Аллотропия

Кристаллический – тёмно-серое вещество с металлическим блеском, имеет большую твёрдость, хрупок, проявляет полупроводниковые свойства; ρ = 2,33 г/см³, t°пл. =1415°C; t°кип. = 2680°C. Имеет алмазоподобную структуру (sp³- гибридизация атомов кремния). Инертен.

Аморфный - бурый порошок, гигроскопичен, также имееталмазоподобная структура, r = 2 г/см³, более реакционноспособен.

Получение:

• карботермическим способом: 2С + Si⁺⁴O₂ –^tº→ Si⁰ + 2CO;

• магнийтермическим способом: 2Mg + Si⁺⁴O₂ –^tº→ 2MgO + Si⁰

Химические свойства

• Типичный неметалл, инертен.

• Как восстановитель реагирует:

а) с кислородом: Si⁰ + O₂ –^tº→ Si⁺⁴O₂;

б) с фтором (без нагревания): Si⁰ + 2F₂  SiF₄↑;

  в) с углеродом: Si⁰ + C –^tº→ Si⁺⁴C

(SiC - карборунд – твёрдый; используется для точки и шлифовки);

• с водородом не взаимодействует. Силан (SiH₄) получают разложением силицидов металлов кислотой:

Mg₂Si + 2H₂SO₄  SiH₄↑ + 2MgSO₄;

• с кислотами не реагирует. Растворяется только в смеси азотной и плавиковой кислот:

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

• со щелочами реакция протекает при нагревании:

Si⁰ + 2NaOH + H₂O –^tº→ Na₂Si⁺⁴O₃+ 2H₂;

• как окислитель взаимодействует с металлами (образуются силициды):

Si⁰ + 2Mg –^tº→ Mg₂Si^-4.

2.4.1. Силан SiH4

Бесцветный газ, ядовит, t пл. = -185ºC, tкип. = -112ºC.

Получение

Получают силан действием соляной кислоты на силицид магния:

Mg₂Si + 4HCl → 2MgCl₂ + SiH₄

Химические свойства

• силан окисляется кислородом:

SiH₄ + 2O₂ → SiO₂ + 2H₂O;

• разлагается: SiH₄ → Si + 2H₂

2.4.2. Оксид кремния (IV) (SiO2)n

SiO₂ - кварц, горный хрусталь, аметист, агат, яшма, опал, кремнозём (основная часть песка)

Al₂O₃ • 2SiO₂ • 2H₂O - каолинит (основная часть глины)

K₂O • Al₂O₃ • 6SiO₂ - ортоклаз (полевой шпат)

Физические свойства

Твёрдое, тугоплавкое вещество, tпл.= 1728ºC, tкип.= 2590ºC

SiO₂ – кислотный оксид

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

• с основными оксидами:

SiO₂ + CaO → CaSiO₃ ;

• со щелочами: SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O;

• с солями: SiO₂ + CaCO₃ –^tº→ CaSiO₃ + CO₂;

SiO₂ + K₂CO₃ –^tº→ K₂SiO₃ + CO₂;

• с плавиковой кислотой:

SiO₂ + 4HF → SiF₄­ + 2H₂O;

SiO₂ + 6HF → H₂ [SiF₆] (гексафторкремниевая кислота) + 2H₂O

(реакции лежат в основе процесса травления стекла).

Оксид кремния не растворяется в воде.

2.4.3. Кремниевые кислоты

 

 

x SiO₂ * y H₂O

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.

Получение

Так как оксид кремния нерастворим в воде, то кремниевую кислоту получают реакцией обмена:

Na₂SiO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂SiO₃↓

При нагревании она разлагается:

H₂SiO₃ –^tº→ H₂O + SiO₂.

Отмытый и высушенный гель кремниевой кислоты называется силикагелем. Соли кремниевой кислоты - силикаты.