Кремний и его соединения. - презентация

1 Кремний и его соединения

2

3 Строение атома кремния

4 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;

5 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 ;

6

7 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;

8 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.

9 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.

10 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.

11 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;

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

13 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

14 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

15 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.

16 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).

17 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 %.

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

19 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

20 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

21 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

22 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.

23 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.

24 Соединения кремния Кремний Si Оксид Кремния: SiO2 Водородное: Силан SiH4 Кремниевая кислота: H2SiO3 Соли: Силикаты Силициды:

25 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

26 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 __________

27 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 + ).

28 Применение кремния и его соединений СтеклоЦементКирпичФарфор ФаянсКлей Силикон АсбестГранит Керамика

29 Применение кремния в технике

30 Применение кремния в медицине

31 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

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

33 Биологическая роль Кремний придаёт гладкость и прочность костям и кровеносным сосудам человека. В организме человека кремния менее 0,01% по весу.

34 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.

35 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

36 Кремний в продуктах питания