Презентация на тему "Кремний"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Кремний

  Кубанский государственный аграрный университет Кафедра неорганической и аналитической химии Краснодар 2012 Костенко Е.С., Пестунова С.А., Кайгородова Е.А.

• 
  Слайд 2
  
• 
  Слайд 3
  

  Кремний  (лат. Silicium) – химический элемент IV группыглавной подгруппы 3 периода периодической системы элементов. Неметалл Символ Si Атомная номер 14 Атомная масса 28,086а.е.м. Валентный уровень 3s23р2 Радиус атома 132 пм Электроотрицательность1,90 Кремний имеет 3 изотопа28Si (92,27%) ,29Si(4,68%), 30Si(3,05%) Изотопы

• 
  Слайд 4
  

  Физические свойства Кремний существует в двух аллотропных модификациях – кристаллический и аморфный кремний. Кристаллический кремний – вещество серебристо-серого цвета с метал-лическим блеском. Обладает полупроводниковыми свойствами. Кристаллическая решётка кремния кубическая гранецентрированная типа алмаза. Тпл = 1415 ⁰С, Ткип = 3249 ⁰С, Плотность = 2,33 г/см3 Аморфный кремний – порошок бурого цвета Кристаллический кремний Кристаллическая структура кремния Аморфныйкремний

• 
  Слайд 5
  

  Распространенность Кремний – второй после кислорода по распространенности в земной коре элемент (27,6%). Концентрация Si в морской воде – 3 мг/л. В свободном состоянии в природе кремний не встречается. Чаще всего в природе кремний встречается в виде кремнезёма — соединений на основе SiO2 (около 12 % массы земной коры). Основные минералы и горные породы, образуемые диоксидом кремния — это песок (речной и кварцевый), кварц и кварциты, кремень , полевые шпаты. Вторую по распространённости в природе группу соединений кремния составляют силикаты и алюмосиликаты. Песок Кварц Кремень Полевой шпат

• 
  Слайд 6
  

  Получение В 1825 г. шведский химик ЙёнсЯкоб Берцелиус действием металлического калия на SiF4 получил чистый элементарный кремний. Новому элементу было дано название «силиций» (от лат.  silex — кремень) Й. Я. Берцелиус SiO2 – является основным сырьем для получения кремния: Восстановление SiO2углеродом в дуговых печах при 1800 ⁰С: SiO2 + 2C = Si + 2 CO 2. Высокочистый Si из технического продукта получают по следующей схеме:

• 
  Слайд 7
  

  Химические свойства Кремний – сравнительно инертен, реагирует преимущественно с сильными окислителями или восстановителями. Как правило, требуется высокая температура. Si как восстановитель Si + 2F2 = SiF4 ↑(при комнатной температуре) Si + О2 = SiО2 Si + 2 Сl2 = SiCl4 (400-600 ⁰C) Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 ↑ (при нагревании) Si + С = SiС4 (корунд, очень твердый) 3 Si + 2N2 = Si3N4 (> 1000 ⁰C) Si как окислитель Si + 2Са = Са2Si- силицид кальция Во многих металлах Si заметно растворяется без химического взаимодействия

• 
  Слайд 8
  

  Соединения кремния в ст. ок. +4 Оксид кремния (IV), SiО2( кремнезём) – существует в различных кристаллических модификациях (кварц, кварцевое стекло и др.), тугоплавкий. Высокодисперсный SiO2, образующийся при горении кремнийводородов, измельчении горных пород опасен, так как при попадании в легкие вызывает болезнь силикоз. Химические свойства SiO2:- инертен, но реагирует с HF; проявляет свойства кислотного оксида SiО2 + 4 НF(газ) = SiF4 ↑ + 2 Н2О SiО2 + 6 НF(р-р) = Н2SiF6 + 2 Н2О При сильном нагревании SiO2проявляет окислительные свойства SiО2 + 2 Mg = Si + 2 MgО SiО2 + 3 C = SiC + 2 CО

• 
  Слайд 9
  

  Кремниевые кислоты nSiO2 · mH2O Силикаты– соли кремниевых кислот. Силикаты Na И К растворимы в воде. Они получили название «жидкое стекло» (силикатный клей). Силикаты подвергаются гидролизу: 2 Na2SiО3 + Н2O = Na2Si2O5 + 2NaOH Силикатывзаимодействуют с кислотами: Na2SiО3 + 2 Н2O + 2 СО2 = 2 NaНСO3 + H2SIO3 ↓ H4SiО4 - ортокремниевая кислота Н2SiO3 – метакремниевая кислота H2Si2О5 - диметакремниевая кислота и др. Кремниевые кислоты нестойкие и разлагаются при нагревании с обра-зованием силикагеля, который за счет развитой поверхности используется как адсорбент и осушитель:Н2SiO3 = H2O + SiO2

• 
  Слайд 10
  

  Соединения кремния в ст. ок. - 4 Кремнийв минимальной степени окисления (-4) способен образовывать кремнийводороды (силаны):SiН4, Si2H6и др. Силаны получают из силицидов: Mg2Si + 4 НCl = 2MgCl2 +SiH4 ↑ Силаны энергично разлагаются в горячей воде, реагируют со щелочами, аммиаком, являются сильными восстановителями: SiН4 + 2 Н2О (гор) = SiO2↓ +4 H2 ↑ SiН4 + 4NaOН (конц) = Na4SiO4 + 4 H2 ↑ 3 SiН4 + 4NН3 = Si3N4 + 12 H2 ↑ 3 SiН4 + 8 KMnO4 = 3 SiO2↓ + 8 MnO2 ↓ + 8 KOH +2 H2O Силициды – соединения кремния с металлами. Например, Mg2Si, Ca2Si, Si3Bi4 Силициды обладают полупроводниковыми свойствами.

• 
  Слайд 11
  

  Применение Технический кремний: - используется как сырьё для металлургических производств: компонент спла-вов, раскислитель, модификатор свойств металлов или легирующий элемент - сырьё для производства более чистого поликристаллическиго кремния - сырьё для производства кремнийорганических материалов, силанов - для производства солнечных батарей. Сверхчистый кремний преимущественно используется для производства одиночных электронных приборов Силициды применяются в химической, электрической и ядерной отраслях. Они являются термоэлектрическими материалами. Соединения кремния служат основой для производства стекла и цемента

• 
  Слайд 12
  

  Биологическая роль Кремний входит в состав опорных образований у растений и скелетных— у животных. В больших количествах кремний концентрируют морские организмы – диатомовые водоросли, радиолярии, губки. Большие количества кремния концентрируют хвощи и злаки, в первую очередь – подсемейства Бамбуков и Рисовидных. По содержанию в организме человека (порядка 10-3%) кремний относится к микроэлементам. Больше всего кремния в печени, надпочечниках, волосах, хрусталике глаза. Si является структурным элементом соединительной ткани, связывая макромолекулы мукополисахаридов и коллагена. Нарушение обмена кремния играет важную роль в возникновении гипертонии, ревматизма, язвы, малокровия. С пищей в организм человека ежедневно поступает до 1 г кремния.

• 
  Слайд 13