Кремний атом, радиус

Кремнезем 5102 принципиально отличается по свойствам от аналогичного ему по составу углекислого газа СО2. Кремнезем — твердое, очень тугоплавкое кристаллическое вещество, нерастворимое в воде и не вступающее с ней во взаимодействие. Причина столь резкого различия в свойствах СО2 и 5102 заключается в том, что кремний не образует с кислородом молекулы 51 02. Если бы такие молекулы существовали, им следовало бы приписать аналогичную СО2 структурную формулу 0 = 51 = 0, где л-связи должны быть образованы за счет р-орбиталей кремния и кислорода, как и у СО2. Однако вследствие того что радиус кремния больше радиуса углерода, кремний я-связей образовывать не может не только друг с другом, но и с атомами других элементов. Поэтому в ЗЮг кремний связан с кислородом только а-связями за счет перекрывания своих 5р -гибридных орбиталей с р-орбиталями кислорода. Значит, кремнезем имеет пространственную атомную решетку, в которой каждый атом кремния окружен четырьмя атомами кислорода, расположенными вокруг кремния под тетраэдрическими углами. Координационное число крем- [c.250]

Рис. 21.5. Сравнение образования л-связи в результате бокового перекрывания -орбиталей между двумя атомами углерода и между двумя атомами кремния. При переходе от углерода к кремнию расстояние между парой ядер возрастает, поскольку атом кремния имеет значительно больший радиус. Перекрывание р-орбиталей двух атомов кремния происходит гораздо менее эффективно из-за большего расстояния между ядрами.

Характерно, что в случае силоксанов длина связи 51—0 совпадает с суммой радиусов атомов кремния и кислорода при двойной связи между ними. При этом каждый атом кислорода связан с двумя атомами кремния, находящимися от него на одинаковом расстоянии. Такая координация возможна при условии, если в связь с атомами кремния вовлечены две неподеленные пары 2р-электронов атома кислорода. При этом образуются донорно-акцепторные 2р —-связи, усиливающие ковалентные а-связи 51 — О. Это в свою очередь приводит к увеличению валентного угла 51 — О — 51, поскольку двойные связи занимают около центрального атома больше места, чем одинарные. Структура чистого кремния тетраэдрическая. Валентный угол равен 109°28. Из кривых распределения электронной плотности следует, что молекулы линейных силоксанов представляют собой цепочки. ..51 — [c.215]

Энергия атомных кристаллов с ковалентными связями зависит от прочности связей. Например, у алмаза энергия решетки очень велика ( 170 ккал г-атом), у кристаллических кремния и германия 86 и 85 ккал г-атом. Эти значения коррелируют с атомными радиусами 0,77 1,17 и 1,22 А у углерода в алмазе, у кремния и у германия соответственно. Температура плавления симбатно с теплотой сублимации уменьшается 3900° С (алмаз), 1415 С (Si), 958° С (Ge). [c.132]

Наиболее благоприятные условия для образования твердых растворов замещения — близкие атомные радиусы обоего рода атомов и одинаковые кристаллические решетки (изоморфность компонентов) у обоих компонентов. Важно, чтобы элементы были близко расположены друг к другу в периодической системе, лучше в одной группе с одинаковым числом валентных электронов, с малым различием потенциалов ионизации и электроотрицательности. Мы знаем уже, что такие твердые неограниченные растворы образуют серебро и золото (г = = 1,44 А у обоих металлов), кремний и германий (rsi = 1,17 А, гое = = 1,22 А). Ограниченные твердые растворы образуются при различии радиусов до 15% (по Юм-Розери). Например, цинк (г = 1,37 А) в меди г = 1,28 А) растворяется до 38,4 ат. %, а кадмий —только до 1,7 ат.% (г = 1,54 А). [c.141]

Причина такого различия строения двуокисей углерода и кремния заключается в неодинаковости радиусов атомов этих элементов. Атом углерода настолько мал, что может разместить около себя только два атома кислорода, предоставляя каждому по две единицы валентности, т. е. образуя молекулу 0 = = С = 0. Атом же кремния размещает 4 атома кислорода, предоставляя каждому по одной единице валентности, вторая же единица валентности атомов кислорода затрачивается на присоединение следующих атомов кремния. Поэтому и образуется вместо молекулярной атомная решетка. Каждый атом кремния оказывается заключенным в тетраэдр из 4 атомов кислорода не только Б кремнеземе, но и во всех других кислородных соединениях кремния — кремниевых кислотах и их солях. [c.108]

Силициды. Атом кремния имеет сравнительно большой радиус (1,17 А) и большинство силицидов, строго говоря, нельзя относить к соединениям внедрения — они занимают промежуточное положение между соединениями внедрения и интерметаллическими соединениями. При образовании твердых растворов с переходными элементами IV группы атомы кремния могут входить в решетку и по принципу внедрения, и по принципу замещения. Кремний — электронный гомолог углерода, поэтому единственный фактор, мешающий образованию фаз внедрения,— размерный. В низших силицидах сохраняется преимущественно металлический характер связи, а структура их сходна со структурой металлов. В высших силицидах наблюдается тенденция к преобладанию ковалентной связи и образованию сложных структур. Силициды обнаруживают сходство с карбидами, с другой стороны, они во многом родственны боридам. [c.235]

Кремний. Особенности химии кремния. Второй типический элемент IV группы — кремний — является типовым аналогом углерода. Как и у углерода, у атома кремния в невозбужденном состоянии на 5-орбита/[и находят ся два спаренных электрона, а р-орбитали имеют два неспаренных электрона. Разница в том, что атом углерода располагает валентными электронами при главном квантовом числе 2, а атом кремния характеризуется тем же числом валентных электронов (4) при я = 3. В связи с увеличением числа электронных слоев по сравнению с углеродом у кремния наблюдаются рост атомного радиуса, понижение потенциала ионизации, уменьшение сродства к электрону и ОЭО. Возрастание радиуса ведет к увеличению длины и уменьшению прочности межатомных связей, особенно в гомоатомных соединениях, вследствие чего растет электрическая проводимость и сужается ширина запрещенной зоны. Поэтому углерод в виде алмаза представляет собой изолятор, а кремний — полупроводник. В целом переход от первого типического элемента ко второму свидетельствует о нарастании металличности и ослаблении неметаллических свойств. Однако вследствие наличия большого числа валентных электронов этот переход более плавный, чем в III группе от бора к алюминию. [c.369]

Каркасные силикаты. В этом классе силикатов каждый атом кислорода тетраэдрической группы обобщается между двумя тетраэдрами, и образуется наполовину ковалентная трехмерная решетка. Не входящих в мостики атомов кислорода нет, общее отношение 81 0 равно 1 2, как в простейшей формуле минерала этого класса, кварце (8102). Замещение алюминием (А1) некоторых тетраэдрических позиций (ионный радиус алюминия достаточно невелик) обусловливает огромное разнообразие алюмосиликатных минералов, включая группу полевых шпатов, наиболее распространенную группу минералов в коре. Замещение четырехвалентного кремния трехвалентным алюминием [c.80]

Характеристика элемента. Атом кремния по числу валентных электронов является аналогом углерода. Однако у Si больше радиус атома и самое главное — как элемент 3-го периода он имеет свободные -орбитали. Эти отличия в строении атома делают существенной разницу в химических свойствах. Достаточно сказать, что химия кремния — это область неживой природы, тогда как химия углерода—-в основном химия органическая. Благодаря наличию свободной Зй-ор битали он может образовывать я-связи (рис. 66) за счет неподеленных пар атомов, которые с ним соединяются [c.252]

Сравнительная характеристика кремния и углерода. Кремний, расположенный в третьем периоде четвертой группы периодической системы элементов, является переходным между углеродом и типичным металлом германием. Поэтому он сохраняет лишь некоторые общие черты с углеродом (например, четырехвалентность) и проявляет ряд специфических свойств, которые частично связаны с возможностью перехода электронов на вакантные /-орбитали. Радиус атом>а кремния больше, чем углерода, поэтому заряд его ядра экранирован в большей степени, и он проявляет тенденцию к отдаче электронов кремний менее электроотрицателен, чем углерод (табл. 42). [c.309]

Следовательно, в действительности диоксид кремния (кремнезем)—полимер (5Юг)п. Атом кремния значительно больше по величине (радиус его 1,17А), чем атом углерода и способен разместить вокруг себя 4 атома кислорода, образуя тетраэдр. Атомные решетки, состоящие из атомов кремния, связанных друг с другом через кислород, отличаются значительной прочностью, что и обусловливает большое распространение кремнезема и различных силикатных пород в земной коре. [c.285]

Величина, приходящаяся на атом кремния за вычетом радиуса [c.38]

Другая причина отличия углеводородов от гидридов других элементов подгруппы IVA обусловлена малой величиной радиуса атома углерода. Так, атом кремния больше и атомы водорода не [c.543]

В атоме кремния наружные электроны более удалены от ядра и слабее с ним связаны, чем в атоме углерода. Атом кремния как элемент третьего периода имеет больший радиус по сравнению с атомом углерода (77 пм у углерода и 118 пм у кремния). [c.150]

Хотя бор входит в состав главной подгруппы элементов III группы, он проявляет неметаллические свойства. Объясняется это тем, что атом бора имеет относительно небольшой радиус и большой заряд ядра, и поэтому он удерживает свои наружные электроны сравнительно прочно. Это единственный из неметаллов, наружный уровень атома которого состоит из трех электронов. По свойствам, как это будет видно из краткой характеристики элементов группы, он более сходен с кремнием, чем с алюминием. [c.188]

Формальные аналоги этана и этина (З Нг) [полиси-лан(П] и (51Н) полисилан(1)] ведут себя в реакциях совершенно по-другому. Эти различия связаны с полимерным характером полисиланов, что в свою очередь объясняется отличиями в строении атомов С и 81. Так, атом кремния имеет больший радиус и меньшую электроотрицательность уровень Ы в основном состоянии не занят. [c.558]

По размерам атомов элемента можно косвенно судить об его окислительно-восстанбвительных свойствах, т. е. о том, является ли он металлом или неметаллом. Чем больше атом, тем ближе расположены к ядру электроны и тем их связь с ядром прочнее. Следовательно, такой элемент предпочтительнее будет проявлять окислительные свойства и являться неметаллом, так как небольшие размеры атомов соответствуют элементам концов периодов,- у которых заполнение орбиталей электронами близко к завершению. Ориентировочно можно считать, что элемент является неметаллом, если орбитальный радиус его атомов не превышает 0,1 нм. Связывая металличность свойств простого вещества со строением электронной оболочки его атомов, необходимо отметить, что у атомов металлов в наружном слое не бывает более четырех электронов (за исключением висмута), а у атомов неметаллов — менее пяти электронов (за исключением водорода, бора, углерода и кремния). [c.204]

Сокращение длины связей 81—О и 81—С1 можно объяснить исходя из валентных возможностей атомов кремния, хлора и кислорода. Известно, что атом кремния, валентное состояние которого описывается Ззр -гибридизацией, обладает акцепторными свойствами. У него все Зй-орбитали вакантны. Атомы кислорода и хлора обладают донорными свойствами. Они имеют неподеленные пары электронов.В процессе образования ЗЮЦ, 81(ОСгН5)4 и других подобных молекул неподеленная пара электронов донора переходит на Зй-орбиталь акцептора, которая становится общей как для донора, так и для акцептора. В результате этого возникает дополнительная связь между ними. Логично считать, что в подобных молекулах ковалентные связи атома 81 с атомами О или С1 усилены донорно-акцепторным взаимодействием. При такой двоесвязности сумма атомных радиусов близка к экспериментальному значению. Таким образом, наблюдаемое укорочение связей 81—0, 51—С1 и 81—С теоретически обосновано. Эти примеры показывают, что предсказать заранее значение той или иной длины связи не всегда возможно. Следовательно, экспериментальное определение геометрических параметров молекул является задачей весьма актуальной. С другой стороны, при интерпретации опытных значений длин связей необходим учет всех валентных возможностей взаимодействующих атомов. [c.212]

В главную подгруппу IV группы периодической системы входят углерод С (цэ), кремний 51 (силициум), германий Ое (германий), олово 5п (станнум) и свинец РЬ (плюмбум). Как и в других главных подгруппах, в подгруппе углерода с возрастанием порядкового номера сверху вниз увеличиваются размеры атомов (табл. 45). Наименьший радиус имеет атом углерода, у которого внешние электроны находятся близко от ядра — во втором слое, наибольший радиус — у атома свинца, внешние электроны которого расположены от ядра значительно дальше — в шестом слое. [c.407]

Вор входит в главную подгруппу III группы периодической системы элементов и имеет электронную конфигурацию ls 2s 2p под ним расположен алюминий. Во втором периоде при переходе от бора к углероду радиусы ромов уменьшаются, а в IV группе при переходе от углерода к кремнию — увеличиваются. Поэтому радиусы атомов бора и кремния близки. Бор существенно отличается от алюминия и обнаруживает большое сходство с кремнием. Бор образует три ковалентные связи с атомами других элементов. В зависимости от природы последних атом бора может образовать еще одну до-норноакцепторную связь, предоставляя р-орбиталь для электронной пары другого атома. Таким образом, бор в соединениях проявляет валентность, равную трем, или ковалентность, равную четырем. [c.368]

КРЕМНИЙ (Sili ium) Si, химический элемент IV ф. периодич. системы, ат. н. 14, ат. м. 28,0855. Состоит из трех стабильных изотопов Si (92,27%), Si (4,68%) и Si (3,05%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 1,3 10 м . Конфигурация внещ. электронной оболочки 3i 3p степень окисления +4 (наиб, устойчива), +3, +2 и + 1 энергии ионизации при последоват. переходе от Si к Si соотв. 8,1517, 16,342, 33,46 и 45,13 эН сродство к электрону 1,22 эВ злектроотрицательность по Полингу 1,8 атомный радиус 0,133, ионный радиус Si (в скобках указаны координац. числа) 0,040 нм (4), 0,054 нм (6), ковалентный-0,1175 нм. [c.508]

В промышленно выпускаемых приборах обычно используют консоли из нитрида кремния с пирамидальными остриями (основа 4 х 4 мкм, высота 4мкм). Номинальный радиус кривизны вершины острия обычно составляет от 20 до 50 нм. В идеальном случае на вершине острия размещается один атом (рис. 10.5-8). В методе АСМ острие всегда находится в контакте с поверхностью (это называют контактным режимом). Вследствие этого всегда существуют межатомные силы отталкивания в области контакта из-за перекрывания электронных оболочек атомов острия и субстрата. Кроме этих близкодействующих сил возникают также дальнодействующие силы (например, кулоновские силы между зарядами, диполь-дипольные взаимодействия, поляризационные силы, вандерваальсовы дисперсионные силы, капиллярные силы, обусловленные наличием пленок адсорбата между острием и субстратом), которые могут быть силами притяжения или отталкивания (рис. 10.5-8). Хотя оба типа сил вносят вклад в обш ую силу, действующую на кантилевер, только изменяющаяся сила межатомного отталкивания позволяет получить изображение поверхности с [c.375]

Хотя было найдено, что различные формы кремнезема, по-видимому, одинаково адсорбируют воду [6], оказалось бы удивительным, если бы 510Н-группы на чистых поверхностях всевозможных кристаллических и аморфных форм вели себя в точности одинаково. Действительно, Штобер [19] показал, что 510Н-группы на поверхности редкой, чрезвычайно плотной формы кремнезема, такой, как стишовит, в котором каждый атом кремния находится в координации с шестью атомами кислорода, ведут себя так же, как ОН-группы на оксиде алюминия, если их поведение рассматривать с точки зрения образования водородной связи. Стишовит адсорбировал поливинилпиридин-М-оксид очень слабо, тогда как поверхности всех других форм кремнезема адсорбировали его сильно. Так как плотности, например, кварца и разновидностей аморфного кремнезема неодинаковы, следовало бы ожидать некоторых небольших различий, которые отсюда вытекают. Однако в работе Мейера п Хаккер-мана [20] показано, что размеры частиц или радиусы кривизны [c.859]

Важная особенность, позволяющая отнести элемент к категории металлов или неметаллов,— стремление образовать устойчивую внешнюю электронную конфигурацию у металлов — путем отдачи, а у неметаллов — за счет присоединения электронов другого атома. В группе при переходе к элементам больших периодов усиливается способность к отдаче электронов, а при движении вдоль периода — противоположная те тденция. Атомные радиусы закономерно изменяются по периоду. Самый большой атом — у щелочных металлов. Затем размер атома постепенно уменьшается. Возрастание заряда ядра при неизменности числа слоев электрон( в приводит к тому, что эффективный положительный заряд ядра, действующий на внешние электроны, возрастает и компенсируется электроном не полностью. Тогда у атома проявляется стремление к присоединению дополнительных электронов, так как в этом случае устойчивость отрицательного иона больше, чем атома. Особенно четко проявляется это в конце периода. Влияние противоположных тенденций приводит к сходству элементов по дпагоналн. Так, по мере все более полного и глубокого изучения свойств элементов явственней становится сходство химии лития и магния, бериллия и алюминия, бора и кремния и т. п. Такое сходство обусловлено тем, что увеличение энергии связи электронов с ядром при сдвиге вправо по периоду компенсируется ослаблением этой связи при переходе к нижерасположенному периоду. [c.173]

По внешнему электронному уровню, радиусам атомов и ионов группа делится на две подгруппы IVA — С, Si, Ge, Sn, Pb и IVB — Ti, Zr, Hf, Ku. По структуре предвнешнего электронного уровня главную подгруппу IVA можно разделить на два семейства С, Si к семейство германия. Величины / ат и Rkoh изменяются закономерно от С к РЬ, и, значит, строение предвяешнего электронного уровня мало сказывается на свойствах элементов. Главная роль принадлежит изменению размеров атома, т. е. электронам внешнего уровня. В IV группе ясно проявляется тенденция усиления металлических свойств с увеличением порядкового номера при сохранении подобия внешнего энергетического уровня электронов. Углерод типичный неметалл, кремний фактически тоже неметалл титан, сохраняя в свободном состоянии качества металла, в степени окисления -Ь4 образует связи ковалентного характера и в некоторых отношениях соединения его с этой степенью окисления похожи на элементы подгруппы IVA (Si, Ge и особенно Sn). Германий — полупроводник, а остальные элементы — металлы. Изменение степени окисления в соединениях элементов двух подгрупп IVA и IVB взаимно противоположно в главной подгруппе с увеличением порядкового номера устойчивость высшей степени окисления падает (для свинца более стабильно состояние +2), а в подгруппе т та-на растет. [c.326]

II периоде при переходе от бора к углероду радиусы атомов уменьшаются, а в IV группе при переходе от углерода к кремнию — увеличиваются. Поэтому радиусы атомов бора и кремния близки. Бор существенно отличается от алюминия и обнаруживает большее сходство с кремнием. Бор образует три ковалентные связи с атомами других элементов. В зависимости от природы последних атом бора может образовать еще одну донорко-акцепторную связь, предостамяя р-орбиталь для электронной пары другого атома. Таким образом, бор в сое- [c.340]

Атом фосфора, ставший теперь формально положительно заряженным, высокоэлектрофилен (что подтверждается образованием устойчивых продуктов присоединения, например РСЬ). Реакции замещения фосфорильных и тиофосфорильных соединений аналогичны реакциям органических ацилирующих агентов, а фосфониевые соли можно сравнить с органическими силанами (атом кремния имеет такой же радиус, как у атома фосфора, и ввиду своей низкой электроотрицательности положительно заряжен). [c.113]

Бор входит в состав IIIA группы периодической системы. Имея небольшой радиус (97 пм) и относительно большой заряд ядра, атом бора, удерживает свои наружные электроны сравнительно прочно. Поэтому для него характерны неметаллические свойства. Это единственный из неметаллов, наружный уровень атома которого состоит из трех электронов. По свойствам, как увидим, он более сходен с неметаллическими элементами IVA подгруппы, а именно с кремни-, ем, нежели чем с алюминием. Известен в двух аллотропных видоизменениях аморфный и кристаллический. [c.196]

Для кремния, очевидно, возможен другой тип кратной связи, при котором атом кремния участвует в качестве акцептора электронов в образовании дативной —/7 -связи. Считают, что такой тип связи имеется в соединениях, включающих связи кремний— кислород, кремний — галоген, кремний — азот и кремний —арил. В недавно вышедшей монографии Ибориа [2] рассмотрены различные аспекты доказательства реальности этого типа связи, а именно укорочение связи до величины, меньшей суммы ковалентных радиусов (после внесения поправки на разницу в электроотрицательностях) планарная структура трисилиламина большие углы связи 81—О—81 во многих соединениях (около 130—150°) данные дипольных моментов исследование водородной связи в случаях, когда в качестве акцепторов протонов выступают связи кремний— кислород [3]. [c.10]

Химические свойства. По химическим свойствам кремний, как и углерод, является неметаллом, но неметалличность выражена слабее, так как он имеет большую величину ато>.июго радиуса (табл. 4.1). В табл. 4.1 представлены и другие характеристики элемента. Поскольку у атомов кремш1я на внешнем энергетическом уровне находится 4 электрона, то для кремния характерна степень окисления как —4, так 1 +4 (известно соединение 510, где степень окисления кремния +2). [c.139]

Совокупность перечисленных данных приводит авторов [117] к выводу, что в кристаллах обоих соединений существует отличное от ван-дер-ваальсова межмолекулярное взаимодействие, отчетливо выраженное для германия и очень слабое для кремния. Вторая цианидная группа как в Ме251(СН)2,. так и в МегОе(СН)2 также направлена к тяжелому атому соседней молекулы, и хотя расстояния (Н... 51 3,97, N... Ое 3,84 А) превышают суммы ван-дер-ваальсовых радиусов, авторы предполагают и здесь существование слабого координационного взаимодействия и, тем самым, проявление тенденции к шестерной координации. [c.120]

Повышенная реакционная способность функциональных групп (например, С1, Вг, ОН, OR, O OR, NH2, SH), находящихся у атомов кремния, алюминия, титана, фосфора и других элементов, чем у углерода. Это объясняется тем, что, например, атом кремния в полтора раза крупнее, чем атом углерода имеет ковалентный радиус 0,117 нм, тогда как радиус атома углерода составляет всего 0,077 нм. Отсюда следует, что функциональные группы находятся у атома Si на значительно большем расстоянии друг от друга, чем у атома С (например, расстояния между атомами С1 в SI I4 и ССЦ равны соответственно 0,329 и 0,298 нм) и, следовательно, центральный атом кремния менее экранирован, чем атом углерода. К тому же кремний, как и другие элементы, более электроположителен, чем углерод, и поэтому более подвержен нуклеофильной атаке, и, таким образом, функциональные группы, стоящие у этих элементов, более активны в различных реакциях. [c.16]

Это объясняется тем, что атом кремния имеет значительнс большие размеры (ковалентный радиус атома 81 равен 0,117 нм) чем атом углерода (ковалентный радиус атома С paвe [c.136]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология