Силикон и неговите съединения: формули
Силиконът (Si) е вторият елемент от основната (А) подгрупа 4 на Периодичната таблица, създадена от Дмитрий Иванович Менделеев. Силиконът е много често срещан в природата, така че заема второ място (след кислород) в изобилие. Така че, без силиций и неговите съединения няма да съществува земната кора, която е повече от една четвърт от съединенията на този химичен елемент. Какви са характеристиките на силиция? Какви са формулите на неговите съединения и тяхното приложение? Кои са най-важните вещества в състава им силиций? Нека се опитаме да го разберем.
Елементът силиций и неговите свойства
В природата съществува силиций в няколко алотропни модификации - най-често срещаните са силиций в кристална форма и аморфен силиций. Разгледайте всяка от тези модификации поотделно.
Кристален силиций
Силиконът в тази модификация е тъмно сиво, а твърдо и чупливо вещество със стоманен блясък. Такъв силиций е полупроводник; неговото полезно свойство е, че за разлика от металите, неговата електрическа проводимост нараства с повишаване на температурата. Точката на топене на такъв силиций е 1415 ° С. Освен това, кристалният силиций не може да се разтвори във вода и различни киселини.
Използването на силиций и неговите съединения в кристалната модификация е изключително разнообразно. Например кристалният силиций е част от слънчевите панели, монтирани на космически кораби и покриви. Силиконът е полупроводник и може да преобразува слънчевата енергия в електрическа енергия.
В допълнение към слънчевите клетки, кристалният силиций се използва за създаване на много електронни устройства и силициеви стомани.
Аморфен силиций
Аморфният силиций е кафяво / тъмно кафяв прах с диамантна структура. За разлика от кристалния силиций, тази алотропна модификация на елемента няма строго подредена кристална решетка. Въпреки факта, че аморфният силиций се топи при температура приблизително 1400 ° С, той е много по-активен от кристалния. Аморфният силиций не провежда ток и има плътност от около 2 g / cm³.
Такъв силиций се използва най-често в хранително-вкусовата промишленост и в производството на лекарства.
Химични свойства на силиций
- Основното химическо свойство на силиция е горенето в кислород, в резултат на което се образува изключително обичайно съединение - силициев оксид:
Si + O 2 → SiO 2 (при температура).
- При нагряване силицийът като неметал образува съединения с различни метали. Такива съединения се наричат силициди. Например:
2Ca + Si → Ca 2 Si (при температура).
- Силицидите от своя страна лесно се разлагат с вода или с някои киселини. В резултат на тази реакция се образува специално водородно съединение от силиций - силан (SiH 4 ):
Mg2Si + 4HCl → 2MgCl2 + SiH4.
- Силиконът също така може да взаимодейства с флуор (при нормални условия):
Si + 2F2 → SiF4.
- А когато се загрява, силиций взаимодейства с други неметали:
Si + 2Cl2 → SiCl4 (400-600 °).
3Si + 2N2 → Si3N4 (1000 °).
Si + C → SiC (2000 °).
- Също така, силиций, взаимодействащ с алкали и вода, образува соли, наречени силикати и водороден газ:
Si + 2KOH + H 2 O → K 2 SiO 3 + H 2 .
Въпреки това, ние ще анализираме повечето от химичните свойства на този елемент с оглед на силиция и неговите съединения, тъй като те са основните вещества, върху които се използва силиций и взаимодействат с други химични елементи. Кои силиконови съединения са най-често срещаните?
Силиконови съединения
По-рано открихме какъв елемент е силицийът и какви свойства притежава. Сега разгледайте формулите на силициевите съединения.
С участието на силиций произвежда огромен брой различни съединения. На първо място в разпространението са кислородните съединения на силиция. SiO2 и неразтворимата силициева киселина принадлежат към тази категория.
Киселинният остатък на силициевата киселина образува различни силикати (например, CaSiO3 или Al203Si02). В такива соли и горните силициеви съединения с кислород, елементът има типично окислително състояние +4.
Също така често срещани са силициевите соли - силициди (Mg 2 Si, NaSi, CoSi) и силициеви съединения с водород (например, силанов газ). Силанът, както е добре известно, се самовъзпламенява във въздуха с появата на ослепителна светкавица, а силицидите лесно се разлагат с помощта на вода, както и различни киселини.
По-подробно разгледайте силикона и неговите съединения, които се считат за най-често срещани.
Силициев диоксид
Друго име за този оксид е силициевият диоксид. Това е твърдо и огнеупорно вещество, което не е разтворимо във вода и киселини и има атомна кристална решетка. В природата силициевият оксид образува такива минерали и скъпоценни камъни като кварц, аметист, опал, ахат, халцедон, яспис, кремък и някои други.
Струва си да се отбележи, че именно от силиция примитивните хора правят своите инструменти за труд и лов. Флинт отбеляза началото на така наречената каменна ера, благодарение на своята повсеместна достъпност и способност да оформя остри ръбове по време на чипинг.
Силиконовият оксид прави стъблата на растенията като тръстика, тръстика и хвощ, листа от острица и зърнените стебла силни. Силициев диоксид се съдържа и в защитните покрития на някои животни.
В допълнение, той е в основата на силикатно лепило, благодарение на което се създават силиконови уплътнители и силиконови гуми.
Химични свойства на силициев оксид
Силициевият диоксид взаимодейства с огромен брой химични елементи - както метали, така и неметали. Например:
- При високи температури силициевият диоксид взаимодейства с алкали, като по този начин образува соли:
SiO2 + 2KOH → K2Si03 + Н20 (при температура).
- Като типичен киселинен оксид, това съединение произвежда силикати в резултат на взаимодействие с оксиди на различни метали:
SiO2 + CaO → CaSiO 3 (при температура).
- Или с карбонатни соли:
SiO 2 + K 2 CO 3 → K 2 SiO 3 + CO 2 ↑ (при температура).
- Едно от най-важните химични свойства на силициевия диоксид е възможността за получаване на чист силиций от него. Това може да стане по два начина - чрез взаимодействие на диоксида с магнезий или въглерод:
SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si (при температура).
SiO2 + 2C → Si + 2CO ↑ (при температура)
Силициева киселина
Силициевата киселина е много слаба. Той е неразтворим във вода и образува желатинова утайка по време на реакциите, която понякога може да запълни целия обем на разтвора. Когато тази смес изсъхне, можете да видите образувания силикагел, който се използва като адсорбент (абсорбер на други вещества).
Най-достъпният и общ метод за получаване на силициева киселина може да се изрази по формулата:
K2Si03 + 2HCl → 2КС1 + Н2СиОз.
силициди
Като се има предвид силиций и неговите съединения, много е важно да се каже за неговите соли като силициди. Такива съединения силиций форми с метали, придобиване, като правило, в същото време окислително състояние -4. Въпреки това, метали като живак, цинк, берилий, злато и сребро не могат да взаимодействат със силиций и да образуват силициди.
Най-често срещаните силициди са Mg 2 Si, Ca 2 Si, NaSi и някои други.
силикати
Съединения като силикати са втората най-разпространена след силика. Сол-силикатите се считат за доста сложни вещества, тъй като имат сложна структура, както и че са част от повечето минерали и скали.
Най-често срещаните силикати в природата - алуминосиликати - включват гранит, слюда, различни видове глина. Известен също силикат е азбест, от който се правят огнеустойчиви тъкани.
Силиконово приложение
На първо място, силиций се използва за получаване на материали-полупроводници и киселинно-устойчиви сплави. Силициевият карбид (SiC) често се използва за заточване на металорежещи машини и за смилане на скъпоценни камъни.
Стабилен и силен кварцов съд се прави от разтопен кварц.
Силиконовите съединения са в основата на производството на стъкло и цимент.
Очилата се различават помежду си по състав, в който задължително присъства силиций. Например, в допълнение към прозореца, има огнеупорни, кристални, кварцови, цветни, фотохромни, оптични, огледални и други стъкла.
Когато циментът се смесва с вода, се образува специално вещество - циментова замазка, от която впоследствие се получава строителен материал като бетон.
Силикатната промишленост се занимава с производството на тези вещества. Освен стъкло и цимент, в силикатната промишленост се получават и тухли, порцелан, керамика и различни продукти от тях.
заключение
Така открихме, че силицийът е най-важният химичен елемент, който е широко разпространен в природата. Силиконът се използва в строителството и артистичните дейности, както и незаменим за живите организми. Много вещества, от просто стъкло до най-ценния порцелан, са съставени от силиций и неговите съединения.
Изучаването на химията ни позволява да познаваме света около нас и да разберем, че не всичко наоколо, дори най-величественото и скъпо, е толкова загадъчно и мистериозно, колкото изглеждаше. Пожелаваме ви успехи в научното познание и изучаването на такава прекрасна наука като химията!