Оксид кремния (IV) и кремниевые кислоты

Сегодня мы познакомимся с кремниевой кислотой и её солями. Из силикатов в воде растворимы только силикаты натрия и калия, остальные силикаты — тугоплавкие, нерастворимые в воде вещества.

Гидрозоли кремниевых кислот используются как наполнители и связующие материалы в производстве керамических изделий, различных покрытий. Кислоты различаются по основности: Основность определяется количеством атомов водорода, входящим в их состав. Кислоты разделяют также на кислородосодержащие и не содержащие кислород.

Теперь разберём подробнее свойства кислот и их химическое взаимодействие c простыми и сложными веществами. При химических реакциях кислот с солью обязательно надо учитывать основные признаки химических реакций, а именно, химическая реакция пройдёт, если будет выделяться газ, выпадет осадок, и т.д.

H2 + Cl2 → HCl (Надо помнить, что само по себе данное химическое соединение — газ хлороводород HCl кислотой не является. Кислоты, молекулы которых содержат более одной молекулы SiO2, относятся к поликремниевым.

В природе находятся в основном в виде солей, в свободной форме выделены немногие, например, HSiO (ортокремниевая) и H2SiO3 (кремниевая или метакремниевая). Без стабилизаторов из раствора кремниевой кислоты образуется гель, осушив который можно получить силикагель (используют как адсорбент).

Слюды имеют в своем составе, кроме кремния и алюминия, еще водород, натрий или калий, реже – кальций, магний, железо. Метакремниевая кислота довольно легко образует пересыщенные растворы, в которых она постепенно полимеризуется и переходит в коллоидное состояние.

В отсутствие стабилизаторов золь кремниевой кислоты переходит в гель. При его высушивании образуются пористые продукты (силикагель), применяемые в качестве осушителей и адсорбентов. Урок по теме «Кремниевая кислота и её соли» является уроком изучения новой темы. Урок тесно связан со следующей темой раздела «Силикатная промышленность». В семействе кислот прослыла неумелой. Какими свойствами обладают все известные вам кислоты? Способ её получения отличается от способа получения других кислот, так как по строению она является поли – соединением.

Ортокремниевая кислота способна образовывать ортосиликаты-эфиры в общем случае имеющие вид R1R2R3R4SiO4, где R1-4 — органические радикалы, как правило, являющиеся спиртовыми остатками. Они используются как носители катализаторов и светочувствительных слоёв в фотоматериалах.

Коллекция представляется полезной и для использования на уроке, и для самостоятельной работы учащихся. Например, серная — H2SO4 — двухосновная, так как в её состав входит 2 атома водорода. Например, соляная — HCl — не содержит атомов кислорода, а H2СO3 — угольная — содержит 3 атома кислорода и является кислородосодержащей. Каждый атом кремния в кристаллах (SiO2)nтетраэдрически окружен четырьмя атомами кислорода, каждый из которых является мостиковым.

В одном и том же кристалле направление спирали может быть противополож­ным. Те и другие кристаллы отлича­ются как предмет от своего зеркального изображения. Кварц используется в различных областях науки и техники, и его кристаллы часто выращиваются искусственно. Известен тридимит и метеоритного происхождения.

Кремнезем в виде стекла встречается и в природе. Реакции (3) и (4) лежат в основе промышленного по­лучения различных стекол, а также цемента. Такое стекло получают сплавлением смеси соды, песка и известняка. Самая простая из кремниевых кислот — Н2SiO3, которую часто называют просто кремниевой, а ее соли — силикатами.

Цемент очень широко используется в строительстве как вяжущий материал, который при смешивании с водой затвердевает. Их используют в производстве. Свойства силикатов различны в зависимости от их состава и строения, очень часто они имеют красивую окраску, некоторые из них используются в ювелирном деле (гранат, топаз, изумруд).

Они имеют различный состав и строение. По строению силикаты и алюмосиликаты делятся на следующие классы: островные,цепочечные, ленточные,слоистые и каркасные. В прин­ци­пе, оксид меди (II) может ре­а­ги­ро­вать с HCl при тем­пе­ра­ту­ре. С помощью стабилизаторов можно получить стойкие золи кремниевой кислоты высокой концентрации.

В растворах и сильно гидролизованы; эти растворы имеют щелочную реакцию. Как уже упоминалось, земная кора состоит главным образом из кремнезема и различных силикатов. К природным силикатам принадлежат полевые шпаты, слюда, глины, асбест, тальк и многие другие минералы.

В состав полевых шпатов, кроме оксидов кремния и алюминия, входят еще окснды калия, натрия или кальция. Обычная белая слюда, большие прозрачные пластинки которой вследствие их тугоплавкости часто применяются для закрывания отверстий в различных печах, представляет собой силикат калия и алюминия. Это разрушение, обусловленное совместной деятельностью воды и воздуха, называется выветриванием.

Соединения кремния играют важную роль в народном хозяйстве. Силикаты служат сырьем при производстве стекла, керамики и цемента (см. следующие параграфы). Слюда и асбест используются как электроизоляционные и термоизоляционные материалы. Некоторые алюмосиликаты обладают рыхлой структурой и способны к ионному обмену. В ходе урока сочеталось использование элементов нескольких педагогических технологий: блочно-модульной (технологические карты), информационно-комунткативной и здоровьесбрегающей.

Из каких химических элементов состоит кремниевая кислота? Силикаты широко распространены в природе. Их можно представить общей формулой . В свободном состоянии выделены ортокремниевая , метакремниевая (или кремниевая) и несколько других кислот. Диоксид кремния — кислотный оксид. Ему соответствуют слабые малорастворимые в воде кремниевые кислоты. При этих реакциях образуется соль и другая кислота (более слабая, чем та, которая вступала в реакцию).