Соединения кремния

Кремний – активный неметалл, вступающий в реакции с металлами и неметаллами. Соединения кремния в зависимости от входящих в состав веществ называются силанами, силицидами, силикатами.

Простое вещество

Кремний (Si) – хрупкое кристаллическое вещество. Имеет переменную валентность II и IV. Электроны располагаются на трёх энергетических уровнях. Четыре валентных электрона находятся на s- и p-подуровнях. Электронная конфигурация элемента – 1s22s22p63s23p2.

Электронное строение кремния

Рис. 1. Электронное строение кремния.

В реакциях с металлами кремний проявляет свойства окислителя и имеет отрицательную степень окисления -4. С галогенами и неметаллами кремний ведёт себя как восстановитель и имеет степень окисления +4. Третья степень окисления +2 проявляется в монооксиде кремния.

Соединения

Общая характеристика соединений кремния представлена в таблице.

Силициды

Рис. 2. Силициды.

Вещество

Формула

Физические свойства

Химические свойства

Монооксид, оксид кремния (II) или кремнезём

SiO

Аморфное вещество. Не проводит электричество, не образует соли. Растворяется в плавиковой кислоте. При нагревании разлагается на кислород и кремний

Реагирует при нагревании:

– с водяным паром: SiO + H2O → SiO2 + H2;

– с углекислым газом: SiO + СО2 → SiO2 + CO;

– с хлором: 2SiO + 4Cl2 → 2SiCl4 + O2.

Диоксид, оксид кремния (IV) или песок

SiO2

Кристаллическое тугоплавкое вещество. Не растворяется в воде. Диэлектрик

– С металлами: SiO2 + 2Mg → Si + 2MgO;

– с неметаллами: SiO2 + 2Н2 → Si + 2H2O;

– с оксидами: SiO2 + CaO → CaSiO3;

– со щелочами: SiO2 + 4NaOH → Na4SiO4 + 2H2O;

– с плавиковой кислотой: SiO2 + 6HF → H2[SiF6] + 2H2O;

– с солями угольной кислоты: SiO2 + Na2CO3 → Na 2SiO3 + CO2

Моносилан

SiH4

Образует гомологичный ряд с общей формулой SinH2n+2. Ядовитый бесцветный газ с запахом, воспламеняется на воздухе. Нерастворим в холодной воде. Разлагается при нагревании и в горячей воде

– С галогенами: SiH4 + 4Cl2 → SiCl4 + 4HCl;

– с кислородом: SiH4 + 2O2 → SiO2 + 2H2O;

– с концентрированным гидроксидом натрия: SiH4 + 4NaOH → Na4SiO4 + 4H2;

– с перманганатом калия: 3SiH4 + 8KMnO4 → 8MnO2 + 3SiO2 + 8KOH + 2H2O

Карборунд или карбид кремния

SiC

Тугоплавкое твёрдое вещество. Кристаллическая решётка схожа с решёткой алмаза. Полупроводник

– С водяным паром при высокой температуре: SiC + 2H2O → SiO2 + CH4;

– с концентрированными кислотами: 3SiC + 8HNO3 → 3SiO2 + 3CO2 + 8NO + 4H2O;

– со щелочами в присутствии кислорода: SiC + 4NaOH + O2 → Na4SiO4 + C + 2H2O;

– с кислородом при нагревании: 2SiC + 3O2 → 2SiO2 + 2CO

– с азотом при нагревании: 6SiC + 7N2 → 2Si3N4 + 3C2N2;

– с металлами при нагревании: 2SiC + 5Mg → 2Mg2Si + MgC2;

– с галогенами при нагревании: SiC + 2Cl2 → SiCl4 + C

Силициды

MnSim

Соединения с активными металлами. Электропроводны

Разлагаются:

– водой: Na2Si + 3H2O → Na2SiO3 + 3H2;

– кислотами: Ca2Si + 2H2SO4 → 2CaSO4 + SiH4.

Mg2Si не реагирует с водой, но взаимодействует с разбавленными кислотами

Кремниевые кислоты

nSiO2∙mH2O

Условно называются гидроксидами кремния. Существует несколько видов. Наиболее известные метакремниевая (H2SiO3) и ортокремниевая (H4SiO4) кислоты. Слабые, без кислого вкуса. Плохо растворимы в воде. Не меняют цвет индикатора

– Растворяются в растворах и расплавах щелочей: H2SiO3 + 2KOH → K2SiO3 + 2H2O;

– реагируют с плавиковой кислотой: H2SiO3 + 6HF → H2SiF6 + 3H2O → SiF4 + 2HF + 3H2O

Силикаты

RnSiO3

Соли кремниевых кислот. Твёрдые вещества, входящие в состав земной коры. Тугоплавки

– С кислотами: Na2SiO3 + H2CO3 → Na2CO3 + H2SiO3;

– с солями: Na2SiO3 + MgCl2 → MgSiO3 + 2NaCl;

– с водой: Na2SiO3 + H2O ↔ NaHSiO3 + NaOH

В природе наиболее распространённое вещество – песок. Кварц, аметист, агат, хрусталь и другие вещества являются модификацией песка.

Кварц

Рис. 3. Кварц.

Что мы узнали?

Из урока 9 класса узнали, какие вещества образует кремний. Элемент активно взаимодействует с металлами и неметаллами, образуя оксиды, кислоты, силаны, силициды, силикаты. В зависимости от реакции кремний проявляет свойства восстановителя или окислителя и имеет степени окисления +2, +4, -4. Большинство веществ – твёрдые тугоплавкие вещества, плохо растворимые в воде. Кислоты кремния – слабокислые жидкости, силаны – газы с неприятным запахом. За счёт активности кремний встречается в природе только в составе сложных веществ.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.3. Всего получено оценок: 19.

Предметы