> Техника, страница 55 > Кремния соединения

Кремния соединения

Кремния соединения. Кремний, будучи четырехвалентным элементом, образует соединения того же типа, что и углерод; многие К. с. вполне аналогичны хорошо известным органическим соединениям, но изучены гораздо менее последних.

Гидриды кремния (силаны)—водородистые соединения, из которых изучены только два первых члена гомологического ряда. С и л и к о м е т а н, Si Н₄, образуется (вместе с силикоэтаном) при растворении силицида магния, Mg₂Si, в конц. соляной к-те; более чистый SiH₄ получается нагреванием этилового эфира силикомуравьиной кислоты с металлическим Na:

4SiH(OC₂H₅)₃=SiH₄+3 Si(OC₂H₅)₄.

SiH₄—бесцветный газ с t°_ku„.=— 116° (740 миллиметров); не вполне очищенный, воспламеняется на воздухе; при 400° полностью разлагается; с галоидами дает SiX₄ (X—галоид); стоек к кислотам, но со щелочами легко реагирует, образуя силикат. При действии электрич. разрядов SiH₄ переходит в твердый желтый силан, который нерастворим в эфире и е и воспламеняется от удара. С и л и к о-э т а н, Si₂H₆—бесцветная жидкость; при 250° разлагается; восстанавливает HgCl₂ и AuGl₃в водных растворах, но не реагирует с HN0₃; с СС1₄ и SF₆ реагирует со ом.

Галоидные К. с. Si образует с галоидами соединения типов SiX₄ и SiX₆; для хлора известно также соединение состава Si₃Cl₈. Фтористый кремний, SiF₄, образуется при сжигании Si в атмосфере фтора, а также при нагревании песка или стекла с CaF₂ и концентрированной серной кислотой:

Si0₂ + 2CaF₂+2H₂S0₄=2CaS0₄+2H₂0 + SiF₄.

С избытком фтористого водорода SiF₄ образует кремнефтористоводородную кислоту, H₂SiF_e; SiF₄—бесцветный, резко пахнущий газ, дымящий во влажном воздухе; i°_KUи, равна —65°; при действии воды дает кремнезем (в виде геля) и плавиковую к-ту:

S1F4+2 Н 2 О=S i О 2+2 Н 2F2 ·

Кремнефтористоводородная кислота, H₂SiF₆, или |SiF₆]H₂, не разлагается водою даже в разбавленных растворах; она м. б. получена растворением Si0₂ в плавиковой кислоте:

Si0₂+3H₂F₂=H₂SiF6+2|I₂0.

Удельн. в водных растворов H₂SiF„>l; при охлаждении их выделяются гидраты кремнефтористоводородной кислоты, из которых известен дигидрат с 2 Н₂0, плавящийся и разлагающийся при +19°, и гидрат с 4 Н₂0, устойчивый лишь при t° около 0°. С окисями металлов H₂SiF_e образует многочисленные соли—фторосиликаты, которые хорошо кристаллизуются и большей частью легко растворимы в воде (за исключением солей Na, К, Rb, Cs, Ва и А1); при прокаливании они разлагаются, выделяя SiF₄; соли тяжелых металлов легко гидролизуются; при обработке NaOH или содой фторосиликаты разлагаются, выделяя кремневую кислоту и образуя силикаты. Четыреххлористый кремний, SiCl₄, получается в технике действием хлора на смесь Si0₂ и угля, либо хлорированием ферросилиция или карбо рунда. SiCl₄—бесцветная жидкость, дымящая на воздухе, с t°_Km_ 56,9° и 1°_пл— 69° и удельн. в 1,5; очень легко гидролизуется; находит применение в военном деле—для получения маскирующих дымовых завес; иногда применяется также для получения силикагеля и в качестве водоотнимающего средства.

Сульфид кремния, SiS₂, получается сплавлением Si с серой при темп-ре красного каления; блестящие иглы, легко сублимирующиеся в токе инертного газа; на воздухе сгорает в Si0₂ и S0₂, водою разлагается. Известно также соединение SiS. Нитриды кремния, Si₂N₃ и Si₃N₄, довольно стойкие соединения, получаемые из элементов при t° 1 300°. Карбид кремния, SiC: а) аморфный, иногда называемый силундом, получается при нагревании в графитовом тигле 1 ч. кристаллического Si и 2 ч. Si0₂ (Шютценберже); представляет собою порошок зеленого цвета, который может быть отмыт от Si0₂ плавиковой к-той;

б) кристаллический—получается из элементов, сплавляемых при высокой t° в электрич. печи (смотрите Карборунд).

Окислы кремния. Кремнезем, двуокись кремния, или кремневый ангидрид, Si0₂, является главной составной частью земной коры (литосферы), в которой его содержание достигает 59,8%. Здесь он встречается как в чистом виде, будучи представлен различными минералами из группы кварца (смотрите), так и в составе всевозможных природных силикатов (смотрите). Существует 2 аллотропических состояния кремнезема: кристаллический, с уд.весом 2,65,и аморфный— стекловидный или тонкопорошковатый, с уд. в 2,2; последний получается путем прокаливания гидратов К. Аморфный Si0₂ нерастворим в к-тах, но растворяется в щелочах и щелочных карбонатах с образованием силикатов, наир.:

2Na0H + Si0₂=Na₂Si0₃+H₂0. Прокаливание Si0₂ при высокой ί° значительно уменьшает способность его растворяться в щелочах. При t° около 1 780° Si0₂становится жидким, пройдя предварительно через стадию постепенного размягчения.Si0₂принадлежит к числу минеральных тел, дающих наиболее типичные коллоидные состояния золя и геля. В этой форме Si0₂ образует с водой соединения, являющиеся различи, степенями гидратации кремнезема; H₂Si0₃(метакремневая к-та), H₄Si0₄ (ор-токремневая к-та) и ряд так называется поликремневых к-т с общей ф-лой (Si0₂)_m(H₂0)_n. Кремневая кислота, H₂Si0₃, и другие гидратные ее формы принадлежат к числу наиболее слабых к-т; с основаниями они могут давать соли весьма разнообразного состава. Для природных силикатов земной коры установлены два максимума в отношении содержания Si0₂: большинство минералов и горных пород содержит около 52 или 72% Si0₂. Гель кремнекислоты в высушенном виде обладает большой адсорбирующей способностью и применяется в технике как поглотитель для газов и паров (смотрите Силикагель). Из солей (силикатов) наиболее известны соли метакремневой кислоты. Технич. значение имеет кремнекислый нат-

рий, Na₂Si0₃,—растворимое стекло (смотрите) (в растворах называется также жидким стеклом), получаемое действием Na₂C0₃ или NaOH на Si0₂. Все растворимые соли H₂Si0₃легко гидролизуются (растворы показывают щелочную реакцию) и разлагаются не только сильными кислотами, но и угольной кислотой. Силикаты щелочноземельных и тяжелых металлов почти все нерастворимы и, будучи сплавленными в различных комбинациях, образуют стекло (смотрите Силикаты, Стекло). Кроме Si0₂ допускают также существование окиси кремния, SiO. Продукт такого состава получается восстановлением Si0₂ в электрической печи (в определенных условиях) и под названием «монокс» (Мо-пох) употребляется в масляных красках и как абразионный материал. В чистом виде однако SiO не получена, и возможно, что «монокс» представляет собою смесь Si0₂ + Si.

Лит.: Dllm. Enz., В. 10, 1922; Handb. d. anorg. Chemie, hrsg. v. R. Abegg, B. 3, Abt. 2, Lpz., 1909; «В», B. 62, 1929. Б. Ормонт.