28. Кремний и его соединения. Силикатная промышленность

1.

Кремний и его соединения.
Силикатная промышленность

2.

14
Si
28,086
Si0 - 4ē → Si+4
+1
4
Восстановительные
свойства
2
IVA группа
4
Si0 + 4ē → Si-4
Окислительные
свойства

3.

Состав земной
коры
О
7%
18%
26%
SiO2
оксид кремния (IV)
кремнезём
горный
хрусталь
топаз
аметист
опал
халцедон
агат
яшма
сердолик
49%

4.

Природные силикаты – сложные вещества.
Алюмосиликаты – силикаты, в состав которых входит
алюминий.
каолинит
полевой шпат
Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O
K2O · Al2O3 · 6SiO2
слюда
K2O · Al2O3 · 6SiO2 · 2H2O

5.

Асбест используется для
изготовления огнеупорных тканей.

6.

Из разновидностей минералов на основе оксида кремния (IV)
первобытные люди изготавливали орудия труда.

7.

Оксид кремния (IV) у растений и животных

8.

Кремний входит в состав диатомовых
водорослей и радиолярий.

9.

t
SiO2 + 2C = Si + 2CO
В промышленности
Получение
t
3SiO2 + 4Al = 3Si + 2Al2O3
В лаборатории

10.

Аллотропные модификации кремния
Аморфный кремний
Кристаллический
кремний
➢ Это бурый порошок.
➢ Твёрдое вещество тёмносерого цвета с
металлическим блеском.
➢ Он хрупок и тугоплавок.

11.

Кремний является полупроводником.
С повышением температуры его
электропроводность увеличивается.

12.

Химические свойства кремния
Реакция с кислородом
0
0
t +4 -2
Si + O2 = SiO2
Восст-ль Ок-ль оксид
кремния (IV)
Реакции с оксидами
металлов
t
2MgO + Si = 2Mg + SiO2
Восст-ль

13.

Химические свойства кремния
Реакции с металлами
0
0 t +2 -4
2Mg + Si = Mg2Si
Восст-ль Ок-ль силицид
магния
Реакция силицида с
кислотой
Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4↑
хлорид
магния
силан

14.

Горение силана
t
SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O
оксид
вода
кремния (IV)
Реакция кремния с
растворами щелочей
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑
силикат
натрия

15.

Получение кремния
t
SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si
Восст-ль
t
SiO2 + 2С = Si + 2CO↑
Восст-ль

16.

Оксид кремния (IV), кремнезём
SiO2
➢ Это твёрдое, очень тугоплавкое вещество.
➢ Он нерастворим в воде.
➢ Имеет атомную кристаллическую решётку.

17.

Химические свойства оксида кремния (IV)
Оксид кремния (IV) не растворяется в воде: SiO2 + H2O ≠
Реакции со щелочами
t
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
силикат
натрия
Реакции с основными
оксидами
t
SiO2 + CaO = CaSiO3
силикат
кальция

18.

Химические свойства оксида кремния (IV)
Реакции с карбонатами
t
SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2↑
силикат углекислый
газ
натрия
Силикаты натрия и калия называются растворимыми стёклами.
Реакция с HF
t
SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O
фторид
кремния

19.

Химические свойства кремниевой кислоты
H2SiO3 Студенистое, нерастворимое в воде вещество.
H2SiO3 Она относится к очень слабым кислотам.
При высыхании раствора, содержащем кремниевую
H2SiO3 кислоту, образуется силикагель.
H2SiO3 Кремниевая кислота – непрочное соединение.
t
H2SiO3 = SiO2 + H2O

20.

Качественные реакции на силикат-ион
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
SiO32- + 2H+ = H2SiO3↓
Na2SiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + H2SiO3↓
H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O

21.

Применение кремния и его соединений
1
1 - получения полупроводниковых
материалов и кислотоупорных
сплавов

22.

Применение кремния и его соединений
1
2
1 - получения полупроводниковых
материалов и кислотоупорных
сплавов
2 - карбид кремния используют для
затачивания резцов металлорежущих
станков и шлифовки драгоценных
камней

23.

Применение кремния и его соединений
1
2
3
1 - получения полупроводниковых
материалов и кислотоупорных
сплавов
2 - карбид кремния используют для
затачивания резцов металлорежущих
станков и шлифовки драгоценных
камней
3 - из кварца изготавливают
кварцевую химическую
посуду

24.

Применение кремния и его соединений
4
4 - «растворимые стёкла»
применяют как огнеупорное
средство для пропитки древесины и
тканей

25.

Применение кремния и его соединений
4
5
4 - «растворимые стёкла»
применяют как огнеупорное
средство для пропитки древесины и
тканей
5 - асбест для изготовления
несгораемых и электроизоляционных
текстильных изделий

26.

Силикатное производство
Стекло
Керамические
изделия
Цемент

27.

Производство стекла
Сода + известняк + песок = оконное стекло
Na2O · CaO · 6SiO2

28.

Оксид калия
Богемское стекло
Оксид свинца (II)
Хрустальное
стекло
Оксид хрома (III)
Зелёное стекло
Оксид кобальта
Синее стекло
Оксид марганца (II)
Фиолетовое
стекло
Соли золота и селена
Рубиновое
стекло

29.

Закалка стекла
Стекло особого состава
нагревают до температуры
около 600 0С,
а затем резко охлаждают.

30.

Стекло человеку известно давно, уже
3-4 тыс. лет назад производство стекла
было в Египте, Сирии, Финикии,
Причерноморье.

31.

Оконное стекло
Бутылочное стекло
Ламповое стекло
Зеркальное стекло
Оптическое стекло

32.

Основным сырьём в производстве керамических
изделий является глина.

33.

При смешивании глины с водой
образуется тестообразная масса.

34.

Некоторые керамические изделия
покрывают глазурью.

35.

Цемент получают спеканием глины
и известняка.

36.

Если смешать порошок цемента с
водой, то образуется так
называемый «цементный раствор».

37.

Если добавить к цементу песка или
щебня, то получится бетон.

38.

Если ввести железный каркас, тогда
получается железобетон.

39.

Кремний был
получен в
1824 году.
Латинское название силициум от
латинского силекс – «кремень».
Й. Я. Берцелиус
Получили
кремний,
но он был
очень
загрязнён
примесями.
Ж. Гей-Люссак
Л. Тенар
Русское название «кремний»
происходит от греческого кремнос –
«утёс, скала».

40.

Кремний – элемент IVA группы.
В соединениях для него характерны степени окисления
+4 и -4.
В реакциях с кислородом и другими неметаллами
кремний проявляет восстановительные свойства, а в
реакциях с металлами – окислительные.
В природе кремний встречается в виде соединений.
Наиболее распространённое его соединение – оксид
кремния (IV) – кремнезём.

41.

Водородным соединением кремния является силан –
SiH4.
Силан образуется при действии кислот или воды на
силициды.
Оксиду кремния (IV) соответствует кремниевая кислота.
Кремниевая кислота слабая двухосновная, студенистая и
нерастворимая в воде.
Качественной реакцией на силикат-ион является
действие сильных кислот на силикаты.

42.

Оксид кремния (IV) и силикаты находят широкое
применение в промышленности.
К силикатной промышленности относят производство
стекла и цемента, керамических изделий и кирпича.