Дослід 1. Одержання гідрогелю силікатної кислоти

У пробірку вносять 4-5 мл концентрованого розчину силікату на­трію і 2-3 мл розбавленої хлорогідрогенної кислоти, перемішують. Що сталося з розчинами? Складають рівняння реакції.

Дослід 2. Одержання гідрозолю силікатної кислоти

У пробірку вносять 2-3 мл концентрованої хлорогідрогенної кислоти і додають стільки ж розчину силікату натрію. Одержаний золь (колоїдний розчин) силікатної кислоти обережно нагрівають і пробірку струшують. Що спостерігається? Пояснити, що відбувається з розчином.

Дослід 3. Витиснення силікатної кислоти з її солей

Карбоновою кислотою

Вносять у пробірку 4-5 мл розчину силікату натрію і пропуска­ють через нього струмінь вуглекислого газу. Спостеріга­ється утворення гелю силікатної кислоти. Складають рівняння реакції. Пояснюють можливість перебігу цієї реакції.

Дослід 4. Гідроліз солей силікатної кислоти

Наливають у пробірку розчин силікату натрію і випробовують його індикаторним папером. Складають рівняння реакції гідролізу силікату натрію.

Дослід 5. Вилуговування скла водою

У ступці ретельно розтирають кілька шматочків віконного скла, по­рошок кладуть у пробірку з дистильованою водою й кип’ятять. Після охо­лодження додають 2-3 краплі фенолфталеїну. Що спостерігається?

Дослід 6. Визначення середовища силікатного цементу

У пробірку кладуть 1-2 г силікатного цементу, доливають 5-6 мл дистильованої води і ретельно перемішують. Через 3-5 хв. добавляють 3-4 краплі фенолфталеїну. Якого кольору набуває розчин? Яке буде середовише (рН>7, рН=7, рН<7)? Написати реакцію взаємодії трикальцієвого силікату 3CaO∙SiO₂ (аліт) з водою.

МЕТОДИЧНІ ПОРАДИ

Силіцій за поширенням у природі займає друге місце після оксигену. У вільному стані силіцій не зустрічається. Найбільш його розповсюдженим мінералом є оксид SiO₂ і велика кількість солей силікатної кислоти (силікатів). Вони утворюють оболонку земної кори.

У промисловості силіцій отримують відновленням кремнезему коксом в електричних печах, а в лабораторних умовах відновником може бути і магній, і алюміній:

SiO₂ + 2C = Si + 2CO↑

SiO₂ + 2Mg = Si + 2MgO

SiO₂ + 4Al = 3Si + 2Al₂O₃

А в приладобудуванні використовують силіцій особливої чистоти і отримують його таким методом:

SiCl₄ + 2Zn = Si + 2ZnCl₂.

Силіцій реагує з розплавами або розчинами лугів:

Si + 2NaOH + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂ .

При нагріванні силіцій взаємодіє з багатьма металлами і утворює силіциди:

Si + 2Mg = Mg₂Si

З воднем силіцій безпосередньо не реагує, але водневі сполуки відомі – це силани:

Mg₂Si + 4HСl = 2MgCl₂ + SiH₄

Силан на повітрі самочинно займається:

SiH₄ + 2O₂ = SiO₂ + 2H₂O

Стійким і розповсюдженим мінералом земної кори залишається кремнезем SiO₂, який є ангідридом силікатних кислот, склад яких виражають загальною формулою:

mSiO₂∙nH₂O,

де: m і n – цілі числа.

Кислоти, для яких m>1, називаються полісилікатними.

Силікатна кислота може бути отримана при взаємодії розчину її солі з більш сильною кислотою:

Na₂SiO₃ + H₂CO₃ = Na₂CO₃ + H₂SiO₃↓

Кремнезем стійкий до кислот, але реагує з плавиковою і ортофосфорною кислотою:

SiO₂ + 4HF = SiF₄↑ + 2H₂O

SiO₂ + 2H₃PO₄ = SiO₂∙ P₂O₅ + 3H₂O

Солі силікатних кислот – силікати – в більшості випадків нерозчинні у воді, винятком є силікати лужних металів (розчинне скло).

Розчинне скло Na₂SiO₃ чи K₂SiO₃ застосовують для обробки паперу, тканин, деревини, для закріплення фундаментів будівель, а також для отримання в’яжучих і клеючих сумішей.

Розчинне скло отримують „мокрим’’ методом:

SiO₂ + KOH (розчин) = K₂SiO₃ + H₂O і „сухим’’ методом плавлення:

SiO₂ + Na₂CO₃ =Na₂SiO₃ + CO₂↑

Водний розчин розчинного скла називають рідким склом.

Віконне скло отримують плавленням кремнезему SiO₂, вапняку CaCO₃ і кальцинованої соди Na₂CO₃. Воно відповідає приблизно такій формулі:

Na₂O∙CaO∙6SiO₂.

В медицині, спеціальній техніці використовують кварцеве скло. Його отримують плавленням чистого кварцу. Воно не забруднене домішками інших сполук, перш за все заліза, і тому вільно пропускає ультрафіолетові промені.

Кварцеве скло має незначний коефіцієнт розширення і тому не руйнується при різкому нагріванні чи охолодженні.

Серед природних силікатів найбільше значення мають азбест 3MgO∙2SiO₂∙2H₂O, каолініт Al₂O₃∙2SiO₂∙2H₂O, польові шпати K₂O∙Al₂O₃∙6SiO₂; Na₂O∙Al₂O₃∙6SiO₂; CaO∙Al₂O₃∙2SiO₂.

На основі силікатів отримують будівельні матеріали (шифер, цегла, силікатний цемент) та товари народного споживання (кришталь, фарфор, фаянс, майоліка).

Окрім неорганічних сполук силіцію в промисловості використовують кремнійорганічні сполуки.

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А № 12

ХРОМ І ЙОГО СПОЛУКИ

Запитання і задачі :

1. Скласти електронну формулу атома хрому і визначити його валентні можливості.

2. Як отримують хром?

3. Визначити ступінь окиснення атома хрому в таких сполуках: CrSO₄, K₂CrO₄, H₂Cr₂O_7, NaCr[(OH₄)].

4. Напишіть п’ять відомих оксидів хрому. Які з цих оксидів нестійкі?

5. Закінчити рівняння реакцій:

K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ =

CrO₃

6. Порівняйте хімічні властивості сполук:

Cr(OH)₂, Cr(OH)₃ і H₂CrO₄ і напишіть, де можливо, реакції з кислотами і основами.

7. Закінчити реакцію окислення-відновлення:

SO₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ =

Проведення дослідів

Дослід 1. Одержання оксиду хрому (ІІІ)

У суху пробірку помістити трохи розтертого дихромату амонію, закріпити тримачем і обережно нагрівати до початку реакції. Складіть рівняння реакції, враховуючи те, що виділяється азот.

Дослід 2. Одержання і властивості гідроксиду хрому (ІІІ)

До 2-3 мл розчину солі хрому (ІІІ) додають краплинами 2 н. розчин їдкого натрію (уникати надлишку лугу!) до утворення осаду. Розділити осад на 2 пробірки, в одну додають в надлишку луг, в іншу – кислоту. Що відбувається? Складіть рівняння реакцій в молекулярному та іонному вигляді.