ケイ素(14族)とその化合物(二酸化ケイ素)

silicon
ケイ素 {Si}  (クラーク数第2位)   製法} {SiO₂}をコークス{C}で還元する.\ 単体は天然に存在しない.        {SiO₂ + 2CSi + {2CO   性質} ダイヤモンドと同じく,\ 正四面体構造の共有結合の結晶.\ 金属光沢をもつ.      半導体であり,\ 集積回路(IC),\ 太陽電池等に利用される.  二酸化ケイ素 {SiO₂}   石英として天然に存在する. その透明な結晶を水晶, 砂状のものをケイtiny{砂}{しゃ}という.   共有結合の結晶}で融点が高く, 硬い.}   水には溶けないが, フッ化水素には反応して溶ける({HF}はガラス{SiO₂}を溶かす).      {SiO₂ + 6HF H₂SiF6 + 2H₂O} イオン形成反応})  ケイ素の化合物 }NaOH 水と加熱 HCl ケイ砂} {ケイ酸ナトリウム}水ガラス} ケイ酸}SiO₂ 中和 {Na2SiO3}弱酸の遊離 {H₂SiO3 水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムと加熱融解して,\ ケイ酸ナトリウムを得る.      {SiO₂ + 2NaOH -加熱}]} {Na2SiO3 + H₂O} ($酸性酸化物+塩基\ →\ 塩+水}$)      {SiO₂ + Na2CO₃ -{加熱}]} {Na2SiO3 + CO₂}   水ガラスの水溶液に塩酸を加えると,\ 白色ゲル状のケイ酸が沈殿する.      {Na2SiO3 + 2HCl 2NaCl} + {H₂SiO3} (弱酸の遊離})   ケイ酸を加熱・脱水してシリカゲルを得る.\ 乾燥剤や吸着剤に用いられる. (酸化物+水\ →\ オキソ酸)の規則に従えば,\ {SiO₂ + H₂O H₂SiO3}\ となるはずである. しかし,\ 共有結合の結晶である{SiO₂}は水に不溶であり,\ この反応は進行しない. ただし,\ 塩基と加熱融解すると,\ 中和反応により塩{Na2SiO3}\ が生じる. の炭酸ナトリウムとの反応式は,\ 次の2段階で反応したと考えるとよい. {Na2CO₃ Na2O + CO₂} (加熱により,\ 塩基性酸化物+酸性酸化物\ →\ 塩の逆反応が起こる) {Na2O + SiO₂ Na2SiO3} (塩基性酸化物+酸性酸化物\ →\ 塩) アルカリ金属の炭酸塩は分解しにくいが,\ {Na2O}が{SiO₂}と中和していくため,\ 平衡が右に移動する. ケイ酸ナトリウムと水を加熱して得られる無色で粘性の高い液体を{水ガラス}という. 窯業}{ようぎょう}\ (ケイ酸塩工業)   ケイ酸塩を原料とし, 陶磁器, ガラス, セメントなどを製造する工業.   無機物を高温で焼き固めたもの(陶磁器・ガラス・セメント等)をセラミックスという.   硬度や強度等を高性能にしたものをファインセラミックス(ニューセラミックス)という.   ガラス 非晶質}(規則的な結晶構造をもたない)の固体(アモルファス).     ソーダガラス 現在最も普及している普通のガラス. %({SiO₂}を{Na2CO₃},\ {CaCO₃}と共に加熱)     石英ガラス  硬度,\ 耐熱性が最大で,\ 紫外線をよく通す.\ 光ファイバーなどに利用.   陶磁器  粘土や陶土,\ 石英・ケイ砂の粉末を焼き固めたもの.   セメント 水と反応して硬化する粉体. %{CaCO₃}と粘土({SiO₂},\ {Al2O3}など)から作った塊にセッコウを加えて作る.コンクリート セメントに砂利,\ 砂,\ 水を加えて固めたもの.
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