Получение геля кремниевой кислоты

Лабораторный способ

• Разложение жидкой муравьиной кислоты под действием горячей концентрированной серной кислоты, либо пропускание газообразной муравьиной кислоты над оксидом фосфора P₂O₅. Схема реакции:

Можно также обработать муравьиную кислоту хлорсульфоновой. Эта реакция идёт уже при обычной температуре по схеме:

• Нагревание смеси щавелевой и концентрированной серной кислот. Реакция идёт по уравнению:

• Нагревание смеси гексацианоферрата(II) калия с концентрированной серной кислотой. Реакция идёт по уравнению:

• Восстановлением из карбоната цинка магнием при нагревании:

 

 

Кремний

Опыт 11

С водородом кремний непосредственно не реагирует, соединения кремния с водородом — силаны с общей формулой Si_nH_2n+2 — получают косвенным путем. Моносилан SiH₄ (его часто называют просто силаном) выделяется при взаимодействии силицидов металлов с растворами кислот, например:

Образующийся в этой реакции силан SiH₄ содержит примесь и других силанов, в частности, дисилана Si₂H₆ и трисилана Si₃H₈, в которых имеется цепочка из атомов кремния, связанных между собой одинарными связями (—Si—Si—Si—).

Для травления кремния наиболее широко используют смесь плавиковой и азотной кислот. Некоторые специальные травители предусматривают добавку хромового ангидрида и иных веществ. При травлении кислотный травильный раствор быстро разогревается до температуры кипения, при этом скорость травления многократно возрастает.

1. Si+2HNO₃=SiO₂+NO+NO₂+H₂O
2. SiO₂+4HF=SiF₄+2H₂O
3. 3SiF₄+3H₂O=2H₂SiF₆+↓H₂SiO₃

Для травления кремния могут использоваться водные растворы щёлочей. Травление кремния в щелочных растворах начинается при температуре раствора более 60 °C.

1. Si+2KOH+H₂O=K₂SiO₃+2H₂↑
2. K₂SiO₃+2H₂O↔H₂SiO₃+2KOH

опыт 12

Получение

Силаны обычно получают, разлагая кислотами силициды металлов (например, силицид магния):

Для синтеза моносилана используют разложение триэтоксисилана в присутствии Na, и нагревании (t=80 °C):

либо применяют реакцию:

 

 

Получение силана

Соединения металлов с кремнием называются силицидами. Силицид магния - порошок черного цвета. Поместим порошок силицида магния в очень слабый раствор соляной кислоты. На поверхности раствора образуются пузырьки газа. Они лопаются и загораются на воздухе. Это горит силан. Он образуется при взаимодействии кислоты с силицидом магния. Продуктами сгорания силана являются оксид кремния и вода.

Mg₂Si + 4HCl = SiH₄ + 2MgCl₂

SiH₄ + 2O₂ = SiO₂ + 2H₂O

Опыт 14

опыт 15

Получение геля кремниевой кислоты

Кремниевая кислота – слабая кислота. Она легко выделяется из растворов солей кремниевой кислоты при действии на них более сильными кислотами. К раствору силиката натрия прильем сильно разбавленный раствор соляной кислоты. При этом кремниевая кислота выделяется не в виде осадка, а в виде геля. Раствор немного мутнеет и «застывает». При опрокидывании стакана гель не выливается.

Na₂SiO₃ + 2HCI = H₂SiO₃ + 2 NaCI

опыт 16

Кремниевую кислоту получают косвенным путем, действуя. кислотой на силикат калия или натрия:
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3
Кремниевую кислоту нельзя получить в чистом виде. В водных растворах она образует коллоидный раствор, или золь, который существует очень малый промежуток времени. Золь далее коагулирует, и образуется гель. При высушивании геля образуются продукты с пористой структурой — силикагели, применяемые в качестве осушителей и адсорбентов.
H2SiO3 — кислота очень слабая, в воде малорастворимая. При нагревании легко распадается аналогично угольной кислоте:
H2SiO3=H2O+SiO2