Модель атома кремния рисунок

Общие сведения о строении атома кремния

Относится к элементам p-семейства. Неметалл. Обозначение – Si. Порядковый номер – 14. Относительная атомная масса – 28,086 а.е.м.

Электронное строение атома кремния

Атом кремния состоит из положительно заряженного ядра (+14), состоящего из 14 протонов и 14 нейтронов, вокруг которого по 3-м орбитам движутся 14 электронов.

Рис.1. Схематическое строение атома кремния.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

На внешнем энергетическом уровне кремния находится четыре электрона, все электроны 3-го подуровня. Энергетическая диаграмма принимает следующий вид:

Наличие двух неспаренных электронов свидетельствует о том, что кремний способен проявлять степень окисления +2. Также возможно возбужденное состояние для атома кремния за счет наличия вакантной 3d-орбитали. Электроны 3s -подуровня распариваются и занимают свободные d-орбитали:

Поэтому у кремния есть ещё одна степень окисления, равная +4.

Строение

Кремний – 14 элемент периодической таблицы Менделеева, расположенный в третьем периоде, в IV группе. Относительная атомная масса – 28.

Рис. 1. Положение в таблице Менделеева.

Ядро атома кремния содержит 14 протонов и 14 нейронов и имеет положительный заряд +14. Вокруг ядра располагается три электронные оболочки, на которых находится 14 электронов. Внешний энергетический уровень занимают четыре электрона, определяющие валентность элемента. Кремний проявляет степень окисления +2, потому что 3р-уровень имеет два неспаренных электрона. Элемент может переходить в возбуждённое состояние за счёт вакантной 3d-орбитали, проявляя степень окисления +4.

Рис. 2. Строение атома.

Схема строения атома кремния – 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 или +14 Si)₂)₈)₄.

Физические свойства

Кремний – твёрдый тёмно-серый элемент с металлическим блеском. Является полупроводником. Имеет одну модификацию, схожую по структуре с аллотропной модификацией углерода – алмазом. Однако связи между атомами кремния не такие прочные, как между атомами углерода.

Кремний встречается в природе в составе песка, глины, кварца, силикатов. Диоксид кремния (SiO₂) – песок. Получают кремний путём прокаливания песка с углеродом (углём) или металлами:

Кремний используют для производства радиоэлементов, фотоэлементов, при производстве жароупорных материалов.

Химические свойства

Благодаря электронному строению кремний способен реагировать с другими элементами, принимая или отдавая электроны. В реакциях с металлами выступает в роли восстановителя, с неметаллами – окислителя. При оптимальных условиях кремний реагирует только с фтором:

При нагревании реагирует:

• с кислородом (600°C) – Si + O₂ → SiO₂;
• с хлором (400°C) – Si + 2Cl₂ → SiCl₄;
• с углеродом (2000°C) – Si + C → SiC;
• с азотом (1000°C) – 3Si + 2N₂ → Si₃N₄.

Является окислителем в реакциях с металлами:

Может реагировать с концентрированными щелочами с выделением водорода:

Кремний не реагирует непосредственно с водородом и кислотами, кроме плавиковой кислоты HF: Si + 6HF → H₂[SiF₆] + 2H₂ или Si + 4HF → SiF₄ + 2H₂. Соединение с водородом – силан (SiH₄) – получают разложением соли кислотой – Mg₂Si + 2H₂SO₄ → SiH₄­ + 2MgSO₄.

Что мы узнали?

Кремний – неметалл четвёртой группы периодической системы. На внешнем энергетическом уровне атома располагается четыре электрона. Имеет степень окисления +2. В природе находится в соединениях в виде глины, песка, кварца и других веществ. Существует только одна модификация кремния, схожая с алмазом. Получают кремний путём нагревания песка с углём или металлами. Реагирует элемент с неметаллами, металлами и щелочами. С водородом и кислотами (исключение – HF) не реагирует.

Символ	Si 4+
Номер	14
Атомный вес	28.0840000
Латинское название	Silicium
Русское название	Кремний

Как самостоятельно построить электронную конфигурацию? Ответ здесь

Электронная схема кремния

Si: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 → Si 4+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 0 3p 0

Одинаковую электронную конфигурацию имеют ион кремния +4 и C -4 , N -3 , O -2 , F -1 , Ne, Na +1 , Mg +2 , Al +3 , P +5 , S +6

Порядок заполнения оболочек атома кремния (Si 4+ ) электронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.

На подуровне ‘s’ может находиться до 2 электронов, на ‘s’ — до 6, на ‘d’ — до 10 и на ‘f’ до 14

Кремний имеет 14 электронов, заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:

2 электрона на 1s-подуровне

2 электрона на 2s-подуровне

6 электронов на 2p-подуровне

Степень окисления кремния

Атомы кремния в соединениях имеют степени окисления 4, 3, 2, 1, -1, -2, -4.

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении: связь в молекуле между атомами основана на разделении электронов, таким образом, если у атома виртуально увеличивается заряд, то степень окисления отрицательная (электроны несут отрицательный заряд), если заряд уменьшается, то степень окисления положительная.

Степень окисления иона Si 4+ = 4