Химические свойства кремниевой кислоты и силикатов

Получение кремниевой кислоты

Na₂SiO₃+ 2HCl → H₂SiO₃↓ + 2NaCl

Кремниевая кислота осаждается в виде полимерного соединения. Формулы для кремниевой кислоты – H₂SiO₃(мета форма) и H₄SiO₄(орто форма) – отражают соотношение элементов, но не истинный состав. Условно на плоскости состав кремниевой кислоты изображается как на рис. 7.

Рис. 7

Для кремниевой кислоты всегда используется формула H₂SiO_3.

1. H₂SiO₃при нагревании разлагается

H₂SiO₃ H₂O + SiO₂ (силикагель)

2. Взаимодействует с растворами щелочей

H₂SiО₃+ 2NaOH Na₂SiO₃ + 2H₂O

Соли кремниевой кислоты – силикаты – относятся к ионным соединениям. Это твердые бесцветные вещества. В воде растворимы только силикаты щелочных металлов, кроме лития.

1. Растворимые силикаты подвергаются гидролизу по аниону

Na₂SiО₃ + H₂O ⇆ NaHSiО₃ + NaОH

2. Растворимые силикаты взаимодействуют с сильными кислотами

Na₂SiO₃+ 2HCl → H₂SiO₃↓ + 2NaCl

Полиорганосилоксаны (силиконы)

Полиорганосилоксаны (силиконы) – это кислородсодержащие высокомолекулярные кремнийорганические соединения.

R₂[SiO]n

R – органическая группа (метильная, этильная или фенильная). В основе строения силоксанов лежит цепочка из чередующихся атомов кремния и кислорода (рис. 8).

Рис. 8

Варьируя длину цепочки и органические группы, можно получить силиконы с различными свойствами. Изменяя условия полимеризации, можно получать молекулы разной длины.

Полимеры с короткой цепочкой – это жидкости, более длинные – ценные смазочные материалы (рис. 9), которые сохраняют свои свойства в огромном интервале температур от –100 ⁰С до + 300 ⁰С.

Рис. 9

Более длинные молекулы образуют каучуки, которые не теряют своей эластичности при низких температурах. Обладают высокой стойкостью к истиранию, химически инертны (рис. 10).

Рис. 10

Это обуславливает различные варианты их применения. Они могут использоваться для создания аппаратов искусственного сердца или почки, а могут применяться как подошвы для ботинок. Силоксановые полимеры используются в медицине для создания различных имплантов мягких тканей, поскольку такие полимеры химически инертны и не отторгаются организмом. Они не смачиваются водой. Это используется в кремах. При нанесении такого крема на руки, он заменят собой резиновые перчатки.

Простые опыты с участием силиката натрия

Неорганический сад

В прозрачный стакан, заполненный силикатом натрия, опускаем кристаллы окрашенных солей, например, медного купороса. Через некоторое время можно увидеть, что из кристаллов образовались тонкие полые трубки, которые состоят из нерастворимых силикатов (рис. 11).

Рис. 11

Получение «дурацкой» замазки

Смешиваются равные объёмы силиката натрия и медицинского спирта. Выпавший осадок отфильтровывается и отжимается, чтобы не капал спирт. Это и есть замазка (рис. 12). Она названа так, потому что планировалось использовать ее как замазку для окон. Но оказалось, что она обладает такими свойствами, что использовать ее по назначению не получилось. Если скатать шарик и бросить на пол, то он отскочит, как каучуковый мячик. Если положить на стол, то растечется, как жидкость. Если ударить твердым предметом, то разлетится, как твёрдое тело. Через некоторое время, когда высохнет спирт, эта замазка просто рассыплется.

Рис. 12

Подведение итога урока

На этом уроке вы изучили тему «Кремний». Рассмотрели сведения о кремнии: его электронное строение, где в природе находится кремний, изучили аллотропию кремния, объяснили его физические и химические свойства. Узнали о том, где в промышленности и других сферах применяется кремний, как его получают. Вы познакомились с диоксидами кремния, кремниевой кислотой и ее солями – силикатами.

Список литературы

Рудзитис Г. Е. Химия. Основы общей химии. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е изд. – М.: Просвещение, 2012.
Попель П. П. Химия: 8 кл.: учебник для общеобразовательных учебных заведений / П. П. Попель, Л. С. Кривля. – К.: ИЦ «Академия», 2008. – 240 с.: ил.
Габриелян О. С. Химия. 11 класс. Базовый уровень. 2-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2007. – 220 с.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Интернет-портал «internerurok.ru» (Источник)
Интернет-портал «hemi.nsu.ru» (Источник)
Интернет-портал «chemport.ru» (Источник)
Интернет-портал «Химик.ру» (Источник)

Домашнее задание

№№ 2-4 (с. 138) Рудзитис Г. Е. Химия. Основы общей химии. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е изд. – М.: Просвещение, 2012.
Назовите области применения полиорганосилоксанов.
Сравните свойства аллотропных модификаций кремния.