Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Физические свойства




КРЕМНИЙ

Второй по распространённости (после кислорода) элемент в земной коре. На его долю приходтся 27% от массы земной коры. В свободном состоянии не встречается. Распространен только в соединениях: в виде диоксида кремния или кремнезема SiO2 и в виде солей кремниевых кислот (силикатов) и алюмосиликатов.

Получают восстановление SiO2 магнием (аморфный кремний) или коксом (кристаллический кремний):

2Mg + SiO2→ 2MgO + Si

 

2С + SiO2→ Si + 2CO

Кремний существует в двух аллотропных модификациях:

Кристаллический кремний – тёмно-серое вещество с металлическим блеском, обладает большой твёрдостью, хрупок, полупроводник; ρ = 2,4 г/см3, t°пл =1415°C; t°кип = 2680°C. Имеет алмазоподобную структуру (sp3- гибридизация атомов кремния) и образует прочные ковалентные σ-связи. Инертен.

Аморфный кремний – бурый порошок, гигроскопичен, ρ = 2,33 г/см3, более реакционноспособен.

Химические свойства

Типичный неметалл, инертен.

Восстановительные свойства:

1. взаимодействует с кислородом

Si + O2t°→ SiO2

2. с фтором (без нагревания)

Si + 2F2 → SiF4

3. с углеродом

Si + C –t°→ SiC(карбид кремния)

В промышленности карбид кремния получают при накаливании смеси песка и кокса в электрической печи и полученный продукт называют карборундом.

SiO2 + 3С = SiC+ 2СО

SiC – карборунд очень твердый и огнеупорный. Из порошка карборунда изготовляются шлифовальные круги, бруски, шлифовальную бумагу. Из него готовят муфели и футировку для различных печей.

4. с кислотами не реагирует, растворяется только в смеси азотной и плавиковой кислот:

3Si + 4HNO3 + 18HF → 3H2[SiF6] + 4NO↑ + 8H2O

5. со щелочами (при нагревании):

Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3+ 2H2

Окислительные свойства:

с металлами (образуются силициды):

Si + 2Mg –→ Mg2Si

При действии соляной кислоты на Mg2Si получается кремневодород (силан), подобный метану:

Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4

С кислородом кремний образует оксид SiO2 – кварц, горный хрусталь, аметист, агат, яшма, опал, кремнозём (основная часть песка) – твёрдое, тугоплавкое вещество, t°пл= 1728°C, t°кип= 2590°C. SiO2 является кислотным оксидом, при сплавлении взаимодействует с основными оксидами, щелочами, а также с карбонатами щелочных и щелочноземельных металлов:

SiO2 + CaO → CaSiO3

SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O

SiO2 + K2CO3 → K2SiO3 + CO2

SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O

3SiF4 + 3H2O = 2H2SiF6 + H2SiO3

Оксиду кремния соответствуют кремниевые кислоты: x·SiO2·yH2O

x = 1, y = 1 H2SiO3 – метакремниевая кислота

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

H2SiO3 – очень слабая (слабее угольной), непрочная, в воде малорастворима (образует коллоидный раствор), не имеет кислого вкуса, при нагревании разлагается. Соли кремниевой кислоты называются силикатами. Из силикатов растворимы только соли натрия и калия. Они получаются при сплавлении:

SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O; SiO2 + K2CO3 = K2SiO3 + CO2

Благодаря внешнему сходству со стеклом и растворимости в воде силикаты натрия и калия называются растворимым стеклом. Растворимое стекло в виде водных растворов называется жидким стеклом.

Силикаты очень распространены в природе (кроме Na и К). К ним принадлежат полевые шпаты, слюды, глины, асбест, тальк и многие другие минералы. Они входят в состав многих горных пород: гранита, гнейса, сланцев. Химический состав природных силикатов выражается сложными формулами и их принято изображать в виде оксидов: пишут отдельно формулы диоксида кремния и всех оксидов, образующих силикат, соединяя их точками: Na2O∙CaO∙6SiO2.

В кристаллических решетках силикатов часть атомов кремния может замещаться атомами алюминия вследствие близости их радиусов. Силикаты, содержащие в своем составе алюминий, называются алюмосиликатами. Самыми важными из них являются полевые шпаты, составляющие около 50% массы земной коры. Основные представители полевых шпатов являются

ортоклаз K2O∙Al2O3∙6SiO2; альбит Na2O∙Al2O3∙6SiO2; анортит CaO∙Al2O3∙2SiO2.

На поверхности Земли минералы и горные породы, соприкасаясь с атмосферой и подвергаясь механическому и химическому действию воды и воздуха, постепенно изменяются и разрушаются. Это разрушение называется выветриванием. Например, разложение ортоклаза выражается уравнением:

K2O∙AL2O3∙6SiO2 + CO2 + nH2O = K2CO3 + 4SiO2∙(n-2)H2O + Al2O3∙2SiO2∙2H2O

каолин

Чистый каолин, составляющий основу различных глин, встречается редко. Он имеет белый цвет и содержит лишь незначительную примесь кварцевого песка. Такой каолин используется для изготовления фарфора. Обычная глина представляет собой смесь каолина с другими глинистыми минералами, окрашивающими ее в желтовато-бурый цвет оксидами железа. Наиболее важными свойствами глин является набухаемость, пластичность и связующая способность. В смеси с определенным количеством воды глины образуют пластическую массу, которая под влиянием механических воздействий может принимать любую форму и сохранять ее при высыхании, а после обжига приобретать свойства камня. Глины находят широкое применение в строительстве. Они используются в качестве строительного материала в сыром виде или после обжига при высоких температурах – в виде красного строительного кирпича, черепицы, облицовочной плитки и т.д.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2013-12-12; Просмотров: 279; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.013 сек.