История открытия кремния и его роль в природе, физические и химические свойства


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.

Кремний

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.

Строение атома кремния

Физические свойства

Существует 2 аллотропные формы, от которых зависят свойства атома кремния:

  1. Аморфная. Представляет собой порошок темно-коричневого оттенка. Такой силиций активно реагирует со многими веществами.
  2. 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.

Физические свойства кремния

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.

Химические свойства кремния

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:

  • яшма;
  • агат;
  • халцедон.

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.

Кремний в природе

Применение

Кремний и его соединения нашли широкое применение в различных отраслях промышленности:

  1. Электротехника, где из него делают диоды, фотоэлементы, транзисторы.
  2. Металлургия. Здесь технический кремний используют в качестве модификатора сплавов (для придания прочности), раскислителя (при производстве чугуна) или компонента (при производстве бронзы).
  3. Солнечная энергетика, где используют очищенный или сверхчистый металлургический силиций.
  4. Ювелирное дело. Используют кристаллические разновидности – аметист, агат и другие.
  5. Строительство, где активно применяют песок, силикаты, герметики на основе этого вещества.
  6. Приборостроение, где используется карбид – соединение кремния с углеродом. Здесь же соединения с этим химическим элементом используют вместо абразива, благодаря его плотности, высокой прочности.
  7. 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
Вам помогла статья?
Голосовать ПРОТИВГолосовать ЗА (Пока оценок нет)
Загрузка...

Отзывы и комментарии

Добавить комментарий
Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить
Adblock
detector