Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ

Карбонат кальцияСаСO ₃.Оксосоль. Распространенное природное вещество, главная составная часть осадочной горной породы – известняка (его разновидности – мел, мрамор, известковый туф, мергель), чистый СаСO ₃в природе – это минерал кальцит.Белый, при прокаливании разлагается, плавится под избыточным давлением СO ₂. Нерастворим в воде (= 0,0007 г/100 г Н ₂O).

Реагирует с кислотами, солями аммония в горячем растворе, коксом. Переводится в раствор действием избытка углекислого газа с образованием гидрокарбоната Са(НСO ₃) ₂(существует только в растворе), который определяет «временную» жесткость пресной воды (вместе с солями магния и железа). Устранение жесткости (умягчение воды) проводится кипячением или нейтрализацией гашёной известью.

Применяется для производства СаО, СO ₂, цемента, стекла и минеральных удобрений [в том числе известковой селитрыCa(NO ₃) ₂4Н ₂O], как наполнитель бумаги и резины, строительный камень (щебень) и компонент бетона и шифера, в виде осажденного порошка – для изготовления школьных мелков, зубных порошков и паст, смесей для побелки помещений.

Уравнения важнейших реакций:

7.5.4. Кремний

Кремний– элемент 3-го периода и IVA-группы Периодической системы, порядковый номер 14. Электронная формула атома [ ₁₀Ne]3s ²3p ². Характерная степень окисления в соединениях +IV.

Шкала степеней окисления кремния:

Электроотрицательность кремния невысока для неметаллов (2,25). Проявляет неметаллические (кислотные) свойства; образует оксиды, кремниевые кислоты, очень большое число солей – силикатов в виде цепей, лент и трехмерных сеток тетраэдров [SiO ₄], бинарные соединения. В настоящее время широко развивается химия органических соединений кремния со связями Si – С и кремнийорганических полимеров – силиконов и силиконовых каучуков со связями Si – Si, Si – О и Si – С.

Важнейший элемент неживой природы, второйпо химической распространенности. Встречается только в связанном виде. Жизненно важный элемент для многих организмов.

КремнийSi.Простое вещество. Крупнокристаллический – темно-серый, с металлическим блеском, весьма твердый, очень хрупкий, непрозрачный, тугоплавкий, распространенный полупроводник. Кристаллическая решетка – атомная, связи Si – Si очень прочные. Аморфный – белый или желто-коричневый (с примесями, в основном Fe), химически более активен. Устойчив на воздухе (покрыт прочной оксидной пленкой), не реагирует с водой. Реагирует с HF (конц.), щелочами. Окисляется кислородом, хлором. Восстанавливается магнием. Спекается с графитом. Промышленно важным является сплав с железом – ферросилиций(12–90 % Si). Применяется как легирующая добавка в стали и сплавы цветных металлов, компонент полупроводниковых материалов для микроэлектроники, основа силиконов.

Уравнения важнейших реакций:

Получениев промышленности: восстановление SiCl ₄или SiO ₂при прокаливании:

SiCl ₄+ 2Zn = Si+ 2ZnCl ₂

SiO ₂+ 2Mg = Si+ 2MgO

(последняя реакция может быть осуществлена и в лаборатории, после обработки соляной кислотой остается аморфный кремний).

Диоксид кремнияSiO ₂.Кислотный оксид. Белый порошок (кварцевый песок)и прозрачные кристаллы, природный продукт окрашен примесями (кремнезём) – в виде обычного песка и камня (кремень).Кристаллическая решетка атомная, каждый атом кремния окружен четырьмя атомами кислорода [Si(O) ₄], а каждый атом кислорода – двумя атомами кремния [O(Si) ₂]. Имеет несколько кристаллических модификаций (все минералы), важнейшие — кварц, тридимити кристобалит,редко встречающиеся и искусственно полученные — китит, коэсит, стишовит, меланофлогит, волокнистый кремнезём.Тугоплавкий, при медленном охлаждении расплава образуется аморфная форма – кварцевое стекло(в природе минерал лешательеит).Наиболее химически активна аморфная форма.

Практически не реагирует с водой (из раствора осаждается гидрат SiO ₂nН ₂O), распространенными кислотами. Кварцевое стекло разъедается в HF (конц.). Реагирует со щелочами в растворе (образует ортосиликаты)и при сплавлении (продукты — метасиликаты).Легко хлорируется в присутствии кокса. Восстанавливается коксом, магнием, железом (в доменном процессе).

Применяется как промышленное сырье в производстве кремния, обычного, термо– и химически стойкого стекла,

фарфора, керамики, абразивов и адсорбентов, наполнитель резины, смазок, клеев и красок, компонент строительных связующих растворов, в виде монокристаллов кварца – основа генераторов ультразвука и точного хода кварцевых часов. Разновидности кварца ( горный хрусталь, розовый кварц, аметист, дымчатый кварц, халцедон, оникси др.) – драгоценные, полудрагоценные или поделочные камни.

Уравнения важнейших реакций: