nekrasovI (1114433), страница 204
Текст из файла (страница 204)
Если углерод можно рассматривать квк основной элемент для всей органической жизни, то кремний играет подобную же роль по отношению к твердой земной коре, так как главная часть ее массы состоит из силикатных пород, обычно представляющих собой смеси различных соединений кремния с кислородом и рядом других элементов. Весьма часто встречается и свободная д в у о к и с ь к р е и и и я (э!Оз), главным обрезом в виде обычного песка.'-' Природпая ЯОх служит исходным сырьем для получения всех остальных соединений кремиия.
В элементарном состоянии ои может быть получен восстановлением Б!Оз при высокой температуре магнием. Реакция начинается при поджигвиии смеси тонко измельченных веществ и протекает по схеме ЯОз + 2Мя = 2МяО + Я + 70 ккад з е. Кремний Для освобождения от МяО и избытка ЯОе продукт реакции последовательно обрабатывают соляной и плавиковой кислотами.е е Свойства кремния сильно зависят от величины его частиц. Получаемый при восстановлении 5!Ое магнием аморфныи кремний представляет собой бурый порошок. Перекристаллизовывая его из некоторых расплавленных металлов (например, Еп), можно получить кремний в виде серых, твердых, но довольно хрупких кристаллов с плотностью 2,3 г/см'. Кремний плавится при 14!О и кипит при 2620'С.
Кристаллический кремний является веществом химически довольно инертным, тогда как аморфный значительно более реакционноспособен. С фтором он реагирует уже при обычных условиях, с кислородом, хлором, бромом и серой — около 500'С. При очень высоких температурах кремний способен соединяться с азотом и углеродом. Он растворим во многих расплавленных металлах, причем с некоторыми из ннх (Еп, А1, 8п, РЬ, Ап, Ад н т. д.) химически не взаимодействует, а с другими (Мд, Са, Си, Ге, Р1, В1 и т. д.) образует соединения (например, МяеЯ), называемые силицидами'-и Кислоты на кремний при обычных условиях не действуют '(за исключением смеси НР+НЫОе).
Щелочи с выделением водорода переводят его в соли кремневой кислоты (НеВЮе): 81+ 2ХаОН + НзО = ХазЯОз+ 2Нз Такая реакция протекает даже со слабыми щелочами."-" Наиболее характерным и устойчивым соединением кремния является его двуокись (ЯО.), образование которой из элементов идет с очень большим выделением тепла: Я + Ое = 8!Оз + 218 ккал Двуокись кремния представляет собой бесцветное, очень тугоплавкое тьердое вещество.
Свободная двуокись кремния (иначе, кремнезем, кремневый ангидрид) встречается главным образом в виде минерала к в а р ц а. Загрязненный примесями кварц — обычный песок — является одним из основных продуктов разрушения горных пород и одновременно одним из важнейших строительных материалов, ежегодное мировое потребление которого исчисляется сотнями миллионов тонн. На долю свободной двуокиси кремния приходится приблизительно 12"че! от массы всей земной коры. Гораздо большее количество 8!Ое (около 43% от массы земной коры) химически связано в составе различных горных пород. В общем, следовательно, земная кора более чем наполовину состоит из двуокиси кремния."-и В воде ЯОе практически нерастворнма.
Не действуют на нее и кислоты, за исключением НР, которая реагирует по схеме ВЮз + 4НР = ЯРе + 2НзО Щелочи постепенно переводят ЯОз в раствор, образуя соответствующие соли кремневой кислоты (называемые к р е м н е к я с л ы м и или с и л нк а т а м и), например, по реакции: 8Юе + 2Ь!аОН = ХаеЯОз + НзО Очень мелко раздробленная двуокись кремния быстро растворяется прн кипячении с растворами щелочей, обычно же реакцию получения кремнекислых солей проводят путем сплавлен ия 5!Оз со щелочами плн Х. Четвертая грулла лериаданееиая таете.ны соответствующими карбонатами, из которых при высокой температуре выделяется СО„например, по схеме: ЯОг+ й(агСОг- — МаЯО, + СОг В результате реакция сводится к выделению угольной кислоты кремневой кислотой.
Как правило, кремнекислые соли бесцветны, тугоплавки н практически нерастворимы в воде. К числу немногих растворимых относится )иагЯОл. Соль эту часто называют «растворимым стеклом», а ее водные растворы — «жидким стеклом».»'-'в Так как кремневая кислота очень слаба, «жидкое стекло» показывает в результате гидролиза резко щелочную реакцию, а снликаты слабых оснований гидролизованы в растворе практически нацело. По той же причине кремневая кислота выделяется из растворов своих солей многими другими кислотами, в том числе угольной.
Если в р а с т в о р е угольная кислота выделяет кремневую из ее солей, то п р и н а к з л и в а н и и,' как уже отмечалось выше, происходит обратное выделение. Первое направление обусловлено меньшей силой (степенью диссоциации) кремневой кислоты, второе — ее меньшей летучестью при нагревании.
Так как ряд кислот по их сравнительно ~ летучести может отличаться от ряда тех же кислот по их силе, направления реакций выделения в растворе, с одной стороны, и прн накаливании — с другой, могут быть также различными, что видно хотя бы из приводимой ниже в качестве примера схемы: выявление в растворе НС1 НгБО« НгРО« НгЗ10г выявлении врн нвкнливвннк Свободная кремневая кислота почти нерастворнма в воде (в форме истинного раствора). Однако она легко образует колл оидные растворы и поэтому обычно осаждается только частично. Осадок имеет вид бесцветного студня, причем состав его отвечает не простой формуле НгЯОг или НвЯОь а более общей — и ЯОг.тп НгО со значениями и и т, изменяющимися в зависимости от условий осаждения.
Значениям и» 1 соответствуют различные п о л и к р е м н е в ы е кислоты, производными которых по химическому составу лшгут считаться многие минералы и-'е Соли кремневых кислот известны для гидратных форм с самыми различными значениями и и тп. Продуктами полного или частичного замещения в них водорода на те или иные металлы являются так называемые простые силикаты. Примером их может служить минерал а с б е с т (МпгН,ЯгОв или ЗМпО 2НгО 2%От). Значительно более распространены в природе сложные силикаты, производящиеся главным образом от кислот общей формулы хЭгО, дЯОг зН,О. Важнейшими соединениями этого типа являются олюмосиликаты (где Э вЂ” А1), особенно относящиеся к группе и ол ев ы х ш п а т о в, на долю которых приходится более половины массы земной коры.
Минералы ортоклаз К,А1гЯ«Ом или КгО.А!,Ог.бЯО, а л ь б и т ХагА!гЯ«Ощ» )в)агО А!гОг ° бЯОг а н о р т и т СаА1»Я,Ов» СаО . А1,0, 2ЯОг могут быть названы в качестве основных их представителей."-" Под совместным действием различных природных факторов, главным образом воды и углекислоты, природные силнкзты, алюмоснлн- бвз 4 4. Крелтица киты и т. и. на земной поверхности постепенно разрушаются («вы ветр и в а ются»), причем растворимые продукты уносятся водой в оксан, а нерастворимые частично отлагаются на месте, частично осслают в руслах рек или выносятся в море, Основными нерастворимыми продуктами распада наиболее распространенных в природе алюмосилнкатов являются кварц (61Ог), оседавший в виде п ее к а, и каолаи (НаА!г61гОа или А!гОг 2ЯОг 2НгО), предстввляюцгий собой основу обычных г л пи (окрашенных в бурый цвет примесями окиси железа), а в более чистом состоянии образующий иногда залежи белый глины.
Процесс выветривания алюмосиликата может быть изображен следующей примерной схемой: К А!гЯо01«+ 2НгО + СОг = КгСОз+ Н4А!г6(гОг + 4310» кварц каоакв ортов.таа "ее там вме гаге уегг Соло ее лазе«ее лелотесл Ее есле ег, »» тХ!агСОг + СаСОз + 6ЯО, = 2СОга+ ХагО СаО 6ЯО Смесь исходных веществ нагревают приблизительно ло !660 "С и выдерживают расплавленную массу до полного удаления газов, после чего она пускается в дальнейшую переработку. Хотя стекло в целом практически нерастворимо, однако вола частично разлагает его с поверхности, вымывая преимущественно натрий.
Полобпо воде действуют и кислоты (кроме плавиковой)— стекло, находившееся некоторое время в соприкосновении с водой илп кислотами, дальше практически не разрушается ими. Напротив. пз-за сильного преобладания ЯОг в составе стекла действие на него щелочей имеет дл и тел ь н ы й характер. Поэтому хранящиеся в стеклянных сосулах щелочные жидкости обычно содержат примеси растворимых силикатов. ат — то Галоаднотс производные кремния общей формулы 6!Го могут»ять получены прямым синтезом по схеме Я+ 2Гг = ЯГ». Фтор резгирусг легко, остальные галоиды — лишь при нагревании.
Все галогспиды ЯГ, бесцветны. При обычных условиях Яра газообразсн, ЯС!, и ЯВг: представляют собой жидкости, Я1« — твепдое тело. П< сок и глина создают минеральную основу всех видов почв. Характер последних зависит в основном от условий температуры и влажности данной местности (рис. Х-48).м Из получаемых и с ку с с т в е н- 4" и о нерастворимых в воде силика- к „Щ' с ре .. » тов наиболее важным является ом 'рлтслтомо стекло, известное человечеству еще «'г, С ГЛУбОКОй ДРЕВНОСТИ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
