1. Простое вещество Кремний второй элемент по распространенности на Земле

Кремний – второй элемент по распространенности на Земле (после кислорода).

Кремний имеет атомную кристаллическую решетку, подобную решетке алмаза. Но, в отличие от алмаза, кремний - полупроводник, и на этом основано его широкое использование в электронике.

Кристаллический кремний – тугоплавкие темно-серые кристаллы.

Кремний химически неактивен. Для реакций даже с активными металлами требуется сильное нагревание. При этом образуются силициды:

2Mg + Si Mg₂Si

С неметаллами кремний может взаимодействовать только как восстановитель. При комнатной температуре он реагирует только с фтором.

При нагревании кремний взаимодействует с другими галогенами, кислородом, серой.

Кремний проявляет восстановительные свойства и в реакциях со сложными веществами – окислителями. Например, он взаимодействует с концентрированными растворами щелочей:

Si + 2NaOH + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂

С кислотами-окислителями кремний не взаимодействует.
2. Оксид кремния

Оксид кремния SiO₂ имеет атомную кристаллическую решетку. Это твердое, тугоплавкое, нерастворимое вещество. Оксид кремния является основой кварцевого песка, присутствует в гранитах и песчаниках, встречается в виде горного хрусталя и множества его окрашенных форм:

Оксид кремния химически очень инертен.

Окислительные свойства оксида кремния очень слабы. Он взаимодействует только с сильными восстановителями и только при жестких условиях (нагревание более чем до 1000^оС):

SiO₂ + 2H₂ Si + 2H₂O

SiO₂ + C Si + CO₂ или SiO₂ + 2C Si + 2CO

SiO₂ + 2Mg Si + MgO

SiO₂ нерастворим в воде, поэтому он не проявляет кислотных свойств в реакциях с водными растворами оснований. Кислотные свойства оксида кремния реализуются только при сплавлении его с твердыми реагентами кислотной природы.

BeO + SiO₂ BeSiO₃

2KOH + SiO₂ K₂SiO₃ + H₂O

Mg(OH)₂ + SiO₂ MgSiO₃ + H₂O
3. Кремниевая кислота и силикаты

Кремниевые кислоты имеют переменный состав хSiO₂*yH₂O. В школе принято выражать его формулой H₂SiO₃.

Все кремниевые кислоты - бесцветные, желеобразные, нерастворимые в воде вещества.

Кремниевые кислоты – крайне слабые (самые слабые из тех, что Вам известны). Кроме того, из-за нерастворимости они химически инертны и не реагируют с растворами оснований. Их кислотные свойства проявляются лишь при нагревании с основными реагентами.

Однако при нагревании происходит дегидратация кремниевых кислот:

Н₂SiO₃ SiO₂ + H₂O,

поэтому в реакции с основными реагентами при сплавлении вступает скорее оксид кремния, чем соответствующие кислоты.

Получение:

Кремниевые кислоты выпадают в осадок из растворов силикатов при добавлении более сильных кислот:

Na₂SiO₃ + 2HCl = H₂SiO₃ + 2NaCl

Соли кремниевых кислот называются силикатами. Известный всем силикатный клей представляет собой водный раствор силиката натрия Na₂SiO₃. На воздухе он поглощает углекислый газ СО₂, который, образуя в растворе угольную кислоту, вытесняет более слабую кремниевую кислоту:

Na₂SiO₃ + CO₂ = H₂SiO₃ + Na₂CO₃.

Таким образом, постепенно образуется гелеобразный осадок кремниевых кислот – клей застывает.

Очень многие минералы являются силикатами.

Топаз - гидроксосиликат алюминия Al₂[SiO₄](OH)_2.

Оливин - силикат магния-железа (Mg,Fe)₂[SiO₄].