Химический элемент Кремний
Si
Кремний
| Группа | 14 | Температура плавления | 1414 ° С, 2577 ° F, 1687 К |
| Период | 3 | Точка кипения | 3265 ° С, 5909 ° F, 3538 К |
| Блокировать | п | Плотность (г см -3 ) | 2,3296 |
| Атомный номер | 14 | Относительная атомная масса | 28,085 |
| Состояние при 20 ° C | Твердый | Ключевые изотопы | 28 си, 30 си |
| Электронная конфигурация | [Ne] 3s 2 3p 2 | Количество CAS | 7440-21-3 |
Использование и свойства элемента Кремний
Объяснение изображения
Изображение создано на основе диатомовой водоросли. Диатомовые водоросли - это фотосинтезирующие водоросли. Они уникальны тем, что их клеточные стенки сделаны из кремнезема (гидратированного диоксида кремния).
Внешность
Сверхчистый элемент представляет собой твердое тело с серо-голубым металлическим блеском.
Использует
Кремний - один из самых полезных элементов для человечества. Большинство из них используется для изготовления сплавов, включая алюминий-кремний и феррокремний (железо-кремний). Они используются для изготовления динамо-машин и пластин трансформаторов, блоков двигателей, головок цилиндров и станков, а также для раскисления стали.Кремний также используется для изготовления силиконов. Это кремний-кислородные полимеры с присоединенными метильными группами. Силиконовое масло является смазкой и добавляется в некоторые косметические средства и кондиционеры для волос. Силиконовый каучук используется в качестве водонепроницаемого герметика в ванных комнатах, вокруг окон, труб и крыш.Элемент кремний широко используется в качестве полупроводника в твердотельных устройствах в компьютерной и микроэлектронной промышленности. Для этого нужен сверхчистый кремний. Кремний избирательно легируется небольшими количествами бора, галлия, фосфора или мышьяка, чтобы контролировать его электрические свойства.Гранит и большинство других пород представляют собой сложные силикаты, которые используются в проектах гражданского строительства. Песок (диоксид кремния или кремнезем) и глина (силикат алюминия) используются для изготовления бетона и цемента. Песок также является основным ингредиентом стекла, которое имеет тысячи применений. Кремний в виде силиката присутствует в керамике, эмалях и жаропрочной керамике.Карбиды кремния являются важными абразивами и также используются в лазерах.
Биологическая роль
Кремний необходим для жизни растений, но его использование в клетках животных сомнительно. Фитолиты - это крошечные частицы кремнезема, которые образуются внутри некоторых растений. Поскольку эти частицы не гниют, они остаются в окаменелостях и предоставляют нам полезные доказательства эволюции.Кремний нетоксичен, но некоторые силикаты, такие как асбест, канцерогены. У рабочих, таких как шахтеры и каменотесы, которые подвергаются воздействию кремнистой пыли, может развиться серьезное заболевание легких, называемое силикозом.
Природное изобилие
Кремний составляет 27,7% земной коры по массе и является вторым по распространенности элементом (первым является кислород). В природе он не встречается в несвязанном виде, а встречается главным образом в виде оксида (кремнезема) и силикатов. Оксид включает песок, кварц, горный хрусталь, аметист, агат, кремень и опал. Силикатная форма включает асбест, гранит, роговую обманку, полевой шпат, глину и слюду.Элементарный кремний получают в промышленных масштабах путем восстановления песка углеродом в электрической печи. Кремний высокой чистоты для электронной промышленности получают термическим разложением сверхчистого трихлорсилана с последующей перекристаллизацией.
История химического элемента Кремний
Кремнезем (SiO 2 ) в виде острых кремней был одним из первых инструментов, сделанных людьми. Древние цивилизации использовали другие формы кремнезема, такие как горный хрусталь, и знали, как превратить песок в стекло. Учитывая изобилие кремния, несколько удивительно, что он вызвал мало любопытства среди первых химиков.
Попытки восстановить диоксид кремния до его компонентов электролизом не увенчались успехом. В 1811 году Жозеф Гей Люссак и Луи Жак Тенар в реакции тетрахлорида кремния с металлическим калием получили очень нечистую форму кремния. Заслуга в открытии кремния на самом деле принадлежит шведскому химику Йонсу Якобу Берцелиусу из Стокгольма, который в 1824 году получил кремний путем нагревания фторосиликата калия с калием. Продукт был загрязнен силицидом калия, но он удалил его, перемешав его с водой, с которой он вступает в реакцию, и таким образом получил относительно чистый порошок кремния.
Химические свойства
| Атомный радиус, несвязанный (Å) | 2.10 | Ковалентный радиус (Å) | 1.14 |
| Сродство к электрону (кДж моль -1 ) | 134,068 | Электроотрицательность (шкала Полинга) | 1,90 |
| Энергия ионизационной (кДж моль -1 ) | 1- й 786 5182- й 1577,1343- й3231,5854 чт 4355,5235 чт 16090,5716 чт 19805,557 чт 23783,68 чт29287,16 |
Состояния окисления и изотопы Кремний
| Общие состояния окисления | 4 , -4 | ||||
| Изотопы | Изотоп | Атомная масса | Естественное изобилие (%) | Период полураспада | Режим распада |
| 28 Si | 27,977 | 92,223 | - | - | |
| 29 Si | 28,976 | 4,685 | - | - | |
| 30 Si | 29 974 | 3,092 | - | - |
Данные о давлении и температуре
| Удельная теплоемкость (Дж кг −1 K −1 ) | 712 | Модуль Юнга (ГПа) | Неизвестно | |||||||
| Модуль сдвига (ГПа) | Неизвестно | Объемный модуль (ГПа) | 100 | |||||||
| Давление газа | ||||||||||
| Температура (K) | 400600800100012001400160018002000 г.22002400 | |||||||||
| 400 | 600 | 800 | 1000 | 1200 | 1400 | 1600 | 1800 | 2000 г. | 2200 | 2400 |
| Давление (Па) | ----------- | |||||||||
| - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
Связанные энтальпии
| Ковалентная связь Энтальпия (кДж моль -1 ) Найти в Si – Si 222 Si C – Si 301 (CH 3 ) 4 Si H – Si 318 SiH 4 O – Si 452 SiO 2 | ||
| Ковалентная связь | Энтальпия (кДж моль -1 ) | Найти в |
| Si – Si | 222 | Si |
| C – Si | 301 | (CH 3 ) 4 Si |
| H – Si | 318 | SiH 4 |
| O – Si | 452 | SiO 2 |