Водородные соединения кремния, методы получения и свойства. Силициды металлов. Соединения с галогенами, их получение и свойства; гидролиз.
Силаны — соединения кремния с водородом общей формулы SinH2n+2.
Способ получения — разложение кислотами силицидов металлов. Например, силицида магния:
Моносилан SiH4 и дисилан Si2Н6 являются бесцветными газами с неприятным запахом, трисилан Si3Н8 — бесцветная, ядовитая, летучая жидкость. Высшие члены гомологического ряда — твёрдые вещества. Силаны растворяются в этаноле, бензине, органосиланах. Силаны воспламеняются на воздухе, Si2Н6 взрывается при контакте с воздухом. Наиболее термически устойчивым является моносилан.
Силаны чрезвычайно легко окисляются, продуктом окисления является либо SiO2, либо промежуточные вещества:
Силаны являются хорошими восстановителями. Силаны устойчивы в нейтральной и кислой средах, но легко гидролизуются даже в присутствии малейших следов ОН—ионов.
С галогенами силаны реагируют со взрывом, при низких температурах образуются галогениды кремния.
Силици́ды — соединения кремния с менее электроотрицательными элементами.
Силициды щелочных металлов бурно, со взрывом, реагируют с водой с выделением силанов, легко окисляются кислородом воздуха. Силициды щелочноземельных металлов также разлагаются водой, растворами кислот и щелочей.
Силициды переходных металлов тугоплавки и стойки к окислению ввиду образования оксидных (металла или кремния) плёнок.
Силициды получают прямым синтезом при спекании металла с кремнием или реакцией кремния с расплавом металла.
Взаимодействием кремния с гидридами металлов
Взаимодействием избытка металла на оксид кремния(IV)
Используется силицид ванадия V3Si как сверхпроводник, силицид рения ReSi как полупроводник. Многие силициды входят в состав жаростойких материалов.
Кремния галогениды, соединения кремния с галогенами. Известны кремния галогениды следующих типов (Х-галоген): SiX4, SiHnX4-n (галогенсиланы), SinX2n+2 и смешанные галогениды, например SiClBr3 . При обычных условиях SiF4 - газ, SiCl4 и SiBr4 - жидкости (tпл - 68,8 и 5°С), SiI4 - твёрдое тело (tnл 124°С). Соединения SiX4 легко подвергаются гидролизу:
SiX4 +2H2O=SiO2 +4HX;
на воздухе дымят вследствие образования очень мелких частиц SiO2; тетрафторид кремния реагирует иначе:
SiF4 +2H2O=SiO2 +2H2SiF6
Хлорсиланы (SiHnX4-n), например SiHCl3 (получается действием газообразного HCl на Si), при действии воды образуют полимерные соединения с прочной силоксановой цепью Si-O-Si. Хлорсиланы служат исходными веществами для получения кремнийорганических соединений. Соединения типа SinX2n+2, содержащие цепи атомов Si, при Х - хлор, дают ряд, включая Si6Cl14 (tnл 320°С); остальные галогены образуют только Si2X6.
Тетрахлорид кремния SiCl4 используется при производстве смазочных масел, электроизоляций, теплоносителей, гидрофобизирующих жидкостей и т. д. кремний силикат кварц кристалл.
Кремнефтористоводородная кислота, получение и свойства. Карбид кремния, его свойства и получение. Применение кремния и его соединений.
Кремнефтористоводородная кислота(H2[SiF6]) — сильная неорганическая кислота.
Кремнефтористоводородная кислота существует лишь в водном растворе; в свободном виде распадается на тетрафторид кремния SiF4 и фтористый водород HF.
Является сильной кислотой, при взаимодействии с оксидами и гидроксидами металлов образует соли — гексафторосиликаты.
Кремнефтористоводородную кислоту получают прямым синтезом из реагентов:
Её получают также действием сильных кислот на гексафторосиликат натрия, из газов производства простого суперфосфата.
Карби́д кре́мния (SiC) — бинарное неорганическое химическое соединение кремния с углеродом. В природе встречается в виде чрезвычайно редкого минерала — муассанита. Используется как абразив, полупроводник, для имитирующих алмаз вставок в дешёвые ювелирные украшения.
Чистый карбид кремния получают путем термического разложения полимера полиметилсилана(SiCH3)n, в атмосфере инертного газа при низких температурах.
Чистый карбид кремния бесцветен. Его оттенки от коричневого до черного цвета связаны с примесями железа. Радужный блеск кристаллов обусловливается тем, что при контакте с воздухом на их поверхности образуется плёнка из диоксида кремния, что приводит к пассивированию внешнего слоя.
Карбид кремния является весьма инертным химическим веществом: практически не взаимодействует с большинством кислот. Способен выдерживать нагревание на открытом воздухе до температур порядка 1500°С. Карбид кремния не плавится при любом известном давлении, но способен сублимировать при температурах свыше 1700°С. Высокая термическая устойчивость карбида кремния делает его пригодным для создания подшипников и частей оборудования для высокотемпературных печей.
Сверхчистый кремний преимущественно используется для производства одиночных электронных приборов.
Монокристаллический кремний — помимо электроники и солнечной энергетики, используется для изготовления зеркал газовых лазеров.
Соединения металлов с кремнием — силициды — являются широко употребляемыми в промышленности (например, электронной и атомной) материалами с широким спектром полезных химических, электрических и ядерных свойств.
Соединения кремния служат основой для производства стекла и цемента. Производством стекла и цемента занимается силикатная промышленность. Она также выпускает силикатную керамику — кирпич, фарфор, фаянс и изделия из них.
Широко известен силикатный клей, применяемый в строительстве как сиккатив, а в пиротехнике и в быту для склеивания бумаги.
Получили широкое распространение силиконовые масла и силиконы — материалы на основе кремнийорганических соединений.