Головна Енциклопедія Реакції Добавки Ще
Мова: uk ru
Авторизація:

Силіцій




Силіцій – хімічний елемент із символом Si і атомним номером 14; є другим за поширеністю елементом на Землі (27,6% за масою), переважно, знаходиться у вигляді кисневих сполук (кремнезем SiO2, силікатні та алюмосилікатні породи). Просту речовину називають «кремній». Природний кремній складається із трьох стабільних ізотопів: 28Si(92,27%), 29Si(4,68%) та 30Si (3,05%).

 

Проста речовина


Електронна конфігурація 1s22s22p63s23p2. За числом валентних електронів є аналогом вуглецю, але має більший розмір атому та меншу енергію іонізації. Максимальне координаційне число кремнію – шість, а найбільш характерне чотири. Кремній у сполуках має ступені окиснення +4 та -4. Для кремнію найбільш характерні зв’язки Si-F та Si-O. 

У відповідності до характерного типу гібридизації валентних орбіталей (sp3) у кремнію найбільш стійка алмазоподібна (кубічна) модифікація. Як і алмаз, він тугоплавкий (Tпл = 1415°C) та має високу твердість. За рахунок часткової делокалізації зв'язку ця модифікація має темно-сірий колір та металічний вигляд. При кімнатній температурі кремній є напівпровідником (ΔЕ = 1,12 еВ). Графітоподібна модифікація кремнію є нестійкою.

 

Фізичні властивості


Молярна маса 28,0855 г/моль
Температура плавлення, tпл. 1414 °C
Температура кипіння, tкип. 3265 °C
Густина, ρ 2,3290 г/см3
 
 

Добування


Кремній технічної чистоти (95-98%) отримують у електропечах відновленням SiO2 коксом за температури 1500-1750°C.
 
SiO2 + 2C = Si + 2CO

У лабораторних умовах я якості відновника використовують магній:
 
SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO

При цьому утворюється сильно забруднений домішками коричневий порошок кремнію. Останній перекристалізацією з металічних розплавів можна перевести у кристалічний стан.

Кремній особливої чистоти, який використовують у напівпровідниковій техніці, отримують відновленням SiCl4 металічним цинком за температури 1000°C, або воднем:
 
SiCl4 + 2Zn = Si + 2ZnCl2
SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl

Найчистіший кремній добувають термічним розкладом силану за температури 600-700°C або SiI4:
 
SiH4 = Si + 2H2
SiI4 = Si + 2I2

Додатково очищають кремній зонним плавленням.

 

Хімічні властивості


У звичайних умовах кремній досить інертний. З простими речовинами, окрім фтору, взаємодіє лише при нагріванні, проявляючи частіше відновні властивості.

У кисневмісних кислотах кремній пасивує і розчиняється лише у суміші кислот фтороводневій та азотній:
 
3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O

У цій реакції HNO3 грає роль окисника, а HF – комплексоутворювального середовища. У результаті реакції кремній переходить у стійкий ступінь окиснення +4.

Кремній енергійно розчиняється у лугах з виділенням водню:
 
Si + H2O + 2KOH = K2SiO3 + 2H2

При цьому роль окисника грає вода, а комплексоутворювального середовища – OH--іони. З Водою за звичайних умов кремній не реагує.

Окисні властивості кремній виявляє лише по відношенню до деяких металів, наприклад:
 
2Mg + Si = Mg2Si

Силіцій має велику спорідненість до кисню, що використовують у силікотермічному способі добування металів з їхніх сполук. Силіцій у таких реакціях є відновником:
 
2Cr2O3 + 3Si + 3CaO  4Cr + 3CaSiO3
2V2O5 + 5Si  4V + 5SiO2
2Li2O + Si  4Li + SiO2
4KCl + Si + 3CaO  4K + CaSiO3 + 2CaCl2

 

Використання


Монокристали кремнію використовують для виробництва різних напівпровідникових приладів: випрямляч змінного струму, фотоелемент тощо. З кремнієвих фотоелементів побудовані сонячні батареї, які забезпечують живлення радіоапаратури на космічних апаратах. Монокристали кремнію слугують матрицею для виготовлення інтегральних схем у мікроелектротехніці.

Кремній широко використовується у металургії для розкислення сталі та надання їй збільшеної корозійної стійкості. Для цих цілий використовують сплав кремнію із залізом (феросиліцій), який отримують при спільному відновленні коксом залізної руди та кремнезему.
 
 

Список використаної літератури
  • Загальна та неорганічна хімія: Підручник для студ. вищ. навч. закл. / О.М. Степаненко, Л. Г. Рейтер, В. М. Ледовських, С.В. Іванов. - К.: Пед. преса, 2000. - 784 с.: іл. ISBN 966-7320-13-8 [c. 238 - 243]
  • Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учеб. для вузов. - 4-е изд., испр. - М.: Высш. шк., Изд. центр "Академия", 2001. - 743 с., ил.[c. 442 - 444]
  • Волков, А.И., Жарский, И.М. Большой химический справочник / А.И. Волков, И.М. Жарский. - Мн.: Современная школа, 2005. - 608 с ISBN 985-6751-04-7. [c. 204]
Символ:

Si


Атомна маса - 28,0855 а.о.м.
Радіус іона - 42 (+4e) 271 (-4e) пм

Інформація про статтю:

Оновлено:
Створено: 30.11.2014 14:18

Переглядів: 2537
Оцінка інформації: 5.0 з 5
Кількість голосів - 1
Ключові слова (Tags):
силіцій, речовина, кварц, елемент
ChemiDay не нав'язує вам свою думку. Все що ви робите - робите на свій страх і ризик.
Про сайт | Відгуки та пропозиції | Зворотній зв'язок | Сторінка у ВК
ChemiDay.com © 2016