Получить оксид кремния 4 всеми способами

Оксид кремния (IV)

В природе:

SiO₂ — кварц, горный хрусталь, аметист, агат, яшма, опал, кремнезём (основная часть песка)
Al₂O₃ •2SiO₂ • 2H₂O — каолинит (основная часть глины)
K₂O • Al₂O₃ • 6SiO₂ — ортоклаз (полевой шпат)

Физические свойства
Твёрдое, тугоплавкое вещество, t°пл.= 1728°C, t°кип.= 2590°C, атомная кристаллическая решетка.

Химические свойства оксида кремния

SiO₂ — кислотный оксид, ему соответствует кремниевая кислота Н₂SiO₃
1) При сплавлении взаимодействует с основными оксидами, щелочами, а также с карбонатами щелочных и щелочноземельных металлов с образованием солей — силикатов:

2) С водой не реагирует

3) С плавиковой кислотой (гексафторкремниевая кислота):
SiO₂ + 4HF → SiF₄­ + 2H₂O
SiO₂ + 6HF → H₂[SiF₆] + 2H₂O
(реакции лежат в основе процесса травления стекла)

Окислительно — восстановительные реакции

Взаимодействие с металлами

При температуре выше 1000 °С реагирует с активными металлами,
при этом образуется кремний:

Источник

Получить оксид кремния 4 всеми способами

Монооксид кремния – неустойчивое соединение, на воздухе медленно окисляется до SiO₂. Это тугоплавкий темно-коричневый порошок, обладает хорошими диэлектрическими характеристиками и механической прочностью.

Твердый монооксид кремния не растворяется в кислотах, кроме плавиковой, легко растворяется в щелочах с выделением водорода, является хорошим восстановителем.

Оксид кремния (IV)

Кристаллические модификации SiO₂

Диоксид кремния широко распространен в природе. Кристаллический оксид кремния – это кварц, горный хрусталь, халцедон, яшма, основа кварцевого песка. Очень твердое, прочное, тугоплавкое вещество. При обычном давлении и температуре существуют три кристаллические модификации SiO₂: кварц, тридимит и кристобалит. Для каждой модификации известны низкотемпературные α- и высокотемпературные β-формы. Все они построены из тетраэдров SiO₄, соединенных с другими тетраэдрами всеми четырьмя атомами кислорода в трехмерные решетки.

Взаимное расположение тетраэдров в различных модификациях совершенно различно, но между собой α- и β- формы отличаются незначительно, поэтому между ними превращения протекают при низких температурах, а взаимные переходы между различными модификациями требуют разрыва связей Si – O – Si, поэтому они протекают при высоких температурах и довольно медленно.

Химические свойства

Химические свойства различных модификаций сходны между собой.

При температуре выше 1000 °С реагирует с активными металлами, при этом образуется кремний:

SiO₂ + 2Mg = Si + 2MgO

или при избытке восстановителя – силициды:

Взаимодействие с неметаллами

Реагирует с водородом:

Взаимодействует с углеродом:

SiO₂ + 3С = SiС + 2СO.

Свойства кислотного оксида

Диоксид кремния – типичный кислотный оксид, но не растворяется в воде, при сплавлении реагирует со щелочами:

и карбонатами щелочных металлов:

С кислотами не реагирует, исключение составляет плавиковая кислота:

Источник

Оксид кремния (IV)

Оксид кремния (IV)

Физические свойства и нахождение в природе

Оксид кремния (IV) SiO₂ – 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:

Источник

Кремний

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

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

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 😉

Основное и возбужденное состояние кремния

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

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

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

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.

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.

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.

© 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

Получить оксид кремния 4 всеми способами

Кремний открыл и получил в 1823 году шведский химик Йенс Якоб Берцелиус.

Кремний — второй по распространённости элемент в земной коре после кислорода (27,6% по массе). Встречается в соединениях.

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

Степени окисления: +4, -4.

Кремний — простое вещество. Аллотропия кремния

Известен аморфный и кристаллический кремний.

Кристаллический – тёмно-серое вещество с металлическим блеском, большая твёрдость, хрупок, полупроводник ; ρ = 2,33 г/см 3 , t°пл. =1415°C; t°кип. = 2680°C.

Имеет алмазоподобную структуру и образует прочные ковалентные связи. Инертен.

Аморфный — бурый порошок, гигроскопичен , алмазоподобная структура, ρ = 2 г/см 3 , более реакционноспособен.

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

Химические свойства кремния

Типичный неметалл, инертен.

4) С водородом кремний не взаимодействует. Силан (SiH 4 ) получают разложением силицидов металлов кислотой:

Растворяется только в смеси азотной и плавиковой кислот:

6) Со щелочами (при нагревании):

1) Взаимодействие с металлами (образуются силициды):

Si 0 + 2Mg t ˚ = Mg₂Si -4

Кремний широко используется в электронике как полупроводник. Добавки кремния к сплавам повышают их коррозионную стойкость. Силикаты, алюмосиликаты и кремнезем – основное сырье для производства стекла и керамики, а также для строительной промышленности.
Кремний в технике
Применение кремния и его соединений

Физические свойства: Бесцветный газ, ядовит, t°пл. = -185°C, t°кип. = -112°C.

Кристаллическая решётка оксида кремния (IV) – атомная и имеет такое строение:

Физические свойства: Твёрдое, кристаллическое, тугоплавкое вещество, t°пл.= 1728°C, t°кип.= 2590°C

Кислотный оксид. При сплавлении взаимодействует с основными оксидами, щелочами, а также с карбонатами щелочных и щелочноземельных металлов:

1) Взаимодействие оксида кремния с основными оксидами:

SiO 2 + CaO t ˚ = CaSiO 3

2) Взаимодействие оксида кремния с щелочами:

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

3) С водой оксид кремния не реагирует!

4) Взаимодействие оксида кремния с солями:

5) Взаимодействие оксида кремния с плавиковой кислотой:

(реакции лежат в основе процесса травления стекла).

1. Изготовление силикатного кирпича

2. Изготовление керамических изделий

3. Получение стекла

Кремниевые кислоты x • SiO 2 • y H 2 O

x = 1, y = 1 H₂SiO₃ — метакремниевая кислота

x = 1, y = 2 H₄SiO₄ — ортокремниевая кислота и т.д.

Физические свойства кремниевой кислоты: H₂SiO₃ — очень слабая (слабее угольной), непрочная, в воде малорастворима (образует коллоидный раствор), не имеет кислого вкуса.

Получение кремниевой кислоты:

Действие сильных кислот на силикаты — Na₂SiO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂SiO₃↓

Химические свойства кремниевой кислоты:

Соли кремниевой кислоты — силикаты.

1) Взаимодействие силикатов щелочных металлов с кислотами

2) Взаимодействие силикатов щелочных металлов с солями

3) Силикаты, входящие в состав минералов, в природных условиях разрушаются под действием воды и оксида углерода (IV) — выветривание горных пород:

Применение соединений кремния

Природные соединения кремния — песок (SiO 2 ) и силикаты используются для производства керамики, стекла и цемента.

Фарфор = каолин+ глина + кварц + полевой шпат. Родина фарфора – Китай, где фарфор известен уже в 220г. В 1746 г – налажено производство фарфора в России

Фаянс — от названия итальянского города Фаэнца. Где в 14-15веках было развито керамическое ремесленничество. Фаянс – отличается от фарфора большим содержанием глины (85%), более низкой температурой обжига.

Стекло – хрупкий, прозрачный материал, способен размягчаться и при застывании принимает любую форму. Стекло получают варкой шихты (сырьевой смеси, состоящей из песка, соды и известняка) в специальных стекловаренных печах.

Основные реакции, протекающие при плавке шихты

При добавлении оксида свинца получают хрусталь.

Цемент – мелко измельчённый клинкер с минеральными добавками.

Клинкер — шарики тёмно-серого цвета получают спеканием глины и известняка в специальных вращающихся печах

Источник

Si как восстановитель: