Propiedades químicas del silicio. Silicio. Propiedades del silicio. Aplicaciones de silicio

Uno de los elementos más comunes en la naturaleza es el silicio o silicio. Un acuerdo tan extendido habla de la importancia y el significado de esta sustancia. Esto fue rápidamente comprendido y aprendido por personas que aprendieron a usar el silicio para sus propios fines. Su uso se basa en propiedades especiales, de las que hablaremos más adelante.

Silicio: un elemento químico

Si caracteriza este elemento por posición en el sistema periódico, entonces se pueden identificar los siguientes puntos importantes:

1. El número de serie es 14.
2. El período es el tercer menor.
3. Grupo - IV.
4. El subgrupo es el principal.
5. La estructura de la capa externa de electrones se expresa mediante la fórmula 3s 2 3p 2.
6. El elemento silicio se designa con el símbolo químico Si, que se pronuncia "silicio".
7. La oxidación indica que presenta: -4; +2; +4.
8. La valencia del átomo es IV.
9. La masa atómica del silicio es 28.086.
10. En la naturaleza, hay tres isótopos estables de este elemento con números de masa 28, 29 y 30.

Así, desde un punto de vista químico, el átomo de silicio es un elemento suficientemente estudiado, y se han descrito muchas de sus diferentes propiedades.

Historia de descubrimiento

Dado que en la naturaleza son los diversos compuestos del elemento en cuestión los que son muy populares y de contenido masivo, desde la antigüedad la gente ha utilizado y conocido las propiedades de muchos de ellos. Silicio puro largo tiempo permaneció más allá del conocimiento humano en química.

Los compuestos más populares utilizados en la vida cotidiana y la industria por los pueblos de culturas antiguas (egipcios, romanos, chinos, rusichi, persas y otros) eran piedras preciosas y ornamentales a base de óxido de silicio. Éstos incluyen:

• ópalo;
• diamante de imitación;
• topacio;
• crisoprasa;
• ónix;
• calcedonia y otros.

También desde la antigüedad se ha acostumbrado a utilizar cuarzo en el negocio de la construcción. Sin embargo, el silicio elemental en sí permaneció sin descubrir hasta el siglo XIX, aunque muchos científicos intentaron en vano aislarlo de diferentes conexiones utilizando catalizadores, altas temperaturas e incluso corriente eléctrica para ello. Estas son mentes tan brillantes como:

• Karl Scheele;
• Gay Lussac;
• Thenar;
• Humphrey Davy;
• Antoine Lavoisier.

Jens Jacobs Berzelius logró obtener silicio en su forma pura en 1823. Para ello, realizó un experimento sobre la fusión de vapores de fluoruro de silicio y potasio metálico. Como resultado, se obtuvo una modificación amorfa del elemento en cuestión. El mismo científico propuso el nombre latino para el átomo abierto.

Un poco más tarde, en 1855, otro científico, Saint Clair-Deville, logró sintetizar otra variedad alotrópica: el silicio cristalino. Desde entonces, el conocimiento sobre este elemento y sus propiedades comenzó a crecer muy rápidamente. La gente se dio cuenta de que tiene características únicas que se pueden utilizar de forma muy inteligente para satisfacer sus propias necesidades. Por eso, hoy en día uno de los elementos más demandados en electrónica y tecnología es el silicio. Su aplicación solo amplía sus límites cada año.

El nombre ruso del átomo fue dado por el científico Hess en 1831. Esto es lo que se ha afianzado hasta el día de hoy.

El silicio ocupa el segundo lugar después del oxígeno en su abundancia en la naturaleza. Su porcentaje en comparación con otros átomos de la composición. corteza- 29,5%. Además, el carbono y el silicio son dos elementos especiales que pueden formar cadenas al conectarse entre sí. Es por ello que se conocen más de 400 minerales naturales diferentes para este último, en cuya composición está contenido en la litosfera, hidrosfera y biomasa.

¿Dónde se encuentra exactamente el silicio?

1. En capas profundas de suelo.
2. En rocas, depósitos y macizos.
3. En el fondo de los cuerpos de agua, especialmente mares y océanos.
4. En plantas y vida marina en el reino animal.
5. En humanos y animales terrestres.

Se pueden identificar varios de los minerales y rocas más comunes, que incluyen un número grande el silicio está presente. Su química es tal que el contenido de masa del elemento puro en ellos alcanza el 75%. Sin embargo, la cifra exacta depende del tipo de material. Entonces, rocas y minerales que contienen silicio:

• feldespatos;
• mica;
• anfíboles;
• ópalos;
• calcedonia;
• silicatos;
• areniscas;
• aluminosilicatos;
• arcillas y otros.

Al acumularse en las conchas y los esqueletos externos de los animales marinos, el silicio con el tiempo forma depósitos poderosos de sílice en el fondo de los cuerpos de agua. Es una de las fuentes naturales de este elemento.

Además, se descubrió que el silicio puede existir en un estado nativo puro, en forma de cristales. Pero tales depósitos son muy raros.

Propiedades físicas del silicio

Si caracterizamos el elemento en consideración por el conjunto propiedades físicas y químicas Luego, en primer lugar, son los parámetros físicos los que deben designarse. Éstos son algunos de los principales:

1. Existe en forma de dos modificaciones alotrópicas: amorfa y cristalina, que difieren en todas las propiedades.
2. La red cristalina es muy similar a la del diamante, porque el carbono y el silicio son prácticamente iguales a este respecto. Sin embargo, la distancia entre los átomos es diferente (el silicio tiene más), por lo que el diamante es mucho más duro y fuerte. Tipo de celosía - cúbico centrado en la cara.
3. La sustancia es muy frágil, se vuelve plástica a altas temperaturas.
4. El punto de fusión es 1415˚С.
5. El punto de ebullición es 3250˚С.
6. La densidad de la sustancia es de 2,33 g / cm 3.
7. El color del compuesto es gris plateado, con un brillo metálico característico.
8. Posee buenas propiedades semiconductoras, que se pueden variar con la adición de ciertos agentes.
9. Insoluble en agua, disolventes orgánicos y ácidos.
10. Soluble en álcalis.

Las propiedades físicas indicadas del silicio permiten a las personas manipularlo y utilizarlo para crear diversos productos. Entonces, por ejemplo, el uso de silicio puro en electrónica se basa en las propiedades de los semiconductores.

Propiedades químicas

Las propiedades químicas del silicio dependen en gran medida de las condiciones de reacción. Si hablamos de los parámetros estándar, entonces debe designar una actividad muy baja. Tanto el silicio cristalino como el amorfo son muy inertes. No interactúan con agentes oxidantes fuertes (excepto flúor) ni con agentes reductores fuertes.

Esto se debe al hecho de que se forma instantáneamente una película de óxido de SiO 2 en la superficie de la sustancia, lo que evita interacciones adicionales. Puede formarse bajo la influencia de agua, aire, vapores.

Si se cambian las condiciones estándar y el silicio se calienta a una temperatura superior a 400 ° C, su actividad química aumentará considerablemente. En este caso, reaccionará con:

• oxígeno;
• todo tipo de halógenos;
• hidrógeno.

Con un aumento adicional de la temperatura, es posible la formación de productos al interactuar con boro, nitrógeno y carbono. Carborundo - SiC es de particular importancia, ya que es un buen material abrasivo.

También Propiedades químicas el silicio se puede rastrear claramente en reacciones con metales. En relación a ellos, es un agente oxidante, por lo que los productos se denominan siliciuros. Los compuestos similares son conocidos por:

• alcalino;
• tierra alcalina;
• metales de transición.

El compuesto obtenido por fusión de hierro y silicio posee propiedades inusuales. Se llama cerámica de ferrosilicio y se utiliza con éxito en la industria.

El silicio no interactúa con sustancias complejas, por lo tanto, de todas sus variedades, solo puede disolverse en:

• aqua regia (una mezcla de ácidos nítrico y clorhídrico);
• álcalis cáusticos.

En este caso, la temperatura de la solución debe ser de al menos 60˚С. Todo esto lo confirma una vez más base fisica Sustancias: una red cristalina estable similar al diamante, que le da fuerza e inercia.

Métodos de obtención

La obtención de silicio en su forma pura es un proceso bastante costoso desde el punto de vista económico. Además, debido a sus propiedades, cualquier método proporciona solo un 90-99% de producto puro, mientras que las impurezas en forma de metales y carbono permanecen iguales. Por lo tanto, obtener la sustancia no es suficiente. También debe limpiarse cualitativamente de elementos extraños.

En general, la producción de silicio se lleva a cabo de dos formas principales:

1. De arena blanca, que es óxido de silicio puro SiO 2. Cuando se calcina con metales activos (la mayoría de las veces con magnesio), se forma un elemento libre en forma de modificación amorfa. La pureza de este método es alta, el producto se obtiene con un rendimiento del 99,9%.
2. Un método más extendido a escala industrial es la sinterización de arena fundida con coque en hornos térmicos especializados. Este método fue desarrollado por el científico ruso N.N. Beketov.

El procesamiento posterior consiste en someter los productos a métodos de limpieza. Para ello se utilizan ácidos o halógenos (cloro, flúor).

Silicio amorfo

La caracterización del silicio será incompleta si no consideramos por separado cada una de sus modificaciones alotrópicas. El primero es amorfo. En este estado, la sustancia que estamos considerando es un polvo marrón-marrón finamente disperso. Posee un alto grado de higroscopicidad, exhibe una actividad química bastante alta cuando se calienta. En condiciones estándar, es capaz de interactuar solo con el agente oxidante más fuerte: el flúor.

No es del todo correcto llamar al silicio amorfo una especie de silicio cristalino. Su red muestra que esta sustancia es solo una forma de silicio finamente disperso, que existe en forma de cristales. Por tanto, como tales, estas modificaciones son un mismo compuesto.

Sin embargo, sus propiedades difieren, por lo que se acostumbra hablar de alotropía. Por sí mismo, el silicio amorfo tiene una alta capacidad de absorción de luz. Además, en determinadas condiciones, este indicador es varias veces superior al de la forma cristalina. Por tanto, se utiliza con fines técnicos. En la forma considerada (polvo), el compuesto se aplica fácilmente a cualquier superficie, ya sea de plástico o de vidrio. Por lo tanto, es el silicio amorfo el que resulta tan cómodo de usar. La aplicación se basa en diferentes tamaños.

Aunque el desgaste de las baterías de este tipo es bastante rápido, lo que está asociado con la abrasión de una película delgada de la sustancia, sin embargo, el uso y la demanda solo están creciendo. Después de todo, incluso en una vida útil corta paneles solares sobre la base de silicio amorfo son capaces de proporcionar energía a empresas enteras. Además, la producción de dicha sustancia no genera residuos, lo que la hace muy económica.

Esta modificación se obtiene reduciendo los compuestos con metales activos, por ejemplo sodio o magnesio.

Silicio cristalino

Una modificación brillante de color gris plateado del elemento en cuestión. Es esta forma la más común y la más demandada. Esto se debe al conjunto de propiedades cualitativas que posee esta sustancia.

La característica del silicio con celosía cristalina incluye la clasificación de sus tipos, ya que existen varios de ellos:

1. Calidad electrónica: la más limpia y la más alta calidad posible. Es este tipo el que se utiliza en electrónica para crear dispositivos especialmente sensibles.
2. Calidad soleada. El nombre en sí define el área de uso. También es silicio de una pureza bastante alta, cuyo uso es necesario para crear células solares duraderas y de alta calidad. Los convertidores fotovoltaicos basados ​​en la estructura cristalina son de mayor calidad y resistentes al desgaste que los creados mediante modificación amorfa por deposición sobre varios tipos de sustratos.
3. Silicio técnico. Esta variedad incluye aquellas muestras de una sustancia que contienen alrededor del 98% de un elemento puro. Todo lo demás va a varios tipos de impurezas:

• aluminio;
• cloro;
• carbón;
• fósforo y otros.

El último tipo de sustancia considerada se utiliza para obtener policristales de silicio. Para ello se llevan a cabo procesos de recristalización. Como resultado, en términos de pureza, se obtienen productos que se pueden atribuir a los grupos de calidad solar y electrónica.

Por su naturaleza, el polisilicio es un producto intermedio entre la modificación amorfa y cristalina. Esta opción es más fácil de trabajar, se procesa mejor y se limpia con flúor y cloro.

Los productos resultantes se pueden clasificar de la siguiente manera:

• multi-silicio;
• monocristalino;
• cristales perfilados;
• chatarra de silicio;
• silicio técnico;
• residuos de producción en forma de fragmentos y desechos de materia.

Cada uno de ellos encuentra aplicación en la industria y es plenamente utilizado por el hombre. Por tanto, las relativas al silicio se consideran libres de residuos. Esto reduce significativamente su costo económico, sin afectar la calidad.

Usando silicio puro

La producción de silicio en la industria está bien establecida y su escala es bastante grande. Esto se debe al hecho de que este elemento, tanto puro como en forma de varios compuestos, está muy extendido y es demandado en diversas ramas de la ciencia y la tecnología.

¿Dónde se usa silicio puro cristalino y amorfo?

1. En metalurgia como aditivo de aleación capaz de cambiar las propiedades de los metales y sus aleaciones. Por lo tanto, se utiliza en la fundición de acero y hierro.
2. Se gastan diferentes tipos de sustancias en la fabricación de una versión más limpia: polisilicio.
3. Los compuestos de silicio con toda una industria química que ha ganado una popularidad particular en la actualidad. Los materiales organosilícicos se utilizan en medicina, en la fabricación de platos, herramientas y mucho más.
4. Fabricación de diversos paneles solares. Este método de obtención de energía es uno de los más prometedores del futuro. Las principales ventajas de esta generación de electricidad son respetuosas con el medio ambiente, económicamente rentables y resistentes al desgaste.
5. El silicio para encendedores existe desde hace mucho tiempo. Incluso en la antigüedad, la gente usaba pedernal para producir una chispa al encender un fuego. Este principio es la base para la producción de encendedores de varios tipos. Hoy en día, hay especies en las que el pedernal es reemplazado por una aleación de cierta composición, lo que da un resultado aún más rápido (chispas).
6. Electrónica y energía solar.
7. Fabricación de espejos en dispositivos láser de gas.

Por lo tanto, el silicio puro tiene muchas propiedades ventajosas y especiales que hacen posible su uso para crear productos importantes y necesarios.

Aplicación de compuestos de silicio

Además de una sustancia simple, también se utilizan varios compuestos de silicio, y de manera muy amplia. Existe toda una industria llamada silicato. Es ella quien se basa en el uso varias sustancias que incluyen este sorprendente elemento. ¿Cuáles son estos compuestos y cuáles de ellos se producen?

1. Cuarzo o arena de río - SiO 2. Se utiliza para fabricar materiales de construcción y decorativos como cemento y vidrio. Todo el mundo sabe dónde se utilizan estos materiales. Ninguna construcción está completa sin estos componentes, lo que confirma la importancia de los compuestos de silicio.
2. Cerámica de silicato, que incluye materiales como loza, porcelana, ladrillos y productos a base de ellos. Estos componentes se utilizan en medicina, en la fabricación de platos, adornos decorativos, artículos para el hogar, en la construcción y otras áreas domésticas de actividad humana.
3. - siliconas, geles de sílice, aceites de silicona.
4. Pegamento de silicato: se utiliza como material de oficina, en pirotecnia y construcción.

El silicio, cuyo precio varía en el mercado mundial, pero no cruza de arriba a abajo la marca de 100 rublos de la Federación de Rusia por kilogramo (por cristalino), es una sustancia demandada y valiosa. Naturalmente, los compuestos de este elemento también están muy extendidos y son aplicables.

El papel biológico del silicio

Desde el punto de vista de la importancia para el cuerpo, el silicio es importante. Su contenido y distribución en tejidos es el siguiente:

• 0,002% - músculo;
• 0,000017% - hueso;
• sangre - 3,9 mg / l.

Todos los días, debe ingresar aproximadamente un gramo de silicio, de lo contrario, comenzarán a desarrollarse enfermedades. No hay ninguno fatal entre ellos, sin embargo, la inanición prolongada de silicio conduce a:

• perdida de cabello;
• La emergencia acné y acné;
• fragilidad y fragilidad de los huesos;
• fácil permeabilidad capilar;
• fatiga y dolores de cabeza;
• la aparición de numerosos hematomas y hematomas.

Para las plantas, el silicio es un oligoelemento importante necesario para el crecimiento y desarrollo normales. Los experimentos con animales han demostrado que esos individuos crecen mejor si consumen una cantidad suficiente de silicio al día.

Preparación química para ZNO y DPA
Edición compleja

PARTE I

QUÍMICA GENERAL

QUÍMICA DE ELEMENTOS

CARBÓN. SILICE

Aplicación de carbono y silicio

Aplicación de carbono

El carbono es uno de los minerales más buscados de nuestro planeta. El carbono se utiliza principalmente como combustible para la industria energética. La producción anual de hulla en el mundo es de unos 550 millones de toneladas. Además de utilizar carbón como portador de calor, una cantidad considerable se procesa en coque, que es necesario para extraer varios metales... Por cada tonelada de hierro obtenida como resultado del proceso de alto horno, se gastan 0,9 toneladas de coque. El carbón activado se usa en medicina para intoxicaciones y en máscaras de gas.

El grafito se usa en grandes cantidades para hacer lápices. La adición de grafito al acero aumenta su dureza y resistencia a la abrasión. Dicho acero se utiliza, por ejemplo, para la producción de pistones, cigüeñales y algunos otros mecanismos. La capacidad de deslaminación de la estructura del grafito permite que se utilice como lubricante de gran eficacia a temperaturas muy elevadas (alrededor de +2500 ° C).

El grafito tiene otra propiedad muy importante: es un moderador eficaz de neutrones térmicos. Esta propiedad se utiliza en reactores nucleares... Recientemente, comenzaron a usar plásticos, en los que se agrega grafito como relleno. Las propiedades de dichos materiales permiten que se utilicen para la producción de muchos dispositivos y mecanismos importantes.

Los diamantes se utilizan como un buen material duro para la producción de mecanismos como muelas abrasivas, cortadores de vidrio, equipos de perforación y otros dispositivos que requieren una gran dureza. Los diamantes bellamente cortados se utilizan como joyas caras llamadas diamantes.

Los fullerenos fueron descubiertos hace relativamente poco tiempo (en 1985), por lo que aún no han encontrado aplicaciones aplicadas, pero ya ahora los científicos están investigando la creación de portadores de información de enorme capacidad. Los nanotubos ya se están utilizando en diversas nanotecnologías, por ejemplo, como la introducción de fármacos con la ayuda de una nanopartícula, la fabricación de nanocomputadoras y mucho más.

Aplicaciones de silicio

El silicio es un buen semiconductor. A partir de él se fabrican varios dispositivos semiconductores como diodos, transistores, microcircuitos y microprocesadores. Todos los microordenadores modernos utilizan procesadores basados ​​en silicio. El silicio se utiliza para producir células solares capaces de convertir la energía solar en energía eléctrica. Además, el silicio se utiliza como componente de aleación para la producción de aceros aleados de alta calidad.

Diapositiva 2

Estar en la naturaleza.

Entre los muchos elementos químicos, sin los cuales la existencia de vida en la Tierra es imposible, el carbono es el principal. Más del 99% del carbono de la atmósfera está contenido en forma de dióxido de carbono. Aproximadamente el 97% del carbono en los océanos existe en forma disuelta () y en la litosfera, en forma de minerales. El carbono elemental está presente en la atmósfera en pequeñas cantidades en forma de grafito y diamante, y en el suelo en forma de carbón vegetal.

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Situación en el PSCE Características generales de los elementos del subgrupo carbono.

El subgrupo principal del grupo IV del sistema periódico de D.I. Mendeleev está formado por cinco elementos: carbono, silicio, germanio, estaño y plomo. Debido al hecho de que el radio del átomo aumenta de carbono a plomo, aumenta el tamaño de los átomos, la capacidad de unir electrones y, en consecuencia, las propiedades no metálicas se debilitarán, mientras que aumentará la facilidad de retroceso de los electrones.

Diapositiva 4

Ingeniería Electrónica

En el estado normal, los elementos de este subgrupo exhiben una valencia igual a 2. Tras la transición a un estado excitado, acompañado por la transición de uno de los electrones s de la capa externa a una celda libre del subnivel p de la capa externa. Al mismo nivel, todos los electrones de la capa exterior se desemparejan y la valencia aumenta a 4.

Diapositiva 5

Métodos de producción: laboratorio e industrial.

Carbono Combustión incompleta de metano: CH4 + O2 = C + 2H2O Monóxido de carbono (II) En la industria: El monóxido de carbono (II) se produce en hornos especiales, denominados generadores de gas, como resultado de dos reacciones sucesivas. En la parte inferior del generador de gas, donde hay suficiente oxígeno, se produce la combustión completa del carbón y se forma monóxido de carbono (IV): C + O2 = CO2 + 402 kJ.

Diapositiva 6

A medida que el monóxido de carbono (IV) se mueve de abajo hacia arriba, este último entra en contacto con el carbón caliente: CO2 + C = CO - 175 kJ. El gas resultante consiste en nitrógeno libre y monóxido de carbono (II). Esta mezcla se llama gas productor. En los generadores de gas, el vapor de agua a veces se sopla a través del carbón caliente: C + H2O = CO + H2 - Q, "CO + H2" - gas de agua. En el laboratorio: Actúa sobre ácido fórmico con ácido sulfúrico concentrado, que liga el agua: HCOOH  H2O + CO.

Diapositiva 7

Monóxido de carbono (IV) En la industria: Subproducto de la producción de cal: CaCO3 CaO + CO2. En el laboratorio: Cuando los ácidos reaccionan con tiza o mármol: CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2 + H2O. Carburos Los carburos se obtienen calcinando metales o sus óxidos con carbón.

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Ácido carbónico Se obtiene al disolver el monóxido de carbono (IV) en agua. Dado que el ácido carbónico es un compuesto muy inestable, esta reacción es reversible: CO2 + H2O H2CO3. Silicio En la industria: Al calentar una mezcla de arena y carbón: 2C + SiO2Si + 2CO. En el laboratorio: Cuando una mezcla de arena pura interactúa con el polvo de magnesio: 2Mg + SiO2  2MgO + Si.

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Ácido silícico Obtenido por la acción de los ácidos sobre las soluciones de sus sales. Al mismo tiempo, cae en forma de precipitado gelatinoso: Na2SiO3 + HCl  2NaCl + H2SiO3 2H + + SiO32- H2SiO3

Diapositiva 10

Modificaciones alotrópicas del carbono.

El carbono existe en tres modificaciones alotrópicas: diamante, grafito y carbino.

Diapositiva 11

Grafito.

El grafito blando tiene una estructura en capas. Opaco, gris con brillo metálico. Conduce bastante bien la corriente eléctrica, debido a la presencia de electrones móviles. Resbaladizo al tacto. Uno de los sólidos más blandos. Fig.2 Modelo de celosía de grafito.

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Diamante.

El diamante es la sustancia natural más dura. Los cristales de diamantes son muy apreciados tanto como material técnico como como una preciosa pieza de joyería. Un diamante bien pulido es un diamante. Refractando los rayos de luz, brilla con los colores puros y vibrantes del arco iris. El diamante más grande jamás encontrado pesa 602 g, mide 11 cm de largo, 5 cm de ancho y 6 cm de alto. Este diamante fue encontrado en 1905 y lleva el nombre de "Callian". Fig. 1 Modelo de celosía de diamantes.

Diapositiva 13

Carbyne y Mirror Carbon.

Carbyne es un polvo negro profundo intercalado con partículas más grandes. El carbino es la forma más termodinámicamente estable de carbono elemental. El carbono espejo tiene una estructura en capas. Uno de características críticas Carbono espejo (excepto dureza, resistencia a altas temperaturas, etc.) - su compatibilidad biológica con tejidos vivos.

Diapositiva 14

Propiedades químicas.

Los álcalis convierten el silicio en sales de ácido silícico con la liberación de hidrógeno: Si + 2KOH + H2O = K2SiO3 + 2H2 El carbono y el silicio reaccionan con el agua solo a altas temperaturas: C + H2O ¬ CO + H2 Si + 3H2O = H2SiO3 + 2H2 Carbono, en el contraste con el silicio interactúa directamente con el hidrógeno: C + 2H2 = CH4

Diapositiva 15

Carburos.

Los compuestos de carbono con metales y otros elementos que son electropositivos al carbono se denominan carburos. Cuando el carburo de aluminio interactúa con el agua, se forma metano Al4C3 + 12H2O = 4Al (OH) 3 + 3CH4 Cuando el carburo de calcio interactúa con el agua, acetileno: CaC2 + 2H2O = Ca (OH) 2 + C2H2

En la tabla 6 se presenta una breve característica comparativa de los elementos carbono y silicio.

Tabla 6

Características comparativas del carbono y el silicio.

Criterios de comparación	Carbono - C	Silicio - Si
Posición en la tabla periódica de elementos químicos.	, Segundo período, grupo IV, subgrupo principal	, 3er período, grupo IV, subgrupo principal
configuración electrónica de átomos
capacidades de valencia	II - en un estado estacionario IV - en un estado excitado
posibles estados de oxidación	, , , , ,	,
óxido superior	, ácido	, ácido
hidróxido superior	- ácido débil inestable	() o - ácido débil, tiene una estructura polimérica
compuesto de hidrógeno	- metano (hidrocarburo)	- silano, inestable

Carbón... La alotropía es característica del elemento carbono. El carbono existe en forma de las siguientes sustancias simples: diamante, grafito, carbeno, fullereno, de los cuales solo el grafito es termodinámicamente estable. El carbón y el hollín pueden verse como variedades amorfas de grafito.

El grafito es refractario, de baja volatilidad, químicamente inerte a temperaturas ordinarias, es una sustancia opaca, blanda, débilmente conductora de la corriente. La estructura del grafito está estratificada.

Alamaz es una sustancia extremadamente dura, químicamente inerte (hasta 900 ° C), no conduce la corriente y no conduce bien el calor. La estructura de un diamante es tetraédrica (cada átomo de un tetraedro está rodeado por cuatro átomos, etc.). Por lo tanto, el diamante es el polímero más simple, cuya macromolécula consta solo de átomos de carbono.

Carbin tiene estructura lineal(–Carbyne, polyyne) o (–carbyne, poliene). Es un polvo negro con propiedades semiconductoras. Bajo la influencia de la luz, la conductividad eléctrica de la carabina aumenta y a una temperatura el carbeno se convierte en grafito. Químicamente más reactivo que el grafito. Se sintetizó a principios de los años 60 del siglo XX, posteriormente se descubrió en algunos meteoritos.

El fullereno es una modificación alotrópica de carbono formada por moléculas que tienen una estructura de "balón de fútbol". Se sintetizaron moléculas y otros fullerenos. Todos los fullerenos son estructuras cerradas de átomos de carbono en estado híbrido. Los electrones de enlace no hibridados se deslocalizan como en los compuestos aromáticos. Los cristales de fullereno pertenecen a tipo molecular.

Silicio... Para el silicio, los enlaces no son característicos, la existencia en un estado híbrido no es característica. Por lo tanto, solo hay una modificación alotrópica estable del silicio, cuya red cristalina es similar a la del diamante. Silicio - duro (en la escala de Mohs la dureza es 7), refractario ( ), una sustancia muy frágil de color gris oscuro con un brillo metálico en condiciones estándar: un semiconductor. La actividad química depende del tamaño de los cristales (el cristalino grueso es menos activo que el amorfo).

La reactividad del carbono depende de la modificación alotrópica. El carbono en forma de diamante y grafito es bastante inerte, resistente a ácidos y álcalis, lo que permite fabricar crisoles, electrodos, etc. a partir de grafito. El carbono presenta una mayor reactividad en forma de carbón y hollín.

El silicio cristalino es bastante inerte, en forma amorfa es más activo.

Los principales tipos de reacciones que reflejan las propiedades químicas del carbono y el silicio se muestran en la Tabla 7.

Tabla 7

Propiedades químicas básicas del carbono y el silicio.

reacción con	carbón	reacción con	silicio
sustancias simples	oxígeno		oxígeno
halógenos		halógenos
gris		carbón
hidrógeno		hidrógeno	no reacciona
rieles		rieles
sustancias complejas	óxidos metálicos		álcalis
vapor		ácidos	no reacciona
ácidos

Aglutinantes

Aglutinantes – materiales de construcción minerales u orgánicos utilizados para la fabricación de hormigón, fijación de elementos individuales de estructuras de construcción, impermeabilización, etc..

Aglutinantes minerales(MVM) - materiales pulverulentos finamente molidos (cementos, yeso, cal, etc.), que se forman cuando se mezclan con agua (en casos individuales- con soluciones de sales, ácidos, álcalis) una masa plástica trabajable que se solidifica en un cuerpo fuerte similar a una piedra y une las partículas de agregados sólidos y el refuerzo en un todo monolítico.

El endurecimiento de MVM se lleva a cabo debido a los procesos de disolución, la formación de una solución sobresaturada y masa coloidal; este último cristaliza parcial o completamente.

Clasificación VMM:

1.Aglutinantes hidráulicos:

Cuando se mezclan con agua (mezcla) se endurecen y continúan manteniendo o aumentando su fuerza en el agua. Estos incluyen varios cementos y cal hidráulica. Cuando la cal hidráulica se endurece, el CaO interactúa con el agua y dióxido de carbono aire y cristalización del producto resultante. Se utilizan en la construcción de estructuras terrestres, subterráneas e hidráulicas expuestas a una exposición constante al agua.

2.Aglutinantes de aire:

Cuando se mezclan con agua, se endurecen y retienen su fuerza solo en el aire. Entre ellos se encuentran los aglutinantes de aire de cal, yeso-anhidrita y magnesia.

3.Aglutinantes resistentes a los ácidos:

Consisten principalmente en cemento resistente a los ácidos que contiene una mezcla finamente molida de arena de cuarzo y; están cerrados, por regla general, soluciones acuosas silicato de sodio o potasio, conservan su fuerza durante mucho tiempo cuando se exponen a los ácidos. Al endurecerse, se produce una reacción. Se utilizan para la producción de masillas, morteros y hormigones resistentes a los ácidos en la construcción de plantas químicas.

4.Aglutinantes autoclavados:

Consisten en aglutinantes de cal-sílice y cal-nefelina (cal, arena de cuarzo, lodo de nefelina) y se endurecen cuando se procesan en un autoclave (6-10 horas, presión de vapor 0,9-1,3 MPa). También se incluyen cementos Portland arenosos y otros aglutinantes a base de cal, cenizas y lodos de baja actividad. Se utilizan en la fabricación de productos de hormigón silicato (bloques, ladrillos de silicato, etc.).

5 quelantes de fosfato:

Consiste en cementos especiales; se sellan con ácido fosfórico para formar una masa plástica que se solidifica gradualmente en un cuerpo monolítico y conserva su resistencia a temperaturas superiores a 1000 ° C. Usualmente se utiliza fosfato de titanio, fosfato de zinc, aluminofosfato y otros cementos. Se utilizan para la fabricación de masa de revestimiento refractario y selladores para la protección a alta temperatura de piezas y estructuras metálicas en la producción de hormigones refractarios, etc.

Aglutinantes orgánicos(OBM) - sustancias de origen orgánico, capaces de pasar de un estado plástico a un estado sólido o poco plástico como resultado de la polimerización o policondensación.

En comparación con MVM, son menos frágiles y tienen mayor resistencia a la tracción. Estos incluyen productos formados durante la refinación de petróleo (asfalto, betún), productos de descomposición térmica de la madera (alquitrán), así como resinas sintéticas termoendurecibles de poliéster, epoxi, fenol-formaldehído. Utilizado en la construcción de carreteras, puentes, suelos. local industrial, rollos de material para techos, hormigón asfáltico-polímero, etc.

En los compuestos binarios de silicio con carbono, cada átomo de silicio está directamente unido a cuatro átomos de carbono vecinos ubicados en los vértices de un tetraedro, cuyo centro es el átomo de silicio. Al mismo tiempo, cada átomo de carbono está unido a su vez a cuatro átomos de silicio vecinos ubicados en los vértices de un tetraedro, cuyo centro es un átomo de carbono. Esta disposición mutua de átomos de silicio y carbono se basa en el enlace silicio-carbono Si-C- y forma una estructura cristalina densa y muy fuerte.

Actualmente, solo se conocen dos compuestos binarios de silicio con carbono. Este es un moissanita mineral de origen natural muy raro, que aún no se ha aplicación práctica y el carborundo de SiC producido artificialmente, que a veces se denomina silund, refrax, carbofrax, crystalan, etc.

En la práctica de laboratorio y en la tecnología, el carborundo se obtiene reduciendo la sílice con carbono de acuerdo con la ecuación de reacción.

SiO 2 + 3C = 2СО + SiC

Además del cuarzo finamente molido o la línea de cuarzo puro y el coque, se añaden sal de mesa y aserrín a la composición de la carga para la producción de carborundo. El aserrín durante la cocción afloja la carga y sal, reaccionando con impurezas ferrosas y de aluminio, las convierte en cloruros volátiles FeCl 3 y A1C1 3, que se eliminan de la zona de reacción a 1000-1200 ° C.De hecho, la reacción entre la sílice y el coque comienza ya a 1150 ° C, pero avanza extremadamente lento. A medida que la temperatura sube a 1220 ° C, su velocidad aumenta. En el rango de temperatura de 1220 a 1340 ° C, se vuelve exotérmico y avanza violentamente. Como resultado de la reacción, primero se forma una mezcla, que consta de los cristales más pequeños y de una variedad amorfa de carborundo. Con un aumento de temperatura a 1800-2000 ° C, la mezcla se recristaliza y se convierte en una forma tabular bien desarrollada, rara vez incolora, más a menudo coloreada en verde, gris e incluso negro con un brillo de diamante y un juego de arco iris, cristales hexagonales que contienen aproximadamente 98-99,5% de carborundo. El proceso de obtención de carborundo a partir de la carga se realiza en hornos eléctricos que arden a 2000-2200 ° C. Para obtener carborundo químicamente puro, el producto obtenido como resultado de la combustión de la carga se trata con álcali, que disuelve la sílice sin reaccionar.

El carborundo cristalino se refiere a un sólidos; su dureza es 9. La resistencia óhmica del carborundo policristalino disminuye con el aumento de temperatura y se vuelve insignificante a 1500 0 С.

En el aire a temperaturas superiores a los 1000 ° C, el carborundo comienza a oxidarse lentamente al principio, y luego vigorosamente a medida que la temperatura sube por encima de los 1700 ° C. En este caso, se forman sílice y monóxido de carbono:

2SiC + ЗО 2 = 2SiO 2 + 2CO

El dióxido de silicio formado en la superficie del carborundo es una película protectora que ralentiza un poco la oxidación del carborundo. En las mismas condiciones, la oxidación del carborundo procede con más vigor en un ambiente de vapor de agua.

Los ácidos minerales, a excepción del ácido fosfórico, no actúan sobre el carborundo, el cloro lo descompone a 100 ° C según la ecuación de reacción

SiC + 2Cl 2 = SiCl 4 + C

y a 1000 ° С, se libera CC1 4 en lugar de carbono:

SiC + 4C1 2 = SiCl + CC1 4

Los metales fundidos, al reaccionar con el carborundo, forman los correspondientes siliciuros:

SiC + Fe = FeSl + C

A temperaturas superiores a 810 ° C, el carborundo reduce los óxidos de metales alcalinotérreos a metal, por encima de 1000 ° C reduce el óxido de hierro (III) Fe 2 O 3 y por encima de 1300-1370 ° C óxido de hierro (II) FeO, níquel (II) óxido de NiO y óxido de manganeso МnО.

Los álcalis cáusticos fundidos y sus carbonatos en presencia de oxígeno atmosférico descomponen completamente el carborundo con la formación de los silicatos correspondientes:

SiC + 2KON + 2O 2 = K 2 SiO 3 + H 2 O + CO 2

SiC + Na 2 CO 3 + 2O2 = Na 2 SiO 3 + 2CO 2

El carborundo también es capaz de reaccionar con peróxido de sodio, óxido de plomo (II) y ácido fosfórico.

Debido al hecho de que el carborundo tiene una alta dureza, se usa ampliamente como polvos abrasivos para moler metal, así como para la fabricación de muelas abrasivas de carborundo, barras y papel abrasivo a partir de él. Conductividad eléctrica El carborundo a altas temperaturas permite utilizarlo como material principal en la fabricación de las denominadas varillas de silita, que son elementos de resistencia en los hornos eléctricos. Para ello, se sella una mezcla de carborundo con silicio con glicerina u otra sustancia cementosa orgánica y se forman varillas a partir de la masa resultante, que se cuecen a 1400-1500 ° C en una atmósfera de monóxido de carbono o en una atmósfera de nitrógeno. Durante la cocción, la sustancia orgánica cementosa se descompone, el carbono liberado, combinado con el silicio, lo convierte en carborundo y le da a las varillas la resistencia requerida.

Los crisoles refractarios especiales están hechos de carborundo.
para fundir metales obtenidos por prensado en caliente
carborundo a 2500 ° C bajo una presión de 42-70 MPa. Todavía conocido
refractarios hechos de mezclas de carborundo con nitruros
boro, esteatita, aglutinantes que contienen molibdeno y otras sustancias
entidades.

HIDRUROS DE SILICIO O SILANO

Los compuestos de hidrógeno de silicio se denominan comúnmente hidruros de silicio o silanos. Al igual que los hidrocarburos saturados, los hidruros de silicio forman una serie homóloga en la que los átomos de silicio están conectados entre sí por un enlace sencillo.

Si-Si -Si -Si -Si- etc.

El más simple. Representante

de esta serie homóloga es monosilano, o simplemente silano, SiH 4, cuya estructura es similar a la del metano, luego sigue

disilano H 3 Si-SiH 3, que es similar en estructura molecular al etano, luego trisilano H 3 Si-SiH 2 -SiH 3,

tetrasilano H 3 Si-SiH 2 -SiH 2 -SiH 3,

pentasilano H 3 Si-SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 ^ - SiH 3 y el último de los silanos obtenidos de esta serie homóloga

hexasilano H 3 Si-SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 3. Los silanos en su forma pura no se encuentran en la naturaleza. Se obtienen de forma artificial:

1. Descomposición de siliciuros metálicos con ácidos o álcalis según la ecuación de reacción

Mg 2 Si + 4HCI = 2MgCl 2 + SiH 4

en este caso, se forma una mezcla de silanos, que luego se separa por destilación fraccionada a muy temperaturas bajas.

2. Reducción de halogenosilanos con hidruro de litio o hidruro de litio y aluminio:

SiCl 4 + 4 LiH = 4LiCl + SiH 4

Este método de obtención de silos se describió por primera vez en 1947.

3. Reducción de halogenosilanos con hidrógeno. La reacción transcurre a 300 - 400ºC en tubos de reacción llenos de una mezcla de contacto que contiene silicio, cobre metálico y haluros de aluminio al 1 - 2% como catalizadores.

A pesar de las similitudes en estructura molecular sitanes e hidrocarburos saturados, sus propiedades físicas son diferentes.

Los silanos son menos estables que los hidrocarburos. El más estable de estos es el monosilano SiH4, que se descompone en silicio e hidrógeno solo cuando se calienta al rojo. Otros silanos con un alto contenido de silicio forman derivados inferiores a temperaturas mucho más bajas. Por ejemplo, el disilano Si 2 H 6 da silano y un polímero sólido a 300 ° C, mientras que el hexasilano Si 6 H 14 se descompone lentamente incluso a temperaturas normales... En contacto con el oxígeno, los silanos se oxidan fácilmente y algunos de ellos, por ejemplo, el monosilano SiH 4, se autoinflama a -180 ° C. Los silanos se hidrolizan fácilmente a dióxido de silicio e hidrógeno:

SiH 4 + 2H 2 0 = SiO 2 + 4H 2

Para silanos más altos, este proceso ocurre con escisión.

enlaces - Si - Si - Si - entre átomos de silicio. Por ejemplo, tres

El silano Si 3 H 8 da tres moléculas de SiO 2 y diez moléculas de gas hidrógeno:

H 3 Si - SiH 2 - SiH 3 + 6Н 3 О = 3SiO 2 + 10Н 2

En presencia de álcalis cáusticos, la hidrólisis de los silanos da como resultado la formación de un silicato del correspondiente metal alcalino e hidrógeno:

SiH 4 + 2NaOH + H 2 0 = Na 2 Si0 3 + 4H 2

HALÓGENOS DE SILICIO

Los compuestos binarios de silicio también incluyen halogenosilanos. Al igual que los hidruros de silicio, los silanos, forman una serie homóloga. compuestos químicos, en el que los átomos de haluro están directamente enlazados a átomos de silicio enlazados por enlaces simples

y así sucesivamente en cadenas de la longitud adecuada. Debido a esta similitud, los halogenosilanos pueden considerarse como productos de la sustitución del hidrógeno en los silanos por el correspondiente halógeno. En este caso, la sustitución puede ser completa o incompleta. En este último caso, se obtienen derivados de silano halogenados. El clorosilano Si 25 Cl 52 se considera el halogenosilano más alto conocido hasta el momento Los halogenosilanos y sus derivados de halógeno no se encuentran en la naturaleza en forma pura y pueden obtenerse exclusivamente de forma artificial.

1. Conexión directa de silicio elemental con halógenos. Por ejemplo, el SiCl 4 se obtiene a partir de ferrosilicio que contiene de 35 a 50% de silicio tratándolo a 350-500 ° C con cloro seco. En este caso, se obtiene SiCl 4 como producto principal en mezcla con otros halogenosilanos más complejos Si 2 Cl 6, Si 3 Cl 8, etc. según la ecuación de reacción

Si + 2Cl 2 = SiCl 4

El mismo compuesto se puede obtener mediante cloración de una mezcla de sílice con coque a altas temperaturas. La reacción procede de acuerdo con el esquema.

SiO 2 + 2C = Si + 2CO

Si + 2C1 2 = SiC1 4

SiO 2 + 2C + 2Cl 2 = 2CO + SiCl 4

El tetrabromosilano se obtiene por bromación a calor rojo de silicio elemental con vapor de bromo:

Si + 2Br 2 = SiBr 4

o una mezcla de sílice con coque:

SiO 2 + 2C = Si + 2CO

Si + 2Br 3 = SiBi 4

SiO 2 + 2C + 2Br 2 = 2CO + SiBr 4

En este caso, la formación de silanos de mayor grado es posible simultáneamente con tetrasilanos. Por ejemplo, la cloración de siliciuro de magnesio produce 80% de SiCl 4, 20% de SiCl 6 y 0,5-1% de Si 3 Cl 8; en la cloración de siliciuro cálcico, la composición de los productos de reacción se expresa como sigue: 65% SiCl 4; 30% de Si _ {2} Cl _ {6}; 4% Si 3 Cl 8.

2. Halogenación de silanos con haluros de hidrógeno en presencia de catalizadores A1Br 3 a temperaturas superiores a 100 ° C. La reacción transcurre según el esquema

SiH 4 + HBg = SiH 3 Br + H 2

SiН 4 + 2НВг = SiH 2 Br 2 + 2H 2

3. Halogenación de silanos con cloroformo en presencia de catalizadores de AlCl 3:

Si 3 H 8 + 4СНС1 3 = Si 3 H 4 Cl 4 + 4СН 2 С1 3

Si 3 H 8 + 5СССl 3 = Si 3 Н 3 С1 5 + 5СН 2 С1 2

4. El tetrafluoruro de silicio se obtiene mediante la acción del ácido fluorhídrico sobre la sílice:

SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 0

5. Se pueden obtener algunos polihalogenosilanos a partir de los halogenosilanos más simples mediante halogenación con su correspondiente haluro. Por ejemplo, el tetraiodosilano en un tubo sellado a 200-300 ° C, reaccionando con la plata, libera hexaiodisilano por

Los yodosilanos se pueden obtener mediante la interacción del yodo con los silanos en un medio tetracloruro de carbono o cloroformo también v presencia de catalizador AlI 3 en la interacción de silano con yoduro de hidrógeno

Los halogenosilanos son menos fuertes que los hidrocarburos halogenados de estructura similar. Se hidrolizan fácilmente para formar gel de sílice y ácido halohídrico:

SiCl 4 + 2H 2 O = Si0 2 + 4HCl

Los representantes más simples de los halogenosilanos son SiF 4, SiCl 4, SiBr 4 y SiI 4. De estos, el tetrafluorosilano y el tetraclorosilano se utilizan principalmente en tecnología. El tetrafluorosilano SiF 4 es un gas incoloro con un olor acre, se fuma en el aire, se hidroliza a ácido silicofluórico y gel de sílice. El SiF 4 se obtiene por la acción del ácido fluorhídrico sobre la sílice según la ecuación de reacción

SiО 2 + 4HF = SlF 4 + 2H 2 0

Para producción industrial. SiF 4 utilice fluorita CaF 2, sílice SiO 2 y ácido sulfúrico H 2 SO 4. La reacción tiene lugar en dos fases:

2CaF 2 + 2H 3 SO 4 = 2CaSO 4 + 4HF

SiO 2 + 4HF = 2H 2 O + SiF 4

2CaF 2 + 2H 2 S0 4 + SiO 2 = 2CaSO 4 + 2H 2 O + SiF 4

El estado gaseoso y la volatilidad del tetrafluorosilano se utilizan para grabar vidrios de silicato de sodio y cal con fluoruro de hidrógeno. Cuando el fluoruro de hidrógeno interactúa con el vidrio, se forman tetrafluorosilano, fluoruro de calcio, fluoruro de sodio y agua. El tetrafluorosilano, volatilizante, libera nuevas capas más profundas de vidrio para reaccionar con el fluoruro de hidrógeno. CaF 2 y NaF permanecen en el sitio de la reacción, que se disuelven en agua y por lo tanto liberan el acceso de fluoruro de hidrógeno para una mayor penetración en la superficie de vidrio recién despellejada. La superficie grabada puede ser mate o transparente. El grabado mate se obtiene cuando el fluoruro de hidrógeno gaseoso actúa sobre el vidrio, transparente, cuando se graba con soluciones acuosas de ácido fluorhídrico. Si se pasa tetrafluorosilano al agua, se obtiene H 2 SiF 6 y sílice en forma de gel:

3SiF 4 + 2H 2 O = 2H 2 SiF 6 + Si0 2

El ácido hidrofluorosilícico es uno de los ácidos dibásicos fuertes, no obtenido en estado libre, al evaporarse se descompone en SiF 4 y 2HF, que se volatilizan; con álcalis cáusticos forma sales ácidas y normales:

H 2 SlF 6 + 2NaOH. = Na 2 SiF 6 + 2H 2 O

con un exceso de álcalis da un fluoruro de metal alcalino, sílice y agua:

H 2 SiF 6 + 6NaOH = 6NaF + SiO 2 + 4H 2 O

La sílice liberada en esta reacción reacciona con cáustica.
y conduce a la formación de silicato:

SiO 2 + 2NaOH = Na 2 SiO 3 + H 2 O

Las sales de ácido fluorosilícico se denominan silicofluoruros o fluatos. Actualmente se conocen fluoruros de sílice Na, H, Rb, Cs, NH 4, Cu, Ag, Hg, Mg, Ca, Sr, Ba, Cd, Zn, Mn, Ni, Co, Al, Fe, Cr, Pb y etc.

En tecnología para diversos fines, se utilizan silicofluoruros de sodio Na 2 SiF 6, magnesio MgSiF 6 * 6HgO, zinc ZnSiF 6 * 6H 2 O, aluminio Al 2 (SiF 6) 3, plomo PbSiF 6, bario BaSiF 6, etc. Silicio los fluoruros tienen propiedades antisépticas y sellantes; al mismo tiempo son retardadores de fuego. Debido a esto, se utilizan para impregnar la madera con el fin de prevenir la descomposición prematura y protegerla de la ignición en caso de incendios. Las piedras artificiales y naturales para la construcción también se impregnan con fluoruros de silicio para compactarlas. La esencia de la impregnación radica en que una solución de silicofluoruros, penetrando en los poros y grietas de la piedra, reacciona con el carbonato cálcico y algunos otros compuestos y forma sales insolubles que se depositan en los poros y los sellan. Esto aumenta significativamente la resistencia de la piedra a la intemperie. Los materiales que no contienen carbonato de calcio en absoluto o que contienen poco de él se tratan previamente con avanfluates, es decir, Sustancias que contienen sales de calcio disueltas, silicatos de metales alcalinos y otras sustancias capaces de formar precipitados insolubles con fluatos. Los fluoruros de silicio de magnesio, zinc y aluminio se utilizan como fluidos. El proceso de flautización se puede representar de la siguiente manera:

MgSiF 6 + 2СаСО 3 = MgF 2 + 2CaF 2 + SiO 2 + 2СО 2

ZnSiF 6 + ЗСаС0 3 = 3CaF 6 + ZnCO 3 + SiO 2 + 2CO 2

Al 2 (SiF 6) 3 + 6CaCO 3 =. 2A1F 3 + 6CaF 2 + 3SiO 2 + 6CO 2

Los fluoruros de silicio de metales alcalinos se obtienen mediante la interacción del ácido hidrofluorosilícico con soluciones de sales de estos metales:

2NaCl + H 2 SiF 6 = Na 2 SlF 6 + 2HC1

Se trata de precipitados gelatinosos, solubles en agua y prácticamente insolubles en alcohol absoluto. Por lo tanto, se utilizan en análisis cuantitativos para la determinación de sílice por el método volumétrico. Para fines técnicos, se utiliza silicofluoruro de sodio, que se obtiene en forma de polvo blanco como subproducto en la producción de superfosfato. Cryolite 3NaF٠AlF 3 se forma a partir de una mezcla de Na 2 SiF 6 y A1 2 O 3 a 800 ° C, que se usa ampliamente en la producción de cementos dentales y es un buen silenciador tanto en la fabricación de vidrio como en la fabricación de esmaltes opacos y esmaltes.

El silicofluoruro de sodio como uno de los componentes se introduce en la composición de masillas químicamente resistentes hechas sobre vidrio líquido:

Na 2 SiF 6 + 2Na 2 SiO 3 = 6NaF + 3SiO 2

La sílice liberada por esta reacción imparte resistencia química a la masilla endurecida. Al mismo tiempo, Na 2 SiF 6 es un acelerador de endurecimiento. El silicofluoruro de sodio también se introduce como mineralizador en mezclas crudas en la producción de cementos.

El tetraclorosilano SiCl 4 es un líquido incoloro, humeante, en el aire, fácilmente hidrolizable obtenido por cloración de carborundo o ferrosilicio por acción sobre silanos a temperaturas elevadas.

El tetraclorosilano es el principal material de partida para la producción de muchos compuestos organosilícicos.

El tetrabromosilano SiBr 4 es un líquido incoloro, humeante en el aire, fácilmente hidrolizable en SiO 2 y HBr, obtenido a una temperatura al rojo vivo, cuando el vapor de bromo se pasa sobre silicio elemental al rojo vivo.

El tetraiodsilano SiI 4 es una sustancia cristalina blanca que se obtiene al pasar una mezcla de vapor de yodo con dióxido de carbono sobre un silicio elemental caliente.

Boruros y nitruros de silicio

Los boruros de silicio son compuestos de silicio con boro. Actualmente, existen dos bornds de silicio: triboruro de silicio B 3 Si y hexaboruro de silicio B 6 Si. Son sustancias extremadamente duras, químicamente resistentes y refractarias. Se obtienen por fusión en corriente eléctrica una mezcla finamente molida que consta de 5 wt. incluyendo silicio elemental y 1 wt. h. boro. La masa aglomerada se limpia con carbonato de potasio fundido. G.M.Samsonov y V.P. Latyshev obtuvieron triboruro de silicio mediante prensado en caliente a 1600-1800 ° C.

Triboruro de silicio con pl. 2,52 g / cm 3 formas placas negras
cristales rómbicos, translúcidos
en una fina capa en tonos amarillo-marrón. Hexaboruro de silicio con pl.
Se obtienen 2,47 g / cm 3 en forma de granos opacos opacos de opacos
forma fuerte.

Los boruros de silicio se funden a unos 2000 ° C, pero se oxidan muy lentamente incluso a altas temperaturas. Esto permite utilizarlos como refractarios especiales. La dureza de los boruros de silicio es muy alta y, en este sentido, están cerca del carborundo.

Los compuestos de nitrógeno de silicio se denominan nitruros de silicio. Se conocen los siguientes nitruros: Si 3 N 4, Si 2 N 3 y SIN. Los nitruros de silicio se obtienen calcinando silicio elemental en una atmósfera de nitrógeno puro en el rango de temperatura de 1300 a 1500 ° C.El nitruro de silicio normal Si 3 N 4 se puede obtener a partir de una mezcla de sílice con coque calcinado en una atmósfera de nitrógeno puro a 1400-1500 ° C:

6С + 3Si0 2 + 2N 3 ͢ Si 3 N 4 + 6CO

Si 3 N 4 es un polvo refractario blanco grisáceo y resistente a los ácidos que se volatiliza solo por encima de 1900 ° C.El nitruro de silicio se hidroliza con la liberación de sílice y amoníaco:

Si 3 N 4 + 6H 2 O = 3SiO 2 + 4NH 3

Cuando se calienta, el ácido sulfúrico concentrado descompone lentamente el Si 3 N 4 y el ácido hidrofluorosilícico diluido lo descompone más vigorosamente.

El nitruro de silicio de la composición Si 2 N 3 también se obtiene por acción de nitrógeno a altas temperaturas sobre silicio elemental o sobre carbono-nitrógeno-silicio C 2 Si 2 N + N 2 = 2C + Si2N 3.

Además de los compuestos binarios de silicio con nitrógeno, actualmente se conocen muchos otros más complejos, que se basan en la conexión directa de átomos de silicio con átomos de nitrógeno, por ejemplo: 1) aminosilanos SiH 3 NH 2, SiH 2 (NH 2) 2, SiH (NH 2) 3, Si (NH 2) 4; 2) sililaminas NH 2 (SiH 3), NH (SiH 3) 2, N (SiH 3) 3; 3) compuestos de silicio que contienen nitrógeno de una composición más compleja.

CONCEPTOS GENERALES