Презентация на тему "Элемент iva-группы. Кремний"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Элемент IVA-группы. Кремний

• 
  Слайд 2

  История Кремния

  Природные соединения кремния - двуокись кремния (кремнезема) - известны очень давно. Древние хорошо знали горный хрусталь, или кварц, а также драгоценные камни, представляющие собой окрашенный в разные цвета кварц (аметист, дымчатый кварц, хальцедон, хризопраз, топаз, оникс и др.) Элементарный кремний был получен лишь в XIX в., хотя попытки разложить кремнезем предпринимались еще Гемфри Дэви (с помощью Вольтова столба - электричество), Гей-Люссаком и Тенаром (химическим путем). Верцелиус, стремясь разложить кремнезем, нагревал его в смеси с железным порошком и углем до 1500°С и получил при этом ферросилиций (в производстве стали). Лишь в 1823 r. при исследованиях соединений плавиковой кислоты(HF), в том числе SiF4, он получил свободный аморфный кремний ("радикал кремнезема") взаимодействием паров фтористого кремния и калия. Сент Клер-Девилль в 1855 г. получил кристаллический кремний. Русское название кремний происходит от древнеславянских слов кремень (название камня), кресати (ударять железом о ремень для получения искр).

• 
  Слайд 3

  Химический элемент

  Кремний 14Si является химическим элементам IVA-группы периодической системы, относятся к неметаллам. На внешнем электронном слое атомы содержат по 4 электрона , степень окисления (-4 , +4, +2,0), электронная конфигурация:

• 
  Слайд 4
  

  Кремний бывает аморфный и кристаллический . Кристаллический – тёмно-серое вещество с металлическим блеском, большая твёрдость, хрупок, полупроводник; ρ = 2,33 г/см3, t°плавления =1415°C; t°кипения = 2680°C.Имеет алмазоподобную структуру и образует прочные ковалентные связи. Аморфный — бурый порошок, алмазоподобная структура, ρ = 2 г/см3, более реактивен.

• 
  Слайд 5

  Распространённость в природе

  Кремний — второй по распространённости на Земле элемент. Кремний в свободном виде в природе не встречается . В природе встречается в виде кварца (песок) ,кремнезёма (SiO2), для добычи которых необходимы гигантские карьеры . Самое большое количество кремния добывает Китай и Россия . Но также есть месторождения в Белоруссии , Норвегии , США.

• 
  Слайд 6

  Химические свойства

  Кремнийпроявляет как окислительные (например, реагируя с металлами), так и восстановительные свойства (в реакциях с кислородом и фтором, некоторыми оксидами):

• 
  Слайд 7
  

  Как восстановитель: 1)     С кислородом Si0 + O2  t˚→  Si+4O2 2)     С фтором (без нагревания) Si0 + 2F2 →  SiF4­ 3)     С углеродом Si0 + C  t˚→  Si+4C (SiC — карборунд — твёрдый; используется для точки и шлифовки) 4) Силан (SiH4) получают разложением силицидов металлов кислотой: Mg2Si + 2H2SO4 → SiH4­ + 2MgSO4 5)     С кислотами не реагирует (только с плавиковой кислотой Si+4HF=SiF4+2H2) Растворяется только в смеси азотной и плавиковой кислот: 3Si + 4HNO3 + 18HF →  3H2[SiF6] + 4NO­ + 8H2O 6)     Со щелочами (при нагревании): Si0 + 2NaOH + H2O t˚→  Na2Si+4O3+ 2H2­ Как окислитель: С металлами (образуются силициды): Si0 + 2Mg  t˚→  Mg2Si-4

• 
  Слайд 8

  Получение кремния

  1) Промышленность – нагревание угля с песком: 2C + SiO2 t˚→ Si + 2CO 2) Лаборатория – нагревание песка с магнием: 2Mg + SiO2  t˚→ Si + 2MgO

• 
  Слайд 9

  Оксид кремния(IV)

  Вещество немолекулярного строения, в его кристаллах каждый атом кремния окружён четырьмя атомами кислорода. Он имеет довольно высокую твёрдость; широко распространён в природе. Химические свойства. Оксид кремния(IV) как кислотный оксид реагирует со щелочами и основными оксидами: С водой (IV) не реагирует. Имея высшую степень окисления, кремний в составе оксида может проявлять окислительные свойства. Так, процесс восстановления кремния(IV) углеродом используют для получения технического кремния в производстве полупроводниковых материалов: Одно из значимых направлений применения оксида кремния(IV) — получение стекла спеканием песка SiO2, соды Na2CO3и известняка СаСО3:

• 
  Слайд 10

  кремниевая кислотаи соли

  Кремниевая кислота H2SiO3является двухосновной и более слабой, чем угольная кислота. Её получают взаимодействием силикатов (Na2SiO3или K2SiO3) с более сильными кислотами, например Н2SO4, НCl: Кремниевая кислота при этом выделяется в виде студенистого осадка, состав которого часто выражают формулой пSiO2• тН2О. В действительности кремниевая кислота имеет полимерную природу: Уже при незначительном нагревании или длительном хранении кислота разлагается на оксид и воду: Образующийся оксид SiO2имеет пористую структуру и большую площадь поверхности (до 1000 м/г), что позволяет ему адсорбировать молекулы различных веществ, в том числе и воду. Именно благодаря адсорбционным свойствамоксид SiO2под названием «силикагель» используется как осушитель воздуха в упаковках сэлектроникой и обувью, а под названием «Белый уголь» — как адсорбент в медицине.

• 
  Слайд 11

  Соли кремниевой кислоты

  Для кремниевой кислоты известны только средние соли — силикаты. Большинство из них плохо растворяются в воде. Растворимые соли силикат натрия и силикат калия называют«растворимые стёкла» и используют как «канцелярский клей». Получить силикаты можно сплавлением оксида кремния(IV) как кислотного оксида со щелочами, оксидами металлов, а также с карбонатами:

• 
  Слайд 12

  Применение кремния и его соединений

  Применение кремния и его соединений — силикатная промышленность(для производства цемента, бетона, стекла). Кремний используют в металлургии — добавка к стали и другим сплавам; в электронике — изготовление полупроводниковых приборов, радиодеталей и солнечных батарей. Для поддержания здоровья кожии волос. Кремний участвует в формировании костей, повышает эластичность и прочность кровеносных сосудов, что используется в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний.

• 
  Слайд 13
  
• 
  Слайд 14

  Интересные факты о кремнии

  Земная кора — почва, по которой мы с вами ходим и на которой живём — состоят в большой степени из кремния. Если воду настоять на кремнии, то она обретет особые свойства и станет более очищенной. Такая вода обладает бактерицидными свойствами и может храниться несколько недель. Кремний — это минерал красоты. Он способен повысить эластичность кожи человека и повлиять на рост ногтей и волос. 

• 
  Слайд 15
  

  Кремний стал прототипом “кибертрония” – металла из которого состоят роботы из фильма “Трансформеры”

• 
  Слайд 16

  “Кремневая долина”

  Появилось оно в 1971 г. Cейчас используется для описания любых современных технопарков. На самом деле так называется территория в Южной Калифорнии, где сосредоточены крупнейшие компании, специализирующиеся на информационных технологиях. А почему долину называют силиконовой или кремниевой? Причина в том , что кремний используется в качестве полупроводника при производстве диодов, транзисторов и микросхем , в следствии и производства компьютеров , которые сыграли ключевую роль в развитии IT-индустриивсего мира .

• 
  Слайд 17

  Небольшая викторина

  Какой атомный номер кремния? Кремний - это металл или неметалл ? К какой группе относится этот химический элемент ? Какая страна добывает больше всего кремния? В каком виде встречается кремний в природе ? Почему кремний называют самым умным элементом на земле ? Для чего необходим кремний? Какими двумя способами получают кремний ?

• 
  Слайд 18

  Ответы

  14 Неметалл IVA-группы Китай/Россия В виде оксида кремния (песка). Кремний, самый умный элемент на земле - мозг электроники. Все процессоры, которые производятся в мире, делаются на кремниевой основе. Для изготовления солнечных батарей; кислотоустойчивых сплавов , процессоров , стекла , цемента , силикона , керамика Промышленность – нагревание угля с песком. Лаборатория – нагревание песка с магнием

• 
  Слайд 19
  

  Спасибо за внимание! By JaroslawSuczow 25.02.2024