Krzem, symbol chemiczny Si, tak jak i węgiel należy do IV grupy głównej układu okresowego pierwiastków. Czysty krzem (gęstość 2,33 g/cm 3

Transkrypt

1 Poniższy rozdział przygotowałem na podstawie książki: "225 Doświadczeń Chemicznych" Kurt Waselowsky. Zawarty tam materiał wzbogaciłem własnymi eksperymentami. Krzem, symbol chemiczny Si, tak jak i węgiel należy do IV grupy głównej układu okresowego pierwiastków. Czysty krzem (gęstość 2,33 g/cm 3 ) jest bardzo twardy i tworzy ciemne, metalicznie błyszczące kryształy. Atomy krzemu w kryształach tworzą sieć krystaliczną podobną do takiej, jaką atomy węgla tworzą w diamentach. O ile taki diament jest materiałem nieprzewodzącym prądu elektrycznego o tyle krzem zalicza się do półprzewodników. Można przyjąć, że całkowicie czysty krzem zupełnie nie przewodzi prądu elektrycznego (przewodnictwo krzemu jest mniej więcej razy gorsze niż szkła), ale wystarczają nadzwyczaj małe domieszki innych materiałów, które praktycznie występują w nim zawsze, aby przewodnictwo zwiększyło się zauważalnie. Korzysta się z tego w technice półprzewodników. Krzem podobnie jak węgiel tworzy tlenek SiO i dwutlenek SiO 2. Dwutlenek krzemu jest najczęściej spotykanym związkiem nieorganicznym zewnętrznej skorupy Ziemi. Występuje on przede wszystkim w postaci minerału kwarcu w najprzeróżniejszych formach: np. kryształ górski, ametyst, karneol, jaspis i wiele innych. Zwyczajny piasek także w większej części składa się z kwarcu. Formą bezpostaciową dwutlenku krzemu jest 1 / 5

2 ziemia okrzemkowa - diatomit - drobnoziarnisty, luźny proszek pochodzący ze szkieletów mikroskopijnych glonów - okrzemków ( diatomae ). Przyjmuje się, że 1 cm 3 ziemi okrzemkowej zawiera 1 miliard szkieletów okrzemków. Efektowny eksperyment z krzemem. Krzem może łączyć się z wodorem tworząc krzemowodory, podobnie jak węgiel tworzy węglowodory: CH 4 - metan SiH 4 - krzemometan (silan) Węglowodory i krzemowodory są podobne nie tylko pod względem budowy, ale też podobne są metody ich otrzymywania. Metan otrzymuje się z węglika glinu i wody: Al 4 C H 2 O = 4Al(OH) 3 + CH 3 a krzemometan - działaniem kwasu na krzemek magnezu: Mg 2 Si + 4HCl = 2MgCl 2 + SiH 4 Nasz eksperyment polegał będzie właśnie na otrzymaniu krzemometanu, który ma ciekawe właściwości ale o nich później. Na początku musimy wytworzyć krzemek magnezu, który praktycznie powstaje zawsze jako produkt uboczny podczas redukcji dwutlenku krzemu magnezem: 2Mg + SiO 2 = 2MgO + Si Część powstałego krzemu przechodzi w krzemek magnezu przede wszystkim wtedy, gdy występuje nadmiar magnezu: 2Mg + Si = Mg 2 Si Zaczynamy: Mieszamy dokładnie 2g proszku magnezu i 1g piasku kwarcowego, ziemi okrzemkowej lub tak jak ja czystego dwutlenku krzemu. Mieszaninę możemy umieścić w probówce zamocowanej na statywie i ogrzewać aż do rozżarzenia zawartości, probówka w wielu miejscach popęka i jej dolna część zabarwi się na ciemnobrązowo. Po ostygnięciu z mieszaniny poreakcyjnej należy usunąć odłamki szkła i zebrać ją do innego naczynia - będzie potrzebna w dalszej części eksperymentu. 2 / 5

3 powietrzu. szczyt udział więcej ULARACH. Bardziej W obu krzemku wkładamy osób. metodach efektowną W OCHRONNYCH tym magnezu celu odcinek może metodą na nastąpić w metalowej wstążki produktach przeprowadzenia!!! rozprysk magnezowej. płycie reakcji gorących usypujemy eksperymentu ale warto, reagentów z reagentów zwłaszcza Tą jest - metodą dlatego zapalenie mały gdy otrzymamy eksperyment należy kopczyk mieszaniny pamiętać i w mniejszy jego ogląda nao OK 3 / 5

4 oraz stężonego wdychać niespodzianka trzaskiem obserwujemy Mieszanina Teraz Po Doświadczenie dodaniu szarobrązowego niewielką uchodzących spala poreakcyjna kwasu przy - gdy ilość trzeba się solnego. tym natychmiast tylko jasnym proszku, delikatny przeprowadzić składa gazów pęcherzyk płomieniem umieszczamy który rozpoczyna dym. się! Założyć z jest gazu tlenku właśnie wydostanie okulary się w świeżym magnezu, małej wytwarzanie krzemkiem ochronne kolbce powietrzu się nieprzereagowanego na i magnezu. powierzchnię gazu zalewamy! lub i tu pod spotyka paroma wyciągiem natychmiast dwutlenku nas mililitrami ciekawa! znie krzemu 4 / 5

5 krzemowodowy, wody: jest szwedzki zterofluorku, mianem krzemu. magnez samozapalny składającą Zgodnie Delikatny Gaz Gdy SiHwłaśnie 4 powstający zakończy + 2O krzemionki. wchodzi z chemik dym, 2 podanym się dwutlenkiem = zauważył ale SiO z się powstający krzemu które w Jons zapala 2 wytwarzanie reakcję + dodaniu Z już 2H zapalają tego Jakob także, i wcześniej 2 krzemu. się Oz powodu podczas kwasu Berzelius że kwasem, przereagowanego się gazu, samozapłonie podczas Temu równaniem samorzutnie solnego uczony połączonego na wytwarzając (1779 dymowi dnie spalania nadał nie - z krzemowodoru. kolbki 1848), krzemku dwutlenku jest i z nowo krzemu spalają wodór. trzaskiem tylko spostrzegamy który zawdzięcza odkrytemu magnezu krzemowodorem. na powstaje krzemu. Gaz powietrzu zapalania raz ten pierwszy i szarobrązową pierwiastkowi wprawdzie swoja kwasu kwarc, pęcherzyków nazwę. dwutlenku powstają Nie określany otrzymał nie przereagowany nazwę masę Sławny jest krzemu wówczas gazu, z ic 5 / 5