Oddziaływanie krzemu z roztworem alkalicznym

Krzem istnieje w postaci dwóch modyfikacji, krystalicznej i amorficznej. Bardziej aktywna amorficzna modyfikacja. W moździerzu pocierać krzem. Proszek bezpostaciowego krzemu - brązowy. W probówce z amorficznym roztworem krzemu prilim. Gdy mieszanina jest podgrzewana, rozpoczyna się gwałtowna reakcja. Krzem reaguje z alkaliami, aby uwolnić wodór. W roztworze powstaje krzemian sodu.

Wyposażenie: porcelanowy moździerz z tłuczkiem, probówka z rurką parową, palnik.

Bezpieczeństwo. Przestrzegaj zasad pracy z alkaliami i gazami łatwopalnymi.

Formułowanie doświadczenia i tekstu - doktorat Paweł Bespalov.

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/ee05d9e6-4b54-4ce0-f06e-651ce04f6662/index.htm

Krzem

Krzem (Si). Ten pierwiastek chemiczny stanowi 1/4 składu skorupy ziemskiej. Kwarc, kryształ górski, piasek, glina, granit, mika, azbest to związki chemiczne krzemu

Krzem jest pierwiastkiem pośrednim (amfoterycznym) i może wykazywać zarówno właściwości metaliczne, jak i niemetaliczne. Może tworzyć związki chemiczne, zarówno z metalami, jak i niemetalami.

Czysty krzem jest chemicznie prostą substancją o kolorze szarym, twardym, ogniotrwałym i kruchym. Krystaliczny krzem ma metaliczny połysk i jest szeroko stosowany w przemyśle półprzewodników (jest półprzewodnikiem).

Krzem może przepływać w stanie krystalicznym (krzem krystaliczny) iw stanie amorficznym (krzem amorficzny). Krystaliczny krzem tworzy się przez ochłodzenie roztworu bezpostaciowego krzemu w roztopionym metalu. Z kolei krzem krystaliczny jest bardzo kruchym materiałem i łatwo kruszy się na bezpostaciowy proszek. Zatem amorficzny krzem reprezentuje fragmenty kryształów krzemu krystalicznego.

W stanie wolnym krzem jest dość trudny do uzyskania. Jego produkcja przemysłowa jest związana z odzyskiwaniem kwarcu, którego wzór chemiczny to SiO₂, Reakcja redukcji jest przeprowadzana za pomocą gorącego koksu (węgiel).

W laboratorium czysty krzem jest redukowany z piasku krzemionkowego z metalicznym magnezem przy użyciu następującej reakcji:

Podczas tej reakcji tworzy się brązowy proszek bezpostaciowego krzemu. Po podgrzaniu proszek może powoli reagować ze stężonymi roztworami alkaliów (na przykład wodorotlenku sodu NaOH)

Si + 2NaOH + H₂O → Na₂Sio₃+2H₂, - Powstała złożona substancja jest również nazywana ciekłym szkłem.

Interesujące jest, że aktywność chemiczna krzemu zależy od wielkości jego kryształów. Krystaliczny krzem jest mniej aktywny chemicznie niż amorficzny. Ta ostatnia łatwo reaguje z fluorem nawet w zwykłej temperaturze, aw temperaturze 400 - 600 0 C reaguje z tlenem, chlorem, bromem, siarką, tworząc odpowiednie związki chemiczne. W bardzo wysokich temperaturach krzem reaguje z azotem i węglem, tworząc odpowiednio azotek i węglik krzemu.

Jeśli próbujesz rozpuścić krzem w mieszaninie fluorowodoru HF (fluorowodorowego) i azotowego HNO₃ kwasy, reakcja nie będzie przebiegać. Ale jeśli przeprowadzisz reakcję chemiczną z zasadą, na przykład z wodorotlenkiem potasu, reakcja zajdzie z utworzeniem soli kwasu krzemowego

Jeśli tlenek krzemu (piasek) z koksem jest kalcynowany w piecu, otrzymuje się bardzo stałą substancję krystaliczną Carborund SiC

Sio₂ + 3C → SiC + 2CO

Karborund jest bardzo twardą i ogniotrwałą substancją. W przemyśle jest wytwarzany w dużych ilościach dzięki tym właściwościom. Co ciekawe, sieć krystaliczna karborundu jest podobna do sieci najtwardszej substancji - diamentu, ale w niej pojedyncze atomy węgla są równomiernie zastąpione atomami krzemu.

W wysokich temperaturach, a także podczas reakcji chemicznych pod działaniem kwasów na związki metali z krzemem, tworzy się silan SiH.₄.

Silan jest samozapalnym, bezbarwnym gazem. Może zapalić się w powietrzu, tworząc krzemionkę i wodę.

Jeśli tlenek krzemu jest SiO₂ ogrzewany w obecności węgla w strumieniu chloru, następnie zachodzi reakcja chemiczna z utworzeniem chlorku krzemu

Chlorek krzemu jest cieczą, której temperatura wrzenia wynosi tylko 54 0 C. Chlorek krzemu łatwo rozpuszcza się w wodzie z utworzeniem roztworu dwóch kwasów: krzemowego i chlorowodorowego

Jeśli ta reakcja chemiczna przebiega w atmosferze wilgotnego powietrza, podczas tworzenia dwóch kwasów pojawi się gęsty dym.

SiF fluorku krzemu₄ - powstały w wyniku reakcji chemicznej kwasu fluorowodorowego i tlenku krzemu

Fluorek krzemu jest bezbarwnym gazem o „silnym” zapachu. Oprócz chlorku krzemu, w wodzie gaz ten tworzy dwa kwasy: krzem i fluorowodór. Co ciekawe, fluorek krzemu może wchodzić w interakcje z kwasem fluorowodorowym, tworząc kwas heksafluorokrzemowy, którego wzór chemiczny to H₂SiF₆. Jego sole i sam kwas są trujące.

http://www.kristallikov.net/page115.html

W większości reakcji Si działa jako środek redukujący:

W niskich temperaturach krzem jest chemicznie obojętny, a po podgrzaniu jego reaktywność gwałtownie wzrasta.

1. Oddziałuje z tlenem w T powyżej 400 ° C:

Si + O₂ = SiO₂ tlenek krzemu

2. Reaguje z fluorem już w temperaturze pokojowej:

Si + 2F₂ = SiF₄ tetrafluorek krzemienia

3. Z pozostałymi halogenami reakcje przebiegają w temperaturze = 300 - 500 ° C

4. W przypadku pary siarki w temperaturze 600 ° C tworzy się dwusiarczek:

5. Reakcja z azotem zachodzi powyżej 1000 ° C:

6. W temperaturze = 1150 ° C reaguje z węglem:

Sio₂ + 3С = SiС + 2СО

Twardość karborund jest bliski diamentowi.

7. Krzem nie reaguje bezpośrednio z wodorem.

8. Krzem jest odporny na kwasy. Oddziałuje tylko z mieszaniną kwasów azotowego i fluorowodorowego (fluorowodorowego):

9. reaguje z roztworami alkalicznymi, tworząc krzemiany i uwalnianie wodoru:

10. Redukcyjne właściwości krzemu służą do oddzielania metali od ich tlenków:

2MgO = Si = 2Mg + SiO₂

W reakcjach z metalami Si utleniaczem jest:

Krzem tworzy krzemki z s-metalami i większością d-metali.

Skład krzemków tego metalu może być inny. (Na przykład FeSi i FeSi₂; Ni₂Si i NiSi₂.) Jednym z najbardziej znanych krzemków jest krzemek magnezu, który można otrzymać przez bezpośrednie oddziaływanie prostych substancji:

Silan (monosilan) SiH₄

Silany (wodorki krzemu) Si_nH_{2n + 2}, (por. alkany), gdzie n = 1-8. Silany są analogami alkanów, różnią się od nich niestabilnością łańcuchów Si-Si-.

Monosilan SiH₄ - bezbarwny gaz o nieprzyjemnym zapachu; rozpuszczony w etanolu, benzynie.

1. Rozkład krzemku magnezu kwasem chlorowodorowym: Mg₂Si + 4HCI = 2MgCI₂ + SiH₄

2. Redukcja halogenków Si za pomocą wodorku litowo-glinowego: SiCl₄ + LiAlH₄ = SiH₄↑ + LiCl + AlCl₃

Silan jest silnym środkiem redukującym.

1.SiH₄ jest utleniany przez tlen nawet w bardzo niskich temperaturach:

2. SiH₄ łatwo hydrolizowany, zwłaszcza w środowisku zasadowym:

Tlenek krzemu (IV) (krzemionka) SiO₂

Krzemionka występuje w postaci różnych form: krystalicznej, bezpostaciowej i szklistej. Najczęstszą postacią krystaliczną jest kwarc. Wraz ze zniszczeniem skał kwarcowych powstają piaski kwarcowe. Kwarcowe monokryształy są przezroczyste, bezbarwne (kryształ górski) lub zabarwione zanieczyszczeniami w różnych kolorach (ametyst, agat, jaspis itp.).

Amorficzny SiO₂ występuje w postaci opalizującego minerału: żel krzemionkowy jest sztucznie złożony z cząstek koloidalnych SiO₂ i jest bardzo dobrym adsorbentem. Ciepliste SiO₂ znany jako szkło kwarcowe.

Właściwości fizyczne

W wodzie SiO₂ rozpuszcza się bardzo nieznacznie, w rozpuszczalnikach organicznych również praktycznie się nie rozpuszcza. Krzemionka jest dielektrykiem.

Właściwości chemiczne

1. SiO₂ - tlenek kwasu, a zatem amorficzna krzemionka powoli rozpuszcza się w wodnych roztworach alkaliów:

2. SiO₂ oddziałuje również po podgrzaniu z tlenkami podstawowymi:

3. Będąc nielotnym tlenkiem, SiO₂ wypiera dwutlenek węgla z Na₂CO₃ (podczas syntezy):

4. Krzemionka reaguje z kwasem fluorowodorowym, tworząc kwas fluorowodorowy H₂SiF₆:

5. W 250 - 400 ° С SiO₂ oddziałuje z gazowym HF i F₂, tworzenie tetrafluorosilanu (tetrafluorek krzemu):

Kwas krzemowy

- kwas ortokrzemowy H₄Sio₄;

- kwas metakrzemowy (krzemowy) H₂Sio₃;

- kwasy di- i polikrzemowe.

Wszystkie kwasy krzemowe są słabo rozpuszczalne w wodzie, łatwo tworzą roztwory koloidalne.

Sposoby uzyskania

1. Osadzanie kwasów z roztworów krzemianów metali alkalicznych:

2. Hydroliza chlorosilanów: SiCl₄ + 4H₂O = H₄Sio₄ + 4HCl

Właściwości chemiczne

Kwasy krzemowe są bardzo słabymi kwasami (słabszymi niż kwas węglowy).

Po podgrzaniu są odwodnione, tworząc krzemionkę jako produkt końcowy.

Krzemiany - sole kwasu krzemowego

Ponieważ kwasy krzemowe są wyjątkowo słabe, ich sole w roztworach wodnych są silnie hydrolizowane:

Sio₃ 2- + H₂O = HSiO₃ - + OH - (medium alkaliczne)

Z tego samego powodu, gdy dwutlenek węgla przechodzi przez roztwory krzemianów, kwas krzemowy jest z nich wypierany:

Reakcję tę można uznać za reakcję jakościową na jony krzemianowe.

Wśród krzemianów tylko Na jest wysoce rozpuszczalny.₂Sio₃ i K₂Sio₃, które nazywane są szkłem rozpuszczalnym, a ich roztwory wodne są ciekłym szkłem.

Szkło

Zwykłe szkło okienne ma skład Na₂O • CaO • 6SiO₂, to jest mieszanina krzemianów sodu i wapnia. Jest wytwarzany przez topienie sody Na₂CO₃, wapień SASO₃ i piasek sio₂;

Cement

Spoiwo proszkowe, które podczas interakcji z wodą tworzy plastyczną masę, która z czasem zamienia się w ciało podobne do litej skały; główny materiał budowlany.

Skład chemiczny najczęściej stosowanego cementu portlandzkiego (w% masowych) wynosi 20–23% SiO₂; 62 - 76% CaO; 4 - 7% Al₂O₃; 2-5% Fe₂O₃; 1-5% MgO.

http://examchemistry.com/content/lesson/neorgveshestva/kremnyi.html

Si + NaOH + H2O =? równanie reakcji

Pilnie potrzebujesz pomocy! Jakie produkty powstają w wyniku oddziaływania krzemu z wodnym roztworem wodorotlenku sodu (Si + NaOH + H2O =?)? Napisz molekularne, pełne i skrócone równanie jonowe. Scharakteryzuj otrzymany związek. Z góry dziękuję!

W wyniku oddziaływania krzemu z wodnym roztworem wodorotlenku sodu (Si + NaOH + H2O =?), Tworzenie się średniej soli, metakrzemianu sodu i uwalnianie gazowego wodoru. Równanie reakcji molekularnej to:

W tym przypadku nie jest możliwe napisanie równania reakcji w formie jonowej, ponieważ oddziaływanie przebiega nie w roztworze, ale na granicy faz ciecz-ciało stałe Vaz.
Metakrzemian sodu jest białym ciałem stałym, którego kryształy topią się bez rozkładu po podgrzaniu. Rozpuszcza się w zimnej wodzie (ulega hydrolizie w anionie), stężony roztwór jest koloidalny („płynne szkło”, zawiera hydrosol). Rozkłada się w gorącej wodzie, reaguje z kwasami, zasadami, dwutlenkiem węgla.

W przemyśle metakrzemian sodu otrzymuje się przez stopienie dwutlenku krzemu z wodorotlenkiem () lub węglanem sodu (), jak również rozkładem ortokrzemianu sodu ().

http://ru.solverbook.com/question/si-naoh-h2o-uravnenie-reakcii/

Si + NaOH =? równanie reakcji

Utwórz równanie chemiczne zgodnie ze schematem Si + NaOH =? Opisz związek wodorotlenek sodu: podaj jego podstawowe właściwości fizyczne i chemiczne, wskaż metody produkcji. Z góry dziękuję.

W wyniku rozpuszczenia bezpostaciowego krzemu w stężonym roztworze wodorotlenku sodu (Si + NaOH =?), Powstaje sól środkowa, ortokrzemian sodu, jak również uwalnianie gazowego wodoru. Równanie reakcji molekularnej to:

Wodorotlenek sodu (soda kaustyczna, soda kaustyczna) to białe, bardzo higroskopijne kryształy, które topią się. Rozpuszcza się w wodzie z uwolnieniem dużej ilości ciepła z powodu tworzenia się hydratów. Łatwo absorbuje dwutlenek węgla z powietrza, stopniowo zmieniając się w węglan sodu.
Wodorotlenek sodu reaguje z kwasami tworząc sole i wodę (reakcja neutralizacji):

Roztwór wodorotlenku sodu zmienia kolor wskaźników, na przykład po dodaniu lakmusu, fenoloftaleiny lub oranżu metylowego do roztworu tej zasady, ich kolor zmieni się odpowiednio na niebieski, karmazynowy i żółty.
Wodorotlenek sodu reaguje z roztworami soli (jeśli zawierają metal zdolny do tworzenia nierozpuszczalnej zasady) i tlenkami kwasowymi:

Głównym sposobem uzyskania wodorotlenku sodu jest elektroliza wodnego roztworu chlorku sodu:

Oprócz elektrolitycznej metody wytwarzania wodorotlenku sodu czasami stosuje się starszą metodę - gotowanie roztworu sody z wapnem gaszonym:

http://ru.solverbook.com/question/si-naoh-uravnenie-reakcii/

CHEMEGE.RU

Przygotowanie do egzaminu z chemii i olimpiad

Chemia krzemu

Krzem

Pozycja w układzie okresowym pierwiastków chemicznych

Krzem znajduje się w głównej podgrupie grupy IV (lub w grupie 14 w nowoczesnej formie PSCE) iw trzecim okresie okresowego układu pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejew.

Struktura elektronowa krzemu

Elektroniczna konfiguracja krzemu w stanie podstawowym:

+14Si 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2

Elektroniczna konfiguracja krzemu w stanie wzbudzonym:

+14Si * 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3

Atom krzemu zawiera na poziomie energii zewnętrznej 2 niesparowane elektrony i 1 niedzieloną parę elektronową w stanie energii gruntu i 4 niesparowane elektrony w stanie energii wzbudzonej.

Stopień utlenienia atomu krzemu wynosi od -4 do +4. Typowe stany utleniania to -4, 0, +2, +4.

Właściwości fizyczne, metody uzyskiwania i bycia w przyrodzie krzemu

Krzem jest drugim najczęściej występującym pierwiastkiem na Ziemi po tlenu. Występuje tylko w postaci związków. SiO krzemionka₂ tworzy dużą liczbę substancji naturalnych - kryształ górski, kwarc, krzemionka.

Prosta substancja krzemowa - kryształ atomowy o ciemnoszarym kolorze z metalicznym połyskiem, raczej delikatny. Temperatura topnienia 1415 ° C, gęstość 2,33 g / cm3. Półprzewodnik.

Reakcje jakościowe

Wysokiej jakości reakcja na jony krzemianowe SiO₃ 2- - oddziaływanie soli krzemianowych z mocnymi kwasami. Kwas krzemowy jest słaby. Jest łatwo uwalniany z roztworów soli kwasu krzemowego pod wpływem działania silniejszych kwasów.

Na przykład, jeśli silnie rozcieńczony roztwór kwasu chlorowodorowego zostanie dodany do roztworu krzemianu sodu, to kwas krzemowy nie zostanie uwolniony jako osad, ale jako żel. Rozwiązanie będzie mętne i „twardnieje”.

Na₂Sio₃ + 2HCl = H₂Sio₃ + 2 NaCl

Doświadczenie wideo dotyczące interakcji krzemianu sodu z kwasem chlorowodorowym (wytwarzanie kwasu krzemowego) można zobaczyć tutaj.

Związki krzemu

Główne stany utleniania krzemu to +4, 0 i -4.

http://chemege.ru/silicium/

Krzem - ogólna charakterystyka pierwiastka i właściwości chemiczne

Miejsce krzemu w układzie okresowym

Krzem znajduje się w 14 grupie układu okresowego pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejew.

Na poziomie energii zewnętrznej atomu węgla zawiera 4 elektrony, które mają konfigurację elektronów 3s 2 3p 2. Krzem wykazuje stopień utlenienia -4, +2, +4. Krzem jest typowym niemetalem, w zależności od rodzaju transformacji, element może być środkiem utleniającym i środkiem redukującym.

Alotropia krzemowa

Krystaliczny krzem jest ciemnoszarą substancją o metalicznym połysku, dużej twardości, kruchej, półprzewodnikowej; t ° pl. 1415 ° C; t ° kip 2680 ° C

Ma strukturę podobną do diamentu (sp 3 - hybrydyzacja atomów krzemu) i tworzy silne kowalencyjne wiązania σ. Jest obojętny.

Amorficzny krzem - brązowy proszek, higroskopijny, bardziej reaktywny.

Uzyskiwanie krzemu

1) 2С + Si +4 O₂ - t ° → Si 0 + 2CO

2) 2Mg + Si +4 O₂ - t ° → 2MgO + Si 0

Znalezienie krzemu w przyrodzie

Krzem jest drugim najczęściej występującym pierwiastkiem na Ziemi po zawartości tlenu, a jego zawartość w skorupie ziemskiej wynosi 27,6% (wag.). Występuje tylko w postaci związków.

Tlenek krzemu tworzy dużą liczbę naturalnych substancji - kryształu górskiego, kwarcu, krzemionki. Tworzy podstawę wielu kamieni półszlachetnych - agatu, ametystu, jaspisu itp.
Krzem jest również częścią minerałów tworzących skały - krzemianów i glinokrzemianów - skalenia, iłów, miki itp.

Właściwości chemiczne Si

Typowa aktywność medium niemetalicznego.

Jako środek redukujący:
1) Z tlenem
Si 0 + O₂ - t ° → Si +4 O₂

2) Z halogenami, z fluorem bez ogrzewania.
Si 0 + 2F₂ → SiF₄Idź

3) Z węglem
Si 0 + C - t ° → Si + 4 C

(SiC - karborund - twardy, używany do szlifowania)

5) Nie reaguje z kwasami. Rozpuszcza się tylko w mieszaninie kwasu azotowego i fluorowodorowego:
3Si + 4HNO₃ + 18HF → 3H₂[SiF₆] + 4NO + 8H₂O

6) Z alkaliami (po podgrzaniu):
Si 0 + 2 NaOH + H₂O → Na₂Si +4 O₃+ 2H₂Idź

6) Z metalami (tworzą się krzemki):
Si 0 + 2Mg - t ° → Mg₂Si-4

Przez rozkład krzemków metali kwasem otrzymuje się silan (SiH₄)
Mg₂Si + 2H₂TAK₄ → SiH₄+ 2MgSO₄

http://himege.ru/kremnij-ximicheskie-svojstva/

§ 3. Krzem

Najbliższy analog węgla, krzemu, jest trzecim najbardziej rozpowszechnionym (po tlenie i wodorze): stanowi 16,7% całkowitej liczby atomów w skorupie ziemskiej. Jeśli węgiel może być uważany za główny element życia organicznego, wówczas krzem odgrywa podobną rolę w odniesieniu do stałej skorupy ziemskiej, ponieważ główna część jego masy składa się ze skał krzemianowych, które są związkami krzemu z tlenem i wieloma innymi pierwiastkami.

Krzem pierwiastkowy można uzyskać przez redukcję jego dwutlenku (SiC) za pomocą magnezu. Reakcja rozpoczyna się, gdy mieszanina drobno zmielonych substancji zostanie zapalona i postępuje zgodnie z równaniem

Sio₂ + 2Mg = 2MgO + Si

Do uwalniania z MgO i nadmiaru SiO₂ produkt reakcji traktuje się kolejno kwasami chlorowodorowymi i fluorowodorowymi.

1) W praktyce krzem jest zwykle uzyskiwany jako stop z żelazem (żelazokrzemem) w wyniku silnego żarzenia mieszaniny SiO.₂, rudy żelaza i węgiel. Najważniejszym zastosowaniem żelazokrzemu jest metalurgia, gdzie stosuje się go do wprowadzania krzemu do różnych gatunków stali specjalnych i żeliwa.

Właściwości krzemu są silnie zależne od wielkości jego cząstek. Uzyskane - gdy SiO jest zredukowane₂ amorficzny krzem magnezu jest brązowym proszkiem. Przez przekrystalizowanie go z niektórych stopionych metali (na przykład Zn), krzem można otrzymać w postaci szarych, stałych, ale raczej kruche kryształy o gęstości 2,4. Krzem topi się w temperaturze 1415 ° C i wrze w temperaturze 2620 ° C.

Krystaliczny krzem jest chemicznie raczej obojętny, podczas gdy amorficzny jest znacznie bardziej reaktywny. W przypadku fluoru reaguje w normalnych warunkach, z tlenem, chlorem i siarką - około –500 ° C W bardzo wysokich temperaturach krzem można również łączyć z azotem i węglem. Jest rozpuszczalny w wielu stopionych metalach, az niektórymi z nich tworzy związki (na przykład Mg₂ Si), zwane krzemkami.

Kwasy na krzemie w normalnych warunkach nie działają (z wyjątkiem mieszaniny HF + HNO₃ ). Alkalia z ewolucją wodoru przekształcają je w sole kwasu krzemowego:

Najbardziej charakterystycznym i stabilnym związkiem krzemu jest jego dwutlenek (SiO₂ ), formowanie które z elementów ma bardzo duże wydzielanie ciepła:

Ditlenek krzemu jest bezbarwnym ciałem stałym, topiącym się tylko w 1713 ° C

Wolna krzemionka (inaczej krzemionka, bezwodnik krzemowy) występuje głównie w postaci minerału kwarcowego, który stanowi podstawę zwykłego piasku. Ten ostatni jest jednym z głównych produktów niszczenia skał, a jednocześnie jednym z najważniejszych materiałów budowlanych, których światowe zużycie wynosi około 500 milionów ton rocznie. Wolny dwutlenek krzemu stanowi około 12% masy skorupy. Znacznie więcej SiO₂ (około 43% masy skorupy ziemskiej) jest chemicznie związane w składzie różnych skał. Ogólnie więc skorupa ziemska składa się w ponad połowie z krzemionki.

2) Duże przezroczyste kryształy kwarcu (gęstość 2,65) są często nazywane kryształami górskimi, odmianą w kolorze fioletowym - ametystem itp. Małe modyfikacje krzemionki krystalicznej (z domieszkami innych substancji) obejmują agat, jaspis itp.

3) Na podstawie SiO₂ przygotowanie ważnego materiału ogniotrwałego - dinas. Ten ostatni uzyskuje się przez prażenie w kruszonym kwarcu 1500 ° С, do którego dodaje się 2–2,5% wapna. Cegła Dinas zmiękcza tylko około 1700 ° C i służy w szczególności do układania sklepień pieców martenowskich.

W wodzie SiO₂ praktycznie nierozpuszczalny. Kwasy nie działają na nie, z wyjątkiem HF, który reaguje zgodnie z planem:

Alkalia stopniowo przenoszą SiO₂ do roztworu, tworząc odpowiednie sole kwasu krzemowego (zwane krzemianem lub krzemianami), na przykład w reakcji:

W praktyce sole krzemianowe zazwyczaj otrzymuje się przez stopienie SiO₂ z odpowiednimi węglanami, z których CO jest uwalniany w wysokiej temperaturze₂, na przykład według schematu:

W rezultacie reakcja jest zredukowana do uwalniania kwasu węglowego za pomocą kwasu krzemowego.

Sole krzemianowe są z reguły bezbarwne, ogniotrwałe i praktycznie nierozpuszczalne w wodzie. Wśród bardzo niewielu rozpuszczalnych jest Na₂ Si0₃. W praktyce sól ta jest często nazywana „szkłem rozpuszczalnym”, a jej roztwory wodne - „płynne szkło”.

4) Produkcja krzemianu sodu osiąga bardzo duże rozmiary (około setek tysięcy ton rocznie), ponieważ „płynne szkło” jest używane do wzmacniania gleby podczas prac budowlanych i w wielu gałęziach przemysłu. Roztwory należy przechowywać w naczyniach z gumowymi zatyczkami (szkło i korowa mocno przylegają do szyi).

Ponieważ kwas krzemowy jest bardzo słaby, „ciekłe szkło” wykazuje ostrą zasadową reakcję w wyniku hydrolizy, podczas gdy krzemiany słabych zasad są praktycznie hydrolizowane w roztworze

całkowicie Z tego samego powodu kwas krzemowy jest uwalniany z roztworów jego soli z wieloma innymi kwasami, w tym z węglem.

Jeśli kwas węglowy w roztworze rozpuszcza kwas krzemowy z jego soli, to po rozżarzeniu, jak wspomniano powyżej, następuje odwrotność. Pierwszy kierunek jest spowodowany niższą wytrzymałością (stopniem dysocjacji) kwasu krzemowego, drugą względem jego mniejszej lotności po podgrzaniu. Ponieważ pewna liczba kwasów w ich lotności porównawczej może się znacznie różnić od siły tych samych kwasów, kierunek reakcji uwalniania w roztworze, z jednej strony, i podczas żarzenia, z drugiej strony, może być również całkiem inny, jak widać na poniższym rysunku jako przykład schematu:

Wolny kwas krzemowy jest praktycznie nierozpuszczalny w wodzie (w postaci prawdziwego roztworu). Jednak łatwo tworzy roztwory koloidalne i dlatego zazwyczaj wytrąca się tylko częściowo. Osad ma postać bezbarwnej galaretki, a jego skład odpowiada nieprostemu wzorowi H₂ Sio₃ (kwas metakrytowy) lub H₄ Sio₄ (kwas ortokrzemowy) i częściej - xSiO₂ · YH₂ O z wartościami xiy zmieniającymi się w zależności od warunków opadów. Gdy x> 1, otrzymuje się różne kwasy polikrzemowe, których pochodne pod względem składu chemicznego można uważać za wiele minerałów.

5) Rozpuszczona część kwasu krzemowego jest bardzo mało zdysocjowana (K₁ = 3 · 10 –1 0, K₂ = 2 · 10 –12). Naturalne uwodnione formy krzemionki zawierające x >> y występują w postaci nieorganicznych formacji - krzemu, opalu, tripoli itp., Jak również pozostałości skorup niegdyś żyjących najmniejszych organizmów morskich - diatomitu („ziemia infusor”). Tworzenie związków nadtlenkowych dla krzemu jest nietypowe, a pochodne nadkwasów tego pierwiastka nie są otrzymywane.

Sole kwasu krzemowego są znane dla postaci uwodnionych o najbardziej zróżnicowanych wartościach x i y. Produkty całkowitego lub częściowego zastąpienia w nich wodoru niektórymi metalami to tak zwane proste krzemiany. Przykładem jest mineralny azbest (Mg₃ H₄ Si₂ 0₉ lub 3MgO · 2H₂ O · 2SiO₂ ).

Skomplikowane krzemiany są znacznie bardziej powszechne w przyrodzie, jeśli chodzi o skład chemiczny wytwarzany głównie z kwasów o wzorze ogólnym xE₂ Oh₃ · YSiO₂ · ZH₂ O. Najważniejszymi związkami tego typu są glinokrzemiany (E = Al), zwłaszcza należące do grupy skaleni, które stanowią ponad połowę masy skorupy ziemskiej.

można nazwać ich głównymi przedstawicielami.

6) Przestrzenną strukturę wielu krzemianów badano za pomocą promieni rentgenowskich. Okazało się, że badane struktury można sklasyfikować z podziałem na niewielką liczbę typów różniących się od siebie charakterem kombinacji jonów SiO tetraedrycznych.₄ 4–.

Najprostsze anionowe krzemiany odpowiadają niektórym z tych typów. Jak widać z rys. 142, tutaj są przede wszystkim przypadki napełniania węzłów sieci pojedynczymi jonami SiO₄ 4–. Drugi typ charakteryzuje się obecnością jonów Si w miejscach sieci.₂ O₇ 6– (utworzone przez dwie czworościany SiO₄ 4– z jednym wspólnym kątem), trzeci to obecność cyklicznych jonów Si w miejscach sieci₃ O₉ 6– (utworzone przez trzy czworościany SiO₄ 4– z dwoma obszarami wspólnymi dla każdego z nich).

Inne typy struktur krzemianowych można nazwać strukturami grupowymi, ponieważ składają się one z teoretycznie nieskończonej liczby czworościanów Si.₄ 4–. Takie kombinacje (Rys. 143) mogą mieć charakter prostego łańcucha (A), podwójnego łańcucha (B) lub płaszczyzny (C). Wreszcie istnieją typy reprezentujące trójwymiarową strukturę. We wszystkich takich sieciach niektóre jony Si 4+ można zastąpić jonami Al 3+ itp., A niektóre jony O 2– można zastąpić jonami OH itp. Jednak część jonów krzemianowych (K +, Na + itd.) Mogą znajdować się między łańcuchami lub płaszczyznami, jak również między strukturą trójwymiarową.

Pod połączonym działaniem różnych czynników naturalnych, głównie dwutlenek węgla i woda, naturalne krzemiany, glinokrzemiany itp. Są stopniowo niszczone („zwietrzały”), a produkty rozpuszczalne są odprowadzane przez wodę do oceanu i częściowo nierozpuszczalne na miejscu lub wywieziony na morze. Głównymi nierozpuszczalnymi produktami degradacji o najbardziej powszechnym charakterze glinokrzemianów są krzemionka (SiO₂ ), osiadając w postaci piasku i kaolinu (H₄ Al₂ Si₂ O₉, lub al₂ O₃ · 2SiO₂ · 2H₂ O), która jest podstawą zwykłych glinek (zabarwionych brązowymi zanieczyszczeniami tlenku żelaza) i, w czystszym stanie, czasami tworzy osady białej gliny. Proces ich powstawania podczas niszczenia glinokrzemianu można przedstawić za pomocą następującego przybliżonego schematu:

Piasek i glina tworzą bazę mineralną wszystkich rodzajów gleby. Charakter tego ostatniego zależy głównie od warunków temperatury i wilgotności obszaru (rys. 144).

Z krzemianów otrzymanych sztucznie nierozpuszczalnych w wodzie najważniejsze jest szkło, znane ludzkości od czasów starożytnych. Skład „normalnego” szkła wyraża się wzorem Na₂ CaSi₆ O₁₄ lub Na₂ O · CaO · 6SiO₂. Dość blisko jest zwykłe szkło okienne. Dzięki odpowiednim zmianom tej podstawowej kompozycji możliwe jest uzyskanie różnych specjalnych rodzajów szkieł, charakteryzujących się różnymi właściwościami wymaganymi dla poszczególnych zastosowań.

Głównymi źródłowymi produktami produkcji szkła są soda, wapień i piasek. Proces tworzenia „normalnego” szkła można wyrazić równaniem:

Mieszaninę materiałów wyjściowych ogrzewa się do około 1400 ° C i stopioną masę utrzymuje się aż do całkowitego usunięcia gazów, po czym pobiera się ją do dalszej obróbki.

7) Przy produkcji szkła soda jest często zastępowana tańszą mieszaniną siarczanu sodu i węgla. W tym przypadku reakcja przebiega zgodnie z następującym równaniem:

8) Badania z wykorzystaniem promieni rentgenowskich wykazały, że stan szklisty substancji (jak ciecz) różni się od stanu krystalicznego niepełnym uporządkowaniem względnej pozycji poszczególnych elementów sieci przestrzennej. Na rys. 145 przedstawia schematy konstrukcji Al₂ O₃ w stanach krystalicznych (L) i szklistych (B). Jak widać z tych schematów, charakterystyczne dla AI sieci krystalicznej₂ O₃ sześciokąty w stanie szklistym nie są ściśle dojrzałe, ale ogólny charakter lokalizacji cząstek jest nadal podobny do tego, który zachodzi w krysztale.

Pokazane na rys. Schemat struktury szkła krzemianowo-sodowego daje wyobrażenie o umieszczeniu jonów metalicznych w sieci: te ostatnie są ułożone w próżniach sieci krzemianowej bez wyraźnej sekwencji. Ponieważ nie ma ściśle regularnego powtarzania elementów strukturalnych w tej siatce, jej poszczególne połączenia charakteryzują się nierówną wytrzymałością. Dlatego szkło, w przeciwieństwie do kryształu, nie ma określonej temperatury topnienia, aw procesie ogrzewania stopniowo zmiękcza.

9) Całkiem niedawno, produkcja szkła kwarcowego, które jest prawie czystą krzemionką według składu chemicznego (SiO₂ ). Jego najcenniejszą przewagą nad zwykłymi jest około 15 razy niższy współczynnik rozszerzalności cieplnej. Dzięki temu wyroby kwarcowe przenoszą bardzo ostre zmiany temperatury bez pękania: można na przykład podgrzać je do czerwoności i natychmiast zanurzyć w wodzie. Z drugiej strony szkło kwarcowe prawie nie zatrzymuje promieni ultrafioletowych, które są silnie absorbowane przez zwykłe szkło. Wadą szkła kwarcowego jest jego większa kruchość w porównaniu do normalnej.

Chociaż szkło jako całość jest praktycznie nierozpuszczalne, woda częściowo rozkłada je z powierzchni, wypłukując głównie sód. Kwasy (z wyjątkiem kwasu fluorowodorowego) działają jak woda, szkło, które przez pewien czas miało kontakt z wodą lub kwasami, praktycznie nie jest przez nie niszczone. Wręcz przeciwnie, ze względu na silną przewagę SiO₂ w składzie szkła wpływ na niego zasad ma długi charakter. Dlatego ciecze alkaliczne przechowywane w naczyniach szklanych zwykle zawierają zanieczyszczenia rozpuszczalnych krzemianów.

Pochodne halogenkowe krzemu o ogólnym wzorze SiF₄ można uzyskać przez bezpośrednią syntezę według schematu: Si + 2G₂ = SiG₄. Halides SiG₄ bezbarwny. W normalnych warunkach SiF₄ gazowy, SiCl₄ i sibr₄ są ciecze, sij₄ - ciało stałe.

Właściwości chemiczne halogenków. krzem jest najbardziej charakterystyczny dla nich energiczne oddziaływanie z wodą według schematu:

W przypadku ll, Br i J równowaga jest prawie całkowicie przesunięta w prawo, podczas gdy w przypadku F reakcja jest odwracalna. Ze względu na tworzenie się cząstek stałych podczas hydrolizy SiO₂ (dokładniej xSiC₂ · YN₂ O) Dary halogenków krzemu palą się w wilgotnym powietrzu.

10) Niektóre stałe halogenki krzemu są porównywane poniżej:

Znaczne ilości SiF₄ są uzyskiwane jako produkt uboczny wytwarzania superfosfatu. Fluorek krzemu jest bardzo trujący.

Podczas interakcji SiF₄ złożony kwas fluorowodorowy powstaje z HF:

W parach ta reakcja jest zauważalnie odwracalna, ale w roztworze wodnym jej równowaga jest przesunięta w prawo. Podobne kwasy złożone H₂ SiF₆ z innymi halogenkami nie powstają.

Wolny H₂ SiF₆ jest silnym kwasem dwuzasadowym. Większość jego soli (fluorokrzemianu lub fluorokrzemianów) jest bezbarwna i dobrze rozpuszczalna w wodzie.

11) Ze względu na powstawanie H₂ SiF₆ Schemat hydrolizy SiF₄ dokładniej wyrażone równaniem:

Z tego mopsa zwykle otrzymuje się kwas solny.

Wolny H₂ SiF₆ stosowane w warzeniu (jako środek dezynfekujący) i słabo rozpuszczalne fluorokrzemiany Na i Ba - do zwalczania szkodników rolnictwa. W budownictwie stosuje się wysoko rozpuszczalne fluorokrzemiany Mg, Zn i Al pod nazwą techniczną „Fluates” (w celu nadania wodoszczelności powierzchniom cementowanym).

12) Biały siarczek krzemu (SiS₂ ) utworzony przez połączenie „amorficznego” krzemu z siarką. Woda powoli rozkłada się na SiO.₂ i H₂ S.

13) Kombinacja krzemu z azotem występuje tylko powyżej 1300 ° C Powstały azotek krzemu (Si₃ N₄ ) jest białym proszkiem. Podczas gotowania z wodą powoli hydrolizuje do SiO.₂ i NNZ.

14) Kiedy świeci mieszanina SiO₂ z węglem w piecu elektrycznym do 2000 ° C powstaje węglik krzemu (SiC), zwykle nazywany karborundem. Reakcja przebiega według równania: SiO₂ +3C = 2CO + SiC. Czysty karborund to bezbarwne kryształy, a produkt techniczny jest zwykle malowany zanieczyszczeniami w ciemnym kolorze. Ze względu na właściwości karborundu jego twardość jest najbardziej istotna, a zarazem twardość diamentu. Dlatego karborund jest szeroko stosowany do przetwarzania materiałów stałych. W szczególności zazwyczaj wykonuje się z nich kręgi szlifierek.

15) Karborund ma dość wysoką przewodność elektryczną i jest stosowany w produkcji pieców elektrycznych. Częściej używane do tego tak zwanego. krzemian, otrzymywany przez prażenie w temperaturze 1500 ° C (w atmosferze CO lub N₂ a) masa utworzona z mieszaniny karborundu, krzemu i gliceryny. Silite charakteryzuje się wytrzymałością mechaniczną, odpornością chemiczną i dobrą przewodnością elektryczną (która wzrasta wraz ze wzrostem temperatury).

Związki wodorowe krzemu (silikony lub silany) otrzymuje się w mieszaninie ze sobą iz wodorem pod działaniem rozcieńczonego HCl na krzemku magnezu (Mg₂ Si). Skład i wzory strukturalne krzemu (SiH₄, Si₂ H₆ itd. aż do ostatniego znanego terminu - Si₆ H₁₄ ) są podobne do węglowodorów serii metanu. Istnieje wiele podobieństw w odniesieniu do właściwości fizycznych. Przeciwnie, ogólne właściwości chemiczne obu klas związków są bardzo różne: w przeciwieństwie do bardzo obojętnych węglowodorów, silany są bardzo reaktywne. W powietrzu łatwo się zapalają i palą do SiO z dużą ilością ciepła₂ i woda przez reakcję, na przykład:

16) Wraz ze wzrostem liczby atomów krzemu w cząsteczce, stabilność silanów gwałtownie spada. Stałe pierwszych członków serii są wymienione poniżej:

Wszystkie silany są bezbarwne, mają charakterystyczny zapach i są bardzo trujące. Z wodą powoli rozkładają się z wydzielaniem wodoru według schematu, na przykład: SiH₄ + 4H₂ O = 4h₂ + Si (OH)₄.

17) W przypadku krzemu znanych jest wiele różnych związków krzemoorganicznych, pod wieloma względami podobnych do odpowiednich pochodnych węgla. Z reguły są odporne na powietrze i nierozpuszczalne w wodzie. Synteza wysokocząsteczkowych pochodnych tego typu otworzyła możliwość ich szerokiego praktycznego zastosowania do rozwoju lakierów i żywic charakteryzujących się wysoką stabilnością termiczną i wieloma innymi cennymi właściwościami.

http://www.xumuk.ru/nekrasov/x-03.html

Sód plus krzem

W normalnych warunkach krzem jest raczej obojętny, co tłumaczy się siłą jego sieci krystalicznej, oddziałuje on bezpośrednio z fluorem i jednocześnie wykazuje właściwości redukujące:

Reaguje z chlorem po podgrzaniu do 400–600 ° C:

Interakcja z tlenem

Pokruszony krzem reaguje z tlenem po podgrzaniu do 400–600 ° C:

Interakcja z innymi niemetalami

W bardzo wysokich temperaturach około 2000 ° C reaguje z węglem:

W 1000 ° C reaguje z azotem:

Nie oddziałuje z wodorem.

Oddziaływanie z halogenowodorkami

Reaguje z fluorowodorem w normalnych warunkach:

z chlorowodorem - w 300 ° C, z bromowodorem - w 500 ° C

Interakcja z metalami

Właściwości oksydacyjne krzemu są mniej charakterystyczne, ale przejawiają się w reakcjach z metalami, tworząc w ten sposób krzemki:

Interakcja z kwasami

Krzem jest odporny na kwasy, w środowisku kwaśnym jest pokryty nierozpuszczalną błoną tlenkową i jest pasywowany. Krzem oddziałuje tylko z mieszaniną kwasów fluorowodorowego i azotowego:

Interakcja z alkaliami

Rozpuszcza się w alkaliach, tworząc krzemian i wodór:

Pierwsze

Redukcja z tlenku magnezu lub aluminium:

Sio₂ + 2Mg = Si + 2MgO;

Redukcja koksu w piecach elektrycznych:

Sio₂ + 2C = Si + 2CO.

W tym procesie krzem jest dość zanieczyszczony węglikami krzemu.

Najczystszy krzem otrzymuje się przez redukcję czterochlorku krzemu wodorem w temperaturze 1200 ° C:

Również czysty krzem otrzymuje się przez termiczny rozkład silanu:

http://ido.tsu.ru/schools/chem/data/res/neorg/uchpos/text/g3_9_2.html

Sód plus krzem

Rozważmy zastosowanie opisanego algorytmu do wykonania zadania C2 w kilku kolejnych przykładach. Przypomnij sobie, że istotą zadania jest

Napisz równania czterech możliwych reakcji między wszystkimi proponowanymi substancjami, bez powtarzania pary odczynników.

Biorąc pod uwagę substancję: krzem, wodorowęglan sodu, wodorotlenek potasu, kwas solny.

1. Wykonaj pierwszy akapit algorytmu, biorąc pod uwagę, że kwas solny jest roztworem chlorowodoru. Ale stan wodorowęglanu sodu i wodorotlenku potasu nie jest nam dany, więc jeśli chcesz, możemy założyć, że są one nam dane jako substancje stałe, jeśli to pożądane - jako rozwiązania.

2. Przeprowadzamy drugi akapit, w skrócie oznaczający cechy substancji: w pierwszej linii - kwasowo-zasadowy, w drugim redoksie. Wynik jest następujący:

Wyjaśnienia: Krzem, jako substancja prosta, nie wchodzi w reakcje wymiany, ponieważ niemetalowy środek okresu wykazuje właściwości OM w słabym stopniu, zwłaszcza utleniającym (wielkość liter stanowiła próbę jakościowego scharakteryzowania siły manifestacji pewnych właściwości). Wodorowęglan sodu w reakcjach wymiany może uczestniczyć jako sól i kwas, praktycznie nie przejawia właściwości tlenu, ponieważ wszystkie elementy znajdują się w swoich stabilnych stanach utleniania. To samo można powiedzieć o właściwościach OB KON. HCl jest kwasem, może być środkiem utleniającym z powodu jonów wodorowych i bardzo słabym środkiem redukującym z powodu jonu chlorkowego.

3. Przewiduj reakcje. I tu natychmiast stajemy przed koniecznością poznania specyficznych właściwości krzemu. Pomimo dualności redoks i faktu, że zestaw zawiera substancję o podobnych właściwościach, trzeba wiedzieć, że krzem nie rozpuszcza się w kwasach. A także fakt, że dobrze rozpuszcza się w roztworach alkaliów, a reakcja idzie w parze z uwalnianiem wodoru.

Fakt, że reakcja przebiega z uwolnieniem wodoru, mówi, że czynnikiem utleniającym jest tutaj wodór, w stanie utlenienia +1, który jest częścią wody, a KOH odgrywa rolę medium.

Może powstać pytanie, dlaczego krzem nie jest utleniany jonami wodoru w roztworze kwasu? Powodem znanym z chemii metali jest pasywacja. Na powierzchni krzemu istnieje (lub natychmiast tworzy się) cienka warstwa tlenku krzemu nierozpuszczalna w wodzie i kwasach. Rolą KOH jako medium jest przekształcenie tej krzemionki w jon krzemianowy.

Tak więc dla pierwszej substancji uzyskujemy jedną możliwą reakcję zgodnie z następującym schematem:

Inne reakcje są dość oczywiste. Wodorowęglan sodu będzie reagował z alkaliami, tworząc średnią sól i z kwasem, ze względu na wydzielanie się gazu. KOH będzie naturalnie neutralizowany kwasem. W rezultacie mamy 4 schematy reakcji:

http://www.kontren.narod.ru/ege/c2_prim1.htm