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&
