Кремний и его свойства
Кремний (лат. silicium) во многом похож на углерод. По распространенности
в земной коре кремний занимает второе место после кислорода
( 28% по массе). В природе существует только в связанном
виде, в основном в виде оксида кремния или кремнезема SiO2.
Кремнезем известен в двух видоизменениях: кристаллическом
и аморфном.
Применяют кремний в основном для получения сплавов, восстановления
металлов из оксидов, для изготовления полупроводниковых
приборов.
В небольших количествах кремний получают восстановлением
из кремнезема различными металлами:
SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si
В промышленности кремнезем восстанавливают углем в электрических
печах:
SiO2 + 2C= Si + 2CO
Структура свободного кремния аналогична алмазу. Кремний
- типичный полупроводник. Электронная конфигурация внешнего
электронного слоя атома кремния 3s23p2. Кремний, как и углерод,
четырехвалентен, валентные электроны находятся на s- и р-орбиталях.
Однако в отличие от углерода атомы кремния p-связей, т.е.
двойных и тройных связей друг с другом образовывать не могут.
Поэтому для кремния не характерна аллотропия, он образует
только одну модификацию.
В химическом отношении кремний, особенно кристаллический,
мало активен, но активнее углерода. Во всех соединениях
кремний четырехвалентен. При обычной температуре он непосредственно
реагирует только с фтором:
Si + 2F2 = SiF4
Реакционная способность аморфного кремния выше, чем кристаллического.
Например, при высокой температуре он взаимодействует с кислородом:
Si + O2 = SiO2
Кремний энергично реагирует с растворами щелочей:
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2
Кремний образует также соединение с водородом - силан SiH4.
Однако силан очень неустойчив и самовоспламеняется на воздухе
и разлагается водой:
SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O
SiH4+ 2H2O = SiO2 +4H2
С углеродом кремний образует карборунд SiC. Это кристаллическое,
построенное по типу алмаза вещество, уступающее по твердости
лишь алмазу.
