276просмотров
29 марта 2024 г.
Score: 304
🧪Все про кремний:
Кре́мний (химический символ — Si, от лат. Silicium) — химический элемент 14-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы четвёртой группы, IVA), третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 14. 🪨Простое вещество кремний представляется в различных модификациях. В аморфной форме — это коричневый порошок, в кристаллической — тёмно-серый, слегка блестящий полуметалл, являющийся вторым по распространённости химическим элементом в земной коре (после кислорода). Имеет очень важное значение для современной электроники. 🧑🔬Существование кремния было предсказано Йёнсом Якобом Берцелиусом в 1810 году. Позже, в 1823 году он выделил аморфный кремний путём восстановления фторида кремния SiF4 калием и подробно описал его химические свойства. Новому элементу было дано название «силиций» (от лат. silex — кремень). 🇷🇺Русское название «кремний» введено в 1834 году российским химиком Германом Ивановичем Гессом. Впервые в чистом виде кремний был выделен в 1811 году французскими учёными Жозефом Луи Гей-Люссаком и Луи Жаком Тенаром. ⛰️Основные минералы и горные породы, образуемые диоксидом кремния, — это песок (речной и кварцевый), кварц и кварциты, кремень, полевые шпаты. 🌡️Кристаллическая решётка кремния кубическая гранецентрированная типа алмаза, параметр а = 0,54307 нм (при высоких давлениях получены и другие полиморфные модификации кремния), Вследствие большей длины связи Si—Si по сравнению с длиной связи С—С твёрдость кремния значительно меньше, чем алмаза. Кремний хрупок, и только при нагревании выше 800 °C он становится пластичным веществом. ⚗️Подобно атомам углерода, для атомов кремния является характерным состояние sp3-гибридизации орбиталей, поэтому чистый кристаллический кремний образует алмазоподобную кубическую кристаллическую решётку с координационным числом 4, в которой кремний четырёхвалентен и связан с соседними атомами кремния ковалентными связями. В соединениях кремний обычно также проявляет себя как четырёхвалентный элемент со степенями окисления +4 или −4. Известны двухвалентные соединения кремния, например, монооксид кремния — SiO. При нормальных условиях кремний химически малоактивен. Такая химическая инертность кремния связана с пассивацией поверхности слоем диоксида кремния нанометровой толщины, немедленно образующегося в присутствии кислорода, воздуха или воды (водяных паров). При нормальной температуре кремний активно реагирует только с газообразным фтором, при этом образуется летучий тетрафторид кремния.
При нагревании до температуры свыше 400—500 °C кремний взаимодействует с другими галогенами — хлором, бромом и иодом — с образованием соответствующих легко летучих тетрагалогенидов, и, возможно, галогенидов более сложного состава. При нагревании до температуры свыше 400—500 °C кремний реагирует с кислородом с образованием диоксида SiO2. ❗С водородом кремний непосредственно не реагирует.
Соединения кремния с водородом — силаны, его получают косвенным путём. Моносилан (его часто называют просто силаном) выделяется при взаимодействии силицидов активных металлов с растворами кислот. С азотом и бором кремний реагирует при температуре около 1000 °C, образуя соответственно нитрид Si3N4 и термически и химически стойкие бориды разного состава SiB3, SiB6 и SiB12. При температурах свыше 1000 °C получают карбид кремния SiC (карборунд), представляющий собой бинарное соединение кремния и его ближайшего аналога по таблице Менделеева — углерода. Этот карбид характеризуется высокой твёрдостью и химической инертностью. ⚙️Технический кремний находит следующие применения: ⛓️Сырьё для металлургических производств: компонент некоторых сплавов (бронзы, алюминиевых литейных сплавов силумины) Сырьё для производства более чистого поликристаллического кремния и очищенного металлургического кремния (в литературе называется «umg-Si») Иногда кремний технической чистоты и его сплав с железом (ферросилиций) используется для производства вод