Właściwości chemiczne krzemu (25 faktów, które powinieneś znać)

by

Krzem jest najobficiej występującym pierwiastkiem elektrododatnim w skorupie ziemskiej. Chociaż krzem jest półmetal, wykazuje metaliczny połysk. Przyjrzyjmy się szczegółowo niektórym faktom dotyczącym krzemu.

Krzem zwykle występuje w postaci połączonej jako dwutlenek krzemu, który jest powszechnie nazywany krzemionką. Związek krzemu ma właściwości niemetaliczne, łączy się z tlenem, fosforem, azotem i innymi pierwiastkami, a także tworzy stopy w stanie stopionym.

Właściwości chemiczne, takie jak temperatura topnienia, temperatura wrzenia, elektroujemność, jonizacja i inne, zostaną omówione w przypadku krzemu w tym artykule. 

Silikonowy symbol

Symbolem krzemu jest Si. Pierwsze dwie litery pełnej nazwy są łatwe do wykorzystania jako symbol, które w różny sposób eksponują element.

Grupa krzemowa w układzie okresowym

Krzem jest pierwiastkiem z grupy 14 w tej samej grupie okresowej co węgiel, ale chemicznie zachowuje się inaczej niż wszystkie jego odpowiedniki w grupie.

Okres krzemowy w układzie okresowym

Krzem jest umieszczony w okresie 3 w okresowy a wszystkie elementy okresu 3 mają trzy powłoki.

Blok krzemu w układzie okresowym

Krzem należy do bloku p. P-orbital może pomieścić do sześciu elektronów.

Liczba atomowa krzemu

Liczba atomowa Si wynosi 14. Oznacza to, że ma 14 protonów, 14 elektronów i 14 neutronów.

Masa atomowa krzemu

Masa atomowa Si wynosi 28.0855 u. Dlatego jego masa atomowa wynosi 28.0855 u*9.8 m/s2 = 275.2379 um/s2.

Elektroujemność krzemu według Paulinga

Według skali Paulinga, elektroujemność Si wynosi 1.9, co jest wartością bardzo niską. Raczej ma tendencję do oddawania elektronów.

Gęstość atomowa krzemu

Gęstość atomowa Si wynosi 2.33 Mg/m3.

Temperatura topnienia krzemu

Temperatura topnienia Si wynosi 1,410 ° C (1,683.15 K).

Temperatura wrzenia krzemu

Temperatura wrzenia Si wynosi 2,355 ° C (2,628.15 K).

Krzemowy promień Van der Waalsa

Promień Van der Waalsa Si wynosi 210 pm. Oznacza to, że promień twardej kuli jednego atomu Si wynosi 210 pm.

Promień jonowy krzemu

promień jonowy (rjon) Si4+ wynosi 0.41 Å. Promień anionowy gatunku izoelektronicznego będzie zawsze większy niż promień kationowy. Dlatego Si4+ będzie miał niższy promień jonowy.

Izotopy krzemu

Izotopy to różne formy jednego atomu. Różnią się one od siebie całkowitą liczbą jąder. Znajdźmy izotopy Si w poniższej tabeli.

izotopRozpad
obfitośćokres półtrwania (t1/2)trybprodukt
28Si92.2%stabilny
29Si4.7%stabilny
30Si3.1%stabilny
31Siwyśledzić2.62 hβ-31p
32Siwyśledzić153 iβ-32p
Główne izotopy krzemu (14Si)

Silikonowa obudowa elektroniczna

Powłoki elektronowe to ścieżki, wokół których elektrony są utrzymywane w strukturze atomowej. Policzmy liczbę powłok elektronowych i znajdujących się na nim elektronów w atomie Si.

Atom krzemu ma trzy powłoki elektroniczne. Najbardziej zewnętrzna powłoka ma n=3. Zatem są 4 elektrony walencyjne. Dwa znajdują się w podpowłoce 3s, a pozostałe dwa w podpowłoce 3p.

Energia krzemu pierwszej jonizacji

Pierwszy energia jonizacji atomu Si wynosi 786.5 kJmol-1.

X ????X+ +e-

Energia krzemu drugiej jonizacji

Druga energia jonizacji Si wynosi 1577.1 kJmol-1.

X+ ???? X2+ +e-

Energia krzemu trzeciej jonizacji

Trzecia energia jonizacji Si wynosi 3231.6 kJ mol-1.

X2+ ???? X3+ +e-

Stopnie utlenienia krzemu

Stopień utlenienia Si wynosi +4.

Konfiguracje elektronów krzemu

Konfigurację elektronową Si można skondensować jako [Ne] 3s² 3p2. Pełny zapis konfiguracji wg Zasada Aufbau jest 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2.

Silikonowy numer CAS

Połączenia Numer CAS Si do weryfikacji pierwiastka to 7440-21-3.

Identyfikator Silicon ChemSpider

Identyfikator ChemSpider Si to 13148729. Za pomocą tego numeru każdy może wyszukać fakty chemiczne Si w bazie danych ChemSpider.

Formy alotropowe krzemu

Alotropy to te formy pierwiastka, które są podobne pod względem właściwości, ale różnią się budową. Policzmy i zidentyfikujmy tutaj formy alotropowe Si.

Istnieją dwie formy alotropowe Si w temperaturze pokojowej: amorficzna i krystaliczna. Amorficzny Si ma postać brązowego proszku, podczas gdy Krystaliczny Si ma metaliczny połysk i szarawy kolor.

obraz 1 4
Formy alotropowe krzemu

Klasyfikacja chemiczna krzemu

Krzem jest klasyfikowany jako metaloid i jest ciałem stałym w temperaturze pokojowej. Ponieważ niektóre jego właściwości są podobne do metali i niemetali.

Stan krzemu w temperaturze pokojowej

Krzem jest stały w temperaturze pokojowej.

Czy krzem jest paramagnetyczny?

Pierwiastki paramagnetyczne odnoszą się do pierwiastków okresowych, które posiadają wolne lub niesparowane elektrony. Sprawdźmy, czy Si zachowuje się jak pierwiastek paramagnetyczny, czy nie. 

Krzem jest paramagnetykiem, ponieważ istnieją 3 orbitale 2p, z których każdy może zajmować 2. Ponieważ orbitale o tej samej energii muszą być wypełnione pojedynczo, na orbicie 2p Si będą 2 niesparowane elektrony. Elektrony te są słabo przyciągane przez zewnętrzne pole magnetyczne. Stąd Si jest pierwiastkiem paramagnetycznym. 

Wnioski

W tym artykule zidentyfikowano kilka faktów chemicznych dotyczących obecności Si w układzie okresowym. Stwierdzono, że Si jest dość podobny do węgla, ponieważ Si ma rozległą chemię organiczną, biorąc pod uwagę zdolność do tworzenia 4 wiązań z węglem, wodorem i azotem.