Оксид кремнію
Для хімічного елемента з порядковим номером 14, що знаходиться в таблиці Менделєєва в IV групі 3 періоди і III ряду, можливе утворення двох оксидів кремнію, що складаються з двох елементів Si і O:
- монооксид кремнію, в якому Si двухвалентен, хімічна формула цього окісда може бути представлена, як SiO;
- діоксид кремнію - це вищий оксид кремнію, в якому Si чотиривалентний, хімічна формула його записується, як SiO2.
Кремній (IV) оксид по зовнішньому вигляду являє собою прозорі кристали. Щільність SiO2 дорівнює 2,648 г / см³-. Речовина плавиться в межах температур вiд 1600 до 1725 ° С, кипить при температурі 2230 ° С.
Оксид кремнію SiO2 був відомий своєю твердістю і міцністю з давніх часів, найбільш поширений в природі у вигляді піску або кварцу, а також в клітинних стінках діатомових водоростей. Речовина має багато поліморфних модифікацій, найбільш часто зустрічається в двох видах:
- кристалічний - у вигляді природного мінералу кварцу, а також його різновидів (халцедон, гірський кришталь, яшма, агат, кремінь) - кварц є основою кварцових пісків, це незамінний будівельний матеріал і сировину для силікатної промисловості;
- аморфний зустрічається у вигляді природного мінералу опала, склад якого можна описати формулою SiO2 • nH2O- землистими формами аморфного SiO2 є трепел (гірська мука, інфузорна земля) або діатоміт- штучний аморфний безводний кремнезем - це силікагель, який виготовляють з метасилікат натрію.
Оксид кремнію SiO2 є кислотним оксидом. Саме цей фактор визначає його хімічні властивості.
Фтор реагує з двоокисом кремнію: SiO2 + 4F - SiF4 + O2 з утворенням безбарвного газу тетрафторида кремнію і кисню, в той час як інші гази (галогени Cl2, Br2, I2) реагують менш активно.
Оксид кремнію IV взаємодіє з плавиковою кислотою з отриманням кремнефтористоводородной кислоти: SiO2 + 6HF - H2SiF6 + 2H2O. Ця властивість використовується в напівпровідниковій промисловості.
Кремній (IV) оксид розчиняється в гарячій концентрованої або розплавленої лугу з утворенням силікату натрію: 2NaOH + SiO2 - Na2SiO3 + H2O.
Двоокис кремнію реагує з основними оксидами металів (наприклад, з оксидами натрію, калію, свинцю (II), цинку або сумішшю оксидів, що використовується у виробництві скла). Для прикладу можна навести реакції окису натрію і SiO2, в результаті яких можуть утворюватися: ортосілікат натрію 2Na2O + SiO2 - Na4SiO4, силікат натрію Na2O + SiO2 - Na2SiO3, і скло Na2O + 6SiO2 + XO - Na2O: XO: 6SiO2. Прикладами такого скла, має комерційне значення, є натрій-кальциевое скло, боросиликатное скло, свинцеве скло.
Двоокис кремнію при високих температурах взаємодіє з кремнієм, в результаті виходить газоподібний монооксид: Si + SiO2 - 2SiO ^.
Найчастіше оксид кремнію SiO2 використовується для виробництва елементарного кремнію. Процес взаємодії з елементарним вуглецем протікає при високій температурі в печі електродуги: 2C + SiO2 - Si + 2CO. Він досить енергоємний. Однак його продукт використовується в напівпровідниковій техніці для виготовлення сонячних батарей (Перетворюють світлову енергію в електричну). Також чистий Si застосовується в металургії (у виробництві жаростійких і кислототривких кременистих сталей). Отриманий таким чином елементарний кремній необхідний для отримання чистої двоокису кремнію, яка має велике значення для ряду галузей промисловості. Натуральний SiO2 використовується у вигляді піску в тих виробництвах, де не потрібно його висока чистота.
При вдиханні тонко подрібненої пилу кристалічного SiO2, навіть в дуже малих кількостях (до 0,1 мг / м³-), з плином часу може розвинутися силікоз, бронхіт або рак. Пил стає небезпечною при попаданні в легені, постійно їх дратує, скорочуючи тим самим їх функцію. В організмі людини оксид кремнію у вигляді кристалічних часток не розчиняється протягом клінічно значущих періодів часу. Цей ефект може створити ризик професійних захворювань для людей, які працюють з піскоструминної обробкою обладнання або продуктами, які містять порошок кристалічного оксиду кремнію. Діти, астматики будь-якого віку, які страждають на алергію, а також люди похилого віку можуть захворіти набагато швидше.
