Оксиды углерода. Угольная кислота

Углерод с кислородом образует оксиды: СО, СО₂, и др. Оксид углерода (II) – СО. Физические свойства: угарный газ, без цвета и запаха, ядовит, в воде почти не растворим, растворим в органических растворителях, t кипения = -192 °C, t плавления = -205 °C. Химические свойства: несолеобразующий оксид. В обычных условиях малоактивен, при нагревании проявляет восстановительные свойства:

1) с кислородом: 2C+2O + O2 = 2C+4O2;

2) восстанавливает металлы из руд: C+2O + CuO = Сu + C+4O2;

3) с хлором (на свету): CO + Cl2 = COCl2(фосген);

4) с водородом: СО + Н2 = СН3ОН (метанол);

Оксид углерода (IV) СO₂. Физические свойства: углекислый газ, без цвета и запаха, малорастворим в воде, тяжелее воздуха, t плавления = -78,5 °C, твердый CO₂ – сухой лед, не поддерживает горение.

Получение:

1) в промышленности (обжиг известняка): CaCO₃=CaO + CO₂;

2) действием сильных кислот на карбонаты и гидрокарбонаты: CaCO₃(мрамор) + 2HCl =CaCl₂ + H₂O + CO₂; NaHCO₃ = HCl = NaCl + H₂O + CO₂.

Химические свойства: кислотный оксид, реагирует с основными оксидами и основаниями, образуя соли угольной кислоты:

При повышенной температуре проявляет окислительные свойства: СO₂ + 2Mg = 2MgO + C0.

Качественная реакция – помутнение известковой воды: Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃(белый осадок) + H₂O.

Угольная кислота – слабая, существует в водном растворе: CO2 + H2O = H2CO3.

Соли: средние – карбонаты (СО32-), кислые – бикарбонаты, гидрокарбонаты (НС03-).

Карбонаты и гидрокарбонаты превращаются друг в друга:

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

Ca(HCO₃)₂ – вещество неустойчивое при кипячении раствора или длительном хранении на воздухе он разлагается:

Ca(HCO₃)₂ ^t→ CaCO₃↓+ CO₂ + H₂O

27 Кремний и его соединения, физико-химические свойства. Силикатная промышленность.

Кремний (Si) – стоит в 3 периоде, IV группе главной подгруппы периодической системы. Физические свойства: кремний существует в двух модификациях: аморфной и кристаллической. Аморфный кремний – порошок бурого цвета, плотностью 2,33 г/см3, растворяется в расплавах металлов. Кристаллический кремний – это кристаллы темно-серого цвета, обладающие стальным блеском, твердый и хрупкий, плотностью 2,4 г/см3. Кремний состоит из трех изотопов: Si (28), Si (29), Si (30).

1. Химические свойства: электронная конфигурация: 1s²2s²2p⁶3s²3p². Кремний – неметалл. На внешнем энергетическом уровне кремний имеет 4 электрона, что обуславливает его степени окисления: +4, -4, -2. Валентность – 2, 4. Аморфный кремний обладает большей реакционной способностью, чем кристаллический. При обычных условиях он взаимодействует со фтором: Si + 2F2 = SiF4. При 1000 °C Si реагирует с неметаллами: с CL₂, N₂, C, S. Взаимодействие с галогенами

При обычных условиях кремний довольно инертен, что объясняется прочностью его кристаллической решетки, непосредственно взаимодействует только с фтором, при этом проявляет восстановительные свойства:

Si + 2F₂ = SiF₄.

С хлором реагирует при нагревании до 400–600 °С:

Si + 2Cl₂ = SiCl₄.

2. Взаимодействие с кислородом

Измельченный кремний при нагревании до 400–600 °С реагирует с кислородом:

Si + O₂ = SiO₂.

3. Взаимодействие с другими неметаллами

При очень высокой температуре около 2000 °С реагирует с углеродом:

Si + C = SiC

и бором:

Si + 3B = B₃Si.

При 1000 °С реагирует с азотом:

3Si + 2N₂ = Si₃N₄.

С водородом не взаимодействует.

4. Взаимодействие с галогеноводородами

С фтороводородом реагирует при обычных условиях:

Si + 4HF = SiF₄ + 2H₂,

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

5. Взаимодействие с металлами

Окислительные свойства для кремния менее характерны, но они проявляются в реакциях с металлами, при этом образует силициды:

2Ca + Si = Ca₂Si.

6. Взаимодействие с кислотами

Кремний устойчив к действию кислот, в кислой среде он покрывается нерастворимой пленкой оксида и пассивируется. Кремний взаимодействует только со смесью плавиковой и азотной кислот:

3Si + 4HNO₃ + 18HF = 3H₂[SiF₆] + 4NO + 8H₂O.

7. Взаимодействие со щелочами

Растворяется в щелочах, образуя силикат и водород:

Si + 2NaOH + H₂O = Na₂SiO₃ + H₂.

Нахождение в природе: минерал кварц – SiO2. Кристаллы кварца имеют форму шестигранной призмы, бесцветные и прозрачные, называются горным хрусталем. Аметист – горный хрусталь, окрашенный примесями в лиловый цвет; дымчатый топаз окрашен в буроватый цвет; агат и яшма – кристаллические разновидности кварца. Аморфный кремнезем менее распространен и существует в виде минерала опала – SiO₂ nН₂О. Диатомит, трепел или кизельгур (инфузорная земля) – землистые формы аморфного кремния.

Получение кремниевой кислоты:

1) взаимодействие силикатов щелочных металлов с кислотами: Na₂SiO₃ + 2HCl = H₂SiO₃ + 2NaCl;

2) кремневая кислота является термически неустойчивой: H₂SiO₃ = H₂O + SiO₂.

H₂SiO₃ образует пересыщенные растворы, в которых в результате полимеризации образует коллоиды. Используя стабилизаторы, можно получить стойкие коллоиды (золи). Их используют в производстве. Без стабилизаторов из раствора кремниевой кислоты образуется гель, осушив который можно получить силикагель (используют как адсорбент).

Силикаты – соли кремниевой кислоты. Силикаты распространены в природе, земная кора состоит в большинстве из кремнезема и силикатов (полевые шпаты, слюда, глина, тальк и др.). Гранит, базальт и другие горные породы имеют в своем составе силикаты. Изумруд, топаз, аквамарин – кристаллы силикатов. Растворимы только силикаты натрия и калия, остальные – нерастворимы. 

Силикатная промышленность — это производство керамики, стекла, цемента из природных соединений кремния.

Керамика – изделия или материалы, изготовленные из огнеупорных веществ: глины, карбидов, оксидов некоторых металлов.