Ile elektronów walencyjnych ma krzem?

What is the valency of silicon(Si) Elektrony walencyjne

Krzem jest 14 pierwiastkiem układu okresowego. Krzem jest materiałem półprzewodnikowym. Jego symbolem jest „Si”. Krzem bierze udział w tworzeniu wiązań poprzez swoje elektrony walencyjne. W tym artykule szczegółowo wyjaśniono elektronikę walencyjną krzemu (Si). 

Ósmym najobficiej występującym pierwiastkiem we wszechświecie jest krzem. Jednak rzadko występuje w czystej postaci w skorupie ziemskiej. Najczęściej występuje w kosmosie w postaci pyłów kosmicznych, planetoid i krzemianów. Ponad 90% skorupy ziemskiej składa się z minerału krzemianowego. To sprawia, że ​​krzem jest drugim najobficiej występującym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej (28% masy) za tlenem. Krzem, naturalny pierwiastek, którego czas przebywania w oceanach wynosi około 400 lat, nie był wcześniej obecny.

pierwiastek krzemowy

Historia

Jons Jacob Berzelius był szwedzkim chemikiem, który odkrył krzem w 1824 roku. Podgrzał wióry sodu w naczyniu z krzemionką, a następnie ostrożnie wytarł wszelkie produkty uboczne. Krzem jest siódmym najobficiej występującym pierwiastkiem w całym wszechświecie i drugim najobficiej występującym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. Krzem wytwarza się dzisiaj przez podgrzewanie piasku z węglem do temperatury bliskiej 2200 st.C.

Zastosowania

Krzem to jeden z najważniejszych elementów w naszym życiu. Większość z nich wykorzystywana jest do tworzenia stopów, w tym żelazokrzemowych (żelazokrzem) i aluminiowo-krzemowych. Materiały te są wykorzystywane do tworzenia dynamo, płyt transformatorów, bloków silników i głowic cylindrów, a także obrabiarek oraz do odtleniania stali. Węgliki krzemu są ważnym materiałem ściernym i są stosowane w laserach.

Krzem może być również używany do tworzenia silikonów. Są to polimery krzemowo-tlenowe zawierające grupy metylowe. Olejek silikonowy może być stosowany jako lubrykant w kosmetykach i odżywkach do włosów. Kauczuk silikonowy można stosować do uszczelniania łazienek, wokół rur, dachów i okien.

Złożone krzemiany znajdują się w granicie i innych skałach. Są one wykorzystywane w projektach inżynierii lądowej. Beton i cement powstają z piasku (dwutlenek krzemu, krzemionka) oraz gliny (krzemian glinu). Szkło ma wiele zastosowań, a głównym składnikiem jest piasek. Krzem, znany również jako krzemian lub ceramika, można znaleźć w emaliach, ceramice wysokotemperaturowej i ceramice.

Pozycja krzemu w układzie okresowym

Pozycja krzemu w układzie okresowym

Właściwości krzemu

Pierwiastek krzemowy ma wiele unikalnych właściwości, które są ważne zarówno w zastosowaniach przemysłowych, jak i komercyjnych. Jak wspomniano wcześniej, krzem jest metaloidem. Dlatego wykazuje mieszankę właściwości metalopodobnych i niemetalicznych. Właściwości fizyczne i chemiczne krzemu omówiono poniżej.

Rola biologiczna

Chociaż krzem jest niezbędny dla życia roślin, jego zastosowanie w komórkach zwierzęcych pozostaje niepewne. W niektórych roślinach tworzą się fitolity, które są maleńkimi kawałkami krzemionki. Cząstki te są użytecznym dowodem ewolucyjnym, ponieważ nie ulegają rozkładowi. Krzemica to poważna choroba płuc, która może być śmiertelna dla pracowników, takich jak kamieniarze i górnicy, którzy są regularnie narażeni na działanie cząstek krzemionki.

Naturalna obfitość

Masowo krzem stanowi 27,7% skorupy ziemskiej. Jest drugim po tlenie najliczniejszym pierwiastkiem. Nie występuje w naturze w postaci niezwiązanej, ale występuje głównie jako tlenek (krzemionka) i krzemiany. Można go znaleźć w piaskach, kryształach górskich, kwarcu, skale, ametystach, krzemieniach, opalach i kryształach górskich. Azbest, mika, glina, skaleń i glina to przykłady krzemianów.

Komercyjną produkcję krzemu pierwiastkowego można osiągnąć przez ogrzewanie piasku z węglem w piecu elektrycznym. W przypadku elektroniki krzem o wysokiej czystości jest wytwarzany przez rozkład termiczny, a następnie rekrystalizację.

Liczba atomowaczternaście
masa atomowa28,086
temperatura wrzenia3 265 ° C (5909 ° F)
temperatura topnienia1410 ° C (2570 ° F)
gęstość2,33 grama/cm 3
stopień utlenienia-4, (+2), +4
konfiguracja elektronów1 s 2 2 s 2 2 s 6 3 s 2 3 s 2

Jakie są pierwiastki walencyjne krzemu (Si)?

Krzem, który jest materiałem półprzewodnikowym, jest drugim pierwiastkiem w grupie 14. Wiele urządzeń elektronicznych jest wykonanych z materiałów krzemowych. Doping krzemowy jest niezbędny do produkcji urządzeń elektronicznych. Doping polega na dołączaniu lub usuwaniu elektronu z elektronu walencyjnego krzemu. Elektron walencyjny odnosi się do liczby elektronów pozostających w powłoce po konfiguracji elektronowej. Elektrony walencyjne to całkowita liczba elektronów znajdujących się w powłoce zawierającej konfigurację elektronów krzemowych. Właściwości i tworzenie wiązań są kontrolowane przez elektrony walencyjne. Na tej stronie znajduje się artykuł wyjaśniający konfigurację elektronów w krzemie. Znajdziesz go tutaj.

Jakie są elektrony walencyjne krzemu (Si)

Jaką liczbę elektronów, protonów i neutronów zawiera krzem (Si)?

Jądro znajduje się w środku atomu. Jądro jest domem dla protonów i neutronów. Liczba atomowa krzemu (Si) wynosi 14. Liczba protonów nazywana jest liczbą atomową. Liczba protonów znajdujących się w krzemie (Si) wynosi 14. Jądro zawiera powłokę elektronową równą protonom. Atom krzemu może mieć całkowitą liczbę 14 elektronów.

Różnica między liczbą atomów a liczbą mas atomowych określa liczbę neutronów w elemencie. Oznacza to, że liczba neutronów (n) = masa atomowa (A) + liczba atomowa (Z).

Wiemy, że krzem ma liczbę atomową 14 i liczbę masową 28 (28,084). Neutron (n) = 28 – 14 = 14. Liczba neutronów znajdujących się w krzemie (Si) wynosi zatem 14.

Walencja to zdolność atomu pierwiastka chemicznego do tworzenia pewnej liczby wiązań chemicznych z innymi atomami. Przyjmuje wartości od 1 do 8 i nie może być równe 0. Jest to określone przez liczbę elektronów atomu zużytych na tworzenie wiązań chemicznych z innym atomem. Walencja to prawdziwa wartość. Liczbowe wartości walencji są oznaczone cyframi rzymskimi (I,II, III, IV, V, VI, VII, VIII).

Jak znaleźć liczbę elektronów walencyjnych w atomie krzemu (Si).

Oto kroki w celu określenia elektronu walencyjnego. Jednym z nich jest konfiguracja elektronowa. Bez konfiguracji elektronowej niemożliwe jest określenie wartościowości jakiegokolwiek pierwiastka. Łatwo jest określić wartościowość dowolnego pierwiastka, znając konfigurację elektronów. Na tej stronie znajduje się artykuł wyjaśniający układ elektronów. Znajdziesz go tutaj. Artykuł skupia się na konfiguracji elektronowej krzemu.

Jednak możliwe jest zidentyfikowanie elektronów walencyjnych poprzez umieszczenie elektronów zgodnie z zasadą Bohra. Dowiemy się teraz, jak zidentyfikować elektron walencyjny w krzemie (Si).

Obliczanie całkowitej liczby (Si) elektronów w krzemie

Najpierw musimy znać liczbę elektronów obecnych w atomie krzemu. Musisz wiedzieć, ile protonów znajduje się w krzemie, aby określić liczbę elektronów. Musisz również wiedzieć, jaka jest liczba atomowa pierwiastka krzemowego, aby określić liczbę protonów.

Do określenia liczby atomowej wymagany jest układ okresowy pierwiastków. Układ okresowy zawiera liczby atomowe pierwiastków krzemu (Si). Liczba protonów nazywana jest liczbą atomową. Jądro zawiera również elektrony, które są równe protonom.

Oznacza to, że możemy teraz powiedzieć, że liczba elektronów w atomie krzemu jest równa jego liczbie atomowej. Liczba atomowa krzemu wynosi 14 zgodnie z układem okresowym. Oznacza to, że atom krzemu zawiera 14 elektronów.

Terminy „ stopień utlenienia ” i „ wartościowość ” mogą nie być takie same, ale liczbowo są prawie identyczne. Warunkowy ładunek atomu atomu nazywany jest stanem utlenienia. Może być pozytywny lub negatywny. Walencja odnosi się do zdolności atomu do tworzenia wiązań. Nie może mieć wartości ujemnej.

Będziesz musiał przeprowadzić konfiguracje elektronowe krzemu (Si)

Ważnym krokiem 2 jest. Ten krok obejmuje ułożenie elektronów w krzemie. Wiemy, że każdy atom krzemu ma 14 elektronów. Struktura elektronowa krzemu pokazuje, że w powłoce K znajdują się dwa elektrony, osiem w powłoce L i cztery w powłoce M.

Oznacza to, że pierwsza powłoka krzemu zawiera dwa elektrony, druga powłoka osiem elektronów, a trzecia powłoka cztery elektrony. Poprzez suborbitę konfiguracja elektronowa krzemu (Si) wynosi 1s 2  2s 2  2p 6  3s 2  3p 2 .

Oblicz całkowitą liczbę elektronów i wyznacz powłokę walencyjną

Trzecim krokiem jest określenie wartościowości. Powłoka walencyjna jest ostatnią powłoką po konfiguracji elektronowej. Elektron walencyjny to całkowita liczba elektronów znalezionych w powłoce walencyjnej. Konfiguracja elektronowa krzemu pokazuje, że czwarta powłoka ma cztery elektrony (3s 2 , 3p 2 ). Elektrony walencyjne w krzemie (Si) mają cztery.

  1.  Wartościowość jest liczbową charakterystyką zdolności atomów danego pierwiastka do wiązania się z innymi atomami.
  2. Wartościowość wodoru jest stała i równa jedności.
  3. Wartościowość tlenu jest również stała i równa dwóm.
  4. Wartościowość większości pozostałych elementów nie jest stała. Można to określić za pomocą wzorów ich związków binarnych z wodorem lub tlenem.

Tworzenie związku krzemu (Si)

Poprzez swoje elektrony walencyjne krzem (Si) bierze udział w tworzeniu wiązań. Ten pierwiastek walencyjny uczestniczy w tworzeniu wiązań z atomami innych pierwiastków. Dzieląc elektrony z tlenem, atomy krzemu mogą tworzyć wiązania. Konfiguracja elektronowa tlenu wskazuje, że istnieje sześć wartościowych elektronów tlenu. Związki SiO 2 składają się z dwóch atomów krzemu i jednego atomu tlenu.

Atom krzemu kończy swoją oktawę i uzyskuje konfigurację elektronową argonu. Z kolei tlen nabiera elektronicznej konfiguracji neonu.

Atom krzemu dzieli elektrony i dwa atomy tlenu, tworząc związek dwutlenku krzemu (SiO 2 ) poprzez tworzenie wiązania kowalencyjnego. Wiązaniem kowalencyjnym jest dwutlenek krzemu (SiO2 ) .

Jaką liczbę elektronów walencyjnych posiada jon krzemu?

Konfiguracja elektronowa jest kompletna. Ostatnia powłoka (orbita) atomu krzemu zawiera cztery elektrony. W tym przypadku wartościowość i wartościowość elektronów krzemu wynoszą 4. Do odbierania i odrzucania elektronów przez pierwiastki potrzebne są cztery elektrony. Aby ukończyć swoją oktawę, pierwiastki te muszą dzielić elektrony z innymi pierwiastkami.

Ponieważ krzem ma cztery elektrony na ostatniej orbicie, uzupełnia oktawę o cztery dodatkowe elektrony z innego pierwiastka. krzem ma teraz cztery elektrony na swojej końcowej orbicie. Oznacza to, że krzem może uzupełnić oktawę elektronów, dzieląc cztery elektrony z innym pierwiastkiem.

W rezultacie krzem wypełnia swoją oktawę i staje się stabilny. Jak widać, krzem przyjmuje konfigurację elektronową gazu obojętnego argonu. Widzimy, że dla jonów krzemu jest osiem elektronów walencyjnych.

Jaka jest wartościowość krzemu (Si)?

Wartościowość (lub wartościowość) to zdolność atomu pierwiastka do łączenia się z innym atomem w tworzeniu cząsteczki. Wartościowość to liczba niesparowanych elektronów znalezionych na ostatniej orbicie elementu. Wiemy, że konfiguracja elektronowa stanu podstawowego dla krzemu to 1s 2  2s 2  2p 6  3s 2  3p 2 .  Konfiguracja elektronowa pierwiastka w stanie wzbudzonym determinuje jego wartość.

Si*(14), konfiguracja elektronowa krzemu w stanie wzbudzenia, wynosi 1s 2  2s 2  2p 6  3s 1  3p x 1  3p y 1  3p z 1 .  Ta konfiguracja elektronów pokazuje, że w ostatniej powłoce atomu krzemu znajdują się cztery niesparowane elektrony (3s 1  3p x 1  3p y 1  3p z 1 ).

Jaka jest wartościowość krzemu (Si)

Wartościowość krzemu wynosi wtedy 4.

FAQ

Jaką właściwością jest krzem?
Krzem ma wiele unikalnych właściwości. Jego ciało stałe w standardowych warunkach, metaliczny połysk i zdolność do działania jako półprzewodnik to tylko niektóre z jego charakterystycznych właściwości.

Czy krzem jest metalem?
Krzem nie jest ani metalem, ani niemetalem. Ze względu na mieszankę właściwości niemetalicznych i metalopodobnych jest klasyfikowany jako „metaloid”.

Jakim rodzajem pierwiastka jest krzem?
Krzem jest klasyfikowany jako pierwiastek metalliodowy. Krzem jest pierwiastkiem metalicznym, ponieważ ma właściwości niemetaliczne i metalowe.

Dlaczego krzem jest niemetalem?
Krzem nie jest ani niemetalem, ani metalem. Ponieważ ma właściwości zarówno metaliczne, jak i niemetaliczne, jest klasyfikowany jako rodzaj pierwiastka zwanego metaloidem.

Co robi krzem w codziennym życiu?
Istnieje wiele komercyjnych i przemysłowych zastosowań krzemu i jego związków. Znajduje zastosowanie w urządzeniach elektronicznych, takich jak telefony i komputery, a także do produkcji szkła (jako krzemionka lub krzemiany) oraz procedur medycznych (jako krzem).

Fakty o krzemie

  1. Krzem jest metaloidem. Oznacza to, że ma zarówno właściwości metali, jak i niemetali. Podobnie jak w przypadku innych metaloidów krzem występuje w różnych postaciach. Krzem amorficzny jest często postrzegany jako szary proszek. Z drugiej strony krzem krystaliczny jest szarym ciałem stałym o błyszczących właściwościach metalicznych.
  2. Możliwe jest uzyskanie niezwykle czystego krzemu. Krzem o czystości >99,9% można uzyskać, stosując elektrolizę stopionej soli lub inne związki krzemu.
  3. Jons Jakob Berzelius to szwedzki chemik, który odkrył krzem. Do stworzenia amorficznego krzemu użył fluorokrzemianu potasu i potasu. To było imię, które nadał krzemowi . Po raz pierwszy zasugerował to Sir Humphrydavy w 1808 roku.
  4. Większość krzemu wykorzystywana jest do produkcji stopu żelazokrzemu. Służy do produkcji stali. Służy do produkcji półprzewodników i innych urządzeń elektronicznych.
  5. Thomas Thomson, szkocki chemik, nazwał pierwiastek krzemem w 1831 roku. Zachował część imienia Berzeliusa, ale zmienił końcówkę na -on, aby odzwierciedlić fakt, że pierwiastek ma więcej podobieństw do węgla i boru niż metale o nazwach -ium .
  6. Krzem jest niezbędny zarówno dla życia roślin, jak i zwierząt. Okrzemki i inne organizmy wodne wykorzystują krzem do budowy swoich szkieletów. Krzem jest niezbędny do tworzenia kolagenu i elastyny ​​oraz zdrowej skóry i włosów.
  7. Krzem naturalny składa się z trzech stabilnych pierwiastków: krzemu-28/29 i krzemu-30. Najczęściej występuje krzem-28, który stanowi 92,23% pierwiastka naturalnego. Istnieje co najmniej dwadzieścia radioizotopów, z których najbardziej stabilny jest krzem-32 o okresie półtrwania 170 lat.
  8. Krzemica to stan, który może być spowodowany wdychaniem dużych ilości związków krzemu. Może się to przydarzyć górnikom, kamieniarzom i innym mieszkańcom terenów piaszczystych.
  9. Krzem, który stanowi 27% skorupy ziemskiej, jest drugim co do masy pierwiastkiem. Występuje w minerałach krzemianowych, takich jak kwarc i piasek. Jednak rzadko występuje jako element wolny.
  10. Krzem, podobnie jak woda, ma większą gęstość, gdy jest ciekły niż stały.

Bibliografia:

Alexander Stephenson

Kandydat nauk chemicznych, redaktor naczelny Guide-scientific.com. Wykładowca kilku międzynarodowych szkół internetowych, członek jury konkursów chemicznych i autor artykułów naukowych.

Rate author

Leave a Reply