Оксид кремния какая кристаллическая решетка: Оксид кремния(IV)

Оксид кремния – формула, кристаллическая решетка

4.5

Средняя оценка: 4.5

Всего получено оценок: 103.

4.5

Средняя оценка: 4.5

Всего получено оценок: 103.

Кремний проявляет переменную валентность (II, IV), поэтому может образовывать два оксида кремния – монооксид и диоксид. Они отличаются физическими и химическими свойствами. Подробнее об оксидах кремния говорим в этой статье.

Монооксид

Формула оксид кремния (II) – SiO. Это вязкое, похожее на смолу вещество. Сохраняет аморфное состояние и не окисляется при обычных условиях. Не образует соли, не проводит электричество.

Рис. 1. Монооксид кремния.

Монооксид получают двумя способами:

нагреванием (температура выше 400°C) кремния при недостатке кислорода:
2Si + O₂ → 2SiO;
методом Чохральского при восстановлении диоксида при высоких температурах:
SiO₂ + Si → 2SiO.

В твёрдом состоянии монооксид представляет собой тёмно-коричневый порошок.

Проявляет прочность и инертность в реакциях с кислотами. Растворим в плавиковой кислоте.

Химические свойства монооксида кремния:

разлагается при нагревании:
2SiO → 2Si + O₂;
реагирует с парами воды при нагревании до 500°C:
SiO + H₂O → SiO₂ + H₂;
взаимодействует с углекислым газом при нагревании:
SiO + СО₂ → SiO₂ + CO;
реагирует с хлором при температуре 800°C, образуя жидкий хлорид кремния:
2SiO + 4Cl₂ → 2SiCl₄ + O₂.

Монооксид не встречается на Земле в естественной среде. Однако газообразный монооксид входит в состав межзвёздных пылевых облаков.

Диоксид

Оксид кремния (IV) – SiO₂. Это твёрдое кристаллическое тугоплавкое вещество, нерастворимое в воде. Не проводит электрический ток.

Формулу диоксида имеют песок, кварц, горный хрусталь, яшма, агат, аметист и другие горные породы. Диоксид входит в состав 87 % литосферы.

Рис. 2. Яшма.

Диоксид кремния имеет немолекулярное строение. Кристаллическая решётка состоит из атомов кремния и кислорода, связанных ковалентными связями. К каждому атому кремния присоединено четыре атома кислорода, а каждый атом кислорода связан с двумя атомами кремния.

Рис. 3. Схема строения кристаллической решётки диоксида кремния.

Диоксид можно получить в лаборатории, нагрев кремний до 400-500°C в присутствии кислорода:

Si + O₂ → SiO₂.

Диоксид образуется при действии кислот на растворимые силикаты. В результате образующаяся кремниевая кислота распадается на воду и диоксид:

Na₂SiO₃ + 2CH₃COOH → 2CH₃COONa + H₂SiO₃↓;

H₂SiO₃ → H₂O + SiO₂.

При нормальных условиях реагирует только с плавиковой кислотой. Со щелочами и основными оксидами реагирует при нагревании.

Не реагирует с водой. Основные свойства с химическими уравнениями представлены в таблице.

*Взаимодействие*	*Описание*	*Уравнение*
С неметаллами	Реагирует с водородом и углеродом с образованием кремния и карборунда соответственно	– SiO₂ + 2Н₂ → Si + 2H₂O; – SiO₂ + 3С → SiC + 2CO
С активными металлами	Реагирует при температуре выше 1000°С с образованием кремния. При избытке металла образуются силициды	– SiO₂ + 2Mg → Si + 2MgO; – SiO₂ + 4Mg → Mg₂Si + 2MgO
С фтороводородом	Реагирует с газом и плавиковой кислотой при нормальных условиях	– SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O; – SiO₂ + 6HF → H₂[SiF₆] + 2H₂O
Со щелочами	Сплавляется с образованием силикатов	SiO₂ + 4NaOH → Na₄SiO₄ + 2H₂O
С оксидами	Реагирует при высоких температурах	SiO₂ + MgO → MgSiO₃
С карбонатами щелочных металлов	Взаимодействует при нагревании	SiO₂ + K₂CO₃ → K₂SiO₃ + CO₂

Диоксид кремния используется для производства стекла, силикагеля, бетона.

Что мы узнали?

Кремний образует два оксида – монооксид и диоксид. Монооксид – аморфное вещество, не образующее соли. Взаимодействует при нагревании с водяным паром, углекислым газом, хлором. Разлагается на простые вещества при нагревании. Диоксид – песок и его производные. Это кристаллическое вещество с немолекулярным строением. Не реагирует с водой, кислотами (исключение – плавиковая кислота). Взаимодействует с неметаллами, металлами, фтороводородом, щелочами, оксидами, карбонатами. Оксиды кремния – диэлектрики.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Александр Котков
5/5

Оценка доклада

4.5

Средняя оценка: 4.5

Всего получено оценок: 103.

А какая ваша оценка?

химические и физические свойства, строение, формула соединения

Оксид кремния (IV) или диоксид — что это такое

Определение

Оксид кремния (IV) является твердым веществом с атомной кристаллической решеткой.

Оксид кремния (IV) или диоксид можно встретить в природе в виде следующих минералов:

кварц;
речной песок;
кремнезем;
прочие модификации.

Источник: chemege.ru

Каждый из атомов кремния в кристаллической решетке образует ковалентные связи с четырьмя атомами кислорода. Каждый атом кислорода связан с двумя атомами кремния. В результате формируется кристаллическая решетка атомного (не молекулярного) типа. Формула соединения отражает наименьшее соотношение количества атомов кремния и кислорода в кристалле.

Источник: yaklass.ru

В основном состоянии кремний характеризуется следующей электронной конфигурацией:

+14Si 1s22s22p63s23p2

В возбужденном состоянии электронная конфигурация кремния имеет следующий вид:

+14Si* 1s22s22p63s13p3

Внешний энергетический уровень атома кремния в основном состоянии содержит 2 неспаренных электрона и 1 неподеленную электронную пару. При переходе атома в возбужденное состояние пара электронов распаривается, и количество неспаренных электронов становится равным 4. Степени окисления атома кремния соответствуют интервалу от -4 до +4. Характерными степенями окисления являются -4, 0, +4.

Физические и химические свойства

Свойство

Физические свойства кремния:

твердое, тугоплавкое вещество;
плавится при температуре 1728 °C;
температура кипения равна 2590 °C;
атомная кристаллическая решетка.

Оксид кремния относят к типичным кислотным оксидам. Окислительные свойства вещества проявляются в слабой степени.

Свойство

Будучи кислотным оксидом, диоксид кремния (IV) вступает в химические реакции с растворами и расплавами щелочей, с расплавами основных оксидов. В результате взаимодействия образуются силикаты.

Реакция 1

Взаимодействие диоксида кремния и гидроксида калия:

SiO2+2KOH→K2SiO33+h3O

Реакция 2

Реакция диоксида кремния с оксидом кальция:

SiO2+CaO→CaSiO3

Свойство

Оксид кремния (IV) не вступает в химическую реакцию с водой. Это объясняется нерастворимостью кремниевой кислоты.

Свойство

Оксид кремния (IV) взаимодействует в процессе сплавления с карбонатами щелочных металлов. Данный процесс протекает по правилу, согласно которому при сплавлении происходит вытеснение более летучего оксида (оксида углерода (IV)) из солей менее летучим оксидом (оксидом кремния (IV)).

Реакция 3

Взаимодействие оксида кремния (IV) и карбоната калия сопровождается образованием силиката калия и углекислого газа (оксида углерода IV):

SiO2+K2CO3→K2SiO3+CO2

Свойство

Если рассматривать кислоты, то возможна реакция диоксида кремния только с плавиковой кислотой или фтороводородом в газообразном состоянии.

Реакция 4

В качестве примера можно записать уравнение реакции:

SiO2+6HF(г)=SiF4+h3O

SiO2+6HF(р-р)→h3[SiF6]+2h3O

Свойство

В условиях нагрева до 1000 °C протекает реакция оксида кремния с активными металлами, что сопровождается образованием кремния.

Реакция 5

Взаимодействие оксида кремния и магния приводит к образованию кремния и оксида магния:

SiO2+2Mg→Si+2MgO

Если восстановитель имеется в избытке, то реакция приведет к образованию силицидов:

SiO2+4Mg→Mg2Si+2MgO

Свойство

Оксид кремния (IV) взаимодействует с неметаллами.

Реакция 6

Реакция оксида кремния (IV) и водорода в жестких условиях сопровождается проявлением окислительных свойств со стороны оксида кремния:

SiO2+2Н2→Si+2Н2O

Реакция 7

Взаимодействие оксида кремния с углеродом с образованием карборунда и угарного газа:

SiO2+3С→SiС+2СО

Реакция 8

В процессе сплавления оксид кремния вступает в химическую реакцию с фосфатом кальция и углем (эта реакция используется в промышленном процессе получения фосфора):

3SiO2+Ca3(PO4)2+5C→3CaSiO3+5CO+2P

Получение и применение

Диоксид кремния широко распространен в земной коре, поэтому в промышленности в качестве его источника используют природные минералы.

Для получения аморфного кремния в лабораторных условиях прокаливают смесь из металлического магния и диоксида кремния. Перед постановкой опыта диоксид кремния тщательно измельчают. Когда смесь нагревается, начинает протекать активная химическая реакция. В результате образуется аморфный кремний как один из продуктов этого процесса.

Реакция 9

SiO2+2Mg→Si+2MgO

Примечание

Впервые кремний в свободном состоянии получил Я. Берцелиус в 1822 году. Латинское слово «силиций» является производным от латинского понятия «sileх», значение которого — «кремень».

Еще одним методом синтеза кремния в лабораторных условиях является восстановление с помощью алюминия.

Реакция 10

3SiO2+4Al→3Si+2Al2O3

Перечисленные способы получения кремния не являются эффективными в промышленных масштабах. Это связано с высокой ценой на алюминий и магний. По этой причине были разработаны другие способы синтеза вещества.

Вещество восстанавливают из оксида коксом, используя электрические печи. В результате получают кремний, насыщенный примесями карбидов кремния. Данный материал имеет ограниченные сферы применения. К примеру, такой продукт не подходит для производства микросхем.

Реакция 11

SiO2+2C→Si+2CO

Получить более чистый материал можно с помощью восстановления тетрахлорида кремния цинком или водородом при нагревании до 1200 °C.