Решение:

Термодинамически стабильная при нормальных условиях кубическая алмазоподобная модификация кремния серо-стального цвета со смолистым блеском, характеризуется значи­тельной твердостью и хрупкостью. Высокотемпературная гексагональная разновидность кремния неустойчива и практического значе­ния не имеет. Как показали исследования по­следних десятилетий, аморфный кремний в дей­ствительности состоит из мелких кристалли­ков кубической формы и некоторых примесей. В алмазоподобной кубической структуре крем­ния его атомы находятся в sр³-гибридном состоянии. Трехмерную сетку тетраэдрических связей в кристалле кремния можно изо­бразить на плоскости (рис. 1).

Рис. 1. Схема тетраэдрических связей в кристалле кремния

Однако всле­дствие меньшего перекрытия электронных облаков при образовании тетраэдрических связей между атомами кремния их прочность уступает таковой между атомами углерода в алмазе. Кроме того, из-за большего размера атома кремния по срав­нению с углеродом постоянная решетки и минимальное расстояние между атомами в структуре кремния превышают эти характерис­тики алмаза. В результате кристаллический кремний обладает меньшими значениями твердости, температуры плавления, ширины запрещенной зоны и электросопротивления (по сравнению с алмазом).

Беспримесный кремний с идеальной кристаллической структу­рой вблизи абсолютного нуля должен быть изолятором. Полностью укомплектованная валентная зона и вакантная зона проводимости разделены энергетическим зазором. Валентная зона представляет собой систему очень близко расположенных энергети­ческих уровней 3р-электронов атомов кремния, составляющих кристалл. Зона проводимости — аналогичная совокупность 3d-электронных состояний. При повышении температуры отдельные парноэлектронные связи нарушаются. Поглощая тепловую энергию, некоторые электроны нарушенных связей переходят в зону проводи­мости. В результате кремний обнаруживает собственную проводимость. Электрический ток переносится носителями двух типов: электронами в зоне проводимости и дырками в валентной зоне.

Химическая активность кремния сильно зависит от состояния его поверхности. Так называемый аморфный кремний значительно легче вступает в химическое взаимодействие, чем кристаллические компактные образцы. Исключительно реакционноспособен рас­плавленный кремний. С фтором кремний реагирует на холоду. С другими неметаллами — хлором, бромом, кислородом, серой — кремний начинает реагировать лишь при нагревании. Взаимодейст­вие с углеродом, азотом, бором протекает при высоких температу­рах. При нагревании с металлами кремний образует силициды.

Сухой HF действует на кремний при комнатной температуре, остальные газообразные галогеноводороды — при 400—500 °С. Ми­неральные кислоты на кремний не действуют. Он растворяется в смеси азотной и плавиковой кислот. При этом азотная окисляет кремний, а плавиковая переводит нерастворимые продукты окисле­ния в комплексную кремнефтористоводородную кислоту:

3Si + 4HN0₃ + 18HF = ЗН₂ [SiF₆] + 4NO + 8Н₂О

В растворах щелочей кремний энергично растворяется даже на холоду:

Si + 2NaOH + Н₂О = Na₂SiO₃+2Н₂

Эти факты доказывают неметаллическую природу кремния, что хорошо коррелирует с его полупроводниковыми свойствами.