Siliciul reacţionează cu acidul sulfuric cu hidrogenul. Compușii siliciului și proprietățile lor. Întrebări pentru control

Acasă Unul dintre cele mai populare elemente din tehnologie și industrie este siliciul. Acesta își datorează proprietățile sale neobișnuite. Astăzi există o mulțime de compuși diferiți ai acestui element care joacă rol important

în sinteza și crearea de produse tehnice, vase, sticlă, echipamente, materiale de construcție și finisare, bijuterii și alte industrii.

Caracteristicile generale ale siliciului Dacă luăm în considerare poziția siliciului în tabel periodic

1. , atunci putem spune asta:
2. Situat în grupa IV a subgrupului principal.
3. Numărul de serie 14.
4. Masa atomică 28.086.
5. Simbol chimic Si.
6. Numele este siliciu, sau în latină - silicium.

Configurația electronică a stratului exterior este 4e:2e:8e.

Rețeaua cristalină a siliciului este similară cu cea a diamantului. Atomii sunt localizați la noduri; tipul său este cubic centrat pe față. Cu toate acestea, datorită lungimii mai mari a legăturii, proprietățile fizice ale siliciului sunt foarte diferite de proprietățile modificării alotropice a carbonului.

Proprietăți fizice și chimice

• Încă câteva variante ale dioxidului de siliciu:
• cuarţ;
• râu și;
• cremene;

feldspați. Utilizarea siliciului în astfel de forme se realizează în lucrări de construcții, tehnologie, electronică radio, industria chimică

, metalurgie. Toți oxizii enumerați împreună aparțin unei singure substanțe - silice.

Carbura de siliciu și aplicațiile sale Siliciul și compușii săi sunt reali. Un astfel de material este carborundul sau carbura acestui element. Formula chimică

Sic. Apare în natură ca mineral moissanit. ÎN formă pură

un compus de carbon și siliciu - acestea sunt cristale transparente frumoase care seamănă cu structurile de diamant. Cu toate acestea, în scopuri tehnice, se folosesc substanțe colorate în verde și negru.

• Principalele caracteristici ale acestei substanțe, care permit utilizarea acesteia în metalurgie, tehnologie și industria chimică, sunt următoarele:
• semiconductor cu decalaj larg;
• grad foarte ridicat de forță (7 pe scara Mohs);
• rezistent la temperaturi ridicate;

Toate acestea permit utilizarea carborundumului ca material abraziv în metalurgie și sinteza chimică. Și, de asemenea, pe baza sa pentru a produce LED-uri cu spectru larg, piese pentru cuptoare de sticlă, duze, torțe, bijuterii (moissanitul este evaluat mai mult decât zirconia cubică).

Silan și semnificația lui

Compusul hidrogen al siliciului se numește silan și nu poate fi obținut prin sinteză directă din materii prime. Pentru obținerea acestuia se folosesc siliciuri de diferite metale, care sunt tratate cu acizi. Ca rezultat, se eliberează gaz silan și se formează o sare metalică.

Lucrul interesant este că compusul în cauză nu se formează niciodată singur. Reacția are ca rezultat întotdeauna un amestec de mono-, di- și trisilan, în care atomii de siliciu sunt legați între ei în lanțuri.

Prin proprietățile lor, acești compuși sunt agenți reducători puternici. În același timp, ei înșiși sunt ușor oxidați de oxigen, uneori cu o explozie. Reacțiile cu halogenii sunt întotdeauna violente, cu o eliberare mare de energie.

Domeniile de aplicare a silanilor sunt următoarele:

1. Reacții de sinteză organică care au ca rezultat formarea unor compuși organosilici importante - siliconi, cauciucuri, etanșanți, lubrifianți, emulsii și altele.
2. Microelectronica (monitoare cu cristale lichide, circuite tehnice integrate etc.).
3. Obținerea polisiliciului ultra-pur.
4. Stomatologie pentru protezare.

Astfel, valoarea silanilor în lumea modernă ridicat.

Acid silicic și silicați

Hidroxidul elementului în cauză este diferiți acizi silicici. Evidențiați:

• meta;
• orto;
• acizi polisilicici și alți acizi.

Toți se unesc proprietăți generale- instabilitate extremă în stare liberă. Se descompun ușor sub influența temperaturii. În condiții normale, ele nu există mult timp, transformându-se mai întâi într-un sol și apoi într-un gel. După uscare, astfel de structuri se numesc silicagels. Sunt folosiți ca adsorbanți în filtre.

Importante, din punct de vedere industrial, sunt sărurile acizilor silicici – silicații. Ele stau la baza producției de substanțe precum:

• sticlă;
• beton;
• ciment;
• zeolit;
• caolin;
• porţelan;
• faianţă;
• cristal;
• ceramică.

Silicații de metale alcaline sunt solubili, toți ceilalți nu. Prin urmare, silicatul de sodiu și potasiu se numește sticlă lichidă. Adezivul obișnuit de birou este sarea de sodiu a acidului silicic.

Dar cei mai interesanți compuși sunt încă sticla. Cu ce ​​variante ale acestei substanțe au venit! Astăzi primesc opțiuni color, optice, mate. Sticlărie uimește prin splendoarea și diversitatea sa. Prin adăugarea anumitor oxizi metalici și nemetalici la amestec, cel mai mult diferite tipuri sticlă Uneori chiar aceeași compoziție, dar diferită procent componente conduce la diferențe în proprietățile substanței. Un exemplu este porțelanul și faianța, a căror formulă este SiO 2 * AL 2 O 3 * K 2 O.

Aceasta este o formă de produs extrem de pur a cărui compoziție este descrisă ca dioxid de siliciu.

Descoperiri în domeniul compușilor de siliciu

În ultimii câțiva ani de cercetare, s-a dovedit că siliciul și compușii săi sunt cei mai importanți participanți în starea normală a organismelor vii. Boli precum:

• tuberculoză;
• artrită;
• cataractă;
• lepră;
• dizenterie;
• reumatism;
• hepatită și altele.

Procesele de îmbătrânire ale organismului în sine sunt, de asemenea, asociate cu conținutul cantitativ de siliciu. Numeroase experimente pe mamifere au dovedit că cu o deficiență a elementului apar infarcte, accidente vasculare cerebrale, cancer și se activează virusul hepatitei.

Cea mai remarcabilă caracteristică a chimiei siliciului este predominanța compușilor cu oxigen foarte persistenti. Toți ceilalți compuși ai săi nu sunt doar instabili, ci și rari în condiţii terestre; în general, ele sunt formate și sunt stabile numai atunci când sunt complet conditii speciale: în absenţa oxigenului şi a apei. Până acum, în laboratoare nu s-au obținut mai mult de câteva sute de astfel de compuși de siliciu, mult mai puțin decât numărul de silicați naturali. Ca și carbonul, siliciul formează doi compuși cu oxigen: SiO și. monoxid SiO nu apare în natură. Regiunea de stabilitate termodinamică a acestui compus se află la temperaturi ridicate când este în stare de vapori. SiO poate fi obtinut prin reducere la 1350-1500°C:

Răcirea (stingerea) rapidă a vaporilor SiO obțineți-l în stare solidă. Cu răcire lentă SiO disproporţie.

Oxid dur SiO este o pulbere galben închis. Nu conduce electricitatea și este un material izolant excelent. SiO este lent oxidat de oxigenul atmosferic și se dizolvă ușor în alcalii:

aceste. prezintă proprietăți de restaurare. Dioxidul este compusul de oxigen cel mai caracteristic și mai stabil al siliciului. Formează trei modificări cristaline: cuarț, tridimit și cristobalit. Un cristal de cuarț este o moleculă uriașă de polimer constând din tetraedre individuale, în care fiecare atom de siliciu este înconjurat de patru atomi de oxigen, iar fiecare atom de oxigen face o legătură cu trei centre, fiind un atom de colț comun pentru cele două tetraedre. Schematic într-o imagine plană poate fi reprezentată ca:

Alături de legăturile obișnuite dintre atomi SiŞi O Apar și legături nelocalizate, care se formează conform mecanismului donor-acceptor datorită liberului 3 d-orbitali ai atomilor de siliciu, singuri 2 p-perechile de electroni de atomi de oxigen.

Recent, au fost obținute noi modificări - stishovite și cousite. Acestea din urmă sunt obținute doar la presiune ridicată, iar în condiții normale în stare metastabilă pot exista la infinit (ca diamantul). O varietate frecvent întâlnită de cuarț în natură este cristalul de stâncă. Soiuri colorate de cuarț: marion (negru), topaz (fumuri), ametist (violet), citrin (galben). Sunt descrise și modificări fibroase (calcedonie și cuarzin). În plus, pe fundul mărilor și oceanelor, amorful se formează din alge și ciliați. În general, dioxidul de siliciu este cel mai comun oxid în scoarta terestra. Cuarțul, tridimita și cristobalitul se pot transforma unul în celălalt, dar aceste tranziții sunt foarte inhibate. Drept urmare, tridimita și cristobalitul, în ciuda instabilității lor termodinamice, pot fi păstrate pe termen nelimitat la temperatura camerei și există în natură sub formă de minerale independente. Fiecare dintre aceste modificări de cristal, la rândul său, poate fi sub formă de două sau Mai mult forme care se transformă reciproc, dintre care forma b este stabilă la temperatura camerei, iar forma c este stabilă la temperaturi mai ridicate. O modificare stabilă la temperaturi ridicate - β-cristobalit - se topește la 1723°C. Când silicea topită se răcește rapid, se formează sticlă.

Diverse modificări cristaline, cum ar fi siliciul amorf anhidru, sunt polimeri anorganici cu heterocatenă. În toate formele (cu excepția steshovitei), motivul structural este un tetraedru de siliciu-oxigen. În ciuda modului identic de articulare a motivelor structurale, aranjarea lor spațială pt diverse modificări diverse. Prin urmare, de exemplu, β-cristobalitul are o rețea cubică, iar β-tridimitul are o rețea hexagonală. Diferența dintre aceste structuri este aceeași ca și între sfalerit și wurtzit. Cea mai densă modificare (stishovite) se caracterizează printr-o coordonare neobișnuită a atomilor pentru compușii de oxigen ai siliciului. Aici, fiecare atom de siliciu este înconjurat de șase atomi de oxigen. Prin urmare, structura stishovite este formată dintr-o combinație de octaedre siliciu-oxigen.

Activitatea chimică a modificărilor crește de la cuarț la cristobalit și în special la silice obținută prin deshidratarea gelului de acid silicic. Fluorul, gazul HF și acidul fluorhidric reacționează puternic cu:

În prima reacție, fluorul înlocuiește oxigenul din oxidul de siliciu. Ambele reacții apar deoarece tetrafluorura de siliciu este un compus mai puternic decât dioxidul. Entalpia de formare a acestuia din urmă este -910,9, iar pentru D = -1614,9 kJ/mol.

În plus, aceste procese sunt însoțite de o creștere a entropiei (în stânga - un solid și un gaz, iar în dreapta - două gaze). Prin urmare, energia liberă Gibbs ca rezultat al acestor interacțiuni este mult redusă.

Este practic insolubil în apă. Acizi și acva regia. În soluții alcaline, în special atunci când este încălzită, se dizolvă ușor:

De obicei, reacția de a produce silicați nu se realizează în soluție, ci prin sinterizare cu alcalii, carbonați și oxizi metalici:

Toate aceste reacții dovedesc natura acidă a dioxidului de siliciu. Proprietățile chimice ale sticlei de cuarț sunt aproape aceleași cu cele ale sticlei de cristal.

Deoarece este insolubil în apă, acidul silicic se obține indirect:

Acidul silicic rezultat este eliberat din soluție sub formă de precipitat gelatinos sau rămâne în soluție în stare coloidală. Compoziția sa corespunde unor valori și care variază în funcție de condiții. Acidul cu =1 și =1 se numește metasiliciu, iar ortosiliciul are =2. Toți acizii pentru care >1 se numesc polisiliciu. Acești acizi nu pot fi izolați în stare liberă. Compoziția lor este determinată de săruri - silicați. Toți acizii silicici sunt foarte slabi. Deci, are 10. Prin urmare, silicații solubili în apă sunt foarte hidrolizați:

Acidul silicic gelatinos parțial deshidratat este o masă solidă, albă, foarte poroasă, numită silicagel. Are o capacitate mare de adsorbție și absoarbe energic apa, uleiurile, eteri etc.

Compușii cu hidrogen ai siliciului - silicații de hidrogen sau silanii - se obțin prin acțiunea acizilor asupra siliciurilor metale active, De exemplu

Alături de monosilan se eliberează hidrogen și polisilani, până la hexasilan. Conținutul altor hidrogen silicați în produșii de descompunere ai siliciurului de magneziu crește în mod natural pe măsură ce greutatea moleculară a acestora scade.

După structură şi proprietăți fizice silanii sunt similari cu hidrocarburile omoloage metanului. Sunt cunoscuți toți omologii monosilanului, până la octasilan. Pentru a obține practic cel mai important monosilan, se folosesc reacții de reducere a halogenurilor de siliciu cu hidrogen sau hidrură de litiu aluminiu:

Toți silanii au un miros neplăcut caracteristic și sunt toxici. În comparație cu hidrocarburile, silanii se caracterizează prin densitate mai mare și puncte de topire și fierbere mai mari, dar sunt mai puțin stabili din punct de vedere termic. Proprietățile lor chimice sunt foarte diferite de reprezentanții seriei omoloage de metan și seamănă cu boranii (similar în diagonală cu borul).

Ele se oxidează ușor în aer, adică. sunt agenți reducători:

Silanii sunt reduși la derivați Fe(+3) la Fe(+2). În plus, silanii sunt caracterizați prin hidroliză. În prezența urmelor de acizi și în special alcaline, silanii sunt distruși:

Formarea de silice sau silicați în timpul hidrolizei silanilor indică natura acidă a silanilor.

Pentru siliciu, sunt cunoscuți și câțiva reprezentanți ai hidrosilicaților nesaturați, cum ar fi polisilena și polisilinele. Toate sunt solide, instabile la căldură și extrem de reactive. Ele se aprind spontan în aer și sunt complet descompuse de apă.

Halogenurile de siliciu pot fi preparate prin sinteză din substanțe simple. Toate interacționează puternic cu apa:

Pentru fluor reacția este reversibilă (prin urmare se dizolvă în HF), dar pentru halogenurile rămase este aproape complet deplasată spre dreapta. Când halogenurile cu siliciu sunt încălzite peste 1000°C, are loc o reacție pentru a forma dihalogenuri: care, atunci când sunt răcite, eliberează siliciu în mod disproporționat. Această reacție poate fi utilizată ca reacție de transport pentru a produce siliciu de înaltă puritate.

Dintre halogenurile de siliciu, cea mai mare materie, și. Tetraclorura de siliciu se obține prin clorurarea unui amestec de cărbune și nisip de cuarț (600-700°C):

Cantități semnificative sunt captate ca produs secundar în instalațiile de superfosfat care funcționează pe materii prime apatite. Alternativ, poate fi preparat prin încălzirea unui amestec de nisip de cuarț, fluorură de calciu și acid sulfuric:

Tetrafluorura de siliciu, adăugând două unități de formulă de HF, se transformă în acid hidrofluorosilic (hexafluorosilic):

În stare individuală nu este izolat, puterea sa este apropiată de acidul sulfuric. Sărurile sale - hexafluorosilicații - atunci când sunt încălzite, se descompun în fluoruri metalice. În structura octaedrică a ionilor, siliciul se află într-o stare de -hibridare și numărul său de coordonare este 6. Pentru alți halogeni, compușii de compoziție similară nu sunt cunoscuți.

Triclorosilanul (sau silicocloroformul) se obține prin trecerea unui curent de acid clorhidric uscat peste siliciu (400-500°C). Nu se aprinde în aer, dar arde atunci când este aprins. Compușii de siliciu similari triclorosilanului sunt cunoscuți și pentru alți halogeni. Prin reducerea triclorosilanului se obține siliciu de înaltă puritate.

Compuși cu alte nemetale

Disulfura de siliciu se obține prin interacțiunea directă a componentelor. Disulfura se formează și prin deplasarea hidrogenului din siliciu în absența aerului la 1300°C:

Disulfură de siliciu - cristale albe mătăsoase. Disulfura de siliciu se descompune cu apă în i. Monosulfura de siliciu SiS este de asemenea cunoscută. Se obține prin reducerea disulfurei în vid la 900°C. Monosulfura este un cristal polimer în formă de ac care se descompune cu apă:

Nitrura de siliciu se obține fie prin interacțiunea componentelor (la temperaturi peste 1300°C), fie din i. În ultimul caz, imida de siliciu se formează ca produs intermediar, care este transformat în nitrură în timpul descompunerii termice:

Cristalele incolore se caracterizează printr-o mare rezistență chimică. Până la 1000°C nu este afectat de oxigen, hidrogen și vapori de apă. Nu se dizolvă în acizi și soluții alcaline. Numai topiturile alcalinelor și acidul fluorhidric concentrat fierbinte îl descompun încet.

Dintre compușii siliciu-fosfor, cei mai cunoscuți sunt mono- și difosfuri: SiP și. Ele sunt obținute prin interacțiunea directă a componentelor în cantitățile stoechiometrice necesare și se caracterizează prin rezistență chimică. Arsenidele de siliciu au o compoziție similară.

Oxid de siliciu (IV).

Compuși de siliciu cu hidrogen și halogeni

Acțiunea acidului clorhidric asupra siliciurului de magneziu Mg 2 Si produce hidrogen silice (silan) SiH 4, similar metanului:

Mg2Si + 4HCI = 2 MgCl2 + SiH4

Silan SiH 4 este un gaz incolor care se aprinde spontan în aer și arde pentru a forma dioxid de siliciu și apă:

SiH4 + 2O2 = Si02 + 2H2O

Silanul este ușor hidrolizat, mai ales într-un mediu alcalin:

SiH4 + 2H20 = Si02 + 4H2

SiH4 + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 4H2

Clorura de siliciu SiCl4 se obține prin încălzirea unui amestec de dioxid de siliciu și carbon într-un curent de clor:

SiO2 + 2C + 2C12 = SiCl4 + 2CO

sau clorarea siliciului tehnic. Este un lichid care fierbe la 57 °C.

Când este expusă la apă, clorura de siliciu suferă hidroliză completă cu formarea de acizi silicic și clorhidric;

SiCI4 + 3H20 = H2Si03 + 4 HCI

Clorura de siliciu este utilizată pentru sinteza compușilor organosiliciului.

Fluorura de siliciu SiF4 se formează prin interacțiunea fluorurii de hidrogen cu dioxidul de siliciu:

SiO 2 + 4 НF = SiF 4 + 2 Н 2 О

Este un gaz incolor cu miros înțepător.

Ca și clorura de siliciu, SiF 4 se hidrolizează în soluții apoase:

SiF4 + 3H2O = H2SiO3 + 4HF

Fluorura de hidrogen rezultată interacționează cu SiF4. În acest caz se dovedește hexafluorosiliciu(sau acid hidrofluorosilic H2SiF6:

3 SiF 4 + 3 H 2 O = 2 H 2 SiF 6 + H 2 SiO 3

Puterea acidului hexafluorosilic este apropiată de acidul sulfuric. Sărurile sale - silicofluoruri, sau fluorosilicați, sunt în mare parte solubile în apă; sărurile de sodiu, potasiu, rubidiu, cesiu sunt ușor solubile; sarea de bariu este practic insolubilă. Acidul în sine și toți fluorosilicații sunt otrăvitori.

Cel mai stabil compus de siliciu este dioxid de siliciu, sau silice, SiO2. Apare atât sub formă cristalină, cât și amorfă.

Dioxidul de siliciu cristalin apare în natură în primul rând ca mineral. cuarţ.

Dioxidul de siliciu cristalin este foarte dur, insolubil în apă și se topește la aproximativ 1610°C, transformându-se într-un lichid incolor. La răcirea acestui lichid se obține o masă sticloasă transparentă de dioxid de siliciu amorf, asemănătoare ca aspect cu sticla.

Dioxidul de siliciu amorf este mult mai puțin comun în natură decât dioxidul de siliciu cristalin. Pe fundul mărilor se află depozite de silice amorfă fină, poroasă numită tremurând sau pământ de diatomee. Aceste depozite s-au format din SiO 2, care făcea parte din organismele diatomeelor ​​și ale unor ciliați.

1) SiO 2 este un oxid acid, prin urmare silicea amorfă se dizolvă încet în soluții apoase de alcalii, formând sărurile corespunzătoare de acid silicic (silicați):

SiO2 + 2 NaOH = Na2SiO3 + H2O

2) SiO 2 interacționează și cu oxizii bazici atunci când este încălzit:

SiO2 + K2O = K2SiO3

SiO2 + CaO = CaSiO3

3) Fiind un oxid nevolatil, SiO 2 se deplasează dioxid de carbon de la Na 2 CO 3 (când este fuzionat):

SiO 2 + Na 2 CO 3 = Na 2 SiO 3 + CO 2

4) Acizii, cu excepția acidului fluorhidric, nu acționează asupra dioxidului de siliciu. Acidul fluorhidric reacționează ușor cu acesta, formând fluorură de siliciu și apă:

Si02 + 4 HF = SiF4 + 2 H2O

5) La temperatură, SiO2 reacționează cu HF gazos și F2, formând tetrafluorosilian (tetrafluorura de siliciu):

Si02 + 4HF = SiF4 + 2H20

Siliciul nu interacționează direct cu hidrogenul. Doar atunci când apa sau acidul acționează asupra siliciurilor se face un amestec de silicați de hidrogen, numit silani: gazos și lichid, asemănător cu hidrocarburile saturate, Si n H 2 n +2. Spre deosebire de hidrocarburi, silanii sunt mai reactivi în reacțiile redox, în care prezintă întotdeauna proprietățile agenților reducători datorită Si-4:

SiH4 + O2 = Si02 + 2H2O

Compuși de siliciu cu oxigen.

Siliciul formează un oxid, SiO2, cu oxigenul. Un solid refractar, insolubil în apă și acizi, cu excepția acidului fluorhidric (HF), în care oxidul de siliciu formează tetrafluorură de siliciu gazoasă:

Si02 + 4HF = SiF4 + 2H20

Oxidul de siliciu (IV), care este insolubil în apă, are proprietăți acide slabe, deci reacţionează cu oxizii bazici și bazele, dar numai la temperaturi ridicate:

Na 2 O + SiO 2 = Na 2 SiO 3 2NaOH + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + H 2 O

Acidul silicic corespunzător oxidului SiO 2 poate fi obținut în soluție apoasă numai din silicați sub acțiunea acizilor mai tari asupra acestora:

Na 2 SiO 3 + 2HCl = H 2 SiO 3 ↓ + 2NaCl

Na 2 SiO 3 + CO 2 + H 2 O = H 2 SiO 3 ↓ + Na 2 CO 3

Acidul silicic este un acid foarte slab și, prin urmare, silicații Me alcalini solubili în apă suferă o hidroliză puternică la nivelul anionului, formând un mediu alcalin:

SiO 3 2- + H-OH ↔ HSiO 3 - + OH -

HSiO 3 - + H-OH ↔ H 2 SiO 3 + OH -

În reacțiile redox, oxidul de siliciu (IV) este un agent oxidant foarte slab și poate fi redus doar cu agenți reducători puternici, cum ar fi Mg sau Ca, și apoi la temperaturi ridicate (>1000 0 C):

2Mg + Si02 = Si + 2MgO

Întrebări pentru control

1. Descrie poziția siliciului în tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev. ce stări de oxidare sunt caracteristice siliciului.

2. Ce compuși ai siliciului cunoașteți cu halogeni, hidrogen, oxigen, azot și metale? Scrieți formulele acestor compuși. Cum pot fi obtinute?

3. Cum diferă oxidul de siliciu (IV) de alți oxizi acizi?

Sarcini și exerciții pentru munca independenta

1. Siliciul ultrapur pentru tranzistori este produs prin transformarea siliciului pur chimic în bromură de siliciu (IV), care este apoi redusă cu hidrogen. Scrieți ecuațiile reacțiilor corespunzătoare.

2. De ce siliciul, care nu se dizolvă în acid azotic concentrat, se dizolvă într-un amestec de HNO 3 și HF? Ce rol joacă HF într-un astfel de amestec?

3. Alcătuiți ecuații de reacție între: a) silice și sodă; b) silice si hidroxid de bariu; c) silicat de potasiu și acid fluorhidric.

4. Care este natura mediului înconjurător soluție apoasă silicat de potasiu? Sprijiniți-vă răspunsul cu ecuații moleculare și ionice pentru reacția care are loc în această soluție.

5. Creați ecuații de reacție care pot fi utilizate pentru a efectua următoarele transformări:

a) SiO 2 → Si → Mg 2 Si → SiH 4 → SiO 2 → Na 2 SiO 3 → H 2 SiO 3 ;

b) SiCl 4 → Si → K 2 SiO 3 → H 2 SiO 3 → SiO 2 → sticla.

6. Trei eprubete conțin soluții de silicat de sodiu, carbonat de sodiu și sulfură de potasiu. Care reactiv poate fi folosit pentru a determina fiecare dintre aceste soluții? Dați ecuații pentru reacțiile corespunzătoare.

7. Există un amestec de siliciu, grafit și carbonat de calciu. Găsiți-i compoziția cantitativă dacă se știe că la tratarea a 34 g dintr-un amestec cu o soluție de NaOH s-au obținut 22,4 litri de gaz (nr.), iar la tratarea aceleiași porțiuni de amestec cu acid clorhidric, 2,24 litri de gaz (nr.) au fost obținute.

8. Există un amestec de siliciu, aluminiu și carbonat de calciu. Care este compoziția sa cantitativă dacă se știe că la tratarea unui amestec cu un exces de soluție alcalină se eliberează 17,92 litri de gaz (n.s.), iar la prelucrarea aceleiași părți a amestecului cu acid clorhidric se eliberează și 17,92 litri de gaz eliberat, trecând prin soluţia de hidroxid de calciu s-au format 16,2 g Ca(HCO3)2?

RĂSPUNSURI LA PROBLEME

Si este unul dintre cele mai comune elemente din scoarța terestră. Cel mai frecvent după O2. În natură, Si apare numai sub forma unui compus: SiO2. Cel mai important element al regnului vegetal și animal.

Preparare: Tehnic: SiO2 + 2C ==== Si + 2CO. Pur: SiCI4 + 2H2 = Si + 4HCI. SiH4 =(t) Si + 2H2. Folosit în metalurgie și tehnologia semiconductorilor. Pentru a elimina O2 din Me topit și servește parte integrantă aliaje Pentru fabricarea fotocelulelor, amplificatoarelor, redresoarelor.

Proprietăți fizice aza. Siliciu - culoare gri-oțel. fragil, doar la încălzire peste 800 °C devine substanță plastică. Transparent pentru radiații infraroșii, semiconductor. Rețeaua cristalină este cubică ca diamantul, dar datorită lungimii mai mari a legăturii dintre atomii de Si-Si în comparație cu lungimea Conexiuni S-S Duritatea siliciului este semnificativ mai mică decât a diamantului. Pudră de Si alotropă cenușie.

Proprietăți chimice: Când n. u. Si este usor activ si reactioneaza numai cu fluor gazos: Si + 2F2 = SiF4

Si amorf este mai reactiv, Siul topit este foarte activ.

Când este încălzit la o temperatură de 400-500 °C, siliciul reacţionează cu O2, Cl2, Br2, S: Si + O2 = SiO2 . Si + 2 Cl2 = SiCl4

Cu azot, siliciul la o temperatură de aproximativ 1000 °C formează nitrură Si3N4,

cu bor - boruri stabile termic și chimic SiB3, SiB6 și SiB12.,

cu carbon - carbură de siliciu SiC (carborundum).

Când siliciul este încălzit cu metale, se pot forma siliciuri.

Si nu reacționează cu acizii, doar îl oxidează cu un amestec de HNO3 și HF la acid hexafluorosilicic: 3Si+8HNO3+18HF=3H2+4NO+8H2O

În soluții alcaline, se dizolvă puternic la rece (proprietăți nemetalice): Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2

La temperaturi ridicate reacţionează lent cu apa: Si + 3H2O = H2SiO3 + 2H2

Compuși cu hidrogenSi.Siliciul nu reacționează direct cu hidrogenul compușii de siliciu cu hidrogenul silani cu formula generală SinH2n+2 se obţine indirect. Monosilan SiH4 Ca2Si + 4HCl → 2CaCl2 + SiH4 este un amestec de alți silani, disilan Si2H6 și trisilan Si3H8.

Polisilanii sunt toxici, au un miros neplăcut, sunt mai puțin stabili termic în comparație cu СnH2n+2Agenți reducătoriSiH4 + O2 = SiO2 + 2 H2O

Hidrolizează în apă: SiH4 + 2H2O = SiO2 + 4H2

Compuși de siliciu cu metale - SILICURILE

eu.Ionic-covalent: siliciuri de metale alcaline, alcalino-pământoase și magneziu Ca2Si, Mg2Si

Ușor distrus de apă: Na2Si + 3H2O = Na2SiO3 + 3 H2

Se descompune sub influența acizilor: Ca2Si + 2H2SO4 = 2CaSO4 + SiH4

II. asemănător metalului: Siliciuri de metal de tranziție stabile din punct de vedere chimic și nu se descompun sub influența acizilor, rezistente la oxigen chiar și la temperaturi ridicate. Au punct de topire ridicat (până la 2000 °C). Multe au conductivitate metalică. Cele mai comune sunt MeSi, Me3Si2, Me2Si3, Me5Si3 și MeSi2.

Siliciurile elementelor d sunt folosite pentru a produce aliaje rezistente la căldură și rezistente la acizi.

SiC – carborundum Substanță solidă, refractară. Rețeaua cristalină este similară cu cea a unui diamant. Este un semiconductor. Folosit pentru a face pietre prețioase artificiale

Dioxid de siliciu reacționează ușor cu F2 și HF: SiO2 + 4HF = SiF4 + 2 H2O. SiO2 + F2 = SiF4 + O2 Insolubil în apă.

Se dizolvă în soluții alcaline la încălzire: SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O

Sinterizat cu săruri: SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2. SiO2 + PbO = PbSiO3

Acizi silicici Acizi foarte slabi, ușor solubili în apă. În apă, acizii silicici formează soluții coloidale.

Sărurile acizilor silicici se numesc silicați. SiO2 corespunde acidului silicic, care poate fi obtinut prin actiunea unui acid puternic asupra silicatuluiNa2SiO3 + HCl = H2SiO3 + NaCl

H2SiO3 este metasiliciu sau acid silicic. H4SiO4 - acidul ortosilic există numai în soluție și este transformat ireversibil în SiO2 dacă apa este evaporată.

Silicati-saruri ale acizilor silicici, fiecare atom de Si inconjoara un atom de O2 situat tetraedric in jurul lui. Legătură strânsă între Si și O2.