Кремниевая кислота и ее соли реферат

Обновлено: 18.05.2024

Соли кремниевой кислоты называются силикатами. Их состав обычно изображают формулой в виде соединений оксидов элементов. Например, силикат кальция СаSiО₃ можно выразить так: СаО*SiО₂ .

Силикаты состава R₂ О*nSiO₂ , где R₂ О — оксиды натрия или калия, называются растворимым стеклом , а их концентрированные водные растворы — жидким стеклом . Наибольшее значение имеет натриевое растворимое стекло. В технике его получают как сплавлением кварцевого песка с содой, так и обработкой аморфного кремнезема концентрированным раствором щелочи:

Жидкое стекло применяется в качестве связующего при изготовлении кислотоупорных бетонов, а также для изготовления замазок, конторского клея. Им пропитывают ткани, дерево и бумагу для придания им огнестойкости и водонепроницаемости.

Природные соединения кремния . Земная кора состоит из оксида кремния (IV) и различных силикатов. Природные силикаты имеют сложный состав и строение. Вот состав некоторых природных силикатов:

Полевой шпат K ₂ O * Al ₂ O ₃ *6 SiO ₂ Асбест 3 MgO *2 SiO ₂ *2 H ₂ O

Слюда К₂ O *3 Al ₂ O ₃ *6 SiO ₂ *2 H ₂ O Каолинит Al ₂ O ₃ *2 SiO ₂ *2 H ₂ O

Силикаты, содержащие в своем составе также оксид алюминия, называются алюмосиликатами . Из названных выше силикатов алюмосиликатами являются полевой шпат, каолинит и слюда. В природе наиболее распространены именно алюмосиликаты, например полевые шпаты. Распространены также смеси различных силикатов. Так, горные породы — граниты и гнейсы — состоят из кристалликов кварца, полевого шпата и слюды.

Горные породы и минералы на поверхности земли под действием температуры, а затем влаги и углекислого газа выветриваются, т. е. медленно разрушаются. Процесс выветривания полевого шпата можно выразить уравнением реакции

Основным продуктом разрушения является минерал каолинит — главная составная часть белой глины. В результате выветривания горных пород образовались залежи глины, песка и солей.

Строительные материалы

Из искусственных силикатов наибольшее значение имеют стекло, цемент и керамика.

Стекло. Состав обычного оконного стекла примерно выражается формулой Na ₂ O * CaO * 6 SiO _2.

Стекло получают сплавлением в специальных печах смеси соды Na₂ CO₃ , известняка СаСО₃ и белого песка SiO₂ . Химизм процесса можно представить так: при сплавлении образуются силикаты натрия и кальция:

Эти силикаты и кремнезем (он берется в избытке) сплавляются в массу, которая постепенно охлаждается:

Часто в производстве стекла соду заменяют сульфатом натрия иуглем. В этом случае силикат натрия получается согласно уравнению реакции

Для получения специального стекла изменяют состав исходной смеси. Заменяя соду Na₂ CO₃ поташом К₂ СO₃ , получают тугоплавкое стекло (для химической посуды). Заменяя мел СаСО₃ оксидом свинца (ІІ) РbО, а соду поташом получают хрустальное стекло . Оно обладает большой лучепреломляющей способностью и применяется для изготовления художественной посуды.

Добавки оксидов металлов к исходной смеси придают стеклу различную окраску: оксид хрома (III) Сr₂ O₃ — зеленую, оксид кобальта (II) СоО — синюю, оксид марганца (IV) МnO₂ — красновато-лиловую и т. д. Стекла при повышении температуры постепенно размягчаются и переходят в жидкое состояние. Обратный процесс также осуществляется постепенно — стеклянная масса загустевает по мере остывания. На этом свойстве стекла основано формование из него различны изделий. С помощью машин из стеклянной массы вытягивают листовое стекло.

Особый вид стекла — кварцевое стекло. Оно представляет собой стеклообразную форму чистого кремнезема SiO₂ .Такое стекло совершенно не чувствительно к резким колебаниям температуры. Ктому же оно обладает ценными оптическими свойствами (пропускает ультрафиолетовые лучи).

Стекло широко используется почти во всех отраслях промышленности и в быту. Из него изготовляют трубы, тару, лабораторную посуду, детали оптических приборов, художественные изделия, бытовую посуду. На основестекла производят стекловолокно, которое применяется для изготовления спецодежды, а также стеклопластики, в частности стеклотекстолит. Этот стеклопластик — прекрасный строительный материал (очень прочный, не гнется, легко обрабатывается). Стеклотекстолит применяют в машиностроении какконструкционный материал, а в электронике — как изолятор. Современная стекольная промышленность производит специальное стекло, стойкое к воздействию радиоактивного излучения.Из стекла изготовляются волокна и ткани для технических нужд. Освоен выпуск стеклокристаллических материалов ситаллов , которые по сравнению со стеклом имеют большую прочность. Из них изготовляют электрические изоляторы, посуду и т. п.

Цемент. Обычный силикатный цемент, или портландцемент, представляет собой зеленовато-серый порошок, который при смешении с водой затвердевает на воздухе (или в воде) в камнеподобную массу. Обычно его получают обжигом (1400—1600°С) до спекания сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины.

Прокаливание производится в специальных цилиндрических вращающихся печах. Получаемая спекшаяся зернистая масса называется клинкером. Это полуфабрикат. Клинкер с соответствующими добавками размалывают в тонкий порошок в шаровых мельницах и получают окончательный продукт.

В природе встречаются породы, которые содержат известняк и глину в соотношениях, необходимых для получения портландцемента. Их называют мергелями . Большие залежи мергеля находятся в районе Новороссийска; на их основе работают крупные цементные заводы.

Сырьевую смесь готовят и искусственным путем. Регулируя состав смеси, получают различные виды цемента — быстро твердеющие, морозостойкие, коррозионностойкие и др.

Из смеси цемента, воды и заполнителей (песок, гравий, щебень, шлак) после их затвердевания получают искусственный камень — бетон . Смесь этих материалов до затвердевания называется бетонной смесью. При затвердевании цементное тесто связывает зерна заполнителей. Затвердевание происходит даже в воде. Бетон со стальной арматурой (внутренним каркасом) называется железобетоном . Бетон и железобетоны в больших количествах идут на сооружение гидроэлектростанций, дорог, несущих конструкций зданий.

Разработаны и изготовляются также бетоны, в которых в качестве вяжущего используются органические полимеры или полимеры совместно с цементом. Это так называемые пластобетоны , обладающие особыми свойствами.

Производство стекла, цемента и керамики относится к силикатной промышленности, перерабатывающей природные соединения кремния.

Керамика. Изделия из глины называют керамикой, а производство керамических изделий —гончарным. Наиболее распространена керамика, состоящая из различных оксидов, в том числе — оксида кремния(IV) SiО₂ . Из керамических изделий наибольшее значение имеют фарфор и фаянс.

Фарфор — один из видов тонкой керамики — белый материал, состоит в основном из SiО₂ , Al₂ O₃ и К₂ О. В качестве сырья для получения фарфора используют белую глину —каолин, кварцевый песок и полевой шпат. Фарфор имеет небольшую пористость (поэтому он водо- и газонепроницаемый), довольно высокую механическую прочность и термостойкость, электроизоляционные свойства. Из него изготовляют санитарно-технические изделия, электроизоляторы, предметы быта и художественные изделия.

Фаянс —керамический материал, похожий на фарфор, покрыт тонкой стеклообразной пленкой — глазурью. Содержит те же компоненты, что и фарфор, но в других соотношениях. Из фаянса изготовляют облицовочные плитки, посуду, художественные изделия.

Большая группа специальных керамических изделий используется в строительстве. Из керамики изготовляют кирпич, панели для стен, плитку для пола, черепицу, трубы, также глиняную посуду, вазоны.

Состав и формула кремниевой кислоты, ее свойства и способы получения. Кристаллическая структура силикатов, особенности их взаимодействия с кислотами. Распространение оксида кремния в природе. Технология производства цемента. Изготовление и виды стекла.

Рубрика	Химия
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	08.05.2015
Размер файла	120,7 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Введение

Целью курсовой работы является получение солей кремниевой кислоты и изучение их свойств.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Кремниевая кислота

Кремниевые кислоты - соединения оксида кремния (IV) с водой, очень слабые кислоты. Соотношение SiO₂ и Н₂О в кремниевых кислотах бывает самым различным, поэтому их состав обычно представляют в виде общей формулы «SiO₂nH₂O. Кислоты с разными n легко переходят друг в друга. В свободном состоянии выделены ортокремниевая H₄SiO₄, метакремниевая H₂SiO₃ и несколько других кислот [1].

Состав кремниевой кислоты условно изображают формулой H₂SiO_3. В действительности ее состав более сложный:

Рисунок 1- Формула кремниевой кислоты

Кремниевую кислоту получают косвенным путем, действуя кислотой на силикат калия или натрия:

Ее нельзя получить в чистом виде. В водных растворах она образует коллоидный раствор, или золь, который существует очень малый промежуток времени. Золь далее коагулирует, и образуется гель. При высушивании геля образуются продукты с пористой структурой - силикагели, применяемые в качестве осушителей и адсорбентов.

В момент получения это прозрачное студневидное вещество, практически нерастворимое в воде.

Поскольку данная кислота в воде практически нерастворима, то ионы водорода от ее молекул почти не отщепляются. В связи с этим такое общее свойство кислот, как действие на индикаторы, кремниевая кислота не обнаруживает: она еще слабее угольной кислоты. Кремниевая кислота непрочная и при нагревании постепенно разлагается:

Кремниевая кислота слабее угольной.

В водных растворах угольная кислота вытесняет кремниевую из их солей:

Соли кремниевых кислот применяют в производстве бумаги, в текстильной промышленности, для обработки воды, как связующие материалы. Гели кремниевых кислот (силикагели) используют как адсорбенты и как отбеливающие материалы [2].

1.2 Силикаты

Соли кремниевой кислоты называются силикатами. Их состав обычно изображают формулой в виде соединений оксидов элементов. Например, силикат кальция CaSiO₃ можно выразить так: СаO·SiO₂.

Кристаллические структуры силикатов многообразны, но основу их составляют комбинации атомов самых распространенных элементов - Si (кремния) и O (кислорода).

Координационное число кремния 4. Таким образом, каждый атом кремния находится в окружении четырех атомов кислорода. Если соединить центры атомов кислорода, то образуется пространственная кристалическая структура - тетраэдр, в центре которого находится атом кремния, соединенный с четырьмя атомами кислорода в вершинах. Такая группировка называется кремнекислородным радикалом [SiO ] . Химическая связь Si - O - Si называется силоксановой, природа связи - ковалентная, энергия связи Si - O очень высока и равняется 445 кДж/моль.

Поскольку устойчивое координационное число кремния равно 4, силикатные структуры полимерны. Они представлены различными типами структур - островной, кольцевой, цепочечной или слоистой, каркасной [3].

При нагревании SiO₂ вытесняет более летучий кислотный оксид из солей:

Обработка аморфного кремнезёма концентрированным раствором щёлочи:

Что касается физических свойств, следует отметить, что свойства силикатов бывают различны в зависимости от их состава и строения. Часто силикаты образуют прозрачные и очень красиво окрашенные кристаллы; некоторые из них - драгоценные камни, используемые в ювелирном деле (гранат, топаз, изумруд и др.). Плотность силикатов обычно колеблется от 2 до 4 г/см 3 . Твердость иногда очень невелика (например, у талька), но бывает довольно значительной (например, у циркона ZrSiO₄). При нагревании силикатов они либо плавятся, либо разлагаются в твердом состоянии. Природные силикаты довольно тугоплавки (1000-1300 °С, иногда до 2000 °С и выше).

Силикаты взаимодействуют со следующими веществами:

А) С кислотами, даже с очень слабыми, например с угольной:

Б) С растворимыми солями:

В водных растворах силикаты подвергаются гидролизу и обладают щелочной реакцией:

Силикаты обычно нерастворимы в воде. Исключение составляют силикаты натрия и калия.

Жидкое стекло - одно из важнейших неорганических клеящих веществ (адгезив). Это связано с тем, что силикат натрия находится в нем в виде макромолекул. Жидким стеклом пропитывают ткани и дерево для придания им огнестойкости; оно применяется для изготовления кислотоупорного цемента, силикатных красок и глазурей [4].

Природные силикаты образовались в основном из расплавленной магмы. Предполагается, что при затвердевании магмы из нее сначала выкристаллизовывались силикаты, более бедные кремнеземом - ортосиликаты, затем после израсходования катионов выделялись силикаты с высоким содержанием кремнезема - полевые шпаты, слюды и, наконец, чистый кремнезем.

Земная кора состоит из оксида кремния (IV) и различных силикатов. Природные силикаты имеют сложный состав и строение.

Силикаты, содержащие в своем составе оксид алюминия, называются алюмосиликатами. В природе наиболее распространены именно они, например полевые шпаты, а также смеси различных силикатов. Так, горные породы - граниты и гнейсы - состоят из кристаллов кварца, полевого шпата и слюды.

Горные породы и минералы на поверхности земли под действием температуры, а затем и углекислого газа выветриваются, т.е. медленно разрушаются.

Основным продуктом разрушения является минерал каолинит - главная составная часть белой глины. В результате выветривания горных пород образовались залежи глины, песка и солей.

Из искусственных силикатов наибольшее значение имеют стекло, цемент и керамика.

1.3 Промышленное использование силикатов

1.3.1 Цементное производство

В виде песка SiO₂ - давно известный строительный материал. Сырьем в цементном производстве служит смесь глины с известняком. Применяют и природный мергель (глинистый известняк), если он по составу удовлетворяет требованиям цементного производства.

При 1400-1500°С масса спекается с образованием сложных силикатов. Выходящий из печи спекшийся материал называют клинкером. Разломный клинкер упаковывают в бочки или мешки. Готовый продукт представляет собой тонкий серо-зеленый порошок.

Основная масс цемента состоит из сложных химических соединений кальция, магния, кремния, алюминия и железа. Состав этих веществ, представленных в виде соединений оксидов, следующий: 3CaO·SiO₂ , 2CaO ·SiO₂ , 3CaO·Al₂ O₃ , 2CaO·Fe₂ O₃. Кроме того, в цементе всегда в переменных количествах содержатся различные примеси.

Основной химический процесс при производстве цемента - спекание при 1200 - 1300 °С смеси глины с известняком, приводящий к образованию силикатов и алюминатов кальция:

При смешивании с водой происходит постепенная гидратация:

Если при замешивании цементной массы ввести в нее щебень, гравий и тому подобные материалы, то получится бетон. Если же бетоном прикрывают какую-либо основу (каркас) из железных прутьев, проволоки, стержней и т.д., то подобные конструкции называют железобетоном.

Железо и бетон хорошо сцепляются между собой, образуя прочную массу, не разрушающуюся при обычных изменениях температуры (коэффициенты объемного расширения железа и бетона почти одинаковы).

Железобетон отличается механической прочностью, большим сопротивлению сжатию и разрыву (сам цемент хорошо выдерживает сжатие, но очень слаб на растяжение). Композиция из цемента и асбеста (асбоцемент) - ценный материал для кровель. Асбоцементные крыши отличаются долголетием.

Бетон хорошо задерживает радиоактивные излучения и применяется для защиты от них. Цемент относится к числу так называемых вяжущих материалов. Это материалы, способные из жидкого или тестообразного состояния переходить в твердое, камневидное при обычной температуре. Вяжущие вещества разделяют на органические (смолы, клеи и др.) и минеральные (цемент, известь и др.). Минеральные вяжущие вещества, в свою очередь, подразделяют на воздушные и гидравлические. К воздушным вяжущим материалам причисляют те из них, которые твердеют на воздухе. Сюда относят известь, алебастр, гипс, магнезиальный цемент и др. Гидравлические вяжущие вещества могут твердеть и сохранять свою прочность, как на воздухе, так и в воде. Сюда относят цемент.

1.3.1 Стекольное производство

Состав обычного оконного стекла примерно выражают формулой Na₂O·СаО·6SiO₂. Стекло получают сплавлением в специальных печах смеси соды Na₂CO₃, известняка СаСО₃ и белого песка SiO₂.

Производство стекла состоит из следующих процессов: подготовка сырьевых компонентов, получения шихты, варки стекла, охлаждения стекломассы, формования изделий, их отжига и обработки (термической, химической, механической).

Обыкновенное белое стекло получают сплавлением смеси соды Na₂ CO₃ и мела CaCO₃ с большим количеством кремнезема (белого песка) SiO₂. Состав этого стекла может быть выражен формулой Na₂O·CaO·6SiO₂.

Если вместо воды взять поташ K₂ CO₃ , то силикат натрия в стекле заменится на силикат калия K₂SiO₃ . При этом получаются тугоплавкие стекла, состав которых может быть выражен формулой: K₂O·CaO·6SiO₂. Таким путем получают оконное стекло (так называемое бемское), бутылочное и вообще посудное стекло.

При замене оксида свинца кальция оксидом свинца PbO получают хрустальное стекло приблизительного состава K₂ O·PbO·6SiO₂. Свинцовые стекла сильно преломляют лучи света и отличаются блеском. Из них готовят хрустальную посуду, колбы для электроламп и пр.

Существует большое число сортов стекла, изготовляемых для разных целей: оптическое, термометрическое, увиолевое (проницаемое для ультрафиолетовых лучей; обычное стекло не пропускает эти лучи), различные жаростойкие стекла.

Стекло является важным строительным материалом. Готовят ткани из стекла. Начинают широко применять стеклянные трубы (достоинство их: большая стойкость против корродирующих агентов). Жаростойкое стекло служит для изготовления кастрюль сковородок и т.д.

Обыкновенное бутылочное стекло окрашено в зеленый цвет солями двухвалентного железа. Цветные стекла получают введением в массу при плавлении различных добавок в мелкораздробленном состоянии. Так, закись кобальта CoO придает стеклу синюю окраску, закись меди Cu₂O красную, окись хрома Cr₂O₃ ярко-зеленую окраску. Небольшие примеси в стекле в мелкораздробленном состоянии металлического серебра придают ему желтую окраску, а золота - красивую ярко-красную (рубиновое стекло) и т.д.

Почти все виды песка, образующие иногда пластины огромной мощности, состоят из кварца. Чистые прозрачные кристаллы кварца идут на изготовление линз и призм, пропускающих УФ-излучение. Для этих целей используется также кварцевое стекло. Пьезоэлектрические свойства кварца находят применение в приборах для генерации ультразвука. Из непрозрачного технического кварцевого стекла изготавливают крупногабаритную термо- и кислотную химическую аппаратуру, муфели для электрических печей. Особо чистое прозрачное кварцевое стекло применяется для изготовления труб, аппаратов и емкостей для полупроводниковой техники и радиоэлектроники

силикат стекло цемент оксид

ГЛАВА 2. Экспериментальная часть

2.1 Приборы и реактивы

1. Диоксид кремния (кварцевый песок);

2. Гидроксид натрия (х.ч);

3. Соляная кислота 0,1 М (х.ч);

4. Раствор силиката натрия (х.ч);

5. Хлорид кобальта (х.ч);

6. Сульфат меди (х.ч);

7. Сульфат никеля (х.ч);

8. Фенолфталеин (х.ч);

9. Хлорид аммония (х.ч).

1. Фарфоровый тигель;

3. Стеклянный стакан;

2.2 Методика получения

В работе получали силикат натрия.

Вычисляют объем раствора NaOH заданной концентрации и массу SiO₂, требуемые для получения 2 г Na₂SiO₃.

Рассчитанный объем щелочи наливают в фарфоровый тигель и с помощью микрошпателя добавляют небольшими порциями диоксид кремния. Затем содержимое тигля нагревают в течение 10-15 минут. Полученный раствор соли взвешивают и определяют ее выход. [6]

2.3 Проведение расчетов

Необходимо получить 2 г силиката натрия. Рассчитаем массы исходных реагентов:

m(SiO₂) = 0,02· 60 г/моль = 1,2 г,

n(NaOH) = 0,01моль · 2 = 0,02 моль,

m(NaOH) = 0,02моль · 40г/моль = 0,8 г,

m(30% NaOH)= 0,8 · 0,3= 0,24 г,

2.4 Проведение эксперимента

Размельчили силикатное стекло в ступке, до порошкообразного состояния, т.к для получения силиката натрия необходим диоксид кремния в виде кварцевого песка.

Затем 1,2 г полученного диоксида кремния внесли в фарфоровый тигель с помощью микрошпателя и добавили 0,5 мл гидроксида натрия. Далее содержимое тигля нагревали в течение 10 минут. Образуется растворимая соль - силикат натрия. После чего отфильтровывали избыток диоксида кремния. Затем упаривали до образования кристаллов соли. После чего переносили в чашку Петри.

Проведено 3 параллельных синтеза. Массы образующегося Na₂SiO₃ составляют:

2.5 Расчет выхода

2.6 Идентификация

Для того, чтобы доказать образование силиката натрия, добавляем к раствору несколько капель соляной кислоты. При этом образуется белый студенистый осадок, что говорит о наличии в растворе ионов SiO₃ -

Доказать наличие ионов натрия в растворе можно следующим образом: вносим в пламя медную проволоку и прокаливаем ее.

Наблюдалось красивое зеленое пламя, так как именно медь дает такую окраску. После того, как проволока покрылась черным налетом и перестала гореть зеленым цветом, опустили ее в раствор силиката натрия и снова держали над пламенем.

Наблюдали красивое желтое окрашивание до тех пор, пока раствор соли не испарится. Желтый цвет пламени доказывает наличие ионов натрия в растворе.

2.7 Получение малорастворимых солей кремниевой кислоты

Проведение эксперимента: В небольшой стеклянный стакан вносим насыщенный раствор силиката натрия. Опускаем в этот раствор по 2-3 кристалла хлорида кобальта, сульфата меди и сульфата никеля.

Наблюдается появление и рост окрашенных нитей образовавшихся силикатов кобальта - фиолетового цвета, меди - голубого цвета и никеля - зеленого.

2.8 Изучение свойств солей кремниевой кислоты

А) Гидролиз силиката натрия.

Проведение эксперимента: В пробирку вносим несколько капель насыщенного раствора силиката натрия и дистиллированной воды. Добавляем каплю раствора фенолфталеина. Раствор окрашивается в малиновый цвет, т.к раствор силиката натрия имеет сильнощелочную среду.

Б) Гидролиз силиката натрия в присутствии хлорида аммония.

Проведение эксперимента: В пробирку поместили несколько капель насыщенных растворов силиката натрия и хлорида аммония. Содержимое пробирки перемешиваем и осторожно нагреваем.

Наблюдается образование осадка-геля кремниевой кислоты.

В) Пропитка тканей силикатом натрия.

Проведение эксперимента: Взяли две полоски хлопчатобумажной ткани. Одну из них выдержали в насыщенном растворе силиката натрия 10 минут, после чего просушили над пламенем горелки.

Обе полоски ткани вносим в пламя горелки одновременно. Полоска, не смоченная силикатом натрия сгорает быстрее.

Таким образом пропитка тканей силикатом натрия обеспечивает их огнестойкость.

ВЫВОДЫ

1. Синтезирован силикат натрия по реакции гидроксида натрия с диоксидом кремния. Выход продукта составил 65%.

2. Соединение идентифицировано по качественным реакциям.

3. Получены малорастворимые соли кремниевой кислоты Co₂(SiO₃)_3, CuSiO₃, NiSiO₃ и изучены их свойства.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Энциклопедический словарь юного химика / Сост. В.А. Крицман, В.В. Станцо. - М.: Педагогика, 1982. - 368 с.

3. Павлов, Н.Н. Общая и неорганическая химия: учеб. для вузов / Н.Н. Павлов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Дрофа, 2002. 448 с.

4. Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия: учеб. для вузов / Н.С. Ахметов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1998. - 743 с.

5. Популярная библиотека химических элементов: сайт / Библиотека Мошкова. -Кремний.

6. Пахомова, Н.Е. Практикум по неорганической химии: учеб. Пособие для вузов - М.: Высш. шк., 1987. - 239 с.

Подобные документы

Концентрация кремниевой кислоты в воде равнинных рек. Основные формы присутствия в воде кремниевой кислоты. Сорбционное обескремнивание воды. Установка магнезиального обескремнивания воды при высокой температуре. Ионообменные и сорбционные методы.

реферат [514,7 K], добавлен 09.03.2011

Строение атома кремния, его основные химические и физические свойства. Распространение силикатов и кремнезема в природе, использование кристаллов кварца в промышленности. Методы получения чистого и особо чистого кремния для полупроводниковой техники.

реферат [243,5 K], добавлен 25.12.2014

Технология производства уксусной кислоты из метанола и оксида углерода. Материальный баланс реактора и стадии синтеза уксусной кислоты. Получение уксусной кислоты окислением ацетальдегида, н-бутана, н-бутенов, парафинов С4-С8. Применение уксусной кислоты.

курсовая работа [207,3 K], добавлен 22.12.2010

Структурная, химическая формула серной кислоты. Сырьё и основные стадии получения серной кислоты. Схемы производства серной кислоты. Реакции по производству серной кислоты из минерала пирита на катализаторе. Получение серной кислоты из железного купороса.

презентация [759,6 K], добавлен 27.04.2015

Одноосновные карбоновые кислоты. Общие способы получения. Двухосновные кислоты, химические свойства. Пиролиз щавелевой и малоновой кислот. Двухосновные непредельные кислоты. Окисление оксикислот. Пиролиз винной кислоты. Сложные эфиры. Получение жиров.

Кремниевые кислоты — очень слабые, малорастворимые в воде соединения общей формулы nSiO₂•mH₂O. Образует коллоидный раствор в воде.

Метакремниевая H₂SiO₃ существует в растворе в виде полимера:

Способы получения

Кремниевая кислота образуется при действии сильных кисло т на растворимые силикаты (силикаты щелочных металлов).

Например , при действии соляной кислоты на силикат натрия:

Na ₂ SiO ₃ + 2 HCl → H ₂ SiO ₃ + 2 NaCl

Видеоопыт получения кремниевой кислоты из силиката натрия можно посмотреть здесь.

Даже слабая угольная кислота вытесняет кремниевую кислоту из солей:

Химические свойства

1. Кремниевая кислота — нерастворимая. Кислотные свойства выражены очень слабо, поэтому кислота реагирует только с сильными основаниями и их оксидами :

Например , кремниевая кислота реагирует с концентрированным гидроксидом калия:

2. При нагревании кремниевая кислота разлагается на оксид и воду :

Силикаты

Способы получения силикатов:

1 . Растворение кремния, кремниевой кислоты или оксида в щелочи:

2. Сплавление с основными оксидами:

СаО + SiO₂ → CaSiO₃

3. Взаимодействие растворимых силикатов с солями:

Оконное стекло (натриевое стекло) — силикат натрия и кальция: Na₂O·CaO·6SiO₂.

Стекло получают при сплавлении в специальных печах смеси соды Na₂CO₃, известняка CaCO₃ и белого песка SiO₂:

Для получения специального стекла вводят различные добавки, так стекло содержащее ионы Pb 2+ – хрусталь; Cr 3+ – имеет зеленую окраску, Fe 3+ – коричневое бутылочное стекло, Co 2+ – дает синий цвет, Mn 2+ – красновато-лиловый.

Кремниевая кислота H 2 Si O 3 — очень слабая, нерастворимая в воде кислота. Её получают в виде студенистого осадка при действии сильных кислот на растворы силикатов:

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 H 2 Si O 3 иногда используют запись SiO 2 ⋅ n H 2 O . Кислота имеет полимерное строение:

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

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 ( Na 2 Si O 3 , CaSi O 3 ).

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.

Читайте также: