с кислотами

Строение кремния

Кремний - элемент третьего периода главной подгруппы IV группы Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Электронное строение атома кремния отражается конфигурацией:

1s22s22p63s23p2

На внешнем энергетическом уровне атома углерода содержится 4 электрона, поэтому максимальная валентность кремния - IV. Кремний проявляет степени окисления:

· Si0+4e¯→Si−4 окислитель

· Si0−2e¯→Si+2 восстановитель

· Si0−4e¯→Si+4 восстановитель

Кремний – типичный неметалл, в зависимости от типа превращения элемент может быть окислителем и восстановителем.

Аллотропные модификации кремния

Различают аморфный и кристаллический кремний.

Нахождение в природе

Кремний – второй по распространенности элемент на Земле после кислорода. В свободном виде кремний не встречается, бывает только в виде соединений. Наиболее химически устойчивым соединением кремния является оксид кремния (IV), или кремнезем. Кристаллический кремнезем находится в природе главным образом в виде песка и минералов: кварца, горного хрусталя.

Кремний входит в состав многих полудрагоценных камней (агат, аметист, яшма и др.) и в состав породообразующих минералов – силикатов и алюмосиликатов (полевых шпатов, глин, слюд и др.).

Получение кремния

Кремний применяют главным образом для изготовления полупроводниковых приборов, в том числе солнечных батарей, получения сплавов, восстановления металлов из оксидов.

В лаборатории: кремний получают из кремнезема(SiO2) восстановлением магнием или алюминием:

SiO2+2Mg=Si+2MgO

3SiO2+4Al=3Si+2Al2O3

В промышленности его также получают восстановлением из оксида. В качестве восстановителя используют кокс:

SiO2+2C=Si+2CO

Кремний, полученный таким образом, содержит примеси, поскольку может напрямую взаимодействовать с углеродом: Si+C=SiC (карбид кремния)

Для получения чистого кремния используют другой способ: тетрахлорид кремния восстанавливают водородом при 1200 °С:

SiCl4+2H2→1200∘CSi+4HCl

или проводят термическое разложение силана:

SiH4→t,∘CSi+2H2↑

Химические свойства кремния

Кремний — темно-серое вещество с металлическим блеском. Он хрупок и, как и углерод, тугоплавок. Обладает полупроводниковыми свойствами. В химических реакциях проявляет свойства восстановителя.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ПРОСТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

1) c металлами:

Окислительные свойства почти не характерны для кремния, однако при взаимодействии с металлами кремний восстанавливается, образуя силициды MenSi:

Si+2Mg=Mg2Si

2) с галогенами:

В силу высокой инертности непосредственно взаимодействует только со фтором, при этом проявляет восстановительные свойства:

Si+2F2=SiF4

С хлором реагирует при нагревании до 400–600 ∘C:

Si+2Cl2→400−600∘CSiCl4

3) с кислородом:

Измельченный кремний при нагревании до 400–600 ∘C реагирует с кислородом:

Si+O2→400−600∘CSiO2

образует также соединение с водородом — силан SiH_4 (аналог метана): НSi+2Н2=SiH4.

4) с другими неметаллами:

При очень высокой температуре около 2000 ∘C, образуя карбид кремния SiC- карборунд, кристаллическое, построенное по типу алмаза вещество):

Si+C→2000∘CSiC

При 1000 ∘C реагирует с азотом, образуя нитрид кремния ( Si3N4):

3Si+2N2→1000∘CSi3N4

С водородом невзаимодействует.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СО СЛОЖНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

5) с кислотами

Кремний устойчив к действию кислот, в кислой среде он покрывается нерастворимой пленкой оксида и пассивируется. Кремний взаимодействует только со смесью плавиковой и азотной кислот:

3Si+4HNO3+18HF=3H2[SiF6]+4NO+8H2O

12 Следующая ⇒