· Відноситься до групи кислотних оксидів.
· При нагріванні взаємодіє з основними оксидами і лугами.
· Реагує з плавиковою кислотою.
· SiO2 відноситься до групи стеклообразующих оксидів, тобто схильний до утворення переохолодженого розплаву - скла.
· Один з кращих діелектриків (електричний струм не проводить, якщо не має домішок і не нагрівається).
Діоксид кремнію SiO2 - кислотний оксид, що не реагує з водою.
Хімічно стійкий до дії кислот, але реагує з газоподібним фтороводень:
і плавиковою кислотою:
Ці дві реакції широко використовують для травлення скла.
При сплаві SiO2 з лугами та основними оксидами, а також з карбонатами активних металів утворюються силікати - солі не мають постійного складу дуже слабких, нерозчинних у воді кремнієвих кислот загальної формули xH2 O · ySiO2 (досить часто в літературі згадуються НЕ кремнієві кислоти, а кремнієва кислота , хоча фактично мова при цьому йде про одне й те ж речовині).
Наприклад, може бути отриманий ортосілікат натрію:
або змішаний силікат кальцію і натрію:
З силікату Na2 CaSi6 O14 (Na2 O · CaO · 6SiO2) виготовляють віконне скло.
Більшість силікатів не має постійного складу. З усіх силікатів розчинні у воді тільки силікати натрію і калію. Розчини цих силікатів у воді називають рідким склом. Через гідролізаеті розчини характеризуються сильно лужної середовищем. Для гідролізовані силікатів характерно освіта не справжніх, а колоїдних розчинів. При підкисленні розчинів силікатів натрію або калію випадає драглистий білий осад гідратованих кремнієвих кислот.
Головним структурним елементом як твердого діоксиду кремнію, так і всіх силікатів, виступає група [SiO4 / 2], в якій атом кремнію Si оточений тетраедром з чотирьох атомів кисню О. При цьому кожен атом кисню з'єднаний з двома атомами кремнію. Фрагменти [SiO4 / 2] можуть бути пов'язані між собою по-різному. Серед силікатів за характером зв'язку в них фрагментів [SiO4 / 2] виділяють острівні, ланцюгові, стрічкові, шаруваті, каркасні та інші.
Кремнієві кислоти - дуже слабкі, малорозчинні у воді кислоти загальної формули nSiO2 • mH2 O
Номенклатура [ред | правити вікі-текст]
З кремнієвих кислот відомі: метакремнієва H2 SiO3. ортокремнієвої H4 SiO4. дікремніевие H2 Si2 O5 і H10 Si2 O9. пірокремніевая H6 Si2 O7 і полікремнієві nSiO2 • mH2 O. Відповідні солі називають силікатами (Метасилікати, ортосілікати і ін.).
Фізичні та хімічні властивості
Все полікремнієві кислоти малорастворіми в воді. У воді утворюють колоїдні розчини за загальною схемою реакції:
Новоутворена нестійка ортокремнієвої кислота вступає в реакції поліконденсації:
в результаті чого утворюються складні лінійні, розгалужені і змішані структури.
Ізоелектрична точка полікремнієвих кислот знаходиться в інтервалі pH 2,0-3,0, в якому поликонденсация йде з мінімальною швидкістю.
Кремнієві кислоти є слабкими. Для метакремнієвої кислоти H2 SiO3 константи дисоціації K1 = (2-3) • 10 -10. K2
Кремнієві кислоти розчиняються в розчинах і розплавах лугів, утворюючи силікати:
Ортокремнієвої кислота здатна утворювати ортосілікати-ефіри в загальному випадку мають вигляд R 1 R 2 R 3 R 4 SiO4. де R 1-4 - органічні радикали, як правило, є спиртовими залишками. Відомим масовим продуктом є тетраетілортосілікат складу Si (C2 H5 O) 4
Розчини кремнієвих кислот отримують розчиненням аморфного діоксиду кремнію у воді, дією сильних кислот на розчинні силікати натрію чи калію:
а також методами електродіаліз і іонного обміну.
Загальна формула кремнієвих кислот - n SiO2? M H2O. У природі знаходяться в основному у вигляді солей, у вільній формі виділені деякі, наприклад, HSiO (ортокремнієвої) і H2SiO3 (кремнієва або метакремнієва).
Отримання кремнієвої кислоти:
1) взаємодія силікатів лужних металів з кислотами: Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl;
2) кремнієва кислота є термічно нестійкою: H2SiO3 = H2O + SiO2.
H2SiO3 утворює пересичені розчини, в яких в результаті полімеризації утворює колоїди. Використовуючи стабілізатори, можна отримати стійкі колоїди (золи). Їх використовують у виробництві. Без стабілізаторів з розчину кремнієвої кислоти утворюється гель, випивши який можна отримати силікагель (використовують як адсорбент).
Силікати - солі кремнієвої кислоти. Силікати поширені в природі, земна кора складається в більшості з кремнезему і силікатів (польові шпати, слюда, глина, тальк і ін.). Граніт, базальт та інші гірські породи мають в своєму складі силікати. Смарагд, топаз, аквамарин - кристали силікатів. Розчинні тільки силікати натрію і калію, інші - нерозчинні. Силікати мають складний хімічний склад:
Каолін Al2O3; 2SiO2; 2H2O або H4Al2SiO9.
Азбест CaO; 3MgO; 4SiO2 або CaMgSi4O12.
Отримання: сплав оксиду кремнію з лугами або карбонатами:
Розчинне скло - силікати натрію і калію. Рідке скло - водні розчини силікатів калію і натрію. Його використовують для виготовлення кислотоупорного цементу і бетону, керосінонепроніцаемих штукатурок, вогнезахисних фарб. Алюмосилікати - силікати, що містять алюміній (польовий шпат, слюда). Польові шпати складаються крім оксидів кремнію і алюмінію з оксидів калію, натрію, кальцію - K2O? Al2O3? 6SiO2 - ортоклаз.
Слюди мають в своєму складі, крім кремнію і алюмінію, ще водень, натрій або калій, рідше - кальцій, магній, залізо.
Граніти і гнейси (гірські породи) - складаються з кварцу, польового шпату і слюди. Гірські породи і мінерали, перебуваючи на поверхні Землі, вступають у взаємодію з водою і повітрям, що викликає їх зміна і руйнування. Цей процес називається вивітрюванням.
Застосування: силікатні породи (граніт) використовують як будівельний матеріал, силікати - в якості сировини при виробництві цементу, скла, кераміки, наповнювачів; слюду і азбест - як електро- і термоізоляцію.
Силікагель є висушений гель, що утворюється з перенасичених розчинів кремнієвих кислот (n SiO2 · m H2 O) при pH> 5-6. Твёрдийгідрофільний сорбент.
Виходить при підкисленні розчинів силікатів лужних металів з наступним промиванням і висушуванням утворився гелю:
Силікагель має величезну площу поверхні (800 м² / 1 г), що складається з груп -SiOH, розташованих на відстані 0,5 нм один від одного. Ці групи є активними центрами, причому активність конкретної партії силикагеля залежить від числа і активності таких центрів. В активному адсорбенті, тобто такому, з якого видалена адсорбована на його поверхні вода, багато центрів будуть активні. Така активація відбувається при нагріванні гелю до 150-200 ° C.
При нагріванні до більш високої температури в інтервалі 200-400 ° C активність втрачається в результаті утворення зв'язків Si-O, що відбувається з відщепленням води. Ця стадія, однак, оборотна. При нагріванні вище 400 ° C розмір поверхні силікагелю необоротно зменшується.
Активні центри взаємодіють з полярними розчиненими речовинами головним чином за рахунок утворення водневих зв'язків.
· Силікагель отримують взаємодією силікату натрію з кислотою, лужного силікату з сіллю амонію з концентрованих золів колоїдного кремнезему
· Розведених розчинах при низьких значеннях pH і температурах нижче кімнатної.
· Гідролізом з'єднань кремнію (хлорид кремнію, ортокремнієвої ефіри).
Скло - речовина і матеріал, один з найдавніших і, завдяки різноманітності своїх властивостей, - універсальний в практиці людини. Структурно - аморфно, изотропно; всі види скла при формуванні перетворюються в агрегатному стані - від надзвичайної в'язкості рідкого до так званого стеклообразного - в процесі охолодження зі швидкістю, достатньою для запобігання кристалізації розплавів, одержуваних плавленням сировини (шихти) [1] [2]. Температура варіння скла, від +300 до +2500 ° C, визначається компонентами цих стеклообразующих розплавів (оксидами, фторидами, фосфатами та інших) [2]. Прозорість (для видимого людиною випромінювання) не є загальною властивістю для всіх видів, що існують як в природі, так і в практиці стекол.
Генерація сторінки за: 0.064 сек.