Простые вещества

углерод	кремний
Аллотропные модификации, строение и свойства
Алмаз— кристаллическое вещество с атомной решеткой, прозрачен, обладает высокой твердостью, лучепреломляемостью, не проводит электрический ток. Каждый атом углерода в алмазе окружен четырьмя другими, расположенными от него в направлениях от центра тетраэдра к его вершинам. Все это обуславливает исключительную твердость, значительную прочность. Из всех аллотропных модификаций углерода алмаз обладает самой низкой химической активностью. Графит — аллотропная модификация углерода, характеризующаяся слоистым строением кристаллов. Графит — мягкое, «жирное» на ощупь вещество. Единственный неметалл, который хорошо проводит электрический ток. Встречается как природный минерал. Аморфная масса, состоящая из мельчайших кристалликов графита, называется углем. Важнейшие технические сорта угля: кокс, древесный уголь и сажа.	Кристаллический кремний — вещество cеро-голубого цвета, обладающее полупроводниковыми свойствами. Имеет алмазоподобную структуру кристаллической решетки. Аморфный кремний — порошок бурого цвета, обладающий больше реакционной способностью по сравнению с кристаллической модификацией.
Химические свойства
Углерод — типичный восстановитель. При окислении избытком кислорода образуется оксид углерода (IV) — углекислый газ: C + O₂ = CO₂ Оксид углерода (IV) реагирует с избытком угля и восстанавливается до оксида углерода (II) — угарный газ: C + CO₂ = ShowPicture('image413.gif'); 2CO. Углерод восстанавливает многие металлы из их оксидов: CuO + C = ShowPicture('image413.gif'); Cu + CO ShowPicture('image469.gif'); ShowPicture('image470.gif'); При нагревании уголь растворяется в концентрированных серной и азотной кислотах: C + 2H₂SO_4конц = CO₂↑ + 2SO₂↑ + 2H₂O C + 4HNO_3конц = CO₂↑ + 4NO₂↑ + 2H₂O В реакциях с активными металлами углерод проявляет окислительные свойства, в результате образуются карбиды: 4Al⁰ + 3С⁰ ShowPicture('image413.gif'); = Al₄⁺³C₃^-4 При нагревании угля с оксидами активных металлов также образуются карбиды: CaO+3C⁰= ShowPicture('image413.gif'); Ca⁺²C₂^-1+C⁺²O↑ При взаимодействии с водородом образуется метан: С + 2Н₂ = СН₄ Для всех ОВР составить электронные балансы	В реакциях с кислородом, галогенами кремний проявляет восстановительные свойства: Si + O₂ = SiO₂Si + 2Cl₂ = SiCl₄Кислоты, кроме смеси фтороводорода и азотной кислоты, не действуют на кремний, но щелочи энергично реагируют с ним: Si + 2NaOH + H₂O = Na₂SiO₃ +2H₂↑ В реакциях с активными металлами кремний проявляет окислительные свойства, в результате образуются силициды: 2Mg + Si ShowPicture('image413.gif'); = Mg₂Si При действии соляной кислоты на силициды можно получить водородное соединение кремния — силан: Mg₂Si + 4HCl = MgCl₂ + SiH₄↑. Напрямую с водородом кремний не взаимодействует. Кремний получают восстановлением природного кремнезема SiO₂ углем или магнием при cильном нагревании: SiO₂ + 2C ShowPicture('image413.gif'); = Si + 2CO SiO₂ + 2Mg ShowPicture('image413.gif'); = Si + 2MgO
Применение
Углерод широко используется в виде простых веществ. Алмаз применяют для обработки особо твердых материалов, для резки стекла, при буровых работах, сверлении стали, шлифовки драгоценных камней. Прозрачные образцы алмаза сильно преломляют лучи света, при огранке красиво блестят (бриллианты), из таких алмазов делают украшения. Древесный уголь и другие аморфные формы углерода применяются для обесцвечивания, очистки, адсорбции газов, в областях техники, где требуются адсорбенты с развитой поверхностью. Графит применяют для изготовления плавильных тиглей, футеровочных плит, электродов, твердых смазочных материалов; в ракетной технике; как замедлитель нейтронов в ядерных реакторах; компонент состава для изготовления стержней для карандашей; для получения алмаза; наполнитель пластмасс. Каменноугольный кокс используется в черной металлургии в качестве топлива и восстановителя в доменных печах и вагранках. Сажа (технический углерод) применяется как наполнитель в производстве резины, пластмасс; пигмент в лакокрасочной промышленности; для изготовления электродов и т. п.	Специально легированный кремний широко применяется как материал для изготовления полупроводниковых приборов (транзисторы, термисторы, силовые выпрямители тока, тиристоры; солнечные фотоэлементы, используемые в космических кораблях, и т. д.). Поскольку Кремний прозрачен для лучей с длиной волны от 1 до 9 мкм, его применяют в инфракрасной оптике, Кремний имеет разнообразные и все расширяющиеся области применения. В металлургии кремний используется для удаления растворенного в расплавленных металлах кислорода (раскисления). Кремний является составной частью большого числа сплавов железа и цветных металлов. Обычно кремний придает сплавам повышенную устойчивость к коррозии, улучшает их литейные свойства и повышает механическую прочность; однако при большем его содержании может вызвать хрупкость. Все большее количество кремния идет на синтез кремнийорганических соединений и силицидов. Кремнезем и многие силикаты (глины, полевые шпаты, слюды, тальки и т. д.) перерабатываются стекольной, цементной, керамической, электротехнической и других отраслями промышленности.