Цели урока:
Дать общую характеристику элементу кремний. Рассмотреть природные соединения кремния. Провести сравнительный анализ с соединениями углерода. Изучить свойства кремния.
Кремний
- его 26 % в природе
- по распространению в земной коре занимает 2-е место после кислорода
- его оксиды являются основной частью песка и глины
- в виде кристаллов входит в состав горных пород
- образует бесцветные кристалла кварца и горного хрусталя
- на его основе создано промышленное производство керамики, стекла, цемента
- полупроводник
Входит также в состав растений и животных. Анализ образцов лунного грунта показал наличие SiO 2 в количестве более 40 % .
Строение и свойства атомов
Физические свойства кремния
Кремний – кристаллическое вещество темно-серого цвета с металлическим блеском. Кристаллическая решетка кремния напоминает структуру алмаза. Полупроводник. t плав ( Si )=1415 ˚ C , t плав (алмаз)=3730 ˚ C .
Получение кремния
Лабораторный способ:
SiO 2 +2Mg=Si+2MgO
Промышленный способ:
SiO 2 +2 C=2CO+Si
SiCL 4 + 2Zn = Si + 2ZnCL 2
Химические свойства кремния
а) восстановительные 1) Si + O 2 =SiO 2 2) Si + 2F 2 = SiF 4 3) Si + S = SiS 2 4) Si + 2H 2 O ( пар) = SiO 2 + H 2 5)Si + C = SiC ( карборунд) 6 ) Si +2NaOH ( конц) + H 2 O = Na 2 SiO 3 + H 2 б) окислительные Si + 2Ca = Ca 2 Si
Соединения кремния
- SiH 4 силан – бесцветный газ
- - получают косвенно, действуя на силициды металлов водой или кислотами:
- Mg 2 Si + 4H 2 O = 2Mg(OH) 2 + SiH 4
- - менее стоек по сравнению с CH 4 , самовоспламеняется при обычной температуре:
- SiH 4 + 2O 2 =SiO 2 + 2H 2 O
Соединение кремния
Свойства CO 2
Свойства SiO 2
Кислотный оксид
Молекулярная кристаллическая решетка
Бесцветный газ, при сжатии и охлаждении легко переходит в жидкое и твердое состояние («сухой лед»).
Химические свойства
H 2 O+CO 2 ↔H 2 CO 3
CO 2 +CaO=CaCO 3
CO 2 +Ca(OH) 2 =CaCO 3 +H 2 O
CO 2 +2Mg=2MgO+C
C+CO 2 =2CO ↑
Свойства CO 2
Свойства SiO 2
Кислотный оксид
Молекулярная кристаллическая решетка
Атомная кристаллическая
решетка
Бесцветный газ, при сжатии и охлаждении легко переходит в жидкое и твердое состояние («сухой лед»).
Кристаллическое, твердое вещество,
Тугоплавкое, высококипящее. Имеет несколько полиморфных модификаций.
Химические свойства
H2O+CO2 ↔H2CO3
CO2+CaO=CaCO3
-----
SiO2+CaO=CaSiO3
CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
CO2+2Mg=2MgO+C
SiO2+2Mg=2MgO+Si
C+CO2=2CO ↑
SiO2+2C=Si+2CO ↑
SiO 2 + 4HF = 2H 2 O + SiF 4
Кремниевая кислота и её соли
- Получить кремниевую кислоту можно только из её солей:
- Na 2 SiO 3 + 2HCl = 2NaCL + H 2 SiO 3
- SiO 3 2- + 2H + = H 2 SiO 3
- Выделить в чистом виде нельзя,.т.к. при нагревании она разлагается:
- H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O
соли кремниевой кислоты называют силикатами. Их можно получить сплавлением оксида кремния с оксидами металлов или карбонатами:
SiO 2 + CaO = CaSiO 3
SiO 2 + CaCO 3 = CaSiO 3 + CO 2
Силикаты На силикаты приходится более 1 / 4 массы всей земной коры. К ним относится около 500 минералов, в т.ч. важнейшие породообразующие: полевые шпаты, слюды, пироксены и др. силикаты – это и песок, и глина, и кирпич, и стекло, и цемент, и эмаль, и тальк, и асбест, и изумруд, и топаз.
Применение соединений кремния
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 =
Na 2 O*CaO*6SiO 2
Хрусталь
K 2 O . PbO . 6SiO 2
Применение соединений кремния
Кера́мика (др.-греч. κέραμος — глина) — изделия из неорганических материалов (например, глины) и их смесей с минеральными добавками, изготавливаемые под воздействием высокой температуры с последующим охлаждением. В узком смысле слово керамика обозначает глину, прошедшую обжиг.
Из керамики изготавливают изоляторы для высоковольтных ЛЭП и другие изделия, используемые в технике, строительстве, быту и т.п.
Керамика - общее название многочисленных материалов, полученных при спекании глин с различными минеральными добавками. Значит, и кирпич - керамика, и кафель, и осколки древнегреческой амфоры - тоже керамика.
Выводы:
- Кремний в отличии от углерода в свободном виде в природе не встречается.
- Кремний может быть, как окислителем так и восстановителем.
- Оксид кремния в отличии от оксида углерода ( IV ) с водой не взаимодействует.
- Кремний - полупроводник, его соединение используют для получения стекла, цемента, бетона, а также для получения кирпича, фарфора, фаянса и изделия из них.