無機化学

炭素とケイ素

投稿日:12月 27, 2020 更新日:

・黒鉛、ダイヤモンド、ケイ素について

黒鉛 → 炭素原子が共有結合によって六角形につながった層状の分子でこれが分子間力によって結びつけられている。電気伝導性がありことも大事です。

ダイヤモンド → 炭素原子同士が共有結合で結ばれ正四面体構造をとっていてそれが繰り返された巨大分子のことです。硬く融点がとても高いのが特徴です。

ケイ素 → ケイ素原子どうしが共有結合で結ばれて正四面体構造をとっていて巨大分子を形成しています。電気伝導性は半導体(電気伝導性が良導体と絶縁体の中間)です。

・炭素とケイ素の酸化物達

[一酸化炭素]発生源(1)炭や石油の不完全燃焼で二酸化炭素共に生じる。

(2)高温の炭素に二酸化炭素が反応して生じる。

(3)ギ酸HCOOHに濃硫酸を加えて加熱すると、ギ酸が脱水(H2Oが取れる)されて一酸化炭素が生じる

[特徴](1)とても有害であり危険

(2)水に溶けにくく非金属酸化物なので中性を示す

(3)還元作用があり高温の時に金属の酸化物を単体にする

(4)燃焼すると青白い炎をだします。

[二酸化炭素]ドライアイス → 二酸化炭素の固体で有り昇華性があり固体から直接気体となる

[二酸化ケイ素SiO2]ケイ素原子と酸素原子が交互に共有結合を繰り返してつながった構造をとった共有結合の結晶である。二酸化ケイ素は地殻の重要な成分で元素別では酸素とシリカが1番目・2番目に多く含まれています。高純度の二酸化ケイ素を融解して繊維状にしたものが光ファイバーです。

またお菓子などの袋に入っている乾燥剤であるシリカゲルは二酸化ケイ素から作られています。下にシリカゲルを作る過程をのせます。

(1)SiO2にNa2CO3を加えて加熱するとケイ酸ナトリウムNa2SiO3が得られる。

(2)ケイ酸ナトリウムに水を加えて加熱すると水あめのような粘性のある液体を得ることができる。これがいわゆる水ガラスというものです。

(3)水ガラスの水溶液に塩酸を加えると白いゲル状のケイ酸H2SiO3が得られる

(4)ケイ酸を加熱して乾燥させるとシリカゲルが得られる。シリカゲルは小さな孔が沢山あって多孔質構造です。

・演習問題

問題()に入る言葉を答えよ。

炭素の単体は天然にダイヤモンドや(1)が存在し、これらは互いに(2)である。ダイヤモンドは全ての炭素原子が(3)結合してできた無色の結晶であらゆる物質の中で最も(4)い。(1)は光沢のある(5)色の結晶で、(6)や(7)[*6と7は順不同]を良く通す。

二酸化ケイ素を水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムを混合して融解するとケイ酸ナトリウムが得られる。ケイ酸ナトリウムに水を加えて長時間加熱すると粘性の大きい液体が得られる。これを(8)という。この水溶液に塩酸を加えて中和すると白色で無定型のケイ酸が沈殿する、このケイ酸を加熱乾燥したものが(9)である。

  1. 黒鉛
  2. 同素体
  3. 共有
  4. 電気
  5. 熱 
  6. 水ガラス
  7. シリカゲル

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