Строение атома кремния

Кремний (Si) – второй по распространённости в земной коре неметалл после кислорода. В природе находится в составе соединений, в чистом виде встречается редко. Строение атома кремния определяет свойства элемента.

Строение

Кремний – 14 элемент периодической таблицы Менделеева, расположенный в третьем периоде, в IV группе. Относительная атомная масса – 28.

Ядро атома кремния содержит 14 протонов и 14 нейронов и имеет положительный заряд +14. Вокруг ядра располагается три электронные оболочки, на которых находится 14 электронов. Внешний энергетический уровень занимают четыре электрона, определяющие валентность элемента. Кремний проявляет степень окисления +2, потому что 3р-уровень имеет два неспаренных электрона. Элемент может переходить в возбуждённое состояние за счёт вакантной 3d-орбитали, проявляя степень окисления +4.

Физические свойства

Кремний – твёрдый тёмно-серый элемент с металлическим блеском. Является полупроводником. Имеет одну модификацию, схожую по структуре с аллотропной модификацией углерода – алмазом. Однако связи между атомами кремния не такие прочные, как между атомами углерода.

Кремний встречается в природе в составе песка, глины, кварца, силикатов. Диоксид кремния (SiO₂) – песок. Получают кремний путём прокаливания песка с углеродом (углём) или металлами:

• 2C + SiO₂ t˚→ Si + 2CO;
• 3SiO₂ + 4Al → 3Si + 2Al₂O₃;
• 2Mg + SiO₂ t˚→ Si + 2MgO.

Кремний используют для производства радиоэлементов, фотоэлементов, при производстве жароупорных материалов.

Химические свойства

Благодаря электронному строению кремний способен реагировать с другими элементами, принимая или отдавая электроны. В реакциях с металлами выступает в роли восстановителя, с неметаллами – окислителя. При оптимальных условиях кремний реагирует только с фтором:

При нагревании реагирует:

• с кислородом (600°C) – Si + O₂ → SiO₂;
• с хлором (400°C) – Si + 2Cl₂ → SiCl₄;
• с углеродом (2000°C) – Si + C → SiC;
• с азотом (1000°C) – 3Si + 2N₂ → Si₃N₄.

Является окислителем в реакциях с металлами:

Может реагировать с концентрированными щелочами с выделением водорода:

Что мы узнали?

Кремний – неметалл четвёртой группы периодической системы. На внешнем энергетическом уровне атома располагается четыре электрона. Имеет степень окисления +2. В природе находится в соединениях в виде глины, песка, кварца и других веществ. Существует только одна модификация кремния, схожая с алмазом. Получают кремний путём нагревания песка с углём или металлами. Реагирует элемент с неметаллами, металлами и щелочами. С водородом и кислотами (исключение – HF) не реагирует.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда - пройдите тест.