Кремний Si

В природе: в виде оксида SiO₂ и солей кремниевой кислоты – силикатов, NaAlSi₃O₈ – полевой шпат, Al₂O₃·SiO₂·nH₂O – глины.

Аллотропные модификации Si

Алмазоподобная структура

sp³-гибридизация. Металлический блеск, электропроводен, инертен.

Аморфный кремний

Бурый порошок, более реакционноспособный.

Получение Si

В лаборатории: 2Mg + SiO₂ = 2MgO + Si

SiCl₄ + 2Zn = 2ZnCl₂ + Si

В промышленности: SiO₂ + С = СО₂ + Si

Химические свойства

Si – сравнительно инертен, реагирует с сильными окислителями или восстановителями. Как правило, требуется высокая температура.

Si – восстановитель

1. 4F + Si = SiF₄↑ (фторид кремния) t комнатная

2. O₂ + Si = SiO₂ при нагревании

3. 2Cl₂ + Si = SiCl₄ t = 400-600˚C

4. 2NaOH + H₂O + Si = Na₂SiO₃ + 2H₂↑

5. C + Si = SiC (карбид кремния)

Si – окислитель

6. 2Сa + Si = Ca₂Si (силицид кальция)

Оксид кремния SiO₂ – инертен, твердое вещество, тугоплавкое.

4HF + SiO₂ = SiF₄↑ + 2H₂O (травление стекла)

SiO₂ – кислотный оксид

SiO₂ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + H₂О

SiO₂ + СaO = CaSiO₃

SiO₂ + Na₂CO₃Na₂SiO₃ + CO₂

Кремниевая кислота: H₄SiO₄ – ортокремниевая

H₂SiO₃ – метакремниевая

H₂SiO₃ – очень слабая кислота, в воде мало растворима.

H₂SiO₃ = H₂O + SiO₂ (при нагревании)

Д

Получение:

Na₂SiO₃ + 2HCl = H₂SiO₃ + NaCl

H₂SiO₃ ↔ H⁺ + HSiO^-₃

Соли кремниевой кислоты – силикаты

Соли Na и К растворимы в воде – жидкие стекла

Сильный гидролиз 2Na₂SiO₃ + 2H₂О = Na₂Si₂O₅ + 2NaOH

метосиликат Na диметосиликат Na

Получение солей: SiO₂ + Na₂CO₃ = Na₂SiO₃ + CO₂;

SiO₂ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + H₂O.

Важнейшие искусственные силикаты

Стекло

Цемент

Керамика

Na₂O·CaO·6SiO₂ – обычное стекло.

Получают плавлением из смеси Na₂CO₃ (сода), CaCO₃ (известняк), SiO₂ (белый песок)

1. SiO₂+Na₂CO₃=Na₂SiO₃+CO₂↑

2. SiO₂+CaCO₃=CaSiO₃+CO₂↑

3. Na₂SiO₃+CaSiO₃+4SiO₂=

= Na₂O·CaO·6SiO₂

K₂CO₃ (поташ)+CaSiO₃+SiO₂ – тугоплавкое стекло

K₂CO₃+PbO+SiO₂ – хрусталь

Серый порошок, при смешивании с водой затвердевает. Получают обжигом (1600˚С) до спекания смеси известняка, глины (клинкер) и добавок, размалывают в порошок.

Цемент + вода + наполнитель (песок) = бетон

Получают из природных глин путем формовки, сушки и обжига.

Общая характеристика

N

P

As

Sb

увеличение атомной массы,

усиливается металлический

характер

-3ē

-5ē d +3ē

s p

Степень

окисления ns²np³ – последний уровень

В природе: в воздухе в свободном состоянии; в почве в виде соединений; в белковых веществах и органических соединениях.

Получение:

1. В промышленности: воздух переводят в жидкое состояние, далее испарением отделяют азот от кислорода.

2. В лаборатории – термическим разложением нитрита аммония:

NH₄NO₂ = N₂↑ + 2H₂O.

Физические свойства: N₂ – газ без цвета, запаха и вкуса, чуть легче воздуха, мало растворим в воде. Т_{кипения} = 196˚С

Химические свойства

Степени окисления: +1, +2, +3, +4, +5, –1, –2, –3

N≡N – молекула азота, прочная связь, низкая реакционная способность.

N₂ + 6Li = 2Li₃N (при комн. t)

N₂ + 3Ca = Ca₃N₂ (при высок. t) N – окислитель

N₂ +3H₂ = 2NH₃ (t высок., Р, Кат.)

N₂ + O₂ = 2NO (t = 3000–4000˚C) N – восстановитель

Применение: для получения аммиака; для создания инертной среды; для азотирования поверхности стальных изделий с целью увеличения прочности стали; для производства минеральных удобрений.

Азот имеет важное значение в жизни растений и животных.