78. Кремневые кислоты и их соли

Кремниевая кислота H2SiO3 — очень слабая, нерастворимая в воде кислота. Её получают в виде студенистого осадка при действии сильных кислот на растворы силикатов:

 

Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl.

 

Кремниевая кислота настолько слабая, что её можно вытеснить из солей даже угольной кислотой:

 

Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3↓+Na2CO3.

 

Гелеобразный осадок кремниевой кислоты через некоторое время загустевает и заполняет весь объём сосуда.

Особенности свойств кремниевой кислоты объясняются её строением. Кремниевая кислота не имеет постоянного состава, поэтому вместо формулы H2SiO3 иногда используют запись SiO2⋅nH2O. Кислота имеет полимерное строение:

 

 

Кремниевая кислота неустойчивая и при длительном хранении или повышенной температуре разлагается на воду и оксид кремния(IV):

 

H2SiO3=H2O+SiO2.

 

Oксид кремния(IV) образуется в виде пористого твёрдого вещества — силикагеля.

 

Кремниевая кислота не растворяется в воде, не диссоциирует, не изменяет окраску индикаторов. Как все кислоты, она реагирует с основными и амфотерными оксидами и гидроксидами. В результате реакций образуются соли силикаты (Na2SiO3, CaSiO3).

  

Из силикатов растворимы только соли щелочных металлов, и их называют растворимым или  жидким стеклом. Силикаты натрия и калия входят в состав силикатного клея.

  

Концентрированные растворы этих солей используются для пропитки деревянных изделий и тканей с целью придания им огнеупорных свойств. При высыхании силикаты образуют стеклоподобный слой, который не пропускает воду, поэтому применяются и в качестве водоотталкивающих покрытий.

  

В природе встречаются силикаты и алюмосиликаты. К ним относятся гранит, слюда, асбест, глина. Это доступное сырьё давно освоено человеком и широко используется в строительстве.

 

Глина легко формуется, при спекании становится твёрдой, поэтому она нашла применение для изготовления керамических изделий.

При нагревании глины с известняком получают важнейший строительный материал — цемент.

79. Общая характеристика металлов

Металлы в природе

Из 118 известных на данный момент химических элементов 96 образуют простые вещества с металлическими свойствами, поэтому их называют металлическими элементами.

Металлические химические элементы в природе могут встречаться как в виде простых веществ, так и в виде соединений. То, в каком виде встречаются металлические элементы в природе, зависит от химической активности образуемых ими металлов.

Ряд активности металлов

Li,K,Ba,Ca,Na,	Mg,Al,Mn,Zn,Cr,Fe,Ni,Sn,Pb	H2	Cu,Hg,Ag,Pt,Au
активные металлы	металлы средней активности		неактивные металлы

 

Металлические элементы, образующие химически активные металлы (Li–Mg), в природе чаще всего встречаются в виде солей (хлоридов, фторидов, сульфатов, фосфатов и других).

Соли, образуемые этими металлами, являются главной составной частью распространённых в земной коре минералов и горных пород.

В растворённом виде соли натрия, кальция и магния содержатся в природных водах. Кроме того, соли активных металлов — важная составная часть живых организмов. Например, фосфат кальция Ca3(PO4)2 является главной минеральной составной частью костной ткани.

Металлические химические элементы, образующие металлы средней активности (Al–Pb), в природе чаще всего встречаются в виде оксидов и сульфидов.

Металлические элементы, образующие химически неактивные металлы (Cu–Au), в природе чаще всего встречаются в виде простых веществ.

Исключение составляют медь и ртуть, которые в природе встречаются также в виде химических соединений. 

Положение элементов металлов в Периодической системе, особенности строения и свойств их атомов

В Периодической системе химических элементов металлы занимают левый нижний угол и находятся в главных (А) и побочных (Б) группах.

В электронной оболочке атомов металлов на внешнем энергетическом уровне, как правило, содержится от 1 до 3 электронов. Исключение составляют только металлы IVА, VА и VIА группы, у которых на наружном энергетическом уровне находятся соответственно четыре, пять или шесть электронов.

Радиусы атомов металлов больше, чем у атомов неметаллов того же периода. В силу отдалённости положительно заряженного ядра атомы металлов слабо удерживают свои валентные электроны (электроны внешнего энергетического уровня).

 Главное отличительное свойство металлов — это их сравнительно невысокая электроотрицательность (ЭО) по сравнению с неметаллами.

Атомы металлов, вступая в химические реакции, способны только отдавать электроны, то есть окисляться, следовательно, в ходе превращений могут проявлять себя в качестве восстановителей.