Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Оксид кремнію (IV)



План:


Введення

Кварц
Кварцові скло

Oксід кремнію (IV) ( діоксид кремнію, кремнезем) SiO 2) - безбарвні кристали, t пл 1713-1728 C, мають високу твердістю і міцністю.


1. Властивості


2. Поліморфізм

Діоксид кремнію має кілька поліморфних модифікацій.

Найпоширеніша з них на поверхні землі - α- кварц - кристалізується в тригональной сингонії

При нормальних умовах діоксид кремнію найчастіше знаходиться в поліморфної модифікації α-кварцу, яка при температурі вище 573 C оборотно переходить в β-кварц. При подальшому підвищенні температури кварц переходить в тридимит і кристобаліт. Ці поліморфні модифікації стійкі при високих температурах і низьких тисках. При високих температурі і тиску діоксид кремнію спочатку перетворюється в Коесит, а потім у стішовіт (який в 1961 році був синтезований С. М. Стішова, а в 1962 був виявлений в метеоритному кратері) . Відповідно до деяким дослідженням стішовіт складає значну частину мантії, так що питання про те яка різновид SiO 2 найбільш поширена на Землі, поки не має однозначної відповіді.

Також має аморфну ​​модифікацію - кварцове скло.


3. Хімічні властивості

Діоксид кремнію SiO 2 - кислотний оксид, не реагує з водою.

Хімічно стійкий до дії кислот, але реагує з плавикової кислотою :

SiO 2 + 6HF → H 2 [SiF 6] + 2H 2 O,

і газоподібним фтороводень HF:

SiO 2 + 4HF → SiF 4 ↑ + 2H 2 O.

Ці дві реакції широко використовують для травлення скла.

При сплаві SiO 2 з лугами та основними оксидами, а також з карбонатами активних металів утворюються силікати - солі не мають постійного складу дуже слабких, нерозчинних у воді кремнієвих кислот загальної формули xH 2 O ySiO 2 (досить часто в літературі згадуються не кремнієві кислоти, а кремнієва кислота, хоча фактично мова при цьому йде про одне й тому же).

Наприклад, може бути отриманий ортосілікати натрію:

SiO 2 + 4NaOH → Na 4 SiO 4 + 2H 2 O,

метасилікат кальцію:

SiO 2 + СаО → СаSiO 3,

або змішаний силікат кальцію і натрію:

Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 → Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2CO 2 ↑.

З силікату Na 2 O CaO 6SiO 2 виготовляють віконне скло.

Слід зазначити, що більшість силікатів не має постійного складу. З усіх силікатів розчиняються у воді тільки силікати натрію і калію. Розчини цих силікатів у воді називають розчинним склом. Через гідролізу ці розчини характеризуються сильно лужним середовищем. Для гідролізовані силікатів характерно освіта не істинних, а колоїдних розчинів. При підкисленні розчинів силікатів натрію або калію випадає драглистий осад білий гідратованих кремнієвих кислот.

Головним структурним елементом як твердого діоксиду кремнію, так і всіх силікатів виступає група [SiO 4 / 2], в якій атом кремнію Si оточений тетраедром з чотирьох атомів кисню О. При цьому кожен атом кисню з'єднаний з двома атомами кремнію. Фрагменти [SiO 4 / 2] можуть бути пов'язані між собою по-різному. Серед силікатів за характером зв'язку в них фрагментів [SiO 4 / 2] виділяють острівні, цепочечниє, стрічкові, шаруваті, каркасні та інші.


4. Отримання

Синтетичний діоксид кремнію отримують нагріванням кремнію до температури 400-500 C в атмосфері кисню, при цьому кремній окислюється до діоксиду SiO 2. А також термічним оксидуванням при великих температурах.

У лабораторних умовах синтетичний діоксид кремнію може бути отриманий дією кислот на силікатні солі. Наприклад:

Na 2 SiO 3 + 2CH 3 COOH → 2CH 3 COONa + H 2 SiO 3,

кремнієва кислота відразу розкладається на воду і SiO 2, що випадає в осад.

Натуральний діоксид кремнію у вигляді піску використовується там, де не потрібна висока чистота матеріалу.


5. Застосування

Діоксид кремнію застосовують у виробництві скла, кераміки, абразивів, бетонних виробів, для отримання кремнію, як наповнювач у виробництві гум, при виробництві кремнеземистих вогнетривів, в хроматографії та ін Кристали кварцу володіють п'єзоелектричними властивостями і тому використовуються в радіотехніці, ультразвукових установках, в запальничках.

Діоксид кремнію - головний компонент майже всіх земних гірських порід, зокрема, кизельгуру. З кремнезему і силікатів складається 87% маси літосфери.

Аморфний непористий діоксид кремнію застосовується в харчової промисловості в якості допоміжної речовини E551, що перешкоджає злежуванню і злежуванню, парафармацевтики ( зубні пасти), в фармацевтичної промисловості в якості допоміжної речовини (внесений в більшість Фармакопеї), а також харчової добавки або лікарського препарату в якості ентеросорбенту.

Штучно отримані плівки діоксиду кремнію використовуються як ізолятора при виробництві мікросхем та інших електронних компонентів.

Також використовується для виробництва волоконно-оптичних кабелів. Використовується чистий плавлений діоксид кремнію з добавкою в нього деяких спеціальних інгредієнтів.

Кремнеземні нитка також використовується в нагрівальних елементах електронних сигарет, тому що добре вбирає рідину і не руйнується під нагріванням спіралі.


6. Пористі кремнезему

Пористі кремнезему отримують різними методами.

Сілохром отримують шляхом агрегування аеросилу, який, у свою чергу, отримують спалюванням силану ( Si H 4). Сілохром характеризується високою чистотою, низькою механічною міцністю. Характерний розмір питомої поверхні 60-120 м / м. Застосовується в якості сорбенту в хроматографії, наповнювача гум, каталізі.

Силікагель отримують шляхом висушування гелю кремнієвої кислоти. У порівнянні з сілохромом має меншу чистотою, проте може мати надзвичайно розвиненою поверхнею: до 320 м / м.

Кремнієвий аерогель приблизно на 99,8% складається з повітря може мати щільність до 1,9 кг / м (всього в 1,5 рази більше щільності повітря).


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Оксид кремнію (II)
Карбід кремнію
Нітрид кремнію
Оксид барію
Оксид сірки (VI)
Оксид сірки (IV)
Оксид вуглецю (II)
Оксид азоту (II)
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru