Кремний и его соединения

Август 31, 2022

Главная
Химия
Кремний и его соединения

Содержание

2. Нахождение в природе В природе кремний Si – второй по распространён-ности после кислорода эле-мент ( 28
3. Разновидности кварца Диоксид кремния в природе образует минерал кварц и многие его разновидности, такие, как: горный
4. Аметист Аметистовая жеода Кристалл аметиста
5. Горный хрусталь Перед вами статуэт-ка бульдога из горно-го хрусталя, создан-ная по замыслу юве-лира. Наиболее чистый кварц
6. Агат Агат очень интересный и удивительный камень. Его различные разновидности и оттенки (разводы, круги, пейзажи) вдохновляют
7. Яшма Яшма волшебная, ни с одним камнем не схожая, таящая в себе и рисунки явные, и
8. Топаз Перед вами кристалл топаза, инкрустированный в горной породе.
9. Минералы на основе SiO2 Из разновидностей минера-лов на основе диоксида крем-ния – кремня, халцедона и других
10. Природные силикаты Второй тип природных соедине-ний кремния – это силикаты. Они составляют 75 0/0 от массы
11. Оксид кремния – SiO2 SiO2 Оксид кремния необходим: для жизни расте-ний и животных; придаёт прочность стеблям
12. Свойства кремния Структура элементар-ного кремния аналогична алмазу. Графитоподобная модификация неизвестна. Кремний – типичный полупроводник ( при
13. Кубическая гранецентрированная решётка типа алмаза Тетрагональная кристаллическая система
14. Кристаллические решётки: а) кубическая; б) гексагональная. Упаковка шаров: а) гексагональная; б) кубическая.
15. Положение в периодической таблице
16. Проводимость кремния увеличивается при замене некоторых атомов кремния атомами элементов сосед-них групп периодической системы Д. И.
17. Углерод и кремний – неметаллы IV группы
18. Степень окисления О +4 SiF4 -1 SiS2 -2 SiO -2 Si SiO2 -2 -4 SiH4 +1
19. Атомы кремния способны образовывать цепочки, что является признаком кремний-органических соединений. В этом отношении он сходен с
20. Химические свойства Si С простыми веществами: а) кремний горит в кислороде, образуя известный вам уже диоксид
21. в) кремний непосредственно реагирует с водородом при повышенных температурах с образованием кремнийводородов – силанов: Si +
22. Со сложными веществами: Кремний взаимодействует с концентрированными водными растворами щелочей, образуя силикаты и водород: Si +
23. В отличие от углеводородов силан на воздухе самовоспламеняется и сгорает с образованием диоксида кремния и воды:
24. Химические свойства SiO2 Оксид кремния (IV) как и оксид углерода (IV) CO2 является кислотным оксидом. Однако
25. Получение силикатов Силикаты можно получить сплавлением диоксида кремния с оксидами металлов или с карбонатами: SiO2 +
26. Получение кремниевой кислоты Из растворов силикатов действием на них более сильных кислот – соляной HCI, серной
27. Открытие кремния Хотя уже в глубокой древности люди широко использовали в своём быту соединения кремния, сам
28. Получение кремния Получение кремния в промышленности: В промышленности кремний получают при нагревании смеси песка и угля:
29. 2. Получение кремния в лаборатории: В лаборатории кремний получают при взаимодействии смеси чистого песка с порошком
31. Скачать презентацию

Слайд 2

Нахождение в природе
В природе кремний Si – второй по распространён-ности

после кислорода эле-мент ( 28 0/0 от массы зем-ной коры ).
Земная кора более чем на четверть состоит из его соединений.
Наиболее распространён-ным соединением кремния является его диоксид SiO2, другое его название – кремнезём.

Кремний в виде скелета живого организма

Слайд 3

Разновидности кварца
Диоксид кремния в природе образует минерал кварц и многие

его разновидности, такие, как:
горный хрусталь и его знаменитая лиловая форма – аметист;
агат;
опал;
яшма;
халцедон;
сердолик.

Минерал кварц

Все эти минералы имеют одну и туже химическую формулу – SiO2.

Слайд 4

Аметист
Аметистовая жеода
Кристалл аметиста

Слайд 5

Горный хрусталь
Перед вами статуэт-ка бульдога из горно-го хрусталя, создан-ная по

замыслу юве-лира.
Наиболее чистый кварц – горный хрус-таль – бесцветен и прозрачен.

Слайд 6

Агат
Агат очень интересный и удивительный камень. Его различные разновидности и

оттенки (разводы, круги, пейзажи) вдохновляют мастеров и ювелиров на создание уникальных украшений и предметов.
Этот минерал, являясь поделочным и полудраго-ценным камнем, широко используется в создании женских украшений и других предметов.

Слайд 7

Яшма
Яшма волшебная, ни с одним камнем не схожая, таящая в

себе и рисунки явные, и письмена тайные, давно будоражит людское воображение.
Изысканность яшмовых узоров ценилась многими народами. Из-под рук искусных мастеров выходили ожерелья, браслеты, печати и камеи, статуэтки.

Слайд 8

Топаз
Перед вами кристалл топаза, инкрустированный в горной породе.

Слайд 9

Минералы на основе SiO2
Из разновидностей минера-лов на основе диоксида крем-ния

– кремня, халцедона и других первобытные люди из-готовляли орудия труда. Именно кремень положил начало каменному веку – веку кремневых орудий труда.
Причин этому две:
распространённость и доступность кремня;
способность его образовы-вать при сколе острые режущие края.

Кремневые орудия эпохи палеолита

Слайд 10

Природные силикаты
Второй тип природных соедине-ний кремния – это силикаты. Они

составляют 75 0/0 от массы земной коры. Среди них наиболее распространены алюмосиликаты. К ним относятся:
гранит;
различные виды глин;
слюды;
нефелин и др.
Силикатом, не содержащим алюминий, является асбест.

Глобус из нефелина

Слайд 11

Оксид кремния – SiO2
SiO2
Оксид кремния необходим:
для жизни расте-ний и

животных;
придаёт прочность стеблям растений и защитным покровам животных;
Кремний придаёт гладкость и проч-ноть костям чело-века.

Чешуя рыб, панцири насекомых, крылья бабочек, перья птиц и шерсть животных прочны, т. к. содержат кремнезём;
Диатомовые водо-росли и радиолярии – нежнейшие комочки живой материи, тоже состоят из кремнезёма.

Слайд 12

Свойства кремния

Структура элементар-ного кремния аналогична алмазу.
Графитоподобная модификация

неизвестна.
Кремний – типичный полупроводник ( при нагревании проводимость возрастает).
t(Si) плавления = 1415 0С
t(Si) кипения = 3249 0С

Известно пять модифика- ций кремния:
четыре кристаллические:
(кубическая гранецентриро-ванная решётка типа алмаза, тетрагональная решётка при давлении 20 ГПа, кубичес-кая решётка при давлении более 20 ГПа, гексагональ-ная решётка);
аморфная.

Слайд 13

Кубическая гранецентрированная решётка типа алмаза
Тетрагональная кристаллическая система

Слайд 14

Кристаллические решётки:
а) кубическая;
б) гексагональная.
Упаковка шаров:
а) гексагональная;
б) кубическая.

Слайд 15

Положение в периодической таблице

Слайд 16

Проводимость кремния увеличивается при замене некоторых атомов кремния атомами элементов

сосед-них групп периодической системы Д. И. Менделеева.
При замещении Si эле-ментами V группы (фосфо-ра Р, висмута Bi) усилива-ется электронная проводи-мость, при замещении элементами III группы (алюминия AL, бора В) – дырочная.

Электронная конфигура-ция наружного электронного слоя кремния:
… 3s23p23d0

+14Si…

3s2

3p2

3d0

Электронная конфигурация углерода:
1s22s22p2

+6С

1s2

2s2

2p2

Слайд 17

Углерод и кремний – неметаллы IV группы

Слайд 18

Степень окисления
О
+4
SiF4
-1
SiS2
-2
SiO
-2
Si
SiO2
-2
-4
SiH4
+1
Si3N4
-3
В соединениях кремний преимущественно четырёхвален-тен и проявляет

в большинстве соединений степень окис-ления, равную +4.

SiC

-4

SiCL4

-1

Слайд 19

Атомы кремния способны образовывать цепочки, что является признаком кремний-органических соединений.

В этом отношении он сходен с углеродом. Однако энергия связи Si – Si почти в два раза меньше, чем у связи С – С.
Поэтому кремниевые цепочки ограничены максимум восемью атомами (Si8H16 – октасилан). Существенное отличие кремния от углерода состоит в неспособности атомов кремния образовывать двойные и тройные связи.
Самая важная и характерная особенность кремния – способность образовывать бесконечные цепочки, слои, пространственные каркасы из фрагментов Si – O – Si.

----О----Si----O----Si----O----Si----O----

O O O

----O----Si----O----Si----O----Si----O----

SiO2
кварц

Слайд 20

Химические свойства Si
С простыми веществами:
а) кремний горит в кислороде,

образуя известный вам уже диоксид кремния, или оксид кремния (IV):
Si + O2 = SiO2
б) будучи неметаллом, при нагревании он соединяется с металлами с образованием силицидов, например:
Si + Mg = Mg2Si

Слайд 21

в) кремний непосредственно реагирует с водородом при повышенных температурах с

образованием кремнийводородов – силанов:
Si + 2H2 = SiH4 (моносилан)
г) при комнатной температуре лишь фтор реагирует с кремниевой пылью:
Si +2F2 = SiF4

Слайд 22

Со сложными веществами:
Кремний взаимодействует с концентрированными водными растворами щелочей,

образуя силикаты и водород:
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 +2H2

Химические свойства соединений кремния:
Силициды легко разлагаются водой или кислотами, при этом выделяется газообразное водородное соедине-ние кремния – силан:
Mg2Si + 2H2SO4 = 2MgSO4 + SiH4

Слайд 23

В отличие от углеводородов силан на воздухе самовоспламеняется и сгорает

с образованием диоксида кремния и воды:
SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O
Повышенная реакционная способность силана по сравнению с метаном CH4 объясняется тем, что у кремния больше размер атома, чем у углерода, поэтому химические связи Si – H слабее связей C – H.

Слайд 24

Химические свойства SiO2
Оксид кремния (IV) как и оксид углерода (IV)

CO2 является кислотным оксидом. Однако в отличие от CO2 имеет не молекулярную, а атомную кристаллическую решётку. Поэтому SiO2 твёрдое и тугоплавкое вещество. Он не растворяется в воде и кислотах, кроме плавиковой кислоты HF, но взаимодействует при высоких температурах со щелочами с образованием солей кремниевой кислоты – силикатов:
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O

силикат натрия

Слайд 25

Получение силикатов
Силикаты можно получить сплавлением диоксида кремния с оксидами металлов

или с карбонатами:
SiO2 + CaO = CaSiO3
SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2

Силикаты натрия и калия называют растворимым стеклом. Их водные растворы – это хорошо известный силикатный клей.

Слайд 26

Получение кремниевой кислоты
Из растворов силикатов действием на них более сильных

кислот – соляной HCI, серной H2SO4, уксусной CH3COOH и даже угольной H2CO3:
K2SiO3 + 2HCI = 2KCI + H2SiO3

Следовательно, кремниевая кислота очень слабая. Она нерастворима в воде и выпадает из реакционной смеси в виде студенистого осадка, похожую на студень, желе. При высыхании этой массы образуется высокопористое вещество – силикагель, применяемый как адсорбент – поглотитель других веществ.

Слайд 27

Открытие кремния
Хотя уже в глубокой древности люди широко использовали в

своём быту соединения кремния, сам кремний в элементарном состоянии был впервые получен в 1825 г. шведским учёным Й. А. Берцелиусом. Однако за 12 лет до него кремний получили Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар, но он был очень загрязнён примесями.
Латинское название силициум кремний берёт своё начало от лат. силекс – кремень. Русское название «кремний» происходит от греч. кремнос – утёс, скала.

Слайд 28

Получение кремния
Получение кремния в промышленности:
В промышленности кремний получают при

нагревании смеси песка и угля:
2C + SiO2

Si + 2CO

4е

Восстановленный кремний частично реагирует с избытком углерода, и образуется карборунд SiC (карбид кальция). Это очень твёрдое вещество и поэтому приме-няется для изготовления точильных и шлифовальных устройств.

Слайд 29

2. Получение кремния в лаборатории:
В лаборатории кремний получают при

взаимодействии смеси чистого песка с порошком магния:
2Mg + SiO2

2MgO + Si

Физические свойства кремния:
Кристаллический кремний обладает металли-ческим блеском, тугоплавкий, очень твёрдый, с незначительной электрической проводимостью.

Кремний и его соединения

Содержание

Нахождение в природе В природе кремний Si – второй по распространён-ности

Разновидности кварца Диоксид кремния в природе образует минерал кварц и многие

Аметист Аметистовая жеода Кристалл аметиста

Горный хрусталь Перед вами статуэт-ка бульдога из горно-го хрусталя, создан-ная по

Агат Агат очень интересный и удивительный камень. Его различные разновидности и

Яшма Яшма волшебная, ни с одним камнем не схожая, таящая в

Топаз Перед вами кристалл топаза, инкрустированный в горной породе.

Минералы на основе SiO2 Из разновидностей минера-лов на основе диоксида крем-ния

Природные силикаты Второй тип природных соедине-ний кремния – это силикаты. Они

Оксид кремния – SiO2SiO2 Оксид кремния необходим: для жизни расте-ний и

Свойства кремния Структура элементар-ного кремния аналогична алмазу. Графитоподобная модификация

Кубическая гранецентрированная решётка типа алмазаТетрагональная кристаллическая система

Кристаллические решётки:а) кубическая;б) гексагональная.Упаковка шаров:а) гексагональная;б) кубическая.