Теория:
Оксид кремния(\(IV\))
Оксид кремния(\(IV\)) — твёрдое, нерастворимое в воде, тугоплавкое вещество. Он имеет немолекулярное строение, сходное со строением алмаза. В кристаллах оксида каждый атом кремния соединён прочными ковалентными связями с четырьмя атомами кислорода.
Рис. \(1\). Строение оксида кремния
В природе оксид кремния распространён в виде песка, кремнезёма, кварца, горного хрусталя.
Рис. \(2\). Кристаллы кварца
Оксид кремния в виде пористой массы (силикагеля) образуется при разложении кремниевой кислоты:
.
Силикагель используется как осушитель. Пакетики силикагеля можно обнаружить в упаковке с обувью и электроникой. Их помещают туда для защиты изделий от влаги.
Химические свойства.
1. Оксид кремния(\(IV\)) — кислотный оксид, но, в отличие от других кислотных оксидов, он не реагирует с водой.
2. Взаимодействует с основными оксидами и щелочами с образованием силикатов:
;
3. Особое свойство оксида кремния — его реакция с фтороводородом и плавиковой кислотой:
3. При сплавлении оксид кремния реагирует с карбонатами, вытесняя из них углекислый газ:
На этом свойстве оксида кремния основано его использование для получения стекла. Сырьём для производства обычного оконного стекла служат песок , сода и известняк . Смесь веществ нагревают в специальной печи. Происходят реакции, которые можно выразить общим уравнением:
При замене соды и известняка на карбонат калия и оксид свинца получают хрустальное стекло, а при добавлении оксида бора — термостойкое.
Кремниевая кислота и её соли
Оксиду кремния соответствует ряд кислот, имеющих полимерное строение. Обычно их состав выражают формулой .
Кремниевая кислота не растворяется в воде и очень слабая. Её можно вытеснить из раствора соли другой кислотой, даже такой слабой, как угольная:
Образование гелеобразного осадка в этой реакции используется для качественного определения силикатов.
Кислота неустойчивая и разлагается на оксид и воду при нагревании или при длительном хранении.
Соли кремниевой кислоты — силикаты. Из них растворимы в воде соли щелочных металлов и , которые под названием «жидкое стекло» или «растворимое стекло» находят применение в строительстве в качестве огнеупорных покрытий. Эти же соли входят в состав силикатного клея.
Растворимые силикаты подобно карбонатам подвергаются гидролизу по аниону, в их растворах щелочная среда.
В природе распространены алюмосиликаты (полевой шпат, каолинит, слюда) Эти вещества содержат кремний и алюминий, Например, состав каолина выражается формулой , а полевого шпата — . Эти минералы используются в качестве сырья для производства керамических изделий и цемента.
Источники:
Рис. 1. Строение оксида кремния. Автор: Roland Mattern. Roland1952. Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=9643566. Дата обращения: 11.05.2023.
Рис. 2. Кристалл кварца, https://www.shutterstock.com/ru/image-photo/natural-quartz-crystals-form-ice-shards-342619997. Дата обращения: 15.05.2023.