Меню

Что проводит электрический ток кремний оксид кремния кремниевая кислота силикат натрия

Кремний

Кремний — неметаллический элемент IVa группы периодической таблицы Д.И. Менделеева. Второй после кислород элемент по распространенности в земной коре.

В чистом виде в природе практически отсутствует. Чаще всего встречается в виде кремнезема — SiO2 — песок, песчаник, кварц, глина.

Фильгурит

Кремниевая (силиконовая) долина

Регион в штате Калифорния (США), отличающийся большой плотностью высоко технологичных компаний, связанных с производством компьютеров и микропроцессоров.

Кремний является природным полупроводником, используется как основной материал для производства микросхем. Кремний ближе, чем вы думаете: внутри гаджета, которым вы пользуетесь 😉

Кремниевая долина

Основное и возбужденное состояние кремния

При возбуждении атома кремния электроны на s-подуровне распариваются и один из них переходит на p-подуровень.

Основное и возбужденное состояние атома кремния

Природные соединения

В природе кремний встречается в виде следующих соединений:

  • SiO2 — кварц, кремнезем, гранит, песчаник, песок, глина
  • SiO2 с примесью Fe 3+ — цитрин
  • SiO2 с примесью Fe 2+ и Fe 3+ — аметист

Гранит, аметист, цитрин и песок

Получение

В промышленности кремний получают путем восстановления кремнезема в электрических печах, алюминотермией.

В лабораторных условиях мелкий белый песок прокаливают с магнием:

SiO2 + Mg → (t) MgO + Si

Химические свойства

При обычных условиях без нагревания кремний реагирует только со фтором.

При нагревании кремний вступает в реакции с остальными галогенами (Cl, Br, I), углеродом, кислородом. При очень высоких температурах (1200 °C) кремний с кислородом образует оксид кремния II — несолеобразующий оксид.

Si + O2 → (t = 1200 °C) SiO

Карбид кремния

В подобных реакциях кремния проявляет свои окислительные способности.

Ca + Si → Ca2Si (силицид кальция)

Реакция с щелочами

С целью травления (удаления поверхностного слоя материала) кремниевые изделия можно погружать в раствор щелочи.

Оксид кремния IV — SiO2

Оксид кремния IV имеет атомное строение, обладает высокой прочностью и твердостью. Плавится при температуре +1730 °C градусов.

В промышленности оксид кремния IV получают нагреванием кремния в атмосфере кислорода.

В лабораторных условиях проводят реакция силиката натрия с уксусной кислотой. Кремниевая кислота сразу же распадается на SiO2, который выпадает в осадок, и воду.

Кремниевая кислота

    Реакции с кислотами

Химически SiO2 устойчив к действию кислот, однако вступает в реакцию с газообразным фтороводородом (газом) и плавиковой кислотой (жидкостью).

Реакции с основными оксидами и щелочами

SiO2 является кислотным оксидом, соответствует кремниевой кислоте. Вступая в реакции с основными оксидами и щелочами, образует соли данной кислоты — силикаты.

Силикат натрия

Так как чаще всего кислотные оксиды с солями не реагируют, тем более необычной кажется реакция оксида кремния IV с карбонатами.

Кремниевая кислота

Слабая, малорастворимая в воде кислота. Ее соли носят название — силикаты.

Поскольку кремниевая кислота малорастворима, то банальной реакцией SiO2 с водой ее не получить. Эту задачу решают в две стадии через ее соли — силикаты.

Кремниевая кислота слабая, нестойкая, легко распадается на воду и оксид кремния IV.

Кварц

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Презентация по химии «Кремний» (9 класс)

Описание презентации по отдельным слайдам:

Горный хрусталь Стекло Кирпич Песок

Кремний – Соединения: — кислотный оксид – — кислота – — соль — Si неметалл SiO2 оксид Кремния (IV) H2SiO3 кремниевая кислота SiO32- — силикаты

Тема урока: Кремний. Оксиды кремния. Кремниевая кислота. Силикаты.

Цель : узнать… понять… научиться…

«Необычное мыло» В 50-е годы двадцатого века, еще до появления стиральных порошков на основе синтетических моющих средств, многие женщины кипятили белое белье в растворе силикатного клея. Как можно объяснить моющие свойства силикатного клея?

Алгоритм работы в группе Распределить роли в группе. Выполнить задание в соответствии с инструкцией. Соблюдать правила техники безопасности. Ответы занести в маршрутный лист. Подвести итоги работы в группе. Работу выполняем в течение 10 минут.

Кремний — Si Физические свойства Кристаллический Аморфный

Получение кремния (Si) Лабораторный способ: SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO 2. Промышленный способ: 2С + SiO2 = Si + 2CO

Химические свойства кремния (Si) С неметаллами: Si + 2F2 = SiF4 (фторид кремния) 2. С металлами: 2Mg + Si = Mg2Si (силицид магния) 3. Со щелочами: Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 4. С кислотами Si + 4HF = SiF4 + 2H2 (силан) 5. С основными оксидами: 2FeO + Si = SiO2 + 2Fe

Применение кремния (Si) Кремниевые стали Силиконовый каучук Силиконовый герметик Солнечные батареи

Оксид кремния (IV) – SiO2 кремнезём, песок Физические свойства: Твердое, тугоплавкое вещество, нерастворимое в воде, не проводит электрический ток.

Получение оксида кремния (IV) (SiO2) Промышленный способ: Si+ O2 = SiO2 2. Лабораторный способ: H2 SiO3 = SiO2 + H2O

Химические свойства оксида кремния (IV) (SiO2) Со щелочами: SiO2 + 2NaOH = Na2 SiO3+ H2O 2. С основными оксидами: СaO + SiO2 = CaSiO3 3. Отношение к воде: Не взаимодействует! 4. Вытеснение более летучий кислотный оксид из солей: Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2

Читайте также:  Не как тока с ярлыка

Применение оксида кремния (IV) (SiO2) Керамика Стекло Цемент — бетон — железобетон

Применение оксида кремния (IV) (SiO2) Обработка полудрагоценных камней. Аметист лиловый Яшма Агат Халцедон Сердолик

Кремниевая кислота – H2SiO3 Физические свойства: Практически нерастворимое в воде вещество, гель – студенистый осадок, неустойчивое химическое соединение.

Получение кремниевой кислоты (H2SiO3) Лабораторный способ получения: Na2 SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2 SiO3↓

Химические свойства кремниевой кислоты (H2SiO3) 1. Термическое разложение: H2SiO3 = SiO2 + H2O 2. С растворами щелочей: H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O 3. Отношение к индикаторам: H2SiO3 +метилоранж = не окрашивает, т.к. слабая кислота

Применение кремниевой кислоты (H2SiO3) Адсорбент; Получение силикагеля, который применяют в промышленности и медицине; Получают оксид кремния (IV) и силикатов.

Силикаты – SiO32- Физические свойства (на примере силикатного клея)

Получение силикатов: Вытеснение более летучего кислотного оксида из солей: SiO2 + Na2CO3 = Na2 SiO3 + CO2 2. Обработка кремнезема концентрированным раствором щелочи: SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O

Химические свойства силикатов: С кислотами: Na2SiO3+ H2CO3= Na2CO3 + H2SiO3 2. С растворами солей: Na2 SiO3 + MgCl2 = 2NaCl + MgSiO3 3. Гидролиз Na2SiO3 + H2O = NaHSiO3 + NaOH

Применение силикатов Пропитка древесины, для придания огнеупорности. 2. Силикатный клей. 4. Жидкое стекло. Агат Сердолик

«Необычное мыло» В 50-е годы двадцатого века, еще до появления стиральных порошков на основе синтетических моющих средств, многие женщины кипятили белое белье в растворе силикатного клея. Как можно объяснить моющие свойства силикатного клея?

Силикатный клей – это раствор соли силиката натрия Na2SiO3 в воде. Данная соль подвергается гидролизу по аниону. За счет этого раствор имеет щелочную реакцию. Образующаяся в результате гидролиза щелочь эмульгирует и частично омыляет жиры. Таким образом, действие силикатного клея аналогично действию соды и мыла.

Т е с т Как называется вещество – H2SiO3? 2) 2) 3) 4) Кремний Оксид кремния (IV) Кремниевая кислота Силикат натрия

Т е с т 2. Назовите вещество, которое существует в двух аллотропных модификациях: аморфный и кристаллический. 1) 2) 3) 4) Кремний Оксид кремния (IV) Кремниевая кислота Силикат натрия

Т е с т 3. Какое вещество можно получить по уравнению реакции? (Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + …) 1) 2) 3) 4) Кремний Оксид кремния (IV) Кремниевая кислота Силикат натрия

Т е с т 4. Вставьте пропущенное слово: Оксид кремния является … оксидом. 1) 2) Амфотерным Кислотным Основным 3)

Т е с т 5. Взаимодействие Na2SiO3 c H2O называется реакцией … 1) 2)0 3) 4) Разложения Замещения Гидролиза Соединения

Проверь себя! 1 – 3 2 – 1 3 – 3 4 – 2 5 – 3

Цель : узнать… понять… научиться…

Домашнее задание: Выучить таблицу Для изготовления пудры применяют в различных соотношениях следующие вещества: рисовый крахмал, тальк – силикат магния Mg3Si4O10(OH)2, каолин – силикат алюминия Al2O3.2SiO2.2H2O, оксид цинка, стеарат магния, стеарат алюминия, оксид трехвалентного железа. В дешевых пудрах обычно много каолина. Попробуйте объяснить с точки зрения химических свойств этого вещества, почему дешевые пудры очень подвержены действию влаги: быстро слеживаются в коробках, на кожу ложатся комками?

Спасибо за работу.

  • Все материалы
  • Статьи
  • Научные работы
  • Видеоуроки
  • Презентации
  • Конспекты
  • Тесты
  • Рабочие программы
  • Другие методич. материалы

Номер материала: ДБ-1695633

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочки превращений веществ:а) кремний-оксид кремния(4)-силикат

Ответ или решение 1

а) кремний → оксид кремния(IV) → силикат натрия → кремниевая кислота → оксид кремния(IV) → кремний;

Si SiO2 Na2SiO3 H2SiO3 SiO2 Si

5) SiO2 + 2C → Si + 2CO.

б) кремний → силицид магния → силан → оксид кремния(IV) → силикат калия → силикат кальция;

Si Mg2Si SiH4 SiO2 K2SiO3 CaSiO3

в) кремний → силикат натрия → кремниевая кислота → диоксид кремния → кремний → тетрафторид кремния

Si Na2SiO3 H2SiO3 SiO2 Si SiF4

Читайте также:  Схема измерения тока с помощью вольтметра

Источник



Кремний. Химия кремния и его соединений

Кремний

Положение в периодической системе химических элементов

Кремний расположен в главной подгруппе IV группы (или в 14 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение кремния

Электронная конфигурация кремния в основном состоянии :

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

Электронная конфигурация кремния в возбужденном состоянии :

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

Атом кремния содержит на внешнем энергетическом уровне 2 неспаренных электрона и 1 неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии и 4 неспаренных электрона в возбужденном энергетическом состоянии.

Степени окисления атома кремния — от -4 до +4. Характерные степени окисления -4, 0, +2, +4.

Физические свойства, способы получения и нахождение в природе кремния

Кремний — второй по распространенности элемент на Земле после кислорода. Встречается только в виде соединений. Оксид кремния SiO2 образует большое количество природных веществ – горный хрусталь, кварц, кремнезем.

Простое вещество кремний – атомный кристалл темно-серого цвета с металлическим блеском, довольно хрупок. Температура плавления 1415 °C, плотность 2,33 г/см 3 . Полупроводник.

Качественные реакции

Качественная реакция на силикат-ионы SiO3 2- — взаимодействие солей-силикатов с сильными кислотами . Кремниевая кислота – слабая. Она легко выделяется из растворов солей кремниевой кислоты при действии на них более сильными кислотами.

Например , если к раствору силиката натрия прилить сильно разбавленный раствор соляной кислоты, то кремниевая кислота выделится не в виде осадка, а в виде геля. Раствор помутнеет и «застынет».

Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2 NaCl

Видеоопыт взаимодействия силиката натрия с соляной кислоты (получение кремниевой кислоты) можно посмотреть здесь.

Соединения кремния

Основные степени окисления кремния +4, 0 и -4.

Наиболее типичные соединения кремния:

Способы получения кремния

В свободном состоянии кремний был получен Берцелиусом в 1822 г. Его латинское название «силиций» произошло от латинского слова « sile х», что означает «кремень». Аморфный кремний в лаборатории можно получить при прокаливании смеси металлического магния с диоксидом кремния. Для опыта диоксид кремния следует тщательно измельчить. При нагревании смеси начинается бурная реакция. Одним из продуктов этой реакции является аморфный кремний.

SiO2 + 2Mg → Si + 2MgO

Видеоопыт взаимодействия оксида кремния (IV) с магнием можно посмотреть здесь.

Еще один способ получения кремния в лаборатории — восстановление из оксида алюминием:

В промышленности использовать дорогие алюминий и магний неэффективно, поэтому используют другие, более дешевые способы:

1. Восстановление из оксида коксом в электрических печах:

SiO2 + 2C → Si + 2CO

Однако в таком процессе процессе образующийся кремний загрязнен примесями карбидов кремния, и для производства, например, микросхем уже не подходит.

2. Наиболее чистый кремний получают восстановлением тетрахлорида кремния водородом при 1200 °С:

SiCl4 +2H2 → Si + 4HCl

или цинком :

SiCl4 + 2Zn → Si + 2ZnCl2

3. Также чистый кремний получается при разложении силана :

Химические свойства

При нормальных условиях кремний существует в виде атомного кристалла, поэтому химическая активность кремния крайне невысокая.

1. Кремний проявляет свойства окислителя (при взаимодействии с элементами, которые расположены ниже и левее в Периодической системе) и свойства восстановителя (при взаимодействии с элементами, расположенными выше и правее). Поэтому кремний реагирует и с металлами , и с неметаллами .

1.1. При обычных условиях кремний реагирует с фтором с образованием фторида кремния (IV):

При нагревании кремний реагирует с хлором, бромом, йодом :

1.2. При сильном нагревании (около 2000 о С) кремний реагирует с углеродом с образованием бинарного соединения карбида кремния (карборунда):

C + Si → SiC

При температуре выше 600°С взаимодействует с серой:

Si + 2S → SiS2

1.3. Кремний не взаимодействует с водородом .

1.4. С азотом кремний реагирует в очень жестких условиях:

1.5. В реакциях с активными металлами кремний проявляет свойства окислителя. При этом образуются силициды:

2Ca + Si → Ca2Si

Si + 2Mg → Mg2Si

1.6. При нагревании выше 400°С кремний взаимодействует с кислородом :

2. Кремний взаимодействует со сложными веществами:

2.1. В водных растворах щелочей кремний растворяется с образованием солей кремниевой кислоты. При этом щелочь окисляет кремний.

2.2. Кремний не взаимодействует с водными растворами кислот , но аморфный кремний растворяется в плавиковой кислоте с образованием гексафторкремниевой кислоты :

При обработке кремния безводным фтороводородом комплекс не образуется:

С хлороводородом кремний реагирует при 300 °С, с бромоводородом – при 500 °С.

2.3. Кремний растворяется в смеси концентрированных азотной и плавиковой кислот :

3Si + 4HNO3 + 12HF → 3SiF4 + 4NO + 8H2O

Бинарные соединения кремния

Силициды металлов

Силициды – это бинарные соединения кремния с металлами, в которых кремний имеет степень окисления -4. Химическая связь в силицидах металлов — ионная.

Силициды, как правило, легко гидролизуются в воде или в кислой среде.

Например , силицид магния разлагается водой на гидроксид магния и силан:

Читайте также:  Измерение сопротивления тока заземляющих устройств методы измерения

Соляная кислота легко разлагает силицид магния:

Получают силициды сплавлением простых веществ или восстановлением смеси оксидов коксом в электропечах:

2Mg + Si → Mg 2 Si

2MgO + SiO2 + 4C → Mg2Si + 4CO

Силан

Силан – это бинарное соединение кремния с водородом SiH4, ядовитый бесцветный газ.

Если поместить порошок силицида магния в очень слабый раствор соляной кислоты, то на поверхности раствора образуются пузырьки газа. Они лопаются и загораются на воздухе. Это горит силан. Он образуется при взаимодействии кислоты с силицидом магния:

Видеоопыт получения силана из силицида магния можно посмотреть здесь.

На воздухе силан горит с образованием SiO2 и H2O:

Видеоопыт сгорания силана можно посмотреть здесь.

Силан разлагается водой разлагается с выделением водорода:

Силан разлагается (окисляется) щелочами :

Силан при нагревании разлагается :

Карбид кремния

В соединениях кремния с неметаллами — ковалентная связь.

Рассмотрим карбид кремния – карборунд Si +4 C -4 . Это вещество с атомной кристаллической решеткой. Он имеет структуру, подобную структуре алмаза и характеризуется высокой твердостью и температурой плавления, а также высокой химической устойчивостью.

Карборунд окисляется кислородом при высокой температуре:

Карборунд окисляется кислородом в расплаве щелочи :

Галогениды кремния

Хлорид и фторид кремния – галогенангидриды кремниевой кислоты.
SiCl4.

Получают галогениды кремния действием хлора на сплав оксида кремния с углем :

Галогениды кремния разлагаются водой до кремниевой кислоты и хлороводорода:

Хлорид кремния (IV) восстанавливается водородом :

SiCl4 + 2H2 → Si + 4HCl

Оксид кремния (IV)

Физические свойства и нахождение в природе

Оксид кремния (IV) – это твердое вещество с атомной кристаллической решеткой. В природе встречается в виде кварца, речного песка, кремнезема и прочих модификаций:

Химические свойства

Оксид кремния (IV) – типичный кислотный оксид . За счет кремния со степенью окисления +4 проявляет слабые окислительные свойства.

1. Как кислотный оксид, диоксид кремния (IV) взаимодействует с растворами и расплавами щелочей и в расплаве с основными оксидами . При этом образуются силикаты.

Например , диоксид кремния взаимодействует с гидроксидом калия:

Еще пример : диоксид кремния взаимодействует с оксидом кальция.

SiO2 + CaO → CaSiO3

2. Оксид кремния (IV) не взаимодействует с водой , т.к. кремниевая кислота нерастворима .

3. Оксид кремния (IV) реагирует при сплавлении с карбонатами щелочных металлов . При этом работает правило: менее летучий оксид вытесняет более летучий оксид из солей при сплавлении.

Например , оксид кремния (IV) взаимодействует с карбонатом калия. При этом образуется силикат калия и углекислый газ:

4. Из кислот диоксид кремния реагирует только с плавиковой или с газообразным фтороводородом :

5. При температуре выше 1000 °С оксид кремния реагирует с активными металлами, при этом образуется кремний.

Например , оксид кремния взаимодействует с магнием с образованием кремния и оксида магния:

SiO2 + 2Mg → Si + 2MgO

Видеоопыт взаимодействия оксида кремния (IV) с магнием можно посмотреть здесь.

При избытке восстановителя образуются силициды:

SiO2 + 4Mg → Mg2Si + 2MgO

6. Оксид кремния (IV) взаимодействует с неметаллами.

Например , оксид кремния (IV) реагирует с водородом в жестких условиях. При этом оксид кремния проявляет окислительные свойства:

Еще пример : оксид кремния взаимодействует с углеродом. При этом образуется карборунд и угарный газ:

SiO2 + 3С → SiС + 2СО

При сплавлении оксид кремния взаимодействует с фосфатом кальция и углем:

Кремниевая кислота

Строение молекулы и физические свойства

Кремниевые кислоты — очень слабые, малорастворимые в воде соединения общей формулы nSiO2•mH2O. Образует коллоидный раствор в воде.

Метакремниевая H2SiO3 существует в растворе в виде полимера:

Способы получения

Кремниевая кислота образуется при действии сильных кисло т на растворимые силикаты (силикаты щелочных металлов).

Например , при действии соляной кислоты на силикат натрия:

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

Видеоопыт получения кремниевой кислоты из силиката натрия можно посмотреть здесь.

Даже слабая угольная кислота вытесняет кремниевую кислоту из солей:

Химические свойства

1. Кремниевая кислота — нерастворимая. Кислотные свойства выражены очень слабо, поэтому кислота реагирует только с сильными основаниями и их оксидами :

Например , кремниевая кислота реагирует с концентрированным гидроксидом калия:

2. При нагревании кремниевая кислота разлагается на оксид и воду :

Силикаты

Силикаты — это соли кремниевой кислоты. Большинство силикатов нерастворимо в воде, кроме силикатов натрия и калия, их называют «жидким стеклом».

Способы получения силикатов:

1 . Растворение кремния, кремниевой кислоты или оксида в щелочи:

2. Сплавление с основными оксидами:

СаО + SiO2 → CaSiO3

3. Взаимодействие растворимых силикатов с солями:

Оконное стекло (натриевое стекло) — силикат натрия и кальция: Na2O·CaO·6SiO2.

Стекло получают при сплавлении в специальных печах смеси соды Na2CO3, известняка CaCO3 и белого песка SiO2:

Для получения специального стекла вводят различные добавки, так стекло содержащее ионы Pb 2+ – хрусталь; Cr 3+ – имеет зеленую окраску, Fe 3+ – коричневое бутылочное стекло, Co 2+ – дает синий цвет, Mn 2+ – красновато-лиловый.

Источник