Гидроксид кремния

Гидратированный окисел кремния условно называют гидроксидом кремния. Это неустойчивое вещество, проявляющее слабые свойства кислот. О свойствах гидроксида кремния и его реакциях с другими элементами читайте в нашей статье.

Формула

Высшего гидроксида кремния в привычном понимании не существует. Аморфный кремний в реакции с водяным паром при температуре 400-500°C образует диоксид кремния и водород:

Si(аморфн.) + 2H2O(пар) → SiO2 + 2H2.

Диоксид кремния

Рис. 1. Диоксид кремния.

Диоксид кремния является слабым кислотным оксидом. При присоединении водорода оксид кремния (IV) способен образовывать кремниевые кислоты. Поэтому правильнее записать формулу гидроксида кремния как nSiO2∙mH2O.

Кремниевые кислоты

В зависимости от количества атомов водорода, кремния и кислорода выделяют несколько кремниевых кислот:

  • метакремниевая – H2SiO3;
  • ортокремниевая – H4SiO4;
  • дикремниевые – H2Si2O5 и H10Si2O9;
  • пирокремниевая – H6Si2O7;
  • поликремниевые – nSiO2∙mH2O.

Соли кремниевых кислот называются силикатами.

Получить кремниевые кислоты непосредственным взаимодействием оксида кремния (IV) с водой невозможно, т.к. диоксид не реагирует с водой даже при высоких температурах. При реакции с водородом образуется чистый кремний:

SiO2 + 2Н2 → Si + 2H2O.

Поэтому в лабораториях кислоты получают двумя способами:

  • воздействием сильных кислот на силикаты натрия или калия:
    Na2SiO3 + 2HCl → H2SiO3↓ + 2NaCl;
  • гидролизом силанов:
    SiH2Cl2 + 3H2O → H2SiO3↓ + 2HCl + 2H2.

Кремниевые кислоты самопроизвольно разлагаются на диоксид кремния и воду: H2SiO3 → SiO2 + H2O.

Свойства

Кремниевые кислоты – слабые кислоты (слабее угольной кислоты), не имеющие кислого вкуса и плохо растворимые в воде. Кислоты кремния значительно отличаются от остальных органических кислот:

  • при взаимодействии с водой образуют коллоидный раствор;
  • не диссоциируют;
  • не меняют окраску индикатора.

Реакция кремниевой кислоты с водой

Рис. 2. Реакция кремниевой кислоты с водой.

Кремниевые кислоты способны растворятся в расплавах и растворах щелочей с образованием силикатов:

H2SiO3 + 2KOH → K2SiO3 + 2H2O.

Как и все соединения, содержащие кремний, реагируют с плавиковой кислотой:

H2SiO3 + 6HF → H2SiF6 + 3H2O → SiF4 + 2HF + 3H2O.

Кремниевые кислоты используются в производстве керамики и керамических покрытий. Они содержатся в фотоматериалах, применяются для получения стекла, силикагеля, фильтров.

Силикаты

Соли кремниевой кислоты не растворимы в воде. Исключение составляют силикаты натрия и калия, которые называются жидким стеклом и входят в состав силикатного клея.

Жидкое стекло

Рис. 3. Жидкое стекло.

Обычное стекло также является силикатом. Его формула –

Na2O·CaO·6SiO2.

Стекло получают при сплавлении соды, известняка, песка:

6SiO2 + Na2CO3 + CaCO3 → Na2O·CaO·6SiO2 + 2CO2.

Структурной единицей силикатов является SiO4. Кремний легко замещается атомами алюминия. В результате образуются алюмосиликаты.

Силикаты широко распространены в природе. Некоторые из них (топаз, гранат, изумруд) используют в ювелирном деле.

Что мы узнали?

Гидроксидом кремния называются кремниевые кислоты. Это слабокислые соединения, легко разрушающиеся на диоксид кремния и воду. Кислоты кремния можно получить косвенно при реакции силикатов с сильными кислотами или при гидролизе силанов. Кремниевые кислоты не проявляют обычные свойства кислот: не меняют цвет индикатора, не реагируют с водой, не диссоциируют. Взаимодействуют только со щелочами и плавиковой кислотой. Используются при производстве фотоматериалов, керамики, силикагеля.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.5. Всего получено оценок: 17.

Предметы