Валентность кремния

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 139.

В соединениях с другими химическими элементами проявляется II или IV валентность кремния. Проявление валентности зависит от состояния атома. Об образовании валентности в соединениях кремния читайте ниже.

Как определить

Высшая валентность кремния определяется по группе периодической таблицы Менделеева. Кремний находится в IV группе, значит, имеет четвёртую высшую валентность.

Разностью между числом восемь и номером группы определить низшую валентность кремния нельзя. Чтобы понять, почему низшая валентность кремния II, а не IV, следует обратиться к более подробному строению атома кремния.

Элемент находится под 14 номером, в третьем периоде. Это значит, что вокруг ядра атома на трёх энергетических уровнях находится 14 электронов. Электронная конфигурация атома кремния – 1s²2s²2p⁶3s²3p².

Число валентных электронов зависит от состояния атома. В обычном состоянии два спаренных электрона находится на s-подуровне и два неспаренных электрона – на p-подуровне. Эти два неспаренных электрона указывают на низшую валентность – II. В возбуждённом состоянии один электрон с s-подуровня распаривается и переходит на p-подуровень. В результате образуется четыре неспаренных электрона, определяющих высшую валентность IV.

Рис. 1. Расположение электронов на внешнем уровне в обычном и возбуждённом состояниях.

Для определения валентности в соединениях необходимо ориентироваться на нижние индексы формул элемента.

Степень окисления

Кремний (Si) – хрупкий неметалл, не встречающийся в природе в чистом виде. Простое вещество можно получить промышленным или лабораторным путём. В этом случае степень окисления элемента будет равна нулю.

Кремний может образовывать бинарные соединения с простыми веществами. Степень окисления в соединениях, как и валентность, зависит от состояния атома кремния. Элемент быстро переходит в возбуждённое состояние, поэтому степень окисления чаще всего равно +4 или -4.

Соединения, образующиеся при окислении металлов атомами кремния, называются силицидами. В этом случае кремний является окислителем и имеет отрицательную степень окисления -4:

2Mg + Si → Mg₂Si^-4;

6MnO + 5Si → 2Mn₃Si^-4 + 3SiO₂;

2Ca + Si → Ca₂Si^-4.

В соединениях с галогенами и неметаллами (кислородом, серой, азотом, углеродом, водородом) кремний проявляет степень окисления +4:

Si⁺⁴Cl₄;

Si⁺⁴Br₄;

Si⁺⁴O₂;

Si⁺⁴H₄;

Si⁺⁴₃N₄;

Si⁺⁴C;

H₂Si⁺⁴O₃.

Степень окисления +2 кремний проявляет редко. Например, в монооксиде SiO, который не встречается в природе и получается только искусственным путём.

Что мы узнали?

Выяснили валентные возможности кремния. Элемент имеет две валентности – II и IV. Вторая валентность проявляется в обычном состоянии. Четвёртная валентность характерна для кремния в возбуждённом состоянии, когда один электрон переход с s- на p-подуровень. От состояния атома также зависит степень окисления. Кремний проявляет степени окисления +2, +4, -4. С галогенами и неметаллами кремний имеет +4 степень окисления. В реакциях с металлами элемент выступает в роли окислителя и имеет -4 степень окисления. В редких случаях кремний имеет степень окисления +2. Например, она проявляется в монооксиде кремния SiO.