Кремний
Кремний - неметаллический элемент IVa группы периодической таблицы Д.И. Менделеева. Второй после кислорода элемент по распространенности в земной коре.
В чистом виде в природе практически отсутствует. Чаще всего встречается в виде кремнезема - SiO2 - песок, песчаник, кварц, глина.
Кремниевая (силиконовая) долина
Регион в штате Калифорния (США), отличающийся большой плотностью высоко технологичных компаний, связанных с производством компьютеров и микропроцессоров.
Кремний является природным полупроводником, используется как основной материал для производства микросхем. Кремний ближе, чем вы думаете: внутри гаджета, которым вы пользуетесь ;)
Основное и возбужденное состояние кремния
При возбуждении атома кремния электроны на s-подуровне распариваются и один из них переходит на p-подуровень.
Природные соединения
В природе кремний встречается в виде следующих соединений:
- SiO2 - кварц, кремнезем, гранит, песчаник, песок, глина
- SiO2 с примесью Fe3+ - цитрин
- SiO2 с примесью Fe2+ и Fe3+ - аметист
Получение
В промышленности кремний получают путем восстановления кремнезема в электрических печах, алюминотермией.
SiO2 + C → (t) Si + CO2↑
SiO2 + Al → (t) Si+ Al2O3
В лабораторных условиях мелкий белый песок прокаливают с магнием:
SiO2 + Mg → (t) MgO + Si
Химические свойства
- Реакции с неметаллами
- Реакции с металлами
- Реакция с щелочами
При обычных условиях без нагревания кремний реагирует только со фтором.
Si + F2 → SiF4
При нагревании кремний вступает в реакции с остальными галогенами (Cl, Br, I), углеродом, кислородом. При очень высоких температурах (1200 °C) кремний с кислородом образует оксид кремния II - несолеобразующий оксид.
Si + Cl2 → (t) SiCl4
Si + C → (t) SiC
Si + O2 → (t) SiO2
Si + O2 → (t = 1200 °C) SiO
В подобных реакциях кремния проявляет свои окислительные способности.
Ca + Si → Ca2Si (силицид кальция)
С целью травления (удаления поверхностного слоя материала) кремниевые изделия можно погружать в раствор щелочи.
KOH + Si → K2SiO3 + H2↑
Оксид кремния IV - SiO2
Оксид кремния IV имеет атомное строение, обладает высокой прочностью и твердостью. Плавится при температуре +1730 °C градусов.
Получение
В промышленности оксид кремния IV получают нагреванием кремния в атмосфере кислорода.
Si + O2 → SiO2
В лабораторных условиях проводят реакция силиката натрия с уксусной кислотой. Кремниевая кислота сразу же распадается на SiO2, который выпадает в осадок, и воду.
Na2SiO3 + CH3COOH → CH3COONa + H2SiO3↓
H2SiO3 → SiO2 + H2O
Химические свойства
- Реакции с кислотами
- Реакции с основными оксидами и щелочами
- С карбонатами
Химически SiO2 устойчив к действию кислот, однако вступает в реакцию с газообразным фтороводородом (газом) и плавиковой кислотой (жидкостью).
SiO2 + HF → SiF4 + H2O
SiO2 является кислотным оксидом, соответствует кремниевой кислоте. Вступая в реакции с основными оксидами и щелочами, образует соли данной кислоты - силикаты.
MgO + SiO2 → MgSiO3
NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O
Так как чаще всего кислотные оксиды с солями не реагируют, тем более необычной кажется реакция оксида кремния IV с карбонатами.
K2CO3 + SiO2 → K2SiO3 + CO2↑
Кремниевая кислота
Слабая, малорастворимая в воде кислота. Ее соли носят название - силикаты.
Получение
Поскольку кремниевая кислота малорастворима, то банальной реакцией SiO2 с водой ее не получить. Эту задачу решают в две стадии через ее соли - силикаты.
LiOH + SiO2 → Li2SiO3 + H2O
Li2SiO3 + HCl → LiCl + H2SiO3↓
Химические свойства
Кремниевая кислота слабая, нестойкая, легко распадается на воду и оксид кремния IV.
H2SiO3 → H2O + SiO2
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2025
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.