Křemík 12. srpna 2013 VY_32_INOVACE_130105 Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Alexandra Hoňková Slezské gymnázium, Opava, příspěvková organizace. Vzdělávací materiál byl vytvořen v rámci OP VK 1.5 – EU peníze středním školám.

Křemík je druhým nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře – 26-28% lat. Silicium, prvek IV. A skupiny elementární křemík je temně šedá krystalická látka poprvé ho identifikoval Antoine Lavoisier jako složku pazourku a jiných křemíkatých hornin [1]

v přírodě se vyskytuje pouze ve sloučeninách s oxidačním číslem +IV. Výskyt: v přírodě se vyskytuje pouze ve sloučeninách s oxidačním číslem +IV. SiO2 - křemen - tvoří polodrahokamové odrůdy - křišťál - ametyst - citín - růženín - záhněda - jaspis [2] [3] [4]

je součástí hornin v podobě křemičitanů – živce, slídy, hlíny…. z biologického hlediska je biogenní prvek – jeho obsah v tkáních je velmi nízký – vyskytuje se v kostech, chrupavkách, zubní sklovině zvýšený obsah křemíku je vyskytuje v buňkách přesliček a v žahavých trichomech kopřiv mimořádně důležitý je křemík pro rozsivky – součástí schránek těchto jednobuněčných řas je vodnatý polymer SiO2 [5]

Vlastnosti Si: má diamantovou strukturu, vazby Si-Si jsou však mnohem slabší než vazby C-C v diamantu – křehčí je velmi málo reaktivní, s ostatními prvky se slučuje až za vysokých teplot je odolný vůči většině minerálních kyselin, reaguje pouze v HF a HNO3 je rozpustný v roztocích alkalických hydroxidů: Si + 2 NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2 je polovodič – diody, transistory, fotovoltaické články

Výroba Si: redukcí SiO2: b) 3 SiO2 + 3 Al → c) SiO2 + C → a) SiO2 + 2 Mg → b) 3 SiO2 + 3 Al → c) SiO2 + C → velmi čistý křemík získáváme reakcí: SiCl4 + 2 Zn → Si + 2 ZnCl2 tavením SiO2 s uhlíkem a oxidem železitým vzniká ferosilicium (využívá se při výrobě oceli)

Použití: v hutnictví – výroba slitin velmi čistý v elektrotechnice ve slunečních bateriích

Sloučeniny Si: kyslíkaté: Oxid křemičitý - SiO2 pevná látka s polymerní strukturou – (SiO2)n, tvořená z tetraedrů. podle vzájemného uspořádání tetraedrů rozlišujeme: 870⁰C 1470 ⁰C křemen ↔ tridymit ↔ crystobalit Roztavením SiO2 (1700⁰C) a rychlým ochlazením vzniká amorfní látka – křemenné sklo (skleněné kuchyňské nádobí, jedna z nejstálejších látek)

čistý SiO2 - použití v elektrotechnice, ve formě písku ve stavebnictví, při výrobě skla a keramiky Sklo základní surovinou pro výrobu skla je tzv. sklářský kmen – 50% písek, 16% soda (Na2CO3), 12% vápenec (CaCO3), 18% odpadní sklo (drcené střepy). Na2O.CaO.6 SiO2 s přídavkem K (potaš) – tabulové sklo s Pb – zvýšení lomu světla – lustry, bižuterie, optické přístroje s B2O3 – borosilikátová skla (sial, simax) – chemicky odolná s Na+ a K+ - „český křišťál“ – známé od středověku

Kyselina křemičitá –H4SiO4 - vzniká reakcí alkalických křemičitanů vytěšněním minerálními kyselinami: Na2SiO3 + H2SO4 + H2O → H4SiO4 + Na2SO4 delším stáním vzniká rosolovitý gel – vysušením → silikagel

má vysokou porezitu 80m2/g, může snížit relativní vlhkost Silikagel má vysokou porezitu 80m2/g, může snížit relativní vlhkost uzavřeného systému až o 40% [6] [7] [8]

vznikají tavením SiO2 s hydroxidy, nebo uhličitany alkalických kovů: Křemičitany – SiO4-II vznikají tavením SiO2 s hydroxidy, nebo uhličitany alkalických kovů: SiO2 + 2 NaOH → Na2SiO3 + H2O SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2 Vodní sklo viskózní vodný roztok křemičitanů tmelící a konzervační prostředek [9]

Silikony: obsahují v molekule vazby (-Si-O-Si-)n na zbylé dvě vazby se váže nejčastěji radikál ( CH3-) za běžných podmínek velmi stabilní, nepodléhají rozkladu ani v přítomnosti vody nebo kyslíku hydrofóbní složka speciálních omítek a nátěrů- zabraňují pronikání vlhkosti do taveb silikónové oleje chirurgické implantáty

Silicidy – sloučeniny Si s kovy Li3Si, CaSi2, BaSi3 II. bezkyslíkaté Silicidy – sloučeniny Si s kovy Li3Si, CaSi2, BaSi3 - mají rozmanitou stereometrii Silany – sloučeniny Si s vodíkem - podobné alkanům SinH2n+2 - velmi reaktivní, snadno vznětlivé Halogenidy křemíku - těkavé - nejznámnější je SiF4

http://commons. wikimedia http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sodium-metasilicate-repeating-unit-2D.png Použité zdroje: [1] STAHLKOCHER. [cit.2013-12-08] Dostupný pod licencí Public domain na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Polykristalines_Silizium.jpg [2] DIEDER DESCOUNTENS. [cit.2013-12-08] Dostupný pod licencí Public domain na http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Quartz_Br%C3%A9sil.jpg [3] DIEDER DESCOUNTENS. [cit.2013-12-08] Dostupný pod licencí Public domain na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:GuerreroAm%C3%A9thyste.jpg [4] JIM MILULAK. [cit.2013-12-08] Dostupný pod licencí Public domain na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diatom0D.JPG [5] PARENT GÉRY. [cit.2013-12-08] Dostupný pod licencí Public domain na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Citrine_1_%28Russie%29.jpg [6] KENPEI. [cit.2013-12-08] Dostupný pod licencí Public domain na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Silica_gel.jpg [7] OLEG KALUSH. [cit.2013-12-08] Dostupný pod licencí Public domain na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:%D0%93%D0%BB%D0%BE%D0%B1%D1 %83%D0%BB%D0%B8.jpg [8] CJP24. [cit.2013-12-08] Dostupný pod licencí Public domain na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Silica_gel_-_bag.jpg  

[9] BEN MILLS. [cit. 2013-12-08] Dostupný pod licencí Public domain na [9] BEN MILLS. [cit.2013-12-08] Dostupný pod licencí Public domain na http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sodium-metasilicate-repeating-unit- 2D.png [10] KOVALČÍKOVÁ, Tatiana. Obecná a anorganická chemie. třetí, upravené vydání. Ostrava: Pavel Klouda, Ostrava, 2004. ISBN 80-86369-10-2.