Sio2 растворимость в воде. Оксид кремния.
Для химического элемента с порядковым номером 14, находящегося в таблице Менделеева в IV группе 3 периода и III ряда, возможно образование двух оксидов кремния, состоящих из двух элементов Si и O:
- моноксид кремния, в котором Si двухвалентен, химическая формула этого окисда может быть представлена, как SiO;
- диоксид кремния — это кремния, в котором Si четырехвалентен, химическая формула его записывается, как SiO2.
Кремний (IV) оксид по внешнем виду представляет собой прозрачные кристаллы. Плотность SiO2 равняется 2,648 г/см³. Вещество плавится в пределах температур от 1600 до 1725 °С, кипит при температуре 2230 °С.
Ферро-кремний используется в производстве стали, сварочных материалов, в качестве раскислителя, для производства кислот и кислородостойких материалов. Образование платинового кремния можно объяснить деградацией термопар, используемых в восстановительных печах. Силициды широко используются в ракетных, космических, атомных технологиях в качестве жаропрочных материалов и в качестве защитных покрытий. Силиконоиды используются в электротехнике и радиоэлектронике для производства антистатических покрытий, высокотемпературных полупроводников и резисторов.
Оксид кремния SiO2 был известен своей твердостью и прочностью с древних времен, наиболее распространен в природе в или кварца, а также в диатомовых водорослей. Вещество имеет много полиморфных модификаций, наиболее часто встречается в двух видах:
- кристаллический - в виде природного минерала кварца, а также его разновидностей (халцедон, горный хрусталь, яшма, агат, кремень); кварц является основой это незаменимый строительный материал и сырье для силикатной промышленности;
- аморфный встречается в виде природного минерала опала, состав которого можно описать формулой SiO2 . nH2O; землистыми формами аморфного SiO2 являются трепел (горная мука, инфузорная земля) или диатомит; искусственный аморфный безводный кремнезем — это силикагель, который изготавливают из метасиликата натрия.
Оксид кремния SiO2 является кислотным окислом. Именно этот фактор определяет его химические свойства.
Полученный силицидный слой на поверхностях различных металлов увеличивает их термическое сопротивление. Силиконовое покрытие увеличивает термическую стойкость металлов, таких как молибден, ниобий, тантал, вольфрам. Соединения кремния с галогенами. Галогениды кремния могут быть нескольких типов - производные моносилана, производные полисилана и комплексные соединения на основе фторида кремния.
Соединения кремния с галогенами можно рассматривать как продукты, полученные заменой одного или нескольких атомов водорода в силане атомами галогена. Название зависит от количества замещенных атомов водорода. Молекулярная масса, температура плавления и кипения соединений кремния с галогенами, плотность увеличивается с увеличением атомной массы галогена.
Фтор реагирует с двуокисью кремния: SiO2 + 4F → SiF4 +O2 с образованием бесцветного газа тетрафторида кремния и кислорода, в то время как другие газы (галогены Cl2, Br2, I2) реагируют менее активно.
Оксид кремния IV взаимодействует с с получением кремнефтористоводородной кислоты: SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O. Это свойство используется в полупроводниковой промышленности.
Галоиды кремния менее устойчивы, чем галогениды углерода. При комнатной температуре только фтор реагирует с кремнием, а другие галогены - только при нагревании. Поэтому процесс происходит в два этапа. Физические свойства тетрагалогенсиланов приведены в таблице 2. Физические свойства тетрагалогенсиланов.
Галогенные порошки - бесцветные жидкости или твердые вещества. Силиконовые галогениды используются в синтезе органических соединений кремния. Силикатная гексафторовая кислота и ее соли. Гидролиз тетрафторида кремния является сложным процессом. Это займет не менее двух этапов.
Кремний (IV) оксид растворяется в горячей концентрированной или расплавленной щелочи с образованием силиката натрия: 2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O.
Двуокись кремния реагирует с основными оксидами металлов (например, с оксидами натрия, калия, свинца (II), цинка или смесью оксидов, что используется в производстве стекла). Для примера можно привести реакции окиси натрия и SiO2, в результате которых могут образовываться: ортосиликат натрия 2Na2O + SiO2 → Na4SiO4, силикат натрия Na2O + SiO2 → Na2SiO3, и стекло Na2O + 6SiO2 + XO → Na2O: XO: 6SiO2. Примерами такого стекла, имеющего коммерческое значение, являются натрий-кальциевое стекло, боросиликатное стекло, свинцовое стекло.
Он стабилен только в водных растворах, которые постепенно испаряются путем испарения. При нагревании все силикофториды ломаются. Гидролизат в воде реагирует с щелочью. Фторированная вода гексафторсилановой кислоты. Большинство кристаллических кристаллов гексафторосиликата имеют кристаллическую форму, поэтому они используются в микрохимическом анализе. Он отличается от соответствующих солей кальция и стронция и используется в качественном анализе. Гексафторсиликат натрия получают путем обработки натриевых солей гексафторсилановой кислотой.
Двуокись кремния при высоких температурах взаимодействует с кремнием, в результате получается газообразный монооксид: Si + SiO2 → 2SiO.
Чаще всего оксид кремния SiO2 используется для производства элементарного кремния. Процесс взаимодействия с элементарным углеродом протекает при высокой температуре в электродуговой печи: 2C + SiO2 → Si + 2CO. Он достаточно энергоемкий. Однако его продукт используется в полупроводниковой технике для изготовления (превращают световую энергию в электрическую). Также чистый Si применяется в металлургии (в производстве жаростойких и кислотоупорных кремнистых сталей). Полученный таким образом элементарный кремний необходим для получения чистой двуокиси кремния, которая имеет большое значение для ряда отраслей промышленности. Натуральный SiO2 используется в виде песка в тех производствах, где не требуется его высокая чистота.
Из залежей консистенции желе выделяется гексафторосиликат натрия. При перекристаллизации осадок превращается в призмы в виде кристаллов. В качестве побочного продукта эта соль получается при производстве суперфосфата. Это белый, тонкий кристаллический порошок.
Эта реакция применяется при изготовлении матовых стаканов и глазурей. Гексафторосиликат натрия используется в производстве зубного цемента, кислотостойкого цемента. Флюидизация - это покрытие строительных материалов нерастворимыми солями. Раствор гексафторсиликата проникает в поры пропитанного материала, реагирует с карбонатом кальция и некоторыми другими растворяющимися материалами и превращается в нерастворимые соли. Эти нерастворимые соли повышают стойкость воды и коррозии к строительным материалам.
При вдыхании тонко измельченной пыли кристаллического SiO2, даже в очень малых количествах (до 0,1 мг/м³), с течением времени может развиться силикоз, бронхит или рак. Пыль становится опасной при попадании в легкие, постоянно их раздражает, сокращая тем самым их функцию. В организме человека оксид кремния в виде кристаллических частиц не растворяется в течение клинически значимых периодов времени. Этот эффект может создать риск профессиональных заболеваний для людей, работающих с пескоструйной обработкой оборудования или продуктами, которые содержат порошок кристаллического оксида кремния. Дети, астматики любого возраста, страдающие аллергией, а также пожилые люди могут заболеть гораздо быстрее.
Жидкости включают соли магния, алюминия и цинка гексафторсиликатной кислоты, которые называются канавками. Плавающие строительные материалы, содержащие известь или карбонатные компоненты. Обработка строительных конструкций водным раствором флюфата создает целую серию нерастворимых в воде соединений, которые образуют резервуары поверхностного слоя, устойчивые к атмосферным газам, и эффекты слабых кислот. Могут произойти следующие колебания реакции.
Только поверхностный слой 1 см заливается, поскольку твердые продукты реакции заполняют поры и предотвращают проникновение глубже, тем самым повышая водостойкость продукта, механическую прочность, химическую стойкость к морозу, а поверхность продукта становится гладкой и блестящей.
Кремний открыл и получил в 1823 году шведский химик Йенс Якоб Берцелиус.
Второй по распространённости элемент в земной коре после кислорода (27,6% по массе). Встречается в соединениях.
|
Строениеатома кремния в основном состоянии Если необходимо пропитать строительные материалы и конструкции, которые не содержат известь или карбонатные элементы, на них должно воздействовать в первую очередь авангард. Авентифлаты называются растворимыми веществами, содержащими соли кальция, силикаты щелочных металлов или другие вещества, с нерастворимыми соединениями, образующими флейту. В большинстве случаев продукт изначально обрабатывают известковым молоком или жидким стеклом. Концентрация раствора должна быть выбрана таким образом, чтобы раствор хорошо поглощался поверхностью продукта. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 |
Строение атома кремния в возбуждённомсостоянии 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 Степени окисления: +4, -4. |
Аллотропия кремния
Известен аморфный и кристаллический кремний.
Карбонатные материалы перед обработкой алюминиевым поплавком, предварительно обработанным фторидом магния. Двойные флаераторы также могут использоваться для промывки - к ним относятся смеси цинка и алюминиевых поплавков. Если раствор для фтора медленно абсорбируется, раствор разбавляют. После первого всплытия продукт высушивается, и операция флотации повторяется снова.
В литературе больше изменений. Маленькие кристаллы Карборунда находятся в природе, часто прилегающих к алмазам. Карборундовые кристаллы находятся в метеоритных кратерах, вулканических породах. В дополнение к этому продукту, пищевая соль и древесные опилки используются в качестве дополнительного материала для более чистого продукта. Основная реакция карборунда дается уравнением.
Поликристаллический кремний
Кристаллический – тёмно-серое вещество с металлическим блеском, большая твёрдость, хрупок, полупроводник; ρ = 2,33 г/см 3 , t°пл. =1415°C; t°кип. = 2680°C.
Имеет алмазоподобную структуру и образует прочные ковалентные связи. Инертен.
Аморфный - бурый порошок, гигроскопичен, алмазоподобная структура, ρ = 2 г/см 3 , более реакционноспособен.
Карбид кремния также может быть получен непосредственно из кремния и углерода. Крупные монокристаллы карбида кремния получают конденсацией углеродистых паров, синтезом газообразных соединений, содержащих кремний и углерод, и кристаллизацией из металлических сплавов, которые растворяют карборунд. Однако в этой форме он относительно редок.
Чаще всего технические кристаллы карбюратора окрашены в черный цвет, зеленый или серый. С этой целью карборунд смешивают с порошком двуокиси кремния, смесь смешивают с глицерином или другим цементирующим органическим материалом. Во время отверждения цементный материал разлагается путем выброса угля. Углерод связан с кремнием с образованием карборунда.
Получение кремния
1) Промышленность – нагревание угля с песком:
2C + SiO 2 t ˚ → Si + 2CO
2) Лаборатория – нагревание песка с магнием :
2Mg + SiO 2 t ˚ → Si + 2MgO Опыт
Полученный таким образом материал называется силикатным, а резистивные стержни - силикатными. Слитые щелочи и карбонаты щелочных металлов в присутствии воздуха разрушают карбонат с образованием соответствующих силикатов и двуокиси углерода. Каменноугольный оксид высвобождает в реакции углекислый газ и свинец.
Интенсивность окисления карборунда зависит от окисления газофазного состава, наличия кристаллического загрязнения, наличия добавок и их состава, размера зерна и температуры. На скорость окисления карбида кремния влияет пленка диоксида кремния, сформированная на ее поверхности зерна.
Химические свойства
Типичный неметалл, инертен.
Как восстановитель:
1) С кислородом
Si 0 + O 2 t ˚ → Si +4 O 2
2) С фтором (без нагревания)
Si 0 + 2F 2 →SiF 4
3) С углеродом
Si 0 + C t ˚ → Si +4 C
(SiC - карборунд - твёрдый; используется для точки и шлифовки)
4) С водородом не взаимодействует.
Его структура, состав и толщина определяют скорость диффузии кислорода к зернам карборунда. В соответствии с увеличением окисления газа до карбида кремния они могут быть расположены в следующем порядке. Окись углерода кремния может быть получена путем нагревания элементарного кремния или материала, который испускает кремний при нагревании, в присутствии двуокиси углерода и моноксида углерода в присутствии катализаторов. Полученную стекловидную массу очищают путем растворения кремния в щелочи и диоксида кремния во фторированной кислоте.
Силан (SiH 4) получают разложением силицидов металлов кислотой:
Mg 2 Si + 2H 2 SO 4 → SiH 4 + 2MgSO 4
5) С кислотами не реагирует (т олько с плавиковой кислотой Si +4 HF = SiF 4 +2 H 2 )
Растворяется только в смеси азотной и плавиковой кислот:
3Si + 4HNO 3 + 18HF →3H 2 + 4NO + 8H 2 O
6) Со щелочами (при нагревании):
Силиконовый оксикарбарт по-прежнему доступен. Как правило, оксикарбат кремния образуется в качестве побочного продукта при производстве карборунда. Свойства силоксикона аналогичны свойствам карбоурунда. Эти примеси в технических бордюрах нежелательны из-за ухудшения его абразивных свойств.
Существует два известных кремниевых соединения с боридами бора. Смесь боридов кремния получается путем объединения кремния и бора в электрической печи. Их твердость близка к твердости карборунда. Бориды кремния получают путем вакуумного восстановления диоксида кремния реакцией.
Как окислитель:
7) С металлами (образуются силициды):
Si 0 + 2Mg t ˚ →Mg 2 Si -4
Кремний широко используется в электронике как полупроводник. Добавки кремния к сплавам повышают их коррозионную стойкость. Силикаты, алюмосиликаты и кремнезем – основное сырье для производства стекла и керамики, а также для строительной промышленности.Кремний в технике
Применение кремния и его соединений
Силан - SiH 4
Бориды кремния характеризуются высокой химической стойкостью. Твердые твердые твердые частицы кремния обладают полупроводниковыми свойствами, важными в радиоэлектронике, и используются при изготовлении солнечных элементов - фотогальванических элементов, используемых для преобразования солнечной энергии в электростанцию. Бориды кремния также используются для получения специальных огнеупорных материалов.
Он получается путем прямой реакции. Продукт, полученный для удаления примесей, обрабатывают щелочью и фторуглеродной кислотой. Во всех остальных случаях получается смесь модификаций нитридов. Одним из важнейших свойств нитрида кремния является его химическая стойкость. Разведенные минеральные кислоты, отличные от фтористоводородной кислоты, не работают. Последние едва ли расщепляются нитридами кремния. Нитрид кремния обладает высокой устойчивостью к высоким температурам.
Физические свойства: Бесцветный газ, ядовит, t°пл. = -185°C, t°кип. = -112°C.
Получение кремниевой кислоты
Действие сильных кислот на силикаты - Na 2 SiO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 SiO 3 ↓
Химические свойства:
При нагревании разлагается: H 2 SiO 3 t ˚ → H 2 O + SiO 2
Высокая огнестойкость, химическая стойкость и механическая прочность определяют его использование для производства термопар, используемых при высоких температурах, для оболочек, кислотоустойчивых материалов и в качестве карбидного связующего. Промывка продуктов реакции жидким аммиаком, в котором растворяется хлорид аммония, дает чистый бесцветный амид кремния.
Имид кремния легко разлагается в воде. Силиконовый имидий может быть получен обработкой низкотемпературного дисульфида кремния сухим аммиаком. Соединения кремния с кислородом. Кремний, как и оксид углерода, состоит из нескольких оксидов. Низкое окисление оксидов кремния.
Соли кремниевой кислоты - силикаты .
1) с кислотами
Na 2 SiO 3 +H 2 O+CO 2 =Na 2 CO 3 +H 2 SiO 3
2) с солями
Na 2 SiO 3 +CaCl 2 =2NaCl+CaSiO 3 ↓
3) Силикаты, входящие в состав минералов, в природных условиях разрушаются под действием воды и оксида углерода (IV) - выветривание горных пород:
Их практическое значение ничтожно. Используется в качестве пигмента, полирующего средства, является тепловым и электрическим изолятором. Это оранжевое, листовое твердое тело. В свете даже при температуре окружающей среды есть очень сильная коробка передач.
В свете силикон расплавляется и переходит в лейкон. Лак близок к силикону и также является сильным редуктором. При нагревании воздухом лейконы превращаются в двуокись кремния, и водород выделяется. На его долю приходится 12% общей коры. Приемлемо в кристаллических и аморфных формах. Свойства диоксида кремния изучались около 200 лет. В течение долгого времени диоксид кремния был помечен различными формулами. Он выдвинул гипотезу о полимерной структуре диоксида кремния. Двуокись кремния представляет собой бесцветный тяжеловодный материал, который может быть получен различными химическими реакциями.
(K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2)(полевой шпат) + CO 2 + 2H 2 O → (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O)(каолинит (глина)) + 4SiO 2 (кремнезём (песок)) + K 2 CO 3