Кремний (Si) – второй по распространённости в земной коре неметалл после кислорода. В природе находится в составе соединений, в чистом виде встречается редко. Строение атома кремния определяет свойства элемента.
Схема строения атома кремния – 1s22s22p63s23p2 или +14 Si)2)8)4.
Физические свойства
Кремний – твёрдый тёмно-серый элемент с металлическим блеском. Является полупроводником. Имеет одну модификацию, схожую по структуре с аллотропной модификацией углерода – алмазом. Однако связи между атомами кремния не такие прочные, как между атомами углерода.
Кремний встречается в природе в составе песка, глины, кварца, силикатов. Диоксид кремния (SiO2) – песок. Получают кремний путём прокаливания песка с углеродом (углём) или металлами:
- 2C + SiO2 t˚→ Si + 2CO;
- 3SiO2 + 4Al → 3Si + 2Al2O3;
- 2Mg + SiO2 t˚→ Si + 2MgO.
Кремний используют для производства радиоэлементов, фотоэлементов, при производстве жароупорных материалов.
Химические свойства
Благодаря электронному строению кремний способен реагировать с другими элементами, принимая или отдавая электроны. В реакциях с металлами выступает в роли восстановителя, с неметаллами – окислителя. При оптимальных условиях кремний реагирует только с фтором:
При нагревании реагирует:
- с кислородом (600°C) – Si + O2 → SiO2;
- с хлором (400°C) – Si + 2Cl2 → SiCl4;
- с углеродом (2000°C) – Si + C → SiC;
- с азотом (1000°C) – 3Si + 2N2 → Si3N4.
Является окислителем в реакциях с металлами:
Может реагировать с концентрированными щелочами с выделением водорода:
Кремний не реагирует непосредственно с водородом и кислотами, кроме плавиковой кислоты HF: Si + 6HF → H2[SiF6] + 2H2 или Si + 4HF → SiF4 + 2H2. Соединение с водородом – силан (SiH4) – получают разложением соли кислотой – Mg2Si + 2H2SO4 → SiH4 + 2MgSO4.
Что мы узнали?
Кремний – неметалл четвёртой группы периодической системы. На внешнем энергетическом уровне атома располагается четыре электрона. Имеет степень окисления +2. В природе находится в соединениях в виде глины, песка, кварца и других веществ. Существует только одна модификация кремния, схожая с алмазом. Получают кремний путём нагревания песка с углём или металлами. Реагирует элемент с неметаллами, металлами и щелочами. С водородом и кислотами (исключение – HF) не реагирует.
