Соединения кремния

Наиболее стойким соединением кремния является диоксид кремния SiO₂ (кремнезем). В природе он встречается как в кристаллическом, так и в аморфном виде.

Кристаллический диоксид кремния (кремнезем) находится в природе главным образом в виде песка и кварца. Он очень тверд, нерастворим в воде и плавится при температуре около 1610?С, превращаясь в бесцветную жидкость. Аморфный диоксид кремния (кремнезем) распространен в природе гораздо меньше, чем кристаллический. На дне морей имеются отложения тонкого пористого аморфного кремнезема.

При сплавлении диоксида кремния с едкими щелочами или карбонатами калия и натрия получаются соли кремниевых кислот:

Аморфный кремнезем взаимодействует со щелочами и гашеной известью на холоду. На этом свойстве основано применение этих материалов в качестве гидравлических добавок к цементам.

Кремнезем, находящийся в природе в виде песка, широко применяют в строительстве для производства стекла, керамики и цемента.

Соли кремниевых кислот (силикаты)

Силикаты чрезвычайно распространены в природе. К природным силикатам относятся полевые шпаты, слюда, глины, асбест, тальк и многие другие минералы. Силикаты входят в состав целого ряда горных пород: гранита, гнейса, базальта и т.д.

Состав природных силикатов выражается довольно сложными формулами. Общую формулу силикатов можно представить как , где R – преимущественно алюминий.

Силикаты всех щелочных металлов растворимы в воде.

Действие кислот на силикаты неодинаково. Чем активнее металл, тем легче протекает реакция:

Плавиковая кислота разлагает все силикаты:

Силикаты подвергаются гидролизу, т.к. кремниевые кислоты – слабые (слабее угольной кислоты).

При нагревании смесей многих силикатов с другими силикатами или с диоксидом кремния получаются прозрачные аморфные сплавы, называемые стеклами.

Например, - растворимое стекло, где R – натрий или калий, Растворимое стекло получают путем сплавления диоксида кремния и карбоната натрия:

Растворимое стекло, представленное в виде водных растворов называется жидким стеклом. Жидкое стекло очень быстро твердеет на воздухе, образуя поликремниевые кислоты. При этом выделяются высокодисперсные гели, обладающие вяжущими свойствами. Поэтому жидкое стекло применяют в строительстве, для пропитки тканей и других материалов с целью придания им огнестойкости.

К важнейшим промышленным силикатам относятся стекла.

Обычное оконное стекло состоит из силикатов натрия и кальция, сплавленных с диоксидом кремния. Состав такого стекла приблизительно может быть выражен формулой . Исходными материалами для получения стекла служат белый песок, сода, известняк или мел. При сплавлении этих веществ происходит реакция:

Для получения специальных стекол, натрий и калий заменяют на другие элементы. Частичная замена SiO₂ на B₂O₃ приводит к получению боросиликатного стекла. Прибавление борного ангидрида увеличивает твердость стекла, а также стойкость к химическим воздействиям. Из такого стекла изготавливают высококачественную химическую посуду.

Кварцевое стекло содержит в своем составе 99% диоксида кремния и отличается высокой тугоплавкостью. Кварцевое стекло выдерживает резкую смену температур и поэтому его применяют для изготовления лабораторной посуды в химической промышленности.

Все виды стекол устойчивы к действию воды и кислот, но при очень длительном их воздействии может произойти вымывание ионов натрия со стеклянной поверхности (выщелачивание стекла). Разрушить стекло может только плавиковая (фтористоводородная) кислота HF.

Дата добавления: 2015-10-02