Compuestos de Silicio

LQII

Laboratorio de Química Inorgánica I Curso 2013-14. Grupo B2


Objetivos

1. Construcción de un jardín químico

2. Procesos sol-gel

• Obtención de microesferas de sílice • Obtención de un gel de sílice

3. Propiedades de canje iónico de una zeolita

4. Silanos


El jardín químico

Se obtienen mediante reacciones de precipitación al añadir cristales de sales

solubles a disoluciones acuosas que contienen aniones como aluminatos, boratos,

carbonatos, cromatos, fosfatos o silicatos


Formación de un gel alrededor de

la sal. El gel actúa como una membraba

semipermeable

Disolución de la sal

Flujo de agua. Disolución de

mas sal. Aumenta la

presión osmótica

Ruptura de la

membrana

La disolución del ión metálico reacciona con

el silicato externo formando tubos que

ascienden


CoCl2


http://mediateca.educa.madrid.org/reproducir.php?id_video=6r1tc84s7zpjxzqq

El jardín químico

http://www.periodicvideos.com/videos/mv_chemicalgarden.htm

http://mediateca.educa.madrid.org/reproducir.php?id_video=6r1tc84s7zpjxzqq

http://www.periodicvideos.com/videos/mv_chemicalgarden.htm


El método sol-gel se desarrolló hace más de 40 años como una alternativa tecnológica para la preparación de vidrios a temperaturas considerablemente bajas

Condensación Si-OR → Si-OH + ROH

-Si-O-Si- (red tridimensional)

base

Estructuras del sol/gel: • condiciones de reacción • temperatura • catalizador • velocidad de hidrólisis y condensación

El proceso y las condiciones de secado afectan a la estructura del gel


TEOS

+ NH3(ac) + EtOH

Hidrólisis

Condensación

Sol

Gel


>

Efecto Tyndall


Gel de sílice Forma no cristalina y muy porosa de la sílice

Na2Si3O7 + H2SO4 1M H2Si3O7

Condensan en una masa rígida o un precipitado gelatinoso

∆

Gel de sílice Afinidad con el agua

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/71/SilicaGel.jpg


¿Qué son las zeolitas?

Sólidos cristalinos microporosos naturales o sintéticos, con estructuras tridimensionales definidas


¿Cúal es su estructura?

1 • Están constituidas por tetraedros ( SiO4)-4 y (AlO4)-5

compartiendo vértices, originando retículos tridimensionales estables mecánica y térmicamente

2 • El espacio hueco toma la forma de canales (300 a 800 pm de

sección) y cavidades (de hasta 1300 pm)

3 • El retículo es aniónico, los cationes que la neutralizan ocupan los

huecos de la estructura junto con moléculas de H2O


4 • Las zeolitas tienen de formula M {(AlO2) (SiO2)x} n ·H2O

5 • Como no se encuentran enlaces Al-O-Al el cociente Si/Al tiene

que ser mayor de 1

6 • Se conocen zeolitas con x> 10000 (tamices moleculares)


Representación del armazón de un octaedro truncado

Posiciones de los átomos de Si y O en el armazón


Conexiones del cubooctaedro Zeolita A


Zeolita A Zeolita Y


Proyección en una lámina para la zeolita ZSM-5 Canales en la zeolita ZSM-5


1 • El agua puede eliminarse por calefacción, otras

moléculas distintas pueden adsorberse

2 • Los cationes pueden moverse libremente a través de

los canales por lo que puede intercambiarse por otro

Propiedades de las zeolitas


Aplicaciones de las zeolitas

1 • Desecantes

2 • Intercambio iónico

3 • Catálisis


Propiedades de canje iónico

CoCl2· 6 H2O + H2O (l)→ [Co (H2O)6]+2 (ac) + 2 Cl- (ac) Na {(AlO2) (SiO2)x} n ·H2O (x=1 - 1.5) + 0.5 [Co (H2O)6] +2 (ac) → Co0.5 {(AlO2) (SiO2)x} n ·H2O (x=1 - 1.5) + Na+ (ac)

2 Na+ se intercambian por Co+2

[Co (H2O)6 ]+2 (ac) (rosa) → [Co (H2O)4 ]+2 (azul intenso)


Silanos

● Hidruros de silicio, SinH2n+2 (n= 1-6) ● Sólo SiH4 y Si2H6 son estables a 25 ºC


Preparación

SiO2 (s) + 4 Mg (s) → Mg2Si (s) + 2 MgO Mg2Si (s) + HCl (ac) → SinH2n+2 + Mg+2 (ac)

El producto de reacción es una mezcla de silanos que reacciona con el oxígeno atmosférico SinH2n+2 + O2 (g) → SiO2 (s) + H2O (l)

Compuestos de Silicio

Documents

Transcript of Compuestos de Silicio