Давайте разберемся с химическими превращениями в указанной цепочке соединений кремния и магния:
SiO2 в Si:
Процесс получения кремния из диоксида кремния (кварц, песок) представляет собой восстановление углеродом при высоких температурах:
[
\text{SiO}_2 + 2\text{C} \rightarrow \text{Si} + 2\text{CO}
]
Это реакция происходит в электрических печах.
Si в Mg2Si:
Кремний может реагировать с магнием с образованием силицида магния:
[
2\text{Mg} + \text{Si} \rightarrow \text{Mg}_2\text{Si}
]
Эта реакция требует высоких температур и происходит при нагревании смеси порошков магния и кремния.
Mg2Si в SiH4 (силан):
Силицид магния может быть гидролизован для получения силана:
[
\text{Mg}_2\text{Si} + 4\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{Mg(OH)}_2 + \text{SiH}_4
]
Эта реакция происходит при действии горячей воды на силицид магния.
SiH4 в SiO2:
Силан при сгорании на воздухе или кислороде может окисляться до диоксида кремния:
[
\text{SiH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{SiO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}
]
Это реакция сопровождается выделением большого количества тепла.
SiO2 в Na2SiO3 (силикат натрия):
Диоксид кремния может реагировать с карбонатом натрия при высоких температурах с образованием силиката натрия:
[
\text{SiO}_2 + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{Na}_2\text{SiO}_3 + \text{CO}_2
]
Реакция происходит в печах при температуре около 1000°C.
Na2SiO3 в H2SiO3 (метакремниевая кислота):
Силикат натрия может взаимодействовать с водой или разбавленной кислотой для получения метакремниевой кислоты:
[
\text{Na}_2\text{SiO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow 2\text{NaCl} + \text{H}_2\text{SiO}_3
]
Эта реакция представляет собой обменное взаимодействие с кислотой, при котором образуется малорастворимый осадок метакремниевой кислоты.
Каждая из этих реакций имеет свои особенности и условия, под которыми она эффективно протекает, включая температуру, давление и катализаторы.