Силиций

Силицият е вторият по разпространение химичен елемент на нашата планета (27,6 масови процента), но почти не се среща под свободна форма (три изотопа: 28, 29 и 30). Противно на въглерода той не образува кратни връзки. Силикатите са най-често срещаните силициеви съединения в литосферата. Силициевият диоксид (пясък, кварц) заедно с всички силициеви минерали съставляват 90% от масата на земната кора.

Силикати

Химичният състав на силикатите е твърде разнообразен, променлив и сложен. Освен силиций и кислород, те съдържат множество други метални и неметални химични елементи и според съвременните схващания се разглеждат като неорганични природни полимери (високомолекулни съединения). По свойството си да образува вериги, силицият много прилича на въглерода.

Основната структурна единица на силикатните полимери е силициево-кислороден мономер с тетраедрична форма. В центъра на тетраедъра се намира силиция, а по върховете му кислородните атоми [Si04]4'. Тези мономери най-често са свързани по върховете си и образуват плоски или обемни полимери като включват в химичния си състав множество други химични елементи.

В кристалите на множество силикати, някои от силициевите атоми могат да бъдат заместени от алуминиеви атоми, защото те имат близки йонни радиуси. При частичното заместване на Si4+ с Al3+ кристалния силициев диоксид се получават алумосиликати (минерали от групата на фелдшпатите).

При заместването на Si4+ с Al3+ в слоестите силикати се получават сложни алумохидросиликати.

Едни от най-разпространените силикати са глините, кварца, азбеста, талкът, слюдата и пр. Множество алумосиликати участват в почвообразуващите процеси чрез изветряване и образуване на алумохидросиликати, които пък от своя страна оказват влияние храненето на растенията. В индустриално отношение силикатите и алумохидросиликатите са ценни суровини в производството на стъкло, цимент и керамика. Някои кристални силикати намират добро приложение в бижутерията изумруд и аквамарин.

Химични свойства

Чист силиций (99,9999999%) се извлича изключително трудно, но пък неговите качества на полупроводник го правят незаменим за съвременната електронно-изчислителна техника. Процесорите, които се използват в компютрите от всякакъв тип зависят изцяло от полупроводниковите му свойства. По този повод долината Санта Клара в Калифорния (САЩ), която стана истински рай за компютърните технологии през последните няколко десетилетия, придоби ново и по-популярно название в света Силициевата долина.

B кислородна среда и при нормални условия, силицият се пасивира, което ще рече, че атомите по повърхността му реагират с кислорода, получава се тънка коричка от силициев диоксид и реакцията спира до там. За да бъде продължена се изисква повишаване на температурата до около 1000°C.

Силициевият диоксид е относително химически инертен и не реагира с киселини в това число и царска вода. Затова киселините се съхраняват в стъклени бутилки(стъклото е предимно силициев диоксид). Изключение прави флуороводородната (Breaking Bad) и поради това тя се съхранява в полиетиленови бутилки.

От друга страна силициевият диоксид реагира с основи и с основни хидроксиди при нагряване и високи температури. Затова основите се съхраняват в пластмасови бутилки.

Кварцовите кристали се отличават с пиезоелектрични свойства, което ги прави полезни при изработката на кристални осцилатори. Това са устройства, които използват механичния резонанс на вибриращ кристал, за да се създаде електрически сигнал с изключително точна честота. Например за направата на кварцови часовници.

Пак при нормални условия силицият може да реагира лесно с флуора и флуороводородната киселина.

Други силициеви халогениди също могат да се получат, но при нагряване между температури между 500 и 1500 градуса по Целзий.

Някои други съединения

Силициевият карбид (SiC) e едно от често използваните негови съединения в съвременните производства (автомобилни спирачни дискове, бронежилетки и пр.), но той се получава в специални пещи при температури до 2500°C. B естествено състояние веществото може да бъде открито в звездния прах, но засега е необходимо то да се произвежда.

Силицият не реагира с неорганични киселини, а тези със силно окислително действие го пасивират. Въпреки че е металоид, той лесно се разтваря в горещи разтвори на алкални хидроксиди:

Силицидите са съединения на силиция с повечето метали. Те се получават при нагряване и директно взаимодействие на елементите или на силиций и метален оксид в инертна атмосфера:

Силаните са съединения на силиция и водорода (силициеви хидриди). При тях се срещат съединения с прави или разклонени вериги (до 8 SI атома). Те обикновено са летливи течност или безцветни газове, които лесно се възпламеняват и взривяват на въздуха. Силаните също лесно се хидролизират:

Силициевите вериги са относително къси и достигат най-много до осем атома. Елементният силиций има преходен химичен характер между метали И неметали, затова се определя като металоид, a в съединенията си проявява най-често четвърта и пета степен на окисление. Неговите свойства и тези на съединенията му го правят изключително важна част от съвременната индустрия и технологии. При стайна температура силицият е полупроводник.