Кремний и его соединения

Кремний — элемент четвёртой группы

Кремний — химический элемент главной подгруппы четвёртой группы, расположенный под углеродом. На внешнем уровне атома кремния четыре электрона, поэтому характерная степень окисления в соединениях — +4. По распространённости в земной коре кремний занимает второе место после кислорода. В свободном виде в природе он не встречается, но входит в состав огромного количества минералов и горных пород: из соединений кремния состоит большая часть земной коры.

Простое вещество

Кристаллический кремний — твёрдое вещество тёмно-серого цвета с металлическим блеском. Это полупроводник: его электропроводность находится между проводниками и диэлектриками. Благодаря этому свойству кремний широко применяют в электронике для изготовления микросхем, транзисторов и солнечных батарей. В промышленности кремний получают восстановлением его оксида углеродом или активными металлами при высокой температуре.

Соединения кремния

Важнейшее соединение — оксид кремния четыре SiO2. Это твёрдое тугоплавкое вещество, из которого состоят кварц, горный хрусталь и обычный песок. Оксид кремния — кислотный оксид: он не растворяется в воде, но реагирует со щелочами при сплавлении:

SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O

Оксид кремния реагирует и с основными оксидами, образуя при сплавлении силикаты различных металлов. Соли, которые при этом образуются, называют силикатами. Кремниевая кислота H2SiO3 — очень слабая и нерастворимая в воде. Её нельзя получить из оксида и воды напрямую, поэтому её выделяют действием более сильных кислот на растворимые силикаты:

Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3

Силикатная промышленность

Соединения кремния — основа целой отрасли производства. Из них изготавливают стекло, цемент, кирпич, фарфор и керамику. Силикат натрия, растворимый в воде, называют жидким стеклом и применяют как клей и для пропитки тканей и древесины от возгорания. Природные силикаты — это полевые шпаты, слюды, глины, из которых сложены многие горные породы. Кремний и его соединения важны и в современной технике: на тонких пластинах чистого кремния создают электронные микросхемы.

Правило. Силикатная промышленность — это производство стекла, цемента и керамики на основе соединений кремния. Обычное стекло варят из песка, соды и известняка.

Частая ошибка: пытаться получить кремниевую кислоту прямой реакцией оксида с водой. Оксид кремния с водой не реагирует.

Кратко о главном

• Кремний — элемент четвёртой группы со степенью окисления +4.
• Второй по распространённости элемент земной коры.
• Оксид кремния SiO2 — кислотный оксид, основа песка и кварца.
• Соли кремниевой кислоты — силикаты.
• Соединения кремния — основа силикатной промышленности.