Взаимодействие кремния с раствором щелочи
Кремний существует в виде двух модификаций- кристаллической и аморфной. Более активна аморфная модификация. В ступке разотрем кремний. Порошок аморфного кремния – бурого цвета. В пробирку с аморфным кремнием прильем раствор щелочи. При подогревании смеси начинается бурная реакция. Кремний реагирует со щелочью с выделением водорода. В растворе образуется силикат натрия.
2NaOH + Si + H2O = Na2SiO3 + H2
Оборудование: ступка фарфоровая с пестиком, пробирка с газоотводной трубкой, горелка.
Техника безопасности. Соблюдать правила работы со щелочами и горючими газами.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Взаимодействие магния с диоксидом кремния
В свободном состоянии кремний был получен Берцелиусом в 1822 г. Его латинское название «силиций» произошло от латинского слова « sileх», что означает «кремень». Аморфный кремний в лаборатории можно получить при прокаливании смеси металлического магния с диоксидом кремния. Для опыта диоксид кремния следует тщательно измельчить. При нагревании смеси начинается бурная реакция. Одним из продуктов этой реакции является аморфный кремний.
2Mg + SiO2 = Si + 2MgO
Оборудование: ступка фарфоровая с пестиком, шпатель, пробирка, горелка, штатив.
Техника безопасности. Соблюдать правила работы с нагревательными приборами.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Получение геля кремниевой кислоты
Кремниевая кислота – слабая кислота. Она легко выделяется из растворов солей кремниевой кислоты при действии на них более сильными кислотами. К раствору силиката натрия прильем сильно разбавленный раствор соляной кислоты. При этом кремниевая кислота выделяется не в виде осадка, а в виде геля. Раствор немного мутнеет и «застывает». При опрокидывании стакана гель не выливается.
Na2SiO3 + 2HCI = H2SiO3 + 2 NaCI
Оборудование: стакан химический, палочка стеклянная.
Техника безопасности. Соблюдать правила работы с кислотами.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Получение кремниевой кислоты
Кремниевая кислота H2SiO3 ‑ очень слабая, практически нерастворимая кислота.
Кремниевую кислоту можно получить из ее растворимых солей реакцией обмена с сильной кислотой, воспользуемся соляной HCl.
Растворимая соль кремниевой кислоты в нашем опыте ‑ силикат натрия Na2SiO3.
Анион соли соединяется с ионами водорода кислоты – получается нерастворимая, слабая кремниевая кислота.
Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ +2NaCl
Оборудование: химический стакан.
Техника безопасности. Следует соблюдать правила работы с растворами кислот. Не допускать попадания кислоты на кожу и слизистые оболочки.
Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Получение силана
Соединения металлов с кремнием называются силицидами. Силицид магния — порошок черного цвета. Поместим порошок силицида магния в очень слабый раствор соляной кислоты. На поверхности раствора образуются пузырьки газа. Они лопаются и загораются на воздухе. Это горит силан. Он образуется при взаимодействии кислоты с силицидом магния. Продуктами сгорания силана являются оксид кремния и вода.
Mg2Si + 4HCl = SiH4 + 2MgCl2
SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O
Оборудование: кристаллизатор, шпатель.
Техника безопасности. Опыт проводить под тягой.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Cравнение свойств кварцевого и обычного стекла
Физические свойства кварцевого стекла отличаются от свойств обычного стекла. Кварцевое стекло- это чистый диоксид кремния. Нагреем кварцевую трубку в пламени горелки. Опустим раскаленное стекло в холодную воду. Трубка остается без изменений. Аналогичный опыт проделаем с трубкой из обычного стекла. Трубка трескается и легко разделяется на мелкие кусочки. Кварцевое стекло при нагревании практически не расширяется. Обычное стекло сильно расширяется при нагреве и при охлаждении резко сжимается. Это приводит к растрескиванию стекла.
Оборудование: горелка, тигельные щипцы, кристаллизатор.
Техника безопасности. Соблюдать правила работы со стеклом и нагревательными приборами.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.