Одним з найбільш затребуваних в техніці іпромисловості елементів є кремній. Цьому він зобов'язаний своїми незвичайними властивостями. Сьогодні існує маса різних з'єднань даного елемента, які відіграють важливу роль в синтезі і створенні технічних продуктів, посуду, скла, обладнання, будівельних і оздоблювальних матеріалів, ювелірних прикрас і в інших галузях промисловості.
Якщо розглядати стан кремнію в періодичній системі, то можна сказати так:
Кристалічна решітка кремнію подібна решітціалмазу. У вузлах розташовані атоми, тип її - кубічна гранецентрированная. Однак внаслідок більшої довжини зв'язку фізичні властивості кремнію сильно відрізняються від властивостей аллотропной модифікації вуглецю.
Існує дві аллотропние модифікації даногоелемента: аморфна і кристалічна. Вони дуже схожі. Однак, як і у випадку з іншими речовинами, головна відмінність між ними - кристалічна решітка кремнію.
При цьому обидві модифікації - це порошки різного кольору.
1. Кристалічний кремній є темно-сірий блискучий порошок, схожий на метал. Структура його відповідає алмазу, проте властивості відмінні. Він володіє:
Його хімічна активність невисока в порівнянні з іншого аллотропной формою.
2. Аморфний кремній - буро-коричневий порошок, володіє структурою сільноразупорядоченного алмазу. Хімічна активність досить висока.
В цілому слід зауважити, що вступати в реакції кремній не любить. Щоб змусити його реагувати, потрібна температура не менше 400-5000С. При цих умовах утворюються різні хімічні сполуки кремнію. Такі як:
Можлива взаємодія кремнію з азотноюкислотою або лугом, що має назву процесу травлення. Широко поширені кремнийорганические з'єднання, які сьогодні набувають все більшого поширення.
Кремній в природі міститься в досить вагомийкількості. Варто на другому місці після кисню за поширеністю. Його масова частка становить близько 30%. Морська вода також містить даний елемент в приблизною концентрації 3 мг / л. Тому не можна сказати, що кремній в природі - це рідкісний елемент.
Навпаки, існує маса різних порід і мінералів, в складі яких він зустрічається і з яких його можна добувати. Найпоширеніші природні сполуки кремнію наступні:
Таким чином, поширення в природі кремнію широко, а його сполуки користуються популярністю і попитом у людей для застосування в технічних цілях.
Так як в чистому вигляді розглянутий елементіснувати не може, тому важливе значення мають різні його сполуки. З хімічної точки зору він може проявляти три ступені окислення: +2, +4, -4. Виходячи з цього, а також з свою інертність, але особливою за будовою кристалічної решітки, він формує наступні основні види речовин:
Розглянемо докладніше, яке значення має кремній та його сполуки, які є найпоширенішими і затребуваними для людей.
Існує два різновиди даної речовини, що виражаються формулами:
Однак найбільше поширення має діоксид. Він існує в природі у вигляді дуже красивих напівкоштовних каменів:
Застосування кремнію в такій формі знайшло своєзастосування у виробництві ювелірних виробів. Неймовірно красиві золоті і срібні прикраси виготовляються з цими напівкоштовними каменями.
Ще кілька варіацій діоксиду кремнію:
Застосування кремнію в таких видах реалізується вбудівельних роботах, техніці, радіоелектроніці, хімічній галузі, металургії. Всі разом перераховані оксиди відносяться до єдиного речовини - кремнезему.
Кремній та його сполуки - це матеріали майбутньогоі сьогодення. Одним з таких матеріалів є карборунд або карбід даного елемента. Хімічна формула SiC. Зустрічається в природі у вигляді мінералу муассаніта.
У чистому вигляді з'єднання вуглецю і кремнію - це красиві прозорі кристали, що нагадують алмазні структури. Однак в технічних цілях використовуються пофарбовані в зелений і чорний кольори речовини.
Основні характеристики даної речовини, що дозволяють використовувати його в металургії, техніці, хімічній промисловості, такі:
Все це дозволяє використовувати карборунд вЯк абразивний матеріал в металургії і хімічних синтезах. А також на його основі виготовляти світлодіоди широкого спектра дії, деталі для стекловарочних печей, сопла, факели, ювелірні прикраси (муассаніт цінується вище фіаніту).
Водневе з'єднання кремнію має назвусилан і не може бути отримано прямим синтезом з вихідних речовин. Для його отримання використовують силіциди різних металів, які піддаються обробці кислотами. В результаті виділяється газоподібний силан і формується сіль металу.
Цікаво те, що розглядається з'єднанняніколи не утворюється на самоті. Завжди в результаті реакції виходить суміш моно-, ди-і трісілана, в яких атоми кремнію з'єднані між собою в ланцюжки.
За своїми властивостями ці сполуки - сильні відновники. Самі при цьому легко окислюються киснем, іноді з вибухом. З галогенами реакції бурхливі завжди, з великим викидом енергії.
Області застосування силанов наступні:
Таким чином, значення силанов в сучасному світі високо.
Гідроксид елемента, що розглядається - це різні кремнієві кислоти. виділяють:
Всі їх об'єднують загальні властивості - крайнянестійкість у вільному стані. Вони легко розкладаються під дією температури. При звичайних умовах існують недовго, перетворюючись спочатку в золь, а потім в гель. Після висихання такі структури називають силикагелями. Вони використовуються в якості адсорбентів в фільтрах.
Важливими, з точки зору промисловості, є солі кремнієвих кислот - силікати. Вони лежать в основі отримання таких речовин, як:
Силікати лужних металів - розчинні, всіх інших - немає. Тому силікат натрію і калію називають рідким склом. Звичайний канцелярський клей - це і є натрієва сіль кремнієвої кислоти.
Але найцікавішими сполуками є всеж скла. Яких тільки варіантів цієї речовини не придумали! Сьогодні отримують кольорові, оптичні, матові варіанти. Скляний посуд вражає своєю пишністю і різноманітністю. При додаванні певних оксидів металів і неметалів в суміш можна отримувати найрізноманітніші типи скла. Іноді навіть однаковий склад, але різне процентний вміст компонентів призводить до різниці у властивостях речовини. Прикладом можуть служити фарфор і фаянс, формула яких SiO2* AL2O3* K2O.
Кварцові скло - це форма особливо чистого продукту, склад якого описується як діоксид кремнію.
За останні кілька років досліджень булодоведено, що кремній та його сполуки - найважливіші учасники нормального стану живих організмів. З нестачею або надлишком даного елемента пов'язані такі захворювання, як:
Самі процеси старіння організму також пов'язані зкількісним вмістом кремнію. Численні досліди на ссавців тварин довели, що при нестачі елемента виникають інфаркти, інсульти, рак і активізується вірус гепатиту.
</ P>