Кремний и его соединения. Силикатная промышленность презентация

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

SiO2
оксид кремния (IV)
кремнезём
горный
хрусталь
аметист
агат
топаз
опал
яшма
халцедон
сердолик

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

Асбест используется для
изготовления огнеупорных тканей.

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

Оксид кремния (IV) у растений и животных

Кремний входит в состав диатомовых водорослей и радиолярий.

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

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

Кремний является полупроводником.
С повышением температуры его электропроводность увеличивается.

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

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

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

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

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

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

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

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

Качественная реакция на силикат-ион
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
SiO32- + 2H+ = H2SiO3↓
Na+
SiO32-
Na+
H2SiO3
H+
Cl-
Cl-

Na2SiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + H2SiO3↓

H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O
t

Применение кремния и его соединений
1
1 - получения полупроводниковых материалов и кислотоупорных сплавов
2
2 - карбид кремния используют для затачивания резцов металлорежущих станков и шлифовки драгоценных камней
3
3 - из кварца изготавливают
кварцевую химическую посуду
4
4 - «растворимые стёкла» применяют как огнеупорное средство для пропитки древесины и тканей
5
5 - асбест для изготовления несгораемых и электроизоляционных текстильных изделий

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

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

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

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

Оконное стекло
Бутылочное стекло
Ламповое стекло
Зеркальное стекло
Оптическое стекло

Основным сырьём в производстве керамических
изделий является глина.
При смешивании глины с водой образуется тестообразная масса.
Некоторые керамические изделия покрывают глазурью.

Цемент получают спеканием глины и известняка.
Если смешать порошок цемента с водой, то образуется так называемый «цементный раствор».
Если добавить к цементу песка или щебня, то получится бетон.
Если ввести железный каркас, тогда получается железобетон.

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

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.