Кремнезём, кварц, песок, а быть может, горный хрусталь? И это всё он — оксид кремния (IV)!

Разбираем способы получения и химические свойства оксида кремния (IV) SiO₂!

Как известно, в природе кремний не встречается в свободном виде.

И в основном он образует соединения в виде диоксида кремния или оксида кремния (IV) — SiO₂.

Каких только названий нет у этого оксида: кремнезём, кварц, песок, горный хрусталь, силикагель!

Также он входит в состав многих природных соединений:

• 3MgO ⋅ 2SiO₂ ⋅ 2H₂O асбест
• Al₂O₃ ⋅ 2SiO₂ ⋅ 2H₂O каолин (белая глина)
• К₂O ⋅ Al₂O₃ ⋅ 6SiO₂ полевой шпат

И не забываем, что SiO₂ служит основным сырьём для производства кремния и стекла!

SiO₂ — тугоплавкое вещество, нерастворимое в воде, с атомной кристаллической решёткой и ковалентными полярными химическими связями.

Способы получения

1. Взаимодействие кремния с кислородом:

Si + O₂ = SiO₂

2. Разложение кремниевой кислоты при нагревании:

Н₂SiO₃ = SiO₂ + Н₂O

3. Горение газа силана:

SiН₄ + O₂ = SiO₂ + 2Н₂O

Химические свойства

Оксид кремния (IV) химически малоактивен, с водой не реагирует.

Проявляет некоторые свойства кислотных оксидов.

Однако у этого оксида есть специфические реакции, которые выделяют его среди других кислотных оксидов.

И эти реакции нужно хорошо знать, так как они часто встречаются в экзаменационных заданиях!

1. Взаимодействует с основными оксидами при сплавлении, образуя соответствующие соли-силикаты:

SiO₂ + СаО = СаSiO₃
силикат кальция

SiO₂ + К₂О = К₂SiO₃
силикат калия

2. Взаимодействует с растворами щелочей, образуя соответствующие соли-силикаты и воду:

SiO₂ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + Н₂O

3. Восстановление SiO₂ углеродом (коксом) или магнием при высоких температурах:

SiO₂ + 2C = Si + 2CO↑

SiO₂ + 3C = SiС + 2CO↑
карбид кремния или карборунд

SiO₂ + 2Mg = Si + 2MgO

SiO₂ + 4Mg = Mg₂Si + 2MgO
силицид магния

4. Из солей вступает в реакцию только с карбонатами и сульфитами в процессе сплавления, образуя соли-силикаты и выделяя углекислый или сернистый газы:

SiO₂ + Na₂CO₃ = Na₂SiO₃ + CO₂↑

SiO₂ + СаCO₃ = СаSiO₃ + CO₂↑

SiO₂ + Na₂SO₃ = Na₂SiO₃ + SO₂↑

SiO₂ + CaSO₃ = CaSiO₃ + SO₂↑

5. Из кислот реагирует только с фтороводородной (плавиковой) кислотой:

SiO₂ + 4НF (газ) = SiF₄↑ + 2Н₂O
фторид кремния

или

SiO₂ + 6НF (раствор) = Н₂[SiF₆] + 2Н₂O

6. Из галогенов реагирует только с фтором:

SiO₂ + 2F₂ = SiF₄↑ + O₂↑

7. Оксид кремния (IV) применяют при производстве стекла за счёт сплавления смеси песка, соды и известняка:

SiO₂ + Na₂CO₃ = Na₂SiO₃ + CO₂↑

SiO₂ + СаCO₃ = СаSiO₃ + CO₂↑

4SiO₂ + Na₂SiO₃ + СаSiO₃ = Na₂О ⋅ СаО ⋅ 6SiO₂

Это интересно!

Таким образом, состав обычного стекла представляет собой смесь оксидов натрия, кальция и кремния!

Если нужно получить тугоплавкое стекло, вместо соды Na₂CO₃ используют поташ — карбонат калия К₂CO₃.

Для получения хрусталя вместо известняка СаCO₃ применяют оксид свинца (IV) — PbO!

Для получения цветных стёкол в смесь добавляют различные оксиды, которые и придают ей нужный оттенок:

Cr₂O₃ — зелёный

СоО — синий

MnO₂ — красно-лиловый и другие!

8. SiO₂ используют в промышленном получении белого фосфора:

3SiO₂ + Ca₃(PO₄)₂ + 5C = 3CaSiO₃ + 2P + 5CO↑

Внимание!

SiO₂ НЕ реагирует:

• с водой
• с кислотами, кроме НF
• с галогенами (хлор, бром, йод), кроме фтора
• с солями, кроме карбонатов и сульфитов

Спасибо за внимание! Продолжение следует!

Обещаю, будет много полезной информации и, конечно же, море практики!

Учите химию и будьте внимательны!

Если моя статья была интересна для Вас, прошу ставить ❤

Подписывайтесь на канал, я рада каждому из Вас! ХИМИЯ без лишних слов!