Химия кремния и его соединений

Общая характеристика кремния и его физических свойств

Кремний располагается в IV группе, главной (А) подгруппе, в третьем периоде, третьем ряду периодической системы. О нем в периодической системе имеются сведения: Si — химический знак (две буквы латинского названия, показывающие, что это кремний, один его атом и 28 мае. ч.); А_{г Si} = 28 показывает, что масса атома кремния в 28 раз больше массы 1 а. е. м., а в ядре атома содержится 28 нуклонов; № кремния — 14, т. е. в ядре атома содержится 14 протонов, а в электронной оболочке 14 электронов. A/_Si = 28 г/моль.

(Изобразите схему, полные электронную и электроннографическую формулы атома кремния.)

Краткие электронные и графические формулы, объясняющие валентные состояния:

Валентность II для кремния не характерна. Он проявляет С. О. = -4; 0; +4.

Кремний — «царь» неорганической природы. Он занимает второе (после кислорода) место по распространению в литосфере (29,5% по массе). Встречается в виде соединений. Наиболее распространенное соединение — диоксид кремния Si0₂ в форме различных природных модификаций (кварцевый песок, диатомит, горный хрусталь и т. д.). Кремний входит в состав гранита, каолина, глин, различных видов слюды, силикатных и алюмосиликатных минералов, а также в состав живых организмов, например диатомовых водорослей, образуя их скелет. После гибели этих водорослей накапливаются месторождения диатомита или трепела. Много кремния содержится в тканях хвощей. Кремний образует большое разнообразие веществ, в том числе органических, называемых кремнийорганическими соединениями. Кремний — твердое вещество, которое может быть кристаллическим (Si_KpHCT) или аморфным (Si_aM0|xj)H); p (Si_{aMopJ = 2,33 r/см^[1][2][3]; p (SiKp«CT) = 2,4 г/см^[3]. Кристаллический кремний имеет решетку, подобную таковой для алмаза. Это тугоплавкое вещество (/^ = 1480 °С) с металлическим блеском и полупроводниковыми свойствами.}

Задания для самостоятельной работы.

1. Кремний взаимодействует с металлами, образуя силициды:

2. Реагирует с неметаллами (кислородом, фтором и т. д.):

3. Взаимодействуете щелочами, образуя силикаты:

4. Реагирует с фтороводородной кислотой (с другими кислотами не взаимодействует) при обычных условиях, так как тетрафторид кремния — газ и прочное химическое соединение (принципиальное отличие кремния от других неметаллов):

Аморфный кремний реакционноспособнее кристаллического.

В лаборатории кремний не получают. В промышленности получают аморфный и кристаллический кремний.

1. Воздействуя на кремнезем магнием получают аморфный кремний:

2. Кремнезем, реагируя с углеродом, образует кристаллический кремний:

Кремний используют в электронике, при производстве компьютеров (он полупроводник). Его применяют как легирующий компонент при изготовлении особых сортов стали (кислотостойких сталей), для получения некоторых соединений кремния, для изготовления солнечных батарей и т. д.

Задания для самостоятельной работы^[5][6][7]

• 4. Приведите два обоснованных примера, иллюстрирующих применение кремния.
• 5. Приведите два обоснованных примера, иллюстрирующих экологическую роль кремния.

• [1] Поясните, где и почему располагается кремний в периодическойсистеме.
• [2] Поясните, каковы максимальная положительная и отрицательнаястепени окисления кремния. Ответ обоснуйте.
• [3] Поясните, можно или нет с помощью весов определить аллотропную модификацию кремния. Ответ подтвердите расчетом массы образцовобъемом 0,5 дм³.
• [4] Поясните, можно или нет с помощью весов определить аллотропную модификацию кремния. Ответ подтвердите расчетом массы образцовобъемом 0,5 дм³.
• [5] Поясните, почему аморфный кремний активнее кристаллического;напишите уравнения реакций их получения.
• [6] Поясните, почему кремний реагируете плавиковой кислотой.
• [7] Приведите три примера, иллюстрирующих химические свойствакремния.