Кремний – твёрдый неметалл, входящий в состав горных пород. При обычных условиях инертен, но при нагревании проявляет окислительные и восстановительные свойства. Химические свойства кремния использует силикатная промышленность для изготовления стекла, зеркал, электроники, строительного материала.
Кремний – хрупкий полупроводник с высокими температурами правления и кипения. Относительно лёгкий неметалл: плотность составляет 2,33 г/см3.
В чистом виде кремний не встречается. Входит в состав песка, кварца, агата, аметиста и других пород.
Реакции с неметаллами
При взаимодействии с неметаллами кремний проявляет восстановительные свойства – отдаёт электроны. Реакции возможны только при сильном нагревании. При нормальных условиях кремний реагирует только с фтором. Реакции с основными неметаллами приведены в таблице.
|
Элемент |
Описание |
Реакция |
|
Фтор |
При обычных условиях |
Si + 2F2 → SiF4 |
|
Кислород |
Взаимодействует при 600°C с образованием диоксида (песка) |
Si + O2 → SiO2 |
|
Хлор |
Реагирует при 400°C |
Si + 2Cl2 → SiCl4 |
|
Углерод |
Реагирует при 2000°C с образованием карборунда |
Si + C → SiC |
|
Азот |
Протекает при 1000°C |
3Si + 2N2 → Si3N4 |
|
Сера |
Реагирует при 1000°C |
Si + 2S → SiS2 |
|
Бор |
Взаимодействует при 2000°C |
Si + 3B → B3Si |
Гидрид кремния – силан (SiH4) – можно получить путём разложения силицидов кислотой. Например, Mg2Si + 2H2SO4 → SiH4 + 2MgSO4.
Взаимодействие с металлами
Окислительные свойства кремний проявляет только в реакциях с металлами. При сплавлении образуются соли – силициды:
- Si + 2Mg → Mg2Si;
- Si + 2Ca → Ca2Si;
- Si + Na → NaSi;
- 2Si + Fe → FeSi2.
Силициды используются в промышленности для производства сплавов и материалов. В качестве сверхпроводника используется силицид ванадия (V3Si), полупроводника – силицид рения (ReSi).
Реакции со сложными веществами
Помимо простых веществ кремний реагирует со сложными соединениями – кислотами и щелочами. Основные реакции описаны в таблице.
|
Реакция |
Описание |
Уравнение |
|
С галогеноводородами |
Реагирует с плавиковой кислотой при обычных условиях, с соляной кислотой – при 300°С, с бромоводородом – при 500°С |
– Si + 4HF → SiF4 + 2H2; – Si + 4HCl → SiCl4 + 2H2; – Si + 4HBr → SiBr4 + 2H2 |
|
С кислотами |
Является устойчивым по отношению к кислотам, покрываясь оксидной плёнкой. Реакция идёт только со смесью азотной и плавиковой кислот |
3Si + 4HNO3 + 18HF → 3H2[SiF6] + 4NO + 8H2O |
|
Со щелочами |
В водных растворах растворяется, образуя силикаты и водород |
Si + 2KOH + H2O → K2SiO3 + H2 |
При 1200°C кремний реагирует с диоксидом, образуя монооксид: Si + SiO2 → SiO.
Что мы узнали?
Кремний – хрупкий неметалл, взаимодействующий с металлами, неметаллами и сложными веществами. В реакциях с металлами проявляет свойства окислителя, с неметаллами – восстановителя. Реагирует при нормальных условиях только с фтором, плавиковой кислотой (в том числе вместе с азотной кислотой), со щелочами. Остальные реакции протекают при повышенных температурах.
