클로로실란은 화학 산업에서 가장 중요한 시약이며, 그 중 다수는 규소-수소(Si-H) 결합의 염소화를 통해 얻습니다. 이러한 염소화는 일반적으로 독성 및/또는 값비싼 금속 함유 시약을 사용하여 달성됩니다. Tel Aviv University의 연구원들은 금속을 사용하지 않고 Si-H 결합을 염소화하기 위한 새롭고 단순하며 선택적이고 매우 효율적인 촉매 방법을 발견했습니다. 붕소 화합물인 트리스(펜타플루오로페닐)보란 B(C 6 F 5) 3 을 촉매로 사용하고 염산 HCl을 염소화제로 사용한다. 반응 메커니즘은 경쟁 반응과 양자 역학 계산을 기반으로 제안되었습니다. 에서 작품이 출판되었습니다. Angewandte Chemie 국제판- 세계에서 가장 영향력 있는 화학 저널 중 하나.

클로로실란 - 일반식 R 3 Si-Cl(여기서 R은 임의의 유기 그룹, 수소 또는 기타 염소임)을 갖는 규소-염소 결합을 갖는 물질 - 유기 화학의 많은 분야에서 사용됨: 약물, 중합체 및 기타 많은 합성 물질. 예를 들어, 많은 활성 그룹이 그들의 도움으로 보호되기 때문에 거의 모든 다단계 유기 합성이 이들 없이는 할 수 없습니다(그룹 보호 참조). 분자에 여러 개의 활성 그룹이 있는 경우 적절한 클로로실란을 사용하여 실리콘 실드(실릴 에테르)에 의해 이들 중 하나가 선택적으로(다른 그룹에 영향을 주지 않고) 차단될 수 있으며, 그런 다음 원하는 반응이 다른 반응 그룹과 함께 수행될 수 있습니다. 다음 단계에서 추가 반응을 위해 보호된 그룹을 해제하여 실리콘 보호를 제거할 수 있습니다. 실리콘 보호 그룹은 분자의 다른 부분에 영향을 주지 않고 매우 쉽게 제거되므로 이 보호는 매우 인기가 있습니다. 서로 다른 그룹은 서로 다른 조건을 보호해야 합니다. 또한 일반적으로 다른 화학적 환경에 배치된 동일한 그룹은 다르게 반응합니다. 따라서 화학자들은 반응성이 다른, 즉 규소 원자에 다른 그룹을 가진 클로로실란이 필요합니다.

클로로실란을 얻는 가장 보편적인 방법 중 하나는 규소-수소(Si-H) 결합의 염소화입니다. 이러한 결합의 고전적인(상업적 포함) 염소화 방법은 통상적으로 화학양론적(염소화 결합의 각 몰에 대해 활성화제의 상응하는 몰수가 필요함) 및 촉매(촉매가 분자를 활성화시키고, 그 후에 염소화, 다음 분자를 활성화하기 위해 원래 상태로 돌아갑니다). Si-H 결합의 화학양론적 염소화는 독성 염화주석, 독성 원소 염소 및 발암성 사염화탄소와 같은 위험한 염소원과 함께 금속염을 사용하여 수행됩니다. 무독성 염소 공급원(예: 염산)을 사용하여 이러한 결합을 촉매 염소화하는 공지된 방법은 팔라듐과 같은 고가의 전이 금속 촉매를 사용합니다. 직접 활성화 없이 실란은 염산과 반응하지 않습니다.

규소는 주기율표에서 탄소 바로 아래에 위치하지만 화학적 성질은 매우 다릅니다(예를 들어 실레닐-리튬 화합물 "원소"의 접촉 및 용매화물 분리 이온 쌍 구조 참조, 09/23/ 2016)을 처음으로 획득하였다. 특히 규소에 대한 수소의 결합은 탄소에 대한 결합보다 약하고 분극화되어 수소가 음전하를 띠고 슈도할로겐처럼 행동할 수 있다. 이 기능은 텔아비브 대학의 과학자들이 tris(pentafluorophenyl)borane B(C 6 F 5) 3 과의 Si-H 결합을 활성화하는 데 사용되었습니다. B(C 6 F 5) 3 은 3개의 펜타플루오로페닐 고리를 가진 무독성이며 상대적으로 저렴한(전이 금속에 비해) 붕소 화합물입니다. 플루오로페닐은 붕소 원자에서 전자 밀도를 끌어내어 붕소가 실리콘에서 음으로 하전된 수소 원자와 상호 작용하고 Si-H 결합을 약화시켜 염산(HCl)의 염소가 수소를 대체하도록 합니다. 두 개의 수소 원자(실리콘의 H - 염산의 H +)에서 분자 수소 H 2를 얻습니다(그림 1).

트리에틸실란 염소화 반응의 별도의 예가 그림 1에 나와 있습니다. 3. 염산은 진한 황산 용액을 일반 소금에 떨어뜨려 생성합니다. 기체 상태의 염산이 형성되고, 이는 튜브를 통해 클로로실란과 촉매의 교반된 톨루엔 용액으로 공급됩니다. 과량의 HCl과 함께 B(C 6 F 5) 3 분자 하나에서 Et 3 SiH 분자 100개(즉, 1몰%, 1몰%)를 사용하면 반응이 15분 안에 완료됩니다.

양자 역학 계산을 사용하여 저자는 반응의 전이 상태 구조 모델(그림 4)과 이 반응이 기체 상태에서 진행되는 데 필요한 에너지(25.5 kcal/mol)를 얻었습니다.

새로운 반응을 여는 것만으로는 좋은 저널에 게재되기에 충분하지 않습니다. 적어도 폭넓은 적용 가능성을 입증하고 추가 실험 및/또는 이론적 계산을 통해 제안된 메커니즘을 확인하는 것이 필요합니다. 그러나 이것으로도 충분하지 않을 수 있습니다. 매우 좋은 출판물을 위해서는 이미 알려져 있고 사용된 반응에 존재하지 않는 반응의 특징을 입증하는 것이 바람직합니다.

우선, 저자는 B(C 6 F 5) 3 및 그 에테레이트 Et 2 O B(C 6 F 5) 3 , 유기실리콘(tBuMe 2 Si)에서 다양한 치환체 R - 을 갖는 여러 실란을 사용하여 자체 방법으로 염소화했습니다. 실록사이드(Et 3 SiO): Me 2 (tBuMe 2 Si)SiH, Ph 2 (Et 3 SiO)SiH, Me 2 SiClH, Ph 2 SiClH, Ph 2 SiH 2 , PhMeSiH 2 . 그들은 또한 서로 다른 촉매 농도(1에서 10 mol%까지)를 사용하고 반응 시간을 변화시켜 두 개의 수소 Ph 2 SiH 2 , PhMeSiH 2 로 실란의 단계적 염소화를 입증하는 데 성공했습니다.

이 단계에서 반응 자체를 제외하고는 특이한 결과가 발견되지 않았습니다. 그런 다음 저자는 반응성이 더 높은 3-수소 실란인 PhSiH 3 의 염소화를 테스트했습니다. 여기에서 PhSiH 3의 단계별 염소화는 쉬운 작업이 아니라는 점에 주목할 가치가 있습니다. 반응이 단일 염소화(PhSiClH 2)에서 이중 염소화(PhSiCl 2 H) 단계로 쉽게 건너뛸 수 있기 때문입니다. 여기서 저자들은 즐거운 놀라움을 선사했습니다. 10 mol% B(C 6 F 5) 3 을 사용하면 반응이 10분 만에 급증하여 87% PhSiCl 2 H 및 13% PhSiClH 2 가 생성됩니다. 그러나, Et 2 O B(C 6 F 5) 3 에테레이트를 정확히 동일한 조건(10 mol%, 10분)에서 촉매로 사용했을 때, 생성물의 비율은 거의 반대인 것으로 밝혀졌다: 16% PhSiCl 2 H 및 84% PhSiClH 2 (표의 반응 1 및 2). 촉매의 농도를 10배로 줄임으로써 한 단계에서 PhSiClH2의 독점 생산을 달성할 수 있었다(표의 반응 4). 에테레이트를 사용한 이중 염소화는 1000분 후에도 완전히 일어나지 않습니다(표의 반응 6).

etherat와의 반응이 원본과 다른 이유는 무엇입니까? 결국 etherate는 편의성 때문에 사용되었습니다. 분리하기가 더 쉽고 에테르가 아닌 것보다 공기 중에서 더 안정적입니다. 용액에서 디에틸 에테르 분자(Et 2 O)는 붕소에서 분리되며 이론적으로 원래 촉매와 동일하게 작용해야 합니다. 아마도 디에틸 에테르 분자 자체가 어떻게든 반응에 참여하는 것일까요? 이 가설의 확인은 반응 후 용액을 분석하여 얻었습니다. 거기에 디에틸 에테르 분자의 분해를 통해서만 용액에 나타날 수 있는 에탄 C 2 H 6이 존재한다는 것이 밝혀졌습니다. 그런 다음 연구원들은 HCl을 첨가하지 않고 PhSiH3와 Et2O·B(C6F5)의 화학양론적(1:1 비율) 반응을 수행하여 페닐(에톡시)실란과 에탄을 생성물로 얻었다. 디에틸 에테르는 실제로 분해되었습니다(그림 5).

명백하게 이것은 에테레이트에 의해 촉매되는 모든 반응의 첫 번째 단계입니다. 두 번째로 HCl이 에톡시실란과 반응하고 에탄올이 방출되어 디에틸 에테르 대신 붕소에 다시 추가되어 촉매 사슬을 계속합니다(그림 6). 저자는 에탄올이 염소화되지 않은 분자보다 이미 염소화 된 분자와 더 천천히 반응하기 때문에 두 번째 염소화 속도가 느려질 것이라고 제안했습니다. 이 가정은 별도의 실험과 두 가지 유형의 촉매를 사용한 반응의 모든 단계의 에너지에 대한 양자 역학적 계산을 사용하여 입증되었습니다.

산업에서 귀금속 기반 촉매의 대체는 후자의 높은 비용, 제한된 자원 및 독성으로 인해 매우 중요합니다. 트리스(펜타플루오로페닐)보란은 촉매 화학자들 사이에서 인기를 얻고 있으며 이와 관련된 더 많은 흥미로운 반응을 보게 될 것입니다.

탄소는 몇 가지 동소체 변형을 형성할 수 있습니다. 이들은 다이아몬드(가장 불활성 동소체 변형), 흑연, 풀러렌 및 카빈입니다.

숯과 그을음은 비정질 탄소입니다. 이 상태의 탄소는 규칙적인 구조가 없으며 실제로 가장 작은 흑연 층 조각으로 구성됩니다. 뜨거운 수증기로 처리한 비정질 탄소를 활성탄이라고 합니다. 1g의 활성탄은 그 안에 많은 기공이 있기 때문에 총 표면적이 300제곱미터 이상입니다! 다양한 물질을 흡수하는 능력으로 인해 활성탄은 다양한 유형의 중독에 대한 장 흡수제뿐만 아니라 필터 필러로 널리 사용됩니다.

화학적 관점에서 볼 때 비정질 탄소는 가장 활동적인 형태이고 흑연은 중간 정도의 활성을 나타내며 다이아몬드는 극도로 불활성인 물질입니다. 이러한 이유로 아래에서 고려되는 탄소의 화학적 특성은 주로 비정질 탄소에 기인해야 합니다.

탄소의 특성 감소

환원제로서 탄소는 산소, 할로겐 및 황과 같은 비금속과 반응합니다.

석탄 연소 중 산소의 과잉 또는 부족에 따라 일산화탄소 CO 또는 이산화탄소 CO 2의 형성이 가능합니다.

탄소가 불소와 반응하면 사불화탄소가 형성됩니다.

탄소를 황으로 가열하면 이황화탄소 CS 2가 형성됩니다.

탄소는 산화물로부터 활성 계열의 알루미늄 다음으로 금속을 환원시킬 수 있습니다. 예를 들어:

탄소는 또한 활성 금속의 산화물과 반응하지만, 이 경우 일반적으로 금속의 환원이 관찰되지 않고 탄화물의 형성이 관찰됩니다.

비금속 산화물과 탄소의 상호 작용

탄소는 이산화탄소 CO 2와 공동 비례 반응을 시작합니다.

산업적 관점에서 가장 중요한 공정 중 하나는 소위 석탄의 수증기 개질. 이 과정은 뜨거운 석탄에 수증기를 통과시켜 수행됩니다. 이 경우 다음과 같은 반응이 일어납니다.

고온에서 탄소는 이산화 규소와 같은 불활성 화합물도 환원시킬 수 있습니다. 이 경우 조건에 따라 규소 또는 탄화 규소의 형성이 가능하다( 카보런덤):

또한 환원제로서의 탄소는 산화성 산, 특히 진한 황산 및 질산과 반응합니다.

탄소의 산화 특성

화학 원소 탄소는 전기음성도가 높지 않으므로 그것이 형성하는 단순 물질은 다른 비금속에 대해 거의 산화 특성을 나타내지 않습니다.

이러한 반응의 예는 촉매가 있는 상태에서 가열될 때 무정형 탄소와 수소의 상호 작용입니다.

뿐만 아니라 약 1200-1300 C의 온도에서 실리콘을 사용합니다.

탄소는 금속과 관련하여 산화 특성을 나타냅니다. 탄소는 활성 금속 및 일부 중간 활성 금속과 반응할 수 있습니다. 가열하면 반응이 진행됩니다.

활성 금속 탄화물은 물에 의해 가수분해됩니다. 비 산화성 산 용액 : 이 경우 원래 탄화물에서와 동일한 산화 상태의 탄소를 포함하는 탄화수소가 형성됩니다.

실리콘의 화학적 성질

실리콘은 결정질 및 비정질 상태의 탄소와 마찬가지로 존재할 수 있으며, 탄소의 경우와 마찬가지로 비정질 실리콘은 결정질 실리콘보다 훨씬 더 화학적으로 활성입니다.

때로는 비정질 및 결정질 실리콘을 동소체 수정이라고 부르는데 엄밀히 말하면 완전히 사실이 아닙니다. 비정질 실리콘은 본질적으로 서로 상대적으로 무작위로 배열된 가장 작은 결정질 실리콘 입자의 집합체입니다.

실리콘과 단순 물질의 상호 작용

비금속

정상적인 조건에서 실리콘은 불활성으로 인해 불소와만 반응합니다.

실리콘은 가열될 때만 염소, 브롬 및 요오드와 반응합니다. 할로겐의 활성도에 따라 그에 따라 다른 온도가 요구되는 것이 특징입니다.

따라서 염소의 경우 반응은 340-420 o C에서 진행됩니다.

브롬 포함 - 620-700 o C:

요오드 포함 - 750-810 o C:

그러나 실리콘과 산소의 반응은 진행되지만 강한 산화막이 상호 작용을 어렵게 만들기 때문에 매우 강한 가열(1200-1300 ° C)이 필요합니다.

1200-1500 ° C의 온도에서 실리콘은 흑연 형태의 탄소와 천천히 상호 작용하여 다이아몬드와 유사한 원자 결정 격자를 가지며 강도면에서 거의 열등하지 않은 물질 인 카보 런덤 SiC를 형성합니다.

실리콘은 수소와 반응하지 않습니다.

궤조

전기 음성도가 낮기 때문에 실리콘은 금속에 대해서만 산화 특성을 나타낼 수 있습니다. 금속 중에서 실리콘은 활성 (알칼리성 및 알칼리성 토류)뿐만 아니라 많은 중간 활성 금속과 반응합니다. 이 상호 작용의 결과로 규화물이 형성됩니다.

실리콘과 복합 물질의 상호 작용

실리콘은 끓어도 물과 반응하지 않지만 비정질 실리콘은 약 400-500 ° C의 온도에서 과열 수증기와 상호 작용합니다. 이것은 수소와 이산화 규소를 생성합니다.

모든 산 중에서 규소(비정질 상태)는 진한 불산과만 반응합니다.

규소는 농축 알칼리 용액에 용해됩니다. 이 반응은 수소 발생을 동반합니다.

규화물에 대한 염산의 작용으로 마그네슘 Mg 2 Si, 메탄과 유사한 규소 수소 SiH 4가 얻어집니다.

Mg 2 Si + 4HCl \u003d 2MgCl 2 + SiH 4

실리콘 수소 SiH 4는 공기 중에서 자발적으로 발화하고 연소되어 이산화규소와 물을 형성하는 무색 가스입니다.

SiN 4 + 2O 2 = SiO 2 + 2N 2O

SiH 4 외에도 많은 다른 실란이 알려져 있습니다. Si 2 H 6 . Si 3 H 8 등을 총칭하여 실란이라 한다. 실란은 탄화수소와 유사하지만 불안정성이 다릅니다. 규소 원자 사이의 결합이 탄소 원자 사이의 결합보다 훨씬 덜 강하여 -Si-Si-Si- 사슬 등이 쉽게 파괴된다는 것은 명백합니다. 규소와 수소 사이의 결합도 불안정하여 규소의 반금속 특성이 상당히 약화되었음을 나타냅니다.

염화물 SiCl 4는 염소 스트림에서 실리카와 석탄의 혼합물을 가열하여 얻습니다.

SiO 2 + 2C + 2Cl 2 \u003d SiCl 4 + 2CO

또는 기술 실리콘의 염소화. 57°에서 끓는 액체입니다. 물의 영향으로 S1CI 4 규산 및 염산의 형성으로 완전한 가수 분해를 겪습니다.

SiCl 4 + 3H 2 O \u003d H 2 SiO 3 + 4HCl

이 반응의 결과 SiCl 4가 습한 공기에서 증발하면 짙은 연기가 형성됩니다. 따라서 SiCl 4는 연기 발생기로 사용됩니다.

플루오르 SiF4는 fluoro- 염화수소규토:

SiO 2 + 4HF \u003d SiF 4 + 2H 2 O

자극적 인 냄새가 나는 무색의 가스입니다.

불소를 물에 넣으면 불화규산 H 2 SiFe 용액을 얻습니다.

3SiF 4 + 3H 2 O \u003d 2H 2 SiF 6 + H 2 SiO 3

농축 용액에서 냉각시 H 2 SiF6 2H 2 O 조성의 결정이 두드러집니다.

플루오로규산 H 2 SiF 6은 강산 중 하나입니다. 0.1 n의 해리 정도. 해결책은 75%입니다. 매우 낮은 농도에서도 강력합니다.살균제. 플루오로규산 염 - 플루오로규산염은 대부분 물에 용해됩니다. 나트륨 및 바륨의 불화규산염은 농작물의 해충 방제에 널리 사용됩니다. 플루오르규산나트륨은 다양한 법랑질 제조에도 사용됩니다. 마그네슘 및 징크 플루오로실리케이트는 시멘트 방수에 사용됩니다.

당신은 수소를 함유한 실리콘 화합물 주제에 관한 기사를 읽고 있습니다.

요소 특성

14시 1초 2 2초 2 2p 6 3초 2 3p 2

동위원소: 28 Si(92.27%); 29Si(4.68%); 30시(3.05%)

규소는 지각에서 산소(질량 기준으로 27.6%) 다음으로 가장 풍부한 원소입니다. 그것은 자유 상태에서 자연적으로 발생하지 않으며 주로 SiO 2 또는 규산염 형태로 발견됩니다.

Si 화합물은 독성이 있습니다. SiO 2 및 기타 규소 화합물(예: 석면)의 가장 작은 입자를 흡입하면 위험한 질병인 규폐증이 발생합니다.

바닥 상태에서 실리콘 원자는 원자가 = II이고 여기 상태 = IV입니다.

Si의 가장 안정적인 산화 상태는 +4입니다. 금속(실리사이드)과의 화합물에서 S.O. -4.

실리콘을 얻는 방법

가장 일반적인 천연 규소 화합물은 실리카(이산화규소) SiO 2 입니다. 실리콘 생산의 주요 원료입니다.

1) 1800 "C의 아크로에서 탄소로 SiO 2 회수 : SiO 2 + 2C \u003d Si + 2CO

2) 기술 제품의 고순도 Si는 다음 계획에 따라 얻습니다.

a) Si → SiCl2 → Si

b) Si → Mg2Si → SiH4 → Si

실리콘의 물리적 특성. 실리콘의 동소체 변형

1) 결정질 실리콘 - 금속 광택이 있는 은회색 물질, 다이아몬드형 결정 격자; mp 1415"C, b.p. 3249"C, 밀도 2.33g/cm3; 반도체다.

2) 비정질 실리콘 - 갈색 분말.

실리콘의 화학적 성질

대부분의 반응에서 Si는 환원제로 작용합니다.

저온에서 실리콘은 화학적으로 불활성이며 가열하면 반응성이 급격히 증가합니다.

1. 400°C 이상의 T에서 산소와 상호 작용합니다.

Si + O 2 \u003d SiO 2 실리콘 산화물

2. 이미 실온에서 불소와 반응:

Si + 2F 2 = SiF 4 사불화규소

3. 다른 할로겐과의 반응은 온도 = 300 - 500 ° C에서 진행됩니다.

Si + 2Hal 2 = SiHal 4

4. 600 ° C의 유황 증기로 이황화물을 형성합니다.

5. 질소와의 반응은 1000°C 이상에서 발생합니다.

3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 실리콘 질화물

6. 온도 = 1150°С에서 탄소와 반응합니다.

SiO 2 + 3C \u003d SiC + 2CO

카보런덤은 경도가 다이아몬드에 가깝습니다.

7. 실리콘은 수소와 직접 반응하지 않습니다.

8. 실리콘은 산에 강합니다. 질산과 불화수소산(불화수소산)의 혼합물과만 상호작용:

3Si + 12HF + 4HNO3 = 3SiF4 + 4NO + 8H2O

9. 알칼리 용액과 반응하여 규산염을 형성하고 수소를 방출합니다.

Si + 2NaOH + H2O \u003d Na2SiO3 + 2H2

10. 실리콘의 환원 특성은 금속을 산화물로부터 분리하는 데 사용됩니다.

2MgO \u003d Si \u003d 2Mg + SiO2

금속과의 반응에서 Si는 산화제입니다.

실리콘은 s-금속 및 대부분의 d-금속과 함께 실리사이드를 형성합니다.

이 금속의 규화물 조성은 다를 수 있습니다. (예: FeSi 및 FeSi 2; Ni 2 Si 및 NiSi 2.) 가장 유명한 실리사이드 중 하나는 간단한 물질의 직접적인 상호 작용으로 얻을 수 있는 마그네슘 실리사이드입니다.

2Mg + Si = Mg2Si

실란(모노실란) SiH4

실란 (실리콘 수소) Si n H 2n + 2, (알칸과 비교), 여기서 n \u003d 1-8. 실란 - 알칸의 유사체는 -Si-Si- 사슬의 불안정성이 다릅니다.

모노실란 SiH4는 불쾌한 냄새가 나는 무색 가스입니다. 에탄올, 가솔린에 녹는다.

얻는 방법:

1. 염산에 의한 규화마그네슘의 분해: Mg 2 Si + 4HCI = 2MgCl 2 + SiH 4

2. 수소화알루미늄리튬에 의한 Si 할라이드의 환원: SiCl4 + LiAlH4 = SiH4 + LiCl + AlCl3

화학적 특성.

실란은 강력한 환원제입니다.

1.SiH 4는 매우 낮은 온도에서도 산소에 의해 산화됩니다.

SiH 4 + 2O 2 \u003d SiO 2 + 2H 2 O

2. SiH4는 특히 알칼리성 환경에서 쉽게 가수분해됩니다.

SiH 4 + 2H 2 O \u003d SiO 2 + 4H 2

SiH 4 + 2NaOH + H 2 O \u003d Na 2 SiO 3 + 4H 2

실리콘(IV) 산화물(실리카) SiO 2

실리카는 결정질, 무정형, 유리질 등 다양한 형태로 존재합니다. 가장 일반적인 결정 형태는 석영입니다. 석영 암석이 파괴되면 석영 모래가 형성됩니다. 석영 단결정은 투명하거나 무색(암석)이거나 다양한 색상(자수정, 마노, 벽옥 등)의 불순물로 유색되어 있습니다.

무정형 SiO 2 는 미네랄 오팔의 형태로 발생합니다. 콜로이드 SiO 2 입자로 구성되고 매우 우수한 흡착제인 실리카 겔이 인위적으로 얻어집니다. 유리질 SiO2는 석영 유리로 알려져 있습니다.

물리적 특성

물에서 SiO 2는 매우 약간 용해되며 유기 용매에서도 실질적으로 용해되지 않습니다. 실리카는 유전체입니다.

화학적 특성

1. SiO 2는 산성 산화물이므로 무정형 실리카는 알칼리 수용액에 천천히 용해됩니다.

SiO 2 + 2NaOH \u003d Na 2 SiO 3 + H 2 O

2. SiO 2는 또한 염기성 산화물과 가열될 때 상호 작용합니다.

SiO 2 + K 2 O \u003d K 2 SiO 3;

SiO 2 + CaO \u003d CaSiO 3

3. 비휘발성 산화물인 SiO 2는 Na 2 CO 3에서 이산화탄소를 대체합니다(융합 중).

SiO 2 + Na 2 CO 3 \u003d Na 2 SiO 3 + CO 2

4. 실리카는 불화 수소산과 반응하여 수소 불화 규산 H 2 SiF 6을 형성합니다.

SiO 2 + 6HF \u003d H 2 SiF 6 + 2H 2 O

5. 250 - 400 ° C에서 SiO 2는 기체 HF 및 F 2와 상호 작용하여 테트라 플루오로 실란 (사 불화 규소)을 형성합니다.

SiO 2 + 4HF (기체) \u003d SiF 4 + 2H 2 O

SiO 2 + 2F 2 \u003d SiF 4 + O 2

규산

모두 다 아는:

오르토규산 H 4 SiO 4 ;

메타규산(silicic) acid H 2 SiO 3 ;

디규산 및 폴리규산.

모든 규산은 물에 난용성이고 쉽게 콜로이드 용액을 형성합니다.

받는 방법

1. 알칼리 금속 규산염 용액에서 산에 의한 침전:

Na 2 SiO 3 + 2HCl \u003d H 2 SiO 3 ↓ + 2NaCl

2. 클로로실란의 가수분해: SiCl 4 + 4H 2 O \u003d H 4 SiO 4 + 4HCl

화학적 특성

규산은 매우 약한 산입니다(탄산보다 약함).

가열하면 탈수되어 최종 생성물인 실리카를 형성합니다.

H4SiO4 → H2SiO3 → SiO2

규산염 - 규산 염

규산은 매우 약하기 때문에 수용액의 염은 고도로 가수 분해됩니다.

Na 2 SiO 3 + H 2 O \u003d NaHSiO 3 + NaOH

SiO 3 2- + H 2 O \u003d HSiO 3 - + OH - (알칼리성 매체)

같은 이유로 이산화탄소가 규산염 용액을 통과하면 규산이 치환됩니다.

K 2 SiO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d H 2 SiO 3 ↓ + K 2 CO 3

SiO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d H 2 SiO 3 ↓ + CO 3

이 반응은 실리케이트 이온에 대한 정성적 반응으로 간주될 수 있습니다.

실리케이트 중에서 Na 2 SiO 3 와 K 2 SiO 3 만이 용해도가 높아 용해성 유리라 하고 이들의 수용액을 액상 유리라 한다.

유리

일반 창 유리는 Na 2 O CaO 6SiO 2 조성을 가지고 있습니다. 즉 규산 나트륨과 규산 칼슘의 혼합물입니다. 그것은 소다 Na 2 CO 3 , CaCO 3 석회석 및 SiO 2 모래를 융합하여 얻습니다.

Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 \u003d Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2CO 2

시멘트

물과 상호 작용할 때 플라스틱 덩어리를 형성하고 결국 단단한 돌과 같은 몸체로 변하는 분말 바인더 재료. 주요 건축 자재.

가장 일반적인 포틀랜드 시멘트의 화학적 조성(중량%) - 20 - 23% SiO 2; 62 - 76% CaO; 4 - 7% Al2O3; 2-5% Fe 2 O 3 ; 1-5% MgO.

Si는 지각에서 가장 풍부한 원소 중 하나입니다. O2 다음으로 가장 흔합니다. 자연에서 Si는 SiO2라는 화합물 형태로만 존재합니다. 식물과 동물계의 가장 중요한 요소.

수신: 기술: SiO2 + 2C ==== Si + 2CO. 순수한: SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl. SiH4 = (t)Si + 2H2. 야금 및 반도체 기술에 사용됩니다. 용융된 Me에서 O2를 제거하고 합금의 필수적인 부분 역할을 합니다. 광전지, 증폭기, 정류기 제조용.

물리적 특성아자. 실리콘 - 그레이 스틸 색상. 부서지기 쉽고 800 ° C 이상으로 가열하면 플라스틱 물질이됩니다. 적외선에 투명, 반도체. 결정 격자는 다이아몬드와 같이 입방정이지만, CC 결합 길이에 비해 Si-Si 원자 사이의 결합 길이가 더 길기 때문에 실리콘의 경도는 다이아몬드보다 훨씬 적습니다. 회색의 동소체 Si-분말.

화학적 특성: n에서. 와이. Si는 비활성이며 기체 불소와만 반응합니다. Si + 2F2 = SiF4

비정질 Si는 더 반응성이 높으며 용융 Si는 매우 활동적입니다.

400-500 °C의 온도로 가열하면 실리콘은 O2, Cl2, Br2, S와 반응합니다. 시 + 영형2 = SiO2 . 시 + 2 Cl2 = SiCl4

질소를 사용하면 약 1000 ° C의 온도에서 실리콘이 질화물 Si3N4를 형성하고,

붕소 포함 - 내열성 및 내화학성 붕소화물 SiB3, SiB6 및 SiB12.,

탄소 - 실리콘 카바이드 SiC(카보런덤).

실리콘이 금속과 함께 가열되면 실리사이드가 형성될 수 있습니다.

Si는 산과 반응하지 않고 HNO3와 HF의 혼합물로만 헥사플루오로규산으로 산화합니다. 3Si + 8HNO3 + 18HF = 3H2 + 4NO + 8H2O

그것은 차가운 알칼리 용액에 격렬하게 용해됩니다(비금속 특성): Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2

고온에서는 천천히 물과 상호 작용합니다: Si + 3H2O = H2SiO3 + 2H2

수소 화합물시.실리콘은 수소와 직접 반응하지 않고, 실리콘 화합물은 수소와 반응 - 실란일반 공식 SinH2n+2를 사용하여 간접적으로 얻습니다. 모노실란 SiH4다른 실란, 디실란 Si2H6 및 트리실란 Si3H8의 Ca2Si + 4HCl → 2CaCl2 + SiH4 혼합물.

폴리실란 독성, 무취, СnH2n+2보다 열 안정성이 떨어짐 환원제 SiH4 + O2 = SiO2 + 2 H2O

물에서 가수분해 SiH4 + 2H2O = SiO2 + 4H2

금속과 실리콘 화합물 - 실리사이드

나.이온 공유:알칼리, 알칼리 토금속 및 마그네슘 Ca2Si, Mg2Si의 규화물

물에 쉽게 파괴됨: Na2Si + 3H2O = Na2SiO3 + 3 H2

산에 의해 분해됨: Ca2Si + 2H2SO4 = 2CaSO4 + SiH4

II. 금속 같은:전이 금속 실리사이드 화학적으로 안정하고 산의 작용으로 분해되지 않으며 고온에서도 산소에 강합니다. Tm이 높습니다(최대 2000°C). 많은 것이 금속 전도성입니다. 가장 일반적인 MeSi, Me3Si2, Me2Si3, Me5Si3 및 MeSi2.

d 원소의 실리사이드는 내열성 및 내산성 합금을 얻기 위해 사용되며, 란타나이드 실리사이드는 원자력 공학에서 중성자 흡수제로 사용됩니다.

SiC - 카보런덤고체, 내화성 물질. 결정 격자는 다이아몬드의 격자와 유사합니다. 반도체입니다. 인공 보석을 만드는 데 사용

규토 F2 및 HF와 쉽게 반응합니다: SiO2 + 4HF = SiF4 + 2 H2O. SiO2 + F2 = SiF4 + O2 물에 녹지 않는다.

가열하면 알칼리 용액에 용해됨: SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O

소금 소결: SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2. SiO2 + PbO = PbSiO3

규산물에 매우 약하고 약간 용해되는 산. 규산은 물에서 콜로이드 용액을 형성합니다.

규산의 염은 규산염이라고합니다. SiO2는 규산에 해당하며 규산염 Na2SiO3 + HCl = H2SiO3 + NaCl에 강산이 작용하여 얻을 수 있습니다.

H2SiO3 - 메타 규산 또는 규산. H4SiO4 - 오르토규산은 용액에만 존재하며 물이 증발하면 비가역적으로 SiO2로 변합니다.

규산염- 규산의 염, 각 Si 원자는 그 주위에 사면체에 위치한 O2 원자를 둘러싸고 있습니다. Si와 O2 사이의 긴밀한 관계.