Главная страница

Строение кремния. В лаборатории кремний получают из кремнезема(SiO2) восстановлением магнием или алюминием SiO2 2Mg Si 2MgO 3SiO2 4Al 3Si 2Al2O3 в промышленности


Скачать 74.53 Kb.
НазваниеВ лаборатории кремний получают из кремнезема(SiO2) восстановлением магнием или алюминием SiO2 2Mg Si 2MgO 3SiO2 4Al 3Si 2Al2O3 в промышленности
АнкорСтроение кремния.docx
Дата18.04.2018
Размер74.53 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файлаСтроение кремния.docx
ТипДокументы
#32207
Каталогid155910929

С этим файлом связано 13 файл(ов). Среди них: RUSSKIJ_YaZYK_-_SOChINENIYa_NA_MAKSIMAL_NYJ_BALL_primer_4.pdf, RUSSKIJ_YaZYK_-_SOChINENIYa_NA_MAKSIMAL_NYJ_BALL_primer_3.pdf, углерод.docx, Строение кремния.docx, неметаллы.docx, шпаргалка по био.docx, Kontsentratsia_rastvorov.doc, Galvanichesky_element.doc, Чтобы дойти до цели, надо прежде всего идти Оноре де Бальзак.doc, Russkiy_gotovoe_esse.pdf и ещё 3 файл(а).
Показать все связанные файлы

Строение кремния

https://foxford.ru/uploads/tinymce_image/image/28196/si.png

Кремний - элемент третьего периода главной подгруппы IV группы Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Электронное строение атома кремния отражается конфигурацией:

1s22s22p63s23p2

На внешнем энергетическом уровне атома углерода содержится 4 электрона, поэтому максимальная валентность кремния - IV. Кремний проявляет степени окисления:

  • Si0+4e¯→Si−4 окислитель

  • Si0−2e¯→Si+2 восстановитель

  • Si0−4e¯→Si+4 восстановитель

Кремний – типичный неметалл, в зависимости от типа превращения элемент может быть окислителем и восстановителем.

Аллотропные модификации кремния

Различают аморфный и кристаллический кремний.

 

Нахождение в природе

Кремний – второй по распространенности элемент на Земле после кислорода. В свободном виде кремний не встречается, бывает только в виде соединений. Наиболее химически устойчивым соединением кремния является оксид кремния (IV), или кремнезем. Кристаллический кремнезем находится в природе главным образом в виде песка и минералов: кварца, горного хрусталя.

Кремний входит в состав многих полудрагоценных камней (агат, аметист, яшма и др.) и в состав породообразующих минералов – силикатов и алюмосиликатов (полевых шпатов, глин, слюд и др.).

Получение кремния

Кремний применяют главным образом для изготовления полупроводниковых приборов, в том числе солнечных батарей, получения сплавов, восстановления металлов из оксидов.

В лаборатории: кремний получают из кремнезема(SiO2) восстановлением  магнием или алюминием:

SiO2+2Mg=Si+2MgO

3SiO2+4Al=3Si+2Al2O3

В промышленности его также получают восстановлением из оксида. В качестве восстановителя используют  кокс:

SiO2+2C=Si+2CO

Кремний, полученный таким образом, содержит примеси, поскольку может напрямую взаимодействовать с углеродом: Si+C=SiC (карбид кремния)

Для получения чистого кремния используют другой способ: тетрахлорид кремния восстанавливают водородом при 1200 °С:

SiCl4+2H2→1200∘CSi+4HCl

или проводят термическое разложение силана:

SiH4→t,∘CSi+2H2↑

Химические свойства кремния

Кремний — темно-серое вещество с металлическим блеском. Он хрупок и, как и углерод, тугоплавок. Обладает полупроводниковыми свойствами. В химических реакциях проявляет свойства восстановителя.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ПРОСТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

1) c металлами:

Окислительные свойства почти не характерны для кремния, однако при взаимодействии с металлами кремний восстанавливается, образуя силициды MenSi:  

Si+2Mg=Mg2Si

2) с галогенами:

В силу высокой инертности непосредственно взаимодействует только со фтором, при этом проявляет восстановительные свойства: 

Si+2F2=SiF4

С хлором реагирует при нагревании до 400–600 ∘C:

Si+2Cl2→400−600∘CSiCl4

3) с кислородом:

Измельченный кремний при нагревании до 400–600  ∘C реагирует с кислородом:

Si+O2→400−600∘CSiO2


образует также соединение с водородом — силан SiH_4 (аналог метана): НSi+2Н2=SiH4.

4) с другими неметаллами:

При очень высокой температуре около 2000 ∘C, образуя карбид кремния SiC- карборунд, кристаллическое, построенное по типу алмаза вещество):

Si+C→2000∘CSiC


При 1000  ∘C реагирует с азотом, образуя нитрид кремния ( Si3N4):

3Si+2N2→1000∘CSi3N4

  

С водородом невзаимодействует.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СО СЛОЖНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

5) с кислотами

Кремний устойчив к действию кислот, в кислой среде он покрывается нерастворимой пленкой оксида и пассивируется. Кремний взаимодействует только со смесью плавиковой и азотной кислот:

3Si+4HNO3+18HF=3H2[SiF6]+4NO+8H2O

6) со щелочами 

Кремний реагирует со щелочами очень энергично, проявляя слабо-кислые свойства:

Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2

7)  с галогеноводородами

Кремний реагирует с галогеноводородными кислотами, образуя галогениды кремния:

  • н.у.Si+4HF→4н.у.SiF4+2H2 

  • Si+4HCl→300∘CSiCl4+2H2 

  • Si+4HBr→500∘CSiBr4+2H2 

ОКСИД КРЕМНИЯ(IV) SIO2

https://foxford.ru/uploads/tinymce_image/image/28369/sio2.gif

или диоксид кремния, кремнезем. Твердое, очень тугоплавкое, кристаллическое вещество, нерастворимое в воде и не вступающее с ней во взаимодействие. 

Оксид кремния(IV) - высший оксид кремния, проявляет окислительные свойства. При температуре выше 1000 °С реагирует с активными металлами, при этом образуется кремний:

SiO2+2Mg=Si+2MgO

3SiO2+4Al=3Si+2Al2O3

или при избытке восстановителя – силициды:

SiO2+4Mg=Mg2Si+2MgO

Реагирует с водородом:

SiO2+2H2=Si+2H2O

Взаимодействует с углеродом с образованием карборунда (карбида кремния):

СSiO2+3C=SiС+2CO

По химическим свойствам оксид кремния (IV) относится к кислотным оксидам.

С оксидом кремния (IV) непосредственно реагирует только плавиковая кислота:

SiO2+4HF=SiF4+2H2O.

При сплавлении оксида кремния (IV) со щелочами, основными оксидами и карбонатами щелочных металлов образуются соли кремниевой кислоты — силикаты:

SiO2+2NaOH=Na2SiOO3+H20

SiO2+CaO=CaSiO3

SiO2+K2CO3=K2SiO3+CO2

SiO2+H2O≠

Эти реакции лежат в основе производства стекла. Диоксид кремния широко распространен в природе. Кристаллический оксид кремния – это кварц, горный хрусталь, халцедон, яшма, основа кварцевого песка. Очень твердое, прочное, тугоплавкое вещество. При обычном давлении и температуре существуют три кристаллические модификации SiO2: кварц, тридимит и кристобалит. Для каждой модификации известны низкотемпературные α- и высокотемпературные β-формы. Все они построены из тетраэдров SiO4, соединенных с другими тетраэдрами всеми четырьмя атомами кислорода в трехмерные решетки.

Взаимное расположение тетраэдров в различных модификациях совершенно различно, но между собой α- и β- формы отличаются незначительно, поэтому между ними превращения протекают при низких температурах, а взаимные переходы между различными модификациями требуют разрыва связей Si – O – Si, поэтому они протекают при высоких температурах и довольно медленно.

КРЕМНИЕВАЯ КИСЛОТА H2SIO3

https://foxford.ru/uploads/tinymce_image/image/28370/h2sio3.gifhttps://foxford.ru/uploads/tinymce_image/image/17666/%d0%ba%d1%80%d0%b5%d0%bc%d0%bd%d0%b8%d0%b5%d0%b2%d0%b0%d1%8f_%d0%ba%d0%b8%d1%81%d0%bb%d0%be%d1%82%d0%b0_1.jpg

твердое аморфное вещество, представляющее собой полимерную структуру, практически нерастворимо в воде, поэтому катионы водорода в воде практически не отщепляются.

https://foxford.ru/uploads/tinymce_image/image/17658/%d0%ba%d1%80%d0%b5%d0%bc%d0%bd._%d0%ba%d0%b8%d1%81%d0%bb%d0%be%d1%82%d0%b0_2.jpg

В связи с этим такое общее свойство кислот, как действие на индикаторы, H2SiO3 не обнаруживает, она еще слабее угольной кислоты.

H2SiO3 — непрочная кислота и при нагревании постепенно разлагается:

H2SiO3→t∘CSiO2+H2O

.

СИЛИКАТЫ - СОЛИ КРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ MSiO3

Соли кремниевой кислоты – силикаты SiO32−. Обычно они нерастворимы в воде, исключения составляют силикаты натрия и калия, их называют «жидким стеклом».

Силикаты проявляют типичные свойства средних солей.

Взаимодействуют с кислотами с образованием нерастворимой кремниевой кислоты:

Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3

Взаиодействуют с угольной кислотой (единственная кислота, которая слабее кремниевой):

Na2SiO3+C02+H20=Na2CO3+H2SiO3↓

Силикаты широко распространены в природе. Свойства силикатов различны в зависимости от их состава и строения, очень часто они имеют красивую окраску, некоторые из них используются в ювелирном деле (гранат, топаз, изумруд).

Стекло – тоже силикат. Состав обычного оконного стекла: 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

Для получения специального стекла вводят различные добавки, так стекло содержащее ионы:

  • Pb2+ – хрусталь;

  • Cr3+ – имеет зеленую окраску,

  • Fe3+ – коричневое бутылочное стекло,

  • Co2+– дает синий цвет,

  • Mn2+ – красновато–лиловый.

перейти в каталог файлов
связь с админом