Теоретическое введение. Углерод и кремний находятся в главной подгруппе IV группы

Углерод и кремний находятся в главной подгруппе IV группы. Их атомы имеют на внешнем уровне 4 электрона (ns²np²), могут проявлять степени окисления от −4 до +4. Наиболее характерной степенью окисления является +4.

Углерод и кремний при обычных условиях весьма инертны, не растворяются в воде, разбавленных кислотах, вступают в реакцию только с очень энергичными окислителями. При нагревании химическая активность их повышается.

Углерод и кремний образуют оксиды СО, СО₂, SiO₂. Оксид углерода (II) СО – несолеобразующий оксид. При обычных условиях не взаимодействует ни с кислотами, ни со щелочами, является энергичным восстановителем.

Оксид углерода (IV) СO₂ – кислотный оксид, реагирует со щелочами, водой. В водном растворе оксида углерода (IV) устанавливается следующее равновесие:

CO₂ + H₂O H₂CO₃ H⁺ + НСO₃‾ 2H⁺ + CO₃²‾

Н₂СO₃ – слабая непрочная кислота, существует только в разбавленных растворах. Будучи двухосновной кислотой, угольная кислота образует два ряда солей – карбонаты и гидрокарбонаты. Из карбонатов в воде растворимы только карбонаты щелочных металлов и аммония, гидрокарбонаты растворимы почти все. Оксид углерода (IV) проявляет окислительные свойства при взаимодействии только с очень сильными восстановителями. Например, в его атмосфере горит магний, при этом СО₂ восстанавливается до СО или до свободного углерода. В лаборатории СO₂ получают в аппарате Киппа по реакции

СаСО₃ + 2HCl = СаСl₂ + СO₂ + Н₂O.

Оксид кремния (IV) SiO₂ по своему характеру является кислотным оксидом, химически устойчив. С водой SiO₂ непосредственно не соединяется. Соответствующая оксиду кремния кремниевая кислота Н₂SiO₃ может быть получена действием кислот на растворы ее солей. Кремниевая кислота малорастворима в воде. Осадок имеет вид бесцветного студня, причем состав его отвечает не простой формуле H₂SiO₃, а более общей nSiO₂∙mН₂О. Кремниевая кислота очень слабая, ее соли называются силикатами. Из силикатов растворимы только соли щелочных металлов Na₂ SiO₃ и K₂SiO₃, называемые растворимым стеклом. Их растворы подвергаются гидролизу и имеют щелочную реакцию:

2K₂SiO₃ + 2Н₂О = K₂Si₂O₅ + 2KOH.