Właściwości pierwiastka
Krzem pierwiastkowy jest produkowany komercyjnie przez redukcję krzemionki (SiO2) z koksem w piecu elektrycznym, a nieczysty produkt jest następnie rafinowany. Na małą skalę, krzem może być otrzymywany z tlenku przez redukcję z aluminium. Prawie czysty krzem otrzymuje się przez redukcję czterochlorku krzemu lub trichlorosilanu. Do użytku w urządzeniach elektronicznych, pojedyncze kryształy są uprawiane przez powolne wycofywanie kryształów nasiennych z roztopionego krzemu.
Czysty krzem jest twardym, ciemnoszarym ciałem stałym o metalicznym połysku i o oktaedrycznej strukturze krystalicznej, takiej samej jak diamentowa forma węgla, do której krzem wykazuje wiele chemicznych i fizycznych podobieństw. Zmniejszona energia wiązań w krystalicznym krzemie sprawia, że pierwiastek ten ma niższą temperaturę topnienia, jest bardziej miękki i chemicznie bardziej reaktywny niż diament. Opisano brązową, sproszkowaną, amorficzną postać krzemu, która również ma strukturę mikrokrystaliczną.
Enricoros
Ponieważ krzem tworzy łańcuchy podobne do tych tworzonych przez węgiel, krzem był badany jako możliwy element bazowy dla organizmów krzemowych. Jednak ograniczona liczba atomów krzemu, które mogą się katenować, znacznie ogranicza liczbę i różnorodność związków krzemu w porównaniu z tymi, które tworzy węgiel. Reakcje utleniania-redukcji nie wydają się być odwracalne w zwykłych temperaturach. Tylko stany utlenienia 0 i +4 krzemu są stabilne w układach wodnych.
Krzem, podobnie jak węgiel, jest stosunkowo nieaktywny w zwykłych temperaturach; ale kiedy jest podgrzewany, energicznie reaguje z fluorowcami (fluor, chlor, brom i jod) tworząc halogenki i z niektórymi metalami tworząc krzemki. Podobnie jak w przypadku węgla, wiązania w krzemie pierwiastkowym są na tyle silne, że wymagają dużych energii do aktywacji lub promowania reakcji w środowisku kwaśnym, więc nie mają na niego wpływu kwasy, z wyjątkiem fluorowodorowego. Przy czerwonym ogniu krzem jest atakowany przez parę wodną lub tlen, tworząc powierzchniową warstwę dwutlenku krzemu. Kiedy krzem i węgiel łączą się w temperaturze pieca elektrycznego (2 000-2 600 °C), tworzą węglik krzemu (karborund, SiC), który jest ważnym materiałem ściernym. Z wodorem krzem tworzy serię wodorków – silanów. W połączeniu z grupami węglowodorowymi, krzem tworzy serię organicznych związków krzemu.
Znane są trzy stabilne izotopy krzemu: krzem-28, który stanowi 92,21 procent pierwiastka w przyrodzie; krzem-29, 4,70 procent; i krzem-30, 3,09 procent. Znanych jest pięć izotopów radioaktywnych.
Krzem pierwiastkowy i większość związków zawierających krzem wydają się być nietoksyczne. Rzeczywiście, ludzkie tkanki często zawierają od 6 do 90 miligramów krzemionki (SiO2) na 100 gramów suchej masy, a wiele roślin i niższych form życia przyswaja krzemionkę i wykorzystuje ją w swoich strukturach. Jednak wdychanie pyłów zawierających alfa SiO2 powoduje poważną chorobę płuc zwaną krzemicą, powszechną wśród górników, kamieniarzy i pracowników ceramicznych, chyba że stosuje się środki ochronne.