Кремний и его соединения

Кремний и его соединения

Кремний в виде кристаллов входит в состав горных пород образует бесцветные кристалла кварца и горного хрусталя на его основе создано промышленное производство керамики, стекла, цемента полупроводник по распространению в земной коре занимает 2-е место после кислорода (26 %) В природе встречается в виде оксидов, силикатов и алюмосиликатов его оксиды являются основной частью песка и глины

Кремний – кристаллическое вещество темно-серого цвета с металлическим блеском. Кристаллическая решетка кремния напоминает структуру алмаза.

Кристаллическая решётка кремния Кремний – неметалл с атомной кристаллической решеткой.

Структура кремния аналогична структуре алмаза. В его кристалле каждый атом окружен четырьмя другими и связан с ними ковалентной связью, которая значительно слабее, чем между атомами углерода в алмазе. В кристалле кремния даже при обычных условиях часть ковалентных связей разрушается.

Структура связей атома кремния в кристаллической решетке

Строение атома Si 14 )2e)8e)4e

Соединения кремния 0 +4 +2 Примеры: Si, SiO2, SiO.

Физические свойства кремния Темно-серые, блестящие, непрозрачные кристаллы Хрупкий Твердый Тугоплавкий, Плохой проводник тока

Химические свойства кремния а) восстановительные 1) Si + O2 =SiO2 2) Si + 2CL2 = SiCL4 3) Si + S = SiS2 4)Si + 2H2O (пар) = SiO2 + H2 5)Si + C = SiC (карборунд) 6)Si +2NaOH(конц) + H2O = Na2SiO3 + H2 б) окислительные Si + 2Ca = Ca2Si

Методы получения кремния В промышленности кремний получают восстановлением кремнезема SiO2 коксом в электрических печах при 1500-17000С: SiO2 + 2C Si + 2CO В лаборатории: SiO2 + 2Mg Si + 2MgO 3SiO2 + 4Al 3Si + 2Al2O3 Чистый кремний получают: SiCl4 + 2Zn↑ Si + ZnCl2

Применение кремния материал для электроники материал для сосудов; компонент сплавов с железом; - сверхчистый кремний – полупроводник для солнечных батарей

Соединения кремния 1. Оксид кремния (IV) Оксид кремния SiO2 (IV) называют также кремнеземом. Физические свойства: бесцветное, твердое тугоплавкое вещество (температура плавления 1700°С), твердый

Модификации кремнезёма (кварца) кристаллический кремнезем — в виде минерала кварца и его разновидностей (горный хрусталь, халцедон, агат, яшма, аметист, авантюрин, цитрин, кремень). Кварц составляет основу кварцевых песков, широко используемых в строительстве и в силикатной промышленности; 2) аморфный кремнезем (кварцевое стекло, диатомит, трепел)

Кварц – SiO2 кристаллическая модификация Кварцевое стекло - SiO2 Аморфная модификация

SiO2 кристаллизуется в атомной решетке Каждый атом кремния заключен в тетраэдр из 4 атомов кислорода. При этом атом кремния находится в центре, а по вершинам тетраэдра расположены атомы кислорода.

Весь кусок кремнезема SiO2 можно рассматривать как кристалл, формула которого (SiO2)n. Такое строение оксида кремния (IV) обусловливает его высокую твердость и тугоплавкость

Химические свойства оксида кремния (IV) Относится к кислотным оксидам: 1. При сплавлении его с твердыми щелочами, основными оксидами и карбонатами образуются соли кремниевой кислоты: метасиликаты. а) SiO2 + 2NaOH H2O+ Na2SiO3 б) SiO2 + CaO CaSiO3 в) SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 ↑

2. Реагирует со щелочами в растворе (образует ортосиликаты). Кип. SiO2 (ам.)+ 4NaOH Na4SiO4+ 2H2O 3. Взаимодействует только с плавиковой кислотой: SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O

4. Восстанавливается углеродом, магнием, железом (в доменном процессе). Кип а) SiO2 + 3C(кокс) SiC+CO б)SiO2 + 2Mg Si+ 2MgO 5. В воде оксид кремния (IV) не растворяется и с ней химически не взаимодействует.

Кремневые кислоты H2SiO3 — кислота очень слабая, в воде мало растворима. Состав кремниевых кислот представляют в виде формул: nSiO2*mH2O. Кислоты с различным числом m легко переходят друг в друга и не могут быть выделены в чистом виде.

Силикаты Силикаты – химические соединения, содержащие кремнекислотные остатки различного состава [SinOm]. Основа всех силикатов - кремнекислородный тетраэдр [SiO4], в центре которого расположен атом кремния, а в вершинах – атомы кислорода.

Применение силикатов в качестве жидкого стекла - концентрированных растворов силикатов калия и натрия; его используют: а) при изготовлении клея и водонепроницаемых тканей. б) при изготовлении кислотоупорных бетонов, в) изготовления замазок, конторского клея. г) пропитка тканей, дерева и бумаги для придания им огнестойкости и водонепроницаемости.

Кремний в отличии от углерода в свободном виде в природе не встречается. Кремний может быть, как окислителем так и восстановителем. Оксид кремния в отличии от оксида углерода (IV) с водой не взаимодействует. Кремний - полупроводник, его соединение используют для получения стекла, цемента, бетона, а также для получения кирпича, фарфора, фаянса и изделия из них. Выводы: