Пирофорност на силанот
Во овој експеримент е опишана директна синтеза на магнезиум силицид и негова реакција со хлороводородна киселина при којашто се добива силан, а кој во контакт со воздухот се самозапалува.
Прибор
Лабораториски чаша од 100 mL, вага, сталка со епрувети, метален статив со муфа и клема, аванче со толчник, пинцета, лажички, гасна греалка, кибрит или безбедносна запалка.
Хемикалии
2 g магнезиум во прав, 2 g дијатомејска земја, 20 mL хлороводородна киселина (1:1)
Сл. 1. Апаратура
Сл. 2. Горење на силан
Начин на работа
• Направете смеса од 2 g магнезиум и 2 g дијатомејска земја (или силицијум диоксид).
• Ставете ја смесата во епрувета.
• Поставете апаратура во дигестор како што е прикажано на (Сл. 1).
• загревајте ја смесата во епруветата со гасна греалка.
• Кога ќе отпочне реакцијата што се гледа по зажарувањето се прекинува со загревањето.
• По ладење, доколку е потребно, во аванче се крши епрувета и се отстрануваат парчињата стакло.
• Во дигестор, ставете чаша со хлороводородна киселина и во неа во мали количини додавајте од приготвената супстанца како што е прикажано на (Сл. 2).
Резултати и дискусија
Во реакциониот систем од магнезиум и силициум диоксид можни се повеќе хемиски реакции. Во зависност од количинскиот однос, влажноста на реактантите и температурата како продукти може да се добијат: аморфен силициум, магнезиум силицид, водород и магнезиум оксид. Во прв чекор, може да се забележи оросување на ѕидовите од епруветата доколку реактантите не се доволно суви. При силно загревање тече реакција на добивање на елементарен силициум:
2Mg(s) + SiO2(s) = Si(s) + 2MgO(s)
Штом реакцијата ќе отпочне таа самата понатаму се одражува како резултат на нејзината егзотермна природа и ослободувањето на големото количество топлина
Доколку магнезиумот е во стехиометриски вишок според оваа равенка (како што е во овој случај) или не е постигната добра хомогенизација, се одвива реакција прикажана со следнава равенка:
2Mg(s) + Si(s) = Mg2Si(s)
При тоа не е исклучена можноста од добивање на серија магнезиум силициди (Mg x Siy каде x>1).
Магнезиум силицидот во контакт со хлороводорoдната киселина учествува во реакцијата на добивање силан:
Mg2Si(s) + 4HCl(aq) = SiH4(g) + 2MgCl2(aq)
Кога е додадена на хлороводородна киселина гас е еволуирале.
Mg2Si(s) + 4HCl(aq) = SiH4(g) + 2MgCl2(aq)
Овој гас е silane и запали во контакт со кислород за производство на силициум диоксид.
SiH4(g) + 2O2(g) = SiO2(s) + 2H2O(g)
Силанот, пак, во контакт со кислородот од воздухот се самозапалува. Тоа може да се види на Сл. 4. Горењето се одвива со ослободување на светлина, потпукнување и создавање на чад кој во својот состав содржи честички од силициум диоксид:
SiH4(g) + 2O2(g) = SiO2(s) + 2H2O(g)
Овој чин на самозапалувањето на гасот е пример за пирофорен гас. Експериментот е спектакуларен и може да се предложи како експеримент за хемиска секција.
Совети за безбедност
Експериментот мора да се изведува во дигестор. Загревањето на реакционата смеса најдобро е да не се врши при дното од епруветата заради можното присуство од влага која во реакција со магнезиумот:
Mg(g) + H2O(l) = H2(g) + MgO(s)
ќе генерира водород и поради негова реакција со кислородот можно е потпукнување следено со исфрлање на содржината од епруветата во околината. Доколку се загрева на другиот крај од смесата како што се препорачува можно е само потпукнување но не и исфрлање на смесата.