В учебнике по химии для 9 класса соединения кремния, четырнадцатого элемента химической таблицы Менделеева, рассматриваются достаточно подробно. Научное название — Si. Был открыт в 1823 году Йенсом Якобом Берцелиусом. Внешний слой атома содержит 4 электрона. В соединениях кремния с металлами проявляет степень окисления -4. При взаимодействии с неметаллами характерна степень окисления +2 или +4. Цвет вещества — чёрно-серый. Температура плавления — 1428 °C.
Общая характеристика элемента
По количеству содержания в составе природной земной коры занимает второе место после кислорода. Среди наиболее распространённых соединений кремния в учебнике по химии за 9 класс называются следующие:
- ортокремниевая кислота h4sio4;
- силикаты;
- фторосиликат h2sif6;
- сульфат;
- оксид кремния sio2;
- кремниевый карбонат;
- алюмосиликаты;
- карбид кремния sic.
Оксид является основной составляющей песка, кварца sio2, горного хрусталя, яшмы и аметиста. Из соединений силикатов и алюмосиликатов состоят глина, полевой шпат и гранит.
Рассматриваемое вещество входит в структуру не только песка и минералов. Оно также содержится в клетках растений, животных и даже человека. В составе живых организмов выполняет ряд важных функций:
- придание физической прочности стеблевой части растений;
- наличие в структуре наружных покровов животных;
- образование раковин и скелетов ряда морских обитателей;
- присутствие в человеческих ногтях и волосах.
В природе кремний известен в двух эквивалентах — аморфной и кристаллической форме. В аморфном состоянии это гигроскопичный бурый порошок с алмазоподобной структурой кристаллической решётки. В твёрдом виде силициум отличается тёмно-серым оттенком и наличием металлического блеска. Образует прочные ковалентные связи.
Среди прочих свойств по плану 9 класса курса химии следует выделить инертность, хрупкость и полупроводниковую способность. Температура кипения равна 2680 °C. Плавление осуществляется при 1415 °C.
Атомы в составе кристаллической решетки связаны с близлежащими частицами четырьмя ковалентными связями. Ввиду этого кремний отличается высокой твёрдостью. Для данного элемента характерна проводимость электротока. Повышение температуры способствует увеличению электропроводности. На воздухе образуется защитная плёнка. Устойчивость к кислотам достаточно высокая. Растворение осуществляется только при смешении азотной и фтористоводородной кислоты. Соединения, в состав которых входит углерод, отличаются повышенной прочностью.
Чтобы выделить чистый элемент, необходимо провести реакцию восстановления кремнезёма коксом в электрической печи. В промышленной среде получение происходит в результате нагревания угля с простым песком. Лабораторные условия позволяют заменять уголь магнием. Кроме этого, чтобы выделить полупроводниковый кремний, иногда применяется метод термического разложения, а также восстановление цинком или водородом.
Химические свойства
Кремний — достаточно инертное вещество, способное взаимодействовать со многими другими элементами. В процессе проведения химических реакций с участием кремния проявляются следующие свойства:
- окисление;
- восстановление.
В сравнении с прочими типами неметаллов, таких как hcl, окислительные и летучие свойства рассматриваемого вещества выражены слабо.
Взаимодействуя с металлами при высоких температурах, образует силициды, выступая в качестве окислителя. Реакции с водородом не происходит по причине неустойчивости водородного соединения силана, формула которого sih4 naoh. Сгорание происходит кратко, в процессе этого в кислороде проявляются восстановительные свойства. При растворении в концентрированных щелочах образуются силикаты и выделяется водород.
В каких сферах применяется кремний
Как было упомянуто ранее, кремний является одним из самых добываемых элементов на планете. Область его применения весьма обширна. Наиболее распространённые сферы применения:
- производство электронных полупроводников;
- изготовление солнечных батарей;
- создание жаропрочных и кислотоустойчивых сплавов;
- повышение коррозионной стойкости;
- изготовление стеклянной посуды и керамических изделий.
Кремний — элемент, активно взаимодействующий с металлами и неметаллами. Способен образовывать кремниевые оксиды, h2sio3, силаны, хлорид sicl4 и несколько типов силикатов. В природе встречается только в составе сложных веществ. Широко используется в различных отраслях промышленности. Для проведения научных исследований может добываться в лабораторных условиях.
