Кремень –камень 1824 г.Я. Берцелиус

Характеристики кремния и кристаллическая решетка Имя Кремний/Silicium символ Si номер 14 Атомная масса (молярная масса) 28,0855 а. е. м. (г/моль) Электроотрицательность 1,90 (шкала Полинга) Степени окисления +4, 4 Плотность (при н. у.) 2,33 г/см³ Кристаллическая структура кремния – напоминает по структуре алмазную

Происхождение названия и нахождение в природе Происхождение названия Происхождение названия В 1825 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус действием металлического калия на фтористый кремний SiF4 получил чистый элементарный кремний. Новому элементу было дано название «силиций» (от лат. silex кремень). Русское название «кремний» введено в 1834 году российским химиком Германом Ивановичем Гессом. В переводе c др.-греч. κρημνός «утес, гора». Нахождение в природе Нахождение в природе Содержание кремния в земной коре составляет по разным данным 27,629,5 % по массе. Таким образом по распространённости в земной коре кремний занимает второе место после кислорода. Концентрация в морской воде 3 мг/л. Чаще всего в природе кремний встречается в виде кремнезёма - соединений на Основе диоксида кремния (IV) SiO2 (около 12 % массы земной коры). Основные минералы, образуемые диоксидом кремния - это песок (речной и кварцевый), кварц и кварциты, кремень. Вторую по распространённости в природе группу соединений кремния составляют силикаты и алюмосиликаты. Отмечены единичные факты нахождения чистого кремния в самородном виде.

Кремний в природе Второй после кислорода Второй после кислорода ¼ состава земной коры ¼ состава земной коры Наиболее распространен SiO 2 кремнезем Наиболее распространен SiO 2 кремнезем (разновидность оксида кремния) (разновидность оксида кремния)

Песок – самое распространенное соединение кремния Есть повсюду в почве Есть повсюду в почве Песчаные пустыни Песчаные пустыни Величайшие пустыни Мира: Ливийская на северо-востоке Африки, на Аравийском полуострове, Большая песчаная и пустыня Виктория в Австралии, Кызылкум в Узбекистане

Горный хрусталь – окаменевшая вода? Куски кварца Кусок горного хрусталя в виде головы животного

Драгоценные камни - всего лишь оксиды кремния? Розовый аметист Агат Ваза из оникса (разновидности агата) Халцедон Аметист лиловый Яшма Сердолик

Силикаты – соли кремниевой кислоты Гранит( наиболее прочная магматическая порода, состоящая в основном из кварца) Гранит( наиболее прочная магматическая порода, состоящая в основном из кварца) Глина (SiO %, Al 2 O %, Н О до 1%) Глина (SiO %, Al 2 O %, Н О до 1%) Гранитный горный массив

Биологическая роль Для некоторых организмов кремний является важным биогенным элементом. Он входит в состав опорных образований у растений и скелетных у животных. В больших количествах кремний концентрируют морские организмы диатомовые водоросли, радиолярии, губки. Большие количества кремния концентрируют хвощи и злаки, в первую очередь подсемейства Бамбуков и Рисовидных, в том числе рис посевной. Мышечная ткань человека содержит 0,1 – 0,2% кремния, костная ткань 0,0017%, кровь 3,9 мг/л. С пищей в организм человека ежедневно поступает до 1 г кремния. Для некоторых организмов кремний является важным биогенным элементом. Он входит в состав опорных образований у растений и скелетных у животных. В больших количествах кремний концентрируют морские организмы диатомовые водоросли, радиолярии, губки. Большие количества кремния концентрируют хвощи и злаки, в первую очередь подсемейства Бамбуков и Рисовидных, в том числе рис посевной. Мышечная ткань человека содержит 0,1 – 0,2% кремния, костная ткань 0,0017%, кровь 3,9 мг/л. С пищей в организм человека ежедневно поступает до 1 г кремния. Соединения кремния относительно нетоксичны. Но очень опасно вдыхание высокодисперсных частиц как силикатов, так и диоксида кремния, образующихся, например, при взрывных работах, при долблении пород в шахтах, при работе пескоструйных аппаратов и т. д. Микрочастицы SiO2, попавшие в лёгкие, кристаллизуются в них, а возникающие кристаллики разрушают лёгочную ткань и вызывают тяжёлую болезнь силикоз. Чтобы не допустить попадания в лёгкие опасной пыли, следует использовать для защиты органов дыхания респиратор. Соединения кремния относительно нетоксичны. Но очень опасно вдыхание высокодисперсных частиц как силикатов, так и диоксида кремния, образующихся, например, при взрывных работах, при долблении пород в шахтах, при работе пескоструйных аппаратов и т. д. Микрочастицы SiO2, попавшие в лёгкие, кристаллизуются в них, а возникающие кристаллики разрушают лёгочную ткань и вызывают тяжёлую болезнь силикоз. Чтобы не допустить попадания в лёгкие опасной пыли, следует использовать для защиты органов дыхания респиратор.

Соединения кремния в живой природе Дает прочность стеблям растений Дает прочность стеблям растений Защитные покровы животным Защитные покровы животным Гладкость и прочность костям Гладкость и прочность костям Стебли злаков Крылья бабочек Шерсть животных Панцирь жуков Чешуя рыб Перья птиц

Соединения кремния и древние люди Каменный век – век кремневых орудий труда Каменный век – век кремневых орудий труда Распространен и доступен Распространен и доступен На сколе очень острый На сколе очень острый

Кремний полупроводник Солнечные батарейки Солнечные батарейки Солнечные батареи Солнечные батареи Фотоэлементы Фотоэлементы Электроника Электроника

Стекло - древнейшее изобретение человечества Оконное стекло Оконное стекло Кварцевое стекло Кварцевое стекло Хрустальное стекло Хрустальное стекло Цветное стекло Цветное стекло Стеклянные изделия Древнего Египта Витраж в Венском соборе 16 век Хрустальные вазы 18 век Царские кубки 17 век Стеклянные ландыши 20 век

Керамика – значит глина, а там тоже кремний Кирпич Кирпич Керамическая посуда Керамическая посуда Фарфор Фарфор Фаянс Фаянс Статуэтки Статуэтки Отделочная плитка Отделочная плитка

Цемент – это тоже соединения кремния Бетон Бетон Железобетон Железобетон Дом из бетонных панелей Плотина Братской ГЭС

Химические свойства Чистый кристаллический кремний образует алмазоподобную решетку в которой кремний четырёхвалентен. В соединениях кремний обычно также проявляет себя как четырехвалентный элемент со степенью окисления +4 или 4. Встречаются двухвалентные соединения кремния, например оксид кремния (II) SiO. Чистый кристаллический кремний образует алмазоподобную решетку в которой кремний четырёхвалентен. В соединениях кремний обычно также проявляет себя как четырехвалентный элемент со степенью окисления +4 или 4. Встречаются двухвалентные соединения кремния, например оксид кремния (II) SiO. При нормальных условиях кремний химически малоактивен и активно реагирует только с газообразным фтором, при этом образуется летучий тетрафторид кремния SiF4. Такая «неактивность» кремния связана с пассивацией поверхности наноразмерным слоем диоксида кремния, немедленно образующегося в присутствии кислорода воздуха или воды (водяных паров). При нормальных условиях кремний химически малоактивен и активно реагирует только с газообразным фтором, при этом образуется летучий тетрафторид кремния SiF4. Такая «неактивность» кремния связана с пассивацией поверхности наноразмерным слоем диоксида кремния, немедленно образующегося в присутствии кислорода воздуха или воды (водяных паров).

Химические свойства При нагревании до температуры свыше °C кремний реагирует с кислородом с образованием диоксида SiO2. При нагревании до температуры свыше °C кремний реагирует с кислородом с образованием диоксида SiO2. Si +О2 = SiО2 Si +О2 = SiО2 При нагревании до температуры свыше °C кремний реагирует с хлором, бромом и иодом с образованием соответствующих легко летучих тетра галогенидов SiHalogen4 и, возможно, галогенидов более сложного состава. При нагревании до температуры свыше °C кремний реагирует с хлором, бромом и иодом с образованием соответствующих легко летучих тетра галогенидов SiHalogen4 и, возможно, галогенидов более сложного состава. С водородом кремний непосредственно не реагирует, соединения кремния с водородом силаны с общей формулой SinH2n+2 получают косвенным путем. Моносилан SiH4 (его часто называют просто силаном) выделяется при взаимодействии силицидов металлов с растворами кислот, например: С водородом кремний непосредственно не реагирует, соединения кремния с водородом силаны с общей формулой SinH2n+2 получают косвенным путем. Моносилан SiH4 (его часто называют просто силаном) выделяется при взаимодействии силицидов металлов с растворами кислот, например: Ca2Si + 4HCl 2CaCl2 + SiH4. Ca2Si + 4HCl 2CaCl2 + SiH4.

Химические свойства При нагревании кремний реагирует с металлами с образованием силицидов: При нагревании кремний реагирует с металлами с образованием силицидов: 2Si + Mg = Mg2Si. 2Si + Mg = Mg2Si. Образующийся в этой реакции силан SiH4 на воздухе самовоспламеняется и сгорает с образованием диоксида кремния и воды: Образующийся в этой реакции силан SiH4 на воздухе самовоспламеняется и сгорает с образованием диоксида кремния и воды: SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O. SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O. Кремний взаимодействует с концентрированными водными растворами щелочей, образуя силикаты и водород: Кремний взаимодействует с концентрированными водными растворами щелочей, образуя силикаты и водород: Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2. Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2. Свободный кремний может быть получен прокаливанием с магнием мелкого белого песка, который по химическому составу является почти чистым оксидом кремния или восстанавливая его углеродом: Свободный кремний может быть получен прокаливанием с магнием мелкого белого песка, который по химическому составу является почти чистым оксидом кремния или восстанавливая его углеродом: SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si или SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si или SiO2 + 2C = Si + 2CO. SiO2 + 2C = Si + 2CO.