Презентация "Кремний"

Кремний и его соединения

Строение атома кремния

Строение атома

Положение в ПС: период III ; группа IV , главная;

Заряд ядра: +14 Si ;

Относительная атомная масса: Ar (Si)=28

Строение атома: p=14, e=14, n=28 - 14 =14

Электронная формула: +14 Si 2e;8e;4e;

+14 Si 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2

Неметалл;

Свойства атома

Si 0

- 4 е

Si +4

восстановитель

+ 4е

Si -4

окислитель

Кремний, отдавая все внешние электроны более ЭО элементам, окисляется, переходя в Si +4 ;

Принимая 4 электрона на свой внешний энергетический уровень, восстанавливается до Si -4 ;

Физические свойства кремния

Кремний – неметалл, существует в кристаллическом и аморфном состоянии.

Кристаллический кремний – вещество серовато – стального цвета с металлическим блеском, весьма твердое, но хрупкое. Аморфный кремний – бурый порошок.

р = 2,33 г / см 3 ; t пл. = 1415 0 С; t кип. = 3500 0 С;

Кристаллическая структура кремния

Кристаллическая решетка

кремния кубическая

гранецентрированная типа алмаза.

Но из-за большей длины связи

между Si – Si , твердость кремния значительно меньше, чем алмаза.

Кремний хрупок, только при нагревании выше 800 0 С.

Электрофизические свойства

Элементарный кремний —

типичный полупроводник.

На электрофизические свойства

кристаллического кремния большое

влияние оказывают содержащиеся

в нем микропримеси.

Для получения монокристаллов кремния

с дырочной проводимостью в кремний

вводят добавки элементов III-й группы —

бор, алюминия, галлия и индия, с электронной проводимостью —

добавки элементов V-й группы — фосфора, мышьяка или сурьма.

Кремний в природе

Кремний в свободном виде в природе не встречается.

Кремний – второй по распространенности элемент ПСХЭ.

В природе встречается в

виде кремнезема ( SiO 2 ) , силикатов и алюмосиликатов.

Кремень

Кремень, именно этот

невзрачный и очень

прочный камень,

положил

начало каменному

веку – веку

кремневых орудий труда.

Причин две:

- распространенность и доступность кремния;

- способность образовывать при сколе острые режущие края;

Разновидности минералов на основе оксида кремния

Опал

Кварц

Агат

Горный

хрусталь

Цитрин

Сердолик

Яшма

Кошачий

глаз

Аметист

Знаете ли вы, что…

В чистом виде кремний был выделен

в 1811 году французскими учеными:

Луи Жаком Тенор

Жозеф Луи Гей-Люссак

Знаете ли вы, что..

Кремний в элементарном состоянии был впервые получен в 1825 году шведским химиком Йенсом Якобсом Берцелиусом

Знаете ли вы, что…

Русское название «кремний»

введено в 1834 г.

российским химиком

Германом Ивановичем

Гессом.

Знаете ли вы, что..

Способ получения кремния

в чистом виде разработан

Николаем Николаевичем

Бекетовым.

Кремний в России производится

на заводах:

г. Каменск - Уральский (Свердловская область)

г. Шелех (Иркутская область).

Получение кремния

В промышленности кремний получают восстанавливая расплав SiO 2 коксом при

t = 1800 0 C в дуговых печах. Чистота полученного таким образом кремния составляет 99,9 %.

Получение кремния

Лабораторный способ получения:

SiO 2 + 2 Mg  2MgO + Si

Химические свойства кремния

Химически кремний малоактивен.

При комнатной температуре реагирует только c фтором, образуя летучий тетрафторид кремния:

Si + 2F 2  SiF 4

Химические свойства кремния

При нагревании до 400 – 500 0 С кремний реагирует с кислородом с образованием диоксида кремния:

Si + O 2  SiO 2

Химические свойства кремния

с хлором, бромом и йодом —

с образованием соответствующих

легко летучих тетрагалогенидов SiHal 4 :

Si + 2Cl 2  SiCl 4

Si + 2Br 2  SiBr 4

Химические свойства кремния

При взаимодействии с металлом, кремний проявляет себя как окислитель.

При взаимодействии образуются: силициды.

2 Са + Si  Ca 2 Si

Кремний легко растворяется в щелочах.

Химические свойства кремния

С водородом кремний непосредственно не реагирует.

Водородное соединение силан , получают косвенным способом, при взаимодействии силицидов с кислотами:

Ca 2 Si + 4HCl → 2CaCl 2 + SiH 4 ↑.

Соединения кремния

Кремний

Si

Оксид

Кремния:

SiO 2

Водородное:

Силан

SiH 4

Кремниевая

кислота:

H 2 SiO 3

Соли:

Силикаты

Силициды:

Свойства оксида

СО 2

SiO 2

Кислотный оксид

Кислотный оксид

Молекулярная

кристаллическая решетка

Атомная

кристаллическая решетка

Бесцветный газ.

Кристаллическое, твердое вещество, тугоплавкое.

Химические

свойства

H 2 O + CO 2 = H 2 CO 3

Не взаимодействует

CO 2 + CaO = CaCO 3

SiO 2 + CaO = CaSiO 3

CO 2 + Ca(OH) 2 =CaCO 3 + H 2 O

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

CO 2 + 2Mg = 2MgO + C

SiO 2 + 2C = 2MgO + Si

C + CO 2 = 2CO

SiO 2 + 2C = Si + 2CO

Свойства кислот

H 2 CO 3

H 2 SiO 3

Двухосновная, кислородсодержащая, слабая, непрочная, т.к. летучая.

Двухосновная, кислородсодержащая, слабая, нерастворимая в воде.

Получение: СО 2 + Н 2 О = Н 2 СО 3

Получение: SiO 2 + H 2 O = нельзя

Нестойкая, непрочная, при стоянии или нагревании разлагается:

Н 2 СО 3 = СО 2 + Н 2 О

Выделить в чистом виде нельзя, т.к. при нагревании разлагается:

H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O

Zn + H 2 CO 3 = ZnCO 3 + H 2

Незначительное выделение газа

__________

Соли

Угольной кислоты

Кремниевой кислоты

- карбонаты;

- гидрокарбонаты;

- силикаты;

Карбонаты обладают всеми свойствами солей, являются сильными электролитами, полностью диссоциируют на ионы(растворимых в воде).

Растворимыми являются только соли щелочных металлов, остальные образуют нерастворимые или вообще не образуют солей( Al +3 , Cr +3 , Ag + ) .

Применение кремния и его соединений

Фарфор

Керамика

Кирпич

Цемент

Стекло

Клей

Асбест

Гранит

Фаянс

Силикон

Применение кремния в технике

Применение кремния в медицине

Биологическая роль

Важнейшее соединение кремния – SiO 2 необходим для жизни растений и животных.

Благодаря ему тростники, камыши

и хвощи стоят крепко, как штыки.

Острые листья осоки режут, как

ножи, стерня на скошенном поле

колет, как иголки, а стебли злаков

настолько крепки, что не позволяют

ниве на полях ложиться от дождя и ветра

Биологическая роль

Чешуя рыб, панцири насекомых, крылья бабочек, перья птиц и шерсть животных прочны, так как содержат кремнезем.

Биологическая роль

Кремний придаёт гладкость и прочность костям и кровеносным сосудам человека.

В организме человека кремния менее 0,01% по весу.

Кремний - микроэлемент, постоянно содержащийся в организме человека. Наибольшее его количество содержится в лимфоузлах, соединительной ткани аорты, трахеи, в волосах и коже. Кремний необходим для построения эпителиальных клеток.

Кремний играет важную роль в процессе минерализации костной ткани; необходим для поддержания эластичности стенки артерий, оказывает положительное влияние на иммунитет и замедляет процессы старения в тканях организма человека. Среднее содержание кремния в крови составляет 8,25 мг/сутки. С возрастом его уровень в организме снижается, поэтому у пожилых людей потребность в кремнии, как правило, повышается. Улучшают усвоение кремния организмом наличие кальция, магния, марганца и калия.

Биологическая роль

Кремний входит и в состав низших живых организмов – диатомовых водорослей и радиолярий, - нежнейших комочков живой материи, которые создают свои непревзойденные по красоте скелеты из кремнезема.

Диатомовые водоросли

Радиолярии

Кремний в продуктах питания