1. Кремний. Кремний с чем реагирует?

5) С кислотами не реагирует(только с плавиковой кислотой Si +4 HF = SiF ₄ +2 H ₂ )

Кремний и его соединения

Кремний и его соединения. Важность соединений кремния в живой и неживой природе. Концепция силикатной промышленности.

Кремний был открыт и получен шведским химиком Йенсом Якобом Берцелиусом в 1823 году.

Кремний — второй по распространенности элемент в земной коре после кислорода (27,6% от массы). Он встречается в соединениях.

1s 2 2s 2p 6 3s 2 3p 2

Точки окисления: +4, -4.

Кремний — это простое вещество. Аллотропия кремния

Известны аморфные и кристаллические. кремний.

Кристаллическое, темно-серое вещество с металлическим блеском, высокой твердостью, хрупкое, полупроводник; p = 2,33 г/см3, температура плавления =1415°C; температура кипения. = 2680°C.

Он имеет алмазоподобную структуру и образует прочные ковалентные связи. Он инертен.

Аморфный — коричневый порошок, гигроскопичный, алмазоподобная структура, p = 2 г/см3, более реакционноспособный.

Получение кремния

1. в промышленности — нагревание угля с песком: 2C + SiO ₂ t˚ → Si + 2CO

2. в лаборатории — нагревание песка с магнием : 2Mg + SiO ₂ t˚ → Si + 2MgO Эксперимент.

Химические свойства кремния

Обычно неметаллические, инертные.

В качестве восстановителя:

1) Взаимодействие с кислородом.

В качестве окислителя:

Si 0 + O ₂ t˚ = Si +4 O ₂

2) Взаимодействие с фтором (без нагревания)

Si 0 + 2F ₂ = SiF ₄

1) Взаимодействие с металлами (образуются силициды):

Si 0 + 2Mg t˚ = Mg ₂ Si — 4

3) Взаимодействие с углеродом

Si 0 + C t˚ = Si +4 C

(SiC — карборунд — твердое вещество; используется для заточки и шлифовки).

4) С водородом кремний не реагирует. Силан ( SiH ₄ ) получают путем кислотного разложения силицидов металлов:

Он растворяется только в смеси азотной и плавиковой кислот:

6) Со щелочами (при нагревании):

Применение кремния

Кремний часто используется в качестве полупроводника в электронике. Добавки кремния Добавки в сплавы повышают их коррозионную стойкость. Силикаты, алюмосиликаты и кремнезем — важнейшее сырье для производства стекла и керамики, а также для строительной промышленности.

Соединения кремния

Силан — SiH ₄

Физические свойства: Бесцветный газ, токсичен, t° mel = -185°C, температура кипения. = -112°C.

Химические свойства:

Оксид кремния (IV) — (SiO ₂ ) _n

5) С кислотами не реагирует(только с плавиковой кислотой Si +4 HF = SiF ₄ +2 H ₂ )

Кремний

Кремний — это химический элемент с номером \(14\), относящийся к группе IVA третьего периода периодической таблицы.

Внешний слой атома кремния содержит четыре валентных электрона. Ему не хватает четырех электронов, чтобы заполнить его. По этой причине металлические соединения кремнию характеризуются степенью окисления \(-4\), в то время как при взаимодействии с более электрически заряженными неметаллами они имеют положительную степень окисления \(+2\) или \(+4\).

По обилию в земной коре. кремний Это второй по важности элемент после кислорода. Более половины земной коры состоит из соединений S кремния. Наземный оксид кремния ( IV ) Si O 2, причем наиболее распространенными являются силикаты и алюмосиликаты. Песок, кварц, горный хрусталь и аметист состоят из оксида. Гранит, полевой шпат и глина являются силикатами и алюмосиликатами.

Входит кремний и в составе живых организмов. Его соединения придают прочность стеблям растений, содержатся во внешних оболочках животных и образуют панцири и скелеты некоторых водных обитателей. У людей кремний содержится в волосах и ногтях.

Кремний имеет кристаллическую решетку, подобную решетке алмаза. Каждый атом кремния в своих кристаллах соединен с соседями четырьмя ковалентными связями. Благодаря такой структуре он обладает высокой твердостью.

Радиус атома кремния больше, чем радиус атома углерода, поэтому его кристаллы имеют больше свободных электронов, чем алмаз. Кремний проводит электричество, и его электропроводность увеличивается при повышении температуры или освещенности. Такие вещества называются полупроводниками.

В отличие от алмаза кремний Кремний — это черно-серое, непрозрачное вещество. Он имеет высокую температуру плавления (\(1428\) °C).

— В нормальных условиях кремний Реагирует с F ₂ При нормальных условиях он реагирует с F. ₂. При дальнейшем повышении температуры Si может реагировать с N и S :

Оксид кремния (IV) (кремнезе(м) SiO₂

Диоксид кремния встречается в различных формах: кристаллической, аморфной и стекловидной. Наиболее распространенной кристаллической формой является кварц. При дроблении кварцевой породы получается кварцевый песок. Монокристаллы кремнезема либо прозрачны, бесцветны (горный хрусталь), либо окрашены примесями в различные цвета (аметист, агат, яшма и т.д.).

Аморфный SiO₂ встречается в виде минерала опала: силикагеля, который состоит из коллоидного SiO₂ частиц и является очень хорошим адсорбентом. Стекло SiO₂ известно как кварцевое стекло.

Физические свойства

SiO₂ очень слабо растворим в воде и практически нерастворим в органических растворителях. Диоксид кремния является диэлектриком.

1.₂ — является кислотным оксидом и поэтому аморфен. кремнезеSiO является кислотным оксидом, поэтому он аморфен и медленно растворяется в водных растворах щелочей:

2) SiO₂ При нагревании он также вступает в реакцию с основными оксидами:

3. в виде нелетучего оксида, SiO₂ вытесняет углекислый газ из Na₂CO₃ (в слиянии):

4. кремнезем реагирует с плавиковой кислотой с образованием. кремнефтфтористоводородная кислота H₂SiF .₆:

5. при 250 — 400 °C SiO₂ реагирует с газом HF и F₂с образованием тетрафторсилана (тетрафторида). кремния):

Кремниевые кислоты являются очень слабыми кислотами (слабее угольной кислоты).

При нагревании они обезвоживаются и образуют конечный продукт. кремнезема

Поскольку кремниевые кислоты чрезвычайно слабы, их соли сильно гидролизуются в водных растворах:

SiO₃ 2- + Н₂O = HSiO₃ — + OH — (щелочь)

По этой же причине перенос углекислого газа через силикатный раствор приводит к сдвигу в них кремниевокислоты:

Эту реакцию можно считать качественной реакцией для силикатных ионов.

Среди силикатов только Na₂SiO₃ и K₂SiO₃SiO, которые называются растворимыми стеклами, а их водные растворы — жидкими стеклами.

Кристаллическое, темно-серое вещество с металлическим блеском, высокой твердостью, хрупкое, полупроводник; p = 2,33 г/см3, температура плавления =1415°C; температура кипения. = 2680°C.

Кремний. Свойства кремния.

Кремний (Si) — неметалл 4-й группы периодической таблицы Д.И. Менделеева. После кислорода кремний он является самым распространенным элементом в земной коре. Он имеет 2 стабильных изотопа: 28 Si, 29 Si, 30 Si. кремний В свободном виде он не встречается в природе.

Чаще всего он встречается в виде солей. кремниевых кислот и оксид кремний (кремнезе(например, м, песок, кварц). Они являются компонентом минеральных солей, слюды, талька и асбеста.

Свойства кремния.

— При температуре кремний Они вступают в реакцию с кислородом в воздухе:

При недостатке кислорода (дефиците) эта реакция может происходить:

SiO — монооксид, который также может образовываться в ходе реакции:

— В нормальных условиях кремний Реагирует с F ₂ При нормальных условиях он реагирует с F. ₂. При дальнейшем повышении температуры Si может реагировать с N и S :

— кремний Он вступает в реакцию с углеродом, образуя карборунд:

— Кремний растворим в смеси концентрированной азотной кислоты и плавиковой кислоты:

— Кремний растворим в водных щелочных растворах:

— При нагревании с оксидами кремний Диспропорциональность:

— При взаимодействии с металлами,кремний действует как окислитель:

Применение кремния.

Его наиболее важное применение — в производстве кремний Он используется в производстве сплавов для усиления алюминия, меди и магния, а также в производстве ферросиликатов, которые важны в производстве стали и полупроводников. Кристаллы кремния используются в солнечных батареях и в полупроводниковых приборах, таких как транзисторы и диоды.

Кремний также является сырьем для производства кремнийорМанниковые соединения или силоксаны, которые используются в виде масел, смазок, пластмасс и синтетических каучуков. Неорганические соединения кремния используется в производстве керамики и стекла, в качестве изоляционного материала и для пьезокристаллов.

Si 0 + O ₂ t˚ = Si +4 O ₂

Соединения кремния

Силаны (кремнево(доры) имеют общую формулу Si_nH_{2n+2 ,} с n = 1-8. Цепочки -Si-Si нестабильны.

Моносилан SiH₄ — это бесцветный, ядовитый газ с неприятным запахом.

• Окисляется кислородом даже при невысоких температурах. На воздухе он самовоспламеняется (часто со взрывом) с образованием SiO₂ и H₂O:

• Силан с легкостью гидролизуется водой и особенно легко щелочами:

Диоксид кремния (кремнезем)

Он встречается в природе. кремнезема

Диоксид кремния Он имеет атомную кристаллическую решетку. Он существует в кристаллической (минеральный хрусталь, аметист, агат, яшма), аморфной (опал) и стеклообразной форме (кварцевое стекло).

Химические свойства кремнезема

Диоксид кремния — Кислотный оксид. обладает слабыми окислительными свойствами

• Практически не растворяется в воде и органических растворителях.

• Взаимодействует с растворами и расплавами щелочей, образуя силикаты:

• Вытесняет углекислый газ при сплавлении с карбонатами щелочных металлов:

• Из всех кислот вступает в реакцию только с плавиковой кислотой, с образованием кремнийфтористоводородной кислоты:

• С газообразным фтороводородом взаимодействует при 250-400ºС с образованием тетрафторсилана:

• Взаимодействует с активными металлами при температуре выше 1000 °С с образованием кремния:

SiO₂ + 2Mg → Si + 2MgO

Силициды образуются в избытке восстановителя:

• Взаимодействует с неметаллами – с водородом в жестких условиях, с углеродом :

SiO₂ + 3C → SiC + 2CO

• При сплавлении реагирует с фосфатом кальция и углем :

Кремниевые кислоты и силикаты

Силициды — nSiO₂ — mH₂O

Кремниевые кислоты представляют собой соединения общей формулы nSiO₂ — mH₂O. Они очень слабые, плохо растворимы в воде и легко образуют коллоидные растворы.

Существуют ортокремниеваКремниевая кислота H₄SiO₄

Метакремниевая (кремниева(i) Кислота — H₂SiO₃

Ди – и поликремниевые кислоты

Подготовка кремниевыКислоты

• Действие сильных кислот на растворы силикатов щелочных металлов:

Химические свойства кремниевыКислоты

• кремниевая кислота реагирует только с сильными основаниями и их оксидами :

• При нагревании кремниевая кислота дегидратируется с образованием оксида и воды :

Силикаты – соли кремниевой кислоты

Большинство силикатов нерастворимы в воде. Растворимыми силикатами являются силикаты натрия и калия, растворы которых называют «жидким стеклом».