Напишите уравнение реакции sio2 h2o

Оксид кремния (IV)

Оксид кремния (IV)

Физические свойства и нахождение в природе

Оксид кремния (IV) SiO₂ – это твердое вещество с атомной кристаллической решеткой. В природе встречается в виде кварца, речного песка, кремнезема и прочих модификаций:

Химические свойства

Оксид кремния (IV) – типичный кислотный оксид . За счет кремния со степенью окисления +4 проявляет слабые окислительные свойства.

1. Как кислотный оксид, диоксид кремния (IV) взаимодействует с растворами и расплавами щелочей и в расплаве с основными оксидами . При этом образуются силикаты.

Например , диоксид кремния взаимодействует с гидроксидом калия:

Еще пример : диоксид кремния взаимодействует с оксидом кальция.

SiO₂ + CaO → CaSiO₃

2. Оксид кремния (IV) не взаимодействует с водой , т.к. кремниевая кислота нерастворима .

3. Оксид кремния (IV) реагирует при сплавлении с карбонатами щелочных металлов . При этом работает правило: менее летучий оксид вытесняет более летучий оксид из солей при сплавлении.

Например , оксид кремния (IV) взаимодействует с карбонатом калия. При этом образуется силикат калия и углекислый газ:

4. Из кислот диоксид кремния реагирует только с плавиковой или с газообразным фтороводородом:

5. При температуре выше 1000 °С оксид кремния реагирует с активными металлами, при этом образуется кремний.

Например , оксид кремния взаимодействует с магнием с образованием кремния и оксида магния:

SiO₂ + 2Mg → Si + 2MgO

Видеоопыт взаимодействия оксида кремния (IV) с магнием можно посмотреть здесь.

При избытке восстановителя образуются силициды:

SiO₂ + 4Mg → Mg₂Si + 2MgO

6. Оксид кремния (IV) взаимодействует с неметаллами.

Например , оксид кремния (IV) реагирует с водородом в жестких условиях. При этом оксид кремния проявляет окислительные свойства:

Еще пример : оксид кремния взаимодействует с углеродом. При этом образуется карборунд и угарный газ:

SiO₂ + 3С → SiС + 2СО

При сплавлении оксид кремния взаимодействует с фосфатом кальция и углем:

Кремний

Кремний — неметаллический элемент IVa группы периодической таблицы Д.И. Менделеева. Второй после кислорода элемент по распространенности в земной коре.

В чистом виде в природе практически отсутствует. Чаще всего встречается в виде кремнезема — SiO₂ — песок, песчаник, кварц, глина.

Кремниевая (силиконовая) долина

Регион в штате Калифорния (США), отличающийся большой плотностью высоко технологичных компаний, связанных с производством компьютеров и микропроцессоров.

Кремний является природным полупроводником, используется как основной материал для производства микросхем. Кремний ближе, чем вы думаете: внутри гаджета, которым вы пользуетесь 😉

Основное и возбужденное состояние кремния

При возбуждении атома кремния электроны на s-подуровне распариваются и один из них переходит на p-подуровень.

Природные соединения

В природе кремний встречается в виде следующих соединений:

• SiO₂ — кварц, кремнезем, гранит, песчаник, песок, глина
• SiO₂ с примесью Fe 3+ — цитрин
• SiO₂ с примесью Fe 2+ и Fe 3+ — аметист

Получение

В промышленности кремний получают путем восстановления кремнезема в электрических печах, алюминотермией.

В лабораторных условиях мелкий белый песок прокаливают с магнием:

SiO₂ + Mg → (t) MgO + Si

Химические свойства

• Реакции с неметаллами

При обычных условиях без нагревания кремний реагирует только со фтором.

При нагревании кремний вступает в реакции с остальными галогенами (Cl, Br, I), углеродом, кислородом. При очень высоких температурах (1200 °C) кремний с кислородом образует оксид кремния II — несолеобразующий оксид.

Si + O₂ → (t = 1200 °C) SiO

В подобных реакциях кремния проявляет свои окислительные способности.

Ca + Si → Ca₂Si (силицид кальция)

Реакция с щелочами

С целью травления (удаления поверхностного слоя материала) кремниевые изделия можно погружать в раствор щелочи.

Оксид кремния IV — SiO₂

Оксид кремния IV имеет атомное строение, обладает высокой прочностью и твердостью. Плавится при температуре +1730 °C градусов.

В промышленности оксид кремния IV получают нагреванием кремния в атмосфере кислорода.

В лабораторных условиях проводят реакция силиката натрия с уксусной кислотой. Кремниевая кислота сразу же распадается на SiO₂, который выпадает в осадок, и воду.

Реакции с кислотами

Химически SiO₂ устойчив к действию кислот, однако вступает в реакцию с газообразным фтороводородом (газом) и плавиковой кислотой (жидкостью).

Реакции с основными оксидами и щелочами

SiO₂ является кислотным оксидом, соответствует кремниевой кислоте. Вступая в реакции с основными оксидами и щелочами, образует соли данной кислоты — силикаты.

Так как чаще всего кислотные оксиды с солями не реагируют, тем более необычной кажется реакция оксида кремния IV с карбонатами.

Кремниевая кислота

Слабая, малорастворимая в воде кислота. Ее соли носят название — силикаты.

Поскольку кремниевая кислота малорастворима, то банальной реакцией SiO₂ с водой ее не получить. Эту задачу решают в две стадии через ее соли — силикаты.

Кремниевая кислота слабая, нестойкая, легко распадается на воду и оксид кремния IV.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Характеристика свойств диоксида кремния и фтороводорода

Задача 962.
В каком направлении и почему будет происходить смещение равновесий: а) при насыщении диоксидом углерода водного раствора силиката натрия; б) при прокаливании смеси Na 2 CO 3 и SiO 2 ?
Решение:
а) При насыщении диоксидом углерода водного раствора силиката натрия образуются кремниевые кислоты в виде склеивающейся или изолирующейся плёнки:

Объясняется это тем, что угольная кислота Н₂СО₃ гораздо сильнее кремниевой кислоты H₂SiO₃, поэтому равновесие системы произойдёт вправо, т.е. в сторону поглощения СО₂ и образования нерастворимых кремниевых кислот.

б) При прокаливании смеси Na₂CO₃ и SiO₂ в эквивалентных отношениях образуются стекловидная масса оксида натрия, диоксида кремния и газообразный диоксид углерода:

SiO₂ + Na₂CO₃ Na₂SiO₃↓ + CO₂↑

Равновесие в системе будет смещено вправо, в сторону выделения газообразного СО₂ и стекловидной массы Na₂SiO₂.

Задача 963.
Какую кислоту нельзя хранить ни в обычной стеклянной посуде, ни в посуде из кварцевого стекла? Почему?
Решение:
Раствор фтороводорода (или плавиковая кислота) реагирует с диоксидом кремния SiO₂, входящим в состав обычного стекла и составляющего основу кварцевого стекла:

В растворе плавиковой кислоты выделения фторида кремния не происходит, так как SiF₄ взаимодействует с молекулой HF с образованием хорошо растворимой кремнефтороводородной кислоты:

Общее уравнение реакции:

На основе взаимодействия плавиковой кислоты с диоксидом кремния основано применение её для вытравления на стекле различных меток, рисунков, росписей и т. п.. Ввиду того, что плавиковая кислота разрушает стекло её хранят в сосудах из пластмасс.

Задача 964.
Написать уравнения реакций гидролиза галогенидов кремния. В чем особенность гидролиза SiF₄? Может ли по этой схеме протекать гидролиз CCl₄? Ответ мотивировать.
Решение:
При действии воды все галогениды кремния подвергаются гидролизу с образованием кремниевой и соответствующей галогеноводородной кислоты:

Образующийся фтороводород взаимодействует с молекулой HF с образованием хорошо растворимой гексафтористокремниевой (кремнефтористоводородной) кислоты:

Суммарный процесс выражается уравнением:

Фактически при этом образуется растворимая гексафтористокремниевая кислота (H₂[SiF₆]) и гель диоксида кремния (SiO₂ . хН₂О):

CCl₄ – химически инертное вещество. Собственная растворимость CCl₄ в воде очень мала (порядка 5 . 10 -5 моль/л), т. е. гидролизу не подвергается. Только в присутствии Al или Fe четырёххлористый углерод уже при обычных условиях постепенно разлагается водой по схеме: