Кремний

Кремний является аналогом углерода, однако у кремния больший размер атома, меньше энергия ионизации, большее сродство к электрону и большая поляризуемость. Наличие вакантных d-орбиталей наделяет кремний электроноакцепторными свойствами. Поэтому связи кремния с электронодонорными атомами (O, N, F, Cl) прочнее, чем для углерода.

По распространенности кремний второй после кислорода элемент земной коры (20 мол.%). Земная кора более чем наполовину состоит из кремнезема - SiO₂, силикатных или алюмосиликатных пород. Кремнезем имеет несколько модификаций, в природе встречается в виде минерала кварца, кристаллическая модификация SiO₂ - горный хрусталь. Окрашенные кристаллы горного хрусталя - аметист, топаз. Мелкокристаллические и аморфные образцы диоксида кремния - агат, яшма, халцедон, опал.

Кремний образует несколько аллотропных модификаций, наиболее устойчива из которых алмазоподобная. Как и алмаз, она тугоплавкая (т.пл. 1412 ºС) и отличается высокой твердостью. В следствие частичной делокализации связей эта модификация имеет темно-серый цвет и металлический блеск. При комнатной температуре кремний является полупроводником.

Получают кремний восстановлением его диоксида или хлорида, а также разложением термически неустойчивых соединений:

t t

SiO₂ + C = Si + CO₂; SiCl₄ + 2Zn = Si + 2ZnCl₂:

t t

SiH₄ = Si + 2H₂; SiI₄ = Si + 2I₂

Химические свойства. В обычных условиях кремний очень устойчив и реагирует только со фтором:

Si + 2F₂ = SiF₄

При нагревании взаимодействует с другими неметаллами, исключая водород:

400 ºС 600 ºС

Si + 2Cl₂ ¾® SiCl₄; Si + O₂ ¾® SiO₂

1000 ºС 2000 ºС

3Si + 2N₂ ¾® Si₃N₄; Si + C ¾® SiC

Окислительная активность проявляется лишь по отношению к некоторым металлам:

t

Si + 2Mg = Mg₂Si

На кремний действует только смесь концентрированной азотной и плавиковой кислот:

3Si + 4HNO₃ + 18HF = 3H₂SiF₆ + 4NO­ + 8H₂O

Кремний энергично растворяется в водных растворах щелочей:

Si + 2KOH + H₂O = K₂SiO₃ + 2H₂­

С водой реагирует только при высоких температурах:

t

Si + 3H₂O = Н₂SiO₃ + 2H₂­