Силицијум и његова једињења: формуле
Силицијум (Си) је други елемент главне (А) подгрупе 4 Периодног система, коју је поставио Дмитри Иванович Мендељејев. Силициј је врло чест у природи, тако да заузима друго мјесто (након кисеоника) у изобиљу. Дакле, без силикона и његових спојева не би постојала Земљина кора, која је више од четвртине једињења овог хемијског елемента. Које су карактеристике силикона? Које су формуле његових једињења и њихова примена? Које су најважније супстанце у њиховом саставу силициј? Покушајмо да схватимо.
Елемент силициј и његова својства
Силицијум у природи постоји у неколико алотропних модификација - силициј у кристалном облику и аморфни силициј су најчешћи. Размотрите сваку од ових модификација одвојено.
Цристал Силицон
Силицијум у овој модификацији је тамно сива и тврда и крхка супстанца са челичним сјајем. Такав силицијум је полупроводник; његово корисно својство је да, за разлику од метала, његова електрична проводљивост расте са повећањем температуре. Тачка топљења таквог силицијума је 1415 ° Ц. Поред тога, кристални силицијум није у стању да се раствори у води и разним киселинама.
Употреба силиција и његових једињења у кристалној модификацији је невероватно разнолика. На пример, кристални силицијум је део соларних панела инсталираних на летилицама и крововима. Силицијум је полупроводник и може претворити соларну енергију у електричну енергију.
Поред соларних ћелија, кристални силицијум се користи за стварање многих електронских уређаја и силиконских челика.
Аморфни силициј
Аморфни силицијум је браон / тамно браон прах структуре сличне дијаманту. За разлику од кристалног силикона, ова алотропна модификација елемента нема строго уређен цристал латтице. Упркос чињеници да се аморфни силициј топи на температури од око 1400 ° Ц, он је много активнији од кристала. Аморфни силициј не проводи струју и има густину од око 2 г / цм3.
Такав силициј се најчешће користи у прехрамбеној индустрији и производњи лијекова.
Хемијске особине силиција
- Главно хемијско својство силиција је сагоревање у кисеонику, због чега настаје изузетно уобичајено једињење - силицијум оксид:
Си + О 2 → СиО 2 (на температури).
- Када се загрева, силицијум као неметал формира једињења са различитим металима. Таква једињења се називају силициди. На пример:
2Ца + Си → Ца 2 Си (на температури).
- Силикиди се, са своје стране, лако разлажу водом или неким киселинама. Као резултат ове реакције, формира се специјално водонично једињење силиција - силански гас (СиХ 4 ):
Мг 2 Си + 4ХЦл → 2МгЦл 2 + СиХ 4 .
- Силицијум је такође у могућности да интерагује са флуором (у нормалним условима):
Си + 2Ф 2 → СиФ 4 .
- А када се загрева, силицијум реагује са другим неметалима:
Си + 2Цл2 → СиЦл 4 (400–600 °).
3Си + 2Н 2 → Си 3 Н 4 (1000 °).
Си + Ц → СиЦ (2000 °).
- Такође, силикон, у интеракцији са алкалијама и водом, формира соли, назване силикати, и гас водоника:
Си + 2КОХ + Х 2 О → К 2 СиО 3 + Х 2 .
Међутим, анализираћемо већину хемијских својстава овог елемента с обзиром на силицијум и његова једињења, будући да су то главне супстанце на којима се силициј користи и интерагира са другим хемијским елементима. Које силиконске спојеве су најчешће?
Силицијумска једињења
Раније смо сазнали који је елемент силицијум и које особине посједује. Сада размотрите формуле силиконских једињења.
Уз учешће силиција производи велики број различитих једињења. Прво мјесто у преваленцији су кисикови спојеви силиција. СиО2 и нерастворна силицијумска киселина припадају овој категорији.
Кисели остатак силикатне киселине формира различите силикате (на пример, ЦаСиО3 или Ал203Си02). У таквим солима и горе наведеним силицијумским једињењима са кисеоником, елемент има типично оксидационо стање +4.
Такође су уобичајене силиконске соли - силициди (Мг 2 Си, НаСи, ЦоСи) и силицијумска једињења са водоником (на пример, силански гас). Силан, као што је добро познато, самозапаљен је у ваздуху уз појаву блиставог бљеска, а силициди се лако разграђују уз помоћ воде, као и разних киселина.
Размотримо детаљније силицијум и његова једињења која се сматрају најчешћим.
Силицијум диоксид
Друго име за овај оксид је силицијум диоксид. То је чврста и ватростална супстанца која није растворљива у води и киселинама и има атомску кристалну решетку. У природи, силицијум оксид формира минерале и драгоцено камење као што су кварц, аметист, опал, ахат, калцедон, јаспис, кремен и неке друге.
Важно је напоменути да су од силиција примитивни људи правили своје алате рада и лова. Флинт је означио почетак такозваног каменог доба због своје распрострањене доступности и способности да формира оштре резне ивице током чипирања.
То је силицијум оксид који ствара стабљике биљака као што су трска, трска и преслице, листови шаша и стабљике житарица. Силицијум се такође налази у заштитним поклопцима неких животиња.
Поред тога, он чини основу силикатног лепка, захваљујући којем се стварају силиконска заптивна маса и силиконска гума.
Хемијске особине силицијум оксида
Силицијум диоксид је у интеракцији са великим бројем хемијских елемената - и метала и неметала. На пример:
- На високим температурама силикат реагује са алкалијама, формирајући тако соли:
СиО2 + 2КОХ → К 2 СиО 3 + Х 2 О (на температури).
- Као типичан кисели оксид, ово једињење производи силикате као резултат интеракције са оксидима различитих метала:
СиО 2 + ЦаО → ЦаСиО 3 (на температури).
- Или са карбонатним солима:
СиО 2 + К 2 ЦО 3 → К 2 СиО 3 + ЦО 2 ↑ (на температури).
- Једна од најважнијих хемијских својстава силицијум диоксида је могућност добијања чистог силицијума из њега. То се може урадити на два начина - реаговањем диоксида са магнезијумом или угљеником:
СиО2 + 2Мг → 2МгО + Си (на температури).
СиО 2 + 2Ц → Си + 2ЦО ↑ (на температури)
Силициц ацид
Силикатна киселина је веома слаба. Он је нерастворљив у води и током реакција формира желатинозни талог, који понекад може попунити целу запремину раствора. Када се ова смеша осуши, можете видети формирани силика гел, који се користи као адсорбент (апсорбер других супстанци).
Најприступачнији и најчешћи начин производње силицијеве киселине може се изразити помоћу формуле:
К 2 СиО 3 + 2ХЦл → 2КЦл + Х 2 СиО 3 .
Силицидес
С обзиром на силицијум и његова једињења, веома је важно рећи о његовим солима као што су силициди. Таква једињења силикона формирају са металима, добијајући, по правилу, у исто време оксидационо стање -4. Међутим, метали као што су жива, цинк, берилијум, злато и сребро нису у стању да ступају у интеракцију са силицијумом и формирају силициде.
Најчешћи силициди су Мг 2 Си, Ца 2 Си, НаСи и неки други.
Силикати
Једињења као што су силикати су друга најобимнија након силицијум диоксида. Сол-силикати се сматрају веома сложеним супстанцама, јер имају сложену структуру, као и већину минерала и стијена.
Најчешћи силикати у природи - алуминосиликати - укључују гранит, лискун, разне врсте глине. Познат је и силикат азбест, од којег се праве ватроотпорне тканине.
Силицон апплицатион
Пре свега, силицијум се користи за добијање материјала - полупроводника и легура отпорних на киселине. Силиконски карбид (СиЦ) се често користи за оштрење алатних машина и брушење драгог камења.
Стабилан и јак кварцни материјал се производи од растопљеног кварца.
Силиконска једињења су основа производње стакла и цемента.
Чаше се међусобно разликују по саставу, у којем је нужно присутан силицијум. На пример, поред прозора, постоје и ватростални, кристални, кварцни, колорни, фотокромни, оптички, огледало и друго стакло.
Када се цемент помијеша са водом, формира се посебна супстанца - цементни малтер из којег се накнадно добија грађевински материјал као што је бетон.
Индустрија силиката се бави производњом ових супстанци. Поред стакла и цемента, у индустрији силиката добијају се цигла, порцулан, керамика и разни производи.
Закључак
Тако смо открили да је силициј најважнији хемијски елемент који је широко распрострањен у природи. Силицијум се користи у грађевинским и уметничким активностима, као и неопходан за живе организме. Многе супстанце, од једноставног стакла до најврједнијег порцулана, састоје се од силиција и његових спојева.
Проучавање хемије нам омогућава да упознамо свет око нас и схватимо да није све око себе, чак и најдивније и најскупље, тако мистериозно и мистериозно као што се чинило. Желимо вам успех у научном знању и проучавању тако дивне науке као што је хемија!