Кремний - кристаллический и аморфный

Ростислав Гуревич, Одесса
Химия и Жизнь №3, 1982 г., с. 67

Этот элемент - один из самых распространенных на нашей планете. Юным химикам приходится нередко слышать и читать о кремнии. Но приходилось ли им держать его в руках! Между тем получить кремний не так уж трудно. Правда, лучше заниматься этим не дома, а в школьной лаборатории, оборудованной хорошей вентиляцией.

Как получить кремний, рассказывает девятиклассник из Одессы Ростислав ГУРЕВИЧ.

В фарфоровый тигель я насыпал смесь, состоящую из 12 г оксида кремния (мелкий кварцевый песок), 16 г порошкообразной серы и 13,5 г алюминиевого порошка. Сера здесь нужна для того, чтобы реакционная смесь стала жидкой: сульфид алюминия, побочный продукт реакции, - вещество легкоплавкое. Поверх смеси я насыпал слой зажигательного состава (см. "Химию и жизнь", 1979, № 2, заметку "Металлы в школьной лаборатории"; пользуясь этим составом, НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ! - Ред.).

Реакцию следует проводить под тягой или, еще лучше, на открытом воздухе - из тигля летят раскаленные частицы. Его надо закопать в песок на 4/5 высоты, поджечь смесь и отойти подальше. Когда горение закончится и тигель остынет, его нужно разбить, а содержимое поместить в воду, подкисленную соляной кислотой (вытяжной шкаф!). Сульфид алюминия при этом гидролизуется, и выделяется сероводород.

Нерастворившиеся куски плава я несколько раз отмывал от гидроксида алюминия, взбалтывая их с водой и сливая ее вместе с белыми хлопьями. После этого куски обрабатывались крепкой соляной кислотой - она растворяет алюминий и его оксид, а также разлагает силицид алюминия:

Аl₂О₃ + 6HCl = 2АlСl₃ + ЗН₂О;
2Al + 6HCl = 2АlСl₃ + 3Н₂;
Al₄Si₃ + 12HCl = 4AlCl₃ + 3SiH₄.

Через несколько часов в крепкой HCl растворится почти все лишнее, а на дне колбы останутся только кристаллики кремния.

Аморфный кремний получить еще легче, чем кристаллический. Для этого достаточно поджечь смесь кварцевого песка и порошка магния - тоже, разумеется, с соблюдением соответствующих предосторожностей. Уравнение реакции:

2Mg + SiO₂ = 2МgО + Si.

Магний, его оксид и силицид можно отмыть от продукта восстановления тем же способом - с помощью соляной кислоты.

Обе эти реакции, разумеется, хорошо известны, но я проводил их сам, и у меня все получилось.