| В лаборатории: Восстановлением из оксида магнием или алюминием: SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO; 3SiO2 + 4Al = 3Si + 2Al2O3. | В промышленности: 1)Восстановлением из оксида коксом в электрических печах: SiO2 + 2C -tà Si + 2CO. При таком процессе Si загрязнен карбидами кремния. 2) Наиболее чистый кремний получают восстановлением тетрахлорида кремния водородом при 1200 °С: SiCl4 +2H2-tàSi + 4HCl, или цинком: SiCl4 + 2Zn -tà Si + 2ZnCl2. 3)Также чистый кремний получается при разложении силана: SiH4 -tà Si + 2H2 |
Силициды – соединения кремния с металлами, в которых кремний имеет степень окисления -4.
Силициды щелочных и щелочно-земельных металлов характеризуются ионным типом связи, они химически активны. Они легко разлагаются водой или разбавленными кислотами с выделением силана: Ca2Si + 2H2SO4 = 2CaSO4 + SiH4.
В силицидах неметаллов ковалентная связь. Среди таких силицидов наибольшее значение имеет карбид кремния – карборунд SiC, имеющий структуру алмаза, он характеризуется высокой твердостью и температурой плавления, а также высокой химической устойчивостью.
Получают силициды сплавлением простых веществ или восстановлением смеси оксидов коксом в электропечах: 2Mg + Si = Mg2Si,
2MgO + SiO2 + 4C = Mg2Si + 4CO.
Силан SiH4. (моносилан).
| Образуются при действии на силицид магния соляной кислотой: Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4. | SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2Н2O (самовоспламенение на воздухе) Активно взаимодействует со щелочами: SiH4 + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 4H2. При нагревании разлагается: SiH4 = Si + 2H2. |
Оксид кремния (IV) – кислотный оксид.
В природе – речной песок, кварц.
1) Не реагирует с водой – т.к. кремниевая кислота нерастворима.
2) При сплавлении реагирует со щелочами: SiO2 + 2KOH -tàK2SiO3 + H2O
3) Реагирует с основными оксидами: SiO2 + MgО -tàMgSiO3 и карбонатами щелочных металлов: SiO2 + K2CO3 -tà K2SiO3 + CO2 при сплавлении.
4) Из кислот растворяется только в плавиковой: SiO2 + 6HF = H2[SiF6] + 2H2O
5) При температуре выше 1000 °С реагирует с активными металлами, при этом образуется кремний: SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO
или при избытке восстановителя – силициды: SiO2 + 4Mg = Mg2Si + 2MgO.
6) Взаимодействие с неметаллами.
Реагирует с водородом: SiO2 + 2Н2 = Si + 2Н2O,
Взаимодействует с углеродом: SiO2 + 3С = SiС + 2СO.
Кремниевая кислота.
Имеет полимерное строение и состав xSiO2 • yH2O. В водных растворах доказано существование ортокремниевой H4SiO4, метакремниевой H2SiO3 кислот.
Получение: только косвенным путём, из солей: Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl
Na2SiO3 + 2Н2O + 2CO2 = 2NaHCO3 + H2SiO3↓,
Свойства: 1)Растворяются в концентрированных щелочах: H4SiO4 +4KOH à K4SiO4 + 4H2O
2)Разлагаются при нагревании: H2SiO3 -tàSiO2 + H2O
Силикаты.
Большинство нерастворимо в воде, кроме силикатов натрия и калия, их называют «жидким стеклом».
Получение: 1) растворение кремния, кремниевой кислоты или оксида в щелочи:
H4SiO4 + 4KOH à K4SiO4 + 4H2O
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2
SiO2 + 2KOH -tàK2SiO3 + H2O
2) Сплавление оксидов: СаО + SiO2 -tà CaSiO3
3) Взаимодействие солей: K2SiO3 + CaCl2 = CaSiO3 + 2KCl
Стекло – тоже силикат.
Состав обычного оконного стекла: Na2O·CaO·6SiO2.
Стекло получают при сплавлении в специальных печах смеси соды Na2CO3, известняка CaCO3 и белого песка SiO2: 6SiO2 + Na2CO3 + CaCO3 = Na2O·CaO·6SiO2 + 2CO2.
Для получения специального стекла вводят различные добавки, так стекло содержащее ионы Pb2+ – хрусталь; Cr3+ – имеет зеленую окраску, Fe3+ – коричневое бутылочное стекло, Co2+ – дает синий цвет, Mn2+ – красновато–лиловый.
