Silikon ditemui dan diperolehi pada tahun 1823 oleh ahli kimia Sweden Jens Jacob Berzelius.
Unsur kedua paling banyak dalam kerak bumi selepas oksigen (27.6% jisim). Ditemui dalam sebatian.
|
Struktur atom silikon dalam keadaan dasar 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 |
Struktur atom silikon dalam keadaan teruja 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 Keadaan pengoksidaan: +4, -4. |
Alotropi silikon
Silikon amorfus dan kristal diketahui.
Silikon polihablur
Kristal – bahan kelabu gelap dengan kilauan logam, kekerasan tinggi, rapuh, semikonduktor; ρ = 2.33 g/cm 3, t°pl. =1415°C; t ° mendidih. = 2680°C.
Ia mempunyai struktur seperti berlian dan membentuk ikatan kovalen yang kuat. Lengai.
Amorfus - serbuk coklat, higroskopik, struktur seperti berlian, ρ = 2 g/cm 3, lebih reaktif.
Mendapat silikon
1) industri – memanaskan arang batu dengan pasir:
2C + SiO 2 t ˚ → Si + 2CO
2) Makmal – memanaskan pasir dengan magnesium:
2Mg + SiO 2 t ˚ → Si + 2MgO Eksperimen
Sifat kimia
Bukan logam biasa, lengai.
Sebagai agen pengurangan:
1) Dengan oksigen
Si 0 + O 2 t ˚ → Si +4 O 2
2) Dengan fluorin (tanpa pemanasan)
Si 0 + 2F 2 →SiF 4
3) Dengan karbon
Si 0 + C t ˚ → Si +4 C
(SiC - carborundum - keras; digunakan untuk menunjuk dan mengisar)
4) Tidak berinteraksi dengan hidrogen.
Silane (SiH 4) diperoleh melalui penguraian silisid logam dengan asid:
Mg 2 Si + 2H 2 SO 4 → SiH 4 + 2MgSO 4
5) Tidak bertindak balas dengan asid (Thanya dengan asid hidrofluorik Si+4 HF= SiF 4 +2 H 2 )
Larut hanya dalam campuran asid nitrik dan hidrofluorik:
3Si + 4HNO3 + 18HF →3H2 + 4NO + 8H2O
6) Dengan alkali (apabila dipanaskan):
Sebagai agen pengoksidaan:
7) Dengan logam (silisida terbentuk):
Si 0 + 2Mg t ˚ →Mg 2 Si -4
Silikon digunakan secara meluas dalam elektronik sebagai semikonduktor. Penambahan silikon kepada aloi meningkatkan rintangan kakisannya. Silikat, aluminosilikat dan silika adalah bahan mentah utama untuk pengeluaran kaca dan seramik, serta untuk industri pembinaan.Silikon dalam teknologi
Penggunaan silikon dan sebatiannya
Silane - SiH 4
Ciri-ciri fizikal: Gas tidak berwarna, beracun, mp. = -185°C, t°didih. = -112°C.
Penyediaan asid silicic
Kesan asid kuat pada silikat - Na 2 SiO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 SiO 3 ↓
Sifat kimia:
Apabila dipanaskan, ia terurai: H 2 SiO 3 t ˚ → H 2 O + SiO 2
garam asid silicic - silikat.
1) dengan asid
Na 2 SiO 3 +H 2 O+CO 2 =Na 2 CO 3 +H 2 SiO 3
2) dengan garam
Na 2 SiO 3 +CaCl 2 =2NaCl+CaSiO 3 ↓
3) Silikat yang membentuk mineral dimusnahkan dalam keadaan semula jadi di bawah pengaruh air dan karbon monoksida (IV) - luluhawa batu:
(K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2)(feldspar) + CO 2 + 2H 2 O → (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O)(kaolinite (tanah liat)) + 4SiO 2 (silika (pasir)) + K2CO3
Penggunaan sebatian silikon
Sebatian silikon semulajadi - pasir (SiO 2) dan silikat digunakan untuk pengeluaran seramik, kaca dan simen.
|
Seramik |
|
|
Porselin= kaolin + tanah liat + kuarza + feldspar. Tempat kelahiran porselin adalah China, di mana porselin telah diketahui pada tahun 220. Pada tahun 1746, pengeluaran porselin telah ditubuhkan di Rusia.
|
Faience - daripada nama bandar Itali Faenza. Di mana ketukangan seramik telah dibangunkan pada abad ke-14 dan ke-15. Tembikar berbeza daripada porselin dalam kandungan tanah liatnya yang lebih tinggi (85%) dan suhu pembakaran yang lebih rendah. |
TOPIK: Silikon oksida (VI). Asid silisik.
SASARAN: Pelajar harus mempelajari sifat silikon(VI) oksida dan
asid silisik dengan analogi dengan karbon dan sebatiannya,
pastikan sifatnya adalah akibat daripada struktur bahan;
PERALATAN: Na2SiO3, HCl, koleksi “Minerals and Rocks”, PSHE.
SEMASA KELAS.
saya . O detik organisasi.
II .Menyemak kerja rumah.
kawan-kawan! Dalam pelajaran lepas, kami mengkaji silikon, memberikan ciri-ciri sebagai unsur kimia dan bahan mudah. Ingat di mana silikon ditemui di alam semula jadi? Silikon adalah salah satu unsur yang paling biasa dalam kerak bumi, menduduki tempat kedua selepas oksigen (26-27%). Silikon adalah unsur utama dalam kerajaan batu. Silika SiO2 – bahagian utama pasir, Al2O3 2SiO2 2H2O – kaolinit, bahagian utama tanah liat,
K2O Al2O3 6SiO2 – feldspar (ortoklas). Dalam kebanyakan organisma, kandungan silikon adalah rendah. Walau bagaimanapun, sesetengah rumpai laut mengumpul sejumlah besar silikon - ini adalah diatom, antara haiwan, span silikon mengandungi banyak silikon.
kawan-kawan! Apakah sifat fizikal silikon?
Silikon amorfus dan kristal diketahui. Silikon kristal mempunyai kilauan logam, refraktori, sangat keras, mempunyai kekisi kristal atom, dan mempunyai kekonduksian elektrik yang boleh diabaikan. (pada suhu bilik 1000 kali< чем у ртути). Температура плавления 14200С, температура кипения 26200С.
Namakan kawasan penggunaan silikon (Kebanyakan Si digunakan dalam pengeluaran keluli silikon, yang mempunyai rintangan haba dan rintangan asid yang tinggi. Kristal silikon adalah semikonduktor, oleh itu ia digunakan sebagai penerus dan penguat arus, dalam fotosel.)
Sekarang hasilkan semula pada helaian kertas sifat kimia silikon dan pengeluarannya di makmal dan dalam industri.
III . Mempelajari bahan baharu.
1. Struktur kekisi kristal SiO2.
2.Berada di alam semula jadi.
3. Sifat fizikal.
4. Sifat kimia.
5.Permohonan.
6.Asid silicic.
1).Struktur kekisi kristalSiO2 .
SiO2 ialah analog karbon. Oksida mereka yang lebih tinggi ialah CO2 dan SiO2. CO2 ialah gas, takat lebur ialah 56.60C, kekisi kristal molekul, ia terdiri daripada molekul individu yang tidak bersambung antara satu sama lain, dan SiO2 ialah pepejal, mempunyai takat lebur tinggi = 17280C, kekisi kristal atom di mana setiap atom silikon berada. disambungkan kepada empat atom oksigen.
Oleh itu, silikon oksida mempunyai satu molekul gergasi (SiO2)n, tetapi untuk memudahkan notasi kami menulis SiO2.
2) Berada dalam alam semula jadi.
Sebatian silikon yang stabil ialah silikon(VI) oksida, dipanggil silika. Ia berlaku dalam keadaan kristal, kriptokristalin dan amorfus. Lebih banyak SiO2 dalam keadaan kristal.
SiO2 – silika
amorfus kriptokristalin kristal
(mineral – kuarza) (opal, jasper, akik, batu api) (tripoli)
Kristal - terdapat di alam semula jadi dalam bentuk kuarza mineral. Kuarza juga merupakan sebahagian daripada batu - granit dan gneiss. Pasir biasa terdiri daripada butiran kecil kuarza. Pasir tulen berwarna putih, ia dipanggil pasir kuarza, dan pasir sungai biasa mengandungi kekotoran besi dan oleh itu berwarna kuning. Kristal kuarza individu lutsinar adalah kristal batu. Lilac berwarna kristal batu oleh kekotoran dipanggil amethyst, dan berwarna coklat - topaz berasap. Mereka adalah perhiasan. Kuarza cair bertukar menjadi kaca jernih apabila disejukkan. Kaca kuarza tidak menghantar sinar ultraviolet.
Kriptokristalin Sebatian silika termasuk opal, jasper, akik dan batu api. Opal dan agate mempunyai warna yang cantik. Mereka digunakan untuk menghiasi metro Moscow. Flint ialah mineral keras yang pecah menjadi kepingan bermata tajam apabila dipukul, dan ini telah memainkan peranan utama dalam perkembangan sejarah masyarakat manusia. Mineral ini digunakan untuk membuat alat.
Amorfus SiO2 adalah kurang biasa dalam alam semula jadi. Cangkerang beberapa diatom dibina daripada SiO2 amorf dan pengumpulan cengkerang ini membentuk mendapan besar di tempat-tempat, ia dipanggil tanah infusor atau tripoli (diatomit).
3) Sifat fizikal.
SiO2 ialah pepejal kristal.
4) Sifat kimia.
Adalah biasa:
a) bertindak balas dengan alkali pada suhu.
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
b) pada suhu bertindak balas dengan oksida asas
SiO2 + CaO = CaSiO3
khusus.
a) tidak berinteraksi dengan air.
b) dengan peningkatan suhu, ia menyesarkan lebih banyak oksida meruap daripada garam.
CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2
c) bertindak balas dengan asid hidrofluorik
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O
tetrafluorida
5) Permohonan.
1.Kuarza – penghasilan kaca, barangan kaca kimia.
2.Trepel - dalam pembinaan, sebagai penebat haba dan bahan peredam bunyi.
3. Hiasan.
4. Pengeluaran bata pasir-kapur.
5. Produk seramik.
6) Asid silisik.
Menurut jadual keterlarutan, H2SiO3 ialah satu asid tidak larut.
Ia boleh didapati dengan bertindak balas larutan garamnya dengan asid.
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
pelajar mendapan
2Na++ SiO32- + 2H+ + 2Cl- = 2Na+ + 2Cl-+ H2SiO3↓
2H+ + SiO32- = H2SiO3↓
Dengan air, asid silisik membentuk larutan koloid. Ia adalah asid yang lebih lemah, malah lebih lemah daripada asid karbonik, rapuh, dan secara beransur-ansur terurai apabila dipanaskan.
H2SiO3 = H2O + SiO2
VI. Penyatuan. Menonton bahagian I filem "Silicon (VI) Oxide"
V. Kerja rumah– sinopsis, §35,36.
Masalah 1 baris.
Berapa banyak karbon monoksida (VI) akan dibebaskan (dalam liter) apabila natrium karbonat digabungkan dengan 62 g silika yang mengandungi 3% kekotoran sebatian besi.
Diberi: 1 mol x
m (SiO2) = 62g. Na2CO3+ SiO2= Na2SiO3 + CO2
Ѡ(lebih kurang) – 3% 1 mol 2 mol
V(CO2) - ? M (SiO2) = 28 + 32 = 60 g/mol
mch. V. = Ѡ mwarna / 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.
Masalah II baris.
Berapakah jumlah Si(IV) oksida yang mengandungi 0.2 pecahan jisim bendasing yang diperlukan untuk mendapatkan 6.1 g natrium silikat?
Diberi: x 0.05
m (Na2SiO3) = 6.1 g. SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
Ѡ(lebih kurang) =20% 1 mol 1 mol
m (SiO2) - ? M (SiO2) = 60 g/mol
M (Na2SiO3) = 122 g/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 g.
Masalah III baris.
Apabila 120 g SiO2 berinteraksi dengan 106 g Na2CO3, CO2 dibebaskan. Berapakah jisim gas ini yang terbentuk?
Diberi: 1mol x
m (SiO2) = 120g Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2
m (Na2CO3) = 106 g 1 mol 1 mol 1 mol
V (CO2) - ? M (Na2CO3) = 106g/mol
M (SiO2) = 60 g/mol
M (CO2) = 44 g/mol
υ (Na2CO3) = m /M = 106 / 106 = 1 mol (tidak mencukupi)
υ (SiO2) = 120 / 60 = 2 mol (g)
V(CO2) = 1 mol
m (CO2) = M · υ = 44 · 1 = 44g.
Wakil kedua unsur subkumpulan utama kumpulan IV (kumpulan IVA) Jadual Berkala D.I Mendeleev ialah silikon Si.
Secara semula jadi, silikon adalah unsur kimia kedua paling banyak selepas oksigen. Lebih daripada satu perempat daripada kerak bumi terdiri daripada sebatiannya. Sebatian silikon yang paling biasa ialah silikon oksida (IV) SiO 2, nama lainnya ialah silika.
Secara semula jadi, ia membentuk kuarza mineral (Rajah 158), pelbagai jenis - kristal batu dan bentuk ungunya yang terkenal - kecubung, serta akik, opal, jasper, chalcedony, carnelian, dikenali sebagai hiasan dan separa berharga. batu. Pasir biasa dan kuarza juga terdiri daripada silikon (IV) oksida.
nasi. 158.
Kristal kuarza tertanam dalam dolomit
Orang primitif membuat alat daripada jenis mineral berasaskan silikon (IV) oksida (batu api, kalsedon, dll.). Ia adalah batu api, batu yang tidak mencolok dan tidak begitu tahan lama, yang menandakan permulaan Zaman Batu - zaman alat batu api (Rajah 159). Terdapat dua sebab untuk ini: kelaziman dan ketersediaan batu api, serta keupayaannya untuk membentuk tepi pemotong yang tajam apabila terkelupas.
nasi. 159.
Alat Zaman Batu
Jenis kedua sebatian silikon semula jadi ialah silikat. Antaranya, yang paling biasa ialah aluminosilikat (jelas bahawa silikat ini mengandungi unsur kimia aluminium). Aluminosilicates termasuk granit, pelbagai jenis tanah liat, dan mika. Silikat yang tidak mengandungi aluminium adalah, sebagai contoh, asbestos, dari mana fabrik tahan api dibuat.
Silikon (IV) oksida SiO 2 adalah penting untuk hidupan tumbuhan dan haiwan. Ia memberi kekuatan kepada batang tumbuhan dan penutup pelindung haiwan (Rajah 160). Berkat dia, alang-alang, alang-alang dan ekor kuda berdiri sekuat bayonet, daun-daun ranting yang tajam dipotong seperti pisau, tunggul di ladang yang dipotong tusuk seperti jarum, dan batang bijirin sangat kuat sehingga mereka tidak membenarkan ladang di ladang untuk berbaring dari hujan dan angin. Sisik ikan, cengkerang serangga, sayap rama-rama, bulu burung dan bulu haiwan tahan lama kerana mengandungi silika.
nasi. 160.
Silikon (IV) oksida memberi kekuatan kepada batang tumbuhan dan penutup pelindung haiwan
Sebatian silikon memberikan kelancaran dan kekuatan kepada rambut dan kuku manusia.
Silikon juga merupakan sebahagian daripada organisma hidup yang lebih rendah - diatom dan radiolaria, ketulan bahan hidup yang paling halus yang mencipta rangka kecantikan yang tiada tandingannya daripada silika (Rajah 161).
nasi. 161.
Rangka diatom (a) dan radiolaria (b) terdiri daripada silika
Sifat silikon. Anda menggunakan kalkulator mikro dengan bateri solar dan oleh itu mempunyai pemahaman tentang silikon kristal. Ini adalah semikonduktor. Tidak seperti logam, kekonduksian elektriknya meningkat dengan peningkatan suhu. Panel solar dipasang pada satelit, kapal angkasa, stesen dan bumbung rumah (Rajah 162), menukar tenaga suria kepada tenaga elektrik. Mereka menggunakan kristal semikonduktor, terutamanya silikon. Sel suria silikon boleh menukar sehingga 10% tenaga suria yang diserap kepada elektrik.
nasi. 162.
Bateri solar di atas bumbung rumah
Silikon terbakar dalam oksigen, membentuk silikon oksida (IV):
Sebagai bukan logam, apabila dipanaskan, silikon bergabung dengan logam untuk membentuk silisid, contohnya:
Silisid mudah terurai oleh air atau asid, membebaskan sebatian hidrogen gas silikon - silan:
Tidak seperti hidrokarbon, silan secara spontan menyala di udara dan terbakar untuk membentuk silikon (IV) oksida dan air:
Peningkatan kereaktifan silane berbanding CH4 metana dijelaskan oleh fakta bahawa saiz atom silikon lebih besar daripada karbon, oleh itu ikatan kimia Si-H kurang kuat daripada ikatan CH.
Silikon bertindak balas dengan larutan alkali berair pekat, membentuk silikat dan hidrogen:
Silikon diperoleh dengan mengurangkannya daripada silikon (IV) oksida dengan magnesium atau karbon:
Silikon oksida (IV), atau silikon dioksida, atau silika SiO 2, seperti CO 2, ialah oksida berasid. Walau bagaimanapun, tidak seperti CO2, ia tidak mempunyai molekul, tetapi kekisi kristal atom. Oleh itu, SiO 2 ialah bahan pepejal dan refraktori. Ia tidak larut dalam air dan asid, kecuali, seperti yang anda ketahui, asid hidrofluorik, tetapi ia bertindak balas pada suhu tinggi dengan alkali untuk membentuk garam asid silisik - silikat:
Silikat juga boleh diperolehi dengan menggabungkan silikon (IV) oksida dengan oksida logam atau karbonat:
Natrium dan kalium silikat dipanggil kaca larut. Larutan berair mereka ialah gam silikat yang terkenal.
Daripada larutan silikat, dengan tindakan asid yang lebih kuat pada mereka - hidroklorik, sulfurik, asetik dan juga karbonik, asid silisik H 2 SiO 3 diperolehi (Rajah 163):
nasi. 163. Tindak balas kualitatif terhadap ion silikat
Oleh itu, H 2 SiO 3 ialah asid yang sangat lemah. Ia tidak larut dalam air dan jatuh daripada campuran tindak balas dalam bentuk mendakan gelatin, kadang-kadang padat mengisi keseluruhan isipadu larutan, mengubahnya menjadi jisim separa pepejal yang serupa dengan jeli atau jeli. Apabila jisim ini kering, bahan yang sangat berliang terbentuk - gel silika, yang digunakan secara meluas sebagai penjerap - penyerap bahan lain.
Eksperimen makmal No. 40
Penyediaan asid silicic dan kajian sifatnya
Aplikasi Silikon. Anda sudah tahu bahawa silikon digunakan untuk menghasilkan bahan semikonduktor, serta aloi tahan asid. Apabila pasir kuarza bercantum dengan arang batu pada suhu tinggi, silikon karbida SiC terbentuk, yang kedua selepas berlian dalam kekerasan. Oleh itu, ia digunakan untuk mengasah pemotong mesin pemotong logam dan menggilap batu berharga.
Pelbagai barangan kaca kimia kuarza diperbuat daripada kuarza cair, yang boleh menahan suhu tinggi dan tidak retak apabila mengalami penyejukan secara tiba-tiba.
Sebatian silikon berfungsi sebagai asas untuk pengeluaran kaca dan simen.
Kaca tingkap biasa mempunyai komposisi yang boleh dinyatakan dengan formula Na 2 O CaO 6 SiO 2. Ia dihasilkan dalam relau kaca khas dengan menggabungkan campuran soda, batu kapur dan pasir.
Ciri tersendiri kaca ialah keupayaan untuk melembutkan dan, dalam keadaan cair, mengambil sebarang bentuk yang terpelihara apabila kaca mengeras. Pengeluaran pinggan mangkuk dan produk kaca lain adalah berdasarkan ini.
Pelbagai bahan tambahan memberikan kualiti tambahan kepada kaca. Oleh itu, dengan memperkenalkan oksida plumbum, kaca kristal diperolehi, kromium oksida mewarnai kaca hijau, kobalt oksida biru, dsb. (Gamb. 164).
nasi. 164.
Produk kaca berwarna
Kaca adalah salah satu ciptaan tertua manusia. Sudah 3-4 ribu tahun yang lalu, pengeluaran kaca telah dibangunkan di Mesir, Syria, Phoenicia dan rantau Laut Hitam.
Kaca adalah bahan bukan sahaja untuk tukang, tetapi juga untuk artis. Sarjana Rom Purba mencapai kesempurnaan yang tinggi, yang tahu cara mendapatkan kaca berwarna dan membuat mozek daripada kepingan mereka.
nasi. 165.
Kaca berwarna di Katedral Notre Dame, Chartres
Karya seni yang diperbuat daripada kaca adalah sifat wajib bagi mana-mana muzium besar, dan tingkap kaca berwarna berwarna bagi gereja dan panel mozek adalah contoh yang jelas mengenai perkara ini (Rajah 165). Di salah satu premis Akademi Sains Rusia cawangan St. Petersburg terdapat potret mozek Peter I, yang dibuat oleh M. V. Lomonosov (Rajah 166).
nasi. 166.
Potret mozek Peter I
Bidang penggunaan kaca adalah sangat luas. Ini adalah tingkap, botol, lampu, kaca cermin; kaca optik - dari cermin mata ke cermin mata kamera; kanta instrumen optik yang tidak terkira banyaknya - daripada mikroskop kepada teleskop.
Satu lagi bahan penting yang diperoleh daripada sebatian silikon ialah simen. Ia diperoleh dengan mensinter tanah liat dan batu kapur dalam tanur berputar khas.
Jika serbuk simen dicampur dengan air, pes simen terbentuk, atau, sebagai pembina memanggilnya, "mortar simen," yang secara beransur-ansur mengeras. Apabila pasir atau batu hancur ditambah kepada simen sebagai pengisi, konkrit diperolehi. Kekuatan konkrit meningkat jika bingkai besi dimasukkan ke dalamnya - konkrit bertetulang diperolehi, dari mana panel dinding, blok lantai, kekuda jambatan, dan lain-lain dibuat.
Industri silikat menghasilkan kaca dan simen. Ia juga menghasilkan seramik silikat - bata, porselin (Rajah 167), tembikar dan produk yang diperbuat daripadanya.
nasi. 167.
Porselin
Penemuan silikon. Walaupun pada zaman dahulu orang ramai menggunakan sebatian silikon dalam kehidupan seharian, silikon itu sendiri pertama kali diperoleh pada tahun 1824 oleh ahli kimia Sweden J. Ya. Walau bagaimanapun, 12 tahun sebelum beliau, silikon telah diperolehi oleh J. Gay-Lussac dan L. Thénard, tetapi ia sangat tercemar dengan kekotoran.
Nama Latin silicium berasal dari perkataan Latin silex - "batu api". Nama Rusia "silikon" berasal dari krimnos Yunani - "tebing, batu".
Perkataan dan konsep baharu
- Sebatian silikon semulajadi: silika, kuarza dan jenisnya, silikat, aluminosilikat, asbestos.
- Kepentingan biologi silikon.
- Sifat silikon: semikonduktor, interaksi dengan oksigen, logam, alkali.
- Silan.
- Silikon(IV) oksida. Struktur dan sifatnya: interaksi dengan alkali, oksida asas, karbonat dan magnesium.
- Asid silicic dan garamnya. Kaca larut.
- Penggunaan silikon dan sebatiannya.
- kaca.
- simen.
Tugas untuk kerja bebas
Silikon IV oksida TU 6-09-3379-79
SiO2
silika (silika, SiO2; lat. silika) - silikon (IV) oksida. Hablur tidak berwarna dengan takat lebur +1713…+1728 °C, mempunyai kekerasan dan kekuatan yang tinggi.
Silikon dioksida adalah komponen utama hampir semua batuan darat, khususnya bumi diatom. 87% daripada jisim litosfera terdiri daripada silika dan silikat. Dalam darah dan plasma manusia, kepekatan silika adalah 0.001% mengikut berat.
Hartanah
- Kepunyaan kumpulan oksida asid.
- Apabila dipanaskan, ia bertindak balas dengan oksida asas dan alkali.
- Bertindak balas dengan asid hidrofluorik.
- SiO 2 tergolong dalam kumpulan oksida pembentuk kaca, iaitu, ia terdedah kepada pembentukan kaca cair supercooled.
- Salah satu dielektrik terbaik (ia tidak mengalirkan arus elektrik jika ia tidak mengandungi kekotoran dan tidak panas).
Polimorfisme
Silikon dioksida mempunyai beberapa polimorf.
Yang paling biasa di permukaan bumi - α-kuarza - mengkristal dalam sistem trigonal. Di bawah keadaan biasa, silikon dioksida paling kerap ditemui dalam polimorf α-kuarza, yang pada suhu di atas +573 °C bertukar balik menjadi β-kuarza. Dengan peningkatan suhu lagi, kuarza berubah menjadi tridimit dan kristobalit. Polimorf ini stabil pada suhu tinggi dan tekanan rendah.
Terdapat juga bentuk dalam alam semula jadi - opal, kalsedon, kuarzin, lutekit, kuarza authigenik, yang tergolong dalam kumpulan silika. Opal (SiO 2 *nH 2 O) dalam bahagian nipis tidak berwarna, isotropik, mempunyai pelepasan negatif, dimendapkan dalam takungan marin, dan merupakan sebahagian daripada banyak batuan silika. Chalcedony, quartz, lutecite - SiO 2 - adalah jenis cryptocrystalline bagi kuarza. Mereka membentuk agregat berserabut, roset, spherulit, tidak berwarna, kebiruan, kekuningan. Mereka berbeza antara satu sama lain dalam beberapa sifat - kalsedon dan kuarzin mempunyai kepupusan langsung, lutekit mempunyai kepupusan serong, dan kalsedon mempunyai pemanjangan negatif.
Pada suhu dan tekanan yang tinggi, silikon dioksida mula-mula berubah menjadi koesit (yang disintesis oleh ahli kimia Amerika Loring Coes pada tahun 1953), dan kemudian menjadi stishovite (yang disintesis pada tahun 1961 oleh S. M. Stishov, dan pada tahun 1962 ditemui dalam kawah meteorit). [ sumber tidak dinyatakan 2294 hari ] . Menurut beberapa kajian, stishovite membentuk bahagian penting dalam mantel, jadi persoalan jenis SiO 2 yang paling biasa di Bumi belum mempunyai jawapan yang jelas.
Ia juga mempunyai pengubahsuaian amorfus - kaca kuarza.
Sifat kimia
Silikon dioksida SiO 2 ialah oksida berasid yang tidak bertindak balas dengan air.
Secara kimia tahan kepada asid, tetapi bertindak balas dengan gas hidrogen fluorida:
dan asid hidrofluorik:
Kedua-dua tindak balas ini digunakan secara meluas untuk etsa kaca.
Apabila SiO 2 bercantum dengan alkali dan oksida asas, serta dengan karbonat logam aktif, silikat terbentuk - garam asid silisik tidak larut air yang sangat lemah tanpa komposisi tetap formula am xH 2 O ySiO 2 (agak kerap dalam kesusasteraan asid bukan silicic disebut, dan asid silicic, walaupun sebenarnya kita bercakap tentang bahan yang sama).
Sebagai contoh, natrium ortosilikat boleh diperolehi:
kalsium metasilikat:
atau campuran kalsium dan natrium silikat:
Kaca tingkap diperbuat daripada silikat Na 2 CaSi 6 O 14 (Na 2 O·CaO·6SiO2).
Kebanyakan silikat tidak mempunyai komposisi tetap. Daripada semua silikat, hanya natrium dan kalium silikat larut dalam air. Larutan silikat ini dalam air dipanggil kaca cecair. Disebabkan oleh hidrolisis, larutan ini dicirikan oleh persekitaran yang sangat beralkali. Silikat terhidrolisis dicirikan oleh pembentukan penyelesaian yang tidak benar, tetapi koloid. Apabila larutan natrium atau kalium silikat diasidkan, mendakan putih bergelatin bagi asid silisik terhidrat akan mendakan.
Unsur struktur utama kedua-dua silikon dioksida pepejal dan semua silikat ialah kumpulan, di mana atom silikon Si dikelilingi oleh tetrahedron empat atom oksigen O. Dalam kes ini, setiap atom oksigen disambungkan kepada dua atom silikon. Serpihan boleh disambungkan antara satu sama lain dengan cara yang berbeza. Di antara silikat, mengikut sifat sambungan dalam serpihannya, ia dibahagikan kepada pulau, rantai, reben, berlapis, bingkai dan lain-lain.
resit
Silikon dioksida sintetik dihasilkan dengan memanaskan silikon pada suhu +400...+500 °C dalam suasana oksigen, manakala silikon dioksidakan kepada SiO 2 dioksida. Serta pengoksidaan terma pada suhu tinggi.
Dalam keadaan makmal, silikon dioksida sintetik boleh didapati dengan tindakan asid, walaupun asid asetik lemah, pada silikat larut. Sebagai contoh:
asid silisik segera terurai menjadi air dan SiO 2, yang memendakan.
Silika semulajadi dalam bentuk pasir digunakan di mana ketulenan tinggi bahan tidak diperlukan.
Permohonan
Silikon dioksida digunakan dalam pengeluaran kaca, seramik, pelelas, produk konkrit, untuk pengeluaran silikon, sebagai pengisi dalam pengeluaran getah, dalam pengeluaran refraktori silika, dalam kromatografi, dll. Kristal kuarza mempunyai sifat piezoelektrik dan oleh itu digunakan dalam kejuruteraan radio, pemasangan ultrasonik dan pemetik api .Silikon dioksida tidak berliang amorf digunakan dalam industri makanan sebagai eksipien E551, yang menghalang pengek dan pengek, parapharmaceuticals (ubat gigi), dalam industri farmaseutikal sebagai eksipien (disenaraikan dalam kebanyakan Pharmacopoeias), serta bahan tambahan makanan atau ubat sebagai enterosorben .
Filem silikon dioksida yang dihasilkan secara buatan digunakan sebagai penebat dalam penghasilan litar mikro dan komponen elektronik lain.
Juga digunakan untuk pengeluaran kabel gentian optik. Silika bercantum tulen digunakan dengan beberapa bahan khas yang ditambah kepadanya.
Filamen silika juga digunakan dalam elemen pemanasan rokok elektronik, kerana ia menyerap cecair dengan baik dan tidak runtuh di bawah pemanasan gegelung.
Kristal kuarza jernih yang besar digunakan sebagai batu separa berharga; kristal tidak berwarna dipanggil kristal batu, kristal ungu dipanggil amethyst, dan kristal kuning dipanggil citrine.
Dalam mikroelektronik, silikon dioksida adalah salah satu bahan utama. Ia digunakan sebagai lapisan penebat dan juga sebagai salutan pelindung. Ia diperoleh dalam bentuk filem nipis melalui pengoksidaan terma silikon, pemendapan wap kimia, dan magnetron sputtering.
Silika berliang
Silika berliang diperolehi dengan pelbagai kaedah.
Silochrome diperolehi dengan mengagregatkan aerosil, yang seterusnya, diperoleh dengan membakar silane (SiH 4). Silochrome dicirikan oleh ketulenan tinggi dan kekuatan mekanikal yang rendah. Saiz ciri permukaan tertentu ialah 60-120 m²/g. Ia digunakan sebagai sorben dalam kromatografi, pengisi getah, dan pemangkinan.
Gel silika diperoleh dengan mengeringkan gel asid silisik. Berbanding dengan silokrom, ia mempunyai ketulenan yang lebih rendah, tetapi boleh mempunyai permukaan yang sangat maju: biasanya dari 300 m²/g hingga 700 m²/g.
Airgel silikon adalah kira-kira 99.8% udara dan boleh mempunyai ketumpatan sehingga 1.9 kg/m³ (hanya 1.5 kali ganda ketumpatan udara).
