Оксид кремнію (IV): властивості, отримання та застосування

Введення

У вашій квартирі ремонт, і необхідно купити керамічну плитку. У магазині, довго перебираючи різні варіанти форм і забарвлень, ви знайшли відповідну і, прямуючи до каси, мельком поглянули на ту частину упаковки з плиткою, де написаний її склад. Майже всі інгредієнти знайомі, але один з них викликав у вас здивування - оксид кремнію. Природно, ви захочете дізнатися про нього побільше. Сьогодні я постараюся задовольнити ваш інтерес.

Визначення

Кремній має змінну валентність, і через це в хімії відомо два його сполуки з киснем. Сьогодні ми розглянемо вищий оксид кремнію, в якому останній має валентність IV.

Назва

У різних джерелах його можуть обізвати діоксидом кремнію, кремнеземом або оксидом силіція.

Властивості

Він є кислотним оксидом, якому притаманні твердість і міцність. Якщо нагріти його і будь-яку клацання/основний оксид, то вони будуть взаємодіяти один з одним. Це з 'єднання кремнію - склоутворююче, тобто з нього може вийти переохолоджений розплав - скло.

Також (у чистому вигляді) він не пропускає електричний струм (є діелектриком). Біля оксиду кремнію атомна кристалічна решітка. Він є стійким до впливу кислот, проте виняток становлять плавикова і газоподібний фтороводень. Продукти реакції з останнім - фторид кремнію і води. Якщо ж другий реагент - розчин фтороводню, то її продуктами будуть гексафторкремнієва кислота і та ж вода. Якщо оксид кремнію (IV) сплавити з лужею/основним оксидом/карбонатом будь-якого активного металу, продуктом реакції стане сіль кремнієвих кислот - силікат, з них розчинними тільки силікати калію і натрію. Продукти взаємодії будь-якої з останніх з водою носять назву рідкого скла. У них сильно лужне середовище, причина цьому - гідроліз. Гідролізовані силікати утворюють не справжні, а колоїдні розчини. Якщо розчини силікатів калію або натрію трохи окислити, відбудеться випадання студеністого білого осаду, який становлять гідратовані кремнієві кислоти.

Отримання

У промисловості оксид кремнію отримують, нагріваючи кремній у кисневому середовищі. Він окисляється і утворює шуканий продукт. Також його видобувають за допомогою термічного оксидування. В лабораторії оксид кремнію отримують при дії будь-яких кислот на розчинний силікат, для цього підходить навіть слабка оцтова. Наприклад, якщо з 'єднати її і силікат натрію, продуктом реакції стане ацетат натрію і кремнієва кислота. Тут же відбудеться розкладання останньої, і продуктами її розпаду стануть вода і шуканий оксид.

Застосування

За допомогою оксиду кремнію виробляють скло, кераміку, абразиви, бетонні вироби, а також отримують сам кремній. Ще він виконує роль наповнювача в галузі виробництва гуми. Кристали аморфної модифікації оксиду кремнію - кварцового скла - мають п 'єзоелектричні властивості, і цим користуються творці радіотехніки, ультразвукових установок і запальничок. Силікати і кремнеземи - майже 90% маси літосфери. Також оксид кремнію відомий як харчова добавка E551. Це його аморфний непористий різновид. Вона запобігає стеженню і комкуванню їжі, у фармацевтиці використовується як допоміжна речовина і лікарський препарат-ентеросорбент. Плівки даного оксиду служать ізолятором, коли виробляють мікросхеми та інші електронні компоненти. Також з їх допомогою створюють волоконно-оптичні кабелі. А нагрівальні елементи електронної сигарети були б неможливі без кремнеземної нитки.


Ув 'язнення

Ось як широко використовується цей оксид. І щоб побачити його, не потрібно бігти в магазин і цікавості заради розглядати цемент і бетон. Природний оксид кремнію знаходиться у нас під ногами - це звичайний пісок. Виявляється, і він може бути корисним.