Кремний. Степени окисления. Свойства кремния. Диоксид кремния. кремниевые кислоты и их соли

Нахождение в природе: SiO2, силикаты, алюмосиликаты (глины).

В соединениях проявляют степени окисления –IV, II, IV, наиболее устойчива степень окисления IV, в степени окисления II неустойчивы.

Получение простого вещества:

SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO

SiO2 + 2C = Si + 2CO

При 800 °C: SiH4 = Si +2H2 SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl.

Химические свойства:

Свойства Si и B близки (диагональное сходство). Si инертен при обычной температуре. При нагревании:

Si + O2 = SiO2,

Si + Г2 = SiГ4,

Si + 2S = SiS2,

3Si + 2N2 = Si3N4,

Si + Mg = Mg2Si,

Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2.

Медленно: Si + 6HF = 2H2 + H2[SiF6] – гексафторидосиликат водорода, фторкремниевая кислота, сильная двухосновная кислота.

Быстро: 3Si + 18HF + 4HNO3 = 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O.

Прочность связей кремни. Связи Si-O очень прочны, но cвязи Si-H, Si-Г, Si-Si, Si-S легко разрываются. Соединения с такими связями легко превращаются в соединения со связями Si-O.

Диоксид кремния, SiO2

Не растворяется в воде и кислотах. С плавиковой кислотой SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O

При сплавлении (получение стекла):

SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,

SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2.

Кремниевые кислоты

Общая формула – mSiO2·nH2O.

• m = 1, n = 1: H2SiO3 – метакремниевая кислота; соли — метасиликаты,

• m = 1, n = 2: H4SiO4 – ортокремниевая кислота; соли — ортосиликаты,

• m = 2, n = 1: H2Si2O5 – диметакремниевая кислота; соли — дисиликаты.

Слабые кислоты нерастворимые в воде. H2SiO3: Ka,1 = 1·10-10; Ka,2 = 1·10-12

Na2SiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + H2SiO3

Силикагель – высушенный осадок кремниевой кислоты, гидрофильный сорбент.

Гидролиз силикатов Na2SiO3 + H2O = NaHSiO3 + NaOH 2NaHSiO3 = H2O + Na2Si2O5.