Кремний — один из самых распространенных элементов земной коры. В природе встречается только в виде двуокиси кремния SiO2 (кремнезем) и виде солей кремниевых кислот (силикатов). Наиболее широко распространены алюмосиликаты, в их состав входит алюминий. К ним относятся полевые шпаты, слюды, каолин и др. Кристаллический диоксид кремния находится главным образом в виде минерала кварца. Прозрачные, бесцветные кристаллы кварца, имеющие форму шестигранных призм с шестигранными пирамидами на концах, называются горным хрусталем.
 |
Горный хрусталь, окрашенный примесями в лиловый цвет, называется аметистом, а в буроватый-дымчатым топазом. К мелкокристаллическим разновидностям кварца относятся агат и яшма. Одной из разновидностей кварца является кремень. Из мелких зерен кварца состоит обычный песок. Чистый песок-белого цвета, но чаще он бывает окрашен соединениями железа в желтый или красноватый цвет.
Свободный кремний можно получить в результате реакции
SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si
В промышленности его получают в электрических печах
SiO2 + 2C = Si + 2CO
При этом образуется бурый порошок аморфного кремния. Кремний не растворяется ни в одном растворителе, кроме расплавленных металлов. При медленном охлаждении раствора кремния в цинке или в алюминии кремний выделяется в виде хорошо образованных кристаллов октаэдрической формы. Кремний проявляет полупроводниковые свойства.
При нагревании аморфный кремний легко соединяется с кислородом, галогенами и серой.
Кислоты, кроме смеси HF и HNO3 , не действуют на кремний, но щелочи энергично реагируют с ним
Si + 2KOH + H2O = K2SiO3 + 2H2
Карбид кремния SiC, называемый карборундом, в больших количествах получают в электрической печи по схеме
SiO2 + 3C = SiC + 2CO
По внутреннему строению карборунд представляет собой как бы алмаз, в котором половина атомов углерода равномерно заменена атомами кремния. Этим объясняется его большая твердость.
Из порошка карборунда изготавливают шлифовальные круги, бруски, шлифовальную бумагу. На его основе производят плиты для сооружения полов, платформ и переходов в метро и на вокзалах. Из него готовят муфели и футеровку для различных печей.
Хлорид кремния SiCl4 получают при нагревании
SiO2 + 3C + 2Сl2= SiCl4 + 2CO
который используется для синтеза кремнийорганических соединений.
Диоксид кремния — кислотный окисел. Ему соответствуют слабые малорастворимые в воде кремниевые кислоты. Их соли — силикаты — в большинстве своем нерастворимы в воде; растворимы лишь силикаты натрия и калия. Они получаются сплавлением диоксида кремния с едкими щелочами
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
SiO2 + 2KOH = K2SiO3 + H2O
Благодаря внешнему сходству со стеклом силикаты натрия и калия получили название растворимого стекла.
При нагревании смесей многих силикатов получаются аморфные сплавы, называемые стеклами. Состав обычного оконного стекла, а также “бутылочного” стекла приблизительно выражается формулой Na2O×CaO×6SiO2.
К важнейшим материалам, изготавливаемых силикатной промышленностью, относится цемент.
Ваша оценка?
