кислотами. Только порошкообразный аморфный кремний реагирует с плавиковой кислотой.

Кремний взаимодействует с горячими щелочными растворами, образуя силикаты и водород:

Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2

Кремний химически взаимодействует со многими металлами, образуя силициды:

2Ca+Si=Ca2Si (силицид кальция)

2Mg+Si=Mg2Si (силицид магния)

При действии соляной кислоты на силицид магния Mg2Si образуется силан SiH4:

Mg2Si+4HCl=SiH4+2MgCl2

Силан — бесцветный ядовитый газ, аналог метана, самовоспламеняется на воздухе и сгорает с образованием оксида кремния и воды:

SiH4+2O2=SiO2+2H2O

Поделиться:
×
Рекомендуем посмотреть