Кремний общая характеристика химического элемента

Кремний общая характеристика химического элемента

Кремний – химический элемент таблицы Менделеева. Попробуем разобраться, что же такое кремний – металл или неметалл?

Какова его природа, общая характеристика и свойства не только в физике, но и в химии? Как реагирует с другими веществами? Какие соединения образуют? Каковы области применения этого элемента?

Общая характеристика

Обозначение этого элемента в таблице Менделеева – Si (silicium – «силициум»). В таблице он стоит в четвертой группе третьего периода. Является неметаллом.

Кремний общая характеристика химического элемента

Первое название этого элемента силиций. В середине 19 века его стали называть «кремнием».

Основные особенности:

  1. Второй по распространенности элемент таблицы Менделеева.
  2. Аналог углерода – это элемент (а также его генетический ряд) со своими специфическими особенностями.

Кремний общая характеристика химического элемента

Где можно взять кремний? В основном, в природе он находится в земле в виде оксидов и других структур горных пород (кварц, силикат и т. д.).

Состав и структура кремния

Рассмотрим основные параметры этого элемента в таблице.

Признак Характеристика
Атомная масса 28,086 а. е. м.
Молекулярная (молярная) масса 28,086 г/моль
Размер атома / заряд ядра 14
Валентность 2,4
Степень окисления ±4, -2
Плотность 2,33 г/см3
Температура плавления 1688 К
Химическая связь ковалентная неполярная
Кристаллическая решетка атомная

У кремния есть 3 изотопа: Si (28), Si (29), Si (30).

Электронное строение атома кремния показано на картинке:

Кремний общая характеристика химического элемента

Физические свойства

Строение атома кремния, из которого состоит большинство материалов, позволяет доказать ученым наличие аллотропии у этого элемента.

Выделяют 2 модификации:

  • аморфный,
  • кристаллический.

Кремний общая характеристика химического элемента

Первый представляет собой порошок коричневого цвета, который плавится при температуре свыше 1400 градусов Цельсия.

Второй – кристаллизованный кремний темно-серого оттенка с блестящей поверхностью.

Кремний общая характеристика химического элемента

По сравнению с предыдущим, обладает высокими показателями тепло- и электропроводности.

Химические свойства

Поскольку он находится в четвертой группе главной подгруппе таблицы Менделеева, то может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

Рассмотрим по отдельности каждый вид реакций.

Восстановительные процессы

Кремний общая характеристика химического элемента

С простыми веществами:

Si + 2Br2 = SiBr4,

Si + O2 = SiO2.

Со сложными веществами:

Кислоты

3Si + 12HF + 4HNO3 = 3SiF4 + 4NO + 8H2O.

Гидроксиды

Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2.

Окислительные процессы

Он проявляет при взаимодействии с гидридами, металлами, солями, сильными концентрированными кислотами.

Кремний общая характеристика химического элемента

Как правило, в качестве побочных продуктов в таких реакциях выступают окиси неметаллов, сульфаты, нитраты и другие соли, содержащие этот элемент.

Получение кремния

Различают два способа получения кремния: лабораторный и промышленный. Рассмотрим подробно оба.

В лаборатории

Кремний общая характеристика химического элемента

Его восстанавливают с помощью магния или алюминия при нагревании.

В промышленности

Получение этим способом требует больших усилий:

  1. В печах под действием кокса идет разложение диоксида кремния при температуре свыше 1790 градусов по Цельсию.
  2. Очищают полученный кремний от примесей. Как правило, получают соль, а затем обрабатывают кислотами.
  3. Очистку проводят до тех пор, пока массовая доля в образце не будет ниже 95%.

Кремний общая характеристика химического элемента

Кроме того, в промышленности в последние годы популярным способом очистки стало хлорирование. Оно используется чаще, поскольку этот метод экономически выгоден и дает большую степень очистки.

В России существует всего два завода по производству технического кремния: Каменск-Уральский и Усолье-Сибирский.

Области применения

Кремний общая характеристика химического элемента

Кремний имеет широкую область применения:

  1. Он является хорошим сырьем для получения его аллотропных модификаций и различных соединений на его основе.
  2. Это главный компонент при получении различных сплавов. Как правило, в металлургии это главный окислитель и модифицирующий элемент.
  3. Кремний часто используется для получения стекла и цемента.
  4. Он является незаменимым компонентом в производстве батарей.
  5. Кремний чаще всего используется как подручное средство для получения других простых веществ в лаборатории.

Плюсы и минусы кремния

Попробуем разобраться, в чем же заключаются преимущества и недостатки этого элемента? Как он вообще влияет на жизнь различных организмов?

Кремний общая характеристика химического элемента

Кремний необходим растениям для питания и роста, некоторым простейшим организмам для правильного протекания процессов жизнедеятельности.

В организмах высших существ он играет важную роль (является одним из незаменимых микроэлементов), но помимо этого может вредить им (вызывать силикоз – отравление солями этого неметалла).

Незаменима его роль в промышленности и технике, металлургии. А вот медицинские показатели еще до конца не изучены, поэтому применять его для лечения различных заболеваний можно с осторожностью и только по рекомендациям врача.

Заключение

Кремний незаменим в химии и физике. Он играет важнейшую роль в биохимических реакциях организма человека. Правда избыток этого элемента может привести к хроническим болезням.

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: