14 группа
Углеродная группа. Включает основу органической химии, кремний для электроники и тяжёлые металлы.
Si
Кремний
Si · Z = 14
3D-ампула с образцом кремния
Стеклянная ампула с образцом кремния. Перетащите, чтобы наклонить — содержимое «оседает» вниз.
Ампула вращается сама; мышью можно наклонить и приблизить.
Интересный факт
Основа песка и микросхем — диоксид кремния.
Нерадиоактивный
У элемента есть стабильные изотопы или он считается стабильным в школьной таблице.
Происхождение
Встречается в природе
Элемент встречается в природе — в минералах, рудах, воде или атмосфере, в заметных количествах или как стабильный изотоп.
Встречается в природе в заметных количествах или как стабильный изотоп.
Биография элемента
Кремния
Кремний ( Si) — элемент, располагающийся в 14 группе 3 периода периодической системы Д.И.Менделеева. Атомная масса составляет 28, 085. Очень распространен в коре земли, неметалл. Основное применение нашел в электронике.
История
Якоб Берцелиус получил кремний в аморфном состоянии в 1823г. В чистом виде элемент был выделен в 1810г учеными из Франции Жозефом Луи Гей-Люссаком и Луи Жаком Тенором.
Нахождение в природе
Кремния содержится в коре земли от 27,6% до 29,5 % по массе, в морской воде — 3мг/л. Больше всего элемент находится в природе в виде кремнеземов, основу которых составляет диоксид кремния (до 12% от массы земной коры). Известны следующие минералы, имеющие в составе кремний: песок, кварц, кварциты, кремень ,полевые шпаты; силикаты и алюмосиликаты.
Изотопы и их применение
Кремний имеет в своем составе следующие изотопов, находящиеся в стабильном состоянии: 28 Si (92,23 %), 29 Si (4,67 %) и 30 Si (3,10 %). Другие изотопы радиоактивны. Ядро 29 Si применяется в спектроскопии ЯМР. 31 Si используют для количественного определения кремния при нейтронно-активационном анализе. Радиоактивный нуклид 32 Si применяется как низкоэнергетический β-излучатель.
Получение
Аморфный кремний выделяют путем прокаливания диоксида кремния с магнием. В промышленности элемент производят путем восстановления диоксида кремния коксом. Полученный таким способом кремний имеет чистоту 99,9% (примеси — углерод и металлы).
Физические свойства
Кремний хрупкий, при повышении температуры до 800°C становится пластичным; прозрачен для инфракрасного излучения. В элементарном состоянии является полупроводником. На электрофизические свойства кристаллического кремния влияют находящиеся в нем примеси.
Химические свойства
Реакционная способность кремния возрастает с повышением температуры. При нормальных условиях, он вступает в реакцию лишь со фтором. В результате реакции образуется летучий тетрафторид кремния.
При температуре 400-500°C кремний реагирует с галогенами, в результате чего получаются тетрагалогениды. При той же температуре, элемент реагирует с кислородом с образованием диоксида кремния. Восстановление диоксида кремния до монооксида происходит при температуре более 1200°C.
Результатом реакции силицидов активных металлов с растворами кислот являются силаны (соединения кремния с водородом). Реакции с азотом и бором протекают при температуре 1000°C с образованием нитрида и боридов.
Карбид кремния (соединение углерода с кремнием) можно получить при температуре более 1000°C. Полученное вещество (карборунд) очень твердое и химически инертно, используется как абразивный материал.
При нагреве кремния с металлами образуются силициды, с железом элемент образует эвтектическую смесь. Кремний также образует кремнийорганические соединения. Олово, свинец и многие другие металлы имеют неограниченную растворимость в кремнии.
Для травления кремния применяют смесь плавиковой и азотной кислот, а также — водные растворы щелочей.
Применение
Кремний технический применяют в качестве:
Сырья для металлургических производств.
Раскислителя.
Сырья для производства поликристаллического и очищенного технического кремния.
Сырья для получения кремнийорганических соединений и силанов.
Сырья для получения водорода.
Для получения солнечных батарей.
В качестве антиадгезивной добавки.
Биологическая роль
Для живых организмов кремний является очень нужным биогенным элементом. Элемент необходим для здоровых костей, волос и кожи человека.
История
Якоб Берцелиус получил кремний в аморфном состоянии в 1823г. В чистом виде элемент был выделен в 1810г учеными из Франции Жозефом Луи Гей-Люссаком и Луи Жаком Тенором.
Нахождение в природе
Кремния содержится в коре земли от 27,6% до 29,5 % по массе, в морской воде — 3мг/л. Больше всего элемент находится в природе в виде кремнеземов, основу которых составляет диоксид кремния (до 12% от массы земной коры). Известны следующие минералы, имеющие в составе кремний: песок, кварц, кварциты, кремень ,полевые шпаты; силикаты и алюмосиликаты.
Изотопы и их применение
Кремний имеет в своем составе следующие изотопов, находящиеся в стабильном состоянии: 28 Si (92,23 %), 29 Si (4,67 %) и 30 Si (3,10 %). Другие изотопы радиоактивны. Ядро 29 Si применяется в спектроскопии ЯМР. 31 Si используют для количественного определения кремния при нейтронно-активационном анализе. Радиоактивный нуклид 32 Si применяется как низкоэнергетический β-излучатель.
Получение
Аморфный кремний выделяют путем прокаливания диоксида кремния с магнием. В промышленности элемент производят путем восстановления диоксида кремния коксом. Полученный таким способом кремний имеет чистоту 99,9% (примеси — углерод и металлы).
Физические свойства
Кремний хрупкий, при повышении температуры до 800°C становится пластичным; прозрачен для инфракрасного излучения. В элементарном состоянии является полупроводником. На электрофизические свойства кристаллического кремния влияют находящиеся в нем примеси.
Химические свойства
Реакционная способность кремния возрастает с повышением температуры. При нормальных условиях, он вступает в реакцию лишь со фтором. В результате реакции образуется летучий тетрафторид кремния.
При температуре 400-500°C кремний реагирует с галогенами, в результате чего получаются тетрагалогениды. При той же температуре, элемент реагирует с кислородом с образованием диоксида кремния. Восстановление диоксида кремния до монооксида происходит при температуре более 1200°C.
Результатом реакции силицидов активных металлов с растворами кислот являются силаны (соединения кремния с водородом). Реакции с азотом и бором протекают при температуре 1000°C с образованием нитрида и боридов.
Карбид кремния (соединение углерода с кремнием) можно получить при температуре более 1000°C. Полученное вещество (карборунд) очень твердое и химически инертно, используется как абразивный материал.
При нагреве кремния с металлами образуются силициды, с железом элемент образует эвтектическую смесь. Кремний также образует кремнийорганические соединения. Олово, свинец и многие другие металлы имеют неограниченную растворимость в кремнии.
Для травления кремния применяют смесь плавиковой и азотной кислот, а также — водные растворы щелочей.
Применение
Кремний технический применяют в качестве:
Сырья для металлургических производств.
Раскислителя.
Сырья для производства поликристаллического и очищенного технического кремния.
Сырья для получения кремнийорганических соединений и силанов.
Сырья для получения водорода.
Для получения солнечных батарей.
В качестве антиадгезивной добавки.
Биологическая роль
Для живых организмов кремний является очень нужным биогенным элементом. Элемент необходим для здоровых костей, волос и кожи человека.
Свойства элемента
- Атомная масса
- 28,0850 u
- Категория
- Полуметалл
- Период / группа
- 3 / 14
- Фаза (н. у.)
- Твёрдое тело
- Плотность
- 2,329 г/см³
- Электронная конфигурация
1s2 2s2 2p6 3s2 3p2
Соединения с кремнием
-
Si
Кремний
Чистое вещество — кремний (Si).
Si
-
SiO2
Кремнезём
Песок и кварц; основа стекла.
O
Si
-
SiCl4
Тетрахлорид кремния
Получение кремния.
Si
Cl
-
SiH4
Силан
Газ; полупроводники.
H
Si
-
Al2Si2O5(OH)4
Каолинит
Глинистый минерал; сырье для фарфора.
H
O
Al
Si
-
KAlSi3O8
Ортоклаз
Полевой шпат калия.
O
Al
Si
K
-
NaAlSi3O8
Альбит
Натриевый полевой шпат.
O
Na
Al
Si
-
CaAl2Si2O8
Анортит
Кальциевый полевой шпат.
O
Al
Si
Ca
-
Mg3Si4O10(OH)2
Тальк
Мягкий силикат магния.
H
O
Mg
Si
-
Mg3Si2O5(OH)4
Серпентин
Группа гидросиликатов магния.
H
O
Mg
Si
-
CaO+SiO2+Al2O3+Fe2O3
Портландцемент
Минеральная смесь оксидов кальция, кремния, алюминия и железа.
O
Al
Si
Ca
Fe
-
SiO2+Na2O+CaO
Содово-известковое стекло
Обычное оконное стекло.
O
Na
Si
Ca
-
CaCO3+CaMg(CO3)2+SiO2
Мел природный
Осадочная смесь карбонатов кальция, магния и минеральных примесей.
C
O
Mg
Si
Ca
-
Al2Si2O5(OH)4+SiO2+Fe2O3
Глина
Минеральная смесь каолинита, кварца и оксидов железа.
H
O
Al
Si
Fe
-
SiO2+CaCO3+Al2Si2O5(OH)4
Почва
Сложная смесь минеральных частиц, воды, воздуха и органики.
H
C
O
Al
Si
Ca
-
Na2SiO3
Силикат натрия
Жидкое стекло; клеи и огнезащита.
O
Na
Si
-
K2SiO3
Силикат калия
Щелочной силикат для покрытий и сварочных электродов.
O
Si
K
-
CaSiO3
Волластонит
Силикат кальция; керамика и наполнители.
O
Si
Ca
-
MgSiO3
Энстатит
Пироксеновый силикат магния.
O
Mg
Si
-
SiC
Карбид кремния
Очень твердая керамика и силовой полупроводник.
C
Si