Цахиурыг 1823 онд Шведийн химич Йенс Якоб Берзелиус нээж, олж авсан.
Хүчилтөрөгчийн дараа дэлхийн царцдасын хоёр дахь хамгийн элбэг элемент (массын 27.6%). Нэгдлүүдэд олддог.
|
Үндсэн төлөвт цахиурын атомын бүтэц 1с 2 2с 2 2х 6 3с 2 3х 2 |
Өдөөгдсөн төлөвт цахиурын атомын бүтэц 1с 2 2с 2 2х 6 3с 1 3х 3 Исэлдэлтийн төлөв: +4, -4. |
Цахиурын аллотропи
Аморф ба талст цахиур нь мэдэгдэж байна.
Поликристалл цахиур
Болор – металл гялбаатай, өндөр хатуулагтай, хэврэг, хагас дамжуулагчтай хар саарал бодис; ρ = 2.33 г/см 3, t°pl. =1415°С; буцалгана. = 2680 ° C.
Энэ нь алмааз шиг бүтэцтэй бөгөөд хүчтэй ковалент холбоо үүсгэдэг. Идэвхгүй.
Аморф - бор нунтаг, гигроскоп, алмаз шиг бүтэцтэй, ρ = 2 г/см 3, илүү идэвхтэй.
Цахиур авч байна
1) Аж үйлдвэр – нүүрсийг элсээр халаах:
2C + SiO 2 t ˚ → Si + 2CO
2) Лаборатори – магнийн элс халаах:
2Mg + SiO 2 t ˚ → Si + 2MgO Туршилт
Химийн шинж чанар
Ердийн металл бус, идэвхгүй.
Бууруулах бодисын хувьд:
1) Хүчилтөрөгчөөр
Si 0 + O 2 t ˚ → Si +4 O 2
2) Фтортой (халаалтгүй)
Si 0 + 2F 2 →SiF 4
3) Нүүрстөрөгчтэй
Si 0 + C t ˚ → Si +4 C
(SiC - карборунд - хатуу; зааж, нунтаглахад ашигладаг)
4) Устөрөгчтэй харьцдаггүй.
Силан (SiH 4) нь металлын силицидийг хүчилээр задлах замаар гаргаж авдаг.
Mg 2 Si + 2H 2 SO 4 → SiH 4 + 2MgSO 4
5) Хүчилтэй урвалд ордоггүй (Тзөвхөн фторын хүчилтэй хамт Си+4 HF= SiF 4 +2 Х 2 )
Зөвхөн азот ба гидрофторын хүчлийн холимогт уусдаг.
3Si + 4HNO3 + 18HF →3H2 + 4NO + 8H2O
6) Шүлттэй (халах үед):
Исэлдүүлэгч бодисын хувьд:
7) Металлаар (силицид үүсдэг):
Si 0 + 2Mg t ˚ →Mg 2 Si -4
Цахиурыг хагас дамжуулагч болгон электроникод өргөн ашигладаг. Хайлш дээр цахиур нэмснээр зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нэмэгддэг. Силикат, хөнгөн цагаан цахиур, цахиур нь шил, керамик үйлдвэрлэл, барилгын үйлдвэрлэлийн үндсэн түүхий эд болдог.Технологи дахь цахиур
Цахиур ба түүний нэгдлүүдийн хэрэглээ
Силан - SiH 4
Физик шинж чанарууд: Өнгөгүй хий, хортой, mp. = -185 ° C, t ° буцалгана. = -112 хэм.
Цахиурын хүчил бэлтгэх
Хүчтэй хүчлүүдийн силикатуудад үзүүлэх нөлөө - Na 2 SiO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 SiO 3 ↓
Химийн шинж чанар:
Халах үед энэ нь задардаг: H 2 SiO 3 t ˚ → H 2 O + SiO 2
Цахиурын хүчлийн давс - силикатууд.
1) хүчилтэй
Na 2 SiO 3 +H 2 O+CO 2 =Na 2 CO 3 +H 2 SiO 3
2) давстай
Na 2 SiO 3 +CaCl 2 =2NaCl+CaSiO 3 ↓
3) Ашигт малтмалыг бүрдүүлдэг силикатууд нь ус ба нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн (IV) нөлөөн дор байгалийн нөхцөлд устдаг - чулуулгийн өгөршил:
(K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2)(хээрийн жонш) + CO 2 + 2H 2 O → (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O) (каолинит (шавар)) + 4SiO 2 (цахиур (элс)) + K2CO3
Цахиурын нэгдлүүдийн хэрэглээ
Байгалийн цахиурын нэгдлүүд - элс (SiO 2) ба силикатуудыг керамик, шил, цемент үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
|
Керамик |
|
|
Шаазан= каолин + шавар + кварц + хээрийн жонш. Шаазангийн төрсөн газар бол 220 онд шаазан нь мэдэгдэж байсан Хятад юм. 1746 онд Орос улсад шаазан эдлэлийн үйлдвэрлэл бий болсон.
|
Фаянс -Италийн Фаенза хотын нэрнээс. 14-15-р зуунд керамик урлал хөгжсөн газар. Шаазан эдлэл нь шаврын агууламж өндөр (85%), шатаах температур бага зэргээрээ шаазангаас ялгаатай. |
СЭДЭВ: Цахиурын исэл (VI). Цахиурын хүчил.
ЗОРИЛТ: Оюутнууд цахиур(VI) оксидын шинж чанар болон
цахиурын хүчил нүүрстөрөгч ба түүний нэгдлүүдтэй адилтгаж,
тэдгээрийн шинж чанар нь тухайн бодисын бүтцийн үр дагавар гэдгийг анхаарах;
ТОНОГ ТӨХӨӨРӨМЖ: Na2SiO3, HCl, цуглуулга “Ашигт малтмал ба чулуулаг”, PSHE.
ХИЧЭЭЛИЙН ҮЕД.
I . О зохион байгуулалтын мөч.
II .Гэрийн даалгавар шалгах.
Залуус аа! Сүүлийн хичээл дээр бид цахиурыг судалж, химийн элемент, энгийн бодис болох шинж чанарыг өгсөн. Цахиур байгальд хаана байдгийг санаж байна уу? Цахиур нь дэлхийн царцдасын хамгийн түгээмэл элементүүдийн нэг бөгөөд хүчилтөрөгчийн дараа хоёрдугаарт ордог (26-27%). Цахиур бол чулуулгийн хаант улсын гол элемент юм. Цахиур SiO2 – элсний үндсэн хэсэг, Al2O3 2SiO2 2H2O – каолинит, шаврын гол хэсэг,
K2O Al2O3 6SiO2 – хээрийн жонш (ортоклаз). Ихэнх организмд цахиурын агууламж бага байдаг. Гэсэн хэдий ч зарим далайн ургамал их хэмжээний цахиур хуримтлуулдаг - эдгээр нь диатомууд бөгөөд амьтдын дунд цахиур хөвөн нь цахиур их хэмжээгээр агуулдаг.
Залуус аа! Цахиурын физик шинж чанарууд юу вэ?
Аморф ба талст цахиур нь мэдэгдэж байна. Кристал цахиур нь металл гялбаатай, галд тэсвэртэй, маш хатуу, атомын болор тортой, цахилгаан дамжуулах чанар нь бага байдаг. (өрөөний температурт 1000 удаа< чем у ртути). Температура плавления 14200С, температура кипения 26200С.
Цахиурын хэрэглээний талбайг нэрлэнэ үү (Ихэнх Si нь өндөр халуунд тэсвэртэй, хүчилд тэсвэртэй цахиурын ган үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Цахиурын талстууд нь хагас дамжуулагч тул тэдгээрийг Шулуутгагч, гүйдэл өсгөгч болгон фотоэлементүүдэд ашигладаг.)
Одоо цахиурын химийн шинж чанар, түүнийг лабораторид болон үйлдвэрт үйлдвэрлэх талаар цаасан дээр хуулбарла.
III . Шинэ материал сурах.
1.SiO2 болор торны бүтэц.
2. Байгальд байх.
3. Физик шинж чанар.
4. Химийн шинж чанар.
5. Хэрэглээ.
6. Цахиурын хүчил.
1).Болор торны бүтэцSiO2 .
SiO2 нь нүүрстөрөгчийн аналог юм. Тэдний өндөр исэл нь CO2 ба SiO2 юм. CO2 нь хий, хайлах цэг нь 56.60С, молекулын болор тор, бие биетэйгээ холбоогүй бие даасан молекулуудаас тогтдог, SiO2 нь хатуу, өндөр хайлах цэг = 17280С, цахиурын атом бүр байдаг атомын болор тор юм. дөрвөн атом хүчилтөрөгчтэй холбогдсон.
Тиймээс цахиурын исэл нь нэг аварга молекултай (SiO2)n, гэхдээ тэмдэглэгээ хийхэд хялбар байх үүднээс SiO2 гэж бичнэ.
2) Байгальд байх.
Тогтвортой цахиурын нэгдэл нь цахиур гэж нэрлэгддэг цахиур (VI) исэл юм. Энэ нь талст, криптокристалл, аморф төлөвт тохиолддог. Талст төлөвт илүү SiO2.
SiO2 - цахиур
талст криптокристалл аморф
(эрдэс - кварц) (опал, хаш, оникс, цахиур) (трипол)
Болор - байгальд кварцын эрдэс хэлбэрээр олддог. Кварц нь мөн чулуулгийн нэг хэсэг болох боржин чулуу, гнейс юм. Энгийн элс нь кварцын жижиг ширхэгээс тогтдог. Цэвэр элс нь цагаан, үүнийг кварцын элс гэж нэрлэдэг бөгөөд энгийн голын элс нь төмрийн хольц агуулдаг тул шар өнгөтэй байдаг. Ил тод бие даасан кварцын талстууд нь рок болор юм. Хадны болор өнгөтэй голт борыг бохирдлоос аметист гэж нэрлэдэг бөгөөд хүрэн өнгөтэй - утаатай топаз гэж нэрлэдэг. Тэд үнэт эдлэл юм. Хайлсан кварц нь хөргөхөд тунгалаг шил болж хувирдаг. Кварцын шил нь хэт ягаан туяаг дамжуулдаггүй.
Криптокристалл Цахиурын нэгдлүүдэд опал, хаш, оникс, цахиур зэрэг орно. Опал болон оникс нь сайхан өнгөтэй байдаг. Тэд Москвагийн метрог чимэглэхэд ашигладаг байсан. Цахиур чулуу нь цохиход хурц иртэй хэсэг болон хуваагддаг хатуу эрдэс бөгөөд энэ нь хүний нийгмийн түүхэн хөгжилд томоохон үүрэг гүйцэтгэсэн. Энэ ашигт малтмалыг багаж хэрэгсэл хийхэд ашигладаг байсан.
Аморф SiO2 байгальд бага түгээмэл байдаг. Зарим диатомын бүрхүүлүүд нь аморф SiO2-ээс бүрддэг бөгөөд эдгээр бүрхүүлийн хуримтлал нь зарим газарт том ордуудыг үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийг инфузор хөрс эсвэл триполи (диатомит) гэж нэрлэдэг.
3) Физик шинж чанар.
SiO2 бол талст хатуу юм.
4) Химийн шинж чанар.
Нийтлэг байдаг:
a) температурт шүлттэй урвалд ордог.
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
б) температурт үндсэн ислүүдтэй урвалд ордог
SiO2 + CaO = CaSiO3
Тодорхой.
a) устай харьцдаггүй.
б) Температур нэмэгдэхийн хэрээр давснаас илүү дэгдэмхий ислийг зайлуулдаг.
CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2
в) фторын хүчилтэй урвалд ордог
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O
тетрафторид
5) Өргөдөл.
1.Кварц – шил, химийн шилэн эдлэлийн үйлдвэрлэл.
2.Trepel - барилгын ажилд, дулаан тусгаарлагч, дуу чимээ намдаагч материал болгон.
3. Чимэглэл.
4. Элс шохойн тоосгоны үйлдвэрлэл.
5. Керамик бүтээгдэхүүн.
6) Цахиурын хүчил.
Уусах чадварын хүснэгтээс харахад H2SiO3 нь нэг уусдаггүй хүчил юм.
Үүнийг давсны уусмалыг хүчилтэй урвалд оруулах замаар олж авч болно.
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
оюутан тунадас
2Na++ SiO32- + 2H+ + 2Cl- = 2Na+ + 2Cl-+ H2SiO3↓
2H+ + SiO32- = H2SiO3↓
Устай хамт цахиурын хүчил коллоид уусмал үүсгэдэг. Энэ нь нүүрстөрөгчийн хүчлээс ч илүү сул хүчил бөгөөд эмзэг бөгөөд халах үед аажмаар задардаг.
H2SiO3 = H2O + SiO2
VI. Нэгтгэх.“Цахиур (VI) оксид” киноны I хэсгийг үзэж байна.
В. Гэрийн даалгавар– хураангуй, §35,36.
Асуудал 1 эгнээ.
Натрийн карбонатыг төмрийн нэгдлүүдийн 3%-ийн хольц агуулсан 62 г цахиуртай холиход хичнээн хэмжээний нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (VI) ялгарах вэ (литрээр).
Өгөгдсөн: 1 моль x
м (SiO2) = 62г. Na2CO3+ SiO2= Na2SiO3 + CO2
Ѡ(ойролцоогоор) – 3% 1 моль 2 моль
V(CO2) - ? M (SiO2) = 28 + 32 = 60 г / моль
мч. В. = Ѡ mcolor / 100% = 97 62/100% = 60.14
υ(SiO2) = м/М = 60.14/60 = 1 моль
υ(СО2) = 1 моль
V(CO2) = Vm· υ = 22.4 ·1 = 22.4 л.
Асуудал II эгнээ.
6.1 г натрийн силикат авахын тулд 0.2 массын фракц хольц агуулсан Si(IV) исэл хэр их шаардлагатай вэ?
Өгөгдсөн: x 0.05
м (Na2SiO3) = 6.1 г. SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
Ѡ(ойролцоогоор) =20% 1 моль 1 моль
м (SiO2) - ? M (SiO2) = 60 г/моль
M (Na2SiO3) = 122 г/моль
υ (Na2SiO3) = м / M = 6.1 / 122 = 0.05 моль
υ (SiO2) = 0.05 моль
m = M · υ = 60 · 0.05 = 3 г.
100% - 20% = 80%
mts. В. = .mch. В. / Ѡ · 100% = 30 / 80 · 100 = 3.75 гр.
Асуудал III эгнээ.
120 г SiO2 нь 106 г Na2CO3-тай харилцан үйлчлэхэд CO2 ялгарсан. Энэ хийн ямар масс үүссэн бэ?
Өгөгдсөн: 1моль x
m (SiO2) = 120г Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2
м (Na2CO3) = 106 г 1 моль 1 моль 1 моль
V (CO2) - ? M (Na2CO3) = 106г/моль
M (SiO2) = 60 г/моль
M (CO2) = 44 г/моль
υ (Na2CO3) = m /M = 106 / 106 = 1 моль (хангалтгүй)
υ (SiO2) = 120 / 60 = 2 моль (г)
V(CO2) = 1 моль
m (CO2) = M · υ = 44 · 1 = 44г.
Д.И.Менделеевийн үелэх системийн IV бүлгийн (IVA бүлэг) үндсэн дэд бүлгийн элементүүдийн хоёр дахь төлөөлөгч нь цахиур Si юм.
Байгальд цахиур нь хүчилтөрөгчийн дараа хоёрдугаарт ордог химийн элемент юм. Дэлхийн царцдасын дөрөвний нэгээс илүү нь түүний нэгдлүүдээс бүрддэг. Хамгийн түгээмэл цахиурын нэгдэл бол цахиурын исэл (IV) SiO 2, өөр нэр нь цахиур юм.
Байгалийн хувьд энэ нь эрдэс кварц үүсгэдэг (Зураг 158), тэдгээрийн олон сортууд - чулуулгийн болор ба түүний алдартай ягаан хэлбэр - аметист, түүнчлэн оникс, опал, хаш, халцедон, карнелиан зэрэг нь гоёл чимэглэлийн болон хагас үнэт эдлэл гэж нэрлэгддэг. чулуунууд. Энгийн болон кварцын элс нь мөн цахиурын (IV) ислээс бүрдэнэ.
Цагаан будаа. 158.
Доломит дотор суулгасан кварцын талстууд
Анхан шатны хүмүүс цахиур (IV) оксид (цахиур, халцедон гэх мэт) дээр суурилсан төрөл бүрийн ашигт малтмалаас багаж хэрэгсэл хийдэг байв. Чулуун зэвсгийн үе буюу цахиур зэвсгийн эрин үеийг тэмдэглэсэн цахиур, үл анзаарагдам, тийм ч удаан эдэлгээгүй чулуу байв (Зураг 159). Үүний хоёр шалтгаан бий: цахиур чулууны тархалт, олдоц, түүнчлэн цавчих үед хурц зүсэх ирмэг үүсгэх чадвар.
Цагаан будаа. 159.
Чулуун зэвсгийн үеийн багаж хэрэгсэл
Хоёр дахь төрлийн байгалийн цахиурын нэгдлүүд нь силикатууд юм. Тэдгээрийн дотроос хамгийн түгээмэл нь aluminosilicates юм (эдгээр силикатууд нь хөнгөн цагааны химийн элементийг агуулдаг нь тодорхой). Алюминосиликатуудад боржин чулуу, төрөл бүрийн шавар, гялтгануур орно. Хөнгөн цагаан агуулаагүй силикат нь жишээлбэл, асбест бөгөөд үүнээс галд тэсвэртэй даавуу хийдэг.
Цахиурын (IV) исэл SiO 2 нь ургамал, амьтны амьдралд зайлшгүй шаардлагатай. Энэ нь ургамлын иш, амьтны хамгаалалтын бүрхүүлд хүч чадал өгдөг (Зураг 160). Түүний ачаар зэгс, зэгс, гэзэг нь жад шиг бат бөх, хутга шиг зүсэгдсэн хурц шатан навч, хадагдсан талбайн сүрэл зүү шиг хатгасан, тарианы иш нь талбайн талбайг зөвшөөрөхгүй тийм хүчтэй байдаг. бороо, салхинд хэвтэх. Загасны хайрс, шавьжны хясаа, эрвээхэйн далавч, шувууны өд, амьтны үс нь цахиур агуулсан тул удаан эдэлгээтэй байдаг.
Цагаан будаа. 160.
Цахиурын (IV) исэл нь ургамлын иш, амьтны хамгаалалтын бүрхүүлд хүч чадал өгдөг
Цахиурын нэгдлүүд нь хүний үс, хумсанд толигор, бат бөх байдлыг өгдөг.
Цахиур нь мөн доод амьд биетүүдийн нэг хэсэг болох диатом ба радиолярианууд бөгөөд цахиураас өөрсдийн гайхалтай сайхан араг ясыг үүсгэдэг амьд бодисын хамгийн нарийн ширхэгтэй бөөгнөрөл юм (Зураг 161).
Цагаан будаа. 161.
Диатом (а) ба радиоларийн (б) араг яс нь цахиураас тогтдог
Цахиурын шинж чанарууд. Та нарны зайтай бичил тооцоолуур ашиглаж байгаа тул талст цахиурын тухай ойлголттой болсон. Энэ бол хагас дамжуулагч юм. Металлаас ялгаатай нь түүний цахилгаан дамжуулах чанар нь температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Нарны хавтанг хиймэл дагуул, сансрын хөлөг, станц, байшингийн дээвэр дээр суурилуулсан (Зураг 162), нарны энергийг цахилгаан эрчим хүч болгон хувиргадаг. Тэд хагас дамжуулагч талстыг, ялангуяа цахиурыг ашигладаг. Цахиур нарны зай нь шингэсэн нарны энергийн 10 хүртэлх хувийг цахилгаан болгон хувиргах чадвартай.
Цагаан будаа. 162.
Байшингийн дээвэр дээрх нарны зай
Цахиур нь хүчилтөрөгчөөр шатаж, аль хэдийн мэдэгдэж байсан цахиурын ислийг (IV) үүсгэдэг:
Металл бус тул цахиур нь халах үед металлуудтай нийлж силицид үүсгэдэг, жишээлбэл:
Цахиур нь ус эсвэл хүчилд амархан задарч, цахиурын хийн устөрөгчийн нэгдэл - силан ялгаруулдаг.
Нүүрс устөрөгчөөс ялгаатай нь силан нь агаарт аяндаа дүрэлзэж, шатаж цахиурын (IV) исэл ба ус үүсгэдэг.
Силаны CH4 метантай харьцуулахад реактив идэвхжил нэмэгдсэн нь цахиурын атомын хэмжээ нүүрстөрөгчөөс том байдаг тул Si-H химийн холбоо нь C-H бондоос бага бат бөх байдагтай холбон тайлбарлаж байна.
Цахиур нь шүлтийн төвлөрсөн усан уусмалтай урвалд орж, силикат, устөрөгч үүсгэдэг.
Цахиурыг цахиурын (IV) ислийг магни эсвэл нүүрстөрөгчөөр багасгаж гаргаж авдаг.
Цахиурын исэл (IV), эсвэл цахиурын давхар исэл, эсвэл CO 2 шиг цахиурын исэл SiO 2 нь хүчиллэг исэл юм. Гэсэн хэдий ч CO2-ээс ялгаатай нь энэ нь молекул биш, харин атомын болор тортой. Тиймээс SiO 2 нь хатуу, галд тэсвэртэй бодис юм. Энэ нь ус ба хүчилд уусдаггүй, гэхдээ таны мэдэж байгаагаар фторын хүчлийг эс тооцвол өндөр температурт шүлттэй урвалд орж цахиурын хүчлийн давс - силикат үүсгэдэг.
Цахиурын (IV) ислийг металлын исэл эсвэл карбонатуудтай холих замаар силикатуудыг гаргаж авч болно.
Натри, калийн силикатуудыг уусдаг шил гэж нэрлэдэг. Тэдний усан уусмал нь сайн мэддэг силикат цавуу юм.
Силикатын уусмалаас илүү хүчтэй хүчлүүдийн нөлөөгөөр давсны, хүхрийн, цууны, тэр ч байтугай нүүрстөрөгчийн цахиурын хүчил H 2 SiO 3-ийг олж авдаг (Зураг 163):
Цагаан будаа. 163. Силикатын ионы чанарын урвал
Тиймээс H 2 SiO 3 нь маш сул хүчил юм. Энэ нь усанд уусдаггүй бөгөөд урвалын хольцоос желатин тунадас хэлбэрээр унаж, заримдаа уусмалын бүх эзэлхүүнийг нягт дүүргэж, вазелин эсвэл вазелинтай төстэй хагас хатуу масс болгон хувиргадаг. Энэ массыг хатаах үед өндөр сүвэрхэг бодис үүсдэг - цахиурлаг гель нь шингээгч болгон өргөн хэрэглэгддэг - бусад бодисыг шингээгч.
Лабораторийн туршилт №40
Цахиурын хүчлийг бэлтгэх, түүний шинж чанарыг судлах
Цахиурын хэрэглээ. Цахиурыг хагас дамжуулагч материал, түүнчлэн хүчилд тэсвэртэй хайлш үйлдвэрлэхэд ашигладаг гэдгийг та аль хэдийн мэддэг болсон. Өндөр температурт кварцын элсийг нүүрстэй хайлуулахад цахиурын карбид SiC үүсдэг бөгөөд энэ нь хатуулгаараа алмазын дараа ордог. Иймд металл хайчлах машины зүсэгчийг хурцалж, үнэт чулууг өнгөлөхөд ашигладаг.
Төрөл бүрийн кварцын химийн шилэн эдлэлийг хайлсан кварцаар хийдэг бөгөөд энэ нь өндөр температурыг тэсвэрлэх чадвартай, гэнэт хөргөхөд хагардаггүй.
Цахиурын нэгдлүүд нь шил, цемент үйлдвэрлэх үндэс суурь болдог.
Энгийн цонхны шил нь Na 2 O CaO 6 SiO 2 томъёогоор илэрхийлэгдэх найрлагатай байдаг. Сод, шохойн чулуу, элсний хольцыг хайлуулах замаар тусгай шилэн зууханд үйлдвэрлэдэг.
Шилний өвөрмөц шинж чанар нь зөөлрөх, хайлсан төлөвт шилийг хатууруулах үед хадгалагдах ямар ч хэлбэрийг авах чадвар юм. Ширээний аяга болон бусад шилэн эдлэлийн үйлдвэрлэл үүнд тулгуурладаг.
Төрөл бүрийн нэмэлтүүд нь шилэнд нэмэлт чанарыг өгдөг. Ийнхүү хар тугалганы ислийг оруулснаар болор шил гаргаж авч, хромын исэл нь шилийг ногоон өнгөтэй, кобальт исэл цэнхэр гэх мэт (Зураг 164).
Цагаан будаа. 164.
Өнгөт шилэн бүтээгдэхүүн
Шил бол хүн төрөлхтний хамгийн эртний бүтээлүүдийн нэг юм. 3-4 мянган жилийн өмнө Египет, Сири, Финикия, Хар тэнгисийн бүс нутагт шилний үйлдвэрлэл хөгжсөн.
Шил нь зөвхөн гар урчууд төдийгүй уран бүтээлчдэд зориулсан материал юм. Эртний Ромын мастерууд өнгөт шил олж авах, тэдгээрийн хэсгээс мозайк хийхийг мэддэг өндөр төгс төгөлдөрт хүрсэн.
Цагаан будаа. 165.
Шартр дахь Нотр Дамын сүм дэх будсан шил
Шилээр хийсэн урлагийн бүтээлүүд нь аливаа томоохон музейн зайлшгүй шинж чанар бөгөөд сүм хийдийн өнгөт шилэн цонх, мозайк хавтан нь үүний тод жишээ юм (Зураг 165). Оросын ШУА-ийн Санкт-Петербург дахь салбарын нэг байранд М.В.Ломоносовын урласан Петр I-ийн мозайк хөрөг байдаг (Зураг 166).
Цагаан будаа. 166.
Петр I-ийн мозайк хөрөг
Шилний хэрэглээний талбар нь маш өргөн цар хүрээтэй байдаг. Энэ бол цонх, шил, чийдэн, толин тусгал шил; оптик шил - нүдний шилнээс камерын шил хүртэл; тоо томшгүй олон оптик хэрэгслийн линз - микроскопоос дуран хүртэл.
Цахиурын нэгдлээс гаргаж авсан өөр нэг чухал материал бол цемент юм. Энэ нь шавар, шохойн чулууг тусгай эргэлтэт зууханд задлах замаар гаргаж авдаг.
Хэрэв цементийн нунтаг устай холилдвол цементийн зуурмаг эсвэл барилгачдын хэлдгээр "цементийн зуурмаг" үүсдэг бөгөөд энэ нь аажмаар хатуурдаг. Элс эсвэл буталсан чулууг цементэнд дүүргэгч болгон нэмэхэд бетоныг авдаг. Хэрэв төмөр хүрээ оруулбал бетоны бат бөх чанар нэмэгддэг - төмөр бетоныг олж авдаг бөгөөд үүнээс хананы хавтан, шалны блок, гүүрний ферм гэх мэтийг хийдэг.
Силикатын үйлдвэр нь шил, цемент үйлдвэрлэдэг. Мөн силикат керамик - тоосго, шаазан (Зураг 167), шавар сав, тэдгээрээр хийсэн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг.
Цагаан будаа. 167.
Шаазан
Цахиурын нээлт. Эрт дээр үед хүмүүс цахиурын нэгдлүүдийг өдөр тутмын амьдралд өргөн ашигладаг байсан ч цахиурыг өөрөө 1824 онд Шведийн химич Ж.Я.Берзелиус анх гаргаж авчээ. Гэвч түүнээс 12 жилийн өмнө цахиурыг Ж.Гэй-Люссак, Л.Тенард нар гаргаж авсан боловч хольцоор маш их бохирдсон байжээ.
Цахиурын латин нэр нь латин silex - "цахиур чулуу" гэсэн үгнээс гаралтай. Оросын "цахиур" нэр нь Грекийн кримнос - "хад, хад" гэсэн үгнээс гаралтай.
Шинэ үг, ойлголт
- Байгалийн цахиурын нэгдлүүд: цахиур, кварц ба түүний сортууд, силикатууд, алюминосиликатууд, асбест.
- Цахиурын биологийн ач холбогдол.
- Цахиурын шинж чанар: хагас дамжуулагч, хүчилтөрөгч, металл, шүлттэй харилцан үйлчлэл.
- Силан.
- Цахиурын (IV) исэл. Түүний бүтэц, шинж чанар: шүлт, үндсэн исэл, карбонат, магнийн харилцан үйлчлэл.
- Цахиурын хүчил ба түүний давс. Уусдаг шил.
- Цахиур ба түүний нэгдлүүдийн хэрэглээ.
- Шилэн.
- Цемент.
Бие даасан ажилд зориулсан даалгавар
Цахиурын IV исэл TU 6-09-3379-79
SiO2
Цахиур (цахиур, SiO2; лат. цахиур) - цахиурын (IV) исэл. Хайлах цэг нь +1713…+1728 °C, өндөр хатуулаг, бат бөх чанар бүхий өнгөгүй талстууд.
Цахиурын давхар исэл нь хуурай газрын бараг бүх чулуулгийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг, тэр дундаа диатомийн шороо юм. Литосферийн массын 87% нь цахиур, силикатаас бүрддэг. Хүний цус, сийвэн дэх цахиурын концентраци нь жингийн 0.001% байна.
Үл хөдлөх хөрөнгө
- Хүчиллэг ислийн бүлэгт хамаарна.
- Халах үед энэ нь үндсэн исэл ба шүлттэй урвалд ордог.
- Усны фторын хүчилтэй урвалд ордог.
- SiO 2 нь шил үүсгэдэг оксидын бүлэгт багтдаг, өөрөөр хэлбэл хэт хөргөсөн хайлмал - шил үүсэх хандлагатай байдаг.
- Хамгийн сайн диэлектрикүүдийн нэг (хэрэв энэ нь бохирдолгүй, халаахгүй бол цахилгаан гүйдэл дамжуулахгүй).
Полиморфизм
Цахиурын давхар исэл нь хэд хэдэн полиморф өөрчлөлттэй байдаг.
Тэдгээрийн хамгийн түгээмэл нь дэлхийн гадаргуу дээр - α-кварц нь тригональ системд талстждаг. Хэвийн нөхцөлд цахиурын давхар исэл нь ихэвчлэн α-кварцын полиморфоос олддог бөгөөд энэ нь +573 хэмээс дээш температурт β-кварц болж хувирдаг. Температурын өсөлтөөр кварц нь тридимит ба кристобалит болж хувирдаг. Эдгээр полиморфууд нь өндөр температур, бага даралтанд тогтвортой байдаг.
Мөн байгальд цахиурын бүлэгт хамаарах опал, халцедон, кварцин, лютецит, аутиген кварц зэрэг хэлбэрүүд байдаг. Нимгэн хэсэг дэх опал (SiO 2 *nH 2 O) нь өнгөгүй, изотроп, сөрөг рельефтэй, далайн усан санд хуримтлагддаг, олон тооны цахиурлаг чулуулгийн нэг хэсэг юм. Халцедон, кварц, лютецит - SiO 2 нь кварцын криптокристалл сортууд юм. Тэдгээр нь утаслаг дүүргэгч, сарнай, бөмбөрцөг, өнгөгүй, хөхөвтөр, шаргал өнгөтэй байдаг. Тэд бие биенээсээ зарим шинж чанараараа ялгаатай байдаг - халцедон ба кварцин нь шууд устах, лютецит нь ташуу устах, халцедон нь сөрөг суналттай байдаг.
Өндөр температур, даралтын үед цахиурын давхар исэл эхлээд коэсит (1953 онд Америкийн химич Лоринг Коес нийлэгжүүлсэн), дараа нь стишовит (1961 онд С. М. Стишов нийлэгжүүлсэн, 1962 онд солирын тогооноос олдсон) болж хувирдаг. [ эх сурвалжийг тодорхойлоогүй 2294 хоног ] . Зарим судалгаагаар стишовит нь мантийн нэлээд хэсгийг бүрдүүлдэг тул дэлхий дээр ямар төрлийн SiO 2 хамгийн түгээмэл байдаг вэ гэсэн асуултад тодорхой хариулт хараахан гараагүй байна.
Энэ нь мөн аморф өөрчлөлттэй - кварц шилтэй.
Химийн шинж чанар
Цахиурын давхар исэл SiO 2 нь устай урвалд ордоггүй хүчиллэг исэл юм.
Химийн хувьд хүчилд тэсвэртэй, гэхдээ устөрөгчийн фторын хийтэй урвалд ордог:
ба фторын хүчил:
Эдгээр хоёр урвалыг шилэн сийлбэр хийхэд өргөн хэрэглэгддэг.
SiO 2 нь шүлт ба үндсэн исэл, түүнчлэн идэвхтэй металлын карбонатуудтай холилдоход силикатууд үүсдэг - xH 2 O ySiO 2 ерөнхий томъёоны тогтмол найрлагатай маш сул, усанд уусдаггүй цахиурын хүчлүүдийн давс (ихэнх тохиолдолд). Уран зохиолд цахиурын бус хүчил, цахиурын хүчлийг дурдсан байдаг, гэхдээ үнэндээ бид ижил бодисын тухай ярьж байна).
Жишээлбэл, натрийн ортосиликатыг дараахь байдлаар авч болно.
кальцийн метасиликат:
эсвэл холимог кальци, натрийн силикат:
Цонхны шилийг силикат Na 2 CaSi 6 O 14 (Na 2 O · CaO · 6SiO2) -аар хийдэг.
Ихэнх силикатууд нь байнгын найрлагатай байдаггүй. Бүх силикатуудаас зөвхөн натри, калийн силикатууд нь усанд уусдаг. Эдгээр силикатуудын усан дахь уусмалыг шингэн шил гэж нэрлэдэг. Гидролизийн улмаас эдгээр уусмалууд нь өндөр шүлтлэг орчинд тодорхойлогддог. Гидролизжүүлсэн силикатууд нь үнэн биш, харин коллоид уусмал үүсгэдэг онцлогтой. Натри эсвэл калийн силикатуудын уусмалыг хүчиллэгжүүлэх үед гидратжуулсан цахиурын хүчлийн желатин цагаан тунадас үүснэ.
Хатуу цахиурын давхар исэл болон бүх силикатуудын аль алиных нь үндсэн бүтцийн элемент нь бүлэг бөгөөд цахиурын атом Si нь дөрвөн хүчилтөрөгчийн атомын тетраэдрээр хүрээлэгдсэн байдаг O. Энэ тохиолдолд хүчилтөрөгчийн атом бүр нь хоёр цахиурын атомтай холбогддог. Хагархай хэсгүүдийг өөр өөр аргаар холбож болно. Силикатын дотроос тэдгээрийн хэсгүүдийн холболтын шинж чанараас хамааран тэдгээрийг арал, гинж, тууз, давхарга, хүрээ болон бусад гэж хуваадаг.
Баримт
Синтетик цахиурын давхар ислийг хүчилтөрөгчийн агаар мандалд цахиурыг +400...+500 хэм хүртэл халааж, цахиурыг SiO 2 давхар исэл болгон исэлдүүлдэг. Түүнчлэн өндөр температурт дулааны исэлдэлт.
Лабораторийн нөхцөлд уусдаг силикатууд дээр хүчил, тэр ч байтугай сул цууны хүчлийн нөлөөгөөр синтетик цахиурын давхар ислийг олж авч болно. Жишээлбэл:
цахиурын хүчил тэр даруй ус болон SiO 2 болж задарч, тунадас үүсгэдэг.
Элс хэлбэрийн байгалийн цахиурыг материалын өндөр цэвэршилт шаарддаггүй тохиолдолд ашигладаг.
Өргөдөл
Цахиурын давхар ислийг шил, керамик, зүлгүүр, бетон эдлэл үйлдвэрлэх, цахиур үйлдвэрлэх, резин үйлдвэрлэлд дүүргэгч, цахиурт галд тэсвэртэй материал үйлдвэрлэх, хроматографи гэх мэт. Кварцын талстууд нь пьезоэлектрик шинж чанартай ба Иймээс радио инженерчлэл, хэт авианы суурилуулалт, асаагуур зэрэгт ашигладаг. Аморф сүвэрхэг бус цахиурын давхар ислийг хүнсний үйлдвэрлэлд E551 туслах бодис болгон, боов болон жигнэхээс сэргийлдэг бодис, парафармацевтик (шүдний оо), эмийн үйлдвэрт туслах бодис болгон ашигладаг (жагсаалтад орсон) ихэнх фармакопейд), түүнчлэн хүнсний нэмэлт эсвэл энтеросорбент болгон эм.
Хиймэл аргаар үйлдвэрлэсэн цахиурын давхар ислийн хальсыг микро схем болон бусад электрон эд ангиудыг үйлдвэрлэхэд тусгаарлагч болгон ашигладаг.
Мөн шилэн кабель үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Цэвэр хайлуулсан цахиурыг зарим тусгай найрлагаар нэмж хэрэглэдэг.
Цахиурын утас нь шингэнийг сайн шингээж, ороомог халах үед нурж унахгүй тул электрон тамхины халаалтын элементүүдэд ашиглагддаг.
Том тунгалаг кварцын талстыг хагас үнэт чулуу болгон ашигладаг; өнгөгүй талстыг чулуулгийн болор, нил ягаан болорыг аметист, шар талстыг цитрин гэж нэрлэдэг.
Микроэлектроникийн хувьд цахиурын давхар исэл нь үндсэн материалын нэг юм. Энэ нь тусгаарлагч давхарга болон хамгаалалтын бүрхүүл болгон ашигладаг. Цахиурын дулааны исэлдүүлэх, химийн уурын хуримтлал, магнетрон цацах замаар нимгэн хальс хэлбэрээр гаргаж авдаг.
Сүвэрхэг цахиур
Сүвэрхэг цахиурыг янз бүрийн аргаар олж авдаг.
Силохромыг аэросилыг нэгтгэх замаар олж авдаг бөгөөд энэ нь эргээд силаныг (SiH 4) шатаах замаар олж авдаг. Силохром нь өндөр цэвэршилттэй, механик хүч чадал багатай байдаг. Тодорхой гадаргуугийн шинж чанар нь 60-120 м²/г байна. Энэ нь хроматограф, резин дүүргэгч, катализ зэрэгт сорбент болгон ашигладаг.
Цахиурт гель нь цахиурын хүчлийн гелийг хатаах замаар гаргаж авдаг. Силохромтой харьцуулахад энэ нь бага цэвэршилттэй боловч маш сайн хөгжсөн гадаргуутай байж болно: ихэвчлэн 300 м²/г-аас 700 м²/г хүртэл.
Цахиурын аэрогель нь ойролцоогоор 99.8% агаар бөгөөд 1.9 кг/м³ (агаарын нягтралаас ердөө 1.5 дахин их) нягттай байдаг.
