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.

Положение в таблице Менделеева

Рис. 1. Положение в таблице Менделеева.

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.

Строение атома

Рис. 2. Строение атома.

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

Рис. 3. Кремний.

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.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6. Всего получено оценок: 250.

Предметы