Кре́мний
Кре́мний — элемент четырнадцатой группы, третьего периода периодической системы химических элементов с атомным номером 14. Атомная масса 28,085. Неметалл, второй по распространённости химический элемент в земной коре.
Цвет минерала: железно-черный, красновато-коричневый.
Цвет минерала: железно-черный, красновато-коричневый.
Кре́мний
Si14+14)2e)8e)4e
Si14+14)2e)8e)4e
Нахождение в природе
Кремний – второй по распространенности элемент на Земле после кислорода.Его содержание в земной коре составляет 27,6 % (мас.). Встречается только в виде соединений.
Оксид кремния образует большое количество природных веществ – горный хрусталь, кварц, кремнезем. Составляет основу многих полудрагоценных камней – агат, аметист, яшма и др.
Также кремний входит в состав породообразующих минералов – силикатов и алюмосиликатов – полевых шпатов, глин, слюд и др.
Физические свойства кремния
Кремний образует две аллотропные модификации – аморфный и кристаллический кремний.
Кристаллический кремний – вещество темно-серого цвета с металлическим блеском, имеет кубическую структуру алмаза, но значительно уступает ему по твердости, довольно хрупок. Температура плавления 1415 °C, температура кипения 2680 °C, плотность 2,33 г/см3. Обладает полупроводниковыми свойствами, его сопротивление понижается при повышении температуры.
Аморфный кремний – порошок бурого цвета на основе сильно разупорядоченной алмазоподобной структуры. Обладает большей реакционной способностью, чем кристаллический кремний.
Кристаллический кремний – вещество темно-серого цвета с металлическим блеском, имеет кубическую структуру алмаза, но значительно уступает ему по твердости, довольно хрупок. Температура плавления 1415 °C, температура кипения 2680 °C, плотность 2,33 г/см3. Обладает полупроводниковыми свойствами, его сопротивление понижается при повышении температуры.
Аморфный кремний – порошок бурого цвета на основе сильно разупорядоченной алмазоподобной структуры. Обладает большей реакционной способностью, чем кристаллический кремний.
Химические свойства кремния
В химических реакциях кремний может проявлять и окислительные, и восстановительные свойства. Окислительные свойства кремния выражены слабее, чем у остальных неметаллов.
Взаимодействие с металлами
При высокой температуре кремний реагирует с металлами с образованием силицидов:
2Mg+Si=Mg+2Si.
2Mg+Si=Mg+2Si.
Взаимодействие с кислородом
Кремний горит в кислороде и проявляет в этой реакции восстановительные свойства:
Si + O2 = SiO2
Si + O2 = SiO2
Взаимодействие с галогенами
При обычных условиях кремний довольно инертен, что объясняется прочностью его кристаллической решетки, непосредственно взаимодействует только с фтором, при этом проявляет восстановительные свойства:
Si + 2F2 = SiF4
Si + 2F2 = SiF4
Взаимодействие со щелочами
В отличие от углерода кремний растворяется в концентрированных растворах щелочей c образованием силикатов и выделением водорода:
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
Взаимодействие с другими неметаллами
При очень высокой температуре около 2000 °С реагирует с углеродом и бором:
Si + C = SiC
Si + 3B = B3Si.
При 1000 °С реагирует с азотом: 3Si + 2N2 = Si3N4.
Si + C = SiC
Si + 3B = B3Si.
При 1000 °С реагирует с азотом: 3Si + 2N2 = Si3N4.
С водородом не реагирует
С водородом кремний практически не реагирует по причине неустойчивости водородного соединения силана SiH4
Получение
Физиологическое значение
Установлено, что соединения кремния обладают ан-тибластическим, антисклеротическим, антикоагулянт-ным, аналептическим, наркотическим, психотропным, ганглиоблокирующим, антиоксидантным и другим действием.Кремний найден в различных отделах нервной системы, в плазме крови и эритроцитах, в спинномозговой жидкости, в костной ткани, причем его концентрация претерпевает определенные изменения при старении и некоторых патологических процессах. Констатировано участие кремния в механизмах гормональной регуляции.Особый интерес представляет обнаружение кремния в соединительной ткани. В костной ткани кремний выявлен вблизи областей активной кальцификации в зонах роста у молодых животных. Это послужило основанием для предположения, согласно которому кремний служит инициатором кальцификации. Установлено наличие кремния и в других соединительно-тканных объектах — хрящах, связках и стенке аорты. Без кремния в организме человек был долго не прожил, ведь заболевания, вызваные нехваткой данного элемента. Портятся кожа и волосы, появляется заболевания ССС, страдает иммунитет, регенерация и ЦНС. При избытке же портятся МВС, перепады настроения, раздражительность, затрудненое дыхание, гипертрофия желудочков сердца и сосудов. Продукты, богатые кремнием - крупы, орехи, фрукты, жиры и масла, морепродукты, сухофрукты
Оксиды, их свойства
Относится к группе кислотных оксидов. При нагревании взаимодействует с основными оксидами и щелочами. Молярная масса: 60,084 г/моль Реагирует с плавиковой кислотой. SiO2 относится к группе стеклообразующих оксидов, то есть склонен к образованию переохлаждённого расплава — стекла. Диэлектрик (электрический ток не проводит, если не имеет примесей и не нагревается). Диоксид кремния – типичный кислотный оксид, но не растворяется в воде, при сплавлении реагирует со:
щелочами: SiO2 + 2KOH = K2SiO3 + H2O
основными оксидами: SiO2 + MgО = MgSiO3
карбонатами щелочных металлов: SiO2 + K2CO3 = K2SiO3 + CO2
С кислотами не реагирует, исключение составляет плавиковая кислота:SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O.
щелочами: SiO2 + 2KOH = K2SiO3 + H2O
основными оксидами: SiO2 + MgО = MgSiO3
карбонатами щелочных металлов: SiO2 + K2CO3 = K2SiO3 + CO2
С кислотами не реагирует, исключение составляет плавиковая кислота:SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O.
Гидроксиды, их свойства
Высшего гидроксида кремния в привычном понимании не существует. Аморфный кремний в реакции с водяным паром при температуре 400-500°C образует диоксид кремния и водород:
Si(аморфн.) + 2H2O(пар) → SiO2 + 2H2.
Диоксид кремния является слабым кислотным оксидом. При присоединении водорода оксид кремния (IV) способен образовывать кремниевые кислоты. Поэтому правильнее записать формулу гидроксида кремния как nSiO2∙mH2O
Si(аморфн.) + 2H2O(пар) → SiO2 + 2H2.
Диоксид кремния является слабым кислотным оксидом. При присоединении водорода оксид кремния (IV) способен образовывать кремниевые кислоты. Поэтому правильнее записать формулу гидроксида кремния как nSiO2∙mH2O
Интересные факты
