Силици́ды — соединения кремния с менее электроотрицательными элементами (как правило, металлами ). Силициды известны для щелочных ( Li , Na , K , Rb , Cs ) и щелочноземельных металлов ( Be , Mg , Ca , Sr , Ba ), большей части d-металлов и f-металлов. Ag , Au , Zn , Cd , Hg и все p-элементы силицидов не образуют .

Строение силицидов

Строение силицидов зависит от типа химической связи между атомами кремния и металла. Силициды щелочных и щелочноземельных металлов имеют ионно-ковалентную связь M-Si, силициды переходных металлов — металлоподобную. В последних взаимодействие между атомами элементов обусловлено также металлической связью между атомами металла и ковалентной связью между атомами кремния. Чем меньше донорная способность металла, тем выше доля ковалентной составляющей связи M-Si.

Силициды простого состава имеют плотнейшую кубическую упаковку либо кубическую объёмноцентрированную решётку. При повышении содержания кремния в силицидах возникают кристаллические структуры с Si-Si связями (пары, цепи, слои, каркасы, трёхмерные структуры). Большая часть таких силицидов имеет составы от M ₃ Si до MSi ₂ : MSi ₂ , M ₅ Si ₃ , M ₃ Si, M ₂ Si ₃ , M ₂ Si. Ряд элементов образует силициды различного состава. Минимальное содержание кремния наблюдается в Cu ₈ Si, максимальное — в у силицидов щелочных металлов, например, в CsSi ₈ .

Щелочные металлы, за исключением лития, способны образовывать силициды состава MSi, в которых атомы кремния образуют тетраэдры Si ₄ . Такие силициды при нагревании переходят в MSi ₆ и M ₈ . Литий образует сложные силициды состава Li ₂₂ Si ₅ , в которых присутствуют связи Li-Li ковалентного характера.

Физические и химические свойства силицидов

Металлоподобные силициды обладают электропроводностью, а некоторые высшие силициды являются полупроводниками. Ряд силицидов, например, V ₃ Si, при низких температурах обладают сверхпроводимостью. Силициды s- и d-элементов обладают слабыми парамагнитными или диамагнитными свойствами. V ₃ Si, Cr ₃ Si, Mo ₃ Si — антиферромагнетики, силициды редкоземельных элементов — ферро- или антиферромагнетики.

Силициды щелочных металлов бурно, со взрывом, реагируют с водой с выделением силанов, легко окисляются кислородом воздуха. Силицид магния Mg ₂ Si не реагирует с водой и растворами щелочей, но взаимодействует с растворами кислот. Силициды щелочноземельных металлов также разлагаются водой, растворами кислот и щелочей. Be ₂ Si до конца не изучен (из-за своей крайней нестойкости ). Лантаноиды образуют силициды различного состава, устойчивы к действию кислорода до температуры ~500°C, сравнительно устойчивы к действию воды - окисляются только при долгом кипячении с выделением силанов и водорода. Аналогичные соединения актиноидов легче окисляются на воздухе, но более устойчивы к действию воды и кислот.

Силициды переходных металлов тугоплавки и стойки к окислению ввиду образования оксидных (металла или кремния) плёнок.

Получение и применение

Силициды получают прямым синтезом при спекании металла с кремнием или реакцией кремния с расплавом металла.

${\displaystyle {\mathsf {2MeO+2Si\rightarrow Me_{2}Si+SiO_{2}}}}$

Взаимодействием кремния с гидридами металлов

${\displaystyle {\mathsf {2CaH_{2}+Si\rightarrow Ca_{2}Si+2H_{2}}}}$

Взаимодействием избытка металла на оксид кремния(IV)

${\displaystyle {\mathsf {SiO_{2}+4Mg\rightarrow Mg_{2}Si+2MgO}}}$

В технической физике и автоматике используется силицид ванадия V ₃ Si как сверхпроводник , силицид рения ReSi как полупроводник . Многие силициды входят в состав жаростойких материалов, например дисилицид молибдена MoSi ₂ . Большое практическое значение имеет ферросилиций .

Некоторые силициды редкоземельных элементов используются как высокотемпературные поглотители нейтронов в атомной промышленности.

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М. : Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — 639 с. — ISBN 5-82270-092-4 .