Кремний
В кристаллическом состоянии кремний хорошо проводит тепло. Его электропроводность составляет 0,007 (для обычного) — 1·10-6 (для особо чистого) от электропроводности ртути, причём при нагревании она не понижается, а повышается. Повышается она и с увеличением давления, а при 120 тыс. атм кремний приобретает свойства металла. Теплота плавления кремния 46, теплота атомизации — 451 кДж/моль. Плавление сопровождается увеличением плотности (приблизительно на 9%), т.е. кремний в этом отношении подобен льду. Резко (в 20 раз) возрастает при плавлении и электропроводность кремния.
Кремний кристаллизуется по типу алмаза [d(SiSi) = 235 пм]. Его монокристаллы получают выращиванием в вакууме из расплава (путём медленного вытягивания соприкасающейся с поверхностью жидкости затравки). Таким путём удавалось выращивать монокристаллы диаметром 2,5 см и длиной 24 см. Подобные монокристаллы из очень чистого кремния с соответственно подобранными добавками служат для изготовления различных полупроводниковых устройств (выпрямителей переменного тока и др.).
Важное место среди таких устройств занимают фотоэлементы, служащие для прямого преобразования световой энергии в электрическую. Максимум их поглощения приходится на инфракрасные лучи. Коэффициент полезного действия кремневых фотоэлементов составляет около 15%. Из них построены, в частности, солнечные батареи, обеспечивающие питание радиоаппаратуры на искусственных спутниках Земли. В будущем рисуется перспектива массового наземного применения таких батарей для эффективного использования солнечной энергии (которой Земля ежегодно получает примерно в 100 раз больше, чем могло бы дать сжигание всех известных запасов ископаемого топлива).
При нагревании газообразный фтористый водород реагирует с кремнием по схеме:
Si + 4 HF = SiF4 + 2 H2.
Выше 300 °С на мелко раздробленный кремний начинает действовать НСl, а выше 500 °С — НBr. В обоих случаях образуется смесь водорода с SiГ4 и водородгалогенидными производными кремния (SiHГ3, SiH2Г2, SiH3Г).
Подобно карбидам, для силицидов известны только простейшие формулы. Иногда они согласуются с обычными валентностями образующих их металлов и кремния (например, Мg2Si, Mn2Si, MnSi, ReSi), но в большинстве случаев валентные соотношения остаются неясными (например, Mn3Si, Mn5Si3, MnSi2, Re3Si, ReSi2, Cr3Si, Cr5Si3, CrSi, CrSi2, Mo3Si, MoSi2, W5Si3, W3Si2, WSi2, V3Si, VSi2, Nb2Si, Nb5Si3, NbSi2, Ta2Si, Ta5Si3, TaSi2).
Как правило, силициды характеризуются большой твёрдостью и устойчивостью по отношению к нагреванию (например, Мg2Si плавится при 1085, МnSi — при 1270, а ТаSi2 — при 2200 °С). Многие из них очень устойчивы и по отношению к окислению при высоких температурах (например, ReSi2 — до 1600, а МоSi2 — до 1800 °С). Дисилицид молибдена используется в качестве защитного покрытия изделий из молибдена. Некоторые силициды (например, ReSi2, CrSi2) могут быть использованы как высокотемпературные полупроводники.
Лишь силициды более активных металлов (в частности, Li3Si, CaSi, CaSi2, Mg2Si) разлагаются водой и разбавленными кислотами, а большинство остальных по отношению к этим реагентам очень устойчиво. Напротив, щелочами многие силициды (особенно с большим содержанием Si) довольно легко разлагаются.
Кислоты на кремний при обычных условиях не действуют (за исключением смеси НF + HNO3). Щёлочи с выделением водорода переводят его в соли кремневой кислоты (Н2SiO3):
Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2.
Такая реакция протекает даже со слабыми щелочами.
Для возможности взаимодействия кремния со щелочами достаточно уже настолько ничтожных концентраций ионов ОН-, что реакция медленно идёт даже с водой, содержащей только следы щелочей, извлечённых из стекла. Так как образующаяся соль очень слабой кремневой кислоты в растворе практически нацело гидролизована, концентрация ионов ОН- по мере протекания реакции не уменьшается. Поэтому рассматриваемый процесс практически сводится к разложению воды кремнием, причём присутствующая в виде следов щёлочь играет роль катализатора. Для получения подобным образом 1 м3 водорода требуется затратить только 0,63 кг кремния, тогда как, напротив, железа потребовалось бы 2,5 кг (да к тому же ещё большее количество необходимой для реакции кислоты).