р – елементи ІV групи

Діоксид силіцію. Найстійкішою сполукою силіцію є діоксид силіцію, або

кремнезем, SiO2. Він трапляється у природі в кристалічному і аморф¬ному стані.

Кристалічний діоксид силіцію трапляється головним чином у вигляді мінералу кварцу. Прозорі, безбарвні кристали кварцу, що мають форму шестигранних призм з шестигранними пірамідами на кінцях, називаються гірським кришталем Гірський криш¬таль, забарвлений домішками в ліловий колір, називається аметис¬том, а в буруватий — димчастим топазом. Але частіше кварц трап¬ляється у вигляді суцільних напівпрозорих мас, безбарвних або за¬барвлених у різні кольори. Однією з різновидностей кварцу є кремінь.

До дрібнокристалічних різновидностей кварцу належать агат і яшма. Кварц входить також до складу багатьох складних гірських порід, наприклад граніту і гнейсу.

З дрібних зерен кварцу складається звичайний пісок. Чистий пі¬сок має білий колір, але частіше він буває забарвлений сполуками заліза в жовтий або червонуватий колір.

Кристалічний діоксид силіцію дуже твердий, не розчиняється у воді, плавиться близько 1610° С, перетворюючись у безбарвну рідину. Після охолодження цієї рідини утворюється прозора скловидна маса аморфного діоксиду силіцію, на вигляд схожа на скло.

Аморфний діоксид силіцію поширений у природі значно менше, ніж кристалічний. На дні морів є відклади тонкого пористого аморф¬ного кремнезему, що називається трепелом, або кізельгуром. Ці від¬клади утворилися з SiO2, що входив до складу організмів діатомових водоростей і деяких інфузорій.

Кислоти, за винятком плавикової, не. діють на діоксид силіцію. Плавикова кислота легко вступає з ним у реакцію, утворюючи фторид силіцію і воду. Кремнезем у вигляді піску широко застосовують і в будівництві, для виготовлення скла, кераміки, цементу, абразивів. Особлива галузь застосування кварцу пов'я¬зана з тим, що він здатний деформуватися під дією електричного поля.

Цю властивість кристалів кварцу використовують у звукозаписуючій і звуковідтворюючій апаратурі і для генерації ультразвукових коливань.

Силікатні кислоти та їхні солі. Діоксид силіцію — кислот¬ний оксид. Йому відповідають слабкі малорозчинні у воді силікатних кислоти. їх можна подати загальною формулою nSiO2 • mH20. У віль¬ному стані виділено ортосилікатну H4Si04, метасилікатна (або силікатну) H2SiO3 і кілька інших кислот. Метасилікатна кислота досить легко утворює перенасичені розчини, у яких вона поступово полімеризується і переходить у колоїдний стан. За допомогою стабілізато¬рів можна добути стійкі золі силікатної кислоти високої концентрації. Ці розчини застосовують у деяких виробництвах, наприклад для виготовлення паперу, обробки води. Якщо немає стабілізаторів, то золь силікатної кислоти переходить у гель. Коли висушити його, то утворюється пористий продукт (силікагель), що застосовуєтеся як осушувач та адсорбент.

Солі силікатних кислот — силікати — здебільшого у воді не розчиняються; розчиняються лише силікати натрію і калію. Вони утворюються у процесі сплавляння діоксиду силіцію з їдкими лугами або карбонатами калію і натрію, наприклад:

SiO2 + 2NaOH = Na2Si03 + H2O;

SiO2 + K2CO3 = K2Si08 + CO2|.

Завдяки зовнішній подібності до скла і розчинності у воді силі¬кати натрію і калію дістали назву розчинного скла.

Розчинне скло у вигляді водних розчинів, що називаються рідким склом, застосовують для виготовлення кислототривкого цементу і бетону, газонепроникних штукатурок по бетону, для про¬сочування тканин, виготовлення вогнезахисних фарб по дереву, для хімічного зміцнення слабких грунтів.

У розчинах Na2Si08Ta K2Si03 сильно гідролізовані: ці розчини мають лужну реакцію.