кремний и его соединения

В главной подгруппе четвёртой группы
В третьем малом периоде
Возможные степени окисления: -4, 0, +2, +4

Si – ВТОРОЙ ПО РАСПРОСТРАНЕННОСТИ ЭЛЕМЕНТ НА ЗЕМНОМ ШАРЕ ПОСЛЕ КИСЛОРОДА МАССА ЗЕМНОЙ КОРЫ БОЛЕЕ, ЧЕМ НА 27,6% СОСТОИТ ИЗ КРЕМНИЯ
Si

На земле кремний представлен как в чистом SiO2 - двуокись кремния, или оксид кремния(IV), или кремнезем, так и в составе минералов и горных пород – алюмосиликатов.
SiO2 – песок , кварц и горный хрусталь
SiO2 - в составе глин, полевых шпатов и других минералов
Нахождение в природе

Аметист
Агат
Опал
Яшма
Сердолик
Разновидности кварца применимы как полудрагоценные и поделочные камни

«Никакой организм не может существовать и развиваться без кремния», — писал знаменитый академик В.И. Вернадский.
В семидесятых годах XX века Нобелевский комитет полностью подтвердил этот тезис, официально провозгласив кремний — „элементом жизни“.
К тому времени учеными было подсчитано, что около 38% нашего здоровья обеспечивается за счет этого элемента!!!

Поэтому не удивительно, что без участия кремния не обходится ни один важный обменный процесс. Между тем в сутки, с пищей и водой, мы потребляем в среднем около 3,5 мг кремния, а теряем почти в три раза больше — около 9 мг. Происходит это из-за плохой экологии, окислительных процессов, провоцирующих образование свободных радикалов, стрессов, и самое главное, из-за неполноценного питания
Первейшая функция кремния — служить важным структурным элементом связи в организме. Он используется в обменных процессах восьмикратно, участвуя в различных промежуточных реакциях как катализатор, «энергодатель», обеспечивая нормальное течение жизненно важных механизмов, помогая соединять клеточные молекулы в единую структуру. Если же уровень этого элемента понижен, в организме нарушается баланс энергообеспечения, а следовательно и обмен веществ, жизненные процессы «затухают», развиваются заболевания. Есть основания считать, что само старение в немалой степени зависит от кремния. При недостатке этого минерала более 70% биологически активных элементов попросту не усваиваются организмом или усваиваются в неправильной форме.
что без участия кремния не обходится ни один важный обменный процесс. Между тем в сутки, с пищей и водой, мы потребляем в среднем около 3,5 мг кремния, а теряем почти в три раза больше — около 9 мг. Происходит это из-за плохой экологии, окислительных процессов, провоцирующих образование свободных радикалов, стрессов, и самое главное, из-за неполноценного питания.
Без участия кремния в организме не происходит ни один важный процесс.
Он участвует в различных промежуточных процессах как катализатор.
Помогает течению жизненно-важных обменных процессов.
Основные пищевые источники кремния: сельдерей, листья одуванчика, лук-порей, кислое молоко, редис, семена подсолнуха, помидоры, репа, травы — полевой хвощ, собачник аптечный, медуница.

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

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:

Физические свойства
Кристаллический кремний темно-серого цвета, обладающий стальным блеском, твердый и хрупкий, с плотностью 2,4 г/см3, полупроводник.

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
Кремний взаимодействует только со смесью плавиковой и азотной кислот:
3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2[SiF6] + 4NO + 8H2O
6.Со щелочами
Растворяется в щелочах, образуя силикат и водород:
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2
Химические свойства

Соединения кремния
SiO2 – диоксид кремния, кислотный оксид
твёрдое кристаллическое вещество с атомной решёткой
не взаимодействует с водой

Свойства SiO2
1. При спекании реагирует оксидами Ме или с карбонатами, с образованием силикатов
SiO2 + CaO = CaSiO3
SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2
2. Реагирует с щелочами
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O

Соединения кремния
H2SiO3 – кремниевая кислота, двухосновная, кислородсодержащая, слабая
H2SiO3 = H2O + SiO2
нерастворима в воде (силикагель)
образуется действием кислот на силикаты
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3
/\
SiO2 H2O

Способы получения силикатов:
1. Растворение кремния, кремниевой кислоты или оксида в щелочи:
H2SiO3 + 2KOH → K2SiO3 + 2H2O
Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2
SiO2 + 2KOH → K2SiO3 + H2O
2. Сплавление с основными оксидами:
СаО + SiO2 → CaSiO3
3. Взаимодействие растворимых силикатов с солями:
K2SiO3 + CaCl2 → CaSiO3 + 2KCl
Оконное стекло (натриевое стекло) — силикат натрия и кальция: Na2O·CaO·6SiO2.
Стекло получают при сплавлении в специальных печах смеси соды Na2CO3, известняка CaCO3 и белого песка SiO2:
6SiO2 + Na2CO3 + CaCO3 → Na2O·CaO·6SiO2 + 2CO2

Применение
электронике
полупроводниковой технике
электротехнике
металлургии
кремния в
соединений кремния
при получении стекла
при получении клеящих и вяжущих материалов

Каковы компоненты, используемые для изготовления обычного стекла?
Они спекаются при высокой температуре, и получается однородная масса
кварцевый песок (SiO2)
известняк (CaCO3)
cода (Na2CO3)

Производство стекла - важная отрасль индустрии.
Изделия из стекла находят широкое применение в строительстве, т.е. в производстве стекол для зданий и транспортных средств, в изготовлении сосудов различного типа и назначения.
Стекло практически не подвергается атмосферным воздействиям, хорошо сохраняясь даже под слоем земли, а также стеклянные материалы обладают доступностью и дешевизной сырья.

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.
Интересный факт:
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….

…что общего между авиалайнером и губкой для мытья посуды, автомобилем и контактными линзами, телефоном и космической станцией?
А эти все механизмы, вещи и устройства содержат в себе силикон – кремнийорганический полимер, полученный на основе кремнезема – это то, что является материалом 21 века…
А знаете ли вы, что….

Силикон - это такой материал, который очень герметичный, который выдерживает при работе большой диапазон температур от -1200С до + 3000С.
Это жидкий материал, который легко становится твердым, который 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.