Відновлювальні властивості вуглецю та кремнію. Загальна характеристика властивостей вуглецю та кремнію

Коротка порівняльна характеристика елементів вуглецю та кремнію представлена ​​у таблиці 6.

Таблиця 6

Порівняльна характеристика вуглецю та кремнію

Критерії порівняння	Вуглець - С	Кремній – Si
становище у періодичній системі хімічних елементів	, 2-ий період, IV група, головна підгрупа	, третій період, IV група, головна підгрупа
електронна конфігурація атомів
валентні можливості	II – у стаціонарному стані IV – у збудженому стані
можливі ступені окислення	, , , , ,	,
вищий оксид	, кислотний	, кислотний
вищий гідроксид	– слабка нестійка кислота	() або – слабка кислота, має полімерну структуру
водневе з'єднання	– метан (вуглеводень)	- силан, нестійкий

Вуглець. Для вуглецю-елементу характерна алотропія. Вуглець існує у формі наступних простих речовин: алмаз, графіт, карбін, фулерен, з яких термодинамічно стійким є лише графіт. Вугілля та сажу можна розглядати як аморфні різновиди графіту.

Графіт тугоплавок, мало леткий, при звичайній температурі хімічно інертний, є непрозорою, м'якою речовиною, що слабо проводить струм. Структура графіту шарувата.

Аламаз – надзвичайно тверда, хімічно інертна (до 900 °С) речовина, яка не проводить струму і погано проводить тепло. Структура алмазу тетраедрична (кожен атом у тетраедрі оточений чотирма атомами і т.д.). Тому алмаз – найпростіший полімер, макромолекула якого складається з одних атомів вуглецю.

Карбін має лінійну структуру (-карбін, поліїн) або (-карбін, полієн). Являє собою чорний порошок, має напівпровідникові властивості. Під дією світла електропровідність карбину збільшується, а за температури карбін перетворюється на графіт. Хімічно активніший, ніж графіт. Синтезований на початку 60-х років XX ст., Пізніше був виявлений у деяких метеоритах.

Фуллерен - алотропна модифікація вуглецю, утворена молекулами, що мають конструкцію типу "футбольний м'яч". Були синтезовані молекули та інші фулерени. Усі фулерени являють собою замкнуті структури з атомів вуглецю в гібридному стані. Негібридизовані електрони зв'язків справакалізовані як в ароматичних сполуках. Кристали фулерену відносяться до молекулярного типу.

Кремній. Для кремнію не характерно зв'язків, не характерне існування у гібридному стані. Тому існує тільки одна стійка алотропна модифікація кремнію, кристалічна решітка якої подібна до ґрат алмазу. Кремній – тверде (за шкалою Моосу твердість дорівнює 7), тугоплавке ( ), дуже тендітна речовина темно-сірого кольору з металевим блиском за стандартних умов – напівпровідник. Хімічна активність залежить від розмірів кристалів (великокристалічний менш активний, ніж аморфний).

Реакційна здатність вуглецю залежить від алотропної модифікації. Вуглець у вигляді алмазу та графіту досить інертний, стійкий до дії кислот, лугів, що дозволяє виготовляти з графіту тиглі, електроди тощо. Більш високу реакційну здатність вуглець виявляє у вигляді вугілля та сажі.

Кристалічний кремній досить інертний, в аморфній формі – активніший.

Основні види реакцій, що відбивають хімічні властивості вуглецю та кремнію, наведено у таблиці 7.

Таблиця 7

Основні хімічні властивості вуглецю та кремнію

реакція з	вуглець	реакція з	кремній
простими речовинами	киснем		киснем
галогенами		галогенами
сірої		вуглецем
воднем		воднем	не реагує
металами		металами
складними речовинами	оксидами металів		лугами
водяною парою		кислотами	не реагує
кислотами

В'яжучі матеріали

В'яжучі матеріали – мінеральні або органічні будівельні матеріали, що застосовуються для виготовлення бетонів, скріплення окремих елементів будівельних конструкцій, гідроізоляції та ін..

Мінеральні в'яжучі матеріали(МВМ) - тонкоподрібнені порошкоподібні матеріали (цементи, гіпс, вапно та ін.), що утворюють при змішуванні з водою (в окремих випадках - з розчинами солей, кислот, лугів) пластичну масу, що застигає в міцне каменеподібне тіло і зв'язує частинки твердих заповнювачів і арматуру ціле.

Твердіння МВМ здійснюється внаслідок процесів розчинення, утворення пересиченого розчину та колоїдної маси; остання частково чи повністю кристалізується.

Класифікація МОМ:

1. гідравлічні в'яжучі матеріали:

При змішуванні з водою (замішування) твердіють і продовжують зберігати або нарощувати свою міцність у воді. До них відносяться різні цементи та гідравлічне вапно. При твердінні гідравлічного вапна відбувається взаємодія СаО з водою і вуглекислим газом повітря і кристалізація продукту, що утворюється. Застосовують у будівництві наземних, підземних та гідротехнічних споруд, що піддаються постійному впливу води.

2. повітряні в'яжучі матеріали:

При змішуванні з водою твердіють та зберігають міцність тільки на повітрі. До них відносяться повітряне вапно, гіпсово-ангідритні та магнезіальні повітряні в'яжучі.

3. кислототривкі в'яжучі матеріали:

Складаються в основному з кислототривкого цементу, що містить тонкоподрібнену суміш кварцового піску і ; їх зачиняють, як правило, водними розчинами силікату натрію або калію, вони довго зберігають свою міцність при дії кислот. При твердінні здійснюється реакція. Застосовують для виробництва кислототривких замазок, будівельних розчинів і бетонів при будівництві хімічних підприємств.

4. в'яжучі матеріали автоклавного твердіння:

Складаються з вапняно-кремнеземистих та вапняно-нефелінових в'яжучих (вапно, кварцовий пісок, нефеліновий шлам) і твердіють при обробці в автоклаві (6-10 год, тиск пари 0,9-1,3 МПа). До них відносять також піщані портландцементи та інші в'яжучі на основі вапна, зол і малоактивних шламів. Застосовують у виробництві виробів із силікатних бетонів (блоки, силікатну цеглу та ін.).

5. фосфатні в'яжучі матеріали:

Складаються із спеціальних цементів; їх зачиняють фосфорною кислотою з утворенням пластичної маси, що поступово затвердіває монолітне тіло, і зберігає свою міцність при температурах вище 1000 °С. Зазвичай використовують титанофосфатний, цинкофосфатний, алюмофосфатний та ін. цементи. Застосовують для виготовлення вогнетривкої футерувальної маси та герметиків для високотемпературного захисту металевих деталей та конструкцій у виробництві вогнетривких бетонів та ін.

Органічні в'яжучі матеріали(ОВМ) - речовини органічного походження, здатні переходити з пластичного стану в твердий або малопластичний в результаті полімеризації або поліконденсації.

У порівнянні з МВМ вони менш тендітні, мають велику міцність при розтягуванні. До них відносяться продукти, що утворюються під час переробки нафти (асфальт, бітум), продукти термічного розкладання деревини (дьоготь), а також синтетичні термореактивні поліефірні, епоксидні, феноло-формальдегідні смоли. Застосовують у будівництві доріг, мостів, підлог виробничих приміщень, рулонних покрівельних матеріалів, асфальтополімерних бетонів та ін.

За нормальних умов алотропні модифікації вуглецю – графіт та алмаз – досить інертні. Але при підвищенні t активно вступають у хімічні реакції з простими та складними речовинами.

Хімічні властивості вуглецю

Оскільки електронегативність вуглецю невисока, прості речовини є хорошими відновниками. Легше окислюється дрібнокристалічний вуглець, складніше – графіт, ще складніше – алмаз.

Алотропні модифікації вуглецю окислюються киснем (горять) за певних температур запалення: графіт запалюється при 600 °С, алмаз – при 850-1000 °С. Якщо кисень перебуває у надлишку, утворюється оксид вуглецю(IV), якщо у нестачі – оксид вуглецю(II):

З + О2 = СО2

2С + О2 = 2СО

Вуглець відновлює оксиди металів. При цьому одержують метали у вільному вигляді. Наприклад, при прожарюванні оксиду свинцю з коксом виплавляється свинець:

PbO + C = Pb + CO

відновник: C0 – 2e => C+2

окислювач: Pb+2 + 2e => Pb0

Окисні властивості вуглець виявляє і по відношенню до металів. При цьому він утворює різноманітні карбіди. Так, з алюмінієм проходить реакції за високої температури:

3C + 4Al = Al4C3

C0 + 4e => C-4 3

Al0 – 3e => Al+3 4

Хімічні властивості сполук вуглецю

1) Оскільки міцність монооксиду вуглецю велика, він вступає у хімічні реакції при високих температурах. При значному нагріванні виявляються високі відновлювальні властивості монооксиду вуглецю. Так він вступає в реакцію з оксидами металів:

CuO + CO => Cu + CO2

При підвищеній температурі (700 ° С) він спалахує в кисні і горить блакитним полум'ям. З цього полум'я можна дізнатися, що в результаті реакції утворюється вуглекислий газ:

CO + O2 => CO2

2) Подвійні зв'язки у молекулі діоксиду вуглецю досить міцні. Для їхнього розриву потрібна значна енергія (525,6 кДж/моль). Тому діоксид вуглецю досить інертний. Реакції, які він вступає, часто відбуваються при високих температурах.

Діоксид вуглецю виявляє кислотні властивості реакції з водою. У цьому утворюється розчин вугільної кислоти. Реакція відбувається оборотно.

Діоксид вуглецю як кислотний оксид реагує з лугами та основними оксидами. При пропущенні вуглекислого газу через розчин луги може утворитися або середня або кисла сіль.

3) Вугільна кислота має всі властивості кислот і взаємодіє з лугами та основними оксидами.

Хімічні властивості кремнію

Кремнійактивніший, ніж вуглець, і окислюється киснем вже за 400 °З. Окислювати кремній можуть інші неметали. Ці реакції зазвичай йдуть за вищої температури, ніж із киснем. У таких умовах кремній взаємодіє з вуглецем, зокрема з графітом. При цьому утворюється карборунд SiC - дуже тверда речовина, яка поступається за твердістю тільки алмазу.

Кремній може бути окислювачем. Це проявляється у реакціях з активними металами. Наприклад:

Si + 2Mg = Mg2Si

Вища активність кремнію проти вуглецем виявляється у цьому, що він, на відміну вуглецю, входить у реакції з лугами:

Si + NaOH + H2O => Na2SiO3 + H2

Хімічні властивості сполук кремнію

1) Міцні зв'язки між атомами в кристалічній решітці діоксиду кремнію пояснюють невисоку хімічну активність. Реакції, які вступає цей оксид, відбуваються при високих температурах.

Оксид кремнію є кислотним оксидом. Як відомо, реакцію з водою він не вступає. Його кислотна природа проявляється у реакції з лугами та основними оксидами:

SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O

Реакції з основними оксидами проходять за високих температур.

Окисні властивості оксид кремнію виявляє слабо. Він поновлюється деякими активними металами.

• Позначення – Si (Silicon);
• Період – III;
• Група – 14 (IVa);
• Атомна маса – 28,0855;
• Атомний номер – 14;
• Радіус атома = 132 пм;
• Ковалентний радіус = 111 пм;
• Розподіл електронів - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2;
• t плавлення = 1412 ° C;
• t кипіння = 2355 ° C;
• Електронегативність (по Полінгу/по Алпреду та Рохову) = 1,90/1,74;
• Ступінь окиснення: +4, +2, 0, -4;
• Щільність (н. у.) = 2,33 г/см 3;
• Молярний об'єм = 12,1 см3/моль.

Сполуки кремнію:

У чистому вигляді вперше кремній був виділений в 1811 (французи Ж. Л. Гей-Люссак і Л. Ж. Тенар). Чистий елементарний кремній було отримано 1825 р. (швед Й. Я. Берцеліус). Свою назву "кремній" (у перекладі з давньогрецької - гора) хімічний елемент отримав у 1834 (російський хімік Г. І. Гесс).

Кремній є найпоширенішим (після кисню) хімічним елементом Землі (зміст у земної корі 28-29% за масою). У природі кремній найчастіше присутній у вигляді кремнезему (пісок, кварц, кремінь, польові шпати), а також у силікатах та алюмосилікатах. У чистому вигляді кремній трапляється надзвичайно рідко. Багато природних силікатів у чистому вигляді є дорогоцінним камінням: смарагд, топаз, аквамарі - це все кремній. Чистий кристалічний оксид кремнію (IV) зустрічається у вигляді гірського кришталю та кварцу. Оксид кремнію, в якому присутні різні домішки, утворює дорогоцінне та напівдорогоцінне каміння - аметист, агат, яшма.

Мал. Будова атома кремнію.

Електронна конфігурація кремнію - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 (див. Електронна структура атомів). На зовнішньому енергетичному рівні у кремнію знаходяться 4 електрони: 2 спарених на 3s-підрівні + 2 неспарені на p-орбіталях. При переході атома кремнію в збуджений стан один електрон з s-підрівня "залишає" свою пару і переходить на p-підрівень, де є одна вільна орбіталь. Т. о., у збудженому стані електронна конфігурація атома кремнію набуває наступного вигляду: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 .

Мал. Перехід атома кремнію у збуджений стан.

Т. о., кремній у сполуках може виявляти валентність 4 (найчастіше) або 2 (див. Валентність). Кремній (так само, як і вуглець), реагуючи з іншими елементами, утворює хімічні зв'язки в яких може віддавати свої електрони, так і приймати їх, але при цьому здатність приймати електрони у атомів кремнію виражена слабше, ніж у атомів вуглецю , через більшого розміру атома кремнію.

Ступені окислення кремнію:

• -4 : SiH 4 (силан), Ca 2 Si, Mg 2 Si (силікати металів);
• +4 - найбільш стійка: SiO 2 (оксид кремнію), H 2 SiO 3 (кремнієва кислота), силікати та галогеніди кремнію;
• 0 : Si (проста речовина)

Кремній, як проста речовина

Кремній є темно-сіра кристалічна речовина з металевим блиском. Кристалічний кремнійє напівпровідником.

Кремній утворює тільки одну алотропну модифікацію, подібну до алмазу, але при цьому не таку міцну, тому що зв'язки Si-Si не такі міцні, як в алмазній молекулі вуглецю.

Аморфний кремній- порошок бурого кольору з температурою плавлення 1420°C.

Кристалічний кремній одержують з аморфного шляхом його перекристалізації. На відміну від аморфного кремнію, який є досить активною хімічною речовиною, кристалічний кремній більш інертний щодо взаємодії з іншими речовинами.

Будова кристалічних грат кремнію повторює структуру алмазу, - кожен атом оточений чотирма іншими атомами, розташованими у вершинах тетраедра. Атоми зв'язуються один з одним ковалентними зв'язками, які не такі міцні, як вуглецеві зв'язки в алмазі. З цієї причини, навіть за н.у. деякі ковалентні зв'язки в кристалічному кремнії руйнуються, внаслідок чого вивільняється деяка частина електронів, завдяки чому кремній має невелику електропровідність. У міру нагрівання кремнію, на світлі або при додаванні деяких домішок, кількість ковалентних зв'язків, що руйнуються, збільшується, внаслідок чого і збільшується кількість вільних електронів, отже, зростає і електропровідність кремнію.

Хімічні властивості кремнію

Як і вуглець, кремній може бути і відновником і окислювачем, залежно від того, з якою речовиною вступає в реакцію.

За н.у. кремній взаємодіє лише з фтором, що пояснюється досить міцною кристалічною решіткою кремнію.

У реакцію з хлором та бромом кремній вступає при температурах, що перевищують 400°C.

З вуглецем і азотом кремній взаємодіє лише за дуже високих температур.

• У реакціях з неметалами кремній виступає у ролі відновлювача:
  • за нормальних умов з неметалів кремній реагує тільки з фтором, утворюючи галогенід кремнію:
    Si + 2F 2 = SiF 4
  • при високих температурах кремній реагує з хлором (400°C), киснем (600°C), азотом (1000°C), вуглецем (2000°C):
    • Si + 2Cl 2 = SiCl 4 - галогенід кремнію;
    • Si + O 2 = SiO 2 – оксид кремнію;
    • 3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 - нітрид кремнію;
    • Si + C = SiC - карборунд (карбід кремнію)
• У реакціях з металами кремній є окислювачем(утворюються саліциди:
  Si + 2Mg = Mg 2 Si
• У реакціях з концентрованими розчинами лугів кремній реагує з виділенням водню, утворюючи розчинні солі кремнієвої кислоти, які називаються силікатами:
  Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2
• З кислотами (крім HF) кремній не реагує.

Отримання та застосування кремнію

Одержання кремнію:

• у лабораторії - з кремнезему (алюмотерапія):
  3SiO 2 + 4Al = 3Si + 2Al 2 O 3
• у промисловості - відновленням оксиду кремнію коксом (технічно чистий кремній) за високої температури:
  SiO 2 + 2C = Si + 2CO
• найчистіший кремній одержують відновленням тетрахлориду кремнію воднем (цинком) при високій температурі:
  SiCl 4 +2H 2 = Si+4HCl

Застосування кремнію:

• виготовлення напівпровідникових радіоелементів;
• як металургійні добавки при виробництві жароміцних і кислотостійких сполук;
• у виробництві фотоелементів для сонячних батарей;
• як випрямлячі змінного струму.

Як самостійний хімічний елемент кремній став відомий людству лише у 1825 році. Що, звичайно, не заважало застосовувати сполуки кремнію у такій кількості сфер, що простіше перерахувати ті, де елемент не використовується. Ця стаття проллє світло на фізичні, механічні та корисні хімічні властивості кремнію та його сполук, області застосування, також ми розповімо про те, як впливає кремній на властивості сталі та інших металів.

Для початку давайте зупинимося на загальній характеристиці кремнію. Від 27,6 до 29,5 % маси земної кори становить кремній. У морській воді концентрація елемента теж неабияк – до 3 мг/л.

За поширеністю в літосфері кремній посідає друге почесне місце після кисню. Однак найвідоміша його форма – кремнезем, є діоксидом, і саме його властивості і стали основою такого широкого застосування.

Про те, що таке кремній, розповість цей відеосюжет:

Поняття та особливості

Кремній – неметал, проте за різних умов може виявляти і кислотні та основні властивості. Є типовим напівпровідником та надзвичайно широко використовується в електротехніці. Фізичні та хімічні його властивості багато в чому визначаються алотропним станом. Найчастіше справу мають із кристалічною формою, оскільки її якості більш затребувані у народному господарстві.

• Кремній – один із базових макроелементів у людському тілі. Його нестача згубно позначається на стані кісткової тканини, волосся, шкіри, нігтів. Крім того, кремній впливає на працездатність імунної системи.
• У медицині елемент, точніше кажучи, його сполуки знайшли своє перше застосування саме в цій якості. Вода з колодязів, викладених кремнієм, відрізнялися як чистотою, а й позитивно позначалася на стійкості до інфекційних хвороб. Сьогодні з'єднання з кремнієм є основою для препаратів проти туберкульозу, атеросклерозу, артриту.
• Загалом неметал малоактивний, проте й у чистому вигляді зустріти його складно. Пов'язано це з тим, що на повітрі швидко пасивується шаром діоксиду і перестає реагувати. Під час нагрівання хімічна активність збільшується. У результаті людство набагато ближче знайоме із сполуками речовини, а не з ним самим.

Так, кремній утворює метали фактично з усіма металами - силіциди. Всі вони відрізняються тугоплавкістю та твердістю та застосовуються на відповідних ділянках: газові турбіни, нагрівачі печей.

Розміщується неметал у таблиці Д. І. Менделєєва в 6 групі разом з вуглецем, германієм, що вказує на певну спільність із цими речовинами. Так, з вуглецем його «ріднить» здатність до утворення сполук на кшталт органічних. При цьому кремній, як і германій, може проявити властивості металу в деяких хімічних реакціях, що використовується в синтезі.

Плюси і мінуси

Як і будь-яка інша речовина з точки зору застосування в народному господарстві, кремній має певні корисні або не надто якості. Важливі вони саме визначення області використання.

• Неабиякою перевагою речовини є його доступність. У природі він, щоправда, знаходиться не у вільному вигляді, але все ж таки, технологія отримання кремнію не така вже й складна, хоча й енерговитратна.
• Друга найважливіша перевага – утворення безлічі сполукз надзвичайно корисними якостями. Це і силани, і силіциди, і діоксид, і, звісно, ​​різноманітні силікати. Здатність кремнію і його сполук утворювати складні тверді розчини практично нескінченна, що дозволяє нескінченно ж отримувати різні варіації скла, каменю і кераміки.
• Напівпровідникові властивостінеметалу забезпечує йому місце базового матеріалу в електро- та радіотехніці.
• Неметал є нетоксичнимщо допускає застосування в будь-якій галузі промисловості, і при цьому не перетворює технологічний процес на потенційно небезпечний.

До недоліків матеріалу можна віднести лише відносну крихкість за хорошої твердості. Кремній не використовується для несучих конструкцій, але це поєднання дозволяє обробляти належним чином поверхню кристалів, що важливо для приладобудування.

Давайте поговоримо про основні властивості кремнію.

Властивості та характеристики

Оскільки в промисловості найчастіше експлуатується кристалічний кремній, то саме його властивості є важливішими, і саме вони і наводяться в технічних характеристиках. Фізичні властивості речовини такі:

• температура плавлення - 1417;
• температура кипіння – 2600 С;
• густина становить 2,33 г/куб. див, що свідчить про крихкість;
• теплоємність, як і теплопровідність не постійні навіть на найчистіших пробах: 800 Дж/(кг·К), або 0,191 кал/(г·град) та 84-126 вт/(м·К), або 0,20-0, 30 кал/(см·сек·град) відповідно;
• прозорий для довгохвильового ІЧ-випромінювання, що використовується в інфрачервоній оптиці;
• діелектрична проникність – 1,17;
• твердість за Моосовою шкалою – 7.

Електричні властивості неметалу сильно залежать від домішок. У промисловості цю особливість використовують, модулюючи необхідний тип напівпровідника. При нормальній температурі кремній тендітний, але при нагріванні вище 800 С можлива пластична деформація.

Властивості аморфного кремнію разюче відрізняються: він сильно гігроскопічний, набагато активніше вступає в реакцію навіть за нормальної температури.

Структура та хімічний склад, а також властивості кремнію розглянуті у відеоролику нижче:

Склад та структура

Кремній існує у двох алотропних формах, однаково стійких за нормальної температури.

• Кристалічниймає вигляд темно-сірого порошку. Речовина, хоч і має алмазоподібні кристалічні грати, є крихкою – через надто довгий зв'язок між атомами. Інтерес становлять його властивості напівпровідника.
• При дуже високому тиску можна отримати гексагональнумодифікацію із щільністю 2,55 г/куб. див. Однак ця фаза практичного значення поки що не знайшла.
• Аморфний- Буро-коричневий порошок. На відміну від кристалічної форми набагато активніше входить у реакцію. Пов'язано це не так з інертністю першої форми, як з тим, що на повітрі речовина покривається шаром діоксиду.

Крім того, необхідно враховувати ще один тип класифікації, пов'язаний з величиною кристала кремнію, які в сукупності утворюють речовину. Кристалічні грати, як відомо, припускають упорядкованість як атомів, а й структур, які ці атоми утворюють – так званий далекий порядок. Чим він більший, тим одноріднішим за властивостями буде речовина.

• Монокристалічний– зразок є одним кристалом. Структура його максимально впорядкована, властивості однорідні та добре передбачувані. Саме такий матеріал найбільш затребуваний в електротехніці. Однак він відноситься до найдорожчого вигляду, оскільки процес його отримання складний, а швидкість зростання низька.
• Мультикристалічний– зразок становить кілька великих кристалічних зерен. Межі між ними формують додаткові дефектні рівні, що знижує продуктивність зразка як напівпровідника і призводить до більш швидкого зносу. Технологія вирощування мультикристалу простіше, тому і матеріал дешевший.
• Полікристалічний- Складається з великої кількості зерен, розташованих хаотично відносно один одного. Це найбільш чистий різновид промислового кремнію, застосовується в мікроелектроніці та сонячній енергетиці. Досить часто використовується як сировина для вирощування мульти- та монокристалів.
• Аморфний кремній у цій класифікації займає окрему позицію. Тут порядок розташування атомів утримується лише з найкоротших дистанціях. Однак в електротехніці він все ж таки використовується у вигляді тонких плівок.

Виробництво неметалу

Отримати чистий кремній не так просто, враховуючи інертність його сполук і високу температуру плавлення більшості з них. У промисловості найчастіше вдаються до відновлення вуглецем із діоксиду. Проводять реакцію в дугових печах при температурі 1800 С. Таким чином отримують неметал чистотою 99,9%, що для його застосування недостатньо.

Отриманий матеріал хлорують для того, щоб отримати хлориди і гідрохлориди. Потім з'єднання очищають усіма можливими методами від домішок та відновлюють воднем.

Очистити речовину можна за рахунок отримання силіциду магнію. Силицид піддають дії соляної чи оцтової кислоти. Отримують силан, а останній очищають у різний спосіб – сорбційним, ректифікацією тощо. Потім силан розкладають на водень і кремній при температурі 1000 С. У цьому випадку одержують речовину з часткою домішки 10 -8 -10 -6%.

Застосування речовини

Для промисловості найбільший інтерес становлять електрофізичні характеристики неметалу. Його монокристалічна форма є непрямозонним напівпровідником. Властивості його визначаються домішками, що дозволяє одержувати кристали кремнію із заданими властивостями. Так, добавка бору, індія дає можливість виростити кристал із дірковою провідністю, а введення фосфору або миш'яку – кристал з електронною провідністю.

• Кремній у буквальному значенні слова є основою сучасної електротехніки. З нього виготовляють транзистори, фотоелементи, інтегральні схеми, діоди тощо. Причому функціональність приладу визначає практично завжди лише приповерхневий шар кристала, що зумовлює специфічні вимоги саме до обробки поверхні.
• У металургії технічний кремній застосовують як модифікатор сплавів – надає велику міцність, як і компонент – у , наприклад, як і розкислювач – під час виробництва чавуну.
• Надчистий та очищений металургійний складають основу сонячної енергетики.
• Діоксид неметалу зустрічається в природі в різних формах. Його кристалічні різновиди – опал, агат, сердолік, аметист, гірський кришталь знайшли своє місце в ювелірній справі. Не настільки привабливі зовні модифікації – кремінь, кварц, використовуються і в металургії, і в будівництві, і радіоелектротехніці.
• З'єднання неметалу з вуглецем – карбід, застосовується і в металургії, і в приладобудуванні, і в хімічній промисловості. Він є широкозональним напівпровідником, відрізняється високою твердістю - 7 за шкалою Мооса, і міцністю, що дозволяє застосовувати його як абразивний матеріал.
• Силікати – тобто солі кремнієвої кислоти. Нестійкі, легко розкладаються під впливом температури. Прикметність їх у тому, що вони утворюють численні та різноманітні солі. А ось останні є основою при виробництві скла, кераміки, фаянсу, кришталю, та . Можна сміливо сказати, що сучасне будівництво ґрунтується на різноманітних силікатах.
• Скло представляє тут найцікавіший випадок. Основою його служать алюмосилікати, але нікчемні домішки інших речовин - зазвичай оксидів, надають матеріалу масу різних властивостей, у тому числі і колір. - , Фаянс, фарфор, по суті, має ту ж формулу, хоча і з іншим співвідношенням компонентів, і її різноманітність теж разюче.
• Неметал має ще одну здатність: утворює сполуки за типом вуглецевих, у вигляді довгого ланцюжка з атомів кремнію. Такі сполуки звуться кремнійорганічних. Сфера їх застосування не менш відома – це силікони, герметики, мастила тощо.

Кремній – дуже поширений елемент і має надзвичайно велике значення у багатьох сферах народного господарства. Причому активно використовується не тільки сама речовина, але всі її різноманітні та численні сполуки.

Дане відео розповість про властивості та застосування кремнію: