Si малоактивен. Кислоты (за исключением HNO3 и HF) не действуют на него.
Щелочи действуют: Si +2 KOH + H2O = K2SiO3 +2 H2t.
Кремний активно соединяется с галогенами:
SiO2 + 2C + 2C12 = SiC14 + 2CO t;
SiO2 + 4HF = SiF41 + 2H2O.
Характерно, что полупроводники проявляют в основном амфотерные свойства. Кремний и германий - элементы подсистемы. Их электронные оболочки имеют такие конфигурации:
Si-1s22s22p63s23p2 - всего электронов 14
Ge - 1s22s22p63s23p63d104s24p2 - всего электронов 32.
Поэтому кремний и германий могут быть двухвалентными и четырехвалентного.
Им характерна sp-гибридизация, когда Si и Ge IV-валентные, т.е. тетраэдрических структура. В химических соединениях кремний может проявлять степень окисления: +2, +4, -4. Наиболее стабильными являются четырехвалентного соединения.
Кремний и германий обнаруживают амфотерные свойства. Ge более склонен к металлам, чем Si, хотя они оба неметаллы. Например гидроксиды могут проявлять как кислотные, так и щелочные свойства:
Si (OH) 4 ^ H2SiO3-H2O.
Вместе с тем: Si (OH) 4 + 4HF ^ SiF4 + 4H2O.
Соли кремневой кислоты - силикаты - наиболее распространенные минералы земной коры. Si реагирует только с плавиковой кислотой и только в присутствии сильного окислителя (например HNO3):
3Si + 4HNO3 + 18HF ^ 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O.
Со щелочами кремний взаимодействует по схеме:
Si + 2NaOH + H2O ^ Na2SiO3 + 2H2.
Ge помимо смеси HF + HNO3 взаимодействует и с "царской водкой": 3Ge + 4HNO3 + 12HC1 ^ 3GeCl4 + 4NO + 8H2O.
Если есть окислитель, то Ge реагирует и с другими кислотами, особенно Ge реагирует с HNO3 с получением H2GeO3. И Si, и Ge могут образовывать как оксиды (SiO и GeO), так и диоксиды (SiO2 и GeO2). Наиболее устойчивыми являются диоксиды Тпл ^ Ю2) = 1728 ° С, ^ (GeO ^ ^ 100 ° С. В воде не растворяется SiO2, а GeO2 растворяется.
Кремнезем - твердый, прозрачный для всех длин волн излучения. Значительные электроизоляционные свойства: 1019 Ом • см. Он является самой распространенной веществом земной коры. Кварц и кварцевое стекло широко применяется в полупроводниковой технике. Кроме того, их используют в оптоэлектронике.
SiO2 взаимодействует только с HF: SiO2 + 4HF ^ SiF4 + 2H2O.
В водном растворе: SiO2 + 6HF ^ H2 [SiF6] + 2H2O.
GeO2 взаимодействует более легко и с другими кислотами. Получают H2 [GeC / 6] и т.д., а со щелочами, например Na2GeO3.
Водные растворы силикатов Na и германата Na дают желеобразные гели:
Na2SiO3 + 2H2O □ 2NaOH + H2SiO3.
При нагревании эти гели стареют, т.е. испаряется вода. После 600 С остаются кристаллические SiO2 и GeO2. Ge и Si легко вступают в реакции с галогенами: Si + 2СИ2 ^ SiCU; SiO2 + 2C + 2CI2 ^ 2CO + SiCl4.
Галиды бесцветные (за исключением желтых иодидив), неустойчивы. С водородом - Si и Ge образуют Силаны (SiH4) и Герман (GeH4): Mg2Si + 4HC1 ^ 2MgCl2 + SiH4.
В полупроводниковых технологиях применяют пиролиз SiH4: SiH4? > Si +2 H21;
SiH4 + 2O2 ^ SiO2 + 2H2O.
С азотом можно осуществить прямой синтез при температуре 1> 1300 ° С и добыть нитрид кремния, который применяется в качестве диэлектрика в полевых транзисторах: 3Si + 2N2 ^ Si3N4.