Главная / Неорганическая химия / Подгруппа углерода и кремния / Карбиды и силициды Карта сайта | Контакты

Карбиды и силициды

Соединения углерода и кремния с металлами — карбиды и силициды, помимо рассмотренных реакций получают также взаимодействием кремния с гидридами ме­таллов, например:

2СаН2 + Si = Са2Si + 2Н2↑.

Все эти реакции протекают при высоких температурах. Среди карбидов выделяют так называемые «метаниды» и «ацетилениды». Первые рассматривают как производные метана, содержащие углерод в степени окисления -4 (Ве2С, Аl4С3), вто­рые — как производные ацетилена со степенью окисления угле­рода -1 (Li2С2, Аg2С2, Сu2С2, СаС2). Ацетилениды серебра и ме­ди (I) могут быть легко получены при пропускании ацетилена через аммиачный раствор оксида серебра или хлорида меди (I). Большинство метанидов и ацетиленидов активно реагируют с водой (тем более с кислотами), выделяя соответствую­щие углеводороды:

СаС2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + С2Н2↑,

Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3↓ + 3CH4↑,

Аg2С2 + 2НСl = 2АgСl + С2Н2↑.

В отличие от карбидов, с водой и кислотами взаимодействуют лишь силициды щелочных или щелочноземельных металлов, вы­деляя простейшее водородное соединение кремния моносилан, которое чаще всего называют просто силан SiН4:

Са2Si + 4НСl = 2СаСl2 + SiН4↑.

Силан — бесцветный газ, имеющий запах плесени, самопро­извольно воспламеняющийся на воздухе, сгорая до SiO2 и воды:

 SiН4 + 2О2 = SiO2 + 2Н2О.

Щелочи очень легко разлагают силан по уравнению:

SiН4 + 2КОН + Н2О = К2SiO3 + 4Н2↑,

вода также гидролизует силан, но значительно медленнее:

SiН4 + 2Н2О = SiO2 + 4Н2↑. 

При нагревании выше 400 °С без доступа воздуха силан рас­падается на кремний и водород (один из способов получения кремния):

SiН4 = Si + 2Н2↑.

Кроме моносилана, известны также дисилан Si2Н6, трисилан Si3Н8, тетрасилан Si4Н10 и т.д. В индивидуальном состоянии вы­делены соединения лишь до Si6Н14 включительно. Все эти соеди­нения относятся к гомологическому ряду силанов, которым отве­чает общая формула SinН2n+2. Подобно алканам, силаны бесцветны, первые члены гомологического ряда при обычных условиях газообразны, следующие — жидкости. Химическая ак­тивность силанов и углеводородов различна: в противополож­ность достаточно инертным алканам, силаны весьма реакционноспособны. Это объясняется меньшим по сравнению с углеродом сродством кремния к водороду и очень большим сродством кремния к кислороду. К тому же связи SiSi менее прочны, чем связи С—С. В отличие от связи С-Н связь Si-Н имеет более ионный характер.

Энергии связей Si-Э и С-Э.

Связь

Энергия связи, кДж/моль

Связь

Энергия связи, кДж/моль

Si-H

Si-Si

Si-O

Si-C

334

213

443

313

С-Н С-С

С-О СSi

410

347

357

313

Малой прочностью связи SiSi обусловлена ограниченность гомологического ряда силанов.

 Среди карбидов и силицидов особое место занимает карборунд SiC, который можно назвать как карбидом кремния, так и силицидом углерода. Карборунд имеет высокую температуру плавления, благодаря алмазоподобной структуре; его твердость близка к твердости алмаза. Химически SiC очень стоек.