Кремний и его соединения. Оксид кремния, свойства кремния

1.Строение атома кремния. Сравнение Ме и не Ме свойств с соседями по ПС.

2.Физические свойства

3.Распространение в природе.

4.Аллотропные модификации кремния. Их физические свойства.

5.Химические свойства.

6.Оксид кремния и кремниевая кислота.

6.Применение кремния и его соединений. Силикатная промышленность.

 

  1. Характеристика кремния по положению в Периодической системе:

-Si , порядковый номер Z=14 –всего электронов и столько же протонов,

— в третьем периоде (три орбитали),

-главной подгруппе IV группы ПС(4 электрона на вэу),

-электронный аналог углерода , как и он четырехвалентен, высшая степень окисления +4

— проявляет степени окисления +2, -2, -4, 0. В ОВР 4е отдают или 4е принимают.

Сверху вниз растут Ме свойства , так как растёт число энергетических уровней — растёт радиус, усиливается тенденция к отдаче электронов.

Слева направо растут неМе свойства , так как растёт число электронов на вэу, до «заветной 8» проще отнять электроны –признак неметалличности.

Физические свойства

Кристаллический кремний — вещество темно-серого цвета со стальным блеском.

Распространение в природе?

По распространённости в природе второй.

Химические свойства кремния

Инертен.

*С галогенами взаимодействует : Si + 2F2 = SiF4 фторид кремния

с хлором реагирует при нагревании до 400–600 °С: Si + 2Cl2 = SiCl4

*Взаимодействие с кислородом

Измельченный кремний горит в кислороде: Si + O2 = SiO2 диоксид кремния

*Взаимодействие с другими неметаллами

При 2000 °С реагирует с углеродом: Si + C = SiC карбид кремния

При 1000 °С реагирует с азотом: 3Si + 2N2 = Si3N4 нитрид кремния

*С водородом не взаимодействует.

*Взаимодействие с галогеноводородами

С фтороводородом реагирует при обычных условиях:

Si + 4HF = SiF4 + 2H2,

с хлороводородом (соляной кислотой), с бромоводородом – при нагревании

*Взаимодействие с металлами

В реакциях с металлами кремний -окислитель, при этом образует силициды:

2Ca + Si = Ca2Si силицид кальция

 

Силициды разлагаются водой и разбавленными кислотами до силанов:
Ca2Si+4HCl =2СаСl2+SiH4­ газ ядовитый с чесночным запахом.

Силаны самовоспламеняются на воздухе:

SiH4+2O2=SiO2+2Н2O

*Взаимодействие с кислотами

Кремний взаимодействует только со смесью плавиковой и азотной кислот.

*Взаимодействие со щелочами

Растворяется в щелочах, образуя силикат натрия и водород:

Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2

Получение кремния

-В лаборатории. Восстановлением из оксида магнием или алюминием:

SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO; 3SiO2 + 4Al = 3Si + 2Al2O3.

-В промышленности

Восстановлением из оксида кремния коксом в электрических печах:

SiO2 + 2C = Si + 2CO.

Наиболее чистый кремний получают восстановлением тетрахлорида кремния водородом при 1200 °С: SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl,

или цинком: SiCl4 + 2Zn = Si + 2ZnCl2.

Чистый кремний получается при разложении силана: SiH4 = Si + 2H2.

 

Оксид кремния и кремниевая кислота

В природе SiO2 — минерал кварц, его разновидности -халцедон, горный хрусталь, яшма, агат, кремень;

кварцевый песок, это незаменимый строительный материал и сырье для силикатной промышленности.

  • Кислотный оксид. Кристаллическая решётка атомная, вспомнить! кристаллическая решётка оксида углерода (углекислого газа) молекулярная (сухой лёд)

SiO2 растворяется в горячей концентрированной или расплавленной щелочи с образованием силиката натрия: 2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O.

Силикаты натрия и кальция называют жидким стеклом:

Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 → Na2O·CaO·6SiO2 + 2CO2↑ (сода, известняк, песок)

  • Кремниевую кислоту получают действием сильных кислот на соли силикаты

Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl

Кислота очень слабая (не диссоциируется почти), нерастворима. Прозрачное студневидное вещество, практически нерастворимое в воде, не окрашивает индикаторы.

  • При высокой температуре вода выпаривается:

H2SiO3 = SiO2 + H2O студенистый селикагель, применяется как адсорбент поглотитель газов, жидкостей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *