Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
(аналогично получению тетрахлорида титана). Тетрагалиды Б{ и (Зе — вещества, образованные за счет ковалеитных полярных связей, также обладают симметрией тетраэдра с координационным числом К = 4. Однако они могут выступать в роли акцепторов и образовывать комплексные соединения:
Б1Р4 + 2КР-*Ка[31Р6]
Ионы [51Р6]2_ имеют октаэдрическую симметрию. Фторосиликат калия К2[81Р6] —устойчивое соединение, в растворе'и в расплаве диссоциирующее на ионы:
К2[81РВ]^2К++ [Б!^-
Фторосиликаты имеют промышленное значение при производстве эмалей.
Тетрагалиды Б1 и ве гидролизуются с образованием соответствующих кислот:
31С14 + ЗН20-^ На8Ю8 + 4НС1
Гидролиз идет весьма энергично: ЭЮЦ — жидкость, дымящая на воздухе, с-т. пл. 203К и кипения 380,6К (81Р4 и ОеР4 — газообразные вещества при нормальных условиях).
Оксиды кремния и германия наиболее устойчивы при степени, окисления + 4. Монооксид кремния БЮ получается при высокой температуре реакцией диспропорционирования:
5Ю2+ Б^гэю
Кристаллизуется в виде нитевидных кристаллов и в обычных условиях неустойчив. При высоких температурах — хороший изолятор.
ОеО — более устойчивое соединение, образует кристаллы черного цвета. Известны гидраты, обладающие амфотерным характером:
Се(ОН)2 + 2НС1 — ОеС12 + 2Н20; Ое(ОН)2 + 2КОН-*Ка [Ое(ОН)4]
В этих соединениях германий приближается к металлическим элементам IV группы Бп и РЬ.
Диоксиды Э1 и Ое кристалличны, но обладают полиморфизмом. 8Ю2 образует 6 кристаллических форм: а-кварц^ь (3-кварц ^± а-тридимит^г р-тридимит^± а-кристобаллит ^± (5-кристобаллит.
8Ю2 и Ое02 являются кислотообразующими оксидами. 5Ю2 хорошо реагирует при сплавлении с основными оксидами, давая
415
силикаты, и медленно растворяется в концентрированных растворах щелочей:
БЮа + 2№ОН-* №28Ю3 + Н20|
сплавление силикат
натрия
Соли щелочных металлов растворимы в воде — «растворимое» или «жидкое стекло».
Кремниевая кислота в свободном виде не существует, так как, теряя воду, она переходит в коллоидное состояние:
81С14 + 4Н20-*Н48Ю4 + 4НС1; Н48Ю4—Н20-*Н28Ю3
ортокрем- метакрем-
ниеаая ' ниеная
кислота кислота
а затем быстро превращается в поликремниевые кислоты (8Ю2)^ • (Н20)у (где у<х), образуя гель. Осторожно высушенный и прокаленный гель кремниевой кислоты — очень хороший адсорбент главным образом паров жидкостей (вода, бензин, эфир и т. д.). Он называется «силикагель» и широко применяется в технике (регенерация растворителей, осушка газов и т. д.).
Карбид кремния БЮ — карборунд — получается восстановлением оксида БЮ2 графитом в электропечах:
8Ю2 + ЗС-»-8И: + 2СО
БЮ — очень твердые кристаллы, мало уступающие по твердости алмазу. Карборунд наносится на поверхность точильных и шлифовальных кругов, используемых при обработке металлов. Применяется как огнеупорный материал, так как его т. пл. — 3000 К. Чистый Б1С является изолятором, но введение примесей позволяет использовать его как полупроводник, способный работать при высоких температурах (нагревательные элементы — силиты).
. Карбид кремния химически очень устойчив и разрушается только при высокой температуре щелочами в окислительной среде:
• 81С + 202 + 2ЫаОН-уЫа28Ю3 + С02| + Н20
Нитрид кремния Б13Ы4 также высоко устойчив химически. Благодаря высокой температуре плавления (2273 К) используется как огнеупор и для нанесения стойких и жаропрочных слоев на тугоплавкие металлы. Обладает полупроводниковыми свойствами (табл. 13.9).
Таблица 13.9. Некоторые свойства соединений кремния
Соединение Формула (Ллотность, Температура -АН", ' Дв ширина
г/см3 плавления, К кДж/моль запрета, эВ
Диоксид 8Ю2 2,65 1983 , 910,3
Карбид Б1С — 2973 4 65,2 1,5—3,5
Нитрид 513Ы4 3,17 2973 742,78 3,9
416
Дисульфиды кремния и германия — соединения довольно прочные, но гидролизующиеся в водных средах:
В дальнейшем ортокремниевая кислота, отщепляя воду, также переходит в гель (БЮ^^НаО),/.
Особого применения эти соединения в машиностроении не нашли, хотя в металлургии они содействуют снижению содержания серы в металле при раскислении ферросилицием.
Соединения кремния, имеющие большое промышленное значение. Диоксид кремния 8Ю2, а также его соединения с оксидами других элементов (металлов) благодаря своим физико-химическим свойствам создают целый ряд ценных для современной техники веществ.
БЮ2 следует рассматривать как полимер (8Ю2)„, образующий цепи, ленты, плоские сетки и пространственные каркасы из 'координационных элементов [8Ю4]4~ с тетрагональной структурой (см. гл. 4). •
Образование из тетраэдров различных структур происходит при объединении 1, 2, 3 вершин для создания связи. На рис. 193 показаны простейшие примеры образования цепей за счет объединения тетраэдров. Вообще могут возникать весьма сложные структуры лент и плоских сеток, образующихся комбинацией цепей или лент. Если все связи замыкаются между тетраэдрами [8104]4"", то образуются те или иные полиморфные состояния твердого 8Ю2.
При повышении температуры ковалентно-полярные связи начинают переходить в ионные и жидкий 8Ю2 проводит электрический ток, диссоциируя по уравнениям:
