4. Силіцій, його властивості, поширення в природі, застосування.

Силіцій займає місце в IV підгрупі періодичної таблиці Д.І. Менделєєва безпосередньо перед Карбоном та є повним аналогом останнього. Подібно до Карбону, Силіцій може як віддавати, так і приєднувати електрони, але його здатність до приєднання електронів виражена де­кілька слабкіше, ніж у Карбону. Найбільш типові для Силіцію, ті сполуки, в яких він виявляє ступінь окиснення +4,

Силіцій — другий після Оксигену елемент за пошире­ністю в земній корі – 25,8% від маси земної кори. У вільно­му стані Силіцій у природі не зустрічається, однак більша частина земної кори складається із силікатних порід. Найбільш поширений кремнезем SіО₂, ярій зустрічається, у вигляді піску та кварцу. Крім того, природний Силіцій зустрічається у вигляді силікатів — похідних кремнієвої кислоти:

• польовий шпат (альбіт) NaAlSi₃O₈;

• польовий шпат (ортоклаз) КА1Sі₃О₈;

• глина (каолін) А1₂О₃ • 2SіO₂ • 2Н₂О;

• азбест 3МgO • 2SіО₂ • 2Н₂О;

• слюда КА1₃[Sі₃О₁₀] (ОН, F)₂;

• тальк ЗМgО • 4SіО₂ • Н₂О;

• нефелін Меt(А1SіО₄) (Меі —Na, К) та ін.

Сліди силіцію знайдені в організмах рослин та тварин.

Добування. У промисловості силіцій добувають відновленням дво­окису силіцію вугіллям в електричних печах:

SіО₂ + 2С = Sі + 2СО

Здобутий таким чином силіцій завжди містить домішки. Більш чистий силіцій добувають відновленням двоокису силіцію алюмінієм або відновленням 4-хлористого силіцію SіСl₄ цинком:

3SiO₂ + 4Al = 3Si + 2Al₂O₃

SiCl₄ + 2Zn = Si + ZnCl₂

Карбон, Алюміній та Цинк є відновниками, Силі­цій — окисником. В лабораторії як відновник використо­вують Магній.

4. Хімічні властивості Карбону та Силіцію.

Вуглець у вільному стані є типовим відновником. За нормальних умов вуглець хімічно інертний, але за високих температур дуже активний. Графіт більш здатний до реакцій, ніж інші модифікації.

1. Вуглець та силіцій взаємодіють з киснем:

2С + О₂ → 2СО

C + O₂ → CO₂

Si + O₂ → SiO₂

2. Карбон реагує з воднем:

С + 2Н₂ → СН₄

3. Карбон взаємодіє з вуглекислим газом:

С + СО₂ → 2СО – Q

4. Реагує з водою:

C + H₂O → CO + H₂

5. Карбон реагує з концентрованими Н₂SО₄ та НNО₃:

С + 2Н₂SО₄(конц.) = СО₂↑ + 2SО₂↑ + 2Н₂О

С + 4НNO₃(конц.) = СО₂↑ + 4NO₂↑ + 2Н₂О

6. Реагує з активними металами, утворюючи карбіди:

Ca + 2C → CaC₂

7. Силіцій реагує з хлором:

Si + 2Cl₂ → SiCl₄

8. Силіцій взаємодіє з сіркою:

Si + 2S → SiS₂

9. Силіцій реагує з лугами:

Si + 2NaOH → Na₂SiO₃ + 2H₂↑

4. Фізичні властивості та методи одержання карбон оксидів та силіцій оксиду. Застосування.

Оксид карбону (II) СО — чадний газ.

Добування. В лабораторних умовах оксид карбону (II) добувають, додаючи потрохи мурашину кислоту до нагрітої сірчаної кислоти. Остання віднімає від мурашиної кислоти воду, виділяючи оксид карбону:

HCOOH = СO + H₂O

У промисловості CO добувають, про­пускаючи кисень крізь розжарене вугілля. При цьому відбу­вається спочатку окиснення вугілля до оксиду карбону (IV), який, взаємодіючи з вугіллям, відновлюється до оксиду карбону (II).

С + О₂ = СО₂

СО₂ + С = СО

CO може утворюватися в печах при не­стачі повітря.

Оксид карбону (IV) СО₂ (вуглекислий газ) — за н.у. безбарвний газ із трохи кислуватим запахом та смаком, що застигає в білу снігоподібну масу при сильному охолодженні (сухий лід). Твердий СО₂ має молекулярну кристалічну решітку. Не підтримує горіння та дихання (вміст СО₂ у повітрі більше 10% призводить до смерті).

Добування СО₂. У природі СО₂ утворюється при гнитті різних органічних речовин, а також при диханні тварин та рослин, Хімічні рівняння реакцій, що протікають, співпа­дають із рівняннями горіння. Наприклад, процес окиснення глюкози в організмі:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О

В лабораторіях оксид карбону (IV) звичайно добувають, діючи на мармур СаСО₃ соляною кислотою:

СаСО₃ + 2НС1 = СаС1₂ + Н₂О + СО₂

У побуті СО₂ виділяється при згорянні різних видів палива, наприклад вугілля в печах або при­родного газу в газових плитах.

С + О₂ = СО₂

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О

У промисловості велику кількість СО₂ отримують як бічний продукт при випалюванні вапна:

СаСО₃ = СаО + СО₂

або при відновленні вугіллям металів із їх оксидів:

2СuО + С = 2Сu + СO₂

2Fе₂О₃ + ЗС = 4Fе + 3СО₂