Задание 3. Охарактеризуйте химический элемент кремний по следующей схеме:
1. Положение в ПСХЭ.
2. Электронно-графическая формула.
3. Соединения.
Ответы на вопрос
Характеристика химического элемента кремния (Si)
1. Положение в ПСХЭ (Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева)
Название элемента: кремний.
Химический символ: Si.
Порядковый номер: 14.
Относительная атомная масса (Ar): 28,085 (приблизительно 28).
Период: 3-й (малый).
Группа: 14-я (IVА), главная подгруппа.
Тип элемента: p-элемент.
Характер элемента: неметалл (по свойствам относится к металлоидам, или полуметаллам).
Заряд ядра атома: +14.
Число протонов: 14.
Число электронов: 14.
Число нейтронов: 14 (у наиболее распространённого изотопа ²⁸Si).
Высшая степень окисления: +4.
Низшая степень окисления: −4.
Валентность: преимущественно IV.
Кремний расположен в третьем периоде, поэтому его атом имеет три электронных слоя. На внешнем энергетическом уровне находятся 4 электрона.
2. Электронная и электронно-графическая формулы
Электронная формула кремния:
Si: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p².
Распределение электронов по энергетическим уровням:
2, 8, 4.
Это означает, что:
На первом энергетическом уровне находятся 2 электрона.
На втором энергетическом уровне — 8 электронов.
На третьем энергетическом уровне — 4 электрона.
Электронно-графическая формула:
На внешнем энергетическом уровне кремния находятся два спаренных электрона на 3s-подуровне и два неспаренных электрона на 3p-подуровне.
При возбуждении атома один электрон с 3s-подуровня переходит на свободную орбиталь 3p-подуровня:
3s¹ 3p³.
В результате образуются четыре неспаренных электрона, что соответствует характерной для кремния валентности IV.
3. Соединения кремния
Кремний образует соединения с кислородом, водородом, металлами и другими элементами.
1. Высший оксид кремния — SiO₂ (оксид кремния(IV)).
Кремний проявляет степень окисления +4.
Является кислотным оксидом.
В природе встречается в виде кварца, входит в состав песка.
Химические свойства:
Взаимодействие со щелочами при нагревании:
SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O.
Взаимодействие с основными оксидами при нагревании:
SiO₂ + CaO → CaSiO₃.
2. Кремниевая кислота — H₂SiO₃.
Очень слабая кислота.
Малорастворима в воде.
Неустойчива при нагревании.
Её можно получить при взаимодействии растворимого силиката с сильной кислотой:
Na₂SiO₃ + 2HCl → H₂SiO₃↓ + 2NaCl.
При нагревании кремниевая кислота разлагается:
H₂SiO₃ → SiO₂ + H₂O.
3. Летучее водородное соединение — SiH₄ (силан).
Представляет собой бесцветный газ.
Является ядовитым и легковоспламеняющимся веществом.
Кремний имеет степень окисления −4.
Реакция горения силана:
SiH₄ + 2O₂ → SiO₂ + 2H₂O.
4. Соли кремниевой кислоты — силикаты.
Примеры:
Na₂SiO₃ — силикат натрия.
K₂SiO₃ — силикат калия.
CaSiO₃ — силикат кальция.
Силикаты применяются при производстве стекла, керамики, цемента и других строительных материалов.
5. Карбид кремния — SiC.
Очень твёрдое вещество.
Обладает высокой термостойкостью.
Используется для изготовления абразивных материалов и в электронике.
Реакция получения:
SiO₂ + 3C → SiC + 2CO↑ (при высокой температуре).
Вывод
Кремний (Si) — химический элемент с порядковым номером 14, расположенный в 3-м периоде и 14-й группе Периодической системы. Его атом имеет 14 электронов, из которых 4 находятся на внешнем энергетическом уровне. Электронная конфигурация кремния — 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p². Кремний проявляет преимущественно валентность IV, характерные степени окисления +4 и −4. Важнейшие соединения кремния: SiO₂, H₂SiO₃, SiH₄, силикаты и SiC. Кремний и его соединения широко применяются в строительстве, стекольной промышленности, металлургии и электронике.
Похожие вопросы
Топ вопросов за вчера в категории Химия
Последние заданные вопросы в категории Химия
-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili

