Кремний занимает промежуточное положение между металлами и неметаллами в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Это второй элемент IV главной группы, серо-стального или черного цвета с металлическим блеском, твердый и хрупкий. Электронная структура его 1S2

2S2

2p6

3S2

3p2

. Элементарный кристалл кремния представляет собой куб с ребром длиной 0,5417 нм. В соединениях с неметаллами кремний проявляет преимущественно положительные валентности 4 и 2. Кремний образует соединения почти со всеми металлами и проявляет отрицательную валентность 4.

Кремний имеет следующие основные физико-химические свойства:

· атомную массу 28,08;

· плотность 2,33 г/см3;

· температуру плавления 1683 К;

· температуру кипения 2953 К;

Упругость пара над жидким кремнием описывается уравнением, Па:

lg Psi

= 9,017 – 16260 / Т

По электрическим свойствам кремний относится к полу­проводникам.

С кислородом кремний образует кремнезем SiO2

, температура плавления которого 1710º

С. Кремнезем имеет несколько модификаций: кварц α и β, кристобаллит α и β, тридимит α, β и γ и кремнеземистое стекло.

Теплота образования одного моля SiO2

:

по реакции Si(

T

)

+ O2(

г

)

= SiO2(

α

-кварц)

;

Δ

H º

= - 872,1 кДж

и для этой реакции

Δ

G º298

- 1690·К = - 883500 – 12,5·Т·Lg(Т) + 218,7 Дж/моль

Кремний с кислородом может образовывать также моноокись SiO2

.

Теплота образования газообразного оксида SiO2

составляет

(- 89,45) - (- 91,96) кДж/моль,

а энтропия равна S º298

= 211,5 Дж/(моль·К).

Зависимость изменения свободной энергии образования газообразного оксида SiO2

от температуры имеет вид для реакции

Siж

+ 0,5 О2

= SiO2

;

Δ

G ºТ

= - 163217 - 42,62·Т Дж/моль

С углеродом кремний образует карбид SiC, температура плавления которого выше 2700º

С. Теплота образования карбида составляет 62,8 кДж/моль. Энтропия SiC составляет 16,5 Дж/(к·моль) [2, 3, 6].