Оксид кремния (IV)

Наиболее стойким соединением кремния является диоксид кремния SiO₂ (кремнезем). В природе он встречается как в кристаллическом, так и в аморфном виде.

Кристаллический диоксид кремния (кремнезем) находится в природе главным образом в виде песка и кварца. Он очень тверд, нерастворим в воде и плавится при температуре около 1610 ⁰С, превращаясь в бесцветную жидкость.

Аморфный диоксид кремния распространен в природе гораздо меньше, чем кристаллический. На дне морей имеются отложения тонкого пористого аморфного кремнезема, называемого трепелом или кизельгуром.

Оксид кремния проявляет свойства кислотного оксида. При сплавлении его с щелочами, карбонатами калия и натрия или основными оксидами получаются соли кремниевых кислот:

СaO + SiO₂ = CaSiO₃

Оксид кремния не взаимодействует с кислотами, за исключением плавиковой кислоты HF, с образованием газообразного фторида кремния:

SiO₂ + 4HF = SiF₄ + 2H₂O

Кремнезем (SiO₂) и его производные относятся к неорганическим полимерам.

В настоящее время пространственное строение ряда силикатов изучено с помощью рентгеновских лучей. При этом выяснено, что все исследованные структуры могут быть классифицированы с разбивкой на сравнительно небольшое число типов, отличающихся друг от друга характером сочетания тэтраэдрических ионов . Некоторые из них включают в себя простейшие силикатные анионы (рисунок).

Рис..1 Строение простейших силикатных анионов

Аморфный кремнезем взаимодействует со щелочами и гашеной известью на холоде. На этом свойстве основано применение этих материалов в качестве гидравлических добавок к цементам.

Кремнезем, находящийся в природе в виде песка, широко применяют в строительстве для производства стекла, керамики и цемента. Из расплавленного кварца получают кварцевое стекло, которое пропускает ультрафиолетовое излучение и имеет малый коэффициент расширения. Температура плавления такого стекла около 1700 ^º С, поэтому из него изготовляют ртутные лампы и термостойкую лабораторную посуду.