Silicij in njegove spojine: formule. T
Silicij (Si) je drugi element glavne (A) podskupine 4 periodnega sistema, ki jo je ustanovil Dmitri Ivanovič Mendelejev. Silicij je v naravi zelo pogost, zato je na drugem mestu (po kisiku) v izobilju. Tako brez silicija in njegovih spojin ne bi bilo Zemljine skorje, ki je več kot četrtina spojin tega kemičnega elementa. Kakšne so lastnosti silicija? Katere so formule njegovih spojin in njihova uporaba? Katere so najpomembnejše snovi v sestavi silicija? Poskusimo ugotoviti.
Element silicij in njegove lastnosti
Silicij v naravi obstaja v več alotropnih modifikacijah - najpogostejši so silicij v kristalni obliki in amorfni silicij. Razmislite o vsaki od teh sprememb posebej.
Kristalni silicij
Silicij pri tej modifikaciji je temno siva in trda in krhka snov z jeklenim leskom. Tak silicij je polprevodnik; njegovo uporabno lastnost je, da se za razliko od kovin njegova električna prevodnost povečuje z naraščanjem temperature. Tališče takšnega silicija je 1415 ° C. Poleg tega se kristalni silicij ne more raztopiti v vodi in različnih kislinah.
Uporaba silicija in njegovih spojin v kristalni modifikaciji je izjemno raznolika. Na primer, kristalni silicij je del sončnih celic, nameščenih na vesoljskih plovilih in strehah. Silicij je polprevodnik in je sposoben pretvoriti sončno energijo v električno energijo.
Poleg sončnih celic se kristalni silicij uporablja za ustvarjanje številnih elektronskih naprav in silicijevih jekel.
Amorfni silicij
Amorfni silicij je rjavi / temno rjavi prah diamantne strukture. Za razliko od kristalnega silicija ta alotropna modifikacija elementa nima strogo urejenega kristalne rešetke. Kljub temu, da se amorfni silicij tali pri temperaturi približno 1400 ° C, je veliko bolj aktivna kot kristalinična. Amorfni silicij ne deluje na tok in ima gostoto približno 2 g / cm3.
Takšen silicij se najpogosteje uporablja v živilski industriji in pri proizvodnji zdravil.
Kemijske lastnosti silicija
- Glavna kemijska lastnost silicija je zgorevanje v kisiku, zaradi česar nastane izredno pogost spoj - silicijev oksid:
Si + O 2 → SiO 2 (pri temperaturi).
- Pri segrevanju silicij kot nekovina tvori spojine z različnimi kovinami. Takšne spojine se imenujejo silicidi. Na primer:
2Ca + Si → Ca 2 Si (pri temperaturi).
- Silikidi se nato zlahka razgradijo z vodo ali nekaterimi kislinami. Zaradi te reakcije nastane posebna vodikova spojina silicija - silanski plin (SiH 4 ):
Mg2Si + 4HCl → 2MgCl2 + SiH4.
- Silicij lahko medsebojno deluje tudi s fluorom (pri normalnih pogojih):
Si + 2F 2 → SiF 4 .
- In ko se segreje, silicij sodeluje z drugimi nekovinami:
Si + 2Cl2 → SiCl 4 (400–600 °).
3Si + 2N2 → Si3N4 (1000 °).
Si + C → SiC (2000 °).
- Tudi silicij, ki medsebojno deluje z alkalijami in vodo, tvori soli, imenovane silikati, in vodikov plin:
Si + 2KOH + H 2 O → K 2 SiO 3 + H 2 .
Vendar pa bomo analizirali večino kemijskih lastnosti tega elementa glede na silicij in njegove spojine, saj so to glavne snovi, na katerih se silicij uporablja in medsebojno deluje z drugimi kemijskimi elementi. Katere silicijeve spojine so najpogostejše?
Silicijeve spojine
Prej smo ugotovili, kateri element je silicij in katere lastnosti ima. Zdaj razmislite o formulah silicijevih spojin.
S sodelovanjem silicija proizvaja veliko število različnih spojin. Na prvem mestu so pretežno kisikove spojine silicija. SiO2 in netopna silicijeva kislina sodita v to kategorijo.
Kisli ostanek silicijeve kisline tvori različne silikate (npr. CaSiO3 ali Al2O3 • Si02). V takih soli in zgoraj navedenih silicijevih spojinah s kisikom ima element tipično oksidacijsko stanje +4.
Precej pogosta so tudi silicijeve soli - silicidi (Mg 2 Si, NaSi, CoSi) in silicijeve spojine z vodikom (npr. Silanski plin). Silan, kot je dobro znano, se samodejno vname v zraku z videzom bleščeče bliskavice, silikidi pa se z vodo in raznimi kislinami zlahka razgradijo.
Podrobneje preučimo silicij in njegove spojine, ki veljajo za najpogostejše.
Silicijev dioksid
Drugo ime za ta oksid je silicijev dioksid. Je trdna in ognjeodporna snov, ki ni topna v vodi in kislinah in ima atomsko kristalno mrežo. V naravi silicijev oksid tvori takšne minerale in dragocene kamne, kot so kremen, ametist, opal, ahat, kalcedon, jaspis, kremen in nekateri drugi.
Treba je omeniti, da so primitivni ljudje iz silicija izdelovali orodje za delo in lov. Flint je označil začetek tako imenovane kamene dobe zaradi svoje široke razpoložljivosti in sposobnosti oblikovanja ostrih rezalnih robov med sekanjem.
To je silicij oksid, ki proizvaja stebla rastlin, kot so trstičje, trstičje in horsetails, šašast listov in žit stebla močna. Silicijev dioksid se nahaja tudi v zaščitnih prevlekah nekaterih živali.
Poleg tega je podlaga za silikatno lepilo, zaradi česar nastane silikonska tesnilna masa in silikonska guma.
Kemijske lastnosti silicijevega oksida
Silicijev dioksid je v interakciji z velikim številom kemičnih elementov - kovin in nekovin. Na primer:
- Pri visokih temperaturah silicijev dioksid sodeluje z alkalijami in tako tvori soli:
SiO2 + 2KOH → K 2 SiO 3 + H 2 O (pri temperaturi).
- Kot tipičen kislinski oksid ta spojina proizvaja silikate zaradi interakcije z oksidi različnih kovin:
SiO2 + CaO → CaSiO 3 (pri temperaturi).
- Ali s karbonatnimi solmi:
SiO 2 + K 2 CO 3 → K 2 SiO 3 + CO 2 ↑ (pri temperaturi).
- Ena od najpomembnejših kemijskih lastnosti silicijevega dioksida je možnost pridobivanja čistega silicija iz njega. To je mogoče storiti na dva načina - z reagiranjem dioksida z magnezijem ali ogljikom:
SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si (pri temperaturi).
SiO 2 + 2C → Si + 2CO ↑ (pri temperaturi)
Silicic acid
Silicic acid je zelo šibka. V vodi je netopen in med reakcijami tvori želatinasto oborino, ki je včasih sposobna zapolniti celoten volumen raztopine. Ko se ta zmes posuši, lahko vidite oblikovan silikagel, ki se uporablja kot adsorbent (absorber drugih snovi).
Najbolj dostopen in običajen način proizvodnje silicijeve kisline se lahko izrazi s formulo:
K2Si03 + 2HCl → 2KCl + H 2 SiO 3 .
Silicidi
Glede silicija in njegovih spojin je zelo pomembno povedati o njegovih solih, kot so silicidi. Takšne spojine silicija tvori s kovinami, pridobivanje, praviloma, hkrati oksidacijsko stanje -4. Vendar kovine, kot so živo srebro, cink, berilij, zlato in srebro, ne morejo vplivati na silicij in tvoriti silicide.
Najpogostejši silicidi so Mg 2 Si, Ca 2 Si, NaSi in nekateri drugi.
Silikati
Spojine, kot so silikati, so po količini silicijeve kisline drugo najbolj razširjeno. Soli-silikati se štejejo za precej zapletene snovi, saj imajo kompleksno strukturo in so del večine mineralov in kamnin.
Najpogostejši silikati v naravi - aluminosilikati - vključujejo granit, sljudo, različne vrste gline. Znan tudi silikat je azbest, iz katerega so izdelane ognjevarne tkanine.
Nanos iz silicija
Prvič, silicij se uporablja za pridobivanje materialov-polprevodnikov in kislinsko odpornih zlitin. Silicijev karbid (SiC) se pogosto uporablja za ostrenje strojnih orodij in brušenje dragih kamnov.
Stabilen in močan kremen je narejen iz taljenega kremena.
Silicijeve spojine so osnova za proizvodnjo stekla in cementa.
Očala se med seboj razlikujeta po sestavi, v kateri je nujno prisoten silicij. Na primer, poleg okna, so ognjevzdržni, kristalni, kremeni, barvni, fotokromni, optični, zrcalno in drugo steklo.
Ko se cement zmeša z vodo, se tvori posebna snov - cementna malta, iz katere se nato dobi gradbeni material, kot je beton.
Silikatna industrija se ukvarja s proizvodnjo teh snovi. Poleg stekla in cementa se v silikatni industriji pridobivajo opeka, porcelan, lončenina in različni izdelki iz njih.
Zaključek
Tako smo ugotovili, da je silicij najpomembnejši kemijski element, ki je razširjen v naravi. Silicij se uporablja v gradbeništvu in umetniških dejavnostih ter je nepogrešljiv za žive organizme. Številne snovi, od enostavnega stekla do najbolj dragocenega porcelana, so sestavljene iz silicija in njegovih spojin.
Študij kemije nam omogoča, da poznamo svet okoli nas in razumemo, da ni vse okoli, celo najbolj veličastno in drago, tako skrivnostno in skrivnostno, kot se je zdelo. Želimo vam veliko uspeha pri znanstvenih spoznanjih in preučevanju tako čudovite znanosti, kot je kemija!