Silicio e suoi composti: formule
Silicio (Si) è il secondo elemento del sottogruppo principale (A) 4 della tavola periodica, istituito da Dmitri Ivanovich Mendeleev. Il silicio è molto comune in natura, quindi prende il secondo posto (dopo l'ossigeno) in abbondanza. Quindi, senza il silicio e i suoi composti non esisterebbe la crosta terrestre, che è più di un quarto dei composti di questo elemento chimico. Quali sono le caratteristiche del silicio? Quali sono le formule dei suoi composti e la loro applicazione? Quali sono le sostanze più importanti nella loro composizione in silicio? Proviamo a capirlo.
L'elemento silicio e le sue proprietà
Il silicio esiste in natura in diverse modificazioni allotropiche: il silicio in forma cristallina e il silicio amorfo sono i più comuni. Considerare ciascuna di queste modifiche separatamente.
Crystal Silicon
Il silicio in questa modifica è una sostanza grigia piuttosto dura e fragile con una lucentezza d'acciaio. Tale silicio è un semiconduttore; la sua proprietà utile è che, a differenza dei metalli, la sua conduttività elettrica aumenta all'aumentare della temperatura. Il punto di fusione di tale silicio è 1415 ° C. Inoltre, il silicio cristallino non è in grado di dissolversi in acqua e in vari acidi.
L'uso del silicio e dei suoi composti nella modificazione cristallina è incredibilmente vario. Ad esempio, il silicio cristallino fa parte dei pannelli solari installati su veicoli spaziali e tetti. Il silicio è un semiconduttore ed è in grado di convertire l'energia solare in energia elettrica.
Oltre alle celle solari, il silicio cristallino viene utilizzato per creare molti dispositivi elettronici e acciai al silicio.
Silicio amorfo
Il silicio amorfo è una polvere marrone-marrone scuro con struttura simile al diamante. A differenza del silicio cristallino, questa modifica allotropica dell'elemento non ha un ordine rigoroso reticolo cristallino. Nonostante il fatto che il silicio amorfo si sciolga ad una temperatura di circa 1400 ° C, è molto più attivo del cristallino. Il silicio amorfo non conduce corrente e ha una densità di circa 2 g / cm³.
Tale silicio è più spesso usato nell'industria alimentare e nella produzione di medicinali.
Proprietà chimiche del silicio
- La principale proprietà chimica del silicio è la combustione in ossigeno, a seguito della quale si forma un composto estremamente comune - ossido di silicio:
Si + O 2 → SiO 2 (a temperatura).
- Quando riscaldato, il silicio come un non-metallo forma composti con vari metalli. Tali composti sono chiamati siliciuri. Ad esempio:
2Ca + Si → Ca 2 Si (a temperatura).
- I siliciuri, a loro volta, sono facilmente decomposti con acqua o alcuni acidi. Come risultato di questa reazione, si forma uno speciale composto di idrogeno siliconico - gas silano (SiH 4 ):
Mg 2 Si + 4HCl → 2MgCl 2 + SiH 4 .
- Il silicio è anche in grado di interagire con il fluoro (in condizioni normali):
Si + 2F 2 → SiF 4 .
- E quando riscaldato, il silicio interagisce con altri non metalli:
Si + 2Cl 2 → SiCl 4 (400-600 °).
3Si + 2N 2 → Si 3 N 4 (1000 °).
Si + C → SiC (2000 °).
- Inoltre, il silicio, interagendo con alcali e acqua, forma sali, chiamati silicati e gas idrogeno:
Si + 2KOH + H 2 O → K 2 SiO 3 + H 2 .
Tuttavia, analizzeremo la maggior parte delle proprietà chimiche di questo elemento considerando il silicio e i suoi composti, poiché sono le principali sostanze su cui viene utilizzato il silicio e interagiscono con altri elementi chimici. Quindi quali composti di silicio sono i più comuni?
Composti di silicio
In precedenza abbiamo scoperto che cos'è il silicio e quali proprietà possiede. Considerare ora le formule dei composti di silicio.
Con la partecipazione del silicio si produce un enorme numero di composti diversi. Il primo posto nella prevalenza è composto di ossigeno del silicio. SiO 2 e acido silicico insolubile appartengono a questa categoria.
Il residuo acido dell'acido silicico forma vari silicati (ad esempio CaSiO 3 o Al 2 O 3 • SiO 2 ). In tali sali e composti di silicio sopra con ossigeno, l'elemento ha un tipico stato di ossidazione di +4.
Molto comuni sono anche i sali di silicio - siliciuri (Mg 2 Si, NaSi, CoSi) e composti di silicio con idrogeno (ad esempio, gas silano). Il silano, come è noto, si autoincendia nell'aria con l'apparenza di un bagliore abbagliante, e i siliciuri si decompongono facilmente con l'aiuto dell'acqua e di vari acidi.
Considerare più in dettaglio il silicio e i suoi composti, che sono considerati i più comuni.
Diossido di silicio
Un altro nome per questo ossido è la silice. È una sostanza solida e refrattaria che non è solubile in acqua e acidi e ha un reticolo cristallino atomico. In natura, l'ossido di silicio forma minerali e pietre preziose come il quarzo, l'ametista, l'opale, l'agata, il calcedonio, il diaspro, la pietra focaia e alcuni altri.
Vale la pena notare che fu dal silicio che le persone primitive fecero i loro strumenti di lavoro e di caccia. Flint ha segnato l'inizio della cosiddetta Età della Pietra grazie alla sua ampia disponibilità e alla capacità di formare taglienti affilati durante la scheggiatura.
È l'ossido di silicio che produce steli di piante come canne, canne e equiseti, foglie di carice e steli di cereali forti. La silice è anche contenuta nelle coperture protettive di alcuni animali.
Inoltre, costituisce la base della colla silicatica, grazie alla quale vengono creati silicone sigillante e gomma siliconica.
Proprietà chimiche dell'ossido di silicio
Il biossido di silicio interagisce con un numero enorme di elementi chimici - metalli e non metalli. Ad esempio:
- A temperature elevate, la silice interagisce con gli alcali, formando così i sali:
SiO 2 + 2KOH → K 2 SiO 3 + H 2 O (a temperatura).
- Come tipico ossido di acido, questo composto produce silicati come risultato dell'interazione con gli ossidi di vari metalli:
SiO 2 + CaO → CaSiO 3 (a una temperatura).
- O con sali di carbonato:
SiO 2 + K 2 CO 3 → K 2 SiO 3 + CO 2 ↑ (a temperatura).
- Una delle proprietà chimiche più importanti del biossido di silicio è la possibilità di ottenere silicio puro da esso. Questo può essere fatto in due modi: facendo reagire il diossido con magnesio o carbonio:
SiO 2 + 2Mg → 2MgO + Si (a temperatura).
SiO 2 + 2C → Si + 2CO ↑ (a temperatura)
Acido silicico
L'acido silicico è molto debole. È insolubile in acqua e forma un precipitato gelatinoso durante le reazioni, che a volte è in grado di riempire l'intero volume della soluzione. Quando questa miscela si asciuga, è possibile vedere il gel di silice formato, che viene utilizzato come assorbente (assorbitore di altre sostanze).
Il metodo più economico e comune per la produzione di acido silicico può essere espresso utilizzando la formula:
K 2 SiO 3 + 2HCl → 2KCl + H 2 SiO 3 ↓ .
siliciuri
Considerando il silicio e i suoi composti, è molto importante dire dei suoi sali come i siliciuri. Tali composti il silicio si forma con metalli, acquisendo, di regola, nello stesso momento stato di ossidazione -4. Tuttavia, metalli come mercurio, zinco, berillio, oro e argento non sono in grado di interagire con il silicio e di formare siliciuri.
I siliciuri più comuni sono Mg 2 Si, Ca 2 Si, NaSi e alcuni altri.
silicati
Composti come i silicati sono il secondo più abbondante dopo la silice. I silicati di sale sono considerati sostanze piuttosto complesse, poiché hanno una struttura complessa, così come fanno parte della maggior parte dei minerali e delle rocce.
I silicati più comuni in natura - gli alluminosilicati - comprendono granito, mica, vari tipi di argilla. Anche il noto silicato è l'amianto, dal quale vengono prodotti tessuti ignifughi.
Applicazione di silicio
Innanzitutto, il silicio viene utilizzato per ottenere materiali semiconduttori e leghe resistenti agli acidi. Il carburo di silicio (SiC) viene spesso utilizzato per affilare macchine utensili e per levigare pietre preziose.
Gli articoli in quarzo stabile e resistente sono fatti di quarzo fuso.
I composti di silicio sono alla base della produzione di vetro e cemento.
Gli occhiali differiscono l'uno dall'altro nella composizione, in cui il silicio è necessariamente presente. Ad esempio, oltre alla finestra, ci sono refrattario, cristallo, quarzo, colore, fotocromia, ottica, specchio e altro vetro.
Quando il cemento viene miscelato con acqua, si forma una sostanza speciale: una malta cementizia, dalla quale si ottiene successivamente un materiale da costruzione come il calcestruzzo.
L'industria dei silicati è impegnata nella produzione di queste sostanze. Oltre al vetro e al cemento, nell'industria dei silicati si ottengono mattoni, porcellana, terracotta e vari prodotti.
conclusione
Quindi, abbiamo scoperto che il silicio è l'elemento chimico più importante che è diffuso in natura. Il silicio è usato nella costruzione e nelle attività artistiche, oltre che indispensabile per gli organismi viventi. Molte sostanze, dal semplice vetro alla porcellana più pregiata, sono composte da silicio e suoi composti.
Lo studio della chimica ci permette di conoscere il mondo che ci circonda e capire che non tutto ciò che c'è intorno, anche il più magnifico e costoso, è misterioso e misterioso come sembrava. Vi auguriamo successo nella conoscenza scientifica e nello studio di una scienza così meravigliosa come la chimica!