Silikon 1823-cü ildə İsveç kimyaçısı Yens Yakob Berzelius tərəfindən kəşf edilmiş və əldə edilmişdir.
Yer qabığında oksigendən sonra ikinci ən çox yayılmış elementdir (kütləvi olaraq 27,6%). Qarışıqlarda tapılır.
|
Əsas vəziyyətdə bir silikon atomunun quruluşu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 |
Həyəcanlı vəziyyətdə olan silisium atomunun quruluşu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 Oksidləşmə halları: +4, -4. |
Silikonun allotropiyası
Amorf və kristal silisium məlumdur.
Polikristal silikon
Kristal – metal parıltılı, yüksək sərtliyə malik, kövrək, yarımkeçirici olan tünd boz maddə; ρ = 2,33 q/sm 3, t°pl. =1415°C; qaynadın. = 2680°C.
Almaza bənzər bir quruluşa malikdir və güclü kovalent bağlar əmələ gətirir. İnert.
Amorf - qəhvəyi toz, hiqroskopik, almaza bənzər quruluş, ρ = 2 q/sm 3, daha reaktivdir.
Silikon almaq
1) sənaye – kömürün qumla qızdırılması:
2C + SiO 2 t ˚ → Si + 2CO
2) Laboratoriya – maqneziumlu qumun qızdırılması:
2Mg + SiO 2 t ˚ → Si + 2MgO Təcrübəsi
Kimyəvi xassələri
Tipik qeyri-metal, inert.
Azaldıcı agent kimi:
1) Oksigenlə
Si 0 + O 2 t ˚ → Si +4 O 2
2) Flüorla (qızdırmadan)
Si 0 + 2F 2 →SiF 4
3) Karbonla
Si 0 + C t ˚ → Si +4 C
(SiC - karborundum - sərt; işarə etmək və üyütmək üçün istifadə olunur)
4) Hidrogenlə qarşılıqlı təsir göstərmir.
Silan (SiH 4) metal silisidlərin turşu ilə parçalanması ilə əldə edilir:
Mg 2 Si + 2H 2 SO 4 → SiH 4 + 2MgSO 4
5) Turşularla reaksiya vermir (Tyalnız hidroflorik turşu ilə Si+4 HF= SiF 4 +2 H 2 )
Yalnız azot və hidroflorik turşuların qarışığında həll olunur:
3Si + 4HNO3 + 18HF →3H2 + 4NO + 8H2O
6) Qələvilərlə (qızdırdıqda):
Oksidləşdirici agent kimi:
7) Metallarla (silisidlər əmələ gəlir):
Si 0 + 2Mg t ˚ →Mg 2 Si -4
Silikon yarımkeçirici kimi elektronikada geniş istifadə olunur. Ərintilərə silikonun əlavə edilməsi onların korroziyaya davamlılığını artırır. Silikatlar, alüminosilikatlar və silisium şüşə və keramika istehsalı, eləcə də tikinti sənayesi üçün əsas xammaldır.Texnologiyada silikon
Silikon və onun birləşmələrinin tətbiqi
Silan - SiH 4
Fiziki xüsusiyyətlər: Rəngsiz qaz, zəhərli, mp. = -185°C, t° qaynadılır. = -112°C.
Silisium turşusunun hazırlanması
Güclü turşuların silikatlara təsiri - Na 2 SiO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 SiO 3 ↓
Kimyəvi xassələri:
Qızdırıldıqda parçalanır: H 2 SiO 3 t ˚ → H 2 O + SiO 2
silisium turşusu duzları - silikatlar.
1) turşularla
Na 2 SiO 3 +H 2 O+CO 2 =Na 2 CO 3 +H 2 SiO 3
2) duzlarla
Na 2 SiO 3 +CaCl 2 =2NaCl+CaSiO 3 ↓
3) Mineralları təşkil edən silikatlar təbii şəraitdə suyun və dəm qazının (IV) təsiri altında dağılır - süxurların aşınması:
(K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2)(feldspat) + CO 2 + 2H 2 O → (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O) (kaolinit (gil)) + 4SiO 2 (silikat (qum)) + K2CO3
Silikon birləşmələrinin tətbiqi
Təbii silisium birləşmələri - qum (SiO 2) və silikatlar keramika, şüşə və sement istehsalı üçün istifadə olunur.
|
Keramika |
|
|
Farfor= kaolin + gil + kvars + feldispat. Farforun vətəni Çindir, burada çini artıq 220-ci ildə məlum idi. 1746-cı ildə Rusiyada çini istehsalı quruldu.
|
Fayans -İtaliyanın Faenza şəhərinin adından. 14-15-ci əsrlərdə keramika sənətinin inkişaf etdiyi yer. Saxsı qablar çinidən yüksək gil tərkibinə (85%) və daha aşağı yanma temperaturuna görə fərqlənir. |
MÖVZU: Silikon oksid (VI). Silisik turşusu.
HƏDƏF: Şagirdlər silisium(VI) oksidin xassələrini öyrənməlidirlər və
karbon və onun birləşmələri ilə analoqu olaraq silisik turşusu,
onların xassələrinin maddənin strukturunun nəticəsi olduğundan əmin olun;
Avadanlıq: Na2SiO3, HCl, “Minerallar və Daşlar” kolleksiyası, PSHE.
DƏRSLƏR zamanı.
I . O təşkilati məqam.
II .Ev tapşırığını yoxlamaq.
Uşaqlar! Keçən dərsdə silisiumu öyrəndik, ona kimyəvi element və sadə maddə kimi xüsusiyyətləri verdik. Təbiətdə silikonun harada olduğunu xatırlayın? Silisium yer qabığının ən çox yayılmış elementlərindən biridir və oksigendən sonra ikinci yerdədir (26-27%). Silisium qayalar səltənətində əsas elementdir. Silisium SiO2 – qumun əsas hissəsi, Al2O3 2SiO2 2H2O – kaolinit, gilin əsas hissəsi,
K2O Al2O3 6SiO2 – feldispat (ortoklaz). Əksər orqanizmlərdə silikonun miqdarı azdır. Bununla belə, bəzi dəniz yosunları çox miqdarda silikon toplayır - bunlar diatomlardır, heyvanlar arasında silikon süngərlərdə çoxlu silikon var.
Uşaqlar! Silikonun fiziki xüsusiyyətləri hansılardır?
Amorf və kristal silisium məlumdur. Kristal silisium metal parıltıya malikdir, odadavamlıdır, çox sərtdir, atom kristal şəbəkəsinə malikdir və cüzi elektrik keçiriciliyinə malikdir. (otaq temperaturunda 1000 dəfə< чем у ртути). Температура плавления 14200С, температура кипения 26200С.
Silisiumun tətbiq sahələrini adlandırın.(Əksər Si yüksək istilik və turşu müqavimətinə malik olan silisium poladlarının istehsalında istifadə olunur. Silikon kristalları yarımkeçiricilərdir, ona görə də fotosellərdə düzəldici və cərəyan gücləndiricisi kimi istifadə olunur.)
İndi silisiumun kimyəvi xüsusiyyətlərini və laboratoriyada və sənayedə istehsalını kağız vərəqlərində təkrarlayın.
III . Yeni materialın öyrənilməsi.
1.SiO2 kristal şəbəkəsinin strukturu.
2. Təbiətdə olmaq.
3. Fiziki xassələri.
4. Kimyəvi xassələri.
5. Tətbiq.
6.Silik turşusu.
1).Kristal qəfəsin strukturuSiO2 .
SiO2 karbonun analoqudur. Onların daha yüksək oksidləri CO2 və SiO2-dir. CO2 qazdır, ərimə nöqtəsi 56,60C, molekulyar kristal qəfəsdir, bir-biri ilə əlaqəsi olmayan ayrı-ayrı molekullardan ibarətdir və SiO2 bərk cisimdir, yüksək ərimə temperaturu = 17280C, hər bir silisium atomunun olduğu atom kristal şəbəkəsidir. dörd atomlu oksigenlə bağlıdır.
Buna görə də, silikon oksidin bir nəhəng molekulu (SiO2)n var, lakin qeyd asanlığı üçün biz SiO2 yazırıq.
2) Təbiətdə olmaq.
Sabit bir silikon birləşmə silisium adlanan silisium (VI) oksiddir. Kristal, kriptokristal və amorf vəziyyətdə olur. Kristal vəziyyətdə daha çox SiO2.
SiO2 – silisium
kristal kriptokristal amorf
(mineral – kvars) (opal, jasper, əqiq, çaxmaq daşı) (ştativ)
Kristal - təbiətdə kvars mineralı şəklində rast gəlinir. Kvars da qayaların bir hissəsidir - qranit və qneys. Adi qum kiçik kvars dənələrindən ibarətdir. Təmiz qum ağ rəngdədir, ona kvars qumu deyilir və adi çay qumunun tərkibində dəmir çirkləri var və buna görə də sarıdır. Şəffaf fərdi kvars kristalları qaya kristallarıdır. Çirkləri ilə qaya kristal rəngli yasəmən ametist, qəhvəyi rəngli isə dumanlı topaz adlanır. Onlar zərgərlikdir. Ərinmiş kvars soyuduqda şəffaf şüşəyə çevrilir. Kvars şüşəsi ultrabənövşəyi şüaları ötürmür.
Kriptokristal Silisium birləşmələrinə opal, jasper, əqiq və çaxmaq daşı daxildir. Opal və əqiq gözəl rənglərə malikdir. Onlar Moskva metrosunu bəzəmək üçün istifadə olunurdu. Çaxmaqdaşı bərk mineraldır ki, vurulduqda iti uclu parçalara ayrılır və bu, insan cəmiyyətinin tarixi inkişafında böyük rol oynamışdır. Bu mineral alətlər hazırlamaq üçün istifadə edilmişdir.
Amorf SiO2 təbiətdə daha az yayılmışdır. Bəzi diatomların qabıqları amorf SiO2-dən tikilir və bu qabıqların yığılması yerlərdə böyük çöküntülər əmələ gətirir, onlara infuzor torpaq və ya tripoli (diatomit) deyilir.
3) Fiziki xassələri.
SiO2 kristal bərk maddədir.
4) Kimyəvi xassələri.
Ümumi:
a) temperaturda qələvilərlə reaksiya verir.
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
b) temperaturda əsas oksidlərlə reaksiya verir
SiO2 + CaO = CaSiO3
Xüsusi.
a) su ilə qarşılıqlı təsir göstərmir.
b) temperaturun artması ilə duzlardan daha çox uçucu oksidləri sıxışdırır.
CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2
c) hidrofluor turşusu ilə reaksiya verir
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O
tetraflorid
5) Ərizə.
1.Kvars – şüşə, kimyəvi şüşə məmulatlarının istehsalı.
2.Trepel - tikintidə, istilik izolyatoru və səsi azaltan material kimi.
3. Dekorasiyalar.
4. Qum-əhəng kərpicinin istehsalı.
5. Keramika məmulatları.
6) silisium turşusu.
Həlledicilik cədvəlinə görə, H2SiO3 bir həll olunmayan turşudur.
Duzlarının məhlullarını turşularla reaksiyaya salmaqla əldə etmək olar.
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
tələbə çöküntü
2Na++ SiO32- + 2H+ + 2Cl- = 2Na+ + 2Cl-+ H2SiO3↓
2H+ + SiO32- = H2SiO3↓
Su ilə silisium turşusu kolloid məhlullar əmələ gətirir. O, daha zəif turşudur, hətta karbon turşusundan da zəifdir, kövrəkdir və qızdırıldıqda tədricən parçalanır.
H2SiO3 = H2O + SiO2
VI. Konsolidasiya.“Silikon (VI) Oksid” filminin I hissəsinə baxmaq
V. Ev tapşırığı– konspekt, §35,36.
Problem 1 sıra.
Natrium karbonatı 3% dəmir birləşmələrinin çirkləri olan 62 q silisium oksidi ilə birləşdirdikdə nə qədər karbonmonoksit (VI) ayrılacaq (litrlə).
Verilmiş: 1 mol x
m (SiO2) = 62 q. Na2CO3+ SiO2= Na2SiO3 + CO2
Ѡ(təxminən) – 3% 1 mol 2 mol
V(CO2) - ? M (SiO2) = 28 + 32 = 60 q/mol
mch. V. = Ѡ mcolor / 100% = 97 62/100% = 60.14
υ(SiO2) = m/M = 60,14/60 = 1 mol
υ(СО2) = 1 mol
V(CO2) = Vm· υ = 22,4 ·1 = 22,4 l.
Problem II sıra.
6,1 q natrium silikat əldə etmək üçün tərkibində 0,2 kütlə payı olan nə qədər Si(IV) oksid lazımdır?
Verilmiş: x 0.05
m (Na2SiO3) = 6,1 q. SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
Ѡ(təxminən) =20% 1 mol 1 mol
m (SiO2) - ? M (SiO2) = 60 q/mol
M (Na2SiO3) = 122 q/mol
υ (Na2SiO3) = m / M = 6,1 / 122 = 0,05 mol
υ (SiO2) = 0,05 mol
m = M · υ = 60 · 0,05 = 3 g.
100% - 20% = 80%
mts. V. = .mch. V. / Ѡ · 100% = 30 / 80 · 100 = 3,75 q.
Problem III sıra.
120 q SiO2 106 q Na2CO3 ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda CO2 ayrıldı. Bu qazın hansı kütləsi əmələ gəlib?
Verilmiş: 1mol x
m (SiO2) = 120q Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2
m (Na2CO3) = 106 q 1 mol 1 mol 1 mol
V (CO2) - ? M (Na2CO3) = 106 q/mol
M (SiO2) = 60 q/mol
M (CO2) = 44 q/mol
υ (Na2CO3) = m /M = 106 / 106 = 1 mol (qeyri-kafi)
υ (SiO2) = 120 / 60 = 2 mol (q)
V(CO2) = 1 mol
m (CO2) = M · υ = 44 · 1 = 44g.
D.I.Mendeleyevin dövri cədvəlinin IV qrupunun (IVA qrupu) əsas altqrupunun elementlərinin ikinci nümayəndəsi silikon Si-dir.
Təbiətdə silikon oksigendən sonra ikinci ən çox yayılmış kimyəvi elementdir. Yer qabığının dörddə birindən çoxu onun birləşmələrindən ibarətdir. Ən çox yayılmış silisium birləşməsi silisium oksidi (IV) SiO 2, digər adı silisiumdur.
Təbiətdə o, mineral kvars əmələ gətirir (Şəkil 158), bir çox növləri - qaya kristalı və onun məşhur bənövşəyi forması - ametist, həmçinin əqiq, opal, jasper, kalsedon, carnelian, dekorativ və yarı qiymətli kimi tanınır. daşlar. Adi və kvars qumu da silisium (IV) oksiddən ibarətdir.
düyü. 158.
Dolomitdə yerləşdirilmiş kvars kristalları
İbtidai insanlar silisium (IV) oksidi əsasında müxtəlif minerallardan (çaxmaq daşı, xalsedon və s.) alətlər düzəldirdilər. Məhz çaxmaq daşı, bu gözə dəyməyən və çox da davamlı olmayan daş Daş dövrünün - çaxmaqdaşından alətlər dövrünün başlanğıcını qoydu (şək. 159). Bunun iki səbəbi var: çaxmaq daşının yayılması və mövcudluğu, eləcə də onun qırılan zaman iti kəsici kənarlar əmələ gətirmə qabiliyyəti.
düyü. 159.
Daş dövrü alətləri
Təbii silisium birləşmələrinin ikinci növü silikatlardır. Onların arasında ən çox yayılmışı alüminosilikatlardır (bu silikatların tərkibində alüminium kimyəvi elementi olduğu aydındır). Alüminosilikatlara qranit, müxtəlif növ gillər və mika daxildir. Alüminium olmayan bir silikat, məsələn, odadavamlı parçalardan hazırlanan asbestdir.
Silikon (IV) oksid SiO 2 bitki və heyvan həyatı üçün vacibdir. Bitki gövdələrinə və heyvanların qoruyucu örtüklərinə güc verir (şək. 160). Onun sayəsində qamış, qamış və at quyruğu süngü kimi möhkəm dayanır, bıçaq kimi kəsilmiş iti çəmən yarpaqları, biçilmiş tarlada küləş iynə kimi sancılır, dənli bitkilərin gövdəsi o qədər möhkəmdir ki, tarlalardakı tarlalara imkan vermir. yağışdan və küləkdən uzanmaq. Balıq pulcuqları, həşərat qabıqları, kəpənək qanadları, quş lələkləri və heyvan xəzləri tərkibində silisium olduğu üçün davamlıdır.
düyü. 160.
Silikon (IV) oksid bitki gövdələrinə və heyvanların qoruyucu örtüklərinə möhkəmlik verir
Silikon birləşmələri insan saçlarına və dırnaqlarına hamarlıq və güc verir.
Silikon eyni zamanda aşağı canlı orqanizmlərin bir hissəsidir - diatomlar və radiolarlar, canlı maddənin ən zərif topaqları silisiumdan misilsiz gözəllik skeletlərini yaradır (şək. 161).
düyü. 161.
Diatomların (a) və radiolarların (b) skeletləri silisiumdan ibarətdir
Silikonun xüsusiyyətləri. Siz günəş batareyası olan mikrokalkulyatordan istifadə edirsiniz və buna görə də kristal silisium haqqında anlayışınız var. Bu yarımkeçiricidir. Metallardan fərqli olaraq onun elektrik keçiriciliyi temperaturun artması ilə artır. Günəş panelləri peyklərdə, kosmik gəmilərdə, stansiyalarda və evlərin damlarında quraşdırılır (şək. 162), günəş enerjisini elektrik enerjisinə çevirir. Yarımkeçirici kristallardan, ilk növbədə silikondan istifadə edirlər. Silikon günəş batareyaları udulmuş günəş enerjisinin 10%-ni elektrik enerjisinə çevirə bilir.
düyü. 162.
Evin damında günəş batareyası
Silikon oksigendə yanır və artıq məlum olan silikon oksidi (IV) əmələ gətirir:
Qeyri-metal olduğundan, qızdırıldığı zaman silisium metallarla birləşərək silisidlər əmələ gətirir, məsələn:
Silisidlər su və ya turşular tərəfindən asanlıqla parçalanır, silikon - silanın qaz halında hidrogen birləşməsini buraxır:
Karbohidrogenlərdən fərqli olaraq, silan havada öz-özünə alovlanır və silisium (IV) oksidi və suyu əmələ gətirmək üçün yanır:
CH4 metan ilə müqayisədə silanın artan reaktivliyi silisiumun atom ölçüsünün karbondan daha böyük olması ilə izah olunur, buna görə də Si-H kimyəvi bağları C-H bağlarından daha az güclüdür.
Silikon qələvilərin konsentratlaşdırılmış sulu məhlulları ilə reaksiya verir, silikatlar və hidrogen əmələ gətirir:
Silikon, silikon (IV) oksiddən maqnezium və ya karbonla reduksiya edilərək əldə edilir:
Silikon oksid (IV) və ya silikon dioksid və ya silisium SiO 2, CO 2 kimi, turşu oksiddir. Bununla belə, CO2-dən fərqli olaraq, molekulyar deyil, atom kristal şəbəkəsinə malikdir. Buna görə də, SiO 2 bərk və odadavamlı bir maddədir. Bildiyiniz kimi hidrofluorik turşudan başqa suda və turşularda həll olunmur, lakin yüksək temperaturda qələvilərlə reaksiyaya girərək silisium turşusu duzlarını - silikatları əmələ gətirir:
Silikatlar silisium (IV) oksidini metal oksidləri və ya karbonatlarla əritməklə də əldə edilə bilər:
Natrium və kalium silikatları həll olunan şüşə adlanır. Onların sulu məhlulları məşhur silikat yapışqandır.
Silikatların məhlullarından, onlara daha güclü turşuların təsiri ilə - xlorid, kükürd, sirkə və hətta karbon, silisium turşusu H 2 SiO 3 alınır (Şəkil 163):
düyü. 163. Silikat ionuna keyfiyyət reaksiyası
Buna görə H 2 SiO 3 çox zəif bir turşudur. Suda həll olunmur və reaksiya qarışığından jelatinli çöküntü şəklində düşür, bəzən məhlulun bütün həcmini kompakt şəkildə doldurur, jele və ya jele bənzər yarı bərk kütləyə çevirir. Bu kütlə quruduqda yüksək məsaməli bir maddə əmələ gəlir - adsorbent kimi geniş istifadə olunan silisium gel - digər maddələrin uducusu.
40 saylı laboratoriya təcrübəsi
Silisium turşusunun hazırlanması və xassələrinin öyrənilməsi
Silikon Tətbiqləri. Artıq bilirsiniz ki, silikon yarımkeçirici materialların, eləcə də turşuya davamlı ərintilərin istehsalında istifadə olunur. Kvars qumu yüksək temperaturda kömürlə əridildikdə, sərtliyə görə almazdan sonra ikinci olan silisium karbid SiC əmələ gəlir. Buna görə də metal kəsən dəzgahların kəsicilərini itiləmək və qiymətli daşları cilalamaq üçün istifadə olunur.
Ərinmiş kvarsdan müxtəlif kvars kimyəvi şüşə məmulatları hazırlanır, yüksək temperaturlara dözə bilir və qəfil soyuduqda çatlamaz.
Silikon birləşmələri şüşə və sement istehsalı üçün əsas kimi xidmət edir.
Adi pəncərə şüşəsi Na 2 O CaO 6 SiO 2 düsturu ilə ifadə edilə bilən bir tərkibə malikdir. Xüsusi şüşə sobalarda soda, əhəngdaşı və qum qarışığını əritməklə istehsal olunur.
Şüşənin fərqli bir xüsusiyyəti yumşalma və ərimiş vəziyyətdə şüşə sərtləşdikdə saxlanılan istənilən formanı almaq qabiliyyətidir. Qab-qacaq və digər şüşə məmulatlarının istehsalı da buna əsaslanır.
Müxtəlif əlavələr şüşəyə əlavə keyfiyyətlər verir. Beləliklə, qurğuşun oksidi daxil etməklə kristal şüşə alınır, xrom oksid şüşəni yaşıl, kobalt oksidi mavi və s. rəngləndirir (şək. 164).
düyü. 164.
Rəngli şüşə məhsulları
Şüşə bəşəriyyətin ən qədim ixtiralarından biridir. Artıq 3-4 min il əvvəl Misir, Suriya, Finikiya və Qara dəniz regionunda şüşə istehsalı inkişaf etdirilmişdir.
Şüşə təkcə sənətkarlar üçün deyil, həm də sənətkarlar üçün bir materialdır. Qədim Roma ustaları rəngli şüşə əldə etməyi və onların parçalarından mozaika hazırlamağı bilən yüksək mükəmməlliyə nail oldular.
düyü. 165.
Chartres, Notre Dame Katedralində vitrajlar
Şüşədən hazırlanmış sənət əsərləri istənilən böyük muzeyin məcburi atributlarıdır və kilsələrin rəngli vitrajları və mozaika panelləri bunun bariz nümunəsidir (şək. 165). Rusiya Elmlər Akademiyasının Sankt-Peterburq bölməsinin binalarından birində I Pyotrun M. V. Lomonosov tərəfindən hazırlanmış mozaik portreti var (şək. 166).
düyü. 166.
I Pyotrun mozaik portreti
Şüşənin tətbiq sahələri çox genişdir. Bu pəncərə, şüşə, lampa, güzgü şüşəsidir; optik şüşə - eynəkdən kamera eynəklərinə qədər; saysız-hesabsız optik alətlərin linzaları - mikroskoplardan teleskoplara qədər.
Silikon birləşmələrindən əldə edilən digər mühüm material sementdir. Xüsusi fırlanan sobalarda gil və əhəng daşının sinterlənməsi ilə əldə edilir.
Sement tozu su ilə qarışdırılırsa, sement pastası əmələ gəlir və ya inşaatçıların dediyi kimi, tədricən sərtləşən "sement məhlulu" yaranır. Doldurucu kimi sementə qum və ya çınqıl əlavə edildikdə, beton alınır. Dəmir çərçivəyə daxil edilərsə, betonun gücü artır - dəmir-beton əldə edilir, ondan divar panelləri, döşəmə blokları, körpü trussları və s.
Silikat sənayesi şüşə və sement istehsal edir. O, həmçinin silikat keramika - kərpic, çini (şək. 167), saxsı qablar və onlardan hazırlanmış məmulatlar istehsal edir.
düyü. 167.
Farfor
Silikonun kəşfi. Artıq qədim zamanlarda insanlar gündəlik həyatda silikon birləşmələrindən geniş istifadə etsələr də, silisiumun özü ilk dəfə 1824-cü ildə İsveç kimyaçısı J. Ya. Berzelius tərəfindən əldə edilmişdir. Lakin ondan 12 il əvvəl silikonu J.Gey-Lussac və L.Ténard əldə etmişdilər, lakin o, çirkləri ilə çox çirklənmişdi.
Latın adı silisium latın silex - "çaxmaq daşı" sözündən yaranmışdır. Rus adı "silikon" yunan krimnosundan gəlir - "uçurum, qaya".
Yeni sözlər və anlayışlar
- Təbii silisium birləşmələri: silisium oksidi, kvars və onun növləri, silikatlar, alüminosilikatlar, asbest.
- Silisiumun bioloji əhəmiyyəti.
- Silisiumun xüsusiyyətləri: yarımkeçirici, oksigen, metallar, qələvilərlə qarşılıqlı təsir.
- Silan.
- Silikon (IV) oksidi. Onun strukturu və xassələri: qələvilər, əsas oksidlər, karbonatlar və maqnezium ilə qarşılıqlı təsiri.
- Silisium turşusu və onun duzları. Həll olunan şüşə.
- Silikon və onun birləşmələrinin tətbiqi.
- Şüşə.
- Sement.
Müstəqil iş üçün tapşırıqlar
Silikon IV oksidi TU 6-09-3379-79
SiO2
silisium (silisium, SiO2; lat. silisium) - silisium (IV) oksidi. Ərimə nöqtəsi +1713…+1728 °C olan, yüksək sərtliyə və möhkəmliyə malik rəngsiz kristallar.
Silikon dioksid demək olar ki, bütün yerüstü süxurların, xüsusən də diatomlu torpağın əsas komponentidir. Litosferin kütləsinin 87%-i silisium və silikatlardan ibarətdir. İnsan qanında və plazmasında silisium konsentrasiyası çəki ilə 0,001% təşkil edir.
Xüsusiyyətlər
- Turşu oksidləri qrupuna aiddir.
- Qızdırıldıqda əsas oksidlər və qələvilərlə reaksiya verir.
- Hidrofluorik turşu ilə reaksiya verir.
- SiO 2 şüşə əmələ gətirən oksidlər qrupuna aiddir, yəni həddindən artıq soyudulmuş ərimə - şüşə əmələ gəlməyə meyllidir.
- Ən yaxşı dielektriklərdən biri (çirkləri yoxdursa və qızdırmazsa, elektrik cərəyanını keçirmir).
Polimorfizm
Silikon dioksid bir neçə polimorfik modifikasiyaya malikdir.
Onlardan yerin səthində ən çox yayılmışı - α-kvars triqonal sistemdə kristallaşır. Normal şəraitdə silisium dioksid ən çox +573 °C-dən yuxarı temperaturda β-kvarsa çevrilən α-kvars polimorfunda olur. Temperaturun daha da artması ilə kvars tridimit və kristobalite çevrilir. Bu polimorflar yüksək temperaturda və aşağı təzyiqdə sabitdir.
Təbiətdə silisium qrupuna aid olan formalar - opal, xalsedon, kvarsin, lutesit, autigen kvars da mövcuddur. Opal (SiO 2 *nH 2 O) nazik kəsikdə rəngsiz, izotrop, mənfi relyeflidir, dəniz su anbarlarında çökür və bir çox silisli süxurların bir hissəsidir. Kalsedon, kvars, lutesit - SiO 2 - kvarsın kriptokristal sortlarıdır. Rəngsiz, mavi, sarımtıl rəngli lifli aqreqatlar, rozetlər, sferulitlər əmələ gətirirlər. Onlar bir-birindən bəzi xassələrinə görə fərqlənirlər - xalsedon və kvarsin birbaşa sönməyə, lutesit əyri sönməyə, xalsedon isə mənfi uzanmağa malikdir.
Yüksək temperatur və təzyiqlərdə silikon dioksid əvvəlcə koezite (1953-cü ildə amerikalı kimyaçı Lorinq Koes tərəfindən sintez edilmişdir), sonra isə stishovite (1961-ci ildə S. M. Stişov tərəfindən sintez edilmiş və 1962-ci ildə meteorit kraterində kəşf edilmişdir) çevrilir. [ mənbə göstərilməyib 2294 gün ]. Bəzi araşdırmalara görə, stishovit mantiyanın əhəmiyyətli bir hissəsini təşkil edir, buna görə də SiO 2-nin hansı növünün Yer üzündə ən çox yayıldığı sualına hələ dəqiq cavab yoxdur.
O, həmçinin amorf modifikasiyaya malikdir - kvars şüşəsi.
Kimyəvi xassələri
Silikon dioksid SiO 2 su ilə reaksiya verməyən turşu oksiddir.
Kimyəvi cəhətdən turşulara davamlıdır, lakin hidrogen flüorid qazı ilə reaksiya verir:
və hidroflorik turşu:
Bu iki reaksiya şüşə aşındırma üçün geniş istifadə olunur.
SiO 2 qələvilər və əsas oksidlərlə, həmçinin aktiv metalların karbonatları ilə əridildikdə silikatlar əmələ gəlir - sabit tərkibə malik olmayan xH 2 O ySiO 2 ümumi formulunun çox zəif, suda həll olunmayan silisik turşularının duzları. (Ədəbiyyatda çox vaxt silisium olmayan turşular və silisium turşusu qeyd olunur, baxmayaraq ki, əslində biz eyni maddədən danışırıq).
Məsələn, natrium ortosilikat əldə edilə bilər:
kalsium metasilikat:
və ya qarışıq kalsium və natrium silikat:
Pəncərə şüşəsi silikat Na 2 CaSi 6 O 14 (Na 2 O · CaO · 6SiO2) dən hazırlanır.
Əksər silikatların sabit tərkibi yoxdur. Bütün silikatlardan yalnız natrium və kalium silikatları suda həll olunur. Bu silikatların sudakı məhlullarına maye şüşə deyilir. Hidroliz sayəsində bu məhlullar yüksək qələvi mühitlə xarakterizə olunur. Hidrolizə edilmiş silikatlar həqiqi deyil, kolloid məhlulların əmələ gəlməsi ilə xarakterizə olunur. Natrium və ya kalium silikatların məhlulları turşulaşdırıldıqda, hidratlanmış silisium turşularının jelatinli ağ çöküntüsü çökür.
Həm bərk silikon dioksidin, həm də bütün silikatların əsas struktur elementi silisium atomunun Si dörd oksigen atomundan ibarət tetraedr ilə əhatə olunduğu qrupdur. Bu halda hər bir oksigen atomu iki silisium atomuna bağlıdır. Fraqmentlər bir-birinə müxtəlif yollarla bağlana bilər. Silikatlar arasında fraqmentlərindəki birləşmələrin xarakterinə görə adalı, zəncirli, lentli, laylı, çərçivəli və s.
Qəbz
Sintetik silikon dioksid silisiumu oksigen atmosferində +400...+500 °C temperatura qədər qızdırmaqla əldə edilir, silikon isə SiO 2 dioksidə oksidləşir. Həm də yüksək temperaturda termal oksidləşmə.
Laboratoriya şəraitində, həll olunan silikatlar üzərində turşuların, hətta zəif sirkə turşusunun təsiri ilə sintetik silisium dioksidi əldə etmək olar. Misal üçün:
silisium turşusu dərhal suya və çökən SiO 2-yə parçalanır.
Materialın yüksək saflığının tələb olunmadığı yerlərdə qum şəklində təbii silisium istifadə olunur.
Ərizə
Silikon dioksid şüşə, keramika, aşındırıcı maddələr, beton məmulatları istehsalında, silikon istehsalı üçün, rezin istehsalında doldurucu kimi, silisium odadavamlı materialların istehsalında, xromatoqrafiyada və s. istifadə olunur. Kvars kristalları pyezoelektrik xüsusiyyətlərə malikdir və buna görə də radiotexnikada, ultrasəs qurğularında və alışqanlarda istifadə olunur. əksər farmakopeyalarda), həmçinin qida əlavəsi və ya enterosorbent kimi dərman.
Mikrosxemlərin və digər elektron komponentlərin istehsalında izolyator kimi süni şəkildə hazırlanmış silikon dioksid filmləri istifadə olunur.
Fiber optik kabellərin istehsalı üçün də istifadə olunur. Təmiz əridilmiş silisium ona bəzi xüsusi maddələr əlavə edilməklə istifadə olunur.
Silisium filamenti elektron siqaretlərin qızdırıcı elementlərində də istifadə olunur, çünki o, mayeni yaxşı mənimsəyir və bobinin qızdırılması altında çökmür.
Yarımqiymətli daşlar kimi iri şəffaf kvars kristalları istifadə olunur; rəngsiz kristallara qaya kristalları, bənövşəyi kristallara ametistlər, sarı kristallara isə sitrin deyilir.
Mikroelektronikada silikon dioksid əsas materiallardan biridir. İzolyasiya qatı və həmçinin qoruyucu örtük kimi istifadə olunur. Silisiumun termal oksidləşməsi, kimyəvi buxarın çökməsi və maqnetron püskürməsi ilə nazik təbəqələr şəklində əldə edilir.
Məsaməli silisiumlar
Məsaməli silisiumlar müxtəlif üsullarla alınır.
Siloxrom aerosillərin yığılması yolu ilə əldə edilir, bu da öz növbəsində silanın (SiH 4) yandırılması ilə əldə edilir. Siloxrom yüksək təmizlik və aşağı mexaniki qüvvə ilə xarakterizə olunur. Xüsusi səthin xarakterik ölçüsü 60-120 m²/q təşkil edir. Xromatoqrafiyada, rezin doldurucuda və katalizdə sorbent kimi istifadə olunur.
Silisium geli silisium turşusu gelinin qurudulması yolu ilə əldə edilir. Siloxromla müqayisədə daha az təmizliyə malikdir, lakin son dərəcə inkişaf etmiş səthə malik ola bilər: adətən 300 m²/q-dan 700 m²/q-a qədər.
Silikon aerojel təxminən 99,8% havadır və 1,9 kq/m³-ə qədər sıxlığa malik ola bilər (havanın sıxlığından cəmi 1,5 dəfə).
