Кремний (Si) – неметалл, стоящий в 4ой группе периодической таблицы Д.И. Менделеева. После кислорода кремний является самым распространенным элементом в земной коре. Он имеет 2 устойчивых изотопа: 28Si, 29Si, 30Si. В свободном виде кремний в природе не встречается.
Наиболее часто встречающиеся: соли кремниевых кислот и оксид кремний (кремнезем, песок, кварц). Они входят в состав минеральных солей, слюды, талька, асбеста.
Аллотропия кремния.
У кремния есть 2 аллотропные модификации:
- кристаллическая (светло-серые кристаллы. Структура подобна кристаллической решетке алмаза, где атом кремния ковалентно связан с 4 одинаковыми атомами, а сам находится в sp3- гибридизации);
- аморфная (порошок бурого цвета, более активная форма чем кристаллическая).
Свойства кремния.
- При температуре кремний реагируют с кислородом воздуха:
Si + O2 = SiO2.
Если кислорода не хватает (недостаток), то может иметь место такая реакция:
2Si + O2 = 2SiO,
Где SiO – монооксид, который также может образовываться при реакции:
Si + SiO2 = 2SiO.
- В нормальных условиях кремний может реагировать с F2, при нагревании – с Cl2. Если повышать температуру дальше, то Si будет способен провзаимодействовать с N и S:
4Si + S8 = 4SiS2;
Si + 2F2 = SiF4.
- кремний способен реагировать с углеродом, давая карборунд:
Si + C = SiC.
- Кремний растворим в смеси концентрированной азотной и фтороводородной кислот:
3Si + 4HNO3 + 12HF = 3SiF4 + 4NO + 8H2O.
- Кремний растворяется в водных растворах щелочей:
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2↑.
- При нагревании с оксидами кремний диспропорционирует:
2MgO + 3Si = Mg2Si + 2SiO.
- При взаимодействии с металлами, кремний выступает в качестве окислителя:
2Mg + Si = Mg2Si.
Применение кремния.
Наибольшее применение кремний находит в производстве сплавов для придания прочности алюминию, меди и магнию и для получения ферросилицидов, имеющих важное значение в производстве сталей и полупроводниковой техники. Кристаллы кремния применяют в солнечных батареях и полупроводниковых устройствах – транзисторах и диодах.
Кремний служит также сырьем для производства кремнийорганических соединений, или силоксанов, получаемых в виде масел, смазок, пластмасс и синтетических каучуков. Неорганические соединения кремния используют в технологии керамики и стекла, как изоляционный материал и пьезокристаллы.