Розглянемо хімічні властивості кремнію. У таблиці Менделєєва елемент кремній має порядковий номер 14. Заряд ядра дорівнює +14, навколо ядра обертаються 14 електронів. Графічна електронна формула виглядає так (див. Малюнок)
У збудженому стані на зовнішньому енергетичному рівні у атома Si знаходяться 2 неспарених електрона. Значить, за обмінним механізмом він в цьому випадку може утворити 2 ковалентні зв'язки, проявляючи валентність, рівну 2. Але таке значення валентності для кремнію в з'єднаннях нехарактерно.
Найчастіше він проявляє валентність, рівну чотирьом, за рахунок розпарювання в збудженому стані електронної пари на 3s-підрівні.
Кремній в з'єднаннях може проявляти і валентність більше чотирьох. Додаткові ковалентні зв'язки при цьому утворюються по донорно-акцепторного механізму, причому Si виступає в ролі акцептора електронних пар, тому що має на зовнішньому шарі вакантні орбіталі 3d-підрівні. Прикладом такого з'єднання може служити комплексна кислота Н2 [SiF6], в якій валентність кремнію дорівнює 6.
Атоми кремнію в з'єднаннях можуть мати як позитивну, так і негативну ступінь окислення.
Позитивну ступінь окислення вони проявляють при утворенні зв'язків з більш електронегативними атомами, ніж самі (F, O, Cl, N, S, C, P), виступають в ролі відновника і віддають з зовнішнього шару свої неспарені електрони. Величина ступеня окислення при цьому дорівнює +2 (в збудженому стані) або +4 (у збудженому стані). Ступінь окислення +2 для Si мало характерна, так як такі його сполуки нестійкі, і в момент утворення легко перетворюються в сполуки, де ступінь окислення Si дорівнює +4.
Негативну ступінь окислення атоми Si виявляють при утворенні зв'язків з атомами менш електронегативний елементів, ніж самі. При цьому вони виступають в ролі окислювача і забирають від інших атомів 4 відсутніх до завершення свого зовнішнього шару електрона. Величина ступеня окислення в цьому випадку дорівнює -4.
Кремній є порівняно інертною речовиною і вступає в реакції тільки при високих температурах. Виняток становить F2. З ним Si може реагувати вже при звичайних умовах:
C хлором, киснем і сіркою кремній реагує при нагріванні:
При цьому можуть утворюватися і з'єднання кремнію зі ступенем окислення +2 (SiCl2. SiO), але вони нестійкі і в момент утворення легко перетворюються в SiCl4 або SiO2. При дуже високих температурах Si здатний реагувати з N2 і вуглецем.
Si + C - SiC - карборунд
Ця речовина, має атомну кристалічну решітку, по твердості поступається лише алмазу, широко використовується в техніці, де його зазвичай отримують непрямим шляхом:
SiO2 + 3C - SiC + 2CO
При нагріванні Si може взаємодіяти тільки з найактивнішими металами (лужними, лужноземельними). В результаті утворюються силіциди, які легко розкладаються H2 O і розчинами кислот:
Si + 4Na --SiNa4 → натрій-силицид
Si + 2Ca --SiCa2 → кальцій-силицид
Na4 Si + 4HCl = 4NaCl + SiH4 ↑
З'єднання кремнію з воднем SiH4 (силан) нестійкий, його отримують непрямим шляхом з силіцидів. Сілан горючий і може самозайматися вже на повітрі при звичайних умовах:
Кремній (особливо дрібнодисперсний) активно розчиняється в лугах і при сильному нагріванні взаємодіє з H2 O:
Кислоти, в тому числі і Н 2 SО 4 конц. і HNO 3 конц. на кремній не діють. Він здатний реагувати лише з плавиковою кислотою або газоподібним фтороводень:
У концентрованої плавикової кислоті може утворитися комплексне з'єднання:
Si + 6HF = H2 [SiF6] + 2H2 ↑ гексафторокремніевая кислота