El silicio fue descubierto y obtenido en 1823 por el químico sueco Jens Jacob Berzelius.
El segundo elemento más abundante en la corteza terrestre después del oxígeno (27,6% en masa). Se encuentra en compuestos.
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Estructura de un átomo de silicio en el estado fundamental. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 |
Estructura de un átomo de silicio en estado excitado. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 Estados de oxidación: +4, -4. |
Alotropía del silicio
Se conocen silicio amorfo y cristalino.
Silicio policristalino
Cristal – sustancia gris oscura con brillo metálico, alta dureza, frágil, semiconductora; ρ = 2,33 g/cm 3, t°pl. =1415°C; t°hervir. = 2680°C.
Tiene una estructura similar a un diamante y forma fuertes enlaces covalentes. Inerte.
Amorfo - polvo marrón, higroscópico, estructura tipo diamante, ρ = 2 g/cm 3, más reactivo.
Obteniendo silicio
1) Industria – calentar carbón con arena:
2C + SiO 2 t ˚ → Si + 2CO
2) Laboratorio – calentar arena con magnesio:
Experimento 2Mg + SiO 2 t ˚ → Si + 2MgO
Propiedades químicas
Un típico no metal, inerte.
Como agente reductor:
1) Con oxígeno
Si 0 + O 2 t ˚ → Si +4 O 2
2) Con flúor (sin calentar)
Si 0 + 2F 2 →SiF 4
3) Con carbono
Si 0 + C t ˚ → Si +4 C
(SiC - carborundo - duro; usado para apuntar y moler)
4) No interactúa con el hidrógeno.
El silano (SiH 4) se obtiene por descomposición de siliciuros metálicos con ácido:
Mg 2 Si + 2H 2 SO 4 → SiH 4 + 2MgSO 4
5) No reacciona con ácidos (tsólo con ácido fluorhídrico Si+4 frecuencia cardíaca= SiF 4 +2 h 2 )
Se disuelve solo en una mezcla de ácidos nítrico y fluorhídrico:
3Si + 4HNO3 + 18HF →3H2 + 4NO + 8H2O
6) Con álcalis (cuando se calienta):
Como agente oxidante:
7) Con metales (se forman siliciuros):
Si 0 + 2Mg t ˚ →Mg 2 Si -4
El silicio se utiliza ampliamente en electrónica como semiconductor. Las adiciones de silicio a las aleaciones aumentan su resistencia a la corrosión. Los silicatos, aluminosilicatos y sílice son las principales materias primas para la producción de vidrio y cerámica, así como para la industria de la construcción.Silicio en tecnología
Aplicación del silicio y sus compuestos.
Silano - SiH 4
Propiedades físicas: Gas incoloro, venenoso, pf. = -185°C, t°ebullición. = -112°C.
Preparación de ácido silícico.
El efecto de los ácidos fuertes sobre los silicatos: Na 2 SiO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 SiO 3 ↓
Propiedades químicas:
Cuando se calienta, se descompone: H 2 SiO 3 t ˚ → H 2 O + SiO 2
Sales de ácido silícico - silicatos.
1) con ácidos
Na 2 SiO 3 + H 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 SiO 3
2) con sales
Na2SiO3 +CaCl2 =2NaCl+CaSiO3 ↓
3) Los silicatos que forman parte de los minerales se destruyen en condiciones naturales bajo la influencia del agua y el monóxido de carbono (IV) - erosión de las rocas:
(K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2)(feldespato) + CO 2 + 2H 2 O → (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O)(caolinita (arcilla)) + 4SiO 2 (sílice (arena)) + K2CO3
Aplicación de compuestos de silicio.
Los compuestos de silicio natural: arena (SiO 2) y silicatos se utilizan para la producción de cerámica, vidrio y cemento.
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Cerámica |
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Porcelana= caolín + arcilla + cuarzo + feldespato. La patria de la porcelana es China, donde ya se conocía la porcelana en el año 220. En 1746 se estableció la producción de porcelana en Rusia.
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loza - del nombre de la ciudad italiana de Faenza. Donde se desarrolló la artesanía cerámica en los siglos XIV y XV. La loza se diferencia de la porcelana por su mayor contenido de arcilla (85%) y su menor temperatura de cocción. |
TEMA: Óxido de silicio (VI). Ácido silícico.
OBJETIVO: Los estudiantes deben aprender las propiedades del óxido de silicio (VI) y
ácido silícico por analogía con el carbono y sus compuestos,
asegúrese de que sus propiedades sean consecuencia de la estructura de la sustancia;
EQUIPOS: Na2SiO3, HCl, colección “Minerales y Rocas”, PSHE.
DURANTE LAS CLASES.
I . oh momento organizacional.
II .Revisar la tarea.
¡Tipo! En la última lección estudiamos el silicio, le dimos características de elemento químico y sustancia simple. ¿Recuerda dónde se encuentra el silicio en la naturaleza? El silicio es uno de los elementos más comunes en la corteza terrestre y ocupa el segundo lugar después del oxígeno (26-27%). El silicio es el elemento principal del reino de las rocas. Sílice SiO2 – la parte principal de la arena, Al2O3 2SiO2 2H2O – caolinita, la parte principal de la arcilla,
K2O Al2O3 6SiO2 – feldespato (ortoclasa). En la mayoría de los organismos el contenido de silicio es bajo. Sin embargo, algunas algas acumulan grandes cantidades de silicio; entre los animales, se trata de diatomeas, las esponjas de silicio contienen mucho silicio;
¡Tipo! ¿Cuáles son las propiedades físicas del silicio?
Se conocen silicio amorfo y cristalino. El silicio cristalino tiene un brillo metálico, es refractario, muy duro, tiene una red cristalina atómica y una conductividad eléctrica insignificante. (a temperatura ambiente 1000 veces< чем у ртути). Температура плавления 14200С, температура кипения 26200С.
Nombra las áreas de aplicación del silicio (la mayor parte del Si se utiliza en la producción de aceros al silicio, que tienen una alta resistencia al calor y a los ácidos. Los cristales de silicio son semiconductores, por lo que se utilizan como rectificadores y amplificadores de corriente en fotocélulas).
Ahora reproduzca en hojas de papel las propiedades químicas del silicio y su producción en el laboratorio y en la industria.
III . Aprender material nuevo.
1.Estructura de la red cristalina de SiO2.
2.Estar en la naturaleza.
3.Propiedades físicas.
4. Propiedades químicas.
5.Aplicación.
6.Ácido silícico.
1).Estructura de la red cristalina.SiO2 .
El SiO2 es un análogo del carbono. Sus óxidos superiores son CO2 y SiO2. El CO2 es un gas, el punto de fusión es 56,60 C, una red cristalina molecular, consta de moléculas individuales no conectadas entre sí, y el SiO2 es un sólido, tiene un punto de fusión alto = 17280 C, una red cristalina atómica en la que cada átomo de silicio está conectado a cuatro átomos de oxígeno.
Por lo tanto, el óxido de silicio tiene una molécula gigante (SiO2)n, pero para facilitar la notación escribimos SiO2.
2)Estar en la naturaleza.
Un compuesto de silicio estable es el óxido de silicio (VI), llamado sílice. Se presenta en estados cristalino, criptocristalino y amorfo. Más SiO2 en estado cristalino.
SiO2 – sílice
cristalino criptocristalino amorfo
(mineral – cuarzo) (ópalo, jaspe, ágata, pedernal) (trípode)
Cristal - se encuentra en la naturaleza en forma de mineral cuarzo. El cuarzo también forma parte de las rocas: granito y gneis. La arena ordinaria se compone de pequeños granos de cuarzo. La arena pura es blanca, se llama arena de cuarzo y la arena de río común contiene impurezas de hierro y, por lo tanto, es amarilla. Los cristales de cuarzo individuales transparentes son cristal de roca. El cristal de roca de color púrpura debido a las impurezas se llama amatista y el de color marrón, topacio ahumado. Son joyas. El cuarzo fundido se convierte en vidrio transparente cuando se enfría. El vidrio de cuarzo no transmite los rayos ultravioleta.
criptocristalino Los compuestos de sílice incluyen ópalo, jaspe, ágata y pedernal. El ópalo y el ágata tienen hermosos colores. Se utilizaron para decorar el metro de Moscú. El pedernal es un mineral duro que se rompe en pedazos afilados cuando se golpea, y esto ha desempeñado un papel importante en el desarrollo histórico de la sociedad humana. Este mineral se utilizaba para fabricar herramientas.
Amorfo El SiO2 es menos común en la naturaleza. Las conchas de algunas diatomeas están formadas por SiO2 amorfo y las acumulaciones de estas conchas forman grandes depósitos en algunos lugares, se denominan suelo infusor o trípoli (diatomita).
3) Propiedades físicas.
El SiO2 es un sólido cristalino.
4) Propiedades químicas.
Son comunes:
a) reacciona con álcalis a temperatura.
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
b) a temperatura reacciona con óxidos básicos
SiO2 + CaO = CaSiO3
Específico.
a) no interactúa con el agua.
b) al aumentar la temperatura, desplaza más óxidos volátiles de las sales.
CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2
c) reacciona con ácido fluorhídrico
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O
tetrafluoruro
5) Solicitud.
1.Cuarzo – producción de vidrio, cristalería química.
2.Trepel: en la construcción, como aislante térmico y material amortiguador del sonido.
3. Decoraciones.
4. Producción de ladrillos silicocalcáreos.
5.Productos cerámicos.
6) Ácido silícico.
Según la tabla de solubilidad, el H2SiO3 es un ácido insoluble.
Se puede obtener haciendo reaccionar soluciones de sus sales con ácidos.
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
alumno sedimento
2Na++ SiO32- + 2H+ + 2Cl- = 2Na+ + 2Cl-+ H2SiO3↓
2H+ + SiO32- = H2SiO3↓
Con agua, el ácido silícico forma soluciones coloidales. Es un ácido más débil, incluso más débil que el ácido carbónico, frágil y se descompone gradualmente cuando se calienta.
H2SiO3 = H2O + SiO2
VI. Consolidación. Viendo la parte I de la película “Óxido de Silicio (VI)”
v. Asignación de tareas– sinopsis, §35,36.
Problema 1 fila.
¿Cuánto monóxido de carbono (VI) se liberará (en litros) cuando se fusiona carbonato de sodio con 62 g de sílice que contiene 3% de impurezas de compuestos de hierro?
Dado: 1 mol x
m(SiO2) = 62g. Na2CO3+ SiO2= Na2SiO3 + CO2
Ѡ(aprox.) – 3% 1 mol 2 mol
V(CO2) - ? M(SiO2) = 28 + 32 = 60 g/mol
mch. v. = Ѡ mcolor / 100% = 97 62/100% = 60,14
υ(SiO2) = m/M = 60,14/60 = 1 mol
υ(СО2) = 1 mol
V(CO2) = Vm· υ = 22,4 ·1 = 22,4 l.
Problema II fila.
¿Cuánto óxido de Si(IV) que contiene 0,2 fracciones en masa de impurezas se necesita para obtener 6,1 g de silicato de sodio?
Dado: x 0,05
m(Na2SiO3) = 6,1 g. SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
Ѡ(aprox.) =20% 1 mol 1 mol
metro (SiO2) - ? M(SiO2) = 60 g/mol
M(Na2SiO3) = 122 g/mol
υ (Na2SiO3) = m / M = 6,1 / 122 = 0,05 mol
υ(SiO2) = 0,05 moles
metro = M · υ = 60 · 0,05 = 3 g.
100% - 20% = 80%
mts. v. = .mch. v. / Ѡ · 100% = 30 / 80 · 100 = 3,75 g.
Problema III fila.
Cuando 120 g de SiO2 interactuaron con 106 g de Na2CO3, se liberó CO2. ¿Qué masa de este gas se formó?
Dado: 1mol x
m (SiO2) = 120 g Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2
m(Na2CO3) = 106 g 1 mol 1 mol 1 mol
V (CO2) - ? M(Na2CO3) = 106g/mol
M(SiO2) = 60 g/mol
M(CO2) = 44 g/mol
υ (Na2CO3) = m /M = 106 / 106 = 1 mol (insuficiente)
υ (SiO2) = 120 / 60 = 2 moles (g)
V(CO2) = 1 mol
m (CO2) = M · υ = 44 · 1 = 44g.
El segundo representante de los elementos del subgrupo principal del grupo IV (grupo IVA) de la tabla periódica de D.I. Mendeleev es el silicio Si.
En la naturaleza, el silicio es el segundo elemento químico más abundante después del oxígeno. Más de una cuarta parte de la corteza terrestre está formada por sus compuestos. El compuesto de silicio más común es el óxido de silicio (IV) SiO 2, su otro nombre es sílice.
En la naturaleza, forma el mineral cuarzo (Fig. 158), del cual muchas variedades (cristal de roca y su famosa forma púrpura), amatista, así como ágata, ópalo, jaspe, calcedonia, cornalina, se conocen como ornamentales y semipreciosas. piedras. La arena ordinaria y la de cuarzo también están compuestas de óxido de silicio (IV).
Arroz. 158.
Cristales de cuarzo incrustados en dolomita.
Los pueblos primitivos fabricaban herramientas a partir de variedades de minerales a base de óxido de silicio (IV) (pedernal, calcedonia, etc.). Fue el pedernal, esta piedra discreta y poco duradera, la que marcó el comienzo de la Edad de Piedra, la era de las herramientas de pedernal (Fig. 159). Hay dos razones para esto: la prevalencia y disponibilidad del pedernal, así como su capacidad para formar bordes cortantes afilados cuando se corta.
Arroz. 159.
Herramientas de la Edad de Piedra
El segundo tipo de compuestos de silicio naturales son los silicatos. Entre ellos, los más comunes son los aluminosilicatos (está claro que estos silicatos contienen el elemento químico aluminio). Los aluminosilicatos incluyen granito, varios tipos de arcillas y mica. Un silicato que no contiene aluminio es, por ejemplo, el amianto, a partir del cual se fabrican tejidos resistentes al fuego.
El óxido de silicio (IV) SiO 2 es esencial para la vida de plantas y animales. Da fuerza a los tallos de las plantas y a las cubiertas protectoras de los animales (Fig. 160). Gracias a él, los juncos, los juncos y las colas de caballo son tan fuertes como bayonetas, las hojas afiladas de juncia se cortan como cuchillos, los rastrojos en un campo segado se pinchan como agujas y los tallos de los cereales son tan fuertes que no permiten que los campos en los campos Acuéstate de la lluvia y el viento. Las escamas de pescado, los caparazones de insectos, las alas de mariposa, las plumas de aves y el pelaje de animales son duraderos porque contienen sílice.
Arroz. 160.
El óxido de silicio (IV) fortalece los tallos de las plantas y las cubiertas protectoras de los animales.
Los compuestos de silicio dan suavidad y fuerza al cabello y las uñas humanos.
El silicio también forma parte de los organismos vivos inferiores: las diatomeas y los radiolarios, los grumos más delicados de materia viva que crean sus esqueletos de belleza insuperable a partir del sílice (Fig. 161).
Arroz. 161.
Los esqueletos de diatomeas (a) y radiolarios (b) están formados por sílice.
Propiedades del silicio. Está utilizando una microcalculadora con una batería solar y por lo tanto tiene conocimientos sobre el silicio cristalino. Este es un semiconductor. A diferencia de los metales, su conductividad eléctrica aumenta al aumentar la temperatura. Se instalan paneles solares en satélites, naves espaciales, estaciones y tejados de casas (Fig. 162), que convierten la energía solar en energía eléctrica. Utilizan cristales semiconductores, principalmente silicio. Las células solares de silicio pueden convertir hasta el 10% de la energía solar absorbida en electricidad.
Arroz. 162.
Batería solar en el tejado de una casa
El silicio se quema en oxígeno, formando el ya conocido óxido de silicio (IV):
Al ser un no metal, cuando se calienta, el silicio se combina con los metales para formar siliciuros, por ejemplo:
Los siliciuros se descomponen fácilmente con agua o ácidos, liberando un compuesto de hidrógeno gaseoso de silicio: silano:
A diferencia de los hidrocarburos, el silano se enciende espontáneamente en el aire y se quema para formar óxido de silicio (IV) y agua:
La mayor reactividad del silano en comparación con el metano CH4 se explica por el hecho de que el tamaño atómico del silicio es mayor que el del carbono, por lo que los enlaces químicos Si-H son menos fuertes que los enlaces C-H.
El silicio reacciona con soluciones acuosas concentradas de álcalis, formando silicatos e hidrógeno:
El silicio se obtiene reduciéndolo a partir de óxido de silicio (IV) con magnesio o carbono:
El óxido de silicio (IV), o dióxido de silicio, o sílice SiO 2, como el CO 2, es un óxido ácido. Sin embargo, a diferencia del CO2, no tiene una red cristalina molecular, sino atómica. Por tanto, el SiO 2 es una sustancia sólida y refractaria. No se disuelve en agua ni en ácidos, excepto, como saben, en el ácido fluorhídrico, pero reacciona a altas temperaturas con álcalis para formar sales de ácido silícico: silicatos:
Los silicatos también se pueden obtener fusionando óxido de silicio (IV) con óxidos o carbonatos metálicos:
Los silicatos de sodio y potasio se llaman vidrio soluble. Sus soluciones acuosas son las conocidas colas de silicato.
A partir de soluciones de silicatos, por la acción de ácidos más fuertes sobre ellos: clorhídrico, sulfúrico, acético e incluso carbónico, se obtiene ácido silícico H 2 SiO 3 (Fig.163):
Arroz. 163. Reacción cualitativa al ion silicato.
Por tanto, el H 2 SiO 3 es un ácido muy débil. Es insoluble en agua y cae de la mezcla de reacción en forma de un precipitado gelatinoso, llenando a veces de forma compacta todo el volumen de la solución, convirtiéndola en una masa semisólida similar a una gelatina o gelatina. Cuando esta masa se seca, se forma una sustancia muy porosa: el gel de sílice, que se usa ampliamente como adsorbente, un absorbente de otras sustancias.
Experimento de laboratorio nº 40.
Preparación de ácido silícico y estudio de sus propiedades.
Aplicaciones de silicio. Ya sabes que el silicio se utiliza para producir materiales semiconductores, así como aleaciones resistentes a los ácidos. Cuando la arena de cuarzo se fusiona con carbón a altas temperaturas, se forma carburo de silicio SiC, que es superado solo por el diamante en dureza. Por tanto, se utiliza para afilar los cortadores de máquinas cortadoras de metales y pulir piedras preciosas.
Varios artículos de vidrio químico de cuarzo están hechos de cuarzo fundido, que puede soportar altas temperaturas y no se agrieta cuando se somete a un enfriamiento repentino.
Los compuestos de silicio sirven de base para la producción de vidrio y cemento.
El vidrio de ventana común tiene una composición que puede expresarse mediante la fórmula Na 2 O CaO 6 SiO 2. Se produce en hornos de vidrio especiales fusionando una mezcla de soda, piedra caliza y arena.
Una característica distintiva del vidrio es la capacidad de ablandarse y, en estado fundido, tomar cualquier forma que se conserve cuando el vidrio se endurezca. En esto se basa la producción de vajillas y otros productos de vidrio.
Varios aditivos confieren cualidades adicionales al vidrio. Así, introduciendo óxido de plomo se obtiene cristal, el óxido de cromo tiñe el vidrio de verde, el óxido de cobalto de azul, etc. (Fig. 164).
Arroz. 164.
Productos de vidrio coloreado
El vidrio es uno de los inventos más antiguos de la humanidad. Hace ya 3-4 mil años, la producción de vidrio se desarrolló en Egipto, Siria, Fenicia y la región del Mar Negro.
El vidrio es un material no sólo para los artesanos, sino también para los artistas. La gran perfección la alcanzaron los maestros de la Antigua Roma, quienes supieron obtener vidrios coloreados y realizar mosaicos a partir de sus piezas.
Arroz. 165.
Vidrieras de la catedral de Notre Dame, Chartres
Las obras de arte hechas de vidrio son atributos obligatorios de cualquier gran museo, y las vidrieras de colores de las iglesias y los paneles de mosaico son ejemplos vívidos de esto (Fig. 165). En una de las instalaciones de la sucursal de la Academia de Ciencias de Rusia en San Petersburgo se encuentra un retrato en mosaico de Pedro I, realizado por M. V. Lomonosov (Fig. 166).
Arroz. 166.
Retrato mosaico de Pedro I
Los campos de aplicación del vidrio son muy amplios. Esto es ventana, botella, lámpara, espejo de cristal; vidrio óptico: desde gafas hasta gafas para cámaras; lentes de innumerables instrumentos ópticos, desde microscopios hasta telescopios.
Otro material importante obtenido a partir de compuestos de silicio es el cemento. Se obtiene sinterizando arcilla y piedra caliza en hornos rotativos especiales.
Si se mezcla cemento en polvo con agua, se forma una pasta de cemento o, como la llaman los constructores, "mortero de cemento", que se endurece gradualmente. Cuando se añade arena o piedra triturada al cemento como relleno, se obtiene hormigón. La resistencia del hormigón aumenta si se le introduce una estructura de hierro: se obtiene hormigón armado, a partir del cual se fabrican paneles de pared, bloques de suelo, cerchas de puentes, etc.
La industria del silicato produce vidrio y cemento. También produce cerámicas de silicato: ladrillo, porcelana (Fig. 167), loza y productos elaborados con ellos.
Arroz. 167.
Porcelana
Descubrimiento del silicio. Aunque ya en la antigüedad los compuestos de silicio se utilizaban ampliamente en la vida cotidiana, el silicio en sí fue obtenido por primera vez en 1824 por el químico sueco J. Ya. Sin embargo, 12 años antes que él, J. Gay-Lussac y L. Thenard obtuvieron el silicio, pero estaba muy contaminado con impurezas.
El nombre latino silicium proviene de la palabra latina silex - "pedernal". El nombre ruso "silicio" proviene del griego krimnos - "acantilado, roca".
Nuevas palabras y conceptos.
- Compuestos de silicio natural: sílice, cuarzo y sus variedades, silicatos, aluminosilicatos, amianto.
- Importancia biológica del silicio.
- Propiedades del silicio: semiconductor, interacción con oxígeno, metales, álcalis.
- Silán.
- Óxido de silicio (IV). Su estructura y propiedades: interacción con álcalis, óxidos básicos, carbonatos y magnesio.
- Ácido silícico y sus sales. Vidrio soluble.
- Aplicación del silicio y sus compuestos.
- Vaso.
- Cemento.
Tareas para el trabajo independiente.
Óxido de silicio IV TU 6-09-3379-79
SiO2
Sílice (sílice, SiO2; lat. sílice) - óxido de silicio (IV). Cristales incoloros con un punto de fusión de +1713…+1728 °C, que poseen alta dureza y resistencia.
El dióxido de silicio es el componente principal de casi todas las rocas terrestres, en particular de la tierra de diatomeas. El 87% de la masa de la litosfera está formada por sílice y silicatos. En la sangre y el plasma humanos, la concentración de sílice es del 0,001% en peso.
Propiedades
- Pertenece al grupo de los óxidos ácidos.
- Cuando se calienta, reacciona con óxidos básicos y álcalis.
- Reacciona con ácido fluorhídrico.
- SiO 2 pertenece al grupo de los óxidos formadores de vidrio, es decir, es propenso a la formación de una masa fundida sobreenfriada: el vidrio.
- Uno de los mejores dieléctricos (no conduce corriente eléctrica si no tiene impurezas y no se calienta).
Polimorfismo
El dióxido de silicio tiene varias modificaciones polimórficas.
El más común de ellos en la superficie de la tierra, el cuarzo α, cristaliza en el sistema trigonal. En condiciones normales, el dióxido de silicio se encuentra con mayor frecuencia en el polimorfo de cuarzo α, que a temperaturas superiores a +573 °C se transforma reversiblemente en cuarzo β. Con un aumento adicional de temperatura, el cuarzo se transforma en tridimita y cristobalita. Estos polimorfos son estables a altas temperaturas y bajas presiones.
También existen formas en la naturaleza: ópalo, calcedonia, cuarcita, lutecita, cuarzo autigénico, que pertenecen al grupo de las sílices. El ópalo (SiO 2 *nH 2 O) en sección delgada es incoloro, isotrópico, tiene un relieve negativo, se deposita en depósitos marinos y forma parte de muchas rocas silíceas. La calcedonia, el cuarzo y la lutecita (SiO 2) son variedades criptocristalinas de cuarzo. Forman agregados fibrosos, rosetas, esferulitas, incoloros, azulados, amarillentos. Se diferencian entre sí en algunas propiedades: la calcedonia y la cuarcita tienen extinción directa, la lutecita tiene extinción oblicua y la calcedonia tiene alargamiento negativo.
A altas temperaturas y presiones, el dióxido de silicio se transforma primero en coesita (que fue sintetizada por el químico estadounidense Loring Coes en 1953) y luego en stishovita (que fue sintetizada en 1961 por S. M. Stishov y descubierta en 1962 en el cráter de un meteorito). [ fuente no especificada 2294 días ] . Según algunos estudios, la stishovita constituye una parte importante del manto, por lo que la pregunta de qué tipo de SiO 2 es más común en la Tierra aún no tiene una respuesta clara.
También tiene una modificación amorfa: el vidrio de cuarzo.
Propiedades químicas
El dióxido de silicio SiO 2 es un óxido ácido que no reacciona con el agua.
Químicamente resistente a los ácidos, pero reacciona con el gas fluoruro de hidrógeno:
y ácido fluorhídrico:
Estas dos reacciones se utilizan ampliamente para el grabado de vidrio.
Cuando el SiO 2 se fusiona con álcalis y óxidos básicos, así como con carbonatos de metales activos, se forman silicatos: sales de ácidos silícicos muy débiles, insolubles en agua, sin una composición constante de fórmula general xH 2 O ySiO 2 (bastante a menudo en la literatura se mencionan ácidos no silícicos y ácido silícico, aunque en realidad estamos hablando de la misma sustancia).
Por ejemplo, se puede obtener ortosilicato de sodio:
metasilicato de calcio:
o silicato mixto de calcio y sodio:
El vidrio de ventana está hecho de silicato Na 2 CaSi 6 O 14 (Na 2 O·CaO·6SiO2).
La mayoría de los silicatos no tienen una composición constante. De todos los silicatos, sólo los silicatos de sodio y potasio son solubles en agua. Las soluciones de estos silicatos en agua se denominan vidrio líquido. Debido a la hidrólisis, estas soluciones se caracterizan por un ambiente altamente alcalino. Los silicatos hidrolizados se caracterizan por la formación de soluciones no verdaderas, sino coloidales. Cuando se acidifican soluciones de silicatos de sodio o potasio, precipita un precipitado blanco gelatinoso de ácidos silícicos hidratados.
El principal elemento estructural tanto del dióxido de silicio sólido como de todos los silicatos es el grupo en el que el átomo de silicio Si está rodeado por un tetraedro de cuatro átomos de oxígeno O. En este caso, cada átomo de oxígeno está unido a dos átomos de silicio. Los fragmentos se pueden conectar entre sí de diferentes maneras. Entre los silicatos, según la naturaleza de las uniones de sus fragmentos, se dividen en isla, cadena, cinta, estratificado, marco y otros.
Recibo
El dióxido de silicio sintético se produce calentando el silicio a una temperatura de +400...+500 °C en una atmósfera de oxígeno, mientras que el silicio se oxida a dióxido de SiO 2. Así como oxidación térmica a altas temperaturas.
En condiciones de laboratorio, el dióxido de silicio sintético se puede obtener mediante la acción de ácidos, incluso ácido acético débil, sobre silicatos solubles. Por ejemplo:
El ácido silícico se descompone inmediatamente en agua y SiO 2, que precipita.
La sílice natural en forma de arena se utiliza cuando no se requiere una alta pureza del material.
Solicitud
El dióxido de silicio se utiliza en la producción de vidrio, cerámica, abrasivos, productos de hormigón, para la producción de silicio, como relleno en la producción de caucho, en la producción de refractarios de sílice, en cromatografía, etc. Los cristales de cuarzo tienen propiedades piezoeléctricas y por lo tanto se utilizan en ingeniería de radio, instalaciones ultrasónicas y encendedores. El dióxido de silicio amorfo no poroso se utiliza en la industria alimentaria como excipiente E551, que previene el apelmazamiento y el apelmazamiento, en productos parafarmacéuticos (pastas de dientes), en la industria farmacéutica como excipiente (incluido en la lista). en la mayoría de las farmacopeas), así como un aditivo alimentario o fármaco como enterosorbente.
Las películas de dióxido de silicio producidas artificialmente se utilizan como aislante en la producción de microcircuitos y otros componentes electrónicos.
También se utiliza para la producción de cables de fibra óptica. Se utiliza sílice fundida pura con algunos ingredientes especiales añadidos.
El filamento de sílice también se utiliza en los elementos calefactores de los cigarrillos electrónicos, ya que absorbe bien el líquido y no se destruye con el calentamiento de la bobina.
Los grandes cristales de cuarzo transparente se utilizan como piedras semipreciosas; Los cristales incoloros se llaman cristal de roca, los cristales violetas se llaman amatistas y los amarillos se llaman citrino.
En microelectrónica, el dióxido de silicio es uno de los materiales principales. Se utiliza como capa aislante y también como revestimiento protector. Se obtiene en forma de películas delgadas mediante oxidación térmica del silicio, deposición química de vapor y pulverización catódica con magnetrón.
sílices porosas
Las sílices porosas se obtienen mediante diversos métodos.
El silocromo se obtiene agregando aerosil, que, a su vez, se obtiene quemando silano (SiH 4). El silocromo se caracteriza por su alta pureza y baja resistencia mecánica. El tamaño característico de la superficie específica es de 60-120 m²/g. Se utiliza como sorbente en cromatografía, relleno de caucho y catálisis.
El gel de sílice se obtiene secando gel de ácido silícico. En comparación con el silocromo, tiene una pureza menor, pero puede tener una superficie extremadamente desarrollada: normalmente de 300 m²/g a 700 m²/g.
El aerogel de silicio está compuesto aproximadamente en un 99,8% por aire y puede tener una densidad de hasta 1,9 kg/m³ (sólo 1,5 veces la densidad del aire).
