Кремний и его соединения. Строение атома кремния

Строение атома кремния. Si. +14. Возбуждённое состояние. Е. 3d. 3p. 3s. Е. 3d. 3p. 3s. 1s 2s 2p 3s 3p. 2e 8e 4e. 2. 2. 6. 2. 2.

Картинка 3 из презентации «Кремний» к урокам химии на тему «Кремний»

Размеры: 960 х 720 пикселей, формат: jpg. Чтобы бесплатно скачать картинку для урока химии, щёлкните по изображению правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как...». Для показа картинок на уроке Вы также можете бесплатно скачать презентацию «Кремний.ppt» целиком со всеми картинками в zip-архиве. Размер архива - 562 КБ.

Скачать презентацию

Кремний

«Кремний и его соединения» - Строение и свойства атомов. Полупроводник. tплав(Si)=1415 ?C, tплав(алмаз)=3730 ?C. Получение кремния. Открытие кремния. Входит также в состав растений и животных. Физические свойства кремния. Значит, и кирпич - керамика, и кафель, и осколки древнегреческой амфоры - тоже керамика. Цели урока: Химические свойства кремния.

«Соединения кремния» - Кремний и его соединения. Химические свойства SiO2. Силан. Получение кремниевой кислоты. Свойства кремния. Оксид кремния. Природные силикаты. Степень окисления. Горный хрусталь. Топаз. Получение кремния в лаборатории. Нахождение в природе. Кристаллические решётки. Открытие кремния. Аметист. Получение кремния.

«Изотопы кремния» - Разделение изотопов кремния. Получение поликристалличес-кого кремния. Перспективы применения моноизотопного кремния. Изотопное разбавление при выращивании монокристалла из кварцевого тигля. Изготовление монокристаллической затравки. Зависимость положения максимума полосы комбинационного рассеяния от атомной массы.

«Урок Кремний» - Какой из химических элементов важнейший в живой и не живой природе? Оксиды углерода и кремния. Вещество прозрачное. О проявлении неметаллических и металлических свойств. Подведение итогов рефлексия. Итоговое тестирование. Оксиды, гидроксиды углерода и кремния? Агрегатное состояние: а) жидкость, б) газ, в) твердое вещество.

«Кремний» - Кремний – простое вещество. Физические свойства. Оксид кремния (IV). Силициды. Значение для живых организмов. Взаимодействие с металлами. Взаимодействие с неметаллами. Карбид кремния. Кремний в природе. Кремний. Продукция силикатной промышленности. Один из типов природных соединений кремния – силикаты.

«Углерод и кремний» - Оксид кремния (IV). Элементы IV группы главной подгруппы. Токсичность. 7. Интересное об углероде. Силикаты. Скользок на ощупь. Алмаз - самое твердое природное вещество. Химические свойства. Более 99% углерода в атмосфере содержится в виде углекислого газа. Карбиды. 6. Применение. Одно из самых мягких среди твердых веществ.

Всего в теме 6 презентаций

Кремний.

Кремний - элемент главной подгруппы IV группы 3-его периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 14, атомной массой: 28,0855 . В соединениях обычно проявляет степень окисления +4 (валентность IV) и очень редко +3, +2 и +1 (валентности соответственно III, II и I). В периодической системе Менделеева кремний расположен в группе IVA(А-обозначает, что это главная подгруппа) (в группе углерода), в третьем периоде. Неметалл . Обозначается символом Si (лат. Silicium ). В свободном виде - коричневый порошок или светло-серый компактный материал с металлическим блеском. Структура решетки: кубическая, алмазная.

Основное состояние: +14 Si 14 e 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 , p-элемент.

2. Физические свойства.

Кристаллический кремний - вещество темно-серого цвета со стальным блеском. Структура кремния аналогична структуре алмаза. В его кристалле каждый атом окружен тетраэдрически четырьмя другими и связан с ними ковалентной связью, которая значительно слабее, чем между атомами углерода в алмазе. В кристалле кремния даже при обычных условиях часть ковалентных связей разрушается. Поэтому в нем имеются свободные электроны, которые обусловливают небольшую электрическую проводимость. При освещении и нагревании увеличивается число разрушаемых связей, а значит, увеличивается число свободных электронов и возрастает электрическая проводимость. Так следует объяснять полупроводниковые свойства кремния.

Кремний очень хрупок, его плотность 2,33 г/см3. Как и уголь, относится к тугоплавким веществам.

Кремний состоит из трех стабильных изотопов: 2814Si (92,27%), 2914Si (4,68%) и 3014Si (3,05%).

3. Нахождение в природе.

Чаще всего в природе кремний встречается в виде кремнезёма - соединений на основе диоксида кремния (IV) SiO2 (около 12 % массы земной коры). Основные минералы и горные породы, образуемые диоксидом кремния - это песок (речной и кварцевый), кварц и кварциты, кремень, полевые шпаты. Природные силикаты имеют сложный состав и строение. Вот состав некоторых природных силикатов:

ü полевой шпат К 2 О× Аl 2 O 3 × 6SiO 2 ,

ü асбест 3MgО× 2SiO 2 × 2H 2 O,

ü cлюда К 2 О× 3Аl 2 O 3 × 6SiO 2 × 2H 2 O,

ü каолинит 3Аl 2 O 3 × 2SiO 2 × 2H 2 O.

Вторую по распространённости в природе группу соединений кремния составляют силикаты и алюмосиликаты.

Отмечены единичные факты нахождения чистого кремния в самородном виде.

4. Химические свойства кремния и его соединений.

По химическим свойствам кремний, как и углерод, является неметаллом, но его неметалличность выражена слабее, так как он имеет больший атомный радиус. Поскольку у атомов кремния на внешнем энергетическом уровне находится 4 электрона, то для кремния характерна степень окисления как -4, так и +4 (известно соединение кремния, где его степень окисления равна +2).

Кремний при обычных условиях довольно инертен, что следует объяснить прочностью его кристаллической решетки. Непосредственно он взаимодействует только софтором :

Кислоты (кроме смеси плавиковой HF и азотной HNO 3) на кремний не действуют. Однако он растворяется в гидроксидах щелочных металлов, образуя силикат и водород:

Из двух аллотропных модификаций кремния - кристаллической и аморфной - химически более активным является аморфный кремний. Он реагирует с кислородом при нагревании, образуя SiO 2:

а также со всеми галогенами , например:

При высокой температуре кремний соединяется с углеродом , образуя карборунд SiC:

Карборунд имеет алмазоподобную кристаллическую решетку, в которой каждый атом кремния окружен четырьмя атомами углерода и наоборот, а ковалентные связи очень прочны, как в алмазе. Поэтому по твердости он близок к алмазу. Из карбида кремния изготовляют точильные камни и шлифовальные круги.

Силицид магния. В реакциях с активными металлами, протекающих с образованием силицидов, кремний выступает в роли окислителя:

При высоких температурах кремний восстанавливает многие металлы из их оксидов.(!!!)

Силан. При действии на силициды соляной кислоты получают простейшее водородное соединение кремния силан SiH 4:

Силан - ядовитый газ с неприятным запахом, самовоспламеняется на воздухе(!!!):

Оксид кремния (IV). Оксид кремния (IV) называют также кремнеземом . Это твердое тугоплавкое вещество (температура плавления 1700°С ) , широко распространенное в природе в двух видах:

1) кристаллический кремнезем - в виде минерала кварца и его разновидностей (горный хрусталь, халцедон, агат, яшма, кремень); кварц составляет основу кварцевых песков, широко используемых в строительстве и в силикатной промышленности;

2) аморфный кремнезем - в виде минерала опала состава SiO 2× п H 2 O; землистыми формами аморфного кремнезема являются диатомит, трепел (инфузорная земля); примером искусственного аморфного безводного кремнезема может служить силикагель, который получается из метасиликата натрия:

Силикагель имеет развитую поверхность, а поэтому хорошо адсорбирует влагу .

При 1710° кварц плавится . При быстром охлаждении расплавленной массыобразуется кварцевое стекло . Оно имеет очень малый коэффициент расширения, благодаря чему раскаленное кварцевое стекло не трескается при быстром охлаждении водой. Из кварцевого стекла изготовляют лабораторную посуду и приборы для научных исследований.

Простейшая формула оксида кремния (IV) SO 2 аналогична формуле оксида углерода (IV) СO 2 . Между тем физические свойства их резко отличаются (SiO 2 - твердое вещество, CO 2 - газ). Это различие объясняется строением кристаллических решеток. С0 2 кристаллизуется в молекулярной решетке, SiO 2 - в атомной. Структуру SiO 2 в плоскостном изображении можно представить так:

Координационное число атома углерода в твердом СO 2 равно 2, а кремния в SiO 2 равно 4. Каждый атом кремния заключен в тетраэдр из 4 атомов кислорода. При этом атом кремния находится в центре, а по вершинам тетраэдра расположены атомы кислорода. Весь кусок кремнезема можно рассматривать как кристалл, формула которого (SiO 2)n. Такое строение оксида кремния (IV) обусловливает его высокую твердость и тугоплавкость .

По химическим свойствам оксид кремния (IV) SiO 2 относится к кислотным оксидам.При сплавлении его с твердыми щелочами, основными оксидами и карбонатами образуются соли кремниевой кислоты:

С оксидом кремния (IV) взаимодействует только плавиковая кислота:

С помощью этой реакции производится травление стекла .

В воде оксид кремния (IV) не растворяется и с ней химически не взаимодействует.(!!!) Поэтому кремниевую кислоту получают косвенным путем, действуя кислотой на раствор силиката калия или натрия:

При этом кремниевая кислота(в зависимости от концентрации исходных растворов соли и кислоты) может быть получена как в виде студнеобразной массы, содержащей воду, так и в виде коллоидного раствора (золя).

Кремниевые кислоты. SiO 2 является ангидридом ряда кремниевых кислот, состав которых можно выразить общей формулой: xSiO 2 × yH 2 O, где х и у - целые числа:

1) х = 1, у = 1: SiO 2 × H 2 O, т. е. H 2 SiO 3 - метакремниевая кислота;

2) х = 1, у = 2: SiO 2 × 2H 2 O, т. е. H 4 SiO 4 - ортокремниевая кислота;

3) х = 2, у = 1: 2SiO 2 × H 2 O, т. е. H 2 Si 2 O 5 - двуметакремниевая кислота.

Кремниевая кислота построена из тетраэдрических структурных звеньев (в каждом таком звене атом кремния находится в центре тетраэдра, а по вершинам расположены атомы кислорода). Структурные звенья, объединяясь в цепи, образуют более устойчивые поликремниевые кислоты:

Состав такого соединения можно выразить формулой (H 2 SiO 3) n . Однако обычно кремниевую кислоту изображают формулой H 2 SiO 3 . H 2 SiO 3 - кислота очень слабая, в воде мало растворима. При нагревании легко распадается аналогично угольной кислоте:

Все кремниевые кислоты очень слабые (слабее угольной).

Силикаты. Соли всех кремниевых кислот называют силикатами , хотя, как правило, в учебной литературе под силикатами подразумевают соли метакремниевой кислоты. Их состав обычно изображают формулой в виде соединений оксидов элементов. Например, силикат кальция CaSiO 3 можно выразить так: СаО× SiO 2 .

Силикаты состава R 2 О× nSiO 2 , где R 2 O - оксиды натрия или калия , называются растворимым стеклом , а их концентрированные водные растворы - жидким стеклом . Наибольшее значение имеет натриевое растворимое стекло .

При стоянии на воздухе растворы силикатов мутнеют, так как находящийся в воздухе оксид углерода (IV) вытесняет кремниевую кислоту из ее солей:

Кремниевая кислота практически нерастворима в воде - это свойство используют как качественную реакцию на ион SiO 3 2- .

Силикаты получают сплавлением оксида кремния с щелочами или карбонатами:

5. Открытие иона SiO 3 2- .(не могу найти ничего…)

6. Роль соединений кремния в почвообразовании и лесном хозяйстве.

Магматические породы по своему составу достаточно стабильны и содержат главным образом соединения кремния, алюминия, железа, щелочей, магния и кальция. По содержанию Si0 2 магматические породы подразделяются на четыре группы: кислые (>65%), средние (52 - 65%), основные (40-52%) и ультраосновные (<40 %). Наиболее представительны две большие группы: кислые и основные породы. Как будет видно в дальнейшем, при характеристике многих типов почв именно этот фактор приуроченности почв к кислым или основным магматическим почвообразующим породам является решающим в отношении генезиса, эволюции и свойств почв.

Кислые магматические породы - граниты, пегматиты, риолиты, дацит и другие - обычно имеют светлую и буроватую окраску с выраженными кристаллами кварца, полевых шпатов, слюд. Содержание SiО 2 в них высокое (более 65 %) при заметном количестве калия и натрия. В то же время железа немного, а кальция и магния ничтожно мало. Почвы на кислых магматических породах, например на гранитах, отличаются на ранних стадиях выветривания рыхлостью, гравийным характером исходного материала. При выветривании в гумидных условиях они легко теряют щелочноземельные элементы, вследствие чего почвы на таких выветрелых субстратах (элювии пород) чрезвычайно бедные, малоплодородные.

Основные магматические породы - базальт, габбро и др., как правило, имеют темную (до черной) окраску. Для них характерно более низкое по сравнению с кислыми породами содержание SiO 2 . Основные магматические породы относительно богаты соединениями железа, марганца, хрома, кобальта, цинка, титана, никеля, меди. Продукты их выветривания довольно быстро приобретают глинистый характер, длительно сохраняют щелочную и нейтральную реакцию, отличаются повышенным содержанием гумуса и глинистых минералов. Почвы на таких породах более плодородны.

Кроме кислых и основных пород нередко встречаются магматические породы переходного типа (средние) - интрузивные породы группы диорита и их эффузивные аналоги - андезиты. Соответственно и почвы на этих породах приобретают черты, сходные с почвами, приуроченными к кислым или основным породам. Значительно реже распространены ультраосновные породы: перидотиты и пикриты, у которых содержание Si0 2 самое низкое.

Метаморфические породы - переходные между массивно-кристаллическими и осадочными породами. Древние осадочные породы при погружении, высоком давлении и температурах метаморфизируются, образуя гнейсы, серпентиниты, мрамор, кварциты, глинистые сланцы. Гнейсы по своему составу особенно близки к гранитам. Почвы, формирующиеся на таких породах, имеют сходные черты с почвами на собственно кислых магматических породах.

Хлор.

1. Положение алюминия в таблице Д. И. Менделеева. Строение атома, проявляемые степени окисления.

Хлор - элемент главной подгруппы VII группы, 3-его периода, с атомным номером 17. Обозначается символом Cl (лат. Chlorum). Химически активный неметалл . Входит в группу галогенов .

Простое вещество хлор при нормальных условиях - ядовитый газ желтовато-зелёного цвета тяжелее воздуха, с резким запахом . Молекула хлора двухатомная (формула Cl 2).

Основное состояние: +17 Cl 17е 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 , р-элемент. Ст.ок.: -1 +1 +3 +5 +7.

Строение электронной оболочки.

На валентном уровне атома хлора содержится 1 неспаренный электрон : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 , поэтому валентность равная 1 для атома хлора очень стабильна. За счёт присутствия в атоме хлора незанятой орбитали d-подуровня, атом хлора может проявлять и другие степени окисления. Схема образования возбуждённых состояний атома:

Также известны соединения хлора, в которых атом хлора формально проявляет валентность 4 и 6, например ClO 2 и Cl 2 O 6 . Однако, эти соединения являются радикалами, то есть у них есть один неспаренный электрон.

2. Физические свойства.

При нормальных условиях хлор - жёлто-зелёный газ с удушающим запахом. Некоторые его физические свойства представлены ниже.

Плотность: 3,214 г/л, жид.- при -35 0 С – 1,557, тв. при -105 0 С- 1,9 г/см 3 .

Температура плавления: 172,2 К

Температура кипения: 238,6 К

Теплота плавления: 6,41 кДж/моль

Теплота испарения: 20,41 кДж/моль.

Газообразный хлор относительно легко сжижается. Начиная с давления в 0,8 МПа (8 атмосфер), хлор будет жидким уже при комнатной температуре. При охлаждении до температуры в −34 °C хлор тоже становится жидким при нормальном атмосферном давлении. Жидкий хлор - жёлто-зелёная жидкость, обладающая очень высоким коррозионным действием (за счёт высокой концентрации молекул). Повышая давление, можно добиться существования жидкого хлора вплоть до температуры в +144 °C (критической температуры) при критическом давлении в 7,6 МПа. По электропроводности жидкий хлор занимает место среди самых сильных изоляторов: он проводит ток почти в миллиард раз хуже, чем дистиллированная вода, и в 10 22 раз хуже серебра. Скорость звука в хлоре примерно в полтора раза меньше, чем в воздухе.

3. Нахождение в природе.

В природе встречаются два изотопа хлора 35 Cl и 37 Cl. В земной коре хлор самый распространённый галоген. Хлор очень активен - он непосредственно соединяется почти со всеми элементами периодической системы. Поэтому в природе он встречается только в виде соединений в составе минералов:

ü галита NaCl,

ü сильвина KCl,

ü сильвинита KCl · NaCl,

ü бишофита MgCl 2 · 6Н 2 О,

ü карналлита KCl · MgCl 2 · 6Н 2 O,

ü каинита KCl · MgSO 4 · 3Н 2 О.

Самые большие запасы хлора содержатся в составе солей, вод, морей и океанов (содержание в морской воде 19 г/л). На долю хлора приходится 0,024% от общего числа атомов земной коры; кларковое число (числа, выражающие среднее содержание химических элементов в земной коре, гидросфере, Земле, космических телах, геохимических или космохимических системах и др., по отношению к общей массе этой системы. Выражается в % или г/кг.) хлора – 0,017%. Человеческий организм содержит 0,25 % ионов хлора по массе. В организме человека и животных хлор содержится в основном в межклеточных жидкостях (в том числе в крови) и играет важную роль в регуляции осмотических процессов, а также в процессах, связанных с работой нервных клеток.

4. Химические свойства хлора и его соединений. Получение хлора.

Строение атома Положение в ПС: период III; группа IV, главеая; Заряд ядра: +14 Si; Относительная атомная масса: Ar (Si)=28 Строение атома: p=14, e=14, n= =14 Электронная формула: +14 Si 2e;8e;4e; +14 Si 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p Si 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2Неметалл;

Свойства атома Si е восстановитель + 4 е окислитель Si +4 Si -4 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. = С; t кип. = 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 С.

Электрофизические свойства Элементарный кремний Элементарный кремний типичный полупроводник. 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.

Кремень Кремень, именно этот Кремень, именно этот невзрачный и очень невзрачный и очень прочный камень, прочный камень, положил положил начало каменному начало каменному веку – веку веку – веку кремневых орудий труда. кремневых орудий труда. Причин две: - распространенность и доступность кремния; - распространенность и доступность кремния; - способность образовывать при сколе острые режущие края; - способность образовывать при сколе острые режущие края;

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. Каменск - Уральский (Свердловская область) г. Шелех (Иркутская область). г. Шелех (Иркутская область).

Получение кремния В промышленности кремний получают восстанавливая расплав SiO 2 коксом при t = C в дуговых печах. Чистота полученного таким образом кремния составляет 99,9 %.

Получение кремния Лабораторный способ получения: SiO Mg 2MgO + Si SiO Mg 2MgO + Si

Химические свойства кремния При нагревании до 400 – С кремний реагирует с кислородом с образованием диоксида кремния: Si + O 2 SiO 2 Si + O 2 SiO 2

Свойства оксида СО 2 СО 2 SiO 2 Кислотный оксид Молекулярная кристаллическая решетка Атомная Бесцветный газ. Кристаллическое, твердое вещество, тугоплавкое. Химические Химическиесвойства 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; - 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 +).

Биологическая роль Важнейшее соединение кремния – SiO 2 необходим для жизни растений и животных. Благодаря ему тростники, камыши Благодаря ему тростники, камыши и хвощи стоят крепко, как штыки. и хвощи стоят крепко, как штыки. Острые листья осоки режут, как Острые листья осоки режут, как ножи, стерня на скошенном поле ножи, стерня на скошенном поле колет, как иголки, а стебли злаков колет, как иголки, а стебли злаков настолько крепки, что не позволяют настолько крепки, что не позволяют ниве на полях ложиться от дождя и ветра ниве на полях ложиться от дождя и ветра

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 - 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. 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. 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 Самоконтроль 1. Какое место занимает кремний в периодической системе: а) 2 период, 4 гр.побоч. б) 3 период, 3 гр. главе. в) 3 период, 4 гр. глава) 2 период, 4 гр.побоч. б) 3 период, 3 гр. главе. в) 3 период, 4 гр. главе. 2. Кристаллическая решетка кремния: а) ионная; б) атомная; в) молекулярная; а) ионная; б) атомная; в) молекулярная; 3. По распространенности в природе кремний …. элемент: а) первый; б) второй; в) третий; а) первый; б) второй; в) третий; 4. Кремний вступает в реакцию с: а) металлами, водородом, галогенами; а) металлами, водородом, галогенами; б) металлами, галогенами, легко растворяется в щелочах; б) металлами, галогенами, легко растворяется в щелочах; в) оксидами, кислотами, неметаллами. в) оксидами, кислотами, неметаллами. 5. Соли кремниевой кислоты: а) силициды; б) гидросиликаты; в) силикаты; а) силициды; б) гидросиликаты; в) силикаты;

Описание и свойства кремния

Кремний – элемент , чётвёртая группа, третий период в таблице элементов. Атомный номер 14. Формула кремния — 3s2 3p2. Определён как элемент, в 1811 г, а в 1834 г получил русское название «кремний», взамен прежнего «сицилий». Плавится при 1414º С, закипает при 2349º С.

Молекулярным строением он напоминает , но уступает ему по твёрдости. Довольно хрупок, в нагретом состоянии (не менее 800º С) приобретает пластичность. Просвечивается инфракрасным излучением. Монокристаллический тип кремния обладает полупроводниковыми свойствами. По некоторым характеристикам атом кремния схож с атомарным строением углерода. Электроны кремния имеют такое же валентное число, как и при углеродном строении.

Рабочие свойства кремния зависят от содержания в нём определённых содержаний. У кремния допустим различный тип проводимости. В частности это «дырочный» и «электронный» тип. Для получения первого в кремний добавляется бор. Если добавить фосфор, кремний приобретает второй тип проводимости. Если кремний нагревать вместе с другими металлами, образовываются специфические соединения, называемые «силицидами», например, при реакции «магний-кремний «.

Кремний, идущий на нужды электроники, в первую очередь оценивается по характеристикам его верхних слоёв. Поэтому необходимо обращать внимание именно на их качество, оно непосредственно отражается на общих показателях. От них зависит работа произведённого прибора. Для получения наиболее приемлемых показателей верхних слоёв кремния, их обрабатывают различными химическими способами или подвергают облучению.

Соединение «сера-кремний», образует сульфид кремния, легко взаимодействующий с водой и кислородом. При реакции с кислородом, в температурных условиях выше 400º С, получается диоксид кремния. При этой же температуре становятся возможными реакции с хлором и йодом, а также с бромом, во время этого образуются летучие вещества – тетрагалогениды.

Соединить кремний и водород, путём прямого контакта, не получится, для этого существуют методы косвенного характера. При 1000º С возможна реакция с азотом, а также бором, при этом получается нитрид и борид кремния. При этой же температуре, соединив кремний с углеродом, можно произвести карбид кремния , так называемый «карборунд». Данный состав обладает твёрдой структурой, химическая активность вялая. Используется как абразив.

В соединении с железом, кремний образует особую смесь, это допускает плавление этих элементов, при котором образуется ферросилициевая керамика. Причём температура её плавления гораздо ниже, чем если их плавить по отдельности. При температурном режиме выше 1200º С, из элемента начинается образование оксида кремния , также при определённых условиях получается гидроксид кремния . При травлении кремния применяются щелочные растворы на водной основе. Их температура должна быть не менее 60º С.

Месторождения и добыча кремния

Элемент – второе по распространению на планете вещество. Кремний составляет почти треть объёма земной коры. Более распространенным является только кислород. Преимущественно выражен кремнезёмом – соединением в своей основе содержащим диоксид кремния. Главные производные диоксида кремния – кремень, различные пески, кварц, а также полевые . После них идут силикатные соединения кремния. Самородность для кремния – редкое явление.

Применение кремния

Кремний, химические свойства которого определяют область его применения, делится на несколько видов. Менее чистый кремний идёт на металлургические нужды: на , например для добавки в алюминий, кремний активно меняет его свойства, раскислители, и т.д. Он активно модифицирует свойства металлов, посредством добавки в их состав. Кремний легирует их, изменяя рабочие характеристики, кремния достаточно при этом совсем небольшого количества.

Также из неочищенного кремния производят более качественные производные, в частности, моно и поликристаллический кремний, а также кремниевые органики – это силиконы и различные органические масла. Также он нашёл своё применение при производстве цемента и стекольной промышленности. Не обошёл он и кирпичное производство, фабрики производящие фарфор и также без него не обходятся.

Кремний входит в состав всем известного силикатного клея, который идёт на ремонтные работы, а раньше он использовался в канцелярских нуждах, пока не появились более практичные заменители. В состав некоторых пиротехнических изделий также входи кремний. Из него и его железных сплавов можно получать водород на открытом воздухе.

На что идёт более качественный кремний? Пластины солнечных батарей тоже включают в состав кремний, естественно не технический. Для этих нужд необходим кремний идеальной чистоты или хотя бы технический кремний высшей степени очистки.

Так называемый «электронный кремний», который содержит кремний почти на 100%, обладает гораздо лучшими показателями. Поэтому его предпочитают при производстве сверхточных электронных приборов и сложных микросхем. При их изготовлении требуется качественная производственная схема, кремний для которой должен идти только высшей категории. Работа этих устройств зависит от того, сколько содержит кремний нежелательных примесей.

Кремний занимает важное место в природе, и большинство живых существ, постоянно испытывают в нём потребность. Для них это своеобразный строительный состав, потому — что он крайне важен для здоровья опорно-двигательного аппарата. Ежедневно человек поглощает до 1 г соединений кремния .

Может ли кремний быть вредным?

Да, по той причине что, диоксид кремния крайне расположен к пылеобразованию. Она имеет раздражающее воздействие на слизистые поверхности организма и способна активно накапливаться в лёгких, вызывая силикоз. Для этого на производстве связанного с переработкой кремниевых элементов, обязательно применение респираторов. Особенно важно их наличие, если речь идёт о моноксиде кремния.

Цена кремния

Как известно вся современная электронная техника, начиная от телекоммуникаций и заканчивая компьютерными технологиями, основывается на применении кремния, используя его полупроводниковые свойства. Его другие аналоги применяются в гораздо меньшей степени. Уникальные свойства кремния и его производных пока вне конкуренции, на долгие года вперёд. Несмотря на спад цен в 2001 г на кремний, продажи быстро пришли в норму. И уже в 2003 г товарооборот составил 24 тысячи тонн за год.

Для новейших технологий, требующих почти кристальной чистоты кремния, его технические аналоги не подходят. А за счёт его сложной системы очистки цена соответственно в разы возрастает. Более распространённым является поликристаллический тип кремния, несколько меньшим спросом пользуется его монокристаллический прототип. При этом доля использования кремния для полупроводников занимает львиную часть товарооборота.

Цены на продукцию варьируются в зависимости от чистоты и назначения кремния, купить который, можно начиная от 10 центов за кг неочищенного сырья и до 10$ и выше за «электронный» кремний.