Silikon ditemukan dan diperoleh pada tahun 1823 oleh ahli kimia Swedia Jens Jacob Berzelius.
Unsur terbanyak kedua di kerak bumi setelah oksigen (27,6% massa). Ditemukan dalam senyawa.
|
Struktur atom silikon dalam keadaan dasar 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 |
Struktur atom silikon dalam keadaan tereksitasi 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 Keadaan oksidasi: +4, -4. |
Alotropi silikon
Silikon amorf dan kristal diketahui.
Silikon polikristalin
Kristal – zat abu-abu gelap dengan kilau logam, kekerasan tinggi, rapuh, semikonduktor; ρ = 2,33 g/cm 3, t°pl. =1415°C; sampai mendidih. = 2680°C.
Ia memiliki struktur seperti berlian dan membentuk ikatan kovalen yang kuat. Lembam.
Amorf - serbuk berwarna coklat, higroskopis, struktur seperti berlian, ρ = 2 g/cm 3, lebih reaktif.
Mendapatkan silikon
1) Industri – memanaskan batubara dengan pasir:
2C + SiO 2 t˚ → Si + 2CO
2) Laboratorium – memanaskan pasir dengan magnesium:
2Mg + SiO 2 t ˚ → Percobaan Si + 2MgO
Sifat kimia
Non-logam yang khas, lembam.
Sebagai agen pereduksi:
1) Dengan oksigen
Si 0 + O 2 t ˚ → Si +4 O 2
2) Dengan fluor (tanpa pemanasan)
Si 0 + 2F 2 →SiF 4
3) Dengan karbon
Si 0 + C t ˚ → Si +4 C
(SiC - carborundum - keras; digunakan untuk menunjuk dan menggiling)
4) Tidak berinteraksi dengan hidrogen.
Silana (SiH 4) diperoleh dengan penguraian logam silisida dengan asam:
Mg 2 Si + 2H 2 SO 4 → SiH 4 + 2MgSO 4
5) Tidak bereaksi dengan asam (Thanya dengan asam fluorida Ya+4 HF= SIF 4 +2 H 2 )
Hanya larut dalam campuran asam nitrat dan asam fluorida:
3Si + 4HNO3 + 18HF →3H2 + 4NO + 8H2O
6) Dengan basa (bila dipanaskan):
Sebagai zat pengoksidasi:
7) Dengan logam (silicide terbentuk):
Si 0 + 2Mg t ˚ →Mg 2 Si -4
Silikon banyak digunakan dalam elektronik sebagai semikonduktor. Penambahan silikon pada paduan meningkatkan ketahanan terhadap korosi. Silikat, aluminosilikat dan silika merupakan bahan baku utama untuk produksi kaca dan keramik, serta untuk industri konstruksi.Silikon dalam teknologi
Penerapan silikon dan senyawanya
Silan - SiH 4
Properti fisik: Gas tidak berwarna, beracun, mp. = -185°C, t°mendidih. = -112°C.
Persiapan asam silikat
Pengaruh asam kuat pada silikat - Na 2 SiO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 SiO 3 ↓
Sifat kimia:
Ketika dipanaskan, ia terurai: H 2 SiO 3 t ˚ → H 2 O + SiO 2
Garam asam silikat - silikat.
1) dengan asam
Na 2 SiO 3 +H 2 O+CO 2 =Na 2 CO 3 +H 2 SiO 3
2) dengan garam
Na 2 SiO 3 +CaCl 2 =2NaCl+CaSiO 3 ↓
3) Silikat yang menyusun mineral dihancurkan dalam kondisi alami di bawah pengaruh air dan karbon monoksida (IV) - pelapukan batuan:
(K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2)(feldspar) + CO 2 + 2H 2 O → (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O)(kaolinit (tanah liat)) + 4SiO 2 (silika (pasir)) + K2CO3
Penerapan senyawa silikon
Senyawa silikon alami - pasir (SiO 2) dan silikat digunakan untuk produksi keramik, kaca dan semen.
|
Keramik |
|
|
Porselen= kaolin + tanah liat + kuarsa + feldspar. Tempat kelahiran porselen adalah Cina, dimana porselen sudah dikenal pada tahun 220. Pada 1746, produksi porselen dimulai di Rusia.
|
faience - dari nama kota Faenza di Italia. Dimana keahlian kerajinan keramik mulai berkembang pada abad ke 14 dan 15. Tembikar berbeda dari porselen dalam kandungan tanah liatnya yang lebih tinggi (85%) dan suhu pembakaran yang lebih rendah. |
TOPIK: Silikon oksida (VI). Asam silikat.
TARGET: Siswa harus mempelajari sifat-sifat silikon(VI) oksida dan
asam silikat dengan analogi dengan karbon dan senyawanya,
pastikan bahwa sifat-sifatnya merupakan konsekuensi dari struktur zat;
PERALATAN: Na2SiO3, HCl, koleksi “Mineral dan Batuan”, PSHE.
SELAMA KELAS.
SAYA . HAI momen organisasi.
II .Memeriksa pekerjaan rumah.
Teman-teman! Pada pelajaran terakhir kita mempelajari silikon, memberikan ciri-cirinya sebagai unsur kimia dan zat sederhana. Ingat di mana silikon ditemukan di alam? Silikon merupakan salah satu unsur terbanyak di kerak bumi, menduduki peringkat kedua setelah oksigen (26-27%). Silikon adalah elemen utama dalam kingdom batuan. Silika SiO2 – bagian utama dari pasir, Al2O3 2SiO2 2H2O – kaolinit, bagian utama dari tanah liat,
K2O Al2O3 6SiO2 – feldspar (ortoklas). Pada sebagian besar organisme kandungan silikonnya rendah. Namun, beberapa rumput laut mengakumulasi silikon dalam jumlah besar - ini adalah diatom; pada hewan, spons silikon mengandung banyak silikon.
Teman-teman! Apa sifat fisik silikon?
Silikon amorf dan kristal diketahui. Silikon kristal memiliki kilau logam, tahan api, sangat keras, memiliki kisi kristal atom, dan konduktivitas listrik dapat diabaikan. (pada suhu kamar 1000 kali< чем у ртути). Температура плавления 14200С, температура кипения 26200С.
Sebutkan bidang penerapan silikon (Sebagian besar Si digunakan dalam produksi baja silikon, yang memiliki ketahanan panas tinggi dan ketahanan asam. Kristal silikon adalah semikonduktor, oleh karena itu digunakan sebagai penyearah dan penguat arus, dalam fotosel.)
Sekarang mereproduksi pada lembaran kertas sifat kimia silikon dan produksinya di laboratorium dan industri.
AKU AKU AKU . Mempelajari materi baru.
1.Struktur kisi kristal SiO2.
2.Berada di alam.
3. Sifat fisik.
4. Sifat kimia.
5.Aplikasi.
6.Asam silikat.
1).Struktur kisi kristalSiO2 .
SiO2 adalah analog karbon. Oksidanya yang lebih tinggi adalah CO2 dan SiO2. CO2 adalah gas, titik leleh 56,60C, kisi kristal molekul, terdiri dari molekul-molekul individu yang tidak terhubung satu sama lain, dan SiO2 berbentuk padat, memiliki titik leleh tinggi = 17280C, kisi kristal atom di mana setiap atom silikon berada terhubung ke empat atom oksigen.
Oleh karena itu, silikon oksida memiliki satu molekul raksasa (SiO2)n, namun untuk kemudahan notasi kita menulis SiO2.
2)Berada di alam.
Senyawa silikon yang stabil adalah silikon(VI) oksida, yang disebut silika. Itu terjadi dalam keadaan kristal, kriptokristalin dan amorf. Lebih banyak SiO2 dalam keadaan kristal.
SiO2 – silika
kristal kriptokristalin amorf
(mineral – kuarsa) (opal, jasper, batu akik, batu api) (tripod)
Kristal - Ditemukan di alam dalam bentuk mineral kuarsa. Kuarsa juga merupakan bagian dari batuan - granit dan gneiss. Pasir biasa terdiri dari butiran kecil kuarsa. Pasir murni berwarna putih, disebut pasir kuarsa, dan pasir sungai biasa mengandung kotoran besi sehingga berwarna kuning. Kristal kuarsa individu transparan adalah kristal batu. Kristal batu yang diwarnai ungu karena pengotor disebut kecubung, dan berwarna kecoklatan disebut smoky topaz. Itu adalah perhiasan. Kuarsa cair berubah menjadi kaca bening saat didinginkan. Kaca kuarsa tidak memancarkan sinar ultraviolet.
Kriptokristalin Senyawa silika antara lain opal, jasper, batu akik, dan batu api. Opal dan batu akik memiliki warna yang indah. Mereka digunakan untuk mendekorasi metro Moskow. Batu api adalah mineral keras yang pecah menjadi potongan-potongan tajam ketika dipukul, dan ini memainkan peran penting dalam sejarah perkembangan masyarakat manusia. Mineral ini digunakan untuk membuat perkakas.
Amorf SiO2 kurang umum di alam. Cangkang beberapa diatom tersusun dari SiO2 amorf dan akumulasi cangkang tersebut membentuk endapan besar di beberapa tempat, disebut tanah infusor atau tripoli (diatomit).
3) Sifat fisik.
SiO2 adalah padatan kristal.
4) Sifat kimia.
Umum:
a) bereaksi dengan basa pada suhu.
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
b) pada suhu bereaksi dengan oksida basa
SiO2 + CaO = CaSiO3
Spesifik.
a) tidak berinteraksi dengan air.
b) dengan meningkatnya suhu, ia menggantikan lebih banyak oksida yang mudah menguap dari garam.
CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2
c) bereaksi dengan asam fluorida
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O
tetrafluorida
5) Aplikasi.
1.Kuarsa – produksi kaca, peralatan gelas kimia.
2.Trepel - dalam konstruksi, sebagai isolator panas dan bahan peredam suara.
3. Dekorasi.
4. Produksi batu bata pasir-kapur.
5. Produk keramik.
6) Asam silikat.
Berdasarkan tabel kelarutan, H2SiO3 merupakan salah satu asam yang tidak larut.
Itu dapat diperoleh dengan mereaksikan larutan garamnya dengan asam.
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
murid endapan
2Na++ SiO32- + 2H+ + 2Cl- = 2Na+ + 2Cl-+ H2SiO3↓
2H+ + SiO32- = H2SiO3↓
Dengan air, asam silikat membentuk larutan koloid. Ini adalah asam yang lebih lemah, bahkan lebih lemah dari asam karbonat, rapuh, dan secara bertahap terurai ketika dipanaskan.
H2SiO3 = H2O + SiO2
VI. Konsolidasi. Menonton bagian I film “Silicon (VI) Oxide”
V. Pekerjaan rumah– sinopsis, §35,36.
Soal 1 baris.
Berapa banyak karbon monoksida (VI) yang akan dilepaskan (dalam liter) jika natrium karbonat menyatu dengan 62 g silika yang mengandung 3% pengotor senyawa besi.
Diberikan: 1 mol x
m (SiO2) = 62 gram. Na2CO3+ SiO2= Na2SiO3 + CO2
Ѡ(kira-kira) – 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 liter.
Soal baris II.
Berapa banyak Si(IV) oksida yang mengandung 0,2 fraksi massa pengotor yang diperlukan untuk memperoleh 6,1 g natrium silikat?
Diberikan: x 0,05
m (Na2SiO3) = 6,1 gram. SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
Ѡ(kira-kira) =20% 1 mol 1 mol
m (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 mol
m = M · υ = 60 · 0,05 = 3 gram.
100% - 20% = 80%
mts. V. = .mch. V. / Ѡ · 100% = 30/80 · 100 = 3,75 gram.
Soal III baris.
Ketika 120 g SiO2 berinteraksi dengan 106 g Na2CO3, CO2 dilepaskan. Berapa massa gas yang terbentuk?
Diberikan: 1mol x
m (SiO2) = 120g 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 (tidak mencukupi)
υ (SiO2) = 120/60 = 2 mol (g)
V(CO2) = 1 mol
m (CO2) = M · υ = 44 · 1 = 44g.
Perwakilan kedua dari unsur-unsur subkelompok utama golongan IV (golongan IVA) dari Tabel Periodik D.I.
Di alam, silikon merupakan unsur kimia terbanyak kedua setelah oksigen. Lebih dari seperempat kerak bumi terdiri dari senyawa-senyawanya. Senyawa silikon yang paling umum adalah silikon oksida (IV) SiO 2, nama lainnya adalah silika.
Di alam, ia membentuk mineral kuarsa (Gbr. 158), banyak varietasnya - kristal batu dan bentuk ungunya yang terkenal - batu kecubung, serta batu akik, opal, jasper, kalsedon, akik, dikenal sebagai hias dan semi mulia batu. Pasir biasa dan pasir kuarsa juga terdiri dari silikon (IV) oksida.
Beras. 158.
Kristal kuarsa tertanam dalam dolomit
Orang primitif membuat perkakas dari berbagai jenis mineral berbahan dasar silikon (IV) oksida (batu api, kalsedon, dll.). Batu api, batu yang tidak mencolok dan tidak terlalu tahan lama inilah yang menandai dimulainya Zaman Batu - zaman perkakas batu api (Gbr. 159). Ada dua alasan untuk hal ini: prevalensi dan ketersediaan batu api, serta kemampuannya membentuk ujung tajam saat terkelupas.
Beras. 159.
Alat Zaman Batu
Jenis senyawa silikon alami yang kedua adalah silikat. Diantaranya, yang paling umum adalah aluminosilikat (jelas silikat ini mengandung unsur kimia aluminium). Aluminosilikat termasuk granit, berbagai jenis tanah liat, dan mika. Silikat yang tidak mengandung aluminium, misalnya, asbes, yang digunakan untuk membuat kain tahan api.
Silikon (IV) oksida SiO 2 sangat penting bagi kehidupan tumbuhan dan hewan. Ini memberi kekuatan pada batang tanaman dan penutup pelindung hewan (Gbr. 160). Berkat dia, alang-alang, alang-alang dan ekor kuda berdiri sekuat bayonet, daun-daun alang yang tajam dipotong seperti pisau, tunggul di ladang yang dipotong tertusuk seperti jarum, dan batang serealia begitu kuat sehingga tidak memungkinkan ladang di ladang untuk ditusuk. berbaring dari hujan dan angin. Sisik ikan, cangkang serangga, sayap kupu-kupu, bulu burung, dan bulu binatang awet karena mengandung silika.
Beras. 160.
Silikon (IV) oksida memberi kekuatan pada batang tanaman dan lapisan pelindung hewan
Senyawa silikon memberikan kehalusan dan kekuatan pada rambut dan kuku manusia.
Silikon juga merupakan bagian dari organisme hidup tingkat rendah - diatom dan radiolaria, bongkahan materi hidup paling halus yang menciptakan kerangka keindahannya yang tak tertandingi dari silika (Gbr. 161).
Beras. 161.
Kerangka diatom (a) dan radiolaria (b) terdiri dari silika
Sifat silikon. Anda menggunakan mikrokalkulator dengan baterai surya dan karena itu memiliki pemahaman tentang silikon kristal. Ini adalah semikonduktor. Berbeda dengan logam, konduktivitas listriknya meningkat seiring meningkatnya suhu. Panel surya dipasang di satelit, pesawat luar angkasa, stasiun, dan atap rumah (Gbr. 162), mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Mereka menggunakan kristal semikonduktor, terutama silikon. Sel surya silikon dapat mengubah hingga 10% energi matahari yang diserap menjadi listrik.
Beras. 162.
Baterai surya di atap rumah
Silikon terbakar dalam oksigen, membentuk silikon oksida (IV) yang sudah dikenal:
Karena silikon bukan logam, jika dipanaskan, silikon akan bergabung dengan logam membentuk silisida, misalnya:
Silisida mudah terurai oleh air atau asam, melepaskan senyawa gas hidrogen silikon - silan:
Tidak seperti hidrokarbon, silan secara spontan terbakar di udara dan terbakar membentuk silikon (IV) oksida dan air:
Meningkatnya reaktivitas silan dibandingkan dengan metana CH4 dijelaskan oleh fakta bahwa ukuran atom silikon lebih besar daripada karbon, sehingga ikatan kimia Si-H kurang kuat dibandingkan ikatan CH.
Silikon bereaksi dengan larutan alkali pekat, membentuk silikat dan hidrogen:
Silikon diperoleh dengan mereduksinya dari silikon (IV) oksida dengan magnesium atau karbon:
Silikon oksida (IV), atau silikon dioksida, atau silika SiO 2, seperti CO 2, adalah oksida asam. Namun, tidak seperti CO2, ia tidak memiliki molekul, melainkan kisi kristal atom. Oleh karena itu, SiO 2 merupakan zat padat dan tahan api. Ia tidak larut dalam air dan asam, kecuali, seperti yang Anda ketahui, asam fluorida, tetapi bereaksi pada suhu tinggi dengan basa membentuk garam asam silikat - silikat:
Silikat juga dapat diperoleh dengan menggabungkan silikon (IV) oksida dengan oksida logam atau karbonat:
Natrium dan kalium silikat disebut gelas larut. Larutan berairnya adalah lem silikat yang terkenal.
Dari larutan silikat, dengan aksi asam yang lebih kuat - klorida, sulfat, asetat, dan bahkan karbonat, diperoleh asam silikat H 2 SiO 3 (Gbr. 163):
Beras. 163. Reaksi kualitatif terhadap ion silikat
Oleh karena itu, H 2 SiO 3 adalah asam yang sangat lemah. Ia tidak larut dalam air dan keluar dari campuran reaksi dalam bentuk endapan agar-agar, kadang-kadang secara kompak mengisi seluruh volume larutan, mengubahnya menjadi massa semi padat yang mirip dengan jeli atau jeli. Ketika massa ini mengering, terbentuk zat yang sangat berpori - silika gel, yang banyak digunakan sebagai adsorben - penyerap zat lain.
Percobaan laboratorium No.40
Persiapan asam silikat dan studi sifat-sifatnya
Aplikasi Silikon. Anda sudah tahu bahwa silikon digunakan untuk memproduksi bahan semikonduktor, serta paduan tahan asam. Ketika pasir kuarsa menyatu dengan batu bara pada suhu tinggi, silikon karbida SiC terbentuk, yang kekerasannya kedua setelah berlian. Oleh karena itu, digunakan untuk mengasah pemotong mesin pemotong logam dan memoles batu mulia.
Kuarsa cair digunakan untuk membuat berbagai wadah kimia kuarsa, yang dapat menahan suhu tinggi dan tidak retak saat mengalami pendinginan mendadak.
Senyawa silikon berfungsi sebagai dasar produksi kaca dan semen.
Kaca jendela biasa mempunyai komposisi yang dapat dinyatakan dengan rumus Na 2 O CaO 6 SiO 2. Itu diproduksi di tungku kaca khusus dengan menggabungkan campuran soda, batu kapur dan pasir.
Ciri khas kaca adalah kemampuannya untuk melunakkan dan, dalam keadaan cair, mengambil bentuk apa pun yang dipertahankan saat kaca mengeras. Produksi peralatan makan dan produk kaca lainnya didasarkan pada hal ini.
Berbagai bahan tambahan memberikan kualitas tambahan pada kaca. Jadi, dengan memasukkan timbal oksida, kaca kristal diperoleh, kromium oksida mewarnai kaca menjadi hijau, oksida kobalt menjadi biru, dll. (Gbr. 164).
Beras. 164.
Produk kaca berwarna
Kaca adalah salah satu penemuan tertua umat manusia. Sudah 3-4 ribu tahun yang lalu, produksi kaca dikembangkan di Mesir, Suriah, Phoenicia dan wilayah Laut Hitam.
Kaca merupakan bahan tidak hanya bagi pengrajin, tetapi juga bagi seniman. Para ahli Roma Kuno mencapai kesempurnaan yang tinggi, yang tahu cara mendapatkan kaca berwarna dan membuat mosaik dari potongannya.
Beras. 165.
Kaca berwarna di Katedral Notre Dame, Chartres
Karya seni yang terbuat dari kaca adalah atribut wajib dari setiap museum besar, dan jendela kaca patri berwarna pada gereja dan panel mosaik adalah contoh nyata dari hal ini (Gbr. 165). Di salah satu gedung Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia cabang St. Petersburg terdapat potret mosaik Peter I, yang dibuat oleh M. V. Lomonosov (Gbr. 166).
Beras. 166.
Potret mosaik Peter I
Area penerapan kaca sangat luas. Ini adalah jendela, botol, lampu, kaca cermin; kaca optik - dari kacamata hingga kacamata kamera; lensa instrumen optik yang tak terhitung jumlahnya - dari mikroskop hingga teleskop.
Bahan penting lainnya yang diperoleh dari senyawa silikon adalah semen. Itu diperoleh dengan menyinter tanah liat dan batu kapur dalam tanur putar khusus.
Jika bubuk semen dicampur dengan air, pasta semen akan terbentuk, atau, sebagaimana disebut oleh para pembangun, “mortar semen”, yang secara bertahap mengeras. Ketika pasir atau batu pecah ditambahkan ke semen sebagai pengisi, beton diperoleh. Kekuatan beton meningkat jika rangka besi dimasukkan ke dalamnya - beton bertulang diperoleh, dari mana panel dinding, balok lantai, rangka jembatan, dll.
Industri silikat menghasilkan kaca dan semen. Ini juga memproduksi keramik silikat - batu bata, porselen (Gbr. 167), gerabah, dan produk yang dibuat darinya.
Beras. 167.
Porselen
Penemuan silikon. Walaupun pada zaman dahulu masyarakat banyak menggunakan senyawa silikon dalam kehidupan sehari-hari, silikon sendiri pertama kali diperoleh pada tahun 1824 oleh ahli kimia asal Swedia J. Ya. Namun, 12 tahun sebelumnya, silikon diperoleh oleh J. Gay-Lussac dan L. Thénard, namun sangat terkontaminasi dengan kotoran.
Nama latin silicium berasal dari kata latin silex - “flint”. Nama Rusia "silikon" berasal dari bahasa Yunani krimnos - "tebing, batu".
Kata-kata dan konsep baru
- Senyawa silikon alami: silika, kuarsa dan varietasnya, silikat, aluminosilikat, asbes.
- Signifikansi biologis silikon.
- Sifat silikon: semikonduktor, interaksi dengan oksigen, logam, alkali.
- Silan.
- Silikon(IV) oksida. Struktur dan sifat-sifatnya: interaksi dengan alkali, oksida basa, karbonat dan magnesium.
- Asam silikat dan garamnya. Kaca larut.
- Penerapan silikon dan senyawanya.
- Kaca.
- Semen.
Tugas untuk pekerjaan mandiri
Silikon IV oksida TU 6-09-3379-79
SiO2
silika (silika, SiO2; lat. silika) - silikon (IV) oksida. Kristal tak berwarna dengan titik leleh +1713…+1728 °C, memiliki kekerasan dan kekuatan tinggi.
Silikon dioksida merupakan komponen utama dari hampir semua batuan terestrial, khususnya tanah diatom. 87% massa litosfer terdiri dari silika dan silikat. Dalam darah dan plasma manusia, konsentrasi silika adalah 0,001% berat.
Properti
- Milik kelompok oksida asam.
- Ketika dipanaskan, ia bereaksi dengan oksida basa dan basa.
- Bereaksi dengan asam fluorida.
- SiO 2 termasuk dalam kelompok oksida pembentuk kaca, yaitu rentan terhadap pembentukan kaca leleh yang sangat dingin.
- Salah satu dielektrik terbaik (tidak menghantarkan arus listrik jika tidak mengandung kotoran dan tidak memanas).
Polimorfisme
Silikon dioksida memiliki beberapa polimorf.
Yang paling umum di permukaan bumi - α-kuarsa - mengkristal dalam sistem trigonal. Dalam kondisi normal, silikon dioksida paling sering ditemukan dalam polimorf α-kuarsa, yang pada suhu di atas +573 °C berubah menjadi β-kuarsa secara reversibel. Dengan peningkatan suhu lebih lanjut, kuarsa berubah menjadi tridimit dan kristobalit. Polimorf ini stabil pada suhu tinggi dan tekanan rendah.
Ada juga bentuk di alam - opal, kalsedon, kuarsa, lutesit, kuarsa autigenik, yang termasuk dalam kelompok silika. Opal (SiO 2 *nH 2 O) pada bagian tipis tidak berwarna, isotropik, memiliki relief negatif, disimpan di reservoir laut, dan merupakan bagian dari banyak batuan mengandung silika. Kalsedon, kuarsa, lutesit - SiO 2 - adalah jenis kuarsa kriptokristalin. Mereka membentuk agregat berserat, mawar, sferulit, tidak berwarna, kebiruan, kekuningan. Mereka berbeda satu sama lain dalam beberapa sifat - kalsedon dan kuarsin memiliki kepunahan langsung, lutesit memiliki kepunahan miring, dan kalsedon memiliki pemanjangan negatif.
Pada suhu dan tekanan tinggi, silikon dioksida pertama-tama berubah menjadi coesite (yang disintesis oleh ahli kimia Amerika Loring Coes pada tahun 1953), dan kemudian menjadi stishovite (yang disintesis pada tahun 1961 oleh S.M. Stishov, dan pada tahun 1962 ditemukan di kawah meteorit). [ sumber tidak ditentukan 2294 hari ] . Menurut beberapa penelitian, stishovite merupakan bagian penting dari mantel, sehingga pertanyaan tentang jenis SiO 2 mana yang paling umum di Bumi belum memiliki jawaban yang jelas.
Ia juga memiliki modifikasi amorf - kaca kuarsa.
Sifat kimia
Silikon dioksida SiO 2 adalah oksida asam yang tidak bereaksi dengan air.
Tahan secara kimia terhadap asam, tetapi bereaksi dengan gas hidrogen fluorida:
dan asam fluorida:
Kedua reaksi ini banyak digunakan untuk etsa kaca.
Ketika SiO 2 menyatu dengan alkali dan oksida basa, serta dengan karbonat dari logam aktif, silikat terbentuk - garam dari asam silikat yang sangat lemah dan tidak larut dalam air tanpa komposisi konstan dari rumus umum xH 2 O ySiO 2 (cukup sering dalam literatur disebutkan bukan asam silikat, tetapi asam silikat, meskipun sebenarnya kita berbicara tentang zat yang sama).
Misalnya, natrium ortosilikat dapat diperoleh:
kalsium metasilikat:
atau campuran kalsium dan natrium silikat:
Kaca jendela terbuat dari silikat Na 2 CaSi 6 O 14 (Na 2 O·CaO·6SiO2).
Kebanyakan silikat tidak memiliki komposisi yang konstan. Dari semua silikat, hanya natrium dan kalium silikat yang larut dalam air. Larutan silikat ini dalam air disebut gelas cair. Karena hidrolisis, larutan ini dicirikan oleh lingkungan yang sangat basa. Silikat terhidrolisis dicirikan oleh pembentukan larutan yang tidak benar, tetapi koloid. Ketika larutan natrium atau kalium silikat diasamkan, endapan putih agar-agar dari asam silikat terhidrasi mengendap.
Elemen struktur utama silikon dioksida padat dan semua silikat adalah gugus di mana atom silikon Si dikelilingi oleh tetrahedron empat atom oksigen O. Dalam hal ini, setiap atom oksigen terhubung ke dua atom silikon. Fragmen dapat dihubungkan satu sama lain dengan cara yang berbeda. Di antara silikat, menurut sifat ikatan dalam fragmennya, dibagi menjadi pulau, rantai, pita, berlapis, bingkai dan lain-lain.
Kuitansi
Silikon dioksida sintetis diproduksi dengan memanaskan silikon hingga suhu +400...+500 °C dalam atmosfer oksigen, sedangkan silikon dioksidasi menjadi SiO 2 dioksida. Serta oksidasi termal pada suhu tinggi.
Dalam kondisi laboratorium, silikon dioksida sintetik dapat diperoleh melalui aksi asam, bahkan asam asetat lemah, pada silikat larut. Misalnya:
asam silikat segera terurai menjadi air dan SiO 2, yang mengendap.
Silika alami dalam bentuk pasir digunakan dimana kemurnian bahan yang tinggi tidak diperlukan.
Aplikasi
Silikon dioksida digunakan dalam produksi kaca, keramik, bahan abrasif, produk beton, untuk produksi silikon, sebagai pengisi dalam produksi karet, dalam produksi refraktori silika, dalam kromatografi, dll. Kristal kuarsa memiliki sifat piezoelektrik dan oleh karena itu digunakan dalam teknik radio, instalasi ultrasonik, dan korek api. Silikon dioksida tidak berpori amorf digunakan dalam industri makanan sebagai eksipien E551, yang mencegah penggumpalan dan penggumpalan, parafarmasi (pasta gigi), dalam industri farmasi sebagai eksipien (terdaftar di sebagian besar Farmakope), serta bahan tambahan makanan atau obat sebagai enterosorben.
Film silikon dioksida yang diproduksi secara artifisial digunakan sebagai isolator dalam produksi sirkuit mikro dan komponen elektronik lainnya.
Juga digunakan untuk produksi kabel serat optik. Silika leburan murni digunakan dengan beberapa bahan khusus yang ditambahkan ke dalamnya.
Filamen silika juga digunakan dalam elemen pemanas rokok elektronik, karena menyerap cairan dengan baik dan tidak rusak oleh pemanasan koil.
Kristal kuarsa bening besar digunakan sebagai batu semi mulia; Kristal tak berwarna disebut kristal batu, kristal ungu disebut kecubung, dan kristal kuning disebut citrine.
Dalam mikroelektronika, silikon dioksida merupakan salah satu bahan utama. Ini digunakan sebagai lapisan isolasi dan juga sebagai lapisan pelindung. Ini diperoleh dalam bentuk film tipis dengan oksidasi termal silikon, deposisi uap kimia, dan sputtering magnetron.
Silika berpori
Silika berpori diperoleh dengan berbagai metode.
Silokrom diperoleh dengan menggabungkan aerosil, yang selanjutnya diperoleh dengan membakar silan (SiH 4). Silochrome dicirikan oleh kemurnian tinggi dan kekuatan mekanik yang rendah. Ukuran karakteristik permukaan spesifik adalah 60-120 m²/g. Ini digunakan sebagai sorben dalam kromatografi, pengisi karet, dan katalisis.
Silika gel diperoleh dengan mengeringkan gel asam silikat. Dibandingkan dengan silokrom, kemurniannya lebih rendah, tetapi dapat memiliki permukaan yang sangat berkembang: biasanya dari 300 m²/g hingga 700 m²/g.
Silikon aerogel mengandung sekitar 99,8% udara dan dapat memiliki kepadatan hingga 1,9 kg/m³ (hanya 1,5 kali kepadatan udara).
