Тиоциан и его производные

Тиоциан (NСS)₂, или NCS—SСN, — белые кристаллы. По свойствам представляет собой аналог галогенов, но очень неустойчивый. Устаревшее название диродан.

Тиоцианат водорода НNСS (устаревшее название роданистоводородная кислота) получают при кипячении растворов цианидов с серой: KCN + S = KNCS.

Образует соли — тиоцианаты (ранее — роданиды).

Тиоцианат калия KNCS — белое кристаллическое вещество. Реагент на ионы Fе³⁺, с которыми образует тиоцианатные комплексы железа (III), в частности нейтральный тиоцианат железа (III) Fе(NСS)₃, имеющие интенсив­ную красную окраску.

КРЕМНИЙ

Открытие. Кремний Si впервые выделен в свободном виде в 1822 г. (Берцелиус, Швеция) при восстановлении тетрафторида кремния с помощью калия.

Распространение в природе. Кремний — второй элемент по распростра­ненности в литосфере Земли (16,3 %. Находится только в связанном виде в различных горных породах и продуктах их выветривания, в частно­сти в виде оксида и силикатов, из которых на 90 % состоит зем­ная кора.

Получение.

1. Прокаливание смеси кварца и кокса или дикарбида каль­ция в электрической печи в небольших количествах.

2. Из кремнезема алюмотермическим методом.

3. Очень чистые кристаллы кремния выра­щивают методом зонной плавки технического кремния.

Свойства. Темно-серый со слабым металлическим блеском. Твердое хрупкое кристаллическое вещество. Имеет темно-серую ок­раску со слабым металлическим блеском.

Кремний не реагирует с кислотами и в раствор не переходит; только так, называемый аморфный кремний, измельченный в очень тонкий порошок, реагирует со фтороводородной кислотой и дает растворимые соединения. Взаимодействует с щелочами в горячем растворе, образуя силикаты и во­дород: Si + 4NаОН = Na₄Si O₄ + 2Н₂, Si + 2NаОН + Н₂О = Nа₂Si O₃ + 2Н₂.

В присутствии порошка меди кремний реагирует с хлорметаном СН₃С1 (аналогично с хлорэтаном С₂Н₅С1), переходя в соответствующие диалкилхлорсиланы, например:

Si + 2CH₃Cl = (CH₃)₂ SiCl₂ (диметилдихлорсилан).

Диалкилдихлорсиланы способны частично разлагаться, давая моноалкилтрихлорсиланы и триалкилмонохлорсиланы, например СН SiС1₃ и (СН₃)₃SiСl. Эти соединения являются промежуточными продуктами в производстве силиконов.

Применение. Технический кремний используется для получения силико­нов; особо чистый кремний — материал в полупроводниковой технике, ми­кроэлектронике и в производстве солнечных батарей. Сплав с железом — ферросилиций — служит добавкой для легирования сталей.

СОЕДИНЕНИЯ КРЕМНИЯ

Диоксид кремния SiO₂ Тривиальное название: кремнезем.

Распространение в природе. Кристаллический SiO₂ находится в виде минерала кварца, который является основной составной частью гранитов, гнейсов, песчаников и морского песка. Хорошо образованные кристаллы кварца, часто с окрашивающими его примесями, представляют собой следую­щие минералы:

горный хрусталь (белый, прозрач­ный);

дымчатый кварц или раухтопаз (от серого до коричневого);

розовый кварц.

Кроме того, к разновидностям кварца относятся водосодержащие мине­ралы: опал, халцедон (агат, карнеол, яшма) и кремень (давший название элементу).

Диоксид кремния входит в осадочную горную породу — кизельгур (диато­мит, инфузорная земля), который состоит из опаловых панцирей диатомовых водорослей.

Кристаллы SiO₂ содержатся в некоторых растительных и животных орга­низмах (отдельные злаки, камыш, бамбук, кремнистые губки и водоросли).

Получение. Большие кристаллы (монокристаллы) кварца искусственно выращивают гидротермальным методом из водных растворов SiO₂ при тем­пературе 300 – 400°С и давлении 100 –200 МПа.

Свойства. Белый порошок или белые (часто прозрачные) кристаллы. В зависимости от вида полиморфной модификации (кварц, тридимит, кристобалит) плавится в области 1500 – 1705°С. Расплавленный кремнезем за­твердевает в аморфную стеклообразную массу (кварцевое стекло). Разрушается только фтороводородной (плавиковой) кислотой, при недостатке кислоты образуется тетрафторид кремния SiF₄, а при избытке — гексафторосиликат (IV) водорода (гексафторокремниевая кислота) Н₂[SiF₆]. С расплавленными щелочами и с карбонатами щелочных элементов при нагревании диоксид кремния образует различные силикаты.

Применение. Чистый кварцевый песок используется для изготовления прозрачного кварцевого стекла и непрозрачного плавленого кварца. Песок разной степени чистоты идет на производство обычного стекла, растворимого стекла, фарфора, строительных растворов, применяется как формовочная зем­ля в металлургии, для получения кремния. Горный хрусталь — драгоценный камень в ювелирном деле и материал для изготовления оптических инструмен­тов. Кизельгур служит предохранительным и упаковочным материалом, обла­дающим хорошей поглотительной способностью. Кристаллы кварца исполь­зуются в кварцевых часах, в кварцевых резонаторах для получения ультра­звука.

Кварцевое стекло по сравнению с обычным стеклом размягчается при более высокой температуре, более устойчиво к большим перепадам темпера­тур и к действию различных химических реагентов, прозрачно для УФ-излучения. Используется для изготовления специальной химической посуды и различных лабораторных установок, в том числе УФ-ламп.