При обычных условиях кремний довольно инертен, что объясняется прочностью его кристаллической решетки, непосредственно взаимодействует только с фтором, при этом проявляет восстановительные свойства:
Si + 2F2 = SiF4.
С хлором реагирует при нагревании до 400–600 °С:
Si + 2Cl2 = SiCl4.
Измельченный кремний при нагревании до 400–600 °С реагирует с кислородом:
Si + O2 = SiO2.
При очень высокой температуре около 2000 °С реагирует с углеродом:
Si + C = SiC
и бором:
Si + 3B = B3Si.
При 1000 °С реагирует с азотом:
3Si + 2N2 = Si3N4.
С водородом не взаимодействует.
С фтороводородом реагирует при обычных условиях:
Si + 4HF = SiF4 + 2H2,
с хлороводородом – при 300 °С, с бромоводородом – при 500 °С.
Окислительные свойства для кремния менее характерны, но они проявляются в реакциях с металлами, при этом образует силициды:
2Ca + Si = Ca2Si.
Кремний устойчив к действию кислот, в кислой среде он покрывается нерастворимой пленкой оксида и пассивируется. Кремний взаимодействует только со смесью плавиковой и азотной кислот:
3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2[SiF6] + 4NO + 8H2O.
Растворяется в щелочах, образуя силикат и водород:
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2.
В лаборатории
Восстановлением из оксида магнием или алюминием:
SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO;
3SiO2 + 4Al = 3Si + 2Al2O3.
В промышленности
Восстановлением из оксида коксом в электрических печах:
SiO2 + 2C = Si + 2CO.
При таком процессе кремний довольно сильно загрязнен карбидами кремния.
Наиболее чистый кремний получают восстановлением тетрахлорида кремния водородом при 1200 °С:
SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl,
или цинком:
SiCl4 + 2Zn = Si + 2ZnCl2.
Также чистый кремний получается при термическом разложении силана:
SiH4 = Si + 2H2.