Question

Кратко о оксиде кремния

Answer 1

Диоксид кремния SiO2 — кислотный оксид, не реагирующий с водой. 

Химически стоек к действию кислот, но реагирует с плавиковой кислотой: 

SiO2 + 6HF → H2[SiF6] + 2H2O, 

и газообразным фтороводородом HF: 

SiO2 + 4HF → SiF4↑ + 2H2O. 

Эти две реакции широко используют для травления стекла. 

При сплавлении SiO2 с щелочами и основными оксидами, а также с карбонатами активных металлов образуются силикаты — соли не имеющих постоянного состава очень слабых, нерастворимых в воде кремниевых кислот общей формулы xH2O·ySiO2 (довольно часто в литературе упоминаются не кремниевые кислоты, а кремниевая кислота, хотя фактически речь при этом идет об одном и том же) . 

Например, может быть получен ортосиликат натрия: 

SiO2 + 4NaOH → Na4SiO4 + 2H2O, 

метасиликат кальция: 

SiO2 + СаО → СаО·SiO2, 

или смешанный силикат кальция и натрия: 

Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 → Na2O·CaO·6SiO2 + 2CO2↑. 

Из силиката Na2O·CaO·6SiO2 изготовляют оконное стекло. 

Следует отметить, что большинство силикатов не имеет постоянного состава. Из всех силикатов растворимы в воде только силикаты натрия и калия. Растворы этих силикатов в воде называют растворимым стеклом. Из-за гидролиза эти растворы характеризуются сильно щелочной средой. Для гидролизованных силикатов характерно образование не истинных, а коллоидных растворов. При подкислении растворов силикатов натрия или калия выпадает студенистый белый осадок гидратированных кремниевых кислот. 

Главным структурным элементом как твердого диоксида кремния, так и всех силикатов выступает группа [SiO4/2], в которой атом кремния Si окружен тетраэдром из четырёх атомов кислорода О. При этом каждый атом кислорода соединен с двумя атомами кремния. Фрагменты [SiO4/2] могут быть связаны между собой по-разному. Среди силикатов по характеру связи в них фрагментов [SiO4/2] выделяют островные, цепочечные, ленточные, слоистые, каркасные и другие.