Склад кремнію хімія. Оптимізація нового методу отримання чистого кремнію
Для виділення чистого кремнію хіміки проводять реакцію кварцового піску з магнієм. Також кремній виплавляють при високих температурах і навіть «вирощують». Метод Чохральського дозволяє використовувати тиск, температуру і з'єднання кремнію для отримання кристалів чистого речовини.
побут
З'єднання кремнію активно використовуються в побуті і господарстві людини, в промисловості. Кварцовий пісок використовується при отриманні скла і цементу. Силікатна промисловість названа так на честь кремнію, «друге ім'я» якого «силіциуму». Силікати використовуються в сільському господарстві, При добриві грунту. Також на основі кремнієвих з'єднань отримують силікатний клей.Радіоелектроніка
Кремній має унікальні радіоелектронні властивості. Чистий кремній є напівпровідником. Це означає, що він може проводити струм при певних умовах, коли зона провідності мала. Якщо область провідності велика, кремній-напівпровідник перетворюється в кремній-ізолятор.Напівпровідникові властивості неметалла кремнію привели до створення транзистора. Транзистор - пристрій, що дозволяє контролювати напругу і силу струму. На відміну від лінійних провідників, транзистори з кремнію мають три основні елементи - колектор, «збирає» струм, базу і емітер, ток підсилюють. Поява транзистора викликало «електронний бум», привело до створення перших комп'ютерів і побутової техніки.
Комп'ютери
Успіхи кремнію в електроніці не залишилися непоміченими в комп'ютерній техніці. Спочатку процесори хотіли робити з «дорогих» типових напівпровідників, наприклад германію. Однак його висока ціна не дозволила поставити виробництво германієвих плат на потік. Тоді сміливці з IBM вирішили ризикнути і спробувати в якості матеріалу для «серця» комп'ютерної системи кремній. Результати не змусили себе чекати.Кремнієві плати виявилися досить дешевими, що було особливо важливо на самому початку зародження комп'ютерної галузі, коли було багато браку і мало потенційних покупців.
Сьогодні кремнієві мікросхеми домінують в комп'ютерній галузі. Кристали чистого кремнію для процесорів і контролерів навчилися вирощувати в фабричних умовах, матеріал простий в експлуатації. І головне - кремній дозволив подвоювати кількість елементів на процесорі кожні два роки (закон Мура). Таким чином, на кремнієвій схемою одного і того ж розміру стає все більше і більше транзисторів і інших логічних елементів. Кремній дозволив зробити інформаційні технології максимально ефективними.
Курсова робота на тему:
Оптимізація нового методу отримання
чистого кремнію.
Підготували: Побережний Данило
Суботін Дмитро
керівник:
м Москва. СУНЦ МГУ
2012р.
Вступ
Тема отримання полікристалічного кремнію методом алюминотермии актуальна тим, що передбачає розгляд нового методу отримання полікристалічного кремнію без великих витрат матеріальних і часових ресурсів. Продукт, вироблений цим методом, може стати дешевою сировиною для подальшої переробки.
Ця робота нова тим, що використовує найпростіший, раніше незадіяний метод отримання чистого кремнію.
Надалі, в рамках роботи буде отримано необхідний продукт - полікристалічний кремній, методом відновлення діоксиду кремнію алюмінієм.
Завдання роботи:
1. Аналіз сучасних методів отримання кремнію;
2. Оптимізація нового методу отримання кінцевого продукту.
Кремній як елемент.
Кремній в природі.
За поширеністю в земній корі кремній серед всіх елементів займає друге місце (після кисню). На частку кремнію припадає 27,7% маси земної кори. Кремній входить до складу декількох сотень різних природних силікатів. Серед них каолинит Al4 (OH) 8, топаз Al2 (SiO4) Fe2, алюмосилікати (польові шпати, слюди, мінерали глин і ін.). Широко поширений і кремнезем, або оксид кремнію (IV) - SiO2 (річковий пісок, кварц, кремінь і ін.), Що становить близько 12% земної кори (по масі). У вільному вигляді кремній в природі не зустрічається. У вигляді SiO2 кремній входить також до складу рослинних і тваринних організмів.
Хімічні та фізичні властивості кремнію.
Кремній (Silicium) Si, хімічний елемент IV групи періодичної системи, Атомний номер 14, атомна маса 28,0855. Складається з трьох стабільних ізотопів (92,27%), (4,68%) і (3,05%). Конфігурація зовнішньої електронної оболонки атома кремнію -; ступінь окислення кремнію - +4 як найбільш стійка, а так же +3, +2 і +1. Атомний радіус -0,133, іонний радіус - 0,040 нм з координаційним числом 4, і 0,054 нм з координаційним числом 6), ковалентний радіус дорівнює 0,1175 нм.
Компактний кремній - речовина сріблясто-сірого кольору з металевим блиском. Кристалічна решітка стійкої модифікації кубічної гранецентрированной, типу алмазу. (Див. Додаток.) \u200b\u200bПри високому тиску існують інші поліморфні модифікації: при 20 ГПа - кремній I з тетрагональной гратами, вище 20 ГПа - кремній II з кубічної гратами і кремній III з гексагональної гратами. При звичайних умовах кремній крихкий, а при температурі вище 800 ° С стає пластичним. Електрофізичні властивості кремнію залежать від природи і концентрації присутніх домішок і структурних дефектів. Для отримання монокристалів кремнію з доречнийпровідністю використовують легуючі добавки В, Al, Ga, In, з електронною провідністю - Р, As, Sb. Домішки Аu, Сu, Fe, Mn, V і деякі інші істотно знижують час життя носіїв струму в монокристалах кремнію. Максимальна розчинність домішок в кремнії спостерігається при температурі в ° С. Електричні властивості кремнію можуть сильно змінюватися при термічній обробці. Так, нагрівання монокристалів, що містять кисень, до 400-500 ° С призводить до збільшення електронної провідності, а при послідовному нагріванні до ° С цей ефект пропадає. Зазвичай термічна обробка призводить до істотного зниження часу життя носіїв струму.
При низьких температурах кремній хімічно інертний, але при нагріванні його реакційна здатність різко зростає. Особливо активний розплавлений кремній. Координаційне число атома кремнію 4, іноді 6, наприклад, у фторосилікати, що містять аніон. З'єднання, де кремній формально двухвалентен, мабуть, містять зв'язок Si-Si і, як правило, полімерні. Завдяки утворюється на поверхні захисної оксидної плівці кремній стійкий на повітрі навіть при підвищених температурах. Аморфний кремній має здатність розчиняти значні кількості різних газів, перш за все Н2. При цьому утворюється твердий розчин c вмістом водню до 47%, званий l-Si: H, який володіє напівпровідниковими властивостями. З азотом вище при температурі 1000 ° С кремній утворює кремнію нітрид Si3N4, з фосфором - фосфід SiP, з миш'яком - арсеніди SiAs2 і SiAs, з вуглецем - кремнію карбід SiC, з бором - термічно і хімічно стійкі бориди SiB3, SiB6 і SiB12. З більшістю металів дає тугоплавкі високотверді силіциди.
Біологічні властивості кремнію.
Для деяких організмів кремній є важливим біогенним елементом. Він входить до складу опорних утворень у рослин і скелетних - у тварин. У великих кількостях кремній концентрують морські організми - діатомові водорості, радіолярії, губки. М'язова тканина людини містить (1-2) ·% кремнію, кісткова тканина - 17 ·%, кров - 3,9 мг / л. З їжею в організм людини щодня надходить до 1 г кремнію.
З'єднання кремнію не отруйні, але вдихання високодисперсних частинок, як силікатів, так і діоксиду кремнію, що утворюються, наприклад, при вибухових роботах, при долбленії порід в шахтах, при роботі піскоструминних апаратів вкрай небезпечно. Мікрочастинки SiO2, що потрапили в легені, в них кристалізуються, а виникаючі кристалики руйнують легеневу тканину і викликають важку хворобу - силікоз.
Отримати повний текстІсторія застосування
Природні сполуки кремнію - двоокис кремнію (кремнезему) - відомі дуже давно. Стародавні добре знали гірський кришталь, або кварц, а також дорогоцінні камені, що представляють собою пофарбований в різні кольори кварц (аметист, димчастий кварц, халцедон, хризопраз, топаз, онікс і ін.) З кремнію в доісторичні часи робили перші кам'яні знаряддя - наконечники для стріл і списів, скребки, кресала. Протягом 5 століть кремінь використовували для підпалу пороху в рушницях і гарматах, т. К. При ударах кресала об кремінь висікалася довгоживуча іскра. Є докази, що воїни Олександра Македонського, йдучи в похід, повинні були мати при собі мішечок, наповнений кременем, на цьому ж наполягав і Петро I. Обидва полководця знали про властивості кремнію очищати воду. На Русі кременем було прийнято викладати дно колодязів з метою очищення води. Застосування сполук кремнію, пов'язане з їх переробкою, - виготовлення скла - почалося ще в Стародавньому Єгипті близько 3000 років до н. е.
Назва силіцій або кизел (Kiesel, кремінь) було запропоновано Берцелиусом. Ще раніше Томсон запропонував назву силікон (Silicon), прийняте в Англії і США, за аналогією з борін (Boron) і карбон (Carbon). Слово силіцій (Silicium) походить від силика (кремнезем); закінчення "а" було прийнято в XVIII і XIX ст. для позначення земель (Silica, Aluminia, Thoria, Terbia, Glucina, Cadmia і ін.). У свою чергу слово силика пов'язано з лат. Silex (міцний, кремінь).
Російська назва кремній походить від давньослов'янських слів кремінь, кремик, міцний, кресмень, кресаті (ударяти залізом про ремінь для отримання іскор) і ін. У російській хімічної літературі початку XIX в. зустрічаються назви «кремнезем» (Захаров, 1810), «силіцій» (Соловйов, Двигубский, 1824), «кремінь» (Страхов, 1825), «кременистих» (Іовська, 1827), «кремнезему» і «кремній» (Гесс, 1831).
Елементарний кремній був отриманий лише в XIX ст., Хоча спроби розкласти кремнезем робилися ще Шеєле і Лавуазьє, Деві (за допомогою Вольтова стовпа), Гей-Люссак і Тенаром (хімічним шляхом). Берцеліус, прагнучи розкласти кремнезем, нагрівав його в суміші з залізним порошком і вугіллям до 1500 ° С і отримав при цьому феросиліцій. Лише в 1823 р при дослідженнях з'єднань плавикової кислоти, в тому числі SiF4, він отримав вільний аморфний кремній ( "радикал кремнезему") взаємодією парів фтористого кремнію і калію. Сент Клер-Девілль в 1855 р отримав кристалічний кремній.
Застосування кремнію в сучасній промисловості.
На сьогоднішній день кремній набув широкого поширення в багатьох областях промисловості.
Технічний кремній знаходить застосування як сировина для металургійних виробництв. Його використовують в якості компонента сплавів (бронзи, силумін); раскислителя при виплавці чавуну; модифікатора властивостей металів або легуючого елемента, наприклад, добавка певної кількості кремнію при виробництві трансформаторних сталей збільшує коерцитивної силу (розмагнічуюче зовнішнє магнітне поле) готового продукту.
Так само технічний кремній використовується як сировина для виробництва більш чистого полікристалічного кремнію і очищеного металургійного кремнію.
Кремній - сировина для виробництва кремнійорганічних матеріалів (з'єднань, в молекулах яких є зв'язок між атомами кремнію і вуглецю) і силанов.
Іноді кремній технічної чистоти і його сплав із залізом - феросиліцій, використовується для виробництва водню в польових умовах. Кремній розчиняється в гарячому розчині лугу з виділенням водню: Si + 4NaOH \u003d Na4SiO4 + 2H2.
Надчистий кремній використовується для виробництва одиночних електронних приладів (нелінійні пасивні елементи електричних схем) і однокристальних мікросхем.
Чистий кремній, відходи надчистого кремнію, очищений металургійний кремній у вигляді полікристалів є основним сировинним матеріалом для сонячної енергетики.
Монокристалічний кремній - крім електроніки і сонячної енергетики використовується для виготовлення дзеркал газових лазерів.
Сполуки металів з кремнієм - силіциди - є широковживаними в промисловості (наприклад, електронної та атомної) матеріалами з широким спектром корисних хімічних, електричних і ядерних властивостей (стійкість до окислення, нейтронам і ін.). Силіциди ряду елементів є важливими термоелектричними матеріалами.
З'єднання кремнію служать основою для виробництва скла та цементу. Виробництвом скла і цементу займається силікатна промисловість. Вона також випускає силікатну кераміку - цегла, фарфор, фаянс та вироби з них.
Широко відомий силікатний клей, який застосовується в будівництві як сикатив, а в піротехніці і в побуті для склеювання паперу.
Отримали також широке поширення силіконові масла і силікони - матеріали на основі кремнійорганічних сполук.
зростання кристалів
Більшість способів отримання чистого кремнію пов'язано з отриманням поли - чи монокристалів.
Причини і умови освіти кристалів
Отримати повний текстМатеріальні частки (атоми, молекули, іони), що складають газоподібні або рідкі (розплавлені) речовини, володіючи високою кінетичної енергією, перебувають у безперервному русі. Час від часу вони стикаються, утворюючи зародки - мікроскопічні фрагменти майбутньої структури. Найчастіше такі зародки розпадаються, що пов'язано або з власними коливаннями, або з бомбардуванням їх вільними частинками. Однак для початку кристалізації необхідно, щоб зародок досяг критичної величини, т. Е. Містив таку кількість частинок, при якому приєднання наступної частки зробило б розростання зародка енергетично більш вигідним, ніж його розпад. Така можливість для більшості речовин проявляється або з пониженням температури, в результаті чого зменшуються температурні коливання, або з підвищенням концентрації речовини в розчині або газі, що призводить до збільшення ймовірності зустрічі часток один з одним, тобто до виникнення зародків.
Таким чином, зростання кристалів можна розглядати як процес, за допомогою якого найдрібніші кристалічні частинки - зародки - досягають макроскопічних розмірів. Причому кристалізація протікає не у всьому обсязі, а лише там, де виникнуть зародки. Факторами, що впливають на появу зародків, є не тільки переохолодження та підвищення концентрації розчину або в'язкості розплаву, але і присутність сторонніх уламків кристалів або порошинок, на поверхні яких збираються частинки, спрощуючи цим початок кристалізації.
Процес кристалізації є енергетично вигідним. Зростаючий кристал не приймає рівноважну форму внаслідок того, що на нього впливають різні умови, що змінюються кристалізації: температура, тиск, сила тяжіння, хімічний склад і динаміка середовища і т. Д.
Механізми росту кристалів
В кінці XIX ст. американським фізиком Дж. Гіббс (), французьким фізиком П. Кюрі і російським кристаллографом на термодинамічної основі була розроблена кількісна теорія зародження і росту кристалів. Трохи пізніше, в 20-х рр. XX ст., Німецьким фізиком М. Фольмером () була висунута теорія самовільного зародження кристалів і їх зростання.
Слідом за термодинамічним вченням Гіббса в 1927 році найбільше визнання отримали теоретичні роботи німецького фізико-хіміка В. Косселя (1888 - 1956) і болгарського фізика (1, які поклали край початок молекулярно-кінетичної теорії росту кристалів. Вони розглянули зростання ідеального кристала (позбавленого дефектів, неминучих в реальних кристалах) при незначному перенасичення без урахування недосконалостей реальних кристалів і впливу середовища кристалізації. Ця теорія пояснила явище пошарового росту кристалів з позицій атомно-молекулярного стану поверхні зростаючого кристала, спираючись на енергетичну вигідність приєднання окремих частинок речовини в різні позиції на вільної від дефектів поверхні кристалів.
У процесі росту виникають або атомно-гладкі, або атомно-шорсткі грані. Атомно-гладкі грані ростуть шляхом пошарового відкладення речовини і залишаються в процесі росту макроскопически плоскими. Таке зростання називається тангенціальним або пошаровим. При цьому швидкість росту різних граней буде різна. У підсумку кристали будуть рости у вигляді багатогранника.
Кристали з атомно-шорсткими гранями можуть приєднувати частки з макроскопічної точки зору практично в будь-якій точці поверхні. Таке зростання називається нормальним. При цьому швидкості росту граней кристала в різних напрямках будуть приблизно однакові і кристали придбають округлі форми. Зростання на атомно-шорсткуватих площинах і торцях ступенів вимагає лише потенційних бар'єрів для вбудовування окремих атомів або молекул. Зростання ж атомно-гладких поверхонь вимагає ще і освіти ступенів, т. Е. Для зростання кожного нового шару необхідно поява на поверхні нового зародка, а це не завжди можливо через нестачу пересичення. У цьому випадку зростання відбувається лише шляхом руху вже наявних ступенів. Таким чином, перший процес з енергетичної точки зору виявляється більш вигідним.
Крім того, межі реальних кристалів практично ніколи не бувають ідеальні. На їх поверхні завжди є порушення - дефекти, завдяки яким виникають гвинтові і крайові дислокації. Наростання граней відбувається по спіралі шляхом навивання одного шару на інший. І таке зростання може відбуватися при скільки завгодно малих пересиченнях і навіть з парів. Дислокації, отже, є безперервно діючим джерелом виникнення шарів і знімають необхідність появи на поверхні зростаючої грані двомірних зародків.
Форми росту кристалів
Монокристали бувають абсолютно різних форм і розмірів (див. Додаток), але при різних відхиленнях від ідеальних умов кристалізації (наприклад, в вузьких, забруднених або сильно пересичених середовищах) виростають екзотичні освіти. Досвід показує, що при малих пересичення і переохолодженнях на фронті зростання виникають вчинені - гранні - форми кристалів. Зі збільшенням відхилення від рівноваги кристали змінюють свій вигляд, перетворюючись на скелети, дендрити (від грец. Дендрон - дерево), ниткоподібні освіти або кристали сферичної форми. Зазначені форми розрізняються тим, що скелетні кристали - це монокристали, а дендрити - найчастіше полікристалічні освіти.
Отримати повний текстдефекти кристалів(див. додаток)
Дефектами кристала називають всяке порушення ідеальної періодичності кристалічної решітки і розрізняють кілька різновидів дефектів по розмірності: нульмерние (точкові), одномірні (лінійні), двовимірні (плоскі) і тривимірні (об'ємні) дефекти.
До нульмерние дефектів кристала відносяться всі дефекти, які пов'язані зі зміщенням або заміною невеликої групи атомів (власні точкові дефекти), а також з домішками. Вони виникають при нагріванні, легуванні, в процесі росту кристалу і в результаті радіаційного опромінення.
До точкових дефектів відносяться:
Аналіз методом растрової електронної мікроскопії проводили на приладі LEO SUPRA 50 VP (Німеччина). Збільшення при зйомці мікрофотографій становило від × 500 до × 100 000.
Мікрофотографії вийшли нечіткими, так як для цього способу мікроскопії зразок повинен бути провідником, а кремній є напівпровідником. Але, не дивлячись на це на фотографіях з невеликим підвищенням можна розглянути кристалічні тіла.
Аналіз піків рентгеноспектрального діаграми показав, що в продукті присутня велика кількість домішок трудноотделимая і вкрай інертних сполук оксидів алюмінію і кремнію. Виходячи з цих даних, можна зробити висновок, що методика недосконала і потребує подальшого доопрацювання.
література:
1., Ниткоподібні кристали, М., 1969;
2. Сучасні композиційні матеріали, під ред. Л. Браутмана і Р. Крока, пров. з англ., М., 1970;
3. Монокрісталльние волокна і армовані ними матеріали, пров. з англ., М., 1973; Келлі А.,
4. Високоміцні матеріали, пров. з англ., М., 1976; ,
5. Зростання ниткоподібних і пластинчастих кристалів з пари, М., 1977;
6. Наповнювачі для сучасних композиційних матеріалів, пров. з англ., М., 1981; ,
7. Матеріали майбутнього. Про ниткоподібних кристалах металів. М., 1989..
8., алюмінотермічне виробництво феросплавів і лігатур, М., 1963.
9. Журнал "Хімія і Життя" 1982, 3 випуск, стор. 63.
10. Булах з основами кристалографії. М .: Альфа-М, 1989. - 156 с.
11. Єгоров-Тісменко і кристаллохимия: підручник. - М .: КДУ, 2005. - 592 с.
12., Шафрановскій. М .: ГОСГЕО - ЛТЕХІЗДАТ, 1955р. - 215с.
Кремній - один з найпоширеніших у земній корі елементів. Він становить (мас.) Доступною Наш аналіз показує частини земної кори, займаючи за поширеністю друге місце після кисню. У природі кремній зустрічається тільки в у вигляді діоксиду (двоокису) кремнію, званого також кремнієвим ангідридом або кремнеземом, і у вигляді солей кремнієвих кислот (силікатів), Найбільш широко поширені в природі алюмосилікати, т. Е. Силікати, до складу яких входіф, алюміній , До них відносяться польові шпати, слюди, каолін та ін.
Як вуглець, входячи до складу всіх органічних речовин, є найважливішим елементом рослинного і тваринного світу, Так кремній - головний елемент в царстві мінералів і гірських порід.
У більшості організмів вміст кремнію дуже невелика. Однак деякі морські організми накопичують великі кількості кремнію. До багатих їм морським рослинам ставляться діатомові водорості, з тварин багато кремнію містять радіолярії, кремнієві губки.
Вільний кремній можна отримати прожарюванням з магнієм дрібного білого піску, який являє собою діоксид кремнію:
При цьому утворюється бурий порошок аморфного кремнію.
Кремній розчинний в розплавлених металах. При повільному охолодженні розчину кремнію в цинку або в алюмінії кремній виділяється у вигляді добре освічених кристалів октаедричні форми. Кристалічний кремній володіє сталевим блиском.
Кристали кремнію високої чистоти, що мають мінімальне число дефектів структури, характеризуються дуже низькою електричну провідність. Домішки і порушення правильності будови різко збільшують їх провідність.
Кремній застосовується головним чином в металургії і в напівпровідниковій техніці. У металургії він використовується для видалення кисню з розплавлених металів і є складовою частиною багатьох сплавів. Найважливіші з них - це сплави на основі заліза, міді і алюмінію. В напівпровідниковій техніці кремній використовують для виготовлення фотоелементів, підсилювачів, випрямлячів. Напівпровідникові прилади на основі кремнію витримують нагрівання до, що розширює сферу їх застосування.
У промисловості кремній отримують відновленням діоксиду кремнію коксом в електричних печах:
Отриманий за цим способом кремній містить домішок. Необхідний для виготовлення напівпровідникових приладів кремній високої чистоти отримують більш складним шляхом. Природний кремнезем переводять в таке з'єднання кремнію, яке піддається глибокому очищенню. Потім кремній виділяють з отриманого чистого речовини термічним розкладанням або дією відновника. Один з таких методів полягає в перетворенні кремнезему в хлорид кремнію, очищення цього продукту і відновленні з нього кремнію високочистим цинком, Вельми чистий кремній можна отримати також термічним розкладанням йодиду кремнію або силану.
Добутий кремній містить вельми мало домішок і придатний для виготовлення деяких напівпровідникових приладів. Для отримання ще більш чистого продукту його піддають додатковому очищенню, наприклад зонної плавці (див. § 193).
У хімічному відношенні кремній, особливо кристалічний, малоактивний; при кімнатній температурі він безпосередньо з'єднується тільки з фтором. При нагріванні аморфний кремній легко з'єднується з киснем, галогенами і сіркою.
Кислоти, крім суміші фтороводорода і азотної кислоти, не діють на кремній, але луги енергійно реагують з ним, виділяючи водень і утворюючи солі кремнієвої кислоти:
У присутності слідів лугу, що грає роль каталізатора, кремній витісняє водень також з води.
Якщо розжарювати в електричній печі суміш піску і коксу, взятих в певному співвідношенні, то виходить з'єднання кремнію з вуглецем - карбід кремнію, званий карборундом:
Чистий карборунд - безбарвні дуже тверді кристали (густина 3,2). Технічний продукт зазвичай забарвлений домішками в темно-сірий колір.
За внутрішньою будовою карборунд є хіба алмаз, в якому половина атомів вуглецю рівномірно замінена атомами кремнію. Кожен атом вуглецю знаходиться в центрі тетраедра, в вершинах якого розташовані атоми кремнію; в свою чергу кожен атом кремнію оточений подібним же чином чотирма атомами вуглецю. Ковалентні зв'язки, що з'єднують всі атоми в цій структурі, як і в алмазі, дуже міцні. Цим пояснюється велика твердість карборунда.
Карборунд отримують у великих кількостях; застосування його різноманітно і пов'язане з його високою твердістю і вогнетривкість. З порошку карборунда виготовляють шліфувальні круги, бруски, шліфувальний папір. На його основі виробляють плити для спорудження підлог, платформ і переходів в метро і на вокзалах. З нього готують муфелі і футеровку для різних печей. Суміш порошків карборунда і кремнію служить матеріалом для виготовлення сілітових стрижнів для електричних печей.
При високій температурі кремній вступає в з'єднання з багатьма металами, утворюючи силіциди. Наприклад, при нагріванні діоксиду кремнію з надлишком металевого магнію який відновлюється кремній з'єднується з магнієм, утворюючи силицид магнію.
Хімічний знак кремнію Si, атомна вага 28,086, заряд ядра +14. , Як і, розташовується в головній підгрупі IV групи, в третьому періоді. Це аналог вуглецю. Електронна конфігурація електронних шарів атома кремнію ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. Будова зовнішнього електронного шару
Структура зовнішнього електронного шару аналогічна структурі атома вуглецю.
зустрічається у вигляді двох аллотропних видозмін - аморфного і кристалічного.
Аморфний - порошок бурого кольору, що володіє дещо більшою хімічною активністю, ніж кристалічний. При звичайній температурі реагує з фтором:
Si + 2F2 \u003d SiF4 при 400 ° - з киснем
Si + O2 \u003d SiO2
в розплавах - з металами:
2Mg + Si \u003d Mg2Si
Кристалічний кремній - тверде крихке речовина з металевим блиском. Він має гарну тепло- і електропровідністю, легко розчиняється в розплавлених металах, утворюючи. Сплав кремнію з алюмінієм називається силуміном, сплав кремнію з залізом - феросиліцію. Щільність кремнію 2,4. Температура плавлення 1415 °, температура кипіння 2360 °. Кристалічний кремній - речовина досить інертна і в хімічні реакції вступає з працею. З кислотами, незважаючи на добре помітні металеві властивості, кремній не реагує, а з лугами вступає в реакцію, утворюючи солі кремнієвої кислоти і:
Si + 2КОН + Н2О \u003d K2SiO2 + 2H2
■ 36. У чому подібність і в чому відмінність електронних структур атомів кремнію і вуглецю?
37. Як пояснити з точки зору електронної структури атома кремнію, чому металеві властивості більш характерні для кремнію, ніж для вуглецю?
38. Перерахуйте хімічні властивості кремнію.
§ 85. Кремній в природі. двоокис кремнію
У природі кремній поширений дуже широко. Приблизно 25% земної кори доводиться на кремній. Значна частина природного кремнію представлена \u200b\u200bдвоокисом кремнію SiO2. У дуже чистому кристалічному стані двоокис кремнію зустрічається у вигляді мінералу, званого гірським кришталем. Двоокис кремнію і двоокис вуглецю по хімічним складом є аналогами, проте двоокис вуглецю - це газ, а двоокис кремнію - тверда речовина. На відміну від молекулярної кристалічної решітки СO2 двоокис кремнію SiO2 кристалізується у вигляді атомної кристалічної решітки, кожна клітинка якої є тетраедр з атомом кремнію в центрі і атомами кисню по кутах. Це пояснюється тим, що атом кремнію має більший радіус, ніж атом вуглецю, і навколо нього можуть розміститися не 2, а 4 кисневих атома. Відмінністю в будові кристалічної решітки пояснюється відмінність властивостей цих речовин. На рис. 69 показані зовнішній вигляд кристала природного кварцу, що складається з чистої двоокису кремнію, і її структурна формула.
Кристалічна двоокис кремнію найбільш часто зустрічається у вигляді піску, який має білий колір, Якщо не забруднений глинистими домішками жовтого кольору. Крім піску, двоокис кремнію часто зустрічається у вигляді дуже твердого мінералу - кремнію (гідратованих двоокис кремнію). Кристалічна двоокис кремнію, пофарбована в різні домішки, утворює дорогоцінні й напівкоштовні камені - агат, аметист, яшму. Майже чиста двоокис кремнію зустрічається також у вигляді кварцу і кварциту. Вільної двоокису кремнію в земній корі 12%, в складі різних гірських порід - близько 43%. В цілому більше 50% земної кори складається з двоокису кремнію.
Кремній входить до складу всіляких гірських порід і мінералів - глини, гранітів, сієнітів, слюд, польового шпату тощо.
Тверда двоокис вуглецю, що не плавлячи, переганяється при -78,5 °. Температура плавлення двоокису кремнію близько 1.713 °. Вона досить тугоплавка. Щільність 2,65. Коефіцієнт розширення двоокису кремнію дуже малий. Це має дуже велике значення при застосуванні посуду з кварцового скла. У воді двоокис кремнію розчиняється і з нею не реагує, не дивлячись на, що це кислотний оксид і йому відповідає кремнієва кислота H2SiO3. Двоокис вуглецю в воді, як відомо, розчинна. З кислотами, крім плавикової кислоти HF, двоокис кремнію не реагує, з лугами дає солі.
Мал. 60. Структурна формула двоокису кремнію (а) і кристали природного кварцу (б)
Мал. 69. Структурна формула двоокису кремнію (а) і кристали природного кварцу (б).
При прожарюванні двоокису кремнію з вугіллям відбувається відновлення кремнію, а потім його з'єднання з вуглецем і освіту карборунда за рівнянням:
SiO2 + 2С \u003d SiC + СО2. Карборунд має високу твердість, до кислот стійкий, а лугами руйнується.
■ 39. За якими властивостями двоокису кремнію можна судити про її кристалічній решітці?
40. У вигляді яких мінералів двоокис кремнію зустрічається в природі?
41. Що таке карборунд?
§ 86. Кремнієва кислота. силікати
Кремнієва кислота H2SiO3 є кислотою дуже слабкою і малостійкою. При нагріванні вона поступово розкладається на воду і двоокис кремнію:
H2SiO3 \u003d H2O + SiO2
У воді кремнієва кислота практично нерозчинні, але може легко давати.
Кремнієва кислота утворює солі, які називаються силікатами. широко зустрічаються в природі. Природні - це досить складні. Склад їх зазвичай зображується як з'єднання декількох оксидів. Якщо до складу природних силікатів входить окис алюмінію, вони називаються алюмосиликатами. Такі біла глина, (каолін) Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O, польовий шпат К2O · Al2O3 · 6SiO2, слюда
К2O · Al2O3 · 6SiO2 · 2Н2O. Багато природних в чистому вигляді є дорогоцінним камінням, Наприклад аквамарин, смарагд і ін.
З штучних силікатів слід зазначити силікат натрію Na2SiO3 - один з небагатьох розчинних у воді силікатів. Його називають розчинним склом, а розчин - рідким склом.
Силікати широко застосовуються в техніці. Розчинним склом просочують тканини і деревину для запобігання їх від займання. Рідке входить до складу вогнетривких замазок для склеювання скла, порцеляни, каменю. Силікати і є основою у виробництві скла, порцеляни, фаянсу, цементу, бетону, цегли і різних керамічних виробів. У розчині силікати легко гідролізуються.
§ 87. Скло
Сировиною для виробництва скла є сода Na2CO3, вапняк СаСO3 і пісок SiO2. Всі складові частини скляної шихти ретельно очищають, змішують і сплавляють при температурі близько 1400 °. В процесі сплаву протікають наступні реакції:
Na2CO3 + SiO2 \u003d Na2SiO3 + CO2
CaCO3 + SiO2 \u003d CaSiO 3+ CO2
Фактично до складу скла входять силікати натрію і кальцію, а також надлишок SO2, тому склад звичайного віконного скла: Na2O · CaO · 6SiO2. Скляну шихту нагрівають при температурі 1500 ° до тих пір, поки повністю не сумнівайся двоокис вуглецю. Потім охолоджують до температури 1200 °, при якій воно стає в'язким. Як всяке аморфне речовина, скло розм'якшується і твердне поступово, тому воно є хорошим пластичним матеріалом. В'язку скляну масу пропускають через щілину, в результаті чого утворюється скляний лист. Гарячий скляний лист витягають валками, доводячи до певних розмірів і поступово охолоджуючи струмом повітря. Потім його обрізають по краях і розрізають на листи певного формату.
■ 44. Наведіть рівняння реакцій, що протікають при отриманні скла, і склад віконного скла.
Скло - речовина аморфне, прозоре, в воді практично нерозчинні, але якщо подрібнити його в дрібний пил і змішати з невеликою кількістю води, в отриманої суміші за допомогою фенолфталеїну можна виявити луг. при тривалому зберіганні лугів в скляному посуді надлишок SiO2 в склі дуже повільно реагує з лугом і скло поступово втрачає прозорість.
Скло стало відомо людям більш ніж за 3000 років до нашої ери. У давнину отримували скла майже такого ж складу, як і в даний час, але стародавні майстри керувалися лише власною інтуїцією. У 1750 р зумів розробити наукові основи отримання скла. За 4 роки зібрав багато рецептів виготовлення різних стекол, особливо кольорових. На побудованій ним скляної фабриці було виготовлено велику кількість зразків скла, які збереглися до наших днів. В даний час використовуються скла різного складу, що володіють різними властивостями.
Кварцові скло складається з майже чистого двоокису кремнію і виплавляється з гірського кришталю. Його дуже важливою особливістю є, що коефіцієнт розширення у нього незначний, майже в 15 разів менше, ніж у звичайного скла. Посуд з такого скла можна розжарити до червоного в полум'я пальника і після цього опустити в холодну воду; при цьому ніяких змін зі склом не відбудеться. Кварцові скло не затримує ультрафіолетових променів, а якщо пофарбувати його нікелевими солями в чорний колір, то воно буде затримувати всі видимі промені спектру, але для ультрафіолетових променів залишиться прозорим.
На кварцове скло не діють кислоти і, але луги його помітно роз'їдають. Кварцові скло більш крихко, ніж звичайне. Лабораторне скло містить близько 70% SiО2, 9% Na2О, 5% К2О 8% СаО, 5% Аl2O3, 3% В2O3 (склад стекол наводиться не для запам'ятовування).
У промисловості знаходять застосування скла ієн-ське і пирекс. Иенской скло містить близько 65% Si02, 15% В2O3, 12% ВаО, 4% ZnO, 4% Аl2O3. Воно міцно, стійко до механічних впливів, має малий коефіцієнт розширення, стійко до лугів.
Скло пирекс містить 81% SiO2, 12% В2O3, 4% Na2O, 2% Аl2O3, 0,5% As2O3, 0,2% К2O, 0,3% СаО. Воно має такі ж властивості, як иенской скло, але в ще більшому ступені, особливо після гарту, зате менш стійко до лугів. Зі скла пирекс виготовляють предмети домашнього вжитку, котрі піддаються нагріванню, а також деталі деяких промислових установок, що працюють при низьких і високих температурах.
Різні якості склу надають деякі добавки. Наприклад, домішки оксидів ванадію дають скло, повністю затримує ультрафіолетові промені.
Отримують також і скло, забарвлене в різні кольори. Ще виготовив кілька тисяч зразків кольорового скла різного забарвлення і відтінків для своїх музичних картин. В даний час методи забарвлення скла детально розроблені. З'єднання марганцю забарвлюють скло в фіолетовий колір, кобальту - в синій. , Розпорошену в масі скла у вигляді колоїдних частинок, надає йому рубінову забарвлення і т. Д. Свинцеві з'єднання надають склу блиск, подібний блиску гірського кришталю, тому воно називається кришталевим. Таке скло легко піддається обробці, огранювання. Вироби з нього дуже красиво заломлюють світло. При фарбуванні цього скла різними добавками виходить кольорове кришталеве скло.
Якщо розплавлене скло змішати з речовинами, які при розкладанні утворюють велику кількість газів, то останні, виділяючись, вспенивают скло, утворюючи піноскло. Таке скло дуже легке, добре обробляється, є прекрасним електро- і тепло-ізолятором. Воно було вперше отримано проф. І. І. Китайгородським.
Витягаючи зі скла нитки, можна отримати так зване скловолокно. Якщо просочити укладене шарами скловолокно синтетичними смолами, то виходить дуже міцний, не піддається гниттю, прекрасно обробляє будівельний матеріал, так званий стеклотекстолит. Цікаво, що чим тонше скловолокно, тим вище його міцність. Скловолокно також застосовується для виготовлення спецодягу.
Скляна вата є цінним матеріалом, через який можна фільтрувати сильні кислоти і луги, що не фільтруються через папір. Крім того, скляна вата є хорошим теплоізоляційним речовиною.
■ 44. Від чого залежать властивості стекол різних видів?
§ 88. Кераміка
З алюмосилікатів особливо важлива біла глина - каолін, що є основою для отримання порцеляни та фаянсу. Виробництво порцеляни - надзвичайно давня галузь господарства. Родина порцеляни - Китай. У Росії фарфор був отриманий вперше в XVIII ст. Д, І. Виноградовим.
Сировиною для отримання порцеляни й фаянсу, крім каоліну, служать пісок і. Суміш каоліну, піску і води піддають ретельному тонкому помелу в кульових млинах, потім фільтрують надлишок води і добре вимішати пластичну масу направляють на формування виробів. Після формування вироби піддають сушці і випалу в тунельних печах безперервної дії, де їх спочатку розігрівають, потім обпалюють і, нарешті, охолоджують. Після цього вироби проходять подальшу обробку - покриття глазур'ю, нанесення малюнка керамічними фарбами. Після кожної стадії вироби обпалюють. В результаті фарфор виходить білим, гладким і блискучим. В тонких шарах він просвічує. Фаянс порист і не просвічує.
З червоної глини формують цеглини, черепицю, глиняний посуд, керамічні кільця для насадки в поглинаючих і промивних вежах різних хімічних виробництв, квіткові горщики. Їх також обпалюють, щоб вони не розм'якшувалися водою, стали механічно міцними.
§ 89. Цемент. бетон
З'єднання кремнію служать основою для отримання цементу - в'яжучого матеріалу, незамінного в будівництві. Сировиною для отримання цементу є глина і вапняк. Цю суміш обпалюють у величезній похилій трубчастої обертової печі, куди безперервно завантажують сировину. Після випалу при 1200-1300 ° з отвору, розташованого на іншому кінці печі, безперервно виходить спечена маса - клінкер. Після розмелювання клінкер перетворюється в. До складу цементу входять головним чином силікати. Якщо змішати з водою до утворення густої кашки, а потім залишити на деякий час на повітрі, то вступить в реакцію з речовинами цементу, утворюючи кристалогідрати і інші тверді сполуки, що призводить до затвердіння ( «схоплюванню») цементу. Такий вже не перекладається до свого попереднього стану, тому до вживання цемент намагаються берегти від води. Процес твердіння цементу є тривалим, і справжню міцність він набуває лише через місяць. Правда, існують різні сорти цементу. Розглянутий нами звичайний цемент називається силікатним, або портландцемент. З глинозему, вапняку і двоокису кремнію виготовляють швидко твердне глиноземний цемент.
Якщо змішати цемент зі щебенем або гравієм, то виходить бетон, який є вже самостійним будівельним матеріалом. Щебінь і гравій називаються наповнювачами. Бетон має високу міцність і витримує великі навантаження. Він водостійкий, вогнестійкий. При нагріванні майже не втрачає міцності, так як теплопровідність його дуже мала. Бетон морозостійкий, послаблює радіоактивні випромінювання, тому його використовують як будівельний матеріал для гідротехнічних споруд, для захисних оболонок ядерних реакторів. Бетоном обмуровивают котли. Якщо змішати цемент з піноутворювачем, то утворюється пронизаний безліччю осередків пінобетон. Такий бетон є хорошим звукоизолятором і ще менше, ніж звичайний бетон, проводить тепло.
Властивості 14 Si.
|
атомна маса |
28,086 |
кларк, ат.% (Распространненость в природі) |
16,7 |
|
Електронна конфігурація * |
Агрегатний стан (Н. У.). |
тверда речовина |
|
|
0,132 |
колір |
темно-сірий блискучий |
|
|
0,034 |
1423 |
||
|
енергія іонізації |
8,151 |
2355 |
|
|
Відносна електро- негативність |
1,74 |
густина |
2,3263 |
|
Можливі ступені окислення |
4, +2, +4 |
Стандартний електродний потенціал |
* Наведено конфігурація зовнішніх електронних рівнів атома елемента. Конфігурація інших електронних рівнів збігається з такою для благородного газу, завершального попередній період і зазначеного в дужках.
Знаходження в природі.Кремній після кисню - найпоширеніший елемент у земній корі. На відміну від вуглецю у вільному стані кремній в природі не зустрічається. Найбільш поширеними його сполуками є оксид кремнію (IV) SiO 2 і солі кремнієвих кислот - силікати. Вони утворюють оболонку земної кори. З'єднання кремнію містяться в організмах рослин і тварин.
Природні силікати мають складний склад і будова. Ось склад деяких природних силікатів: польовий шпат К 2 О × Аl 2 O 3 × 6SiO 2, азбест 3MgО × 2SiO 2 × 2H 2 O, cлюда К 2 О × 3Аl 2 O 3 × 6SiO 2 × 2H 2 O, каолініт 3Аl 2 O 3 × 2SiO 2 × 2H 2 O.
Силікати, що містять в своєму складі також оксид алюмінію, називаються алюмосиликатами. З названих вище силікатів алюмосиликатами є польовий шпат, каолініт і слюда. У природі найбільш поширені саме алюмосилікати, наприклад польові шпати. Поширені також суміші різних силікатів. Так, гірські породи - граніти і гнейси - складаються з кристаликів кварцу, польового шпату і слюди.
Основним продуктом руйнування є мінерал каолініт - головна складова частина білої глини. В результаті вивітрювання гірських порід утворилися поклади глини, піску і солей.
Отримання.У промисловості кремній отримують відновленням SiO 2 коксом в електричних печах:
У лабораторії в якості відновників використовують магній або алюміній:
Найбільш чистий кремній отримують відновленням тетрахлориду кремнію парами цинку:
Застосування. Кремній використовують в якості напівпровідника. З нього виготовляють, так звані, сонячні батареї, що перетворюють світлову енергію в електричну (харчування радіоустановок космічних кораблів). Кремній використовують в металургії для отримання кременистих сталей, що володіють високою жаростійкістю і кислотоупорностью.
Фізичні властивості. Кристалічний кремній - речовина темно-сірого кольору зі сталевим блиском. Структура кремнію аналогічна структурі алмазу. У його кристалі кожен атом оточений Тетраедрично чотирма іншими і пов'язаний з ними ковалентним зв'язком, яка значно слабкіше, ніж між атомами вуглецю в алмазі. У кристалі кремнію навіть при звичайних умовах частина ковалентних зв'язків руйнується. Тому в ньому є вільні електрони, які обумовлюють невелику електричну провідність. При висвітленні і нагріванні збільшується число об'єктів, що руйнуються зв'язків, а значить, збільшується число вільних електронів і зростає електрична провідність. Так слід пояснювати напівпровідникові властивості кремнію.
Кремній дуже крихкий, його щільність 2,33 г / см 3. Як і вугілля, відноситься до тугоплавким речовин.
Кремній складається з трьох стабільних ізотопів: 28 14 Si (92,27%), 29 14 Si (4,68%) і 30 14 Si (3,05%).
Хімічні властивості.За хімічними властивостями кремній, як і вуглець, є неметаллом, але його неметаллічность виражена слабше, так як він має більший атомний радіус. Оскільки у атомів кремнію на зовнішньому енергетичному рівні знаходиться 4 електрона, то для кремнію характерна ступінь окислення як -4, так і +4 (відомо з'єднання кремнію, де його ступінь окислення дорівнює +2).
Кремній при звичайних умовах досить інертний, що слід пояснити міцністю його кристалічної решітки. Безпосередньо він взаємодіє тільки з фтором:
Кислоти (крім суміші плавикової HF і азотної HNO 3) на кремній не діють. Однак він розчиняється в гідроксиди лужних металів, утворюючи силікат і водень:
З двох аллотропних модифікацій кремнію - кристалічної і аморфної - хімічно більш активним є аморфний кремній. Він реагує з киснем при нагріванні, утворюючи SiO 2:
а також з усіма галогенами, наприклад:
При високій температурі кремній з'єднується з вуглецем, утворюючи карборунд SiC:
Карборунд має алмазоподобную кристалічну решітку, в якій кожен атом кремнію оточений чотирма атомами вуглецю і навпаки, а ковалентні зв'язки дуже міцні, як в алмазі. Тому по твердості він близький до алмазу. З карбіду кремнію виготовляють точильні камені та шліфувальні круги.
Силіцид магнію.У реакціях з активними металами, що протікають з утворенням силіцидів, кремній виступає в ролі окислювача:
При високих температурах кремній відновлює багато метали з їх оксидів.
Сілан.При дії на силіциди соляної кислоти отримують найпростіше водневе з'єднання кремнію силан SiH 4:
Сілан - отруйний газ з неприємним запахом, самозаймається на повітрі:
Оксид кремнію (IV).Оксид кремнію (IV) називають також кремнеземом. Це тверде тугоплавка речовина (температура плавлення 1700 ° С), широко поширене в природі в двох видах: 1) кристалічний кремнезем - у вигляді мінералу кварцу і його різновидів (гірський кришталь, халцедон, агат, яшма, кремінь); кварц становить основу кварцових пісків, широко використовуваних в будівництві і в силікатної промисловості; 2) аморфний кремнезем - у вигляді мінералу опала складу SiO 2 × п H 2 O; землистими формами аморфного кремнезему є діатоміт, трепел (інфузорна земля); прикладом штучного аморфного безводного кремнезему може служити силікагель, який виходить з метасилікат натрію:
Силікагель має розвинену поверхню, а тому добре адсорбує вологу.
При 1710 ° кварц плавиться. При швидкому охолодженні розплавленої массиобразуется кварцове скло. Воно має дуже малий коефіцієнт розширення, завдяки чому розпечене кварцове скло не тріскається при швидкому охолодженні водою. З кварцового скла виготовляють лабораторний посуд і прилади для наукових досліджень.
Найпростіша формула оксиду кремнію (IV) SO 2 аналогічна формулі оксиду вуглецю (IV) ЗO 2 . Тим часом фізичні властивості їх різко відрізняються (SiO 2 - тверда речовина, CO 2 - газ). Ця різниця пояснюється будовою кристалічних решіток. С0 2 кристалізується в молекулярної решітці, SiO 2 - в атомній. структуруSiO 2 в площинному зображенні можна змалювати таку картину:
Координаційне число атома вуглецю в твердому СО2 дорівнює 2, а кремнію в SiO 2 дорівнює 4. Кожен атом кремнію укладений в тетраедр з 4 атомів кисню. При цьому атом кремнію знаходиться в центрі, а по вершинах тетраедра розташовані атоми кисню. Весь шматок кремнезему можна розглядати як кристал, формула якого (SiO 2) n. Така будова оксиду кремнію (IV) обумовлює його високу твердість і тугоплавкость.
За хімічними властивостями оксид кремнію (IV) SiO 2 відноситься до кислотних оксидів. При сплаві його з твердими лугами, основними оксидами і карбонатами утворюються солі кремнієвої кислоти:
З оксидом кремнію (IV) взаємодіє тільки плавикова кислота:
За допомогою цієї реакції виробляється травлення скла.
У воді оксид кремнію (IV) розчиняється і з нею хімічно не взаємодіє. Тому кремнієву кислоту отримують непрямим шляхом, діючи кислотою на розчин силікату калію або натрію:
При цьому кремнієва кислота (в залежності від концентрації вихідних розчинів солі і кислоти) може бути отримана як у вигляді студнеобразной маси, що містить воду, так і у вигляді колоїдного розчину (золю).
Кремнієві кислоти. SiO 2 є ангідридом ряду кремнієвих кислот, склад яких можна виразити загальною формулою xSiO 2 × yH 2 O, де х і у — цілі числа:
1) х \u003d 1, у \u003d 1: SiO 2 × H 2 O, т. Е. H 2 SiO 3 - метакремнієва кислота;
2) х \u003d 1, у \u003d 2: SiO 2 × 2H 2 O, т. Е. H 4 SiO 4 - ортокремнієвої кислота;
3) х \u003d 2, у \u003d 1: 2SiO 2 × H 2 O, т. Е. H 2 Si 2 O 5 - двуметакремніевая кислота.
Кремнієва кислота побудована з тетраедричних структурних ланок (в кожному такому ланці атом кремнію знаходиться в центрі тетраедра, а по вершинах розташовані атоми кисню). Структурні ланки, об'єднуючись в ланцюзі, утворюють більш стійкі полікремнієві кислоти:
Склад такого з'єднання можна виразити формулою (H 2 SiO 3) n. Однак зазвичай кремнієву кислоту зображують формулою H 2 SiO 3. H 2 SiO 3 -кислота дуже слабка, в воді мало розчинна. При нагріванні легко розпадається аналогічно вугільної кислоти:
Все кремнієві кислоти дуже слабкі (слабше вугільної).
Силікати.Солі всіх кремнієвих кислот називають силікатами, хоча, як правило, в навчальній літературі під силикатами увазі солі метакремнієвої кислоти. Їх склад зазвичай зображують формулою у вигляді сполук оксидів елементів. Наприклад, силікат кальцію CaSiO 3 можна висловити так: СаО × SiO 2.
Силікати складу R 2 О × nSiO 2, де R 2 O - оксиди натрію або калію, називаються розчинним склом, а їх концентровані водні розчини - рідким склом. Найбільше значення має натриевое розчинне скло.
При стоянні на повітрі розчини силікатів мутніють, так як знаходиться в повітрі оксид вуглецю (IV) витісняє кремнієву кислоту з її солей:
Кремнієва кислота практично нерозчинні в воді - це властивість використовують як якісну реакцію на іон SiO 3 2-.
Силікати отримують сплавом оксиду кремнію з лугами або карбонатами:
Застосування силікатів.Найбільш широко використовуються силікати натрію і калію. Концентровані розчини цих солей називають рідким склом;вони мають сильнолужну реакцію внаслідок гідролізу. Рідке скло використовують при виготовленні клею і водонепроникних тканин. Рідке скло застосовується в якості сполучного при виготовленні кислототривких бетонів, а також для виготовлення замазок, конторського клею. Їм просочують тканини, дерево і папір для додання їм вогнестійкості і водонепроникності.
