khimie.ru

Чистый кристаллический кремний образует темно-серые, блестящие, непрозрачные, часто расслаивающиеся на пластинки октаэдры правильной формы. Твердость его значительна (7 по Моосу), он царапает стекло. Но так как он очень хрупок, его легко можно превратить в порошок. Удельный вес равен 2,33. Точка плавления лежит при 1413 °С. При температуре электрической дуги он легко плавится. Подобно графиту он обнаруживает электропроводность (подрастающую с повышением температуры). Удельная теплоемкость при обычной температуре равна 0,171. Вычисленная из нее атомная теплоемкость имеет величину 4,80, т. е. она существенно меньше того значения, которое требуется законом Дюлонга и Пти. Однако с повышением температуры теплоемкость все больше и больше приближается к этому значению.

Грубо кристаллический кремний химически не особенно активен. Он практически не растворим ни в каких кислотах, даже в плавиковой. Загорается он также с трудом. Но при очень высокой температуре (белое каление) он соединяется с кислородом и азотом, а при температуре электрической дуги − с водородом. При нагревании Si сплавляется с большинством металлов, но из щелочных металлов − только с литием. В некоторых случаях при этом образуются соединения, например? с магнием − силицид магния Мg₂Si; в других случаях кремний просто растворяется в расплавленном металле, например, в алюминии. Из алюминия он вновь выделяется при охлаждении. Поэтому кремний можно перекристаллизовать сплавлением с алюминием, а также с серебром.

Из богатого кремнием расплава при медленном охлаждении кремний выкристаллизовывается в виде хорошо образованных октаэдров, при более быстром охлаждении − в виде листочков, похожих по внешнему виду на графит. Из расплавов, соответствующих эвтектическому составу, кремний выделяется в виде очень мелких кристаллов; эвтектическая точка соответствует в приведенных сплавах низкому содержанию кремния. Таким образом, получают описанный Муассаном растворимый в плавиковой кислоте кремний. Еще более реакционноспособным является кремний, получаемый но способу Гаттермана. Это − рыхлый порошок коричневого или серо-коричневого цвета, легко загорающийся, очень хорошо растворимый в плавиковой кислоте и также легко взаимодействующий с галогенами. Как показали ронтгеноструктурные исследования, все различные виды кремния имеют одну и ту же кристалллическую решетку, а именно решетку типа алмаза с а= 5,42 Å и кратчайшим расстоянием между атомами, равным 2,35 Å. Хотя различия в реакционной способпости разных видов кремния вызываются второстепенными обстоятельствами (размеры частиц, развитие поверхностей, содержание примесей), а не существованием различных модификаций, однако, несмотря на это, различные виды кремния имеют большое практическое значение, так как применение препаратов кремния для определенных целей решающим образом зависит от способа их получения.

Кремний во всех своих формах реагирует очень легко с едкими щелочами, даже с очень разбавленными растворами. Уже при соприкосновении со стеклом, из которого может быть извлечено некоторое количество щелочи, вода приобретает способность растворять кремний, по крайней мере, при кипячении. Реакция обусловлена склонностью кремпия к образованию силикат-ионов

Si + 2OH^— + H₂O → SiO₃^2- + 2H₂

Для протекания этого процесса достаточно уже незначительной концентрации щелочи, так как вследствие слабости кремневой кислоты используемые в слабо щелочных растворах ионы ОН^— все время образуются в соответствии с уравнением:

SiO₃^2- + 2Н₂O = Н₂SiO₃ + 2OН^—.