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.
Шукати методи отримання в базі хімічних реакцій.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
4Cr + 3CaSiO32V2O5 + 5Si 
4V + 5SiO2
4V + 5SiO22Li2O + Si 4Li + SiO2
4Li + SiO24KCl + Si + 3CaO 4K + CaSiO3 + 2CaCl2
4K + CaSiO3 + 2CaCl2Використання
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]
