W warunkach normalnych omawiany pierwiastek krystalizuje w odmianie krystalograficznej, charakterystycznej dla diamentu, czyli w układzie krystalograficznymukłady krystalograficzneukładzie krystalograficznym regularnym.

Ra0IaH7VcLRel

Ilustracja przedstawia komórkę elementarna kryształu krzemu. Komórka ma kształt sześcianu, a w jego narożach znajduje się po jednym atomie krzemu, przedstawionym w postaci szarych kulek. Każdy atom krzemu łączy się z czterema innymi atomami, wyznaczając przestrzeń analogiczną do kształtu reprezentowanego przez czworościan.

Kryształy krzemu są twarde (twardość w skali Mohsaskala Mohsaskali Mohsa $\mathrm{6,5}$), ale jednocześnie kruche. Charakteryzują się gęstością, wynoszącą $\mathrm{2,328} \frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}$, oraz temperaturą topnienia o wartości $1683 \text{K}$. Krzem występuje również w innych odmianach. Są one jednak trwałe tylko w warunkach wysokiego ciśnienia.

Występuje naturalnie w postaci trzech izotopówizotopizotopów: izotopu krzemu o liczbie masowej $28$, którego zawartość procentowa wynosi $\mathrm{92,23}\%$, izotopu krzemu o liczbie masowej $29$ oraz procentowej zawartości w przyrodzie równej $\mathrm{4,67}\%$, a także izotopu krzemu, który posiada liczbę masową równą $30$, a zawartość procentową $\mathrm{3,10}\%$.

Krzem wykazuje właściwości półprzewodnikowe. Przewodnictwo elektryczne krzemu rośnie, gdy wzrasta temperatura lub przez wprowadzenie domieszek. Dzięki właściwościom półprzewodnikowym, wykorzystuje się go przy konstruowaniu tranzystorów.

Można przyjąć, że całkowicie czysty krzem zupełnie nie przewodzi prądu elektrycznego (przewodnictwo krzemu jest mniej więcej $10000$ razy gorsze niż szkła), ale wystarczają już nadzwyczaj małe domieszki innych materiałów, które praktycznie zawsze w nim występują, aby przewodnictwo zwiększyło się zauważalnie.

RNoygo4v6CVMM

Zdjęcie przedstawia trzy tranzystory, czyli trójelektrodowe półprzewodnikowe elementy elektroniczne, mająca zdolność wzmacniania sygnału elektrycznego. Po lewej stronie znajduje się najmniejszy z nich, z małego sześciennego elementu wystają trzy elektrody. Drugi, większy zbudowany jest podobnie, natomiast trzeci ma okrągły kształt.

• Krzem w warunkach normalnych jest mało aktywny chemicznie, ponieważ pokryty jest cienką warstewką tlenku krzemu($\text{IV}$).

• Krzem spala się w powietrzu po silnym ogrzaniu:

• Z fluorem reaguje już w warunkach normalnych, czego efektem jest widoczny płomień; z innymi fluorowcami krzem reaguje dopiero po ogrzaniu:

• Metale ogrzewane z krzemem tworzą krzemki, np. ${\text{Mg}}_2\text{Si}$, ${\text{Ca}}_2\text{Si}$, $\text{CaSi}$, ${\text{CaSi}}_2$:

• Krzem jest odporny na działanie kwasów, reaguje jedynie z mieszaniną kwasu azotowego($\text{V}$) i fluorowodorowego:

Otrzymany kwas heksafluorokrzemowy ${\text{H}}_2{\text{SiF}}_6$ po ogrzaniu rozkłada się na fluorowodór i tetrafluorek krzemu:

Słownik

Bibliografia

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej 2, Warszawa 2013.

Słownik PWN