Кремний и его соединения

↑
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
1s2
СТРОЕНИЕ АТОМА
14Si
2e
4e
8e
№ 14 Ar(Si) = 28 Z =+14, 14p+, 14e-, 14n0
р - элемент
↑↓
28
3p2
2p6
↑
2s2
3s2
Возможные степени окисления:
-4, 0, +2, +4

АЛЛОТРОПИЯ КРЕМНИЯ
Кристаллический кремний
Аморфный кремний
темно-серого цвета, обладающий стальным блеском, твердый и хрупкий, с плотностью 2,4 г/см3, полупроводник.
Порошок бурого цвета, плотность 2г/см3
Структура подобна алмазу, сильно гигроскопичный

НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ
SiO2 кремнезём
(песок)
Al2O3∙ 2SiO2∙2H2O
каолинит
(глина)
По распространенности занимает второе место после кислорода (26%)
SiO2 –кварц
SiO2 –горный хрусталь

ПРИМЕНЕНИЕ КРЕМНИЯ
Кремнистые стали
Силиконовый каучук
Фотоэлементы
Силиконовый герметик

Силикон – это материал, который очень герметичный и выдерживает при работе большой диапазон температур от -1200С до + 3000С.
Это жидкий материал, который легко становится твердым и его можно легко шлифовать, полировать, вырезать и вообще обрабатывать как угодно.
Также силикон может быть резиноподобным – мягким и эластичным, который можно с легкостью сжимать, сгибать и растягивать.

1. В промышленности кремний получают восстановлением диоксида кремния коксом в электрических печах:
SiO2+2C=Si+2CO
ПОЛУЧЕНИЕ КРЕМНИЯ
SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si
3SiO2 + 4Al = 2Al2О3 + 3Si
2. В лаборатории кремний получают прокаливанием с магнием или алюминием белого песка:

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
1. С галогенами
Непосредственно взаимодействует только с фтором, при этом
проявляет восстановительные свойства:
Si + 2F2 = SiF4
С хлором реагирует при нагревании до 400–600 °С:
Si + 2Cl2 = SiCl4
2. С кислородом:
Si + O2 = SiO2
3. С другими неметаллами
При очень высокой температуре (2000 °С) реагирует с углеродом, азотом (при 1000 °С ):
Si + C = SiC
3Si + 2N2 = Si3N4

4. С металлами (проявляет окислительные свойства) :
2Ca + Si = Ca2Si
5. С кислотами
взаимодействует только со смесью плавиковой и азотной к-т:
3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2[SiF6] + 4NO + 8H2O
6. Со щелочами (растворяется):
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2
(силикат натрия , водород)
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Кремний
участвует в различных обменных процессах
как катализатор.
Есть основания считать, что самостарение в немалой степени зависит от кремния. При недостатке этого микроэлемента более 70% биологически активных элементов попросту не усваиваются организмом или усваиваются в неправильной форме.
Основные пищевые источники кремния:
сельдерей, листья одуванчика, лук-порей, кислое молоко, редис, семена подсолнуха, помидоры, репа,

Кремний - обычный компонент растений, стимулирующий их рост, упрочняет ткани растений и снижает потерю воды.
Рекордсменами по содержанию кремния являются древнейшие растения: хвощи, мхи, папоротники.

СОЕДИНЕНИЯ КРЕМНИЯ
ОКСИД
КРЕМНИЯ
SiO2
КРЕМНИЕВАЯ
КИСЛОТА
H2SiO3
СОЛИ
КРЕМНЕВОЙ
КИСЛОТЫ
СИЛИКАТЫ
Si

ОКСИД КРЕМНИЯ В ПРИРОДЕ
Горный хрусталь
Халцедон
Кварц
Аметист
Агат
Сердолик
Песок, ракушки

СОЕДИНЕНИЯ КРЕМНИЯ
ОКСИД КРЕМНИЯ - SIO2
Твердое кристаллическое вещество
Атомная кристаллическая решётка
Очень твёрдый
Нерастворим в воде
Тпл =17280 С
Ткип =25900 С
Инертный

SIO2
ПРИДАЕТ ПРОЧНОСТЬ СТЕБЛЯМ РАСТЕНИЙ И ЗАЩИТНЫМ ПОКРОВАМ ЖИВОТНЫХ

ПРИМЕНЕНИЕ SIO2
Силикатный кирпич
стекло
при получении клеящих
и вяжущих материалов

ОКСИД КРЕМНИЯ(IV), ИЛИ КРЕМНЕЗЁМ
ЯВЛЯЕТСЯ КИСЛОТНЫМ ОКСИДОМ.
Не растворяется в кислотах (кроме HF)
плавиковая кислота
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O
Реагирует при высоких температурах со щелочами с образованием силикатов:
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
При высоких температурах образует силикаты с оксидами металлов и карбонатами:
SiO2 + CaO = CaSiO3
SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2

КРЕМНИЕВАЯ КИСЛОТА H2SIO3
Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3 ↓
силикат натрия кремневая кислота
Получение:
Кремниевая кислота нерастворима в воде

Двухосновная
Кислородсодержащая
Слабая
Нестабильная
Нелетучая
Нерастворимая
При нагревании разлагается:
H2SiO3 → SiO2 + H2O
КРЕМНИЕВАЯ КИСЛОТА H2SIO3

СОЛИ КРЕМНЕВОЙ КИСЛОТЫ
Растворимые силикаты натрия и калия называют жидким стеклом

Аморфный кремний - это малая энергетика.
Солнечные батареи из аморфного кремния не боятся ни снега, ни дождя, ни пыли.
Они подходят для того, чтобы в полевых условиях обеспечить электроэнергией ту электронику, которая необходима для работы: спутниковую связь, компьютер, беспилотную систему и пр.
Системы с использованием аморфного кремния способны обеспечить на неосвоенных территориях электроэнергией военных, МЧС, спецслужбы и другие структуры.
Это интересно!

Кремниевые солнечные батареи для освещения улиц и домов –
это наше настоящее и будущее.
Они эффективны и с высокой
мощностью. Они составляют почти 85% от выпуска всех подобных батарей и панелей.
Если в пустыне Сахара разместить солнечные батареи на 160 км. м, то можно полностью отказаться от всех видов получения энергии: нефти, газа, урана, воды, ветра….
Это интересно!