Krzem i pochodne

Krzem - Jest pierwiastkiem chemicznym o liczbie atomów 14, masie atomowej 28,086. Należy do IV grupy układu okresowego pierwiastków. Topnieje w temperaturze 1420 C, wrzeje zaś - w 2600 C. Jest rozpuszczalny w zasadach i odporny na działanie kwasów (z wyjątkiem azotowego i fluorowodorowego). Wartościowość krzemu wynosi +4. Jest jednym z podstawowych składników skorupy ziemskiej (ok. 27% wagi), najpospolitszy po tlenie. Występuje w postaci związków we wszystkich niemal skałach, gł. w postaci glinokrzemianów, krzemianów i dwutlenku krzemu (krzemionki). Krzem jest otrzymywany w wyniku redukcji dwutklenku k. (SiO2) glinem albo magnezem, lub w postaci stopu z żelazem (tzw. Żelazokrzem), w wyniku prażenia rud żelaza, pisaku kwarcowego i węgla. Krzem o dużym stopniu czystości otrzymuje się metodą tzw. topienia strefowego. Stosowany do wyrobu przyrządów półprzewodnikowych (np. tranzystorów), lamp fotoelektronowych, jako dodatek do stali stopowych. Stopu krzemu z żelazem odznaczają się dużą wytrzymałością mechaniczną, zaś z aluminium - odpornością na korozję.

Kwasy Krzemowe - słabe kwasy, których bezwodnikiem jest dwutlenek krzemu SiO2. Najprostszym jest kwas metakrzemowy H2SiO3. Wolne kwasy krzemowe o ściśle określonym składzie chemicznym są trudne do otrzymania, ponieważ ulegają kondensacji, w wyniku której tworzy się skomplikowana mieszanina kwasów wielokrzemowych (tzw. polikwasy krzemowe), wydzielająca się w postaci galaretowatego osadu (silikażel). Kwasy krzemowe powstają w wyniku działania na krzemiany kwasami.

Chlorek krzemu - bezbarwna ciecz o ostrym zapachu, temperatura wrzenia 57,6 C. Bardzo łatwo hydrolizuje, tworząc białe dymy uwodnionego dwutlenku krzemu SiO2 oraz kwas solny HCl. Chlorek krzemu jest otrzymywany w wyniku bezpośredniej syntezy lub działania chlorem na mieszankę piasku z koksem. Reaguje z tlenkami licznych metali dając chlorki, ze związkami organicznymi tworzy związki krzemoorganiczne. Jest stosowany wraz z amoniakiem do wytwarzanie zasłon dymnych.

Dwutlenek krzemu - SiO2, bezbarwne ciało stałe, odporne na działanie czynników atmosferycznych, wody, kwasów ( z wyjątkiem fluorowodorowego). Temperatura topnienia to 1710 C. Stapiany z wodorotlenkami lub węglami metali alkaicznych tworzy krzemiany. W przyrodzie dwutlenek krzemianu jest bardzo rozpowszechniony - stanowi jeden z głównych składników skorupy ziemskiej. Stosuje się go do produkcji materiałów ogniotrwałych, szkła, materiałów budowlanych (np. cementu portlandzkiego) oraz do otrzymywania krzemu i jego stopów.

Fluorek krzemu - SiF4, bezbarwny gaz o ostrym zapachu. Jego temperatura wrzenia to -45 C (sublimuje), W powietrzu suchym mało aktywny, pod wpływem wody tworzy gęste, białe dymy uwodnionego dwutlenku krzemu SiO2 i kwas fluorokrzemowy H2SiF6. Fluorek krzemu powstaje mdz. In. w wyniku działania fluorowodoru na SiO2 lub krzemiany.

Węglik krzemu - SiC, substancja krystaliczna, w stanie czystym bezbarwna. Jest bardzo twarda (9,5 - 9,7 w skali Mohsa), odporna chemicznie i na działanie wysokiej temperatury. Półprzewodnik. Węglik krzemu ma zwykle barwę ciemną, otrzymywany jest w piecach elektrycznych z piasku kwarcowego i koksu (SiO + 3C = SiC + 2CO). Stosowany jest to wyrobu materiałów ściernych, ogniotrwałych.

Silany - krzemowodory, związki krzemoorganiczne o wzorze ogólnym SinH2n+2, są odpowiednikami węglowodorów nasyconych, w których zamiast atomu węgla występuje czterowartościowy atom krzemu. Silany są bardzo aktywne fizycznie - w powietrzu ulegają samozapaleniu, w reakcji z wodą ulegają hydrolizie, wydzielając wodór.