МБОУ Балтасинская гимназия IV группа главная подгруппа « КРЕМНИЙ» Подготовила: Хафизова Э.М. Учитель химии I кв. категории.

Общая характеристика кремния по положению в периодической системе П орядковый номер – 14, заряд ядра +14, протонов в ядре – 14, электронов – 14. Н омер периода III – 14 электронов движутся по трём энергетическим уровням. Н омер группы IV – на внешнем энергетическом уровне находятся 4 электрона. Р адиус атома больше чем у углерода – увеличивается способность к отдаче электронов. У величиваются металлические и восстановительные свойства (в сравнении с углеродом).

Строение атома кремния

До завершения внешнего уровня кремнию не хватает 4 электронов. В соединениях может проявлять степени окисления +4, -4. 4Na + Si = Na 4 Si 4Na + Si = Na 4 Si Si 0 + 4e - = Si -4 пр.Red ; Ox Si 0 + 4e - = Si -4 пр.Red ; Ox Na 0 - 1e - = Na +1 пр.Ox ; Red Na 0 - 1e - = Na +1 пр.Ox ; Red Si + O 2 = SiO 2 Si + O 2 = SiO 2 Si 0 – 4e - = Si +4 пр.Ox ; Red Si 0 – 4e - = Si +4 пр.Ox ; Red 2O 0 + 2e - = 2O -2 пр.Red ; Ox 2O 0 + 2e - = 2O -2 пр.Red ; Ox

Кремний в природе В свободном виде не встречается. Встречается, В свободном виде не встречается. Встречается, преимущественно, в виде диоксида кремния (SiO 2 ), другое его название кремнезем. преимущественно, в виде диоксида кремния (SiO 2 ), другое его название кремнезем. В виде SiO 2 входит в состав растительных и животных организмов. В виде SiO 2 входит в состав растительных и животных организмов. В природе образует минерал кварц, который В природе образует минерал кварц, который имеет разновидности, такие, как горный имеет разновидности, такие, как горный хрусталь, агат, опал, яшма, халцедон, сердолик. хрусталь, агат, опал, яшма, халцедон, сердолик.

Один из типов природных соединений кремния – силикаты. Среди них наиболее распространены алюмосиликаты. К алюмосиликатам относятся гранит, глина, слюда. К силикатам, не содержащим алюминий, относится асбест.

Значение для живых организмов Важнейшее соединение кремния – оксид SiO 2 необходим для жизни растений и животных. Важнейшее соединение кремния – оксид SiO 2 необходим для жизни растений и животных. Он придаёт прочность стеблям растений и защитным покровам животных. Он придаёт прочность стеблям растений и защитным покровам животных. Чешуя рыб, панцири насекомых, крылья бабочек, перья птиц и шерсть животных прочны, так как содержат кремнезем. Чешуя рыб, панцири насекомых, крылья бабочек, перья птиц и шерсть животных прочны, так как содержат кремнезем. У человека кремний придаёт гладкость и прочность костям У человека кремний придаёт гладкость и прочность костям

История открытия кремния Кремний был открыт в 1811 году Гей – Люссаком и Тенаром, но он был слишком загрязнён примесями. Кремний был открыт в 1811 году Гей – Люссаком и Тенаром, но он был слишком загрязнён примесями. В 1825 году был получен чистый кремний шведским химиком Берцелиусом. В 1825 году был получен чистый кремний шведским химиком Берцелиусом.

Получение кремния В лабораториях кремний получают, восстанавливая оксид кремния SiO 2 магнием. В лабораториях кремний получают, восстанавливая оксид кремния SiO 2 магнием. SiO 2 + 2Mg = 2MgO + Si Si e - = Si 0 пр. Red ; Ox Si e - = Si 0 пр. Red ; Ox Mg 0 - 2e - = Mg +2 пр. Ox ; Red Mg 0 - 2e - = Mg +2 пр. Ox ; Red В промышленности получают в электрических печах, коксом восстанавливая SiO 2 или разложением силана. В промышленности получают в электрических печах, коксом восстанавливая SiO 2 или разложением силана. SiO 2 + 2C = 2CO + Si ( ) SiO 2 + 2C = 2CO + Si ( ) Si e - = Si 0 пр. Red ; Ox Si e - = Si 0 пр. Red ; Ox C 0 - 2e - = C -2 пр. Ox ; Red C 0 - 2e - = C -2 пр. Ox ; Red SiH 4 = Si + 2H 2 (400 0 ) SiH 4 = Si + 2H 2 (400 0 ) Si e - = Si 0 пр. Ox ; Red Si e - = Si 0 пр. Ox ; Red 2H e - = 2H 0 пр. Red ; Ox 2H e - = 2H 0 пр. Red ; Ox

Кремний – простое вещество Кремний – простое вещество В реакциях выступает в роли окислителя : В реакциях выступает в роли окислителя : В этом случае он взаимодействует с металлами и водородом. В этом случае он взаимодействует с металлами и водородом. В реакциях выступает в роли восстановителя: В реакциях выступает в роли восстановителя: В этом случае он будет взаимодействовать с более электроотрицательными веществами (O 2, Cl 2 Br 2 ) В этом случае он будет взаимодействовать с более электроотрицательными веществами (O 2, Cl 2 Br 2 ) Кристаллическое вещество тёмно-серого цвета, полупроводник. Кристаллическое вещество тёмно-серого цвета, полупроводник. За счёт кристаллической решётки, он очень твёрдый. За счёт кристаллической решётки, он очень твёрдый.

Физические свойства При кристаллизации из газовой фазы на поверхностях с температурой ниже 600 °С образуется аморфный кремний. Это одна из аллотропных модификаций кремния. Аморфный кремний по свойствам напоминает резину, но он гораздо прочнее. Также он активнее кристаллического кремния. При кристаллизации из газовой фазы на поверхностях с температурой ниже 600 °С образуется аморфный кремний. Это одна из аллотропных модификаций кремния. Аморфный кремний по свойствам напоминает резину, но он гораздо прочнее. Также он активнее кристаллического кремния. Для кристаллического кремния температура плавления 1415 °С (плавится с уменьшением объема на 9%), температура кипения 3249 °С.Он имеет металлический блеск °С (плавится с уменьшением объема на 9%), температура кипения 3249 °С.Он имеет металлический блеск.

Оксид кремния (IV) Оксид кремния IV – кислотный оксид, отличается от других кислотных оксидов тем, что не взаимодействует с водой, кремниевая кислота нерастворима в воде. Оксид кремния IV – кислотный оксид, отличается от других кислотных оксидов тем, что не взаимодействует с водой, кремниевая кислота нерастворима в воде. Обладает всеми свойствами кислотных оксидов: взаимодействует с основными оксидами и основаниями. Обладает всеми свойствами кислотных оксидов: взаимодействует с основными оксидами и основаниями. Отличается высокой температурой плавления и довольно низкой химической активностью. активностью. Отличается высокой температурой плавления и довольно низкой химической активностью. активностью. Кристаллическая решетка Оксида кремния (IV)

В соединениях кремний проявляет степени окисления +4, 0, -4. В соединениях кремний проявляет степени окисления +4, 0, -4. Он химически мало активен, большей активностью обладает аморфный кремний. Он химически мало активен, большей активностью обладает аморфный кремний. При повышении температуры активность его увеличивается, и он вступает в реакцию с металлами, неметаллами, со сложными неорганическими веществами.

Взаимодействие с металлами Взаимодействие с металлами Кремний растворим в расплавах металлов, причём с некоторыми из них ( Zn, Al, Sn, Pb, Ag, Au и т.д.) не реагирует, а с другими (Na, K, Ca и т.д.) – образует силициды 4Na + Si = Na 4 Si – сплавление Na 0 - 1e - = Na +1 пр. Ox ; Red Si 0 + 4e - = Si -4 пр. Red ; Ox

Кремний взаимодействует с неметаллами, которые более электроотрицательны, и с галогенами. Si + O 2 = SiO 2 Si + O 2 = SiO 2 Si 0 – 4e - = Si +4 пр. Ox ; Red Si 0 – 4e - = Si +4 пр. Ox ; Red 2O 0 + 2e - = 2O -2 пр. Red ; Ox 2O 0 + 2e - = 2O -2 пр. Red ; Ox Si + 2Cl 2 = SiCl 4 Si + 2Cl 2 = SiCl 4 Si 0 – 4e - = Si +4 пр. Ox ; Red Si 0 – 4e - = Si +4 пр. Ox ; Red 2Cl 0 + 1e - = 2Cl -1 пр. Red ; Ox 2Cl 0 + 1e - = 2Cl -1 пр. Red ; Ox Взаимодействие с неметаллами

Со щелочами взаимодействует при малых количествах ионов ОН – (Возможен гидролиз стекла при хранении щелочей в стеклянной посуде). Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2 Si 0 – 4e - = Si +4 пр. Ox ; Red Si 0 – 4e - = Si +4 пр. Ox ; Red 2H e - = 2H 0 пр. Red ; Ox 2H e - = 2H 0 пр. Red ; Ox Взаимодействие со щелочами

СИЛИЦИДЫ Твёрдые вещества неустойчивые по отношению к воде и растворам кислот, под действием которых необратимо гидролизуют с выделением силана. Mg 2 Si + 4H 2 O = Mg(OH) 2 + SiH 4 Mg 2 Si + 4H 2 O = Mg(OH) 2 + SiH 4 Mg 2 Si+ 4HCl = 2MgCl 2 + SiH 4 Mg 2 Si + 4H + = 2Mg 2+ + SiH 4

Силикаты – соли кремниевой кислоты Силикаты можно получить сплавлением диоксида кремния с оксидами металлов или с карбонатами. Силикаты можно получить сплавлением диоксида кремния с оксидами металлов или с карбонатами. Силикаты натрия и калия называют растворимым стеклом. Силикаты натрия и калия называют растворимым стеклом. Их водные растворы – хорошо известный силикатный клей. Их водные растворы – хорошо известный силикатный клей. SiO 2 + CaO = CaSiO 3 SiO 2 + CaO = CaSiO 3 SiO 2 + CaCO 3 = CaSiO 3 + CO 2 SiO 2 + CaCO 3 = CaSiO 3 + CO 2

Кремниевая кислота Действием на силикаты сильными кислотами(HNO 3, H 2 SO 4 ) получают кремниевую кислоту H 2 SiO 3. Она очень слабая и нерастворима в воде (выпадает в виде студенистого осадка, иногда заполняющего весь объём раствора, превращая его в желе). Действием на силикаты сильными кислотами(HNO 3, H 2 SO 4 ) получают кремниевую кислоту H 2 SiO 3. Она очень слабая и нерастворима в воде (выпадает в виде студенистого осадка, иногда заполняющего весь объём раствора, превращая его в желе). При высыхании его образуется силикагель, При высыхании его образуется силикагель, широко применяемый в качестве адсорбента – поглотителя других веществ. широко применяемый в качестве адсорбента – поглотителя других веществ.

ПРИМЕНЕНИЕ Кремний применяют для полупроводниковых материалов, а также для кислотоупорных сплавов. Кремний применяют для полупроводниковых материалов, а также для кислотоупорных сплавов. Из расплавленного кварца делают химическую посуду. Из расплавленного кварца делают химическую посуду. Из каолина и нефелина получают алюминий. Из глины делают цветочные горшки и посуду. Из каолина и нефелина получают алюминий. Из глины делают цветочные горшки и посуду. Из песка делают стекло. Не менее важным продуктом является цемент. Из песка делают стекло. Не менее важным продуктом является цемент. Кремний используется в солнечных батареях. Кремний используется в солнечных батареях.

При сплавлении кварцевого песка с углём При сплавлении кварцевого песка с углём при высоких температурах образуется карбид кремния SiC,который по твёрдости уступает только алмазу. Поэтому его используют для затачивания резцов металлорежущих станков и шлифовки драгоценных камней. Хотя уже в глубокой древности люди использовали кремний в соединениях, потому что при сколах он образовывал режущие края. при высоких температурах образуется карбид кремния SiC,который по твёрдости уступает только алмазу. Поэтому его используют для затачивания резцов металлорежущих станков и шлифовки драгоценных камней. Хотя уже в глубокой древности люди использовали кремний в соединениях, потому что при сколах он образовывал режущие края.

Силикатная промышленность Силикатная промышленность – отрасль промышленности, занимающаяся переработкой природных соединений кремния. Область применения кремния очень велика. Из него получают оконное, ламповое, зеркальное и другие виды стекла. Другим важным материалом, на основе соединений кремния, является цемент. Его получают спеканием известняка и глины в специальных печах. Всем этим занимается силикатная промышленность, а ещё производством кирпича, фарфора, фаянса.

Фарфор – керамический материал, состоящий из каолина, обычной глины, кварца и полевого шпата. Фарфор белого цвета, не имеет пористости, обладает высокой прочностью, химической и термической стойкостью. Фарфор – керамический материал, состоящий из каолина, обычной глины, кварца и полевого шпата. Фарфор белого цвета, не имеет пористости, обладает высокой прочностью, химической и термической стойкостью. Фаянс – керамический материал, отличный от фарфора тем, что содержит 85% глины, обладает высокой пористостью и водопоглощением. Фаянс – керамический материал, отличный от фарфора тем, что содержит 85% глины, обладает высокой пористостью и водопоглощением. Стекло – твёрдый силикатный материал, основными свойствами которого являются прозрачность и химическая стойкость. Стекло получают варкой шихты (смесь из песка, соды и известняка) в специальных печах. Стекло – твёрдый силикатный материал, основными свойствами которого являются прозрачность и химическая стойкость. Стекло получают варкой шихты (смесь из песка, соды и известняка) в специальных печах. Цемент – вяжущие вещества, употребляемые в строительстве для скрепления между собой твёрдых предметов. Цементы различают на воздушные и гидравлические. В технике цементом называют только гидравлические. Цемент – вяжущие вещества, употребляемые в строительстве для скрепления между собой твёрдых предметов. Цементы различают на воздушные и гидравлические. В технике цементом называют только гидравлические.

Керамика Стекло Цемент строительная листовое быстротвердеющий бытовая стеклоизделия расширяющийся тонкая строительно- морозостойкий техническая технические жаропрочный изделия изделия Продукция силикатной промышленности