Характеристика si по положению в периодической системе. и строение атома. Алюмосиликаты: гранит, глина, слюда

Государственное общеобразовательное учреждение общеобразовательная школа № 89 Калининского района Санкт-Петербурга
Учитель химии: Малиновская Юлия Владиславовна
Конспект урока по теме: «Положение углерода и кремния в периодической системе химических элементов, сравнительная характеристика этих элементов. Аллотропия углерода.»
Класс : 9 класс
Цель: создать условия для систематизации и углубления знаний учащихся о строении атомов, взаимосвязи состава – строения – свойств веществ

Задачи:

Образовательные:

Обобщение и углубление знаний учащихся о строении атомов в зависимости от положения в периодической системе; взаимосвязи состава – строения – свойств веществ на примере аллотропных модификаций углерода
Расширение общекультурного кругозора учащихся

Развивающие:

Развитие умений анализировать, сравнивать, делать выводы, устанавливать взаимосвязи

Воспитательные:

Раскрытие мировоззренческой идеи о взаимосвязи состава, строения, свойств веществ; воспитание интеллектуально развитой личности; воспитание культуры общения

^ Тип урока : по дидактической цели – совершенствования и применения знаний; по способу организации – применения знаний и ознакомления с новым материалом
Используемые образовательные технологии:

Информационные
Технология актуализации личного опыта
Технология ориентации на познавательное развитие личности

Форма проведения : сочетание беседы, самостоятельной деятельности
Оборудование: компьютер, проектор, компьютерная презентация, коллекция: «Виды угля», образцы кристаллических решеток алмаза и графита.
^ 1 этап урока

Организационный. Объявление темы урока.
Здравствуйте! Сегодня на уроке мы будем говорить о двух химических элементах.

Названия этих элементов происходит от латинских слов «карбо» и «ляпис креманс». (Учащиеся сразу понимают, что речь пойдет об углероде и кремнии.).

«Карбо» - «карбонеум» - означает «уголь» - углерод, а «ляпис креманс» - камень, дающий огонь – кремний.

Сегодня на уроке нам необходимо будет дать сравнительную характеристику этих элементов, используя ранее полученные знания.

В тетрадях учащиеся записывают тему урока: «Сравнительная характеристика элементов углерода и кремния».

Сравнить, значит выбрать в первую очередь, критерии сравнения. Скажите, пожалуйста, какие критерии мы, по вашему мнению, должны сравнивать. Учащиеся отвечают: положение в ПС, строение атомов, валентные возможности, степени окисления и т.п.
^ 2 этап урока

Используя знания о строении атомов, характеристике элементов по положения в ПС, учащиеся самостоятельно заполняют сравнительную таблицу № 1.
Таблица № 1. Сравнительная характеристика элементов углерода и кремния

^ Критерии сравнения	С углерод	Si кремний
Положение в ПС	2 период, IV группа, главная подгруппа (А)	3 период, IV группа, главная подгруппа (А)
Строение атомов	Z я =+6, р=6, е=6, n=12-6=6, внешние е=4	Z я =+14, р=14, е=14, n=28-14=14, внешние е=4
Электронная конфигурация атомов	1s 2 2s 2 2p 2	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2
Валентные возможности	II в стационарном состоянии IV в возбужденном состоянии
Возможные степени окисления	от -4 до +4 СН 4 , С 2 Н 6 , С 2 Н 4 , СаС 2 , С, С 2 F 2 , СО, С 2 F 6 , СО 2	-4, 0, +2, +4 Mg 2 Si, Si , SiO, SiO 2
Радиус атома	возрастает
Электроотрицательность (по шкале Полинга)	2,5	1,9
Формула высшего оксида, его характер, название	СО 2 – кислотный, оксид углерода (IV), углекислый газ, диоксид углерода	SiO 2 – кислотный, оксид кремния (IV)
Формула высшего гидроксида, его характер, название	H 2 CO 3 – слабая нестойкая кислота (СО 2 + H 2 O), соли - карбонаты	H 2 SiO 3 – слабая кислота, имеет полимерную структуру (SiO 2 nH 2 O), соли - силикаты
Водородное соединение	СН 4 - метан	SiН 4 – силан (неустойчив)
В природе	Необходимый элемент органических веществ	Наиболее распространенный (после кислорода) элемент земной коры

По окончании самостоятельной работы по заполнению таблицы, все вместе с учителем заполняют заранее написанную на доске таблицу. В процессе совместного заполнения учащиеся вместе с учителем отмечают, проговаривают некоторые особенности элементов, на которые необходимо обратить внимание:

Почти во всех своих соединениях углерод и кремний четырехвалентны, т.е. атомы данных элементов находятся в возбужденном состоянии. Учитель (ученик) показывает это на доске:

Разнообразие степеней окисления у атомов углерода обусловлено существованием органических соединений, в неорганических веществах его наиболее характерные степени окисления: -4, 0, +2, +4
Характерным отличием углерода и кремния является способность углерода к цепеобразованию. Атомы углерода, соединяясь друг с другом, образуют устойчивые соединения, аналогичные соединения кремния неустойчивы.

^ 3 этап урока

От характеристики химических элементов – к простым веществам.
Работа с компьютерной презентацией.

Для атомов углерода характерна аллотропия. Учащиеся вспоминают определение понятию – «аллотропия». Учитель спрашивает: «У каких ранее пройденных химических элементов есть аллотропные модификации?».

Учащиеся приводят примеры: элемент кислород (О) – О 2 – кислород, О 3 – озон; элемент сера (S) – кристаллическая и пластическая сера.
Далее учитель спрашивает учащихся, может быть им известны аллотропные модификации углерода.

Углерод существует в форме следующих простых веществ: алмаз, графит, карбин, фуллерен. Уголь, сажу можно рассматривать как разновидности графита.

Интерес представляет древесный уголь.

С ним был знаком еще первобытный человек: он находил его на местах пожарищ и после разводимых им костров. Древесный уголь обладает большой пористостью и не тонет. В 1785 г. ученый – химик Товий Ловиц нечаянно пролил винную кислоту (бурого цвета из-за примесей) на смесь песка с углем. Ловиц собрал пролившийся раствор, отфильтровал его от песка с углем. В фильтре осталось бесцветное вещество. Оказалось, что уголь поглотил примеси, содержащиеся в винной кислоте. Так было открыто явления, которое называют адсорбцией.

Адсорбция – свойства угля и других твердых веществ удерживать на своей поверхности газы и растворенные вещества. Вещества, на поверхности которых происходит адсорбция, называют адсорбентами.

Адсорбция угля обуславливается его пористостью. Чем больше пор, тем лучше сорбционная способность угля. Но, обычно, поры угля заполнены различными веществами. Чтобы их очистить, уголь нагревают в струе водяного пара. Такой уголь, с очищенными порами, называют активированным.

В первую мировую войну, явление адсорбции нашло применение в борьбе с боевыми отравляющими веществами. Хлор (удушающий газ) был применен в 1915 году на западном фронте около города Ипра против англо-французских войск. Атака хлором лишила боеспособности целую дивизию (15 тыс чел были выведены из строя, 5 тыс – погибли).

Русский профессор Николай Зелинский (позднее академик) изобрел и провел испытание в июле 1915 г противогаза, действующего на основе явления адсорбции.

Кремний образует простое вещество – кристаллический кремний. Существует так же аморфный кремний – порошок белого цвета.
Далее учитель останавливается и обозначает физические свойства каждого простого вещества, образованного атомами углерода (слайды).

Учитель обращает внимание учащихся на то, что алмаз и графит, состоящие из атомов углерода, имеют такие разные физические свойства. Почему? (не всегда учащиеся могут дать ответ на этот вопрос). Учитель обращает внимание на различное строение кристаллических решеток алмаза и графита.

В кристалле алмаза каждый атом углерода образует четыре прочные ковалентные связи, они направлены к вершинам тетраэдра, все расстояния между атомами одинаковые. В графите же расстояние между атомами в слое гораздо меньше, чем расстояние между слоями (образцы кристаллических решеток).

^ 4 этап урока
Его цель: расширение общекультурного кругозора учащихся, установление межпредметных связей химии с историей.

На предыдущем уроке, в качестве домашнего задания, учитель предложил учащимся найти интересные факты об истории алмаза и подготовить выступлении с компьютерной презентацией.

Если есть учащиеся, выполнившие задание, учитель предоставляет им слово, если нет, то рассказывает сам и показывает свою презентацию.

^ 5 этап урока

Подведение итогов. Рефлексия.
Учащиеся отвечают на вопросы:

Какие новые понятия были изучены на уроке?

Какие вопросы вызвали затруднения? И т.п.

Учитель ставит оценки тем, учащимся, которые показали хорошие и отличные знания в процессе урока, были активны.
Список литературы:

Левкин А.Н. Общая и неорганическая химия: материалы к экзаменам. – СПб.: «Паритет», 2003 – 240 с.
Малиновская Ю.В. Химия. 6-й класс/Пропедевтический курс. – СПб.: ТОО Фирма «Икар», 2002, - 76 с.
Таубе П. Р., Руденко Е. И. От водорода до нобелия? – М.: госуд. изд-во «Высшая школа», 1961 – 330 с.
Химия: учебник для 9 кл.общеобразоват. уч./ Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. – 11 – е изд. Пере. – М.: Просвещение, 2010

Характеристика по ПСХЭ 1. Положение в ПСХЭ. 1. Положение в ПСХЭ. 4 группа, главная подгруппа, 4 группа, главная подгруппа, 3 период.3 ряд 3 период.3 ряд Аr=28 Аr=28 степень окисления: степень окисления: -4, оксиды: оксиды: SiO (индифферентный) SiO (индифферентный) SiO 2 (кислотный) SiO 2 (кислотный) Кислота- кремневая Кислота- кремневая H 2 SiO 3 H 2 SiO 3

Z=+14 Z= р=14 +1 р=14 0 n=28-14=14 0 n=28-14=14 е=14 е=14 +14) 2) 8) 4 +14) 2) 8) S 2S 2P 3S 3P

Кремний является третьим (после кислорода и водорода) по Кремний является третьим (после кислорода и водорода) по распространенности элементом: на его долю приходиться распространенности элементом: на его долю приходиться 16,7 % от общего числа атомов земной коры. 16,7 % от общего числа атомов земной коры. В природе кремний встречается только в виде диоксидов и солей кремниевой кислоты (силикатов). Наиболее широко распространены алюмосиликаты. В природе кремний встречается только в виде диоксидов и солей кремниевой кислоты (силикатов). Наиболее широко распространены алюмосиликаты.

Основные минералы кремния Основные минералы кремния Al 2 O 3 *2SiO 2 *2H 2 O –Белая глина Al 2 O 3 *2SiO 2 *2H 2 O –Белая глина K 2 O*Al 2 O 3 *SiO 2 – полевой шпат K 2 O*Al 2 O 3 *SiO 2 – полевой шпат K 2 O*Al 2 O 3 *6SiO 2 *H 2 O – слюда K 2 O*Al 2 O 3 *6SiO 2 *H 2 O – слюда SiO 2 -кремнезем или речной песок SiO 2 -кремнезем или речной песок

Кремний- главный элемент в царстве минералов и горных пород. Чаще всего он встречается в виде минералов кварца (разновидности которого- кремень, кремнезём (песок), агат, яшма) и горного хрусталя, (разновидностями которого являются: аметист, дымчатый топаз). Кремний- главный элемент в царстве минералов и горных пород. Чаще всего он встречается в виде минералов кварца (разновидности которого- кремень, кремнезём (песок), агат, яшма) и горного хрусталя, (разновидностями которого являются: аметист, дымчатый топаз). В свободном виде кремний почти не встречается. В свободном виде кремний почти не встречается.

Некоторые морские организмы накапливают кремний в больших количествах. Некоторые морские организмы накапливают кремний в больших количествах. К богатым им морским растениям относят диатомовые водоросли, из животных- много кремния содержат радиолярии, кремниевые губки. К богатым им морским растениям относят диатомовые водоросли, из животных- много кремния содержат радиолярии, кремниевые губки.

А. в промышленности - восстановление углем в электрических печах а. в промышленности - восстановление углем в электрических печах SiO 2 +2С=Si+2CO SiO 2 +2С=Si+2CO б. в лаборатории - восстановление металлами кремнезема б. в лаборатории - восстановление металлами кремнезема 3SiO 2 +4Al=3Si+2Al 2 O 3 3SiO 2 +4Al=3Si+2Al 2 O 3

1)аморфный кремний – бурый порошок 1)аморфный кремний – бурый порошок t плавления 1420 С. t плавления 1420 С. 2)кристаллический кремний - твердое вещество, темно- серого цвета со слабым металлическим блеском, обладает тепло и электропроводностью 2)кристаллический кремний - твердое вещество, темно- серого цвета со слабым металлическим блеском, обладает тепло и электропроводностью

А)взаимодействие с простыми веществами. а)взаимодействие с простыми веществами. Si-восстановитель Si-восстановитель 1) с галогенами 1) с галогенами Si+2F 2 =SF 4 - фторид кремния Si+2F 2 =SF 4 - фторид кремния 2) с кислородом 2) с кислородом Si+O 2 SiO 2 -оксид кремния (lV) Si+O 2 SiO 2 -оксид кремния (lV) 3) с азотом 3) с азотом 3Si +2N 2 =Si 3 N 4 -нитрид кремния 3Si +2N 2 =Si 3 N 4 -нитрид кремния 4)с углеродом 4)с углеродом Si + C= SiC -карбид кремния или Si + C= SiC -карбид кремния или карборунд карборунд

Si-окислитель Si-окислитель 5)с металлами 5)с металлами Si+ 2Mg=t Mg 2 Si -силицид магния Si+ 2Mg=t Mg 2 Si -силицид магния Непосредственно с водородом кремний не реагирует. Непосредственно с водородом кремний не реагирует. SiH 4 получают косвенным путем. SiH 4 получают косвенным путем. Mg 2 Si+4HCl=2MgCl 2 +SiH 4 Mg 2 Si+4HCl=2MgCl 2 +SiH 4 (силан, ядовитый газ) (силан, ядовитый газ)

Б)взаимодействие со сложными веществами 1) из галогеноводородов реакция идет только с HF 1) из галогеноводородов реакция идет только с HF Si+4HF=SiF 4 +2H 2 Si+4HF=SiF 4 +2H 2 2)из кислот реакция идет только со смесью азотной и плавиковой 2)из кислот реакция идет только со смесью азотной и плавиковой 3Si+12HF+4HNO 3 =3SiF 4 +4NO +8H 2 O 3Si+12HF+4HNO 3 =3SiF 4 +4NO +8H 2 O При действии других кислот на поверхности кремния образуется плотная оксидная пленка SiO 2 При действии других кислот на поверхности кремния образуется плотная оксидная пленка SiO 2 3) взаимодействие со щелочами 3) взаимодействие со щелочами Si+2NaOH+H 2 O=Na 2 SiO 3 +2H 2 Si+2NaOH+H 2 O=Na 2 SiO 3 +2H 2

Открытие. В 1834 году русский химик Гесс дал этому элементу русское название. В 1834 году русский химик Гесс дал этому элементу русское название. Кремний был Кремний был открыт в 1825 году открыт в 1825 году шведским химиком шведским химиком Берцелиусом. Берцелиусом.

Применение Применяется в технике для получения полупроводниковых материалов и сплавов. Так же для получения стекла и цемента, резцов для метало - режущих станков. Применяется в технике для получения полупроводниковых материалов и сплавов. Так же для получения стекла и цемента, резцов для метало - режущих станков.

Оксид кремния (IV) или кремнезём Оксид кремния (IV) или кремнезём 1. Строение: Оксид кремния (IV) имеет не молекулярную (как у углекислого газа), а атомную кристаллическую решётку 1. Строение: Оксид кремния (IV) имеет не молекулярную (как у углекислого газа), а атомную кристаллическую решётку Поэтому SiO 2 твёрдое и тугоплавкое вещество, Поэтому SiO 2 твёрдое и тугоплавкое вещество, Которое не растворяется в воде и кислотах, кроме плавиковой (вспомни галогеноводородные кислоты). Которое не растворяется в воде и кислотах, кроме плавиковой (вспомни галогеноводородные кислоты).

Кремний - важнейший элемент земной коры, по распространенности он занимает второе место после кислорода (примерно 27,6%).

Кремний имеет три изотопа: i (92,27%); (4,68%); (3,05%).

Кремний существует в двух аллотропных модификациях: аморфный и кристаллический . Различие в строении обусловливает и различие в физических свойствах этих модификаций. Аморфный кремний - бурый порошок, не имеет определенной температуры плавления. Кристаллический кремний по внешнему виду похож на металл, темно-серого цвета с металлическим блеском, тугоплавок (температура плавления 1400°С), но к металлам его не относят, так как он хрупок, слабо проводит электрический ток и проявляет химические свойства неметаллов.

Структура кристаллического кремния аналогична структуре алмаза. В его кристалле каждый атом соединен с четырьмя другими ковалентными связями. Причем ковалентная связь между атомами кремния значительно слабее, чем между атомами углерода в алмазе. Даже при обычных условиях часть связей разрушается и появляются свободные электроны, которые обусловливают небольшую электрическую проводимость. При нагревании и освещении число разрушающихся связей возрастает, следовательно, появляется больше свободных электронов, увеличивается электрическая проводимость.

Кристаллический кремний - полупроводник. Полупроводниками называют вещества, электрическая проводимость которых занимает промежуточное место между проводимостью металлов и диэлектриков. Более подробно вы будете изучать это явление на уроках физики в старших классах. На этом свойстве основано применение кремния при изготовлении выпрямителей переменного тока и солнечных батарей, преобразующих тепловую энергию солнца в электрическую. Такие батареи устанавливаются на искусственных спутниках Земли, используются и в наземных условиях.

Разное строение кремния (аморфного и кристаллического) обусловливает и разную химическую активность аллотропных модификаций. При обычных условиях кристаллический кремний инертен, а аморфный сгорает во фторе:

При нагревании кремний взаимодействует со многими неметаллами (кислородом, хлором, азотом, углеродом, серой), и при этом выделяется большое количество теплоты. Кремний соединяется с металлами. Эти соединения называются силицидами.

Задание. Задание 1. Напишите соответствующие уравнения реакций и укажите функции кремния в окислительно-восстановительных реакциях.

Задание 2. Напишите уравнения химических реакций кремния с магнием, алюминием. Укажите окислитель, восстановитель. Сделайте вывод, какую степень окисления проявляет кремний.

Кислоты (кроме плавиковой HF) на кремний не действуют, однако при сплавлении гидроксидов щелочных металлов с кремнием образуется соль кремниевой кислоты - силикат и водород:

При высокой температуре кремний восстанавливает многие металлы из их оксидов:

В чистом виде кремний в природе не встречается.

Впервые кремний был получен в 1822 г. шведским ученым И. Берцелиусом путем восстановления фторида кремния SiF 4 металлическим калием при нагревании до 400 °С. Еще легче его получить восстановлением SiO 2 металлическим магнием:

В промышленности кремний получают обычно при нагревании смеси песка и кокса:

Восстановленный кремний частично реагирует с избытком углерода, и образуется карборунд Карборунд имеет алмазоподобную кристаллическую решетку, ковалентные связи в ней очень прочные, поэтому по твердости он близок к алмазу, используется для изготовления точильных камней и шлифовальных кругов.

Задание. Как правильно называть SiC - карбидом кремния или силицидом углерода? Дайте обоснованный ответ.

Соединения кремния

В природе кремний находится преимущественно в виде кремнезема (песка) SiO 2 и силикатов. Чистые кристаллы оксида кремния (IV) образуют несколько полиморфных модификаций, одна из которых кварц, встречающийся в виде горного хрусталя. Красиво окрашенные кристаллы кварца (аметист, дымчатый топаз, черный морион, сердолик, агат, опал, яшма и др.) являются полудрагоценными камнями.

Оксид кремния (IV) SiO 2 - твердое тугоплавкое вещество (температура плавления 1713°С), нерастворимое в воде (рис. 54). Он обладает атомной кристаллической решеткой (рис. 55): здесь нет молекул, около каждого атома кремния располагаются четыре атома кислорода - образуется своеобразный пространственный каркас . Кусок кварца представляет собой как бы одну гигантскую молекулу. Кварц - неорганический полимер, его формула (SiO 2) n .

Здесь Вы можете скачать Урок по теме: "Положение углерода и кремния в периодической системе химических элементов, строение их атомов. Углерод, аллотропные модификации" для предмета: Химия. Данный документ поможет вам подготовить хороший и качественный материал для урока.

Дата_____________ Класс_______________

Тема: Положение углерода и кремния в периодической системе химических элементов, строение их атомов. Углерод, аллотропные модификации.

Название

химического

элемента

Схема строения атома

Электронное строение последнего энергоуровня

Формула высшего оксида RO 2

Формула летучего водородного соединения

RH 4

1. Углерод

C +6) 2 ) 4

…2 s 2 2 p 2

C +4 O 2

C -4 H 4

2. Кремний

Si +14) 2 ) 8 ) 4

…3 s 2 3 p 2

Si +4 O 2

Si -4 H 4

Как видно из схем строения атомов, на внешнем энергетическом уровне этих элементов находится 4 электрона, поэтому, углерод и кремний проявляют степень окисления +4 и -4.

Из схемы видно, что у тома углерода два неспаренных электрона на внешнем уровне (аналогично и у кремния). Этим объясняется, что углерод и кремний могут иметь степень окисления +2 (Например, СО – угарный газ). Переходя в возбуждённое состояние, один из s -электронов может перейти на свободную p -орбиталь. Тогда в атомах появляется 4 неспаренных электрона и степень окисления равна +4 и – 4.

2. Изменение свойств в подгруппе

В подгруппе углерода с ростом порядкового номера заряд ядра атомов увеличивается, число электронов на внешнем уровне постоянно, число энергетических уровней в атомах растёт и радиус атома увеличивается от углерода к свинцу, притяжение отрицательных электронов к положительному ядру ослабевает и способность к отдаче электронов увеличивается, и, следовательно, в подгруппе углерода с ростом порядкового номера неметаллические свойства убывают, а металлические усиливаются.

С и Si – неметаллы, Ge – полупроводник, Sn и Pb – металлы.

УГЛЕРОД. АЛЛОТРПОПИЯ УГЛЕРОДА

Углерод встречается в природе , как в свободном виде, так и в соединениях. В свободном виде встречается в виде аллотропных видоизменений – алмаз, графит, карбин, фуллерен.

Алмаз

Кристаллическое вещество, прозрачное, сильно преломляет лучи света, очень твёрдое, не проводит электрический ток, плохо проводит тепло, ρ = 3,5 г/см 3 ; t°пл. = 3730°C; t°кип. = 4830°C.

Можно получить из графита при p > 50 тыс. атм; t° = 1200°C.

Применение:

Шлифовальный порошок, буры, стеклорезы, после огранки - бриллианты.

Графит

Кристаллическое вещество, слоистое, непрозрачное, тёмно-серое, обладает металлическим блеском, мягкое, проводит электрический ток; ρ = 2,5 г/см 3 .

Применение:

Электроды, карандашные грифели, замедлитель нейтронов в ядерных реакторах, входит в состав некоторых смазочных материалов.

Карбин

Чёрный порошок; ρ = 2 г/см 3 ; полупроводник.

Состоит из линейных цепочек –C≡C–C≡C– и =С=С=С=С=.

При нагревании переходит в графит.

Урок

Тема 2 9 класс

Урок 43

Тема урока: Кремний.

Цели урока: обучающие: рассмотреть формы существования кремния как химического элемента: атомы, простые вещества и важнейшие соединения, сравнить их с соответствующими формами углерода, показать значение кремния, диоксида кремния и силикатов в природе и жизни человека.

развивающие: развивать умение анализировать данные, выявлять сущность наблюдаемых процессов, обобщать и делать выводы: уметь извлекать информацию из справочных таблиц,

наблюдаемых процессов совершенствовать навыки самооценки знаний и умений.

воспитательные: совершенствовать коммуникативные умения в ходе коллективного обсуждения, развивать умение формировать и аргументировать собственное мнение, развивать самостоятельность.

Задачи: знать особенности строения атомов кремния, их характерные свойства и свойства соединений кремния, уметь составлять уравнения реакций, решать расчётные задачи с использованием изученных понятий.

Оборудование: коллекция «Минеральные и горные породы», HCl , K 2 SiO 3 , пробирки.

Методы: словесный – беседа, рассказ

иллюстративный – демонстрация таблиц, презентация,

практический – демонстрация опытов.

Ход урока:

1. Организационная часть урока.

2 .Проверка знаний учащихся.

Вопросы и задания:

Написать уравнение реакции устранения временной жесткости воды.

Написать уравнение реакции устранения постоянной жёсткости воды.

Качественная реакция на карбонаты и гидрокарбонаты. Записать уравнение реакции.

Фронтальный опрос.

Назовите тривиальное название оксида углерода(2) и оксида углерода(4).

В чём выражается токсическое действие угарного газа на организм человека?

Что такое «сухой лёд»? Как его получают и для чего используют? Как называется процесс перехода вещества из твёрдого в газообразное агрегатное состояние, минуя жидкое?

Что такое жёсткость воды? Перечислите виды жёсткости воды.

Как устранить разные виды жёсткости воды.

3. Изучение программного материала .

1. Положение атома кремния в Периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева

и строение атома.

Кремний – это элемент жизни, как сказал академик Вернадский. Кремний, благодаря своим химическим свойствам, создаёт электрически заряженные системы. Они обладают свойством «приклеивать» на себя вирусы, болезнетворные микроорганизмы, т.е. под действием электрического притяжения все вирусы нейтрализуются. Отсюда можно сделать вывод, что все болезни возбудителей не смогли бы проявиться в организме человека,

если бы люди имели в организме достаточно кремния. Итак, кремний жизненно важный элемент.

Положение кремния в Периодической системе:

1. Химический знак – Si
2. Порядковый номер – 14
3. Атомная масса – 28,086
4. Кремний находится в IV группе, гл. подгруппе, 3 малый период.

Строение атома кремния

Заряд ядра атома +14
Состав ядра: 14 протонов и 14 нейтронов, 14 ;
Электронная оболочка: 2е,8е,4е

Электронная формула: +14 Si 2е; 8е;4е

+14 Si 1 S 2 2 S 2 2р 6 3 S 2 3р 2

Электронно-графическая формула:

Семейство – р-элемент

Важнейшие степени окисления: – 4; 0; +4.

Характер элемента – Кремний неметалл. У кремния слабее чем у углерода выражены неметаллические (окислительные) и сильнее – металлические (восстановительные свойства).

4 е Si 0 - 4е

окислитель с Ме и Н 2 восстановитель с НеМе

Mg 2 Si ; SiH 4 SiCl 4

2. Кремний как простое вещество.

1) Химическая формула – Si

3) Тип химической связи – ковалентная неполярная атомная

Кремний может находиться в 2 -х аллотропных модификациях.

Аллотропные модификации кремния

Аморфный кремний

Кристаллический кремний

Представляет собой бурый порошок, с температурой плавления 1420 °С. , гораздо реакционно- способнее кристаллического кремния.

Твёрдое вещество, темно-серого цвета со слабым металлическим блеском, обладает тепло- и электропроводимостью, тетраэдрическая кристаллическая решётка сходство с алмазом. В отличие от углерода -хрупок и обладает полупродниковыми свойствами, так как радиус атома кремния больше радиуса атома углерода.

1) Химическая формула – Si
2) Молекулярная масса – 28,086
3) Тип хим. связи – ковалентная неполярная
4) Тип структуры кристаллической решётки – атомная

3.Физические свойства кремния.

Вывод:

Для кремния как и для углерода, характерно явление аллотропии.

4.Химические свойства кремния.

1. Реагирует с простыми веществами – неметаллами

а) с галогенами:

Si +2 F 2 = SiF 4
Si + 2 Cl 2 = SiCl 4
Si + 2 Br 2 = SiBr 4

б) с кислородом (при t°)

Si + O 2 = SiO 2

2. Взаимодействует со сложными веществами

а ) кислотами :

3Si + 12HF + 4HNO 3 = 3SiF 4 + 4NO + 8H 2 O

б ) щелочами :

Si + 2NaOH + H 2 O = Na2SiO 3 + 2H 2

Проявляет окислительные свойства:

а) с металлами:

Si + 2Mg = Mg 2 Si

Прямо не соединяется с водородом, как углерод и SiH 4, получают косвенно, действуя на силициды кислотами или разлагая их водой.

Mg 2 Si +2H 2 SO 4 =2MgSO 4 + SiH 4

Вывод: Окислительно-восстановительные свойства кремния:

1. Si 0 по отношению к металлам окислитель – Si -4

2.Si 0 по отношению к неметаллам восстановитель – Si +2 , Si +4

5.Получение кремния.

Кремний получают как в промышленности, так и лаборатории.

Промышленный способ:

В электрических печах при высокой температуре происходит восстановление кремния из его оксида коксом (углём):

SiO 2 + 2C = Si + 2CO

SiO 2 + С=Si +CO 2

В духовых печах при t =1800 0 C

Лабораторный способ:

В качестве восстановителей используют магний или алюминий:

SiO 2 + 2Mg = Si + 2MgO
3SiO 2 + 4Al = 3Si + 2Al 2 O 3

6.Кремний и его соединение в природе.

Кремний – это один из распространенных в земле элементов (25% массы). Главная часть находится в соединениях кремния с кислородом и др. металлами – силикатных породах.
Соединения, в состав которых входит оксид алюминия, называются алюмосиликатами. Таковы белая глина, слюда, полевой шпат. Значительная часть кремния представлена оксидом кремния (IV) – кремнезема. Окрашивание оксида кремния (IV) различными примесями образует драгоценные и полудрагоценные камни, например, изумруд, топаз, аквамарин.
Вообще в чистом виде кремний был выделен в 1811 году французским учёным Жозефом Луи Гей–Люссаком и Луи Жаком Тенаром. Название кремний произошло от латинского «silex» – кремень, но в 1834 году русский химик Герман Иванович Гесс ввел другое название – кремний.

Вывод:

Второй по распространенности после кислорода химический элемент
Земная кора на четверть состоит из соединений кремния

После кислорода это самый распространённый элемент на Земле. Однако в свободном состоянии кремний в природе не встречается. Наиболее распространённым соединением кремния является оксид кремния (IV ) SiO 2 – кремнезём. В природе он образует минерал кварц и многие разновидности, такие как горный хрусталь, аметист,агат, яшма, халцедон, сердолик, кварцевый песок.

Второй тип природных соединений кремния – это силикаты

(алюмосиликаты: гранит, глина, слюда.)

Оксид кремния (IV ) SiO 2 необходим для жизни растений и животных. Он придаёт прочность стеблям растений и защитным покровам животным.

Благодаря ему тростники, камыши и хвощи стоят крепко, как штыки, острые листья осоки режут, как ножи, стерня на скошенном поле колет, как иголки, а стебли злаков настолько крепки, что не позволяют ниве на полях ложиться от дождя и ветра. Чешуя рыб, панцири насекомых, крылья бабочек, перья птицы и шерсть животных, прочны, так как содержат кремнезём. Кремний придаёт гладкость и прочность костям человека. кремний входит и в состав низших организмов – диатомовых водорослей и радиолярий, нежнейших комочков живой материи, которые создают свои непревзойденные по красоте скелеты из кремнезёма.

7. Соединения кремния.

Кремний - (Si )

Оксид Водородное Кремниевая кислота Соли: Силикаты

кремния силан Силициды

SiO 2 SiH 4 H 2 SiO 3 Na 2 SiO 3 ,Mg 2 Si

8. Оксид кремния(IV ) SiO 2

Сравнение оксида углерода (IV ) и оксида кремния (IV )

Признаки сравнения

CO 2 - оксид углерода(4)

SiO 2 - оксид кремния(4)

1) Строение

Молекулярная кристаллическая решётка

атомная кристаллическая решётка

2) физические свойства

Газ – при обычных условиях легко снижается и затвердевает. В воде растворим.

Твёрдое, тугоплавкое нелетучее вещество. В воде нерастворим.

3)Химические свойства

Оба кислотные оксиды.

1) Взаимодействуют со щелочами:

2KOH+ CO 2 = K 2 CO 3 +H 2 O 2KOH+SiO 2 =K 2 SiO 3 +H 2 O

2) Взаимодействуют основными оксидами:

CaO +CO 2 =CaCO 3 CaO +SiO 2 =CaSiO 3

3)C водой реагирует обратимо С водой не реагирует

CO 2 +H 2 O H 2 CO 3 SiO 2 +H 2 O=

4) Восстанавливаются магнием:

CO 2 +2Mg =2MgO +C SiO 2 +2Mg =2MgO +Si

Вывод: Взаимодействует при сплавлении со щелочами, с карбонатами, с оксидами металлов.

9. Кремниевая кислота и силикаты.

H 2 SiO 3 – двухосновная, кислородосодержащая, слабая кислота, нерастворимая в воде.

Получение: SiO 3 +H 2 O =

Выделить в чистом виде нельзя т.к. при нагревании разлагается.

H 2 SiO 3 =SiO 2 +H 2 O .

Демонстрация опыта: (получение кремниевой кислоты)

Получают в виде студенистого осадка, действуя какой-либо кислотой на раствор силиката.

K 2 SiO 3 +2HCl =2KCl +H 2 SiO 3

Соли кремниевой кислоты называются силикатами. Из силикатов растворимы в воде лишь соли натрия и калия (Na 2 SiO 3 и K 2 SiO 3). Они по внешнему виду представляют стекловидную массу и потому получили название растворимого стекла, а водные их растворы – жидкого стекла. Жидкое стекло применяется для приготовления канцелярского клея, замазок, в строительстве.