Křemík

Objevitel

Výskyt

Křemík je po kyslíku druhým nejrozšířenějším prvkem na Zemi, ale vyskytuje se pouze ve sloučeninách (např. křemičitany, hlinitokřemičitany). Vyskytuje se v živých organizmech, a proto je to také biogenní prvek. Např. přesličky obsahují křemen (SiO₂ - oxid křemičitý) a křemičité kyseliny ve svých buněčných stěnách.

Vlastnosti

Je to modrošedý a krystalický polokov, který má částečně kovový lesk a jehož struktura je velmi podobná diamantu. Základem molekuly křemíku je čtyřstěn SiO₄, který se může spojovat do řetězců, cyklů, vrstev a do 3D struktury. Vazba křemík - kyslík je velmi pevná, a proto jsou jeho kyslíkaté sloučeniny hodně stálé a tudíž hodně rozšířené.

Tvrdý a křehký křemík je za normálních podmínek velmi málo reaktivní a odolává působení vzdušného kyslíku i vody, protože se jeho povrch pokrývá velmi tenkou vrstvičkou oxidu křemičitého (SiO₂). Velmi dobře také odolává roztokům kyselin (kromě HNO₃ a HF), ale snadno se rozpouští v horkých vodných roztocích alkalických hydroxidů:

Si + 4NaOH → Na₄SiO₄ + 2H₂
SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O

Je to velice dobrý polovodič a s ostatními prvky se slučuje až za vysokých teplot.

Reakcí křemene a hliníku - tzv. aluminotermií (viz. informace o hliníku):

3SiO₂ + 4Al → 3Si + 2Al₂O₃

Průmyslová výroba

Křemík se průmyslově vyrábí v elektrické obloukové peci redukcí křemene velmi čistým koksem za přítomnosti železa jako katalyzátoru:

SiO₂ + 2C → Si + 2CO₂

Použití

Samotný křemík se využívá k výrobě polovodičových součástek (diody, tranzistory). Dále se také přidává do různých slitin (např. ferosilicium - křemík a železo). Ve sloučeninách (křemen) se potom používá hlavně ve stavebnictví jako písek a při výrobě skla a porcelánu.

Sloučeniny

SiC - karbid křemíku
velmi tvrdá látka, která se používá jako brusný materiál
SiCl₄ - chlorid křemičitý
meziprodukt při výrobě polovodičového křemíku
silicidy - např. Mg₂Si
silany - např. monosilan (SiH₄), disilan (Si₂H₆)
obecný vzorec Si_nH_{2n + 2}; bezbarvé plyny nebo kapaliny, jejichž stálost klesá s délkou řetězce

a) oxidy

SiO₂ - oxid křemičitý
velmi pevná látka, která má vysoký bod tání; v přírodě se vyskytuje jako křemen - barevné odrůdy: ametyst (fialový), záhněda (hnědá), citrín (žlutý), růženín (růžový), křišťál (bezbarvý), opál (amorfní - SiO₂ . nH₂O)

b) kyseliny

H₂SiO₃ - kyselina dihydrogenkřemičitá
málo stálá
H₄SiO₄ - kyselina tetrahydrogenkřemičitá
málo stálá