р – елементи ІV групи
Силіцій розчиняється у розплавлених металах. При повільному охолодженні розчину силіцію в цинку або в алюмінії силіцій виді¬ляється у вигляді добре утворених кристалів октаедричної форми. Кристалічний силіцій має стальний блиск.
Кристали силіцію високої чистоти, що. мають мінімальне число дефектів структури, характеризуються дуже низькою електропровід¬ністю; домішки і порушення правильності будови різко збільшують її.
Силіцій застосовують в основному в металургії і напівпровідни¬ковій техніці. У металургії його використовують для видалення кис¬ню з розплавлених металів; він є також складовою частиною багатьох сплавів, найважливіші з яких — сплави на основі феруму, купруму та алюмінію. В напівпровідниковій техніці силіцій використовують для виготовлення фотоелементів, підсилювачів, випрямлячів. Напів¬провідникові прилади на основі силіцію витримують нагрівання до 250° С, що розширює галузь їх застосування.
У промисловості силіцій добувають відновленням діоксиду силіцію коксом в електричних печах:
SiO2 + 2С = Si + 2C0|.Добутий цим способом силіцій містить 2—5% домішок. Силіцій високої чистоти, потрібний для виготовлення напівпровідникових при¬ладів, добувають складнішим способом. Природний кремнезем пере¬водять у таку сполуку силіцію, яка піддається глибокому очищенню. Потім силіцій виділяють з добутої чистої речовини термічним розкла¬данням або дією відновника. Один з таких способів полягає в перетво¬ренні кремнезем у хлорид силіцію SiCl4, очищенні цього продукту і відновленні з нього силіцію високочистим цинком. Дуже чистий силіцій можна добути також термічним розкладанням йодиду силіцію Sil4 або силану SiH4. Добутий цим способом силіцій містить дуже мало домішок і придатний для виготовлення деяких напівпровідникових приладів. Щоб добути ще чистіший продукт, його додатково очищають, наприклад зонною плавкою
У хімічному відношенні силіцій, особливо кристалічний, малоак¬тивний; при кімнатній температурі він безпосередньо сполучається лише з фтором. Якщо аморфний силіцій нагрівати, то він легше спо¬лучається з оксигеном, галогенами і сульфуром.
Кислоти, крім суміші фтористоводневої і нітратної, не діють на силіцій, але луги енергійно з ним реагують, виділяючи гідроген і утво¬рюючи солі силікатної кислоти H2Si03:
Si + 2КОН + Н2О = K2Si03 + 2H2|
При наявності слідів лугу, що відіграє роль каталізатора, силіцій витісняє гідроген також з води.
Якщо в електричній печі розжарювати суміш піску і коксу, взя¬тих у певному співвідношенні, то утворюється сполука силіцію з карбоном — карбід силіцію SiC, що називається карборундом:
SiO2 + ЗС = SiC + 2C0|
Чистий карборунд — безбарвні дуже тверді кристали (густина 3,2 г/см3). Технічний продукт звичайно забарвлений домішками в тем¬но-сірий колір.
За внутрішньою будовою карборунд є ніби алмазом, у якому половина атомів карбону рівномірно замінена атомами силіцію. Кожний атом карбону міститься в центрі тетраедра, у вершинах якого розміщено атоми силіцію; в свою чергу, кожний атом силіцію оточений подібним чином чотирма атомами карбону. Ковалентні зв'я¬зки, що сполучають усі атоми в цій структурі, як і в алмазі, дуже міцні, чим поясню¬ється велика твердість карборунду.
Карборунд добувають у великій кількості; завдяки високій твер¬дості і вогнетривкості він набув широкого застосування. З порошку карборунду виготовляють шліфувальні круги, бруски, шліфуваль¬ний папір. На його основі виробляють плити для підлог, платформ, переходів у метро і на вокзалах. З нього виробляють муфелі і футеровку для різних печей. Суміш порошків карборунду і силіцію — мате¬ріал для виготовлення силітових стержнів для електричних печей.
При високій температурі силіцій вступає в сполуку з багатьма металами, утворюючи силіциди. Наприклад, при нагріванні діоксиду силіцію з надлишком металічного магнію силіцій, що при цьому відновлюється, сполучається з магнієм, утворюючи силіцид магнію Mg2Si: 4Mg + SiO2 = Mg2Si + 2MgO.