9 класс. Химия. Соединения кремния и их свойства

Комментарии преподавателя

Понятие элемента кремний.

     Второй представитель элементов главной подгруппы IV группы Периодической системы Д.И.Менделеева. В природе кремний – второй по распространенности после кислорода химический элемент. Земная кора более чем на четверть состоит из его соединений.

 Историческая справка.

     В 1825 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус действием металлического калия на фтористый кремний SiF4 получил чистый элементарный кремний. Новому элементу было дано название «силиций» (от лат. silex — кремень). Русское название «кремний» введено в 1834 году российским химиком Германом Ивановичем Гессом. В переводе c др.-греч. κρημνός — «утёс, гора».    

 Нахождение в природе.

     Содержание кремния в земной коре составляет по разным данным 27,6 – 29,5% по массе. Таким образом, по распространенности в земной коре кремний занимает второе место после кислорода. Концентрация в морской воде – 3 мг/л.

     Чаще всего в природе кремний встречается в виде кремнезема – соединений на основе диоксида кремния (IV) SiO2 (около 12% массы земной коры). Основные минералы и горные породы, образуемые диоксидом кремния – это песок (речной и кварцевый), кварц и кварциты, кремень, полевые шпаты. Вторую по распространенности в природе группу соединений кремний составляют силикаты и алюмосиликаты.

      Были отмечены единичные факты нахождения чистого кремния в самородном виде.

Физические свойства.

    Кремний – полупроводник. Кремний существует в двух модификациях: аморфной и кристаллической. Аморфный кремний – порошок бурого цвета, плотностью 2,33 г/см3, растворяется в расплавах металлов. Кристаллический кремний – кристаллы темно-серого цвета, обладающие стальным блеском, твердый и хрупкий, плотностью 2,4 г/см3. Кремний состоит из трех изотопов: Si (28), Si (29), Si (30). В отличие от металлов электропроводность кремния с повышением температуры увеличивается.  

Химические свойства.

    Кремний горит в кислороде, образуя оксид кремния (IV).

    Будучи неметаллом, при нагревании кремний соединяется с металлами с образованием силицидов. Силициды легко разлагаются водой или кислотами, при этом выделяется газообразное водородное соединение кремния – силан. В отличие от углеводородов силан на воздухе самовоспламеняется  и сгорает с образованием оксида кремния (IV) и воды. Кремний взаимодействует с концентрированными водными растворами щелочей, образуя силикат и водород.

Получение кремния.

    Свободный кремний можно получить прокаливанием с магнием мелкого белого песка, который представляет собой диоксид кремния:

SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si

     При этом образуется бурый порошок аморфного кремния.

В промышленности кремний технической чистоты получают, восстанавливая расплав SiO2 коксом при температуре около 1800оС в руднотермических печах шахтного типа. Чистота полученного таким образом кремния может достигать 99,9% (основные примеси – углерод, металлы). Возможна дальнейшая очистка кремния от примесей.

Применение кремния.

    Кремний применяют для получения полупроводниковых материалов, а также кислотоупорных сплавов. При сплавлении кварцевого песка с углем при высоких температурах образуется карбид кремния SiC, который по твердости уступает только алмазу. Поэтому его используют для затачивания резцов металлорежущих станков и шлифовки драгоценных камней. Из расплавленного кварца изготавливают различную кварцевую химическую посуду, которая может выдерживать высокую температуру и не трескается при резком охлаждении. Соединения кремния служат основой для производства стекла и цемента.

Источники

http://www.youtube.com/watch?v=Xbkpj0RQhu0

http://www.youtube.com/watch?v=mBLgrV0Bzq0

http://www.youtube.com/watch?v=DbkGTwj4FCU

http://www.youtube.com/watch?v=OIbMRR673GM

http://www.youtube.com/watch?v=YOkCQKLX-XE

http://www.youtube.com/watch?v=znR-HVQRJoM

http://www.youtube.com/watch?v=vSErsQzhG64

http://www.youtube.com/watch?v=qwmkyectBDQ

http://www.myshared.ru/slide/477922/#

http://volna.org/himija/kriemnii_i_iegho_soiedinieniia.html

http://www.uchportal.ru/load/59-1-0-53928

http://infourok.ru/prezentaciya-po-himii-na-temu-soedineniya-kremniya-klass-391178.html

http://nashashcola.ru/kremnij-i-ego-soedineniya.html

Файлы