Аксід крэмнію

Для хімічнага элемента з парадкавым нумарам 14, які знаходзіцца ў табліцы Мендзялеева ў IV групе 3 перыяду і III шэрагу, магчыма адукацыя двух аксідаў крэмнія, якія складаюцца з двух элементаў Si і O:

• моноксид крэмнія, у якім Si двухвалентен, хімічная формула гэтага окисда можа быць прадстаўлена, як SiO;
• дыяксід крэмнія - гэта вышэйшы аксід крэмнію, у якім Si четырехвалентен, хімічная формула яго запісваецца, як SiO2.

Крэмній (IV) аксід па знешнім ўвазе ўяўляе сабой празрыстыя крышталі. Шчыльнасць SiO2 раўняецца 2,648 г / см³. Рэчыва плавіцца ў межах тэмператур ад 1600 да 1725 ° С, кіпіць пры тэмпературы 2230 ° С.

Аксід крэмнію SiO2 быў вядомы сваёй цвёрдасцю і трываласцю са старажытных часоў, найбольш распаўсюджаны ў прыродзе ў выглядзе пяску або кварца, а таксама ў клеткавых сценках дыатамавая водарасцяў. Рэчыва мае шмат паліморфных мадыфікацый, найбольш часта сустракаецца ў двух відах:

• крышталічны - у выглядзе прыроднага мінерала кварца, а таксама яго разнавіднасцяў (халцэдон, горны крышталь, яшма, агат, крэмень); кварц з'яўляецца асновай кварцавых пяскоў, гэта незаменны будаўнічы матэрыял і сыравіну для сілікатнай прамысловасці;
• аморфны сустракаецца ў выглядзе прыроднага мінерала апала, склад якога можна апісаць формулай SiO2 • nH2O; зямлістыя формамі аморфнага SiO2 з'яўляюцца трепел (горная мука, инфузорная зямля) або дыятаміт; штучны аморфны бязводны кремнезем - гэта силикагель, які вырабляюць з метасиликата натрыю.

Аксід крэмнію SiO2 з'яўляецца кіслотным вокіслаў. Менавіта гэты фактар вызначае яго хімічныя ўласцівасці.

Фтор рэагуе з двухвокісам крэмнія: SiO2 + 4F → SiF4 + O2 з адукацыяй бясколернага газу тетрафторида крэмнія і кіслароду, у той час як іншыя газы (галагены Cl2, Br2, I2) рэагуюць менш актыўна.

Аксід крэмнію IV ўзаемадзейнічае з плавікавай кіслатой з атрыманнем кремнефтористоводородной кіслаты: SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O. Гэта ўласцівасць выкарыстоўваецца ў паўправадніковай прамысловасці.

Крэмній (IV) аксід раствараецца ў гарачай канцэнтраванай або расплаўленай шчолачы з адукацыяй сілікаты натрыю: 2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O.

Двухвокіс крэмнія рэагуе з асноўнымі аксідамі металаў (напрыклад, з аксідамі натрыю, калія, свінцу (II), цынку або сумессю аксідаў, што выкарыстоўваецца ў вытворчасці шкла). Для прыкладу можна прывесці рэакцыі вокісу натрыю і SiO2, у выніку якіх могуць утварацца: ортосиликат натрыю 2Na2O + SiO2 → Na4SiO4, сілікатаў натрыю Na2O + SiO2 → Na2SiO3, і шкло Na2O + 6SiO2 + XO → Na2O: XO: 6SiO2. Прыкладамі такога шкла, які мае камерцыйнае значэнне, з'яўляюцца натрый-кальцыевага шкло, боросиликатное шкло, сьвінцовае шкло.

Двухвокіс крэмнія пры высокіх тэмпературах ўзаемадзейнічае з крэмніем, у выніку атрымліваецца газападобны монааксід: Si + SiO2 → 2SiO ↑.

Часцей за ўсё аксід крэмнію SiO2 выкарыстоўваецца для вытворчасці элементарнага крэмнію. Працэс узаемадзеяння з элементарным вугляродам працякае пры высокай тэмпературы ў электрадугавой печы: 2C + SiO2 → Si + 2CO. Ён досыць энергаёмісты. Аднак яго прадукт выкарыстоўваецца ў паўправадніковай тэхніцы для вырабу сонечных батарэй (ператвараюць светлавую энергію ў электрычную). Таксама чысты Si ўжываецца ў металургіі (у вытворчасці цеплатрывалых і кислотоупорных крэмністых сталей). Атрыманы такім чынам элементарны крэмній неабходны для атрымання чыстай двухвокісу крэмнію, якая мае вялікае значэнне для шэрагу галін прамысловасці. Натуральны SiO2 выкарыстоўваецца ў выглядзе пяску ў тых вытворчасцях, дзе не патрабуецца яго высокая чысціня.

Пры ўдыханні тонка здробненай пылу крышталічнага SiO2, нават у вельмі малых колькасцях (да 0,1 мг / м³), з цягам часу можа развіцца силикоз, бранхіт ці рак. Пыл становіцца небяспечнай пры трапленні ў лёгкія, пастаянна іх раздражняе, скарачаючы тым самым іх функцыю. У арганізме чалавека аксід крэмнію ў выглядзе крышталічных часціц не раствараецца ў працягу клінічна значных перыядаў часу. Гэты эфект можа стварыць рызыку прафесійных захворванняў для людзей, якія працуюць з пескоструйной апрацоўкай абсталявання або прадуктамі, якія ўтрымліваюць парашок крышталічнага аксіду крэмнію. Дзеці, астматык любога ўзросту, якія пакутуюць алергіяй, а таксама пажылыя людзі могуць захварэць значна хутчэй.