- Общая характеристика кремния
- Оксид кремния (IV)
- Кремниевая кислота и её соли
- дать общую характеристику кремния и его свойств
- рассмотреть соединения кремния и их свойства
- Охарактеризуйте кремний по его положению в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.
- Сравните известные вам свойства кремния и углерода.
![](https://onlineschool-1.hb.bizmrg.com/kjFj9OzX81y4_%D0%BA%D1%80%D0%B5%D0%BC.jpg)
В Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева кремний расположен под 14 порядковым номером, в третьем периоде, в IVA-группе. Его атом содержит 14 протонов в ядре и 14 электронов на электронной оболочке. Покажем схему строения атома кремния:
14Si 2ē, 8ē, 4ē.
Кремний имеет достаточно большой радиус атома, поэтому проявляет более слабые неметаллические свойства, чем углерод. Высшая степень окисления кремния +4, низшая степень окисления будет равна −4. Высшую степень окисления кремний проявляет в своём высшем оксиде , а низшую — в летучем водородном соединении силане .
Кремний в природе
Кремний — второй по распространённости элемент в земной коре (после кислорода). В свободном состоянии он не встречается, только в составе соединений.
![](https://onlineschool-1.hb.bizmrg.com/xjzftufjzrdP_%D0%B0%D1%81%D0%B1%D0%B5%D1%81%D1%82.jpg)
Интересное соединение кремния — асбест.
Данное вещество образовано цепочками кремний – кислород.
Он имеет волокнистую структуру. Раньше его свойства широко использовались человеком, но на данный момент использование асбеста ограниченно, так как он обладает канцерогенными свойствами.
![](https://onlineschool-1.hb.bizmrg.com/CsbhE4wJEf2l_%D1%81%D0%BB%D1%8E%D0%B4%D0%B0.jpg)
Слюда — минерал, состоящий из тончайших пластинок.
Кристаллы слюды расщепляются на тонкие, но прочные и упругие листочки. Кроме оксида кремния, в состав слюды входят оксиды алюминия и щелочных металлов. Она также находит широкое применение в различных сферах деятельности человека.
Некоторые природные минералы на основе оксида кремния содержат алюминий, их называют алюмосиликатами.
Также в природе широко распространены разновидности оксида кремния (IV), например, кремнезём, кварц, горный хрусталь, аметист, агат, речной песок и пр.
![](https://onlineschool-1.hb.bizmrg.com/EmmcLr3pNrZv_%D0%BA%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%BD.jpg)
Простое вещество кремний — вещество тёмно-серого цвета с металлическим блеском, полупроводник.
Кремний высокой чистоты используется в современных приборах. Процесс получения кремния, в котором должно содержаться не более 0,00000001 % примесей, технологически очень сложный. Ещё один способ получения такого кремния — разложение силана:
.
Химические свойства кремния
Кремний химически инертен при стандартных условиях.
Окислительные свойства кремний проявляет по отношению к металлам. Реакции соединения с металлами протекают при высокой температуре. Продуктами реакций являются силициды. Например:
.
С водородом кремний не взаимодействует. Чтобы получить летучее водородное соединение кремния силан, используют силициды активных металлов и воду или кислоту:
.
Восстановительные свойства кремний проявляет при взаимодействии с неметаллами (кислородом, галогенами), а также с некоторыми сложными веществами.
При комнатной температуре кремний реагирует только с фтором, образуется фторид кремния:
.
С кислородом кремний взаимодействует при температуре более 1 000 °С, образуется оксид кремния (IV):
.
Сложные вещества-окислители окисляют кремний до оксида кремния (IV):
.
При нагревании кремний способен реагировать с концентрированными растворами щелочей:
.
Образуется соль кремниевой кислоты, в данном случае силикат натрия.
Упражнение 1
Запишите уравнение реакции кремния с барием, хлором и концентрированным раствором гидроксида калия.
Оксид кремния (IV)
Оксид кремния (IV) — кислотный оксид, которому соответствует кремниевая кислота . С водой оксид кремния (IV) не реагирует, поэтому получить таким путём кремниевую кислоту нельзя.
Проявляя типичные кислотные свойства, оксид кремния (IV) реагирует с основными оксидами и щелочами с образованием солей кремниевой кислоты — силикатов:
,
.
Ещё один способ получения силикатов — сплавление оксида кремния (IV) с карбонатом:
.
Упражнение 2
Запишите уравнения реакций оксида кремния (IV) с оксидом цинка и гидроксидом лития.
Кремниевая кислота и её соли
![](https://onlineschool-1.hb.bizmrg.com/LKGrVqQo3Gvc_%D0%BA%D1%80%D0%B5%D0%BC%20%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB.jpg)
Формула кремниевой кислоты — .
Так как оксид кремния (IV) с водой не реагирует, кремниевую кислоту получают косвенным путём — реакцией обмена между силикатом и более сильной кислотой:
.
В результате реакции образуется студевидный осадок нерастворимой в воде кремниевой кислоты.
Кремниевая кислота очень слабая. Она не взаимодействует с металлами, основными оксидами и солями, но растворяется в щелочах:
.
Кремниевая кислота легко теряет воду и превращается в оксид кремния (IV) в виде пористой массы — так называемый силикагель, который находит широкое применение как адсорбент. Так, в коробки с обувью кладут силикагелевые шарики, они поддерживают влажность воздуха внутри упаковки.
Соли кремниевой кислоты — силикаты
Большинство солей кремниевой кислоты нерастворимо в воде, кроме силикатов натрия, кремния и лития. При большой концентрации растворы силикатов становятся вязкими. Такие растворы называют жидким стеклом, так как при высыхании они образуют крупинки силикатов, напоминающие осколки стекла.
Соединения кремния в живой природе
Оксид кремния — своеобразный жёсткий каркас в листьях и стеблях растений, благодаря этому они обладают упругостью.
Соединения кремния содержатся в колючках кактусов, кромках листьев камыша и кукурузы. Перья птиц и шерсть животных упруги и жестки благодаря содержанию кремния.
Применение кремния и его соединений
Чистый кремний широко используется в промышленности.
Микросхемы телефонов и компьютеров — миниатюрная пластинка из сверхчистого кремния.
Кремний способен преобразовывать световую энергию в электрическую. На этом свойстве основано действие солнечных батарей.
Кремний — компонент некоторых сплавов, например, силумина — сплава кремния с алюминием. Он лёгкий и прочный, используется для изготовления корпусов двигателей автомобилей.
Контрольные вопросы
- Дайте общую характеристику кремния и опишите его химические свойства.
- В чём особенность кремниевой кислоты? Как её получают?
- Даны растворы карбоната натрия, силиката натрия и нитрата калия. При помощи какого одного реактива можно распознать все три раствора?