Материал: Неорганическая химия - курс лекций-презентаций
Кремний. Физические свойства
Кристаллический кремний – вещество темно-серого цвета со стальным блеском.
Кристаллическая решетка типа алмаза.
Обладает большой твердостью: царапает стекло.
Очень хрупок. Плотность 2,33 г/см3.
В сверхчистом виде применяется для изготовления полупроводников.
Кремний как полупроводник имеет преимущество перед германием.
Из него изготовляются так называемые солнечные батареи,
которые служат для непосредственного превращения солнечного света в электрическую энергию (питание радиоустановок космических кораблей).
Кремний состоит из трех стабильных изотопов:
1428 Si, 2914Si, 3014Si.
Кремний. Химические свойства
По химическим свойствам кремний, как и углерод,
является неметаллом.
Но металличность выражена сильнее, чем у углерода, так как он имеет большую величину атомного радиуса
(0,118 нм).
У атомов кремния на внешнем энергетическом уровне 4 электрона.
Поэтому для кремния характерна степень окисления как – 4, так + 4 (известно соединение SiO, где степень окисления кремния +2).
Однако способность принимать электроны у кремния выражена слабее, чем у углерода.
Поэтому его соединение с водородом SiH4 менее
прочно, чем СН4.
Кремний. Химические свойства
Кислоты (кроме смеси НF и НNО3) на кремний не действуют. Однако он реагирует с растворенными или расплавленными щелочами:
Si +2NaOH +H2O = Na2SiO3 +H2 ↑.
При высокой температуре кремний соединяется с углем, образуя карбид кремния SiС (карборунд).
Это очень твердое вещество, из которого изготовляют точильные и шлифовальные камни. Химически весьма стоек.
При нагревании кремний реагирует со многими металлами:
Si +2Mg = Mg2Si.
Соединения металлов с кремнием называются силицидами.
С водородом кремний непосредственно не соединяется, но его водородные соединения известны.
Кремний. Химические свойства
Они образуют гомологический ряд кремневодородов (силанов) общей формулы SinH2n+2 (аналогия с углеродом).
Oднако известно только восемь членов ряда.
Cвязи Si – Н слабее, чем связи С – Н.
Поэтому кремневодороды по сравнению с
соответствующими углеводородами менее устойчивы и более реакционноспособны.
Простейшее водородное соединение – силан SiН4 –
получается при действии на силицид магния соляной
кислотой: Mg2Si +4HCl = 2MgCl2 +SiH4 ↑.
Силан – ядовитый газ с неприятным запахом,
самовоспламеняется на воздухе:
SiH4 +2О2 = 2Н2О+SiО2.
Оксид кремния (IV)
Оксид кремния (IV), или кремнезем,– твердое, очень тугоплавкое вещество. Распространен в природе в двух видах.
1. Kристаллический кремнезем – в виде минерала кварца и его разновидностей (горный хрусталь,
хальцедон, агат, яшма, кремень).
Кварц составляет основу кварцевых песков, широко используемых в строительстве и в силикатной промышленности.
2. Aморфный кремнезем – в виде минерала опала
состава SiO2·nН20.
Землистыми формами аморфного кремнезема являются диатомит, трепел (инфузорная земля).
Примером искусственного аморфного безводного
кремнезема может служить силикагель.