Interaction du silicium avec une solution alcaline
Le silicium existe sous la forme de deux modifications, cristalline et amorphe. Modification amorphe plus active. Dans un mortier, frottez le silicium. Poudre de silicium amorphe - marron. Dans un tube à essai avec une solution alcaline de silicium amorphe prilim. Lorsque le mélange est chauffé, une réaction vigoureuse commence. Le silicium réagit avec les alcalis pour libérer de l'hydrogène. Le silicate de sodium est formé dans la solution.
Matériel: mortier en porcelaine avec pilon, tube à essai avec tube à vapeur, brûleur.
La sécurité. Suivez les règles pour travailler avec des alcalis et des gaz inflammables.
Formulation de l'expérience et du texte - Ph.D. Pavel Bespalov.
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/ee05d9e6-4b54-4ce0-f06e-651ce04f6662/index.htmSilicium
Silicium (Si). Cet élément chimique représente 1/4 de la composition de la croûte terrestre. Quartz, cristal de roche, sable, argile, granit, mica, amiante sont tous des composés chimiques du silicium
Le silicium est un élément intermédiaire (amphotère) et peut présenter des propriétés à la fois métalliques et non métalliques. Il peut former des composés chimiques, à la fois avec des métaux et des non-métaux.
Le silicium pur est une substance chimiquement simple de couleur grise, dure, réfractaire et fragile. Le silicium cristallin a un éclat métallique et est largement utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs (semi-conducteurs).
Le silicium peut circuler à l'état cristallin (silicium cristallin) et à l'état amorphe (silicium amorphe). Le silicium cristallin est formé en refroidissant une solution de silicium amorphe dans un métal en fusion. À son tour, le silicium cristallin est un matériau très fragile et s’écrase facilement en une poudre amorphe. Ainsi, le silicium amorphe représente des fragments de cristaux de silicium cristallin.
A l'état libre, le silicium est assez difficile à obtenir. Sa production industrielle est associée à la récupération de quartz, dont la formule chimique est SiO2, La réaction de réduction est réalisée avec du coke chaud (carbone).
En laboratoire, le silicium pur est réduit du sable de silice au magnésium métallique par la réaction suivante:
Au cours de cette réaction, une poudre brune de silicium amorphe est formée. Lorsqu'elle est chauffée, la poudre peut réagir lentement avec des solutions concentrées d'alcalis (par exemple l'hydroxyde de sodium NaOH).
Si + 2NaOH + H2O → Na2Sio3+2H2, - La substance complexe résultante est également appelée verre liquide.
Il est intéressant de noter que l’activité chimique du silicium dépend de la taille de ses cristaux. Le silicium co-cristallin est moins actif chimiquement que le silicium amorphe. Ce dernier réagit facilement avec le fluor, même à la température ordinaire. À une température de 400 - 600 0 C, il réagit avec l'oxygène, le chlore, le brome et le soufre pour former les composés chimiques correspondants. À très hautes températures, le silicium réagit avec l'azote et le carbone pour former respectivement du nitrure et du carbure de silicium.
Si vous essayez de dissoudre le silicium dans un mélange de HF fluorhydrique (fluorhydrique) et de HNO nitrique3 acides, la réaction ne se poursuivra pas. Mais si vous conduisez une réaction chimique avec un alcali, par exemple avec l'hydroxyde de potassium, la réaction aura lieu avec la formation d'un sel d'acide silicique.
Si l'on calcine de l'oxyde de silicium (sable) avec du coke dans un four, on obtient alors une substance cristalline très solide.
Sio2 + 3C → SiC + 2CO
Le carborundum est une substance très dure et réfractaire. Dans l'industrie, il est produit en grande quantité en raison de ces propriétés. Il est intéressant de noter que le réseau cristallin du carborundum est similaire au réseau de la substance la plus dure, le diamant, mais que des atomes de carbone individuels sont uniformément remplacés par des atomes de silicium.
À des températures élevées, ainsi que lors de réactions chimiques sous l'action d'acides sur des composés métalliques avec du silicium, il se forme du silane SiH.4.
Le silane est un gaz incolore auto-inflammable. Il peut s'enflammer dans l'air pour former de la silice et de l'eau.
Si l'oxyde de silicium est SiO2 chauffé en présence de carbone dans un courant de chlore, une réaction chimique se produit lors de la formation de chlorure de silicium
Le chlorure de silicium est un liquide dont la température d'ébullition n'est que de 54 0 C. Le chlorure de silicium se dissout facilement dans l'eau avec la formation d'une solution de deux acides: silicique et chlorhydrique.
Si cette réaction chimique se produit dans une atmosphère d'air humide, une épaisse fumée apparaîtra lors de la formation de deux acides.
Fluorure de silicium SiF4 - formé par la réaction chimique de l'acide fluorhydrique et de l'oxyde de silicium
Le fluorure de silicium est un gaz incolore à odeur «forte». En plus du chlorure de silicium, ce gaz forme dans l'eau deux acides: le silicium et l'acide fluorhydrique. Mais il est intéressant de noter que le fluorure de silicium peut interagir avec l’acide fluorhydrique pour former de l’acide hexafluorosilicique, dont la formule chimique est H2SiF6. Ses sels et l'acide sont toxiques.
http://www.kristallikov.net/page115.htmlDans la plupart des réactions, le Si agit comme un agent réducteur:
À basse température, le silicium est chimiquement inerte et, lorsqu’il est chauffé, sa réactivité augmente considérablement.
1. Il interagit avec l'oxygène à une température supérieure à 400 ° C:
Si + O2 = SiO2 oxyde de silicium
2. Il réagit avec le fluor déjà à la température ambiante:
Si + 2F2 = SiF4 tétrafluorure de silex
3. Avec les halogènes restants, les réactions se déroulent à une température de = 300 - 500 ° С
4. Avec des vapeurs de soufre à 600 ° C, il se forme un disulfure:
5. La réaction avec l'azote se produit au-dessus de 1000 ° C:
6. A la température = 1150 ° С réagit avec le carbone:
Sio2 + 3С = SiС + 2СО
Par dureté, le carborundum est proche du diamant.
7. Le silicium ne réagit pas directement avec l'hydrogène.
8. Le silicium est résistant aux acides. Interagit uniquement avec un mélange d'acides nitrique et hydrofluorique (fluorhydrique):
9. réagit avec les solutions alcalines pour former des silicates et dégage de l'hydrogène:
10. Les propriétés réductrices du silicium permettent de séparer les métaux de leurs oxydes:
2MgO = Si = 2Mg + SiO2
Dans les réactions avec les métaux Si, l'oxydant est:
Le silicium forme des siliciures avec les métaux s et la plupart des métaux d.
La composition des siliciures de ce métal peut être différente. (Par exemple, FeSi et FeSi2; Ni2Si et NiSi2.) L'un des siliciures les plus connus est le siliciure de magnésium, qui peut être obtenu par interaction directe de substances simples:
Silane (monosilane) SiH4
Silanes (hydrures de silicium) SinH2n + 2, (cf. alcanes), où n = 1-8. Les silanes sont des analogues d’alcanes, se différencient par l’instabilité des chaînes-Si-Si-.
SiH monosilane4 - gaz incolore à odeur désagréable; dissous dans l'éthanol, l'essence.
1. Décomposition de siliciure de magnésium avec de l'acide chlorhydrique: Mg2Si + 4HCI = 2MgCI2 + SiH4
2. Réduction des halogénures de Si avec de l'hydrure de lithium et d'aluminium: SiCl4 + LiAlH4 = SiH4↑ + LiCl + AlCl3
Le silane est un puissant agent réducteur.
1.SiH4 il est oxydé par l'oxygène même à très basse température:
2. SiH4 facilement hydrolysé, en particulier en milieu alcalin:
Oxyde de silicium (silice) SiO2
La silice existe sous différentes formes: cristalline, amorphe et vitreuse. La forme cristalline la plus courante est le quartz. Avec la destruction des roches de quartz, des sables de quartz se forment. Les monocristaux de quartz sont transparents, incolores (cristaux de roche) ou colorés avec des impuretés de différentes couleurs (améthyste, agate, jaspe, etc.).
SiO amorphe2 se présente sous la forme du minéral opale: le gel de silice est constitué artificiellement de particules colloïdales de SiO2 et étant un très bon adsorbant. SiO vitreux2 connu sous le nom de verre de quartz.
Propriétés physiques
Dans l'eau SiO2 se dissout très légèrement, dans les solvants organiques également ne se dissout pratiquement pas. La silice est un diélectrique.
Propriétés chimiques
1. SiO2 - l'oxyde d'acide, donc la silice amorphe se dissout lentement dans des solutions aqueuses d'alcali:
2. SiO2 interagit également lorsqu'il est chauffé avec des oxydes basiques:
3. Oxyde non volatil, SiO2 déplace le dioxyde de carbone de Na2CO3 (pendant la fusion):
4. La silice réagit avec l'acide fluorhydrique pour former de l'acide fluorhydrique H2SiF6:
5. À 250 - 400 ° С SiO2 interagit avec HF et F gazeux2, formant du tétrafluorosilane (tétrafluorure de silicium):
Acide silicique
- acide orthosilicique H4Sio4;
- acide métasilicique (silicique) H2Sio3;
- acides di- et polysiliciques.
Tous les acides siliciques sont légèrement solubles dans l’eau et forment facilement des solutions colloïdales.
Façons d'obtenir
1. Dépôt d’acides à partir de solutions de silicate de métal alcalin:
2. Hydrolyse des chlorosilanes: SiCl4 + 4h2O = H4Sio4 + 4HCl
Propriétés chimiques
Les acides siliciques sont des acides très faibles (plus faibles que l'acide carbonique).
Lorsqu'ils sont chauffés, ils sont déshydratés pour former de la silice en tant que produit final.
Silicates - sels d'acide silicique
Les acides siliciques étant extrêmement faibles, leurs sels en solution aqueuse sont fortement hydrolysés:
Sio3 2- + H2O = HSiO3 - + OH - (milieu alcalin)
Pour la même raison, lorsque le dioxyde de carbone passe dans des solutions de silicate, l’acide silicique en est chassé:
Cette réaction peut être considérée comme une réaction qualitative aux ions silicate.
Parmi les silicates, seul le Na est hautement soluble.2Sio3 et K2Sio3, qui sont appelés verre soluble, et leurs solutions aqueuses sont du verre liquide.
Verre
Le verre ordinaire a une composition de Na2O • CaO • 6SiO2, c'est-à-dire qu'il s'agit d'un mélange de silicates de sodium et de calcium. Il est produit par fusion de soude Na2CO3, SASO calcaire3 et le sable sio2;
Ciment
Liant en poudre qui, lorsqu’il interagit avec l’eau, forme une masse plastique qui se transforme en un corps solide comme une roche au fil du temps; matériau de construction principal.
La composition chimique du ciment Portland le plus courant (en% en masse) est de 20 à 23% de SiO2; 62 à 76% de CaO; 4 - 7% Al2O3; 2-5% Fe2O3; 1-5% de MgO.
http://examchemistry.com/content/lesson/neorgveshestva/kremnyi.htmlSi + NaOH + H2O =? équation de réaction
Besoin urgent d'aide! Quels produits sont formés à la suite de l'interaction du silicium avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (Si + NaOH + H2O =?)? Écrivez l'équation ionique moléculaire, complète et abrégée. Caractériser le composé obtenu. Merci d'avance!
À la suite de l'interaction du silicium avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (Si + NaOH + H2O = a), la formation d'un sel moyen, du métasilicate de sodium et la libération d'hydrogène gazeux. L'équation de réaction moléculaire est la suivante:
Dans ce cas, il n'est pas possible d'écrire l'équation de la réaction sous la forme ionique, car l'interaction se déroule non pas en solution, mais à l'interface vaz liquide-solide.
Le métasilicate de sodium est un solide blanc dont les cristaux fondent sans se décomposer lorsqu'ils sont chauffés. Il se dissout dans de l'eau froide (il est hydrolysé dans l'anion), la solution concentrée est colloïdale (le «verre liquide» contient un hydrolat). Il se décompose dans l'eau chaude, réagit avec les acides, les alcalis, le dioxyde de carbone.
Dans l'industrie, le métasilicate de sodium est obtenu en fusionnant du dioxyde de silicium avec de l'hydroxyde () ou du carbonate de sodium (), ainsi que par décomposition de l'orthosilicate de sodium ().
http://ru.solverbook.com/question/si-naoh-h2o-uravnenie-reakcii/Si + NaOH =? équation de réaction
Créer une équation chimique selon le schéma Si + NaOH =? Décrivez le composé hydroxyde de sodium: indiquez ses propriétés physiques et chimiques essentielles, indiquez les méthodes de production. Merci d'avance.
La dissolution du silicium amorphe dans une solution concentrée d'hydroxyde de sodium (Si + NaOH = a) entraîne la formation d'un sel intermédiaire, l'orthosilicate de sodium, ainsi que la libération d'hydrogène gazeux. L'équation de réaction moléculaire est la suivante:
L'hydroxyde de sodium (soude caustique, soude caustique) est un solide cristal blanc très hygroscopique fondant à. Il se dissout dans l'eau en libérant une grande quantité de chaleur en raison de la formation d'hydrates. Il absorbe facilement le dioxyde de carbone de l'air et se transforme progressivement en carbonate de sodium.
L'hydroxyde de sodium réagit avec les acides pour former des sels et de l'eau (réaction de neutralisation):
La solution d'hydroxyde de sodium change la couleur des indicateurs. Par exemple, lors de l'ajout de tournesol, de phénolphtaléine ou de méthyl orange à une solution de cet alcali, leur couleur virera respectivement au bleu, au pourpre et au jaune.
L'hydroxyde de sodium réagit avec des solutions de sels (si elles contiennent un métal capable de former une base insoluble) et d'oxydes acides:
Le principal moyen d’obtenir de l’hydroxyde de sodium est l’électrolyse d’une solution aqueuse de chlorure de sodium:
En plus du procédé électrolytique de production d’hydroxyde de sodium, on utilise parfois un procédé plus ancien: faire bouillir une solution de soude avec de la chaux éteinte:
http://ru.solverbook.com/question/si-naoh-uravnenie-reakcii/CHEMEGE.RU
Préparation à l'examen de chimie et olympiades
Chimie du silicium
Silicium
Position dans le tableau périodique des éléments chimiques
Le silicium est situé dans le sous-groupe principal du groupe IV (ou dans le groupe 14 sous la forme moderne de PSCE) et dans la troisième période du système périodique des éléments chimiques D.I. Mendeleev.
Structure électronique de silicium
La configuration électronique du silicium à l'état fondamental:
+14Si 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2
Configuration électronique du silicium à l'état excité:
+14Si * 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3
L'atome de silicium contient sur le niveau d'énergie externe 2 électrons non appariés et 1 paire d'électrons non partagés dans l'état d'énergie fondamentale et 4 électrons non appariés dans l'état d'énergie excitée.
L'état d'oxydation de l'atome de silicium est compris entre -4 et +4. Les états d'oxydation typiques sont -4, 0, +2, +4.
Propriétés physiques, méthodes pour obtenir et être dans la nature du silicium
Le silicium est le deuxième élément le plus répandu sur Terre après l'oxygène. On ne le trouve que sous forme de composés. Silice SiO2 forme un grand nombre de substances naturelles - cristal de roche, quartz, silice.
Une simple substance de silicium - un cristal atomique de couleur gris foncé avec un éclat métallique, plutôt fragile. Point de fusion 1415 ° C, densité 2,33 g / cm 3. Semi-conducteur.
Réactions qualitatives
Réaction de haute qualité sur les ions silicate SiO3 2- - interaction des sels de silicate avec des acides forts. L'acide silicique est faible. Il se dégage facilement des solutions de sels d'acide silicique sous l'action d'acides plus forts.
Par exemple, si une solution d'acide chlorhydrique fortement diluée est ajoutée à une solution de silicate de sodium, alors l'acide silicique ne précipitera pas sous forme de précipité, mais sous forme de gel. La solution deviendra trouble et "durcira".
Na2Sio3 + 2HCl = H2Sio3 + 2 NaCl
Vous pouvez visionner ici l'expérience vidéo de l'interaction du silicate de sodium avec l'acide chlorhydrique (production d'acide silicique).
Composés de silicium
Les principaux états d'oxydation du silicium sont +4, 0 et -4.
http://chemege.ru/silicium/Silicium - caractéristique générale d'un élément et propriétés chimiques
La place du silicium dans le système périodique
Le silicium est situé dans le 14ème groupe du tableau périodique des éléments chimiques D.I. Mendeleev.
Au niveau de l'énergie extérieure de l'atome de carbone contient 4 électrons, qui ont une configuration électronique de 3s 2 3p 2. Le silicium présente des états d'oxydation -4, +2, +4. Le silicium est un non-métal typique, selon le type de transformation, l'élément peut être un agent oxydant et un agent réducteur.
Allotropie de silicium
Le silicium cristallin est une substance gris foncé avec un éclat métallique, une grande dureté, fragile, semi-conducteur; t ° pl. 1415 ° C; t ° kip 2680 ° C
Il présente une structure de type diamant (sp 3 - hybridation d'atomes de silicium) et forme de fortes liaisons σ covalentes. Est inerte.
Silicium amorphe - poudre brune, hygroscopique, plus réactif.
Obtenir du silicium
1) 2С + Si +4 O2 - t ° → Si 0 + 2CO
2) 2 mg + Si + 4 O2 - t ° → 2MgO + Si 0
Trouver du silicium dans la nature
Le silicium est le deuxième élément le plus répandu sur Terre après l'oxygène, sa teneur dans la croûte terrestre étant de 27,6% (en poids). On ne le trouve que sous forme de composés.
L'oxyde de silicium forme un grand nombre de substances naturelles - cristal de roche, quartz, silice. Il constitue la base de nombreuses pierres semi-précieuses - agate, améthyste, jaspe, etc.
Le silicium fait également partie des minéraux formant des roches - silicates et aluminosilicates - feldspath, argiles, mica, etc.
Si propriétés chimiques
Activité typique du milieu non métallique.
En tant qu'agent réducteur:
1) avec de l'oxygène
Si 0 + O2 - t ° → Si +4 O2
2) Aux halogènes, au fluor sans chauffage.
Si 0 + 2F2 → SiF4Aller
3) avec du carbone
Si 0 + C - t ° → Si + 4 C
(SiC - carborundum - dur, utilisé pour le broyage)
5) Ne réagit pas avec les acides. Il ne se dissout que dans un mélange d’acides nitrique et fluorhydrique:
3Si + 4HNO3 + 18HF → 3H2[SiF6] + 4NO + 8H2O
6) Avec des alcalis (lorsque chauffé):
Si 0 + 2NaOH + H2O → Na2Si +4 O3+ 2H2Aller
6) Avec des métaux (des siliciures sont formés):
Si 0 + 2Mg - t ° → Mg2Si -4
On obtient du silane par décomposition de siliciures métalliques avec un acide (SiH4)
Mg2Si + 2H2SO4 → SiH4+ 2MgSO4
§ 3. Silicium
L'analogue le plus proche du carbone, le silicium, est le troisième (après l'oxygène et l'hydrogène) en termes de prévalence: il représente 16,7% du nombre total d'atomes dans la croûte terrestre. Si le carbone peut être considéré comme l'élément principal de la vie organique, le silicium joue un rôle similaire dans la croûte terrestre car sa masse se compose principalement de roches silicatées, qui sont des composés de silicium contenant de l'oxygène et un certain nombre d'autres éléments.
Le silicium élémentaire peut être obtenu en réduisant son dioxyde (SiC) avec du magnésium. La réaction commence lorsque le mélange de substances finement broyées est enflammé et se déroule selon l'équation
Sio2 + 2 mg = 2 mg + Si
Pour la libération de MgO et de SiO en excès2 le produit de la réaction est traité successivement avec des acides chlorhydrique et fluorhydrique.
1) En pratique, le silicium est généralement obtenu sous forme d'alliage avec du fer (ferrosilicium) par forte incandescence du mélange SiO.2, minerai de fer et charbon. L'application la plus importante du ferrosilicium est la métallurgie, où il est utilisé pour introduire du silicium dans diverses qualités d'aciers spéciaux et de fontes.
Les propriétés du silicium dépendent fortement de la taille de ses particules. Obtenu - lorsque SiO est réduit2 Le silicium amorphe de magnésium est une poudre brune. En le recristallisant à partir de certains métaux en fusion (Zn, par exemple), on peut obtenir du silicium sous forme de cristaux gris, solides mais plutôt fragiles, d'une densité de 2,4. Le silicium fond à 1415 ° C et bout à 2620 ° C.
Le silicium cristallin est chimiquement plutôt inerte, tandis que le silicium amorphe est beaucoup plus réactif. Avec le fluor, il réagit dans des conditions normales avec l'oxygène, le chlore et le soufre - environ –500 ° C. À très haute température, le silicium peut également être combiné à l'azote et au carbone. Il est soluble dans de nombreux métaux en fusion, et avec certains d'entre eux, il forme des composés (par exemple, le Mg2 Si), appelé siliciures.
Les acides sur silicium dans des conditions normales n'agissent pas (sauf pour le mélange de HF + HNO3 ). Les alcalis avec dégagement d'hydrogène le convertissent en sels d'acide silicique:
Le composé de silicium le plus caractéristique et le plus stable est son dioxyde (SiO2 ), lequel des éléments produit un très grand dégagement de chaleur:
Le dioxyde de silicium est un solide incolore ne fondant qu'à 1713 ° C.
La silice libre (autrement la silice, l'anhydride silicique) se trouve principalement sous la forme de quartz, qui forme la base du sable ordinaire. Ce dernier est l’un des principaux produits de la destruction des roches et, en même temps, l’un des matériaux de construction les plus importants, dont la consommation mondiale est d’environ 500 millions de tonnes par an. Le dioxyde de silicium libre représente environ 12% du poids de la croûte. Beaucoup plus de SiO2 (environ 43% du poids de la croûte terrestre) est chimiquement liée à la composition de diverses roches. En général, la croûte terrestre est donc composée à plus de la moitié de silice.
2) Les gros cristaux de quartz transparents (densité 2,65) sont souvent appelés cristaux de roche, variété de couleur violette - améthyste, etc. Les petites modifications de la silice cristalline (avec des mélanges d’autres substances) incluent l’agate, le jaspe, etc.
3) basé sur SiO2 préparer un matériau réfractaire important - dinas. Ce dernier est obtenu par torréfaction à 1500 ° C de quartz broyé, additionné de 2–2,5% de chaux. La brique Dinas ne ramollit que vers 1700 ° C et sert notamment à la mise en place des voûtes des fours à foyer ouvert.
Dans l'eau SiO2 pratiquement insoluble. Les acides n'agissent pas dessus, à l'exception du HF, qui réagit selon le schéma:
Les alcalis transfèrent progressivement SiO2 dans la solution, en formant les sels correspondants d'acide silicique (appelés silicate ou silicates), par exemple par la réaction:
En pratique, les sels de silicate sont généralement obtenus par fusion de SiO2 avec les carbonates correspondants, à partir desquels du CO est libéré à haute température2, par exemple, selon le schéma:
En conséquence, la réaction est réduite à la libération d'acide carbonique avec l'acide silicique.
En règle générale, les sels de silicate sont incolores, réfractaires et pratiquement insolubles dans l’eau. Na parmi les très rares solubles2 Si03. En pratique, ce sel est souvent appelé "verre soluble" et ses solutions aqueuses - "verre liquide".
4) La production de silicate de sodium atteint une taille très importante (environ plusieurs centaines de milliers de tonnes par an), le "verre liquide" servant à renforcer le sol pendant les travaux de construction et dans un certain nombre d'industries. Les solutions doivent être conservées dans des récipients contenant des bouchons en caoutchouc (le verre et la corticale adhèrent fortement au cou).
Comme l'acide silicique est très faible, le "verre liquide" présente une réaction fortement alcaline résultant de l'hydrolyse, tandis que les silicates de bases faibles s'hydrolysent pratiquement en solution.
totalement Pour la même raison, l'acide silicique est libéré des solutions de ses sels avec de nombreux autres acides, y compris l'acide carbonique.
Si l'acide carbonique en solution dissout l'acide silicique de ses sels, l'inverse se produit lors de l'incandescence, comme indiqué ci-dessus. La première direction est due à la plus faible résistance (degré de dissociation) de l'acide silicique, la seconde à sa moindre volatilité lorsqu'elle est chauffée. Étant donné que la volatilité comparée d’un certain nombre d’acides peut être très différente de celle des mêmes acides, le sens des réactions de libération en solution, d’une part, et lors de l’éclatement, de l’autre, peut également être très différent, comme il ressort de à titre d'exemple du schéma:
L'acide silicique libre est pratiquement insoluble dans l'eau (sous forme d'une vraie solution). Cependant, il se forme facilement des solutions colloïdales et ne précipite donc que partiellement. Le précipité a la forme d’une gelée incolore et sa composition correspond à une formule non simple H2 Sio3 (acide méthacrytique) ou H4 Sio4 (acide orthosilicique), et plus commun - xSiO2 · YH2 O avec les valeurs x et y variant avec les conditions de précipitation. Lorsque x> 1, on obtient divers acides polysiliciques dont les dérivés en termes de composition chimique peuvent être considérés comme de nombreux minéraux.
5) La partie dissoute de l'acide silicique est extrêmement peu dissociée (K1 = 3 · 10 –1 0, K2 = 2 · 10 –12). Les formes naturelles hydratées de silice contenant x >> y se trouvent sous forme de formations inorganiques - silicium, opale, tripoli, etc., ainsi que des restes de coquilles des plus petits organismes marins jadis vivants - la diatomite ("terre d'infusion"). La formation de composés peroxydés pour le silicium n’est pas caractéristique, et les dérivés des peracides de cet élément ne sont pas obtenus.
Les sels d'acide silicique sont connus pour leurs formes hydratées avec les valeurs de x et y les plus variées. Les produits de remplacement complet ou partiel de l'hydrogène qu'ils contiennent pour certains métaux sont appelés silicates simples. Un exemple d'entre eux est l'amiante minéral (Mg3 H4 Si2 09 ou 3MgO · 2H2 O · 2SiO2 ).
Les silicates compliqués sont de nature beaucoup plus répandue dans la nature, en termes de composition chimique produite principalement à partir d’acides de formule générale xE2 Oh3 · YSiO2 · ZH2 O. Les composés les plus importants de ce type sont les aluminosilicates (E = Al), appartenant en particulier au groupe des feldspaths, qui représentent plus de la moitié du poids de la croûte terrestre.
peuvent être appelés en tant que leurs principaux représentants.
6) La structure spatiale d'un certain nombre de silicates a été étudiée à l'aide de rayons X. Il s'est avéré que les structures étudiées peuvent être classées avec une décomposition en un petit nombre de types se différenciant les uns des autres par la nature de la combinaison des ions tétraédriques SiO.4 4–.
Les anions silicates les plus simples correspondent à certains de ces types. Comme on peut le voir sur la fig. 142, voici principalement des cas de remplissage des noeuds de réseau avec des ions SiO individuels4 4–. Le second type est caractérisé par la présence d'ions Si dans les sites du réseau.2 O7 6– (formé de deux tétraèdres SiO4 4– avec un angle commun), le troisième est la présence d’ions Si cycliques dans les sites du réseau3 O9 6– (formé de trois tétraèdres SiO4 4– avec deux espaces communs pour chacun d’eux).
D'autres types de structures silicatées peuvent être appelées groupes, car elles sont composées d'un nombre théoriquement infini de tétraèdres Si.4 4–. De telles combinaisons (Fig. 143) peuvent avoir le caractère d’une simple chaîne (A), d’une double chaîne (B) ou d’un plan (C). Enfin, il existe des types représentant une structure tridimensionnelle. Dans tous ces réseaux, certains ions Si 4+ peuvent être remplacés par des ions Al 3+, etc., et certains ions O 2– peuvent être remplacés par des ions OH, etc. Cependant, une partie des ions silicate (K +, Na +, etc.) peuvent être situés entre des chaînes ou des plans, ainsi qu’entre la structure tridimensionnelle.
Sous l'action conjuguée de divers facteurs naturels, principalement le dioxyde de carbone et l'eau, les silicates naturels, les aluminosilicates, etc., sont progressivement détruits ("altérés"), les produits solubles sont entraînés par l'eau dans l'océan et insolubles, partiellement déposés sur place. ou pris à la mer. Les principaux produits de dégradation insolubles de la nature la plus courante des aluminosilicates sont la silice (SiO2 ), se déposant sous forme de sable et de kaolin (H4 Al2 Si2 O9, ou al2 O3 · 2SiO2 · 2H2 O), qui est la base des argiles ordinaires (colorées avec des impuretés brunes d'oxyde de fer) et, à l'état plus propre, forme parfois des dépôts d'argile blanche. Le processus de leur formation lors de la destruction de l’aluminosilicate peut être décrit selon le schéma approximatif suivant:
Le sable et l'argile créent la base minérale de tous les types de sol. La nature de ce dernier dépend principalement des conditions de température et d'humidité de la région (Fig. 144).
Parmi les silicates obtenus artificiellement insolubles dans l'eau, le plus important est le verre, connu de l'homme depuis l'Antiquité. La composition du verre "normal" est exprimée par la formule Na2 CaSi6 O14 ou Na2 O · CaO · 6SiO2. Tout près de lui vient la vitre habituelle. Par des modifications appropriées de cette composition de base, il est possible d'obtenir divers types de verres spéciaux, caractérisés par diverses qualités requises pour des applications individuelles.
Les principales sources de production de verre sont la soude, le calcaire et le sable. Le processus de formation du verre "normal" peut être exprimé par l'équation:
Le mélange des produits de départ est chauffé à environ 1400 ° C et la masse fondue est maintenue jusqu'à ce que les gaz soient complètement éliminés, après quoi elle est reprise pour un traitement ultérieur.
7) Lors de la fabrication du verre, la soude est souvent remplacée par un mélange moins cher de sulfate de sodium et de charbon. Dans ce cas, la réaction se déroule selon l'équation suivante:
8) Des études utilisant les rayons X ont montré que l'état vitreux d'une substance (comme un liquide) diffère d'un état cristallin par l'ordonnancement incomplet de la position relative des éléments individuels du réseau spatial. Sur la fig. 145 montre les schémas des structures de Al2 O3 dans les états cristallin (L) et vitreux (B). Comme on peut le voir d'après ces schémas, caractéristique du réseau cristallin AI2 O3 les hexagones à l'état vitreux ne sont pas strictement mûrs, mais le caractère général de la localisation des particules est toujours similaire à celui qui se produit dans un cristal.
Illustré à la fig. Le diagramme 146 de la structure du verre de silicate de sodium donne une idée du placement des ions métalliques dans le réseau: ceux-ci sont disposés dans le vide du réseau de silicate sans séquence claire. Comme il n'y a pas de répétition strictement régulière d'éléments structurels dans cette grille, ses connexions individuelles sont caractérisées par une résistance inégale. Par conséquent, le verre, contrairement au cristal, n'a pas de point de fusion spécifique et, lors du chauffage, il se ramollit progressivement.
9) Assez récemment, la production de verre de quartz, silice presque pure par composition chimique (SiO2 ). Son avantage le plus précieux par rapport à l’habituel est son coefficient de dilatation thermique environ 15 fois plus faible. De ce fait, les vases de quartz transmettent de très importants changements de température sans se fissurer: ils peuvent, par exemple, être chauffés au rouge et immergés immédiatement dans l'eau. En revanche, le verre de quartz ne retient presque pas les rayons ultraviolets, qui sont fortement absorbés par le verre ordinaire. L'inconvénient du verre de quartz est sa plus grande fragilité par rapport à la normale.
Bien que le verre dans son ensemble soit pratiquement insoluble, toutefois, l'eau le décompose partiellement de la surface, éliminant principalement le sodium. Les acides (à l'exception de l'acide fluorhydrique) agissent comme de l'eau: le verre, qui est en contact avec l'eau ou les acides depuis un certain temps, n'est alors pratiquement pas détruit par ceux-ci. Au contraire, en raison de la forte prédominance de SiO2 dans la composition du verre, l'effet des alcalis sur celui-ci a un long caractère. Par conséquent, les liquides alcalins stockés dans des récipients en verre contiennent généralement des impuretés de silicates solubles.
Dérivés halogénés du silicium de formule générale SiF4 peut être obtenu par synthèse directe selon le schéma: Si + 2G2 = SiG4. Halides SiG4 incolore. Dans des conditions normales, SiF4 gazeux, SiCl4 et sibr4 sont des liquides, sij4 - corps solide.
Des propriétés chimiques des halogénures. le silicium est le plus caractéristique d'entre eux interaction vigoureuse avec de l'eau selon le schéma:
Dans les cas de Сl, Br et J, l'équilibre est presque complètement décalé vers la droite, alors que dans le cas de F, la réaction est réversible. En raison de la formation de particules solides lors de l'hydrolyse de SiO2 (plus précisément, xSiC2 · YН2 O) Les cadeaux des halogénures de silicium se dégagent dans l’air humide.
10) Certaines constantes d’halogénures de silicium sont comparées ci-dessous:
Des quantités importantes de SiF4 sont obtenus en tant que sous-produit de la production de superphosphate. Le fluorure de silicium est extrêmement toxique.
Lors de l'interaction de SiF4 l'acide fluorhydrique complexe est formé avec HF:
Cette réaction est sensiblement réversible deux à deux, mais dans une solution aqueuse, son équilibre est décalé vers la droite. Acides complexes similaires H2 SiF6 avec d'autres halogénures ne sont pas formés.
H gratuit2 SiF6 est un acide dibasique fort. La plupart de ses sels (silicofluorure ou fluorosilicates) sont incolores et bien solubles dans l’eau.
11) En raison de la formation de H2 SiF6 Schéma d'hydrolyse du SiF4 plus précisément exprimé par l'équation:
L'acide chlorhydrique est généralement obtenu avec ce carlin.
H gratuit2 SiF6 utilisé dans le brassage (comme désinfectant) et fluorosilicates peu solubles Na et Ba - pour lutter contre les parasites de l'agriculture. Les fluorosilicates de Mg, Zn et Al hautement solubles sous le nom technique «Fluates» sont utilisés dans la construction (pour conférer une étanchéité à l'eau aux surfaces cimentées).
12) sulfure de silicium blanc (SiS2 ) formé en fusionnant du silicium "amorphe" avec du soufre. L'eau se décompose lentement en SiO.2 et H2 S.
13) La combinaison de silicium avec de l'azote ne se produit qu'au-dessus de 1300 ° C. Le nitrure de silicium résultant (Si3 N4 ) est une poudre blanche. Bouillant avec de l'eau, il s'hydrolyse lentement en SiO.2 et NNZ.
14) Lorsque le mélange de SiO incandescent2 avec du carbone dans un four électrique jusqu'à 2000 ° C, il se forme du carbure de silicium (SiC), généralement appelé carborundum. La réaction va par l'équation: SiO2 +3C = 2CO + SiC. Le carborundum pur est un cristal incolore. Le produit technique est généralement recouvert d’impuretés de couleur sombre. Parmi les propriétés du carborundum, sa dureté est la plus importante, juste après la dureté au diamant. Par conséquent, le carborundum est largement utilisé pour traiter des matériaux solides. En particulier, les cercles de rectifieuses sont généralement fabriqués à partir de celle-ci.
15) Le carborundum a une conductivité électrique assez élevée et est utilisé dans la fabrication de fours électriques. Plus souvent utilisé pour cette soi-disant. silite, obtenue par grillage à 1500 ° С (dans l’atmosphère de CO ou de N2 a) masse formée d'un mélange de carborundum, de silicium et de glycérine. La silite est caractérisée par une résistance mécanique, une résistance chimique et une bonne conductivité électrique (qui augmente avec l'augmentation de la température).
Les composés hydrogènes du silicium (silicones ou silanes) sont obtenus en mélange les uns avec les autres et avec l’hydrogène sous l’action de HCl dilué sur du siliciure de magnésium (Mg2 Si). La composition et les formules structurelles du silicium (SiH4, Si2 H6 etc. jusqu'au dernier terme connu - Si6 H14 ) similaires aux hydrocarbures d'un certain nombre de méthane. Il y a beaucoup de similitude en ce qui concerne les propriétés physiques. Au contraire, les caractéristiques chimiques générales des deux classes de composés sont très différentes: contrairement aux hydrocarbures très inertes, les silanes sont extrêmement réactifs. Dans l'air, ils s'enflamment facilement et brûlent en SiO avec une grande quantité de chaleur2 et de l'eau par réaction, par exemple:
16) À mesure que le nombre d'atomes de silicium dans une molécule augmente, la stabilité des silanes diminue rapidement. Les constantes des premiers membres de la série sont énumérées ci-dessous:
Tous les silanes sont incolores, ont une odeur caractéristique et sont hautement toxiques. Avec l’eau, ils se décomposent lentement avec dégagement d’hydrogène selon le schéma, par exemple: SiH4 + 4h2 O = 4h2 + Si (OH)4.
17) Pour le silicium, un grand nombre de composés organosiliciés différents sont connus, à bien des égards similaires aux dérivés du carbone correspondants. En règle générale, ils sont résistants à l'air et insolubles dans l'eau. La synthèse de tels dérivés de poids moléculaire élevé a ouvert la possibilité de leur large utilisation pratique pour le développement de vernis et de résines caractérisés par une stabilité thermique élevée et un certain nombre d'autres propriétés intéressantes.
http://www.xumuk.ru/nekrasov/x-03.htmlSodium plus silicium
Dans des conditions normales, le silicium est plutôt inerte, ce qui s'explique par la force de son réseau cristallin, il n'interagit directement qu'avec le fluor et présente simultanément des propriétés réductrices:
Il réagit avec le chlore lorsqu'il est chauffé entre 400 et 600 ° C:
Interaction avec l'oxygène
Le silicium broyé réagit avec l’oxygène lorsqu’il est chauffé à 400–600 ° C:
Interaction avec d'autres non-métaux
À des températures très élevées autour de 2000 ° C, il réagit avec le carbone:
À 1000 ° C, il réagit avec l'azote:
N'interagit pas avec l'hydrogène.
Interaction avec les halogénures d'hydrogène
Il réagit avec le fluorure d'hydrogène dans des conditions normales:
avec du chlorure d'hydrogène - à 300 ° C, avec du bromure d'hydrogène - à 500 ° C
Interaction avec les métaux
Les propriétés oxydantes du silicium sont moins caractéristiques, mais elles se manifestent dans les réactions avec les métaux, formant ainsi des siliciures:
Interaction avec les acides
Le silicium est résistant aux acides, dans un environnement acide, il est recouvert d’un film d’oxyde insoluble et est passivé. Le silicium interagit uniquement avec un mélange d’acides fluorhydrique et nitrique:
Interaction alcaline
Il est dissous dans des alcalis, formant du silicate et de l'hydrogène:
Obtenir
Réduction à partir d'oxyde de magnésium ou d'aluminium:
Sio2 + 2 mg = Si + 2 MgO;
Réduction du coke dans les fours électriques:
Sio2 + 2C = Si + 2CO.
Dans ce processus, le silicium est assez contaminé par des carbures de silicium.
Le silicium le plus pur est obtenu par réduction du tétrachlorure de silicium avec de l’hydrogène à 1200 ° C:
De plus, du silicium pur est obtenu par décomposition thermique de silane:
http://ido.tsu.ru/schools/chem/data/res/neorg/uchpos/text/g3_9_2.htmlSodium plus silicium
Considérons l’application de l’algorithme décrit pour effectuer la tâche C2 dans quelques exemples supplémentaires. Rappelons que l’essence de la tâche est de
Ecrivez les équations de quatre réactions possibles entre toutes les substances proposées, sans répéter une paire de réactifs.
Étant donné la substance: silicium, bicarbonate de sodium, hydroxyde de potassium, acide chlorhydrique.
1. Effectuez le premier paragraphe de l’algorithme en tenant compte du fait que l’acide chlorhydrique est une solution de chlorure d’hydrogène. Cependant, l'état du bicarbonate de sodium et de l'hydroxyde de potassium ne nous sont pas communiqués. Si vous le souhaitez, nous pouvons donc supposer qu'ils vous sont présentés sous forme de substances solides, si vous le souhaitez - sous forme de solutions.
2. Nous effectuons le deuxième paragraphe, en abrégé, indiquant les caractéristiques des substances: dans la première ligne - acide-base, dans le deuxième redox. Le résultat est le suivant:
Explications: Le silicium, en tant que substance simple, n'entre pas dans les réactions d'échange, car une période intermédiaire non métallique présente des propriétés OM à un degré faible, en particulier oxydant (la taille des lettres a tenté de caractériser qualitativement la force de manifestation de certaines propriétés). Le bicarbonate de sodium dans les réactions d'échange peut participer sous forme de sel et d'acide, il ne manifeste pratiquement pas les propriétés de l'oxygène, car tous les éléments sont dans leur état d'oxydation stable. La même chose peut être dite à propos des propriétés OB de KON. HCl étant un acide, il peut s'agir d'un agent oxydant en raison de l'ion hydrogène et d'un agent réducteur très faible en raison de l'ion chlorure.
3. Prédire les réactions. Et nous sommes immédiatement confrontés à la nécessité de connaître les propriétés spécifiques du silicium. Malgré sa dualité redox et le fait que le kit contienne une substance ayant des propriétés similaires, vous devez savoir que le silicium ne se dissout pas dans les acides. Et aussi le fait qu'il se dissolve bien dans les solutions alcalines et que la réaction se déroule avec le dégagement d'hydrogène.
Le fait que la réaction se produise avec la libération d'hydrogène indique que l'agent oxydant est ici l'hydrogène, à l'état d'oxydation +1, qui fait partie de l'eau, et que KOH agit comme un milieu.
La question peut se poser: pourquoi le silicium n'est-il pas oxydé par les ions hydrogène dans une solution acide? La raison connue de la chimie des métaux est la passivation. À la surface du silicium, il existe (ou se forme immédiatement) un film mince d’oxyde de silicium insoluble dans l’eau et les acides. Le rôle de KOH en tant que milieu est de convertir cette silice en un ion silicate.
Ainsi, pour la première substance, nous obtenons une réaction possible selon le schéma suivant:
Les autres réactions sont assez évidentes. Le bicarbonate de sodium va réagir avec les alcalis, formant un sel moyen, et avec un acide, en raison du dégagement de gaz. KOH sera naturellement neutralisé avec de l'acide. Nous avons donc 4 schémas réactionnels:
http://www.kontren.narod.ru/ege/c2_prim1.htm