Физические свойства. Кремний. Силан, силициды, Оксид кремния (IV)

Кремний. Силан, силициды, Оксид кремния (IV). Кремниевые кислоты, силикаты

Кремний. Силан, силициды

Кремний — аналог углерода, но его неметаллические свойства выражены слабее, чем у углерода.

Для кремния более характерно sp³-гибридное состояние, поэтому в соединениях кремний может проявлять степени окисления +4 и -4.

Кремний — самый распространенный после кислорода элемент на Земле. Массовая доля кремния в земной коре составляет 27,6%. В природе кремний распространен в виде оксида SiO₂, называемого также кремнеземом, который встречается в виде песка, кварца. Другую группу природных соединений кремния составляют силикаты — производные кремниевой кислоты. Наиболее распространены алюмосиликаты, к которым относятся полевой шпат (альбит) NaAlSi₃O₈, полевой шпат (ортоклаз) KAlSi₃O_8> глина (каолин) Аl₂О₃•2SiO₂•2Н₂О, нефелин Na₃K[AlSiO₄]₄ и др. Они образуют оболочку земной коры. Соединения кремния содержатся в организмах растений и животных.

Получение

В промышленности кремний получают восстановлением SiO₂коксом в электрических печах:

SiO₂+2С=S+2CO

В лаборатории в качестве восстановителей используют магний или алюминий:

SiO₂+2Mg=Si+2MgO 3SiO₂+4Al=3Si+2Al₂O₂

Наиболее чистый кремний получают восстановлением тетрахлорида кремния водородом при 1200°С: SiCl₄+2Н₂=Si+4HCl

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 обуславливают 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, кремний относится к тугоплавким веществам.

Кремний состоит из трех стабильных изотопов: ²⁸₁₄Si(92,27%),

²⁹₁₄Si(4,68%) и ³⁰₁₄Si(3,05%).

12 3

Дата добавления: 2016-01-03; просмотров: 2531;