Ang Silicon ay natuklasan at nakuha noong 1823 ng Swedish chemist na si Jens Jacob Berzelius.
Ang pangalawang pinakamaraming elemento sa crust ng lupa pagkatapos ng oxygen (27.6% ng masa). Natagpuan sa mga compound.
|
Istraktura ng isang silicon atom sa ground state 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 |
Istraktura ng isang silicon atom sa isang nasasabik na estado 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 Oxidation states: +4, -4. |
Allotropy ng silikon
Ang amorphous at crystalline na silikon ay kilala.
Polycrystalline na silikon
Crystal – madilim na kulay-abo na sangkap na may metal na kinang, mataas na tigas, marupok, semiconductor; ρ = 2.33 g/cm 3, t°pl. =1415°C; t° pigsa. = 2680°C.
Ito ay may mala-brilyante na istraktura at bumubuo ng malakas na covalent bond. Inert.
Walang hugis - kayumanggi pulbos, hygroscopic, tulad ng diyamante istraktura, ρ = 2 g/cm 3, mas reaktibo.
Pagkuha ng silikon
1) Industriya – pagpainit ng karbon na may buhangin:
2C + SiO 2 t ˚ → Si + 2CO
2) Laboratory – pagpainit ng buhangin na may magnesium:
2Mg + SiO 2 t ˚ → Si + 2MgO Eksperimento
Mga katangian ng kemikal
Isang tipikal na non-metal, inert.
Bilang isang ahente ng pagbabawas:
1) May oxygen
Si 0 + O 2 t ˚ → Si +4 O 2
2) May fluorine (nang walang pag-init)
Si 0 + 2F 2 →SiF 4
3) Sa carbon
Si 0 + C t ˚ → Si +4 C
(SiC - carborundum - matigas; ginagamit para sa pagturo at paggiling)
4) Hindi nakikipag-ugnayan sa hydrogen.
Ang Silane (SiH 4) ay nakuha sa pamamagitan ng agnas ng mga metal silicid na may acid:
Mg 2 Si + 2H 2 SO 4 → SiH 4 + 2MgSO 4
5) Hindi tumutugon sa mga acid (Tlamang na may hydrofluoric acid Si+4 HF= SiF 4 +2 H 2 )
Natutunaw lamang sa pinaghalong nitric at hydrofluoric acid:
3Si + 4HNO3 + 18HF →3H2 + 4NO + 8H2O
6) May alkalis (kapag pinainit):
Bilang isang ahente ng oxidizing:
7) Sa mga metal (nabubuo ang mga silicid):
Si 0 + 2Mg t ˚ →Mg 2 Si -4
Ang Silicon ay malawakang ginagamit sa electronics bilang isang semiconductor. Ang mga pagdaragdag ng silikon sa mga haluang metal ay nagpapataas ng kanilang resistensya sa kaagnasan. Silicates, aluminosilicates at silica ay ang pangunahing hilaw na materyales para sa produksyon ng salamin at keramika, pati na rin para sa industriya ng konstruksiyon.Silicon sa teknolohiya
Paglalapat ng silikon at mga compound nito
Silane - SiH 4
Mga katangiang pisikal: Walang kulay na gas, nakakalason, mp. = -185°C, t° pigsa. = -112°C.
Paghahanda ng silicic acid
Ang epekto ng mga malakas na acid sa silicates - Na 2 SiO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 SiO 3 ↓
Mga katangian ng kemikal:
Kapag pinainit, ito ay nabubulok: H 2 SiO 3 t ˚ → H 2 O + SiO 2
Silicic acid salts - silicates.
1) na may mga acid
Na 2 SiO 3 +H 2 O+CO 2 =Na 2 CO 3 +H 2 SiO 3
2) na may mga asin
Na 2 SiO 3 +CaCl 2 =2NaCl+CaSiO 3 ↓
3) Ang mga silicate na bumubuo sa mga mineral ay nawasak sa mga natural na kondisyon sa ilalim ng impluwensya ng tubig at carbon monoxide (IV) - weathering ng mga bato:
(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 (clay)) + 4SiO 2 (silica (buhangin)) + K2CO3
Paglalapat ng mga compound ng silikon
Mga likas na silikon compound - buhangin (SiO 2) at silicates ay ginagamit para sa produksyon ng mga keramika, salamin at semento.
|
Mga keramika |
|
|
Porselana= kaolin + clay + quartz + feldspar. Ang lugar ng kapanganakan ng porselana ay China, kung saan kilala ang porselana noong 220. Noong 1746, ang paggawa ng porselana ay itinatag sa Russia.
|
Faience - mula sa pangalan ng Italyano na lungsod ng Faenza. Kung saan nabuo ang ceramic craftsmanship noong ika-14 at ika-15 siglo. Ang earthenware ay naiiba sa porselana sa mas mataas na clay content nito (85%) at mas mababang temperatura ng pagpapaputok. |
PAKSA: Silicon oxide (VI). Silicic acid.
TARGET: Dapat matutunan ng mga mag-aaral ang mga katangian ng silicon(VI) oxide at
silicic acid sa pamamagitan ng pagkakatulad sa carbon at mga compound nito,
siguraduhin na ang kanilang mga katangian ay bunga ng istraktura ng sangkap;
KAGAMITAN: Na2SiO3, HCl, koleksyon "Minerals and Rocks", PSHE.
SA PANAHON NG MGA KLASE.
ako . O sandali ng organisasyon.
II .Pagsusuri ng takdang-aralin.
Guys! Sa huling aralin pinag-aralan namin ang silikon, binigyan ito ng mga katangian bilang elemento ng kemikal at isang simpleng sangkap. Tandaan kung saan matatagpuan ang silikon sa kalikasan? Ang Silicon ay isa sa mga pinakakaraniwang elemento sa crust ng lupa, na pumapangalawa pagkatapos ng oxygen (26-27%). Ang silikon ang pangunahing elemento sa kaharian ng mga bato. Silica SiO2 – ang pangunahing bahagi ng buhangin, Al2O3 2SiO2 2H2O – kaolinit, ang pangunahing bahagi ng luad,
K2O Al2O3 6SiO2 – feldspar (orthoclase). Sa karamihan ng mga organismo ang nilalaman ng silikon ay mababa. Gayunpaman, ang ilang mga damong-dagat ay nag-iipon ng malaking halaga ng silikon - ito ay mga diatom; sa mga hayop, ang mga silikon na espongha ay naglalaman ng maraming silikon.
Guys! Ano ang mga pisikal na katangian ng silikon?
Ang amorphous at crystalline na silikon ay kilala. Ang mala-kristal na silikon ay may metal na kinang, matigas ang ulo, napakatigas, may atomic na kristal na sala-sala, at may hindi gaanong kondaktibiti ng kuryente. (sa temperatura ng silid 1000 beses< чем у ртути). Температура плавления 14200С, температура кипения 26200С.
Pangalanan ang mga lugar ng aplikasyon ng silicon. (Karamihan sa Si ay ginagamit sa paggawa ng mga silicon na bakal, na may mataas na paglaban sa init at paglaban sa acid. Ang mga silikon na kristal ay mga semiconductor, kaya ginagamit ang mga ito bilang mga rectifier at kasalukuyang mga amplifier, sa mga photocell.)
Ngayon, kopyahin sa mga sheet ng papel ang mga kemikal na katangian ng silikon at ang produksyon nito sa laboratoryo at sa industriya.
III . Pag-aaral ng bagong materyal.
1. Istraktura ng SiO2 crystal lattice.
2.Ang pagiging likas.
3. Mga katangiang pisikal.
4. Mga katangian ng kemikal.
5.Aplikasyon.
6.Silicic acid.
1). Istraktura ng kristal na sala-salaSiO2 .
Ang SiO2 ay isang analogue ng carbon. Ang kanilang mas mataas na mga oxide ay CO2 at SiO2. Ang CO2 ay isang gas, ang melting point ay 56.60C, isang molekular na kristal na sala-sala, ito ay binubuo ng mga indibidwal na molekula na hindi konektado sa isa't isa, at ang SiO2 ay isang solid, na may mataas na punto ng pagkatunaw = 17280C, isang atomic na kristal na sala-sala kung saan ang bawat silicon atom ay konektado sa apat na atomo na oxygen.
Samakatuwid, ang silicon oxide ay may isang higanteng molekula (SiO2)n, ngunit para sa kadalian ng notasyon isinulat namin ang SiO2.
2) Ang pagiging likas.
Ang isang matatag na silicon compound ay silicon(VI) oxide, na tinatawag na silica. Ito ay nangyayari sa crystalline, cryptocrystalline at amorphous na estado. Higit pang SiO2 sa mala-kristal na estado.
SiO2 – silica
mala-kristal na cryptocrystalline na walang hugis
(mineral – kuwarts) (opal, jasper, agata, flint) (tripod)
Crystal - matatagpuan sa kalikasan sa anyo ng mineral na kuwarts. Ang kuwarts ay bahagi rin ng mga bato - granite at gneiss. Ang ordinaryong buhangin ay binubuo ng maliliit na butil ng kuwarts. Ang purong buhangin ay puti, ito ay tinatawag na quartz sand, at ang ordinaryong buhangin ng ilog ay naglalaman ng mga dumi ng bakal at samakatuwid ay dilaw. Ang mga transparent na indibidwal na quartz crystal ay rock crystal. Ang rock crystal na kulay lilac sa pamamagitan ng mga impurities ay tinatawag na amethyst, at brownish na kulay - mausok na topaz. Mga alahas sila. Ang molten quartz ay nagiging malinaw na salamin kapag pinalamig. Ang quartz glass ay hindi nagpapadala ng ultraviolet rays.
Cryptocrystalline Kasama sa mga silica compound ang opal, jasper, agata at flint. Ang opal at agata ay may magagandang kulay. Ginamit sila upang palamutihan ang Moscow metro. Ang Flint ay isang matigas na mineral na nabibiyak sa matalas na mga piraso kapag hinampas, at ito ay may malaking papel sa makasaysayang pag-unlad ng lipunan ng tao. Ang mineral na ito ay ginamit sa paggawa ng mga kasangkapan.
Walang hugis Ang SiO2 ay hindi gaanong karaniwan sa kalikasan. Ang mga shell ng ilang diatoms ay binuo ng amorphous SiO2 at ang mga akumulasyon ng mga shell na ito ay bumubuo ng malalaking deposito sa mga lugar, ang mga ito ay tinatawag na infusor soil o tripoli (diatomite).
3) Mga katangiang pisikal.
Ang SiO2 ay isang mala-kristal na solid.
4) Mga katangian ng kemikal.
Karaniwang:
a) tumutugon sa alkalis sa temperatura.
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
b) sa temperatura ay tumutugon sa mga pangunahing oksido
SiO2 + CaO = CaSiO3
Tukoy.
a) hindi nakikipag-ugnayan sa tubig.
b) sa pagtaas ng temperatura, pinapalitan nito ang mas maraming volatile oxides mula sa mga asin.
CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2
c) tumutugon sa hydrofluoric acid
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O
tetrafluoride
5) Aplikasyon.
1.Quartz – paggawa ng salamin, kemikal na babasagin.
2.Trepel - sa pagbuo, bilang isang heat insulator at sound-damping material.
3. Mga dekorasyon.
4. Produksyon ng sand-lime brick.
5.Mga produktong seramik.
6) Silicic acid.
Ayon sa talahanayan ng solubility, ang H2SiO3 ay isang hindi matutunaw na acid.
Maaari itong makuha sa pamamagitan ng pag-react sa mga solusyon ng mga asin nito sa mga acid.
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
mag-aaral latak
2Na++ SiO32- + 2H+ + 2Cl- = 2Na+ + 2Cl-+ H2SiO3↓
2H+ + SiO32- = H2SiO3↓
Sa tubig, ang silicic acid ay bumubuo ng mga colloidal na solusyon. Ito ay isang mas mahinang acid, mas mahina pa kaysa sa carbonic acid, marupok, at unti-unting nabubulok kapag pinainit.
H2SiO3 = H2O + SiO2
VI. Pagsasama-sama. Panonood ng bahagi I ng pelikulang "Silicon (VI) Oxide"
V. Takdang aralin– buod, §35,36.
Problema 1 row.
Gaano karaming carbon monoxide (VI) ang ilalabas (sa litro) kapag ang sodium carbonate ay pinagsama sa 62 g ng silica na naglalaman ng 3% impurities ng iron compounds.
Ibinigay: 1 mol x
m (SiO2) = 62g. Na2CO3+ SiO2= Na2SiO3 + CO2
Ѡ(approx) – 3% 1 mol 2 mol
V(CO2) - ? M (SiO2) = 28 + 32 = 60 g/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.
Problema II hilera.
Gaano karaming Si(IV) oxide na naglalaman ng 0.2 mass fraction ng mga impurities ang kinakailangan upang makakuha ng 6.1 g ng sodium silicate?
Ibinigay: x 0.05
m (Na2SiO3) = 6.1 g. SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
Ѡ(approx) =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.
Suliranin III hilera.
Kapag nakipag-ugnayan ang 120 g ng SiO2 sa 106 g ng Na2CO3, pinakawalan ang CO2. Anong masa ng gas na ito ang nabuo?
Ibinigay: 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 (hindi sapat)
υ (SiO2) = 120 / 60 = 2 mol (g)
V(CO2) = 1 mol
m (CO2) = M · υ = 44 · 1 = 44g.
Ang pangalawang kinatawan ng mga elemento ng pangunahing subgroup ng pangkat IV (pangkat IVA) ng D.I. Mendeleev's Periodic Table ay silicon Si.
Sa likas na katangian, ang silikon ay ang pangalawang pinaka-masaganang elemento ng kemikal pagkatapos ng oxygen. Mahigit sa isang-kapat ng crust ng lupa ay binubuo ng mga compound nito. Ang pinakakaraniwang silicon compound ay silicon oxide (IV) SiO 2, ang isa pang pangalan nito ay silica.
Sa likas na katangian, ito ay bumubuo ng mineral na kuwarts (Larawan 158), maraming mga uri ng kung saan - rock crystal at ang sikat na lilang anyo nito - amethyst, pati na rin ang agata, opal, jasper, chalcedony, carnelian, ay kilala bilang ornamental at semi-mahalagang mga bato. Ang ordinaryong at quartz sand ay binubuo din ng silicon (IV) oxide.
kanin. 158.
Mga kristal na kuwarts na naka-embed sa dolomite
Ang mga primitive na tao ay gumawa ng mga tool mula sa iba't ibang mineral batay sa silicon (IV) oxide (flint, chalcedony, atbp.). Ito ay flint, itong hindi kapansin-pansin at hindi masyadong matibay na bato, na minarkahan ang simula ng Panahon ng Bato - ang edad ng mga kasangkapan ng flint (Larawan 159). Mayroong dalawang dahilan para dito: ang paglaganap at pagkakaroon ng flint, pati na rin ang kakayahang bumuo ng matalim na pagputol ng mga gilid kapag naputol.
kanin. 159.
Mga tool sa Panahon ng Bato
Ang pangalawang uri ng natural na silikon compound ay silicates. Kabilang sa mga ito, ang pinakakaraniwan ay aluminosilicates (malinaw na ang mga silicate na ito ay naglalaman ng aluminyo na elemento ng kemikal). Kasama sa mga aluminosilicate ang granite, iba't ibang uri ng clay, at mika. Ang isang silicate na hindi naglalaman ng aluminyo ay, halimbawa, asbestos, kung saan ginawa ang mga tela na lumalaban sa sunog.
Ang Silicon (IV) oxide SiO 2 ay mahalaga para sa buhay ng halaman at hayop. Nagbibigay ito ng lakas sa mga tangkay ng halaman at mga proteksiyon na takip ng mga hayop (Larawan 160). Salamat sa kanya, ang mga tambo, tambo at mga buntot ng kabayo ay nakatayong kasing lakas ng bayoneta, matutulis na dahon ng sedge na pinutol tulad ng mga kutsilyo, pinaggapasan sa isang ginabas na mga tusok na parang karayom, at ang mga tangkay ng mga butil ay napakalakas na hindi nila pinapayagan ang mga bukirin sa bukid. humiga sa ulan at hangin. Ang mga kaliskis ng isda, kabibi ng insekto, pakpak ng paruparo, balahibo ng ibon at balahibo ng hayop ay matibay dahil naglalaman ang mga ito ng silica.
kanin. 160.
Ang Silicon (IV) oxide ay nagbibigay ng lakas sa mga tangkay ng halaman at mga panakip na proteksiyon ng hayop
Ang mga silicone compound ay nagbibigay ng kinis at lakas sa buhok at mga kuko ng tao.
Ang silikon ay bahagi rin ng mas mababang buhay na mga organismo - diatoms at radiolarians, ang pinaka-pinong mga bukol ng buhay na bagay na lumilikha ng kanilang hindi maunahang kagandahang mga kalansay mula sa silica (Fig. 161).
kanin. 161.
Ang mga balangkas ng diatoms (a) at radiolarians (b) ay binubuo ng silica
Mga katangian ng silikon. Gumagamit ka ng microcalculator na may solar battery at samakatuwid ay may pag-unawa sa crystalline na silicon. Ito ay isang semiconductor. Hindi tulad ng mga metal, tumataas ang electrical conductivity nito sa pagtaas ng temperatura. Ang mga solar panel ay naka-install sa mga satellite, spaceship, istasyon at bubong ng mga bahay (Fig. 162), na ginagawang elektrikal na enerhiya ang solar energy. Gumagamit sila ng mga kristal na semiconductor, pangunahin ang silikon. Ang mga silicone solar cell ay maaaring mag-convert ng hanggang 10% ng hinihigop na solar energy sa kuryente.
kanin. 162.
Solar battery sa bubong ng isang bahay
Ang silikon ay nasusunog sa oxygen, na bumubuo ng kilalang silicon oxide (IV):
Bilang isang non-metal, kapag pinainit, ang silicon ay pinagsama sa mga metal upang bumuo ng mga silicide, halimbawa:
Ang mga silicide ay madaling nabulok ng tubig o mga acid, na naglalabas ng gaseous hydrogen compound ng silicon - silane:
Hindi tulad ng mga hydrocarbon, ang silane ay kusang nag-aapoy sa hangin at nasusunog upang bumuo ng silicon (IV) oxide at tubig:
Ang tumaas na reaktibiti ng silane kumpara sa CH4 methane ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang atomic size ng silicon ay mas malaki kaysa sa carbon, samakatuwid ang Si-H chemical bond ay hindi gaanong malakas kaysa sa CH bond.
Ang Silicon ay tumutugon sa mga puro may tubig na solusyon ng alkalis, na bumubuo ng silicates at hydrogen:
Ang silikon ay nakukuha sa pamamagitan ng pagbabawas nito mula sa silicon (IV) oxide na may magnesium o carbon:
Ang Silicon oxide (IV), o silicon dioxide, o silica SiO 2, tulad ng CO 2, ay isang acidic oxide. Gayunpaman, hindi katulad ng CO2, wala itong molekular, ngunit isang atomic crystal lattice. Samakatuwid, ang SiO 2 ay isang solid at refractory substance. Hindi ito natutunaw sa tubig at mga acid, maliban, tulad ng alam mo, hydrofluoric acid, ngunit ito ay tumutugon sa mataas na temperatura na may alkalis upang bumuo ng silicic acid salts - silicates:
Ang silicates ay maaari ding makuha sa pamamagitan ng pagsasama ng silicon (IV) oxide sa mga metal oxide o carbonates:
Ang sodium at potassium silicates ay tinatawag na soluble glass. Ang kanilang mga may tubig na solusyon ay ang kilalang silicate na pandikit.
Mula sa mga solusyon ng silicates, sa pamamagitan ng pagkilos ng mas malakas na mga acid sa kanila - hydrochloric, sulfuric, acetic at kahit carbonic, silicic acid H 2 SiO 3 ay nakuha (Larawan 163):
kanin. 163. Qualitative reaction sa silicate ion
Samakatuwid, ang H 2 SiO 3 ay isang napakahinang acid. Ito ay hindi matutunaw sa tubig at bumagsak mula sa pinaghalong reaksyon sa anyo ng isang gelatinous precipitate, kung minsan ay siksik na pinupuno ang buong dami ng solusyon, na nagiging isang semi-solid na masa na katulad ng jelly o jelly. Kapag ang masa na ito ay dries, isang mataas na buhaghag na sangkap ay nabuo - silica gel, na malawakang ginagamit bilang isang adsorbent - isang sumisipsip ng iba pang mga sangkap.
Eksperimento sa laboratoryo Blg. 40
Paghahanda ng silicic acid at pag-aaral ng mga katangian nito
Mga Aplikasyon ng Silicon. Alam mo na na ang silikon ay ginagamit upang makagawa ng mga materyales na semiconductor, pati na rin ang mga haluang metal na lumalaban sa acid. Kapag ang quartz sand ay pinagsama sa karbon sa mataas na temperatura, nabuo ang silicon carbide SiC, na pangalawa lamang sa diyamante sa tigas. Samakatuwid, ito ay ginagamit para sa hasa ng mga cutter ng metal-cutting machine at buli ng mga mahalagang bato.
Ang iba't ibang quartz chemical glassware ay ginawa mula sa molten quartz, na makatiis sa mataas na temperatura at hindi pumutok kapag napapailalim sa biglaang paglamig.
Ang mga silicone compound ay nagsisilbing batayan para sa paggawa ng salamin at semento.
Ang ordinaryong salamin sa bintana ay may komposisyon na maaaring ipahayag ng formula Na 2 O CaO 6 SiO 2. Ginagawa ito sa mga espesyal na hurno ng salamin sa pamamagitan ng pagsasama ng pinaghalong soda, limestone at buhangin.
Ang isang natatanging katangian ng salamin ay ang kakayahang lumambot at, sa isang tunaw na estado, kumuha ng anumang hugis na napanatili kapag ang salamin ay tumigas. Nakabatay dito ang paggawa ng mga gamit sa mesa at iba pang produktong salamin.
Ang iba't ibang mga additives ay nagbibigay ng karagdagang mga katangian sa salamin. Kaya, sa pamamagitan ng pagpapakilala ng lead oxide, ang kristal na salamin ay nakuha, ang chromium oxide ay nagpapakulay ng berdeng salamin, cobalt oxide na asul, atbp. (Fig. 164).
kanin. 164.
Mga produktong may kulay na salamin
Ang salamin ay isa sa mga pinakalumang imbensyon ng sangkatauhan. Nasa 3-4 na libong taon na ang nakalilipas, ang paggawa ng salamin ay binuo sa Egypt, Syria, Phoenicia at rehiyon ng Black Sea.
Ang salamin ay isang materyal hindi lamang para sa mga manggagawa, kundi pati na rin sa mga artista. Ang mga masters ng Ancient Rome ay nakamit ang mataas na pagiging perpekto, na alam kung paano makakuha ng kulay na salamin at gumawa ng mga mosaic mula sa kanilang mga piraso.
kanin. 165.
May bahid na salamin sa Notre Dame Cathedral, Chartres
Ang mga gawa ng sining na gawa sa salamin ay obligadong katangian ng anumang malaking museo, at ang mga may kulay na stained glass na bintana ng mga simbahan at mga mosaic panel ay matingkad na mga halimbawa nito (Fig. 165). Sa isa sa mga lugar ng sangay ng St. Petersburg ng Russian Academy of Sciences mayroong isang mosaic na larawan ni Peter I, na ginawa ni M. V. Lomonosov (Larawan 166).
kanin. 166.
Mosaic na larawan ni Peter I
Ang mga lugar ng aplikasyon ng salamin ay napakalawak. Ito ay bintana, bote, lampara, salamin na salamin; optical glass - mula sa mga baso hanggang sa mga baso ng camera; mga lente ng hindi mabilang na mga optical na instrumento - mula sa mga mikroskopyo hanggang sa mga teleskopyo.
Ang isa pang mahalagang materyal na nakuha mula sa mga compound ng silikon ay semento. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng sintering clay at limestone sa mga espesyal na rotary kiln.
Kung ang semento na pulbos ay hinaluan ng tubig, ang isang semento na paste ay nabuo, o, gaya ng tawag dito ng mga tagabuo, "semento mortar," na unti-unting tumitigas. Kapag ang buhangin o durog na bato ay idinagdag sa semento bilang isang tagapuno, ang kongkreto ay nakuha. Ang lakas ng kongkreto ay tumataas kung ang isang bakal na frame ay ipinakilala dito - ang reinforced kongkreto ay nakuha, mula sa kung saan ang mga panel ng dingding, mga bloke ng sahig, mga trusses ng tulay, atbp ay ginawa.
Ang industriya ng silicate ay gumagawa ng salamin at semento. Gumagawa din ito ng silicate ceramics - brick, porcelain (Fig. 167), earthenware at mga produktong gawa mula sa kanila.
kanin. 167.
Porselana
Pagtuklas ng silikon. Bagama't noong sinaunang panahon ay malawakang ginagamit ng mga tao ang mga silicon compound sa pang-araw-araw na buhay, ang silikon mismo ay unang nakuha noong 1824 ng Swedish chemist na si J. Ya. Berzelius. Gayunpaman, 12 taon bago siya, ang silikon ay nakuha nina J. Gay-Lussac at L. Thénard, ngunit ito ay lubhang nahawahan ng mga impurities.
Ang Latin na pangalan na silicium ay nagmula sa salitang Latin na silex - "flint". Ang pangalang Ruso na "silicon" ay nagmula sa Greek krimnos - "cliff, rock".
Mga bagong salita at konsepto
- Mga likas na compound ng silikon: silica, kuwarts at mga varieties nito, silicates, aluminosilicates, asbestos.
- Biological na kahalagahan ng silikon.
- Mga katangian ng silikon: semiconductor, pakikipag-ugnayan sa oxygen, metal, alkalis.
- Silan.
- Silicon(IV) oxide. Ang istraktura at mga katangian nito: pakikipag-ugnayan sa alkalis, pangunahing mga oxide, carbonates at magnesium.
- Silicic acid at mga asin nito. Natutunaw na baso.
- Paglalapat ng silikon at mga compound nito.
- Salamin.
- Semento.
Mga gawain para sa malayang gawain
Silicon IV oxide TU 6-09-3379-79
SiO2
Silica (silica, SiO2; lat. silica) - silikon (IV) oxide. Mga walang kulay na kristal na may melting point na +1713…+1728 °C, na nagtataglay ng mataas na tigas at lakas.
Ang silikon dioxide ay ang pangunahing bahagi ng halos lahat ng mga panlupa na bato, sa partikular na diatomaceous earth. 87% ng masa ng lithosphere ay binubuo ng silica at silicates. Sa dugo at plasma ng tao, ang konsentrasyon ng silica ay 0.001% ayon sa timbang.
Ari-arian
- Nabibilang sa pangkat ng mga acid oxide.
- Kapag pinainit, ito ay tumutugon sa mga pangunahing oksido at alkali.
- Tumutugon sa hydrofluoric acid.
- Ang SiO 2 ay kabilang sa grupo ng mga glass-forming oxides, iyon ay, ito ay madaling kapitan ng pagbuo ng isang supercooled melt - salamin.
- Isa sa mga pinakamahusay na dielectrics (hindi ito nagsasagawa ng electric current kung wala itong mga impurities at hindi uminit).
Polymorphism
Ang silikon dioxide ay may ilang mga polymorphic na pagbabago.
Ang pinaka-karaniwan sa kanila sa ibabaw ng lupa - α-quartz - crystallizes sa trigonal system. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang silicon dioxide ay kadalasang matatagpuan sa α-quartz polymorph, na sa mga temperaturang higit sa +573 °C ay reversibly transforms into β-quartz. Sa karagdagang pagtaas ng temperatura, ang quartz ay nagiging tridymite at cristobalite. Ang mga polymorph na ito ay matatag sa mataas na temperatura at mababang presyon.
Sa kalikasan mayroon ding mga anyo - opal, chalcedony, quartzine, lutecite, authigenic quartz, na nabibilang sa grupo ng silica. Ang Opal (SiO 2 *nH 2 O) sa manipis na seksyon ay walang kulay, isotropic, may negatibong lunas, idineposito sa mga marine reservoir, at bahagi ng maraming siliceous na bato. Ang chalcedony, quartz, lutecite - SiO 2 - ay cryptocrystalline varieties ng quartz. Bumubuo sila ng fibrous aggregates, rosettes, spherulites, walang kulay, mala-bughaw, madilaw-dilaw. Naiiba sila sa bawat isa sa ilang mga katangian - ang chalcedony at quartzine ay may direktang pagkalipol, ang lutecite ay may pahilig na pagkalipol, at ang chalcedony ay may negatibong pagpahaba.
Sa mataas na temperatura at presyon, ang silicon dioxide ay unang nagbabago sa coesite (na na-synthesize ng American chemist na si Loring Coes noong 1953), at pagkatapos ay sa stishovite (na na-synthesize noong 1961 ni S. M. Stishov, at noong 1962 ay natuklasan sa isang meteorite crater). [ hindi tinukoy ang pinagmulan 2294 araw ] . Ayon sa ilang mga pag-aaral, ang stishovite ay bumubuo ng isang makabuluhang bahagi ng mantle, kaya ang tanong kung aling uri ng SiO 2 ang pinakakaraniwan sa Earth ay wala pang malinaw na sagot.
Mayroon din itong amorphous modification - quartz glass.
Mga katangian ng kemikal
Ang Silicon dioxide SiO 2 ay isang acidic oxide na hindi tumutugon sa tubig.
Ang kemikal na lumalaban sa mga acid, ngunit tumutugon sa hydrogen fluoride gas:
at hydrofluoric acid:
Ang dalawang reaksyong ito ay malawakang ginagamit para sa pag-ukit ng salamin.
Kapag ang SiO 2 ay pinagsama sa alkalis at pangunahing mga oksido, pati na rin sa mga carbonate ng aktibong metal, ang mga silicate ay nabuo - mga asin ng napakahina, hindi malulutas sa tubig na silicic acid ng pangkalahatang formula xH 2 O ySiO 2 na walang pare-parehong komposisyon (medyo madalas sa panitikan ang mga non-silicic acid ay binanggit, at silicic acid, bagaman sa katunayan ay pinag-uusapan natin ang parehong sangkap).
Halimbawa, ang sodium orthosilicate ay maaaring makuha:
calcium metasilicate:
o pinaghalong calcium at sodium silicate:
Ang salamin sa bintana ay gawa sa silicate Na 2 CaSi 6 O 14 (Na 2 O·CaO·6SiO2).
Karamihan sa mga silicate ay walang pare-parehong komposisyon. Sa lahat ng silicates, ang sodium at potassium silicates lamang ang natutunaw sa tubig. Ang mga solusyon ng mga silicate na ito sa tubig ay tinatawag na likidong baso. Dahil sa hydrolysis, ang mga solusyon na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na alkalina na kapaligiran. Ang mga hydrolyzed silicate ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagbuo ng hindi totoo, ngunit koloidal na mga solusyon. Kapag ang mga solusyon ng sodium o potassium silicates ay acidified, isang gelatinous white precipitate ng hydrated silicic acids precipitates.
Ang pangunahing elemento ng istruktura ng parehong solid silicon dioxide at lahat ng silicates ay ang grupo, kung saan ang silicon atom Si ay napapalibutan ng isang tetrahedron ng apat na oxygen atoms O. Sa kasong ito, ang bawat oxygen atom ay konektado sa dalawang silicon atoms. Ang mga fragment ay maaaring konektado sa isa't isa sa iba't ibang paraan. Kabilang sa mga silicate, ayon sa likas na katangian ng mga koneksyon sa kanilang mga fragment, nahahati sila sa isla, chain, ribbon, layered, frame at iba pa.
Resibo
Ang sintetikong silicon dioxide ay ginagawa sa pamamagitan ng pag-init ng silicon sa temperatura na +400...+500 °C sa isang oxygen na kapaligiran, habang ang silicon ay na-oxidize sa SiO 2 dioxide. Pati na rin ang thermal oxidation sa mataas na temperatura.
Sa mga kondisyon ng laboratoryo, ang sintetikong silikon dioxide ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagkilos ng mga acid, kahit na mahinang acetic acid, sa mga natutunaw na silicate. Halimbawa:
Ang silicic acid ay agad na bumagsak sa tubig at SiO 2, na namumuo.
Ang natural na silica sa anyo ng buhangin ay ginagamit kung saan hindi kinakailangan ang mataas na kadalisayan ng materyal.
Aplikasyon
Ang silikon dioxide ay ginagamit sa paggawa ng salamin, keramika, abrasive, kongkretong mga produkto, para sa produksyon ng silikon, bilang isang tagapuno sa produksyon ng goma, sa paggawa ng silica refractories, sa chromatography, atbp. Ang mga kristal ng kuwarts ay may mga katangian ng piezoelectric at samakatuwid ay ginagamit sa radio engineering, ultrasonic installation, at lighter .Ang amorphous non-porous silicon dioxide ay ginagamit sa industriya ng pagkain bilang excipient E551, na pumipigil sa caking at caking, parapharmaceuticals (toothpastes), sa pharmaceutical industry bilang excipient (nakalista sa karamihan ng Pharmacopoeias), pati na rin ang food additive o gamot bilang enterosorbent .
Ang mga artipisyal na ginawang pelikula ng silicon dioxide ay ginagamit bilang isang insulator sa paggawa ng mga microcircuits at iba pang mga elektronikong sangkap.
Ginagamit din para sa paggawa ng mga fiber optic cable. Ang purong fused silica ay ginagamit na may ilang espesyal na sangkap na idinagdag dito.
Ginagamit din ang silica filament sa mga elemento ng pag-init ng mga elektronikong sigarilyo, dahil sumisipsip ito ng likido at hindi bumagsak sa ilalim ng pag-init ng coil.
Ang malalaking malinaw na kristal na kuwarts ay ginagamit bilang mga semi-mahalagang bato; Ang mga walang kulay na kristal ay tinatawag na rock crystal, ang mga violet na kristal ay tinatawag na mga amethyst, at ang mga dilaw na kristal ay tinatawag na citrine.
Sa microelectronics, ang silicon dioxide ay isa sa mga pangunahing materyales. Ginagamit ito bilang isang insulating layer at bilang isang proteksiyon na patong. Nakukuha ito sa anyo ng mga manipis na pelikula sa pamamagitan ng thermal oxidation ng silicon, chemical vapor deposition, at magnetron sputtering.
Mga buhaghag na silica
Ang mga porous na silicas ay nakuha sa pamamagitan ng iba't ibang pamamaraan.
Ang Silochrome ay nakuha sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng aerosil, na, naman, ay nakuha sa pamamagitan ng pagsunog ng silane (SiH 4). Ang Silochrome ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na kadalisayan at mababang lakas ng makina. Ang laki ng katangian ng partikular na ibabaw ay 60-120 m²/g. Ito ay ginagamit bilang isang sorbent sa chromatography, rubber filler, at catalysis.
Ang silica gel ay nakukuha sa pamamagitan ng pagpapatuyo ng silicic acid gel. Kung ikukumpara sa silochrome, ito ay may mas mababang kadalisayan, ngunit maaaring magkaroon ng napakahusay na ibabaw: karaniwang mula 300 m²/g hanggang 700 m²/g.
Ang Silicon airgel ay humigit-kumulang 99.8% na hangin at maaaring magkaroon ng density na hanggang 1.9 kg/m³ (1.5 beses lamang ang density ng hangin).
