Кремний и его соединения

Кремний – элемент главной подгруппы четвертой группы третьего периода периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2

Историческая справка

Чистый элементарный кремний был получен шведским химиком Йенсом Якобом Берцелиусом в 1825 году действием металлического калия на фтористый кремний SiF 4

Русское название «кремний» введено в 1834 году российским химиком Германом Ивановичем Гессом. В переводе с древнегреческого κρημνός — «утес, гора».

Нахождение в природе

Кремний – второй по распространенности после кислорода химический элемент. Земная кора более чем на четверть состоит из его соединений. В природе кремний встречается только в виде диоксидов (кремнезёма) и солей кремниевой кислоты (силикатов). Наиболее широко распространены алюмосиликаты.

Кварц

Слюда

Кварц

Полевой шпат

K 2 O*Al 2 O 3 *SiO 2

SiO 2

K 2 O*Al 2 O 3 *6SiO 2 *H 2 O

Физические свойства

Кристаллический кремний

Аморфный кремний

Образуется путем прокаливания с магнием мелкого белого песка.

Получается путем направленной кристаллизации расплава в тигле, а также методом зонной плавки.

• Мелкий порошок бурого цвета.
• Плотность – 2,0 г/см³
• Температура плавления – 1400ºС.

• Твердое вещество темно-серого цвета со слабым металлическим блеском.
• Полупроводник.

Химические свойства

t

Si + O 2 → SiO 2

• Горит в кислороде, образуя диоксид кремния:
• При нагревании соединяется с металлами с образованием силицидов:
• Взаимодействует со щелочами, образуя силикаты и водород:
• Силан на воздухе самовоспламеняется и сгорает с образованием диоксида кремния и воды:
• Силициды разлагаются водой или кислотами, при этом выделяется газообразное водородное соединение кремния – силан:

t

Si + 2Mg → Mg 2 Si

Si + 2 NaOH + H 2 O→

→ Na 2 SiO 3 + 2H 2 ↑

SiH 4 + 2O 2 = SiO 2 + 2H 2 O

Mg 2 Si + 2H 2 SO 4 → 2MgSO 4 + SiH 4 ↑

Получение кремния

Кремний получают, восстанавливая его из оксида кремния (IV) магнием или углеродом:

t

SiO 2 + 2Mg = 2MgO + Si,

t

SiO 2 + 2C = Si + 2CO↑.

Радуга кремнезёма

Опал

Агат

Аметист

Агат

Халцедон

Яшма

Сердолик

Радуга кремнезёма

Оксид кремния (IV), или кремнезем SiO 2 , как и CO 2 , является кислотным оксидом. Однако, он имеет не молекулярную, а кристаллическую решетку.

Физические свойства:

Твердое и тугоплавкое вещество. Не растворяется в воде и кислотах (кроме плавиковой). Взаимодействует при высоких температурах со щелочами с образованием солей кремниевой кислоты – силикатов.

t

SiO 2 + 2NaOH = Na 2 SiO 3 + H 2 O

t

SiO 2 + CaO = CaSiO 3

t

SiO 2 + CaCO 3 = CaSiO 3 + CO 2 ↑

Химические свойства:

Применение кремния

Si

Применение кремния

SiО 2

Объекты, содержащие кремний.

Диатомовые водоросли

Морские губки

Китайский погребальный сосуд

Кремниевый мушкет

Хвощ

Радиолярии

почва

песок

глина

Роль кремния в организме человека

• Кремний - основной структурный элемент, обеспечивающий четкость и слаженность управления работой всех органов со стороны нервной системы.

• В сосудистой стенке происходит замещение кремния кальцием, который делает сосуды жесткими.

• Эксперименты французских ученых М. и Ж. Лепгер доказали, что введение в организм соединений кремния приостанавливает развитие атеросклероза и помогает восстановить функцию сосудистой стенки.

Продукты, содержащие кремний