ケイ素【高校化学・化学基礎一問一答】

ケイ素の単体は天然には存在しないため、ケイ砂（主成分：SiO₂）をコークスとともに加熱することにより粗製のケイ素（不純物を含むケイ素）を作り、それを精製することで純度の高いケイ素の単体を得る。

※ケイ素について詳しくはケイ素の単体と化合物の性質・製法を参照

ケイ素の単体は、繰り返し構造をした共有結合結晶（高分子）であり、組成式で表される。
高校化学において共有結合結晶の形をとる重要な物質は『Si/SiO₂/SiC/C』の4つなので、ケイ素を含め全て覚えておくようにしよう。

※共有結合結晶について詳しくは共有結合結晶（例・特徴・性質・組成式・融点・電気伝導性など）を参照
※ケイ素について詳しくはケイ素の単体と化合物の性質・製法を参照

ケイ素の単体は、非金属だが金属光沢をもっており、電気伝導性もある程度はもつため、高純度なものは半導体として用いられる。

※ケイ素について詳しくはケイ素の単体と化合物の性質・製法を参照

二酸化ケイ素は単体と同様、繰り返し構造をした共有結合結晶として存在し、高分子であるため組成式で表される。

※共有結合結晶について詳しくは共有結合結晶（例・特徴・性質・組成式・融点・電気伝導性など）を参照
※二酸化ケイ素について詳しくはケイ素の単体と化合物の性質・製法を参照

二酸化ケイ素は主に石英として岩石中に存在している。
また、より大きく透明な結晶を水晶、砂状になったものをケイ砂という。

※二酸化ケイ素について詳しくはケイ素の単体と化合物の性質・製法を参照

二酸化ケイ素は非金属の酸化物なので、酸性酸化物であり、塩基と反応する場合がある。

※酸化物の反応について詳しくは酸性酸化物・塩基性酸化物・両性酸化物（違い・見分け方・一覧・反応など）を参照
※二酸化ケイ素について詳しくはケイ素の単体と化合物の性質・製法を参照

二酸化ケイ素を高温で加熱し融解させた後冷やして作られたガラスを、石英ガラスという。

石英ガラスは、フッ化水素と次のように反応し、溶解する。

※二酸化ケイ素について詳しくはケイ素の単体と化合物の性質・製法を参照

ケイ酸ナトリウムは、二酸化ケイ素SiO₂に炭酸ナトリウムNa₂CO₃を加えて加熱することで得られる。（中和反応）

※ケイ酸ナトリウムについて詳しくはケイ素の単体と化合物の性質・製法を参照

ケイ酸ナトリウムに水を加えて加熱することで加水分解し、粘性をもつ水ガラスになる。

※ケイ酸ナトリウムについて詳しくはケイ素の単体と化合物の性質・製法を参照

ケイ酸は、上で出てきた”水ガラス”の水溶液に塩酸HClを反応させることで得られる。

Na₂SiO₃は弱酸を含む塩、HClは強酸なので、この反応は”弱酸遊離反応”の一種と考えることができる。

※弱酸遊離反応について詳しくは【弱酸・弱塩基遊離反応】原理や公式、反応式の作り方などを参照

また、H₂SiO₃の沈殿は白色のゲル状であるということも押さえておこう。

※ケイ酸について詳しくはケイ素の単体と化合物の性質・製法を参照

ケイ酸を加熱し脱水したものをシリカゲルSiO₂・nH₂Oという。

シリカゲルはケイ酸に比べて空洞が多くなっており、気体を吸着しやすい。
したがって、乾燥剤や吸着剤として用いられる。

※高校化学で頻出の乾燥剤については【乾燥剤】酸性・中性・塩基性の乾燥剤一覧や分類・仕組みなどを参照
※シリカゲル・ケイ酸について詳しくはケイ素の単体と化合物の性質・製法を参照