Кремний

•В природе: 90% литосферы – соединения кремния - оксиды, силикаты, алюмосиликаты в составе гранитов, гнейсов, базальтов; в продуктах их выветривания – песке, гравии, глинах.

•Получение : SiO2+2Mg=2MgO+Si;

чистый: SiCl4+2Zn=2ZnCl2+Si, SiH4 (силан)=Si+2H2

SiO2+2С=2 ;

Физические свойства:

Крупнокристаллический - темно-серый, с металлическим блеском, твердый, хрупкий, непрозрачный, тугоплавкий, полупроводник. Аморфный

– бурый порошок, более активный.

Кристаллическая решетка

•Кубическая

гранецентрированная типа алмаза, твердость меньше из- за большей длины Si- Si связей.

Химические свойства кремния

•Окислитель в р-циях с Ме:

Si+2Mg=Mg2Si (силицид магния)

•Восстановитель в р-циях с Немет: (600оС) : Si+O2=SiO2+858 кДж. (320оС) : Si+2Cl2=SiCl4

(1200-1300оС) : Si+C(графит) = SiC (карборунд)

•Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2

•С кислотами не реагирует, растворяется только в HF и смеси HF с HNO3:

Si+6HF=2H2+H2[SiF6].

Свойства водородных соединений

кремния

•SiH4- моносилан - первый из силанов (SinH2n+2), где n=1-6.

•Получают косвенно: Mg2Si+2H2SO4=SiH4+2MgSO4 .

•Силаны – легколетучие вещества, ядовиты. Сильные восстановители, воспламеняются на воздухе, реагируют с H2O при комнатной t: SiH4+2H2O=SiO2+4H2.

В щелочной среде образуют силикаты: SiH4+2NaOH+H2O=Na2SiO3+4H2

С галогенами взаимодействует со взрывом: SiH4+4Cl2=SiCl4+4HCl

Кислородные соединения кремния

•SiO – порошок темно-желтого цвета, изолятор.

Получен искусственно восстановлением SiO2 при 1350-1500оС углем:

SiO2+C=SiO+CO.

•Восстановитель, диспропорционирует при медленном охлаждении:

2SiO=Si+SiO2.

SiO2- кремнезем

Песок и кварц: горный хрусталь, раух-топаз (окраска - от серого до коричневого), аметист (фиолетовый), цитрин (желто- лимонный), розовый кварц. Структура –гигантская полимерная молекула, состоящая из отдельных тетраэдров, где атом Si окружен 4-мя атомами О. Каждый О связан с 2-мя атомами Si.

•SiO2 обладает большой твердостью, tпл=1728оС, tкип =2950оС, при охлаждении расплава образуется стекловидная форма.

Химически стоек, из кислот реагирует с HF: SiO2+4HF=SiF4+2H2O;

SiF4+2HF=H2[SiF6];

•Кислотный оксид -

при сплавлении : SiO2+2NaOH=t Na2SiO3+H2O; SiO2+Na2CO3=t Na2SiO3+CO2↑; PbO+SiO2=t PbSiO3..

Кремниевые кислоты и их соли

•nSiO2·mH2O –кислоты слабые, малорастворимые.

•H2SiO3 - метакремниевая кислота полимеризуется из пересыщенных растворов, образуя: коллоидные растворы → гель → силикагель (осушитель и адсорбент).

•глины - Al2O3·2SiO2·2H2O (каолин);

•слюды (K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O);

•тальк (3MgO·4SiO2·H2O);

•асбесты (3MgO·2SiO2·2H2O).

Стекло, керамика, цемент

Стекло – прозрачные аморфные сплавы, не имеющие четких температур плавления и затвердевания.

Оконное стекло: Na2O·CaO·6SiO2.

Получение - сплавление известняка, соды, песка: CaCO3+Na2CO3+6SiO2= Na2O·CaO·6SiO2+2CO2↑

Керамика – материалы и изделия из огнеупорной глины, карбидов и оксидов некоторых металлов. При обжиге изделий в результате химических твердофазных реакций происходит спекание:

3[Al2O3·2SiO2·2H2O]=3Al2O3·2SiO2 +4SiO2+6H2O

Цемент – продукт обжига глины с известняком, содержащий силикаты и алюминаты кальция.

Бор

•Электронное строение валентного уровня: 2s2p1.

•C.O. : +3 (BF3,B2O3), -3 (Mg3B2, B3H6)

•Аллотропические модификации:

1)аморфная – порошок бурого цвета;

2)кристаллическая – гранатово-красные кристаллы, по твердости близкие к алмазу, c полупроводниковыми св-ми. Химически инертное вещество.

•В природе: Na2B4O7·10 H2O – бура, H3BO3- борная кислота и ее соли.

•.