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= =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 0 - 4е восстановитель + 4е 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.

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 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;

Разновидности минералов на основе оксида кремния Агат Горный хрусталь Кварц Цитрин Кошачий глаз Аметист Яшма Сердолик Опал

Знаете ли вы, что… В чистом виде кремний был выделен в 1811 году французскими учеными: Жозеф Луи Гей-Люссак Жозеф Луи Гей-Люссак Луи Жаком Тенор

Знаете ли вы, что.. Кремний в элементарном состоянии был впервыеполучен в 1825 году шведским химиком Йенсом Якобсом Берцелиусом Кремний в элементарном состоянии был впервые получен в 1825 году шведским химиком Йенсом Якобсом Берцелиусом

Знаете ли вы, что… Русское название «кремний» Русское название «кремний» введено в 1834 г. введено в 1834 г. российским химиком российским химиком Германом Ивановичем Германом Ивановичем Гессом. 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. 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 Химически кремний малоактивен. При комнатной температуре реагирует только c фтором, образуя летучий тетрафторид кремния: Si + 2F 2 SiF 4 Si + 2F 2 SiF 4

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

Химические свойства кремния с хлором, бромом и йодом с хлором, бромом и йодом с образованием соответствующих с образованием соответствующих легко летучих тетрагалогенидов SiHal 4 : Si + 2Cl 2 SiCl 4 Si + 2Cl 2 SiCl 4 Si + 2Br 2 SiBr 4 Si + 2Br 2 SiBr 4

Химические свойства кремния При взаимодействии с металлом, кремний проявляет себя как окислитель. При взаимодействии образуются: силициды. 2Са + Si Ca 2 Si 2Са + 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: SiO2 Водородное: Силан SiH4 Кремниевая кислота: H2SiO3 Соли: Силикаты Силициды:

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 + ).

Применение кремния и его соединений СтеклоЦементКирпичФарфор ФаянсКлей Силикон АсбестГранит Керамика

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 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

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 - 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

Кремний в продуктах питания