Кремень – камень

Расположение в системе и строение атома
Si - элемент №14, 3 период, IV А группа, Ar(Si)=28.
1s22s22p63s23p23d0 – стационарное состояние
1s22s22p63s13p33d0 – возбуждённое состояние
Возможные степени окисления: -4; 0; +2; +4

В 1825 году шведский химик Йёнс Якоб
Берцелиус действием металлического калия
на фторид кремния SiF4 получил чистый
элементарный кремний. Новому элементу
было дано название «силиций»
(от лат. silex — кремень).
Русское название «кремний» введено в 1834 году российским химиком Германом Ивановичем Гессом. В переводе c др.-греч. κρημνός — «утес, гора».

Отделочные камни
Яшма
Агат

Физические свойства
Кристаллический кремний
Тёмно-серого цвета, имеет металлический блеск,
полупроводниковые свойства
Химически инертен. Плотность 2,33 г/см3
Температура плавления = 1415⁰С
Аморфный кремний
Бурый порошок
Более активен, чем кристаллический
Алмазоподобная структура
Плотность 2 г/см3
Кремний

Химические свойства
Si + 2F2 → SiF4 (фторид кремния)
Si + 2Cl2 → SiCl4 (хлорид кремния)
Типичный неметалл, инертен. Реагирует с сильными окислителями или восстановителями при очень высокой температуре.
Si + O2 → SiO2 (оксид кремния)
Кремний сгорает в кислороде
Кремний взаимодействует с азотом и углеродом
Si + C → SiС (карборунд)
3Si + 2N2 → Si3N4 (нитрид кремния)
Кремний растворяется в щелочах при нагревании
Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2↑
Как восстановитель
С водородом не взаимодействует
Si + H2 →
Взаимодействует с галогенами
∆
∆
∆
∆
∆

Применение кремния

Оксид кремния (IV)
SiO2
Химическая связь
ковалентная полярная
Кристаллическая решетка
атомная
Оксид кремния (IV) – кварц Кварц — один из самых распространённых минералов в земной коре
12% земной коры состоит из кварца
Разновидности кварца: бесцветный, розовый, «волоса-тик», сердолик, агат, «тигровый глаз».

Химические свойства оксида кремния (IV)
Оксид кремния (IV) является оксидом:
кислотным
Оксид кремния (IV), как типичный оксид, способен реагировать с:
кислотный
1. основными оксидами.
2. щелочами.
Составьте уравнения реакций оксида кремния (IV) с оксидом кальция,
гидроксидом натрия:
SiO2 + CaO = CaSiO3
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
SiO2 + 2Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2
Оксид кремния (IV) сплавляется с карбонатами щелочных металлов,
также образуя силикаты:
Оксид кремния (IV) взаимодействует с плавиковой кислотой
SIO2 + 6HF = H2[SiF6] + 2H2O

Применение оксида кремния (IV)
Оксид кремния (IV) применяют:
для получения кремния
как наполнитель в производстве резин
в производстве стекла, керамики, абразивов,
при производстве кремнезёмистых огнеупоров
в хроматографии
Кристаллы кварца используются:
в радиотехнике,
ультразвуковых установках,
в зажигалках.
Аморфный непористый оксид кремния (IV) применяется:
в пищевой промышленности в качестве вспомогательного вещества E551,
препятствующего слёживанию и комкованию,
парафармацевтике (зубные пасты),
в фармацевтической промышленности в качестве вспомогательного
вещества (внесён в большинство фармакопей),
пищевой добавки или лекарственного препарата в качестве энтеросорбента.
Искусственно полученные плёнки оксид кремния (IV) используются в качестве
изолятора при производстве микросхем и других электронных компонентов.
Также используется для производства волоконно-оптических кабелей
используется чистый плавленый оксид кремния (IV) с добавкой в него
некоторых специальных ингредиентов
1
2
3
4
5
6
7
8
9

стекло
керамика
абразивы

Ультрозвуковые установки
Радиотехника
Зажигалки

Е551
Зубная паста

Кремниевая кислота. Силикаты
nSiO2 ∙ mH2O поликремниевые кислоты
N = 1, m = 1 SiO2 ∙ H2O или H2SiO3 – кремниевая кислота. Слабая, непрочная, в воде малорастворима (образует коллоидный раствор), нет кислого вкуса.
При нагревании разлагается
H2SiO3 → H2O + SiO2
Со щелочами
H2SiO3 +2NaOH → 2H2O + Na2SiO3
Na2SiO3 и K2SiO3 – жидкое стекло
Получение: Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3
Студенистый осадок
Свойства:

Лабораторный опыт
Испытание раствора силиката натрия индикатором
Добавьте к выданному раствору силиката натрия одну каплю фенол-фталиина. О чем свидетельствует появление окраски?
Какую среду имеет раствор? Чем это вызвано?
Напишите уравнение полного гидролиза.
Na2SiO3 → 2Na+ + SiO32–
SiO32– + H2O ↔ HSiO3– + OH–
Na2SiO3+ H2O ↔ NaHSiO3 + NaOH
1 ступень
HSiO3– + H2O = ↓H2SiO3 + OH–
SiO32– + 2Na+ + H2O ↔ Na+ + HSiO3– + Na+ +OH–
HSiO3– + Na+ + H2O = ↓H2SiO3– + Na+ +OH–
NaSiO3 + H2O = ↓H2SiO3 + NaOH
2 ступень

Силикатная промышленность
Соединения кремния служат основой для производства керамики, стекла, цемента, фарфора, силикатного кирпича, т.е. всех тех материалов, которые составляют основу силикатной промышленности

Керамика
Керамика (др.-греч.κέραμος — глина) — изделия из неорганических,
неметаллических материалов (например, глины) и их смесей с
минеральными добавками, изготовляемые под воздействием высокой
температуры с последующим охлаждением. В узком смысле слово
керамика обозначает глину прошедшую обжиг.
Самая ранняя керамика использовалась как посуда из глины или из
смесей её с другими материалами. В настоящее время керамика
применяется как индустриальный материал (машиностроение,
приборостроение, авиационная промышленность и др.), как строительный, художественный, как материал, широко используемый в медицине.

Фарфо́р (тур. farfur, fagfur, от перс. фегфур) — вид керамики, непроницаемый для воды и газа. В тонком слое просвечивающийся.
Фарфор обладает высокой механической прочностью, химической и
термической стойкостью, электроизоляционными свойствами и
применяется для изготовления высококачественной посуды,
художественно-декоративных и санитарно-технических изделий, электро-
и радиотехнических деталей, коррозионностойких аппаратов химической технологии, низкочастотных изоляторов и т. д.
Фарфор обычно получают высокотемпературным обжигом тонкодисперсной смеси каолина, полевого шпата, кварца и пластичной глины.
Основные виды тонкой керамики – фарфор, полуфарфор, фаянс,
майолика

Фаянс (фр. faience, от названия итальянского города Фаэнца, где производился фаянс), керамические изделия (облицовочные плитки, архитектурные детали, посуда, умывальники и др.), имеющие плотный мелкопористый черепок (обычно белый), покрытые прозрачной или глухой (непрозрачной) глазурью. Для изготовления фаянса применяются те же материалы, что и для производства фарфора (меняется лишь соотношение компонентов), и сходная технология (различия в режиме обжига)

Майолика (от итал. Maiolica — Мальорка) — разновидность керамики, изготавливаемой из обожжённой глины с использованием расписной глазури. В технике майолики изготовляются как декоративные панно, наличники, изразцы и т. п., так и посуда и даже монументальные скульптурные изображения.