Химические свойства кремния непосредственно связаны с периодической таблицей Менделеева и реакциями с веществами. Является вторым по распространенности компонентом в земной коре. Почти не существует в самостоятельном виде. Наиболее часто встречается как кремнезит SiO 2 в песке, кварце, глине.
Строение кремния
Кремний находится в таблице Менделеева в 3 периоде 4 группы. Электронная конфигурация атома кремния отображается в виде 1s2s2p3s3p. Внешний уровень энергетически содержит 4 электрона и соответствующую валентность. Кремниевые свойства в плане окисления проявляются так:
- Si 0+4e=Si- 4 элемент становится окислителем.
- Si 0−2 e=Si-2, в такой степени окисления восстановитель
- Si 0−4 e=Si+4 также выявляются восстановительные свойства.
Указанный элемент является нетипичным металлом в химии. В зависимости от того, какой тип превращения используется при реакциях (h2si03, koh, si2), он может окислителем или восстановителем. Он может реагировать и проявлять окислительные свойства в различных уравнениях с выделением иных веществ.
Также различают аллотропные кремниевые модификации. В первом случае аморфная вариация представляет собой бурого цвета с алмазоподобной структурой. Кристаллическая аллотропия имеет металлический блеск, кубическую конструкцию и инертен.
Получение элемента
Элемент используется в основном для изготовления приборов полупроводникового типа. Среди них есть энергонезависимые батареи, сплавы, а устройства, позволяющие восстанавливать металл из оксидов. Различают создание кремния в лабораториях и промышленности.
Лабораторным способом силициум получают из кремнезема благодаря восстановительным процессам с участием магния или алюминия. Уравнения записываются таким образом: SiO 2+2Mg=Si+2MgO и 3sio2+4Al=3Si+2Al2O3.
В промышленности создают кремниевый элемент с помощью восстановления из оксидов. В роли восстановителя применяется кокс SiO 2+2C=Si+2CO. Полученный таким методом силициум содержит примеси, так как может непосредственно соединяться с углеродом в виде Si+C=SiC, то есть карбида кремниевого без содержания серы.
Если же необходим чистый вариант силициума, то лучше всего применить второй способ. Для этого тетрахлорид кремния SiCl4 восстанавливают при помощи водорода H2 и температуры 1200 градусов Si+4HCl. В других случаях можно произвести разделение силана термическим методом SiH 4=Si+2H2.
Химические свойства
Кремний считается темновато-серым веществом, которое обладает металлического рода блеском. Хрупкий и тугоплавкий как углерод. Имеет свойства, схожие с полупроводниковыми элементами. Чаще всего, в химических реакциях выступает как восстановительный элемент. С простыми и сложными элементами взаимодействует в таких реакциях:
- При реакциях с металлами силиций имеет свойства восстановителя с образованием силицидов Si+2Mg=Mg2Si.
- Из-за высокой инерции без катализаторов взаимодействует с фтором Si+2F2=SiF4, а также с хлором при температуре 400−600 градусов Si+2Cl2=SiCl4.
- В измельченном виде силициум при нагревании до 500 градусов взаимодействет с кислородом Si+O2= SiO 2.
- Что касается неметаллов, то при очень высоких температурах образуется карбид кремния SiC, при 1000 градусов идет реакция с азотом в виде нитрида кремния Si3N4.
- Силициум устойчив к воздействию кислот, покрываясь оксидной пленкой. Взаимодействие идет только со смесью из плавиковой и азотной киcлоты 3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO+8H2O.
- С щелочами идет прекрасная реакция, выявляются слабые кислые свойства Si+2NaOH+H2O= NaSiO 3+2H2.
- И, наконец, химический элемент может реагировать с галогеноподобными кислотами, образуя галогениды кремниевые в виде Si+4HF=SiF4+2H2, Si+4 HBr = SiBr 4+2H2.
Указанное вещество очень интересный химический элемент. Оно способно проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Взаимодействие происходит с металлами и неметаллами в виде соответствующих реакций. Это могут быть SiH 2, H2 SiO 3, si2o3 и другие химические соединения. Широко распространен в земной коре, используется в полупроводниках и элементах электроники. Существует как в измельченном, так и цельном варианте с изменяющимися свойствами в химии и физике.
