Образовака🧪 Химия8 классАтомы химических элементов

Строение атома кремния

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 238.

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.

Схема строения атома кремния – 1s²2s²2p⁶3s²3p² или +14 Si)₂)₈)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:

Si + 2F₂ → SiF₄.

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:

Si + 2Mg → Mg₂Si.

Может реагировать с концентрированными щелочами с выделением водорода:

Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂.

Кремний не реагирует непосредственно с водородом и кислотами, кроме плавиковой кислоты HF: Si + 6HF → H₂[SiF₆] + 2H₂ или Si + 4HF → SiF₄ + 2H₂. Соединение с водородом – силан (SiH₄) – получают разложением соли кислотой – Mg₂Si + 2H₂SO₄ → SiH₄ + 2MgSO₄.

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.