Задание 1

Кремний

Нахождение в природе

По распространённости в земной коре кремний занимает второе место после кислорода (примерно 26%). В природе встречается в виде соединений: оксида кремния (IV) SiO₂ (кремнезём) и каолинита Al₂O₃∙2SiO₂∙2H₂O. Оксид кремния (IV) – это основная часть песка, а каолинит – основная составная часть глины. Весьма распространён в природе ортоклаз (полевой шпат) K₂O∙Al₂O₃∙6SiO₂.

Получение

В промышленности получают при нагревании смести песка и угля:
2C + SiO₂   ^t ⟶ Si + 2CO↑

В лаборатории получают при взаимодействии смеси чистого песка с порошком магния:
2Mg + SiO₂   ^t ⟶ 2MgO + Si

Строение

Известен аморфный и кристаллический кремний, обладающий атомной кристаллической решеткой.

Свойства

Физические свойства. Кристаллический кремний обладает металлическим блеском, он тугоплавкий, очень твёрдый, с незначительной электрической проводимостью.

Химические свойства. В соединениях кремний проявляет степени окисления +4 и -4.

Из простых веществ при обычных условиях аморфный кремний реагирует лишь с фтором:
Si + F₂ ⟶ SiF₄

При повышенной температуре кремний становится активным и реагирует с кислородом, хлором, бромом, углеродом и серой. В соединениях с этими элементами для кремния характерна степень окисления +4:
Si + O₂   ^t ⟶ SiO₂

Существуют соединения, где кремний проявляет степень окисления -4. Так, с металлами кремний образует силициды:
2Mg + Si   ^t ⟶ Mg₂Si.
При действии на силициды сильных кислот образуется силан SiH₄:
Mg₂Si + 4HCl ⟶ SH₄↑ + 2MgCl₂

Применение

Большие количества кремния расходуются для получения кремнистых сталей, обладающих высокой жаропрочностью и кислотоупорностью. Кремний, подобно германию, является полупроводником, и поэтому его успешно применяют в различных устройствах, в том числе в электронной технике. Кристаллы кремния используют в фотоэлементах, при помощи которых энергия солнечного излучения превращается в электрическую.