Угольная кислота и её соли
При растворении углекислого газа в воде образуется очень слабая угольная кислота Н2СО3. Углекислый газ в воде находится преимущественно в виде гидратированных молекул СО2 и лишь в незначительной степени в форме угольной кислоты. При этом в растворе устанавливается равновесие:
СО2 (г) + Н2О СО2 · Н2О (раствор) Н2СО3 Н+ + HCO3- 2H+ + CO32-.
Угольная кислота – слабая неустойчивая кислота, которую в свободном состоянии из водных растворов выделить нельзя.
Тем не менее, при разложении гидрокарбоната аммония в газовой фазе обнаружены частицы Н2СО3, довольно устойчивые в отсутствии воды.
Проявляет свойства слабых кислот. Будучи двухосновной, образует два типа солей карбонаты и гидрокарбонаты.
Карбонаты двухвалентных металлов трудно растворимы в воде, но их растворимость повышается в присутствии углекислого газа за счет образования гидрокарбонатов:
СаСО3 + СО2 + Н2О = Са(НСО3)2.
Карбонаты металлов (кроме щелочных металлов) при нагревании декарбоксилируются с образованием оксида:
CuCO3 = CuO + CO2.
Температура распада карбонатов повышается по мере усиления электроположительного характера металла и ионного характера связи, карбонаты щелочных металлов не разлагаются.
Гидрокарбонаты разлагаются до карбонатов:
2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2.
Качественной реакцией на карбонат и гидрокарбонат ионы является их взаимодействие с сильной кислотой, наблюдается образование углекислого газа с характерным вскипанием:
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑;
CO32- + 2H+ = CO2 + H2O.
K2CO3(поташ, в золе растений)
Na2CO3 – сода, кальцинированная сода
Na2CO3 x 10H2O – кристаллическая сода
CaCO3 –мел, мрамор, известняк
NaHCO3 – питьевая сода
Физические свойства:
Все карбонаты – твёрдые кристаллические вещества. Большинство из них в воде не растворяются. Гидрокарбонаты растворяются в воде.
Химические свойства солей угольной кислоты:
Общие свойства солей:
1) Вступают в реакции обмена с другими растворимыми солями
Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3↓ + 2NaCl
2) Разложение гидрокарбонатов при нагревании
NaHCO3 t˚C →Na2CO3 + H2O + CO2↑
3) Разложение нерастворимых карбонатов при нагревании
CaCO3 t˚C → CaO+ CO2↑
4) Карбонаты и гидрокарбонаты могут превращаться друг в друга:
Me(HCO3)n + Me(OH)n → MeCO3+H2O
Me(HCO3)n t˚C → MeCO3↓+H2O+CO2↑
карбонаты в гидрокарбонаты
MeCO3+H2O+CO2= Me(HCO3)n
Аллотропия кремния
Кристаллический– тёмно-серое вещество с металлическим блеском, большая твёрдость, хрупок, полупроводник; ρ = 2,33 г/см3, t°пл. =1415°C; t°кип. = 2680°C.
Имеет алмазоподобную структуру и образует прочные ковалентные связи. Инертен.
Аморфный- бурый порошок, гигроскопичен, алмазоподобная структура, ρ = 2 г/см3, более реакционноспособен.
Получение кремния
1) Промышленность – нагревание угля с песком:
2C + SiO2 t˚→ Si + 2CO
2) Лаборатория – нагревание песка с магнием:
2Mg + SiO2 t˚→ Si + 2MgO Опыт
Химические свойства
Типичный неметалл, инертен.
Как восстановитель:
1) С кислородом
Si0 + O2 t˚→ Si+4O2
2) С фтором (без нагревания)
Si0 + 2F2 → SiF4
3) С углеродом
Si0 + C t˚→ Si+4C
(SiC - карборунд - твёрдый; используется для точки и шлифовки)
4) С водородом не взаимодействует.
Силан (SiH4) получают разложением силицидов металлов кислотой:
Mg2Si + 2H2SO4 → SiH4 + 2MgSO4
5) С кислотами не реагирует (только с плавиковой кислотой Si+4HF=SiF4+2H2)
Растворяется только в смеси азотной и плавиковой кислот:
3Si + 4HNO3 + 18HF → 3H2[SiF6] + 4NO + 8H2O
6) Со щелочами (при нагревании):
Si0 + 2NaOH + H2O t˚→ Na2Si+4O3+ 2H2
Как окислитель:
7) С металлами (образуются силициды):
Si0 + 2Mg t˚→ Mg2Si-4
Применение кремния
Кремний широко используется в электронике как полупроводник. Добавки кремния к сплавам повышают их коррозионную стойкость. Силикаты, алюмосиликаты и кремнезем – основное сырье для производства стекла и керамики, а также для строительной промышленности.
Силан - SiH4
Физические свойства: Бесцветный газ, ядовит, t°пл. = -185°C, t°кип. = -112°C.
Получение: Mg2Si + 4HCl → 2MgCl2 + SiH4↑
Химические свойства:
1) Окисление: SiH4 + 2O2 t˚→ SiO2 + 2H2O
2) Разложение: SiH4 → Si + 2H2
Оксид кремния (IV) - (SiO2)n
SiO2 - кварц, горный хрусталь, аметист, агат, яшма, опал, кремнезём (основная часть песка):
Кристаллическая решётка оксида кремния (IV) – атомная и имеет такое строение:
Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O - каолинит (основная часть глины)