Презентация на тему Кремний и его соединения

Si – второй по распространён-ности после кислорода эле-мент (

28 0/0 от массы зем-ной коры ).
Земная кора более чем на четверть состоит из его соединений.
Наиболее распространён-ным соединением кремния является его диоксид SiO2, другое его название – кремнезём.

Кремний в виде скелета живого организма

минерал кварц и многие его разновидности, такие, как:
горный

хрусталь и его знаменитая лиловая форма – аметист;
агат;
опал;
яшма;
халцедон;
сердолик.

Минерал кварц

Все эти минералы имеют одну и туже химическую формулу – SiO2.

горно-го хрусталя, создан-ная по замыслу юве-лира.
Наиболее чистый

кварц – горный хрус-таль – бесцветен и прозрачен.

различные разновидности и оттенки (разводы, круги, пейзажи) вдохновляют мастеров

и ювелиров на создание уникальных украшений и предметов.
Этот минерал, являясь поделочным и полудраго-ценным камнем, широко используется в создании женских украшений и других предметов.

не схожая, таящая в себе и рисунки явные, и

письмена тайные, давно будоражит людское воображение.
Изысканность яшмовых узоров ценилась многими народами. Из-под рук искусных мастеров выходили ожерелья, браслеты, печати и камеи, статуэтки.

горной породе.

на основе диоксида крем-ния – кремня, халцедона и других

первобытные люди из-готовляли орудия труда. Именно кремень положил начало каменному веку – веку кремневых орудий труда.
Причин этому две:
распространённость и доступность кремня;
способность его образовы-вать при сколе острые режущие края.

Кремневые орудия эпохи палеолита

– это силикаты. Они составляют 75 0/0 от массы

земной коры. Среди них наиболее распространены алюмосиликаты. К ним относятся:
гранит;
различные виды глин;
слюды;
нефелин и др.
Силикатом, не содержащим алюминий, является асбест.

Глобус из нефелина

жизни расте-ний и животных;
придаёт прочность стеблям растений и

защитным покровам животных;
Кремний придаёт гладкость и проч-ноть костям чело-века.

Чешуя рыб, панцири насекомых, крылья бабочек, перья птиц и шерсть животных прочны, т. к. содержат кремнезём;
Диатомовые водо-росли и радиолярии – нежнейшие комочки живой материи, тоже состоят из кремнезёма.

аналогична алмазу.

Графитоподобная модификация неизвестна.
Кремний – типичный полупроводник ( при нагревании проводимость возрастает).
t(Si) плавления = 1415 0С
t(Si) кипения = 3249 0С

Известно пять модифика- ций кремния:
четыре кристаллические:
(кубическая гранецентриро-ванная решётка типа алмаза, тетрагональная решётка при давлении 20 ГПа, кубичес-кая решётка при давлении более 20 ГПа, гексагональ-ная решётка);
аморфная.

кубическая.

атомов кремния атомами элементов сосед-них групп периодической системы Д.

И. Менделеева.
При замещении Si эле-ментами V группы (фосфо-ра Р, висмута Bi) усилива-ется электронная проводи-мость, при замещении элементами III группы (алюминия AL, бора В) – дырочная.

Электронная конфигура-ция наружного электронного слоя кремния:
… 3s23p23d0

+14Si…

3s2

3p2

3d0

Электронная конфигурация углерода:
1s22s22p2

+6С

1s2

2s2

2p2

преимущественно четырёхвален-тен и проявляет в большинстве соединений степень окис-ления,

равную +4.

SiC

-4

SiCL4

-1

+2

что является признаком кремний-органических соединений. В этом отношении он

сходен с углеродом. Однако энергия связи Si – Si почти в два раза меньше, чем у связи С – С.
Поэтому кремниевые цепочки ограничены максимум восемью атомами (Si8H16 – октасилан). Существенное отличие кремния от углерода состоит в неспособности атомов кремния образовывать двойные и тройные связи.
Самая важная и характерная особенность кремния – способность образовывать бесконечные цепочки, слои, пространственные каркасы из фрагментов Si – O – Si.

----О----Si----O----Si----O----Si----O----

O O O

----O----Si----O----Si----O----Si----O----

SiO2
кварц

а) кремний горит в кислороде, образуя известный

вам уже диоксид кремния, или оксид кремния (IV):

Si + O2 = SiO2

б) будучи неметаллом, при нагревании он соединяется с металлами с образованием силицидов, например:

Si + Mg = Mg2Si

водородом при повышенных температурах с образованием кремнийводородов – силанов:

Si + 2H2 = SiH4 (моносилан)


г) при комнатной температуре лишь фтор реагирует с кремниевой пылью:

Si +2F2 = SiF4

Кремний взаимодействует с концентрированными водными растворами щелочей, образуя силикаты

и водород:

Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 +2H2

Химические свойства соединений кремния:
Силициды легко разлагаются водой или кислотами, при этом выделяется газообразное водородное соедине-ние кремния – силан:
Mg2Si + 2H2SO4 = 2MgSO4 + SiH4

силан на воздухе самовоспламеняется и сгорает с образованием диоксида

кремния и воды:

SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O

Повышенная реакционная способность силана по сравнению с метаном CH4 объясняется тем, что у кремния больше размер атома, чем у углерода, поэтому химические связи Si – H слабее связей C – H.

как и оксид углерода (IV) CO2 является кислотным оксидом.

Однако в отличие от CO2 имеет не молекулярную, а атомную кристаллическую решётку. Поэтому SiO2 твёрдое и тугоплавкое вещество. Он не растворяется в воде и кислотах, кроме плавиковой кислоты HF, но взаимодействует при высоких температурах со щелочами с образованием солей кремниевой кислоты – силикатов:

SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O

t0

силикат натрия

диоксида кремния с оксидами металлов или с карбонатами:

SiO2 + CaO = CaSiO3

SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2

Силикаты натрия и калия называют растворимым стеклом. Их водные растворы – это хорошо известный силикатный клей.

силикатов действием на них более сильных кислот – соляной

HCI, серной H2SO4, уксусной CH3COOH и даже угольной H2CO3:

K2SiO3 + 2HCI = 2KCI + H2SiO3

Следовательно, кремниевая кислота очень слабая. Она нерастворима в воде и выпадает из реакционной смеси в виде студенистого осадка, похожую на студень, желе. При высыхании этой массы образуется высокопористое вещество – силикагель, применяемый как адсорбент – поглотитель других веществ.

глубокой древности люди широко использовали в своём быту соединения

кремния, сам кремний в элементарном состоянии был впервые получен в 1825 г. шведским учёным Й. А. Берцелиусом. Однако за 12 лет до него кремний получили Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар, но он был очень загрязнён примесями.
Латинское название силициум кремний берёт своё начало от лат. силекс – кремень. Русское название «кремний» происходит от греч. кремнос – утёс, скала.

В промышленности кремний получают при нагревании смеси

песка и угля:

2C + SiO2

Si + 2CO

0

+2

0

+4

4е

Восстановленный кремний частично реагирует с избытком углерода, и образуется карборунд SiC (карбид кальция). Это очень твёрдое вещество и поэтому приме-няется для изготовления точильных и шлифовальных устройств.

В лаборатории кремний получают при

взаимодействии смеси чистого песка с порошком магния:

2Mg + SiO2

2MgO + Si

0

+4

+2

0

t0

4e

Физические свойства кремния:
Кристаллический кремний обладает металли-ческим блеском, тугоплавкий, очень твёрдый, с незначительной электрической проводимостью.