Share This Article
Кремний – самый распространенный после кислорода химический элемент, занимающий почти четверть состава земной коры. Его относят к промежуточным веществам, способным в одинаковой степени реагировать с металлами и с неметаллами.
История открытия
Несмотря на то, что соединения кремния использовались людьми с незапамятных времен, чистое вещество было выявлено только в начале ХІХ века. Первыми, кому удалось его получить, стали химики Тенар и Гей-Люссак. Они обратили внимание на то, что при нагревании смеси металлического калия с фторидом кремния, появлялось новое вещество, имеющее темно-коричневый оттенок. Однако они не смогли понять, что им удалось совершить важное открытие.
Открыт кремний, как химический элемент, был в 1824 году шведским ученым Берцелиусом, который дал ему название «силиций».
Химический элемент в таблице Менделеева
В периодической системе Менделеева этот химический элемент имеет 14-й порядковый номер. Он занимает главную подгруппу 4 группы, ІІІ период. Силиций – типичный неметалл, способный выступать как окислителем, так и восстановителем. Его относительная атомная масса – 28.
На внешней оболочке расположено 4 собственных, а также 4 заимствованных у других атомов электрона, которые принимают участие в ковалентных связях. А так как свободных электронов, способных создавать проводимость, у силиция нет, его называют идеальным изолятором.
Строение атома
Положительно заряженное ядро атома силиция состоит из 14 нейтронов и такого же количества протонов. Вокруг ядра на 3 орбитах размещены электроны кремния:
- 2 на первой;
- 8 на второй;
- 4 на третей.
Физические свойства
Существует 2 аллотропные формы, от которых зависят свойства атома кремния:
- Аморфная. Представляет собой порошок темно-коричневого оттенка. Такой силиций активно реагирует со многими веществами.
- Кристаллическая. Отличается темно-серым оттенком. Вещество достаточно хрупкое, несмотря на алмазоподобную кристаллическую решетку. Это связано с тем, что связь между двумя атомами слишком длинная. Эта форма силиция признана отличным полупроводником.
К основным физическим свойствам этого химического элемента стоит отнести:
- твердость – 7 по шкале Мооса;
- плотность – 2,33 г/см³ при нормальных условиях;
- температура плавления – на уровне 1414 градусов по Цельсию;
- температура кипения – равняется 3265 градусов по Цельсию;
- удельная теплоемкость — 800 Дж/(кг·К) при температуре не превышающей 100 градусов по Цельсию.
Этот химический элемент является полупроводником, сопротивление которого снижается при увеличении температуры. На его электрические свойства способны оказывать влияние примеси.
Химические свойства
Из-за того, что на открытом воздухе на поверхности вещества образуется тонкая оксидная пленка (оксид кремния), при обычных условиях этот элемент инертный. Лучше всего он реагирует с фтором, также может быстро прореагировать с углеродом и кислородом.
Известно также вещество H2SiO3 или кислота кремния. Ее особенность заключается в том, что она не растворимая, но при этом проявляется все свойства, характерные для других кислот.
Кислота силиция способна реагировать с:
- различными солями;
- основаниями;
- основными оксидами.
Кремний в природе
Около 25% литосферы Земли состоит из этого химического элемента и его соединений (кремень, песок, слюда и т. д.). В морской воде содержится около 3 мг/л кремния. Так же известно более 400 различных минералов, которые его содержат. Самые распространенные из них:
В человеческом организме силиций также присутствует в костях, лимфоузлах, трахее, коже, волосах, аорте. Этот химический элемент принимает активное участие в процессе роста костной, соединительной тканей, придает кровеносным сосудам эластичность.
Применение
Кремний и его соединения нашли широкое применение в различных отраслях промышленности:
- Электротехника, где из него делают диоды, фотоэлементы, транзисторы.
- Металлургия. Здесь технический кремний используют в качестве модификатора сплавов (для придания прочности), раскислителя (при производстве чугуна) или компонента (при производстве бронзы).
- Солнечная энергетика, где используют очищенный или сверхчистый металлургический силиций.
- Ювелирное дело. Используют кристаллические разновидности – аметист, агат и другие.
- Строительство, где активно применяют песок, силикаты, герметики на основе этого вещества.
- Приборостроение, где используется карбид – соединение кремния с углеродом. Здесь же соединения с этим химическим элементом используют вместо абразива, благодаря его плотности, высокой прочности.
- Производство стекла, фаянса, керамики.
Кремний – химический элемент, который нашел широкое использование в разных отраслях. Начиная от электротехники и солнечной энергетики, заканчивая ювелирным делом и производством посуды. Этим он обязан своим уникальным физическим и химическим свойствам.
Может вы знаете еще какие-то интересные факты о кремние? Напишите о них в комментариях. Поделитесь статьей в социальных сетях и сохраните ее в закладках, чтобы не потерять.
Также рекомендуем посмотреть подобранные видео по нашей теме.
Органическая химия просто и понятно — эксперименты с кремнием, химические реакции и лайфхаки в видео.
Кремний — самый умный элемент на земле!
Химические свойства кремния – ЕГЭ по химии.
Источники:
- http://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/vspomogatelnyie-veshhestva/kremniy.html#i-4
- http://www.mining-enc.ru/k/kremnij-/
- https://сезоны-года.рф/кремний.html
