Кремний. Благородные газы

На этом уроке вы изучите тему «Кремний». Рассмотрите сведения о кремнии: его электронное строение, где в природе находится кремний, изучите аллотропию кремния, объясните его физические и химические свойства. Узнаете о том, где в промышленности и других сферах применяется кремний, как его получают. Вы познакомитесь с диоксидами кремния, кремниевой кислотой и ее солями – силикатами.

Тема: Основные металлы и неметаллы

Урок: Кремний. Благородные газы

1. Нахождение кремния в природе

Кремний – один из самых распространённых химических элементов земной коры. Его содержание составляет почти 30%. В природе он в основном встречается в виде различных форм диоксида кремния, силикатов и алюмосиликатов.

Почти во всех своих соединениях кремний четырехвалентен. При этом атомы кремния находятся в возбужденном состоянии. Рис. 1.

Рис. 1

Для перехода в такое состояние один из 3s-электронов занимает вакантное место на 3р-орбитали. При этом вместо 2-х неспаренных электронов в основном состоянии, у атома кремния в возбуждённом состоянии будет 4 неспаренных электрона. Он сможет образовывать 4 ковалентные связи по обменному механизму.

Рис. 2

Рис. 3

       

Атомы кремния не склонны к образованию кратных связей, но образуют соединения с одинарными связями - Si-O-. Кремнию, в отличие от углерода, несвойственна аллотропия.

Одной из аллотропных модификаций является кристаллический кремний, в котором каждый атом кремния находится в sp3-гибридизации. Рис. 2, 3. Кристаллический кремний – это твердое, тугоплавкое и прочное кристаллическое вещество темно-серого цвета с металлическим блеском. При обычных условиях – полупроводник. Иногда в качестве еще одной аллотропной модификации кремния выделяют аморфный кремний. Это темно-коричневый порошок, химически более активный, чем кристаллический кремний. Является ли он аллотропной модификацией – вопрос спорный.

2. Химические свойства кремния как простого вещества

Химические свойства кремния

1. Взаимодействие с галогенами

Si + 2F2 → SiF4

2. При нагревании кремний сгорает в кислороде, образуется оксид кремния (IV).

Si + О2 → SiО2

3. При высоких температурах кремний взаимодействует с азотом или углеродом.

3Si + 2N2 → Si3N4

Si + C → SiC

4. С водными растворами кислот кремний не реагирует. Но растворяется в щелочах.

Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3+ 2H2&