Silikon 1823 yılında İsveçli kimyager Jens Jacob Berzelius tarafından keşfedildi ve elde edildi.
Yer kabuğunda oksijenden sonra en çok bulunan ikinci elementtir (kütlece %27,6). Bileşiklerde bulunur.
|
Temel durumdaki bir silikon atomunun yapısı 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 |
Uyarılmış durumdaki bir silikon atomunun yapısı 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 Oksidasyon durumları: +4, -4. |
Silisyumun allotropisi
Amorf ve kristalin silikon bilinmektedir.
Polikristalin silikon
Kristal – metalik parlaklığa sahip, yüksek sertlikte, kırılgan, yarı iletken koyu gri madde; ρ = 2,33 g/cm3, t°pl. =1415°C; kaynatın. = 2680°C.
Elmas benzeri bir yapıya sahiptir ve güçlü kovalent bağlar oluşturur. Hareketsiz.
Amorf - kahverengi toz, higroskopik, elmas benzeri yapı, ρ = 2 g/cm3, daha reaktif.
Silikon almak
1) Endüstri – kömürün kumla ısıtılması:
2C + SiO 2 t ˚ → Si + 2CO
2) Laboratuvar – kumun magnezyumla ısıtılması:
2Mg + SiO 2 t ˚ → Si + 2MgO Deneyi
Kimyasal özellikler
Tipik bir metal olmayan, atıl.
İndirgeyici ajan olarak:
1) Oksijenli
Si 0 + O 2 t ˚ → Si +4 O 2
2) Florlu (ısıtmadan)
Si 0 + 2F 2 →SiF 4
3) Karbonlu
Si 0 + C t ˚ → Si +4 C
(SiC - carborundum - sert; işaretleme ve taşlama için kullanılır)
4) Hidrojenle etkileşime girmez.
Silan (SiH 4), metal silisitlerin asitle ayrıştırılmasıyla elde edilir:
Mg 2 Si + 2H 2 SO 4 → SiH 4 + 2MgS04
5) Asitlerle reaksiyona girmez (Tsadece hidroflorik asit ile Si+4 HF= SiF 4 +2 H 2 )
Yalnızca nitrik ve hidroflorik asitlerin karışımında çözünür:
3Si + 4HNO3 + 18HF →3H2 + 4NO + 8H2O
6) Alkalilerle (ısıtıldığında):
Oksitleyici bir madde olarak:
7) Metallerle (silisitler oluşur):
Si 0 + 2Mg t ˚ →Mg 2 Si -4
Silikon, elektronikte yarı iletken olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Alaşımlara silikon eklenmesi korozyon direncini arttırır. Silikatlar, alüminosilikatlar ve silika, cam ve seramik üretiminin yanı sıra inşaat endüstrisi için de ana hammaddelerdir.Teknolojide silikon
Silikon ve bileşiklerinin uygulanması
Silan - SiH 4
Fiziki ozellikleri: Renksiz gaz, zehirli, mp. = -185°C, t°kaynama. = -112°C.
Silisik asidin hazırlanması
Güçlü asitlerin silikatlar üzerindeki etkisi - Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3 ↓
Kimyasal özellikler:
Isıtıldığında ayrışır: H 2 SiO 3 t ˚ → H 2 O + SiO 2
Silisik asit tuzları - silikatlar.
1) asitlerle
Na 2 SiO 3 +H 2 O+CO 2 =Na 2 CO 3 +H 2 SiO 3
2) tuzlarla
Na 2 SiO 3 +CaCl 2 =2NaCl+CaSiO 3 ↓
3) Mineralleri oluşturan silikatlar, su ve karbon monoksitin (IV) etkisi altında doğal koşullarda yok edilir - kayaların 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 (kil)) + 4SiO 2 (silika (kum)) + K2CO3
Silikon bileşiklerinin uygulanması
Doğal silikon bileşikleri - kum (SiO 2) ve silikatlar seramik, cam ve çimento üretiminde kullanılır.
|
Seramik |
|
|
Porselen= kaolin + kil + kuvars + feldispat. Porselenin doğum yeri, porselenin 220 yılında zaten bilindiği Çin'dir. 1746 yılında Rusya'da porselen üretimi kuruldu.
|
Fayans -İtalya'nın Faenza şehrinin adından. 14. ve 15. yüzyıllarda seramik işçiliğinin geliştiği yer. Toprak kaplar, daha yüksek kil içeriği (%85) ve daha düşük pişirme sıcaklığı nedeniyle porselenden farklılık gösterir. |
KONU: Silikon oksit (VI). Silisik asit.
HEDEF: Öğrenciler silikon(VI) oksidin özelliklerini öğrenmeli ve
silisik asit, karbon ve bileşiklerine benzetilerek,
özelliklerinin maddenin yapısının bir sonucu olduğundan emin olun;
EKİPMAN: Na2SiO3, HCl, “Mineraller ve Kayaçlar” koleksiyonu, PSHE.
DERSLER ESNASINDA.
BEN . Ö organizasyon anı.
II .Ödevleri kontrol ediyorum.
Çocuklar! Son dersimizde silikonu inceledik, ona kimyasal bir element ve basit bir madde olarak özellikler verdik. Silikonun doğada nerede bulunduğunu hatırlıyor musunuz? Silikon yerkabuğunda en yaygın bulunan elementlerden biridir ve oksijenden sonra ikinci sırada yer alır (%26-27). Silikon, kayalar krallığının ana elementidir. Silika SiO2 – kumun ana kısmı, Al2O3 2SiO2 2H2O – kaolinit, kilin ana kısmı,
K2O Al2O3 6SiO2 – feldispat (ortoklaz). Çoğu organizmada silikon içeriği düşüktür. Bununla birlikte, bazı deniz yosunları büyük miktarlarda silikon biriktirir - bunlar diatomlardır; hayvanlar arasında silikon süngerler çok fazla silikon içerir.
Çocuklar! Silikonun fiziksel özellikleri nelerdir?
Amorf ve kristalin silikon bilinmektedir. Kristalin silikon metalik bir parlaklığa sahiptir, refrakterdir, çok serttir, atomik kristal kafese sahiptir ve ihmal edilebilir elektrik iletkenliğine sahiptir. (oda sıcaklığında 1000 kez< чем у ртути). Температура плавления 14200С, температура кипения 26200С.
Silisyumun uygulama alanlarını belirtiniz. (Çoğu Si, ısı direnci ve asit direnci yüksek olan silisyum çeliklerinin üretiminde kullanılır. Silisyum kristalleri yarı iletken olduğundan fotosellerde doğrultucu ve akım yükselteci olarak kullanılır.)
Şimdi silikonun kimyasal özelliklerini ve laboratuvarda ve endüstride üretimini kağıt üzerinde yeniden üretin.
III . Yeni materyal öğrenme.
1.SiO2 kristal kafesinin yapısı.
2.Doğada olmak.
3.Fiziksel özellikler.
4. Kimyasal özellikler.
5.Uygulama.
6.Silikik asit.
1). Kristal kafesin yapısıSiO2 .
SiO2 bir karbon analoğudur. Yüksek oksitleri CO2 ve SiO2'dir. CO2 bir gazdır, erime noktası 56.60C, moleküler bir kristal kafestir, birbirine bağlı olmayan bireysel moleküllerden oluşur ve SiO2 bir katıdır, yüksek bir erime noktasına sahiptir = 17280C, her silikon atomunun içinde bulunduğu bir atomik kristal kafes dört oksijen atomuna bağlı.
Bu nedenle silikon oksidin dev bir molekülü (SiO2)n vardır, ancak gösterim kolaylığı için SiO2 yazıyoruz.
2) Doğada olmak.
Kararlı bir silikon bileşiği, silika adı verilen silikon(VI) oksittir. Kristalin, kriptokristalin ve amorf hallerde meydana gelir. Kristal halinde daha fazla SiO2.
SiO2 – silika
kristalin kriptokristalin amorf
(mineral – kuvars) (opal, jasper, akik, çakmaktaşı) (tripod)
Kristal - Doğada kuvars minerali halinde bulunur. Kuvars aynı zamanda kayaların bir parçasıdır - granit ve gnays. Sıradan kum küçük kuvars tanelerinden oluşur. Saf kum beyazdır, buna kuvars kumu denir ve sıradan nehir kumu demir yabancı maddeleri içerir ve bu nedenle sarıdır. Şeffaf bireysel kuvars kristalleri kaya kristalidir. Safsızlıklar nedeniyle kaya kristali renkli leylak rengine ametist ve kahverengimsi renkli dumanlı topaz denir. Onlar mücevher. Erimiş kuvars soğutulduğunda şeffaf cama dönüşür. Kuvars camı ultraviyole ışınları iletmez.
Kriptokristalin Silika bileşikleri arasında opal, jasper, akik ve çakmaktaşı bulunur. Opal ve akik güzel renklere sahiptir. Moskova metrosunu süslemek için kullanıldılar. Çakmaktaşı, vurulduğunda keskin kenarlı parçalara ayrılan sert bir mineraldir ve bu, insan toplumunun tarihsel gelişiminde önemli bir rol oynamıştır. Bu mineral alet yapımında kullanıldı.
Amorf SiO2 doğada daha az bulunur. Bazı diatomların kabukları amorf SiO2'den yapılmıştır ve bu kabukların birikimleri yer yer büyük birikintiler oluşturur, bunlara infüzör toprağı veya tripoli (diatomit) adı verilir.
3) Fiziksel özellikler.
SiO2 kristalimsi bir katıdır.
4) Kimyasal özellikler.
Yaygındır:
a) sıcaklıkta alkalilerle reaksiyona girer.
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
b) sıcaklıkta bazik oksitlerle reaksiyona girer
SiO2 + CaO = CaSiO3
Özel.
a) su ile etkileşime girmez.
b) artan sıcaklıkla tuzlardan daha uçucu oksitleri uzaklaştırır.
CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2
c) hidroflorik asit ile reaksiyona girer
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O
tetraflorür
5) Uygulama.
1.Kuvars – cam, kimyasal cam eşya üretimi.
2.Trepel - inşaatta, ısı yalıtkanı ve ses sönümleyici malzeme olarak.
3. Süslemeler.
4. Kum-kireç tuğlası üretimi.
5.Seramik ürünler.
6) Silisik asit.
Çözünürlük tablosuna göre H2SiO3 çözünmeyen bir asittir.
Tuzlarının çözeltilerinin asitlerle reaksiyona sokulmasıyla elde edilebilir.
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
öğrenci tortu
2Na++ SiO32- + 2H+ + 2Cl- = 2Na+ + 2Cl-+ H2SiO3↓
2H+ + SiO32- = H2SiO3↓
Silisik asit su ile kolloidal çözeltiler oluşturur. Daha zayıf bir asittir, hatta karbonik asitten daha zayıftır, kırılgandır ve ısıtıldığında yavaş yavaş ayrışır.
H2SiO3 = H2O + SiO2
VI. Konsolidasyon.“Silikon (VI) Oksit” filminin I. bölümünü izliyorum
V. Ev ödevi– özet, §35,36.
Sorun 1 satır.
Sodyum karbonat, %3 oranında demir bileşiği safsızlığı içeren 62 g silika ile birleştirildiğinde ne kadar karbon monoksit (VI) açığa çıkacaktır (litre cinsinden).
Verilen: 1 mol x
m(SiO2) = 62g. Na2CO3+ SiO2= Na2SiO3 + CO2
Ѡ(yaklaşık) – %3 1 mol 2 mol
V(CO2) -? M (SiO2) = 28 + 32 = 60 g/mol
mch. V. = Ѡ mrenk / %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 satırı.
6,1 g sodyum silikat elde etmek için 0,2 kütle fraksiyonunda safsızlık içeren ne kadar Si(IV) oksit gereklidir?
Verilen: x 0,05
m (Na2SiO3) = 6,1 g. SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
Ѡ(yaklaşık) =%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.
Sorun III satırı.
120 g SiO2, 106 g Na2CO3 ile etkileşime girdiğinde CO2 açığa çıktı. Bu gazın hangi kütlesi oluştu?
Verilen: 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 (yetersiz)
υ (SiO2) = 120 / 60 = 2 mol (g)
V(CO2) = 1 mol
m (CO2) = M · υ = 44 · 1 = 44g.
D.I. Mendeleev'in Periyodik Tablosunun IV. grubunun (grup IVA) ana alt grubunun elemanlarının ikinci temsilcisi silikon Si'dir.
Doğada silikon, oksijenden sonra en çok bulunan ikinci kimyasal elementtir. Yer kabuğunun dörtte birinden fazlası bileşiklerinden oluşur. En yaygın silikon bileşiği silikon oksit (IV) SiO2'dir, diğer adı silikadır.
Doğada, pek çok çeşidi - kaya kristali ve ünlü mor formu - ametistin yanı sıra akik, opal, jasper, kalsedon, akik gibi süs ve yarı değerli olarak bilinen mineral kuvarsı (Şekil 158) oluşturur. taşlar. Sıradan ve kuvars kumu da silikon (IV) oksitten oluşur.
Pirinç. 158.
Dolomite gömülü kuvars kristalleri
İlkel insanlar silikon (IV) oksit (çakmaktaşı, kalsedon vb.) bazlı çeşitli minerallerden aletler yaptılar. Taş Devri'nin - çakmaktaşı aletlerin çağı - başlangıcını işaret eden, bu göze çarpmayan ve pek dayanıklı olmayan taş olan çakmaktaşıydı (Şek. 159). Bunun iki nedeni var: Çakmaktaşının yaygınlığı ve bulunabilirliği, ayrıca yontulduğunda keskin kesici kenarlar oluşturma yeteneği.
Pirinç. 159.
Taş Devri araçları
İkinci tip doğal silikon bileşikleri silikatlardır. Bunlar arasında en yaygın olanı alüminosilikatlardır (bu silikatların alüminyum kimyasal elementini içerdiği açıktır). Alüminosilikatlar arasında granit, çeşitli kil türleri ve mika bulunur. Alüminyum içermeyen bir silikat, örneğin yangına dayanıklı kumaşların yapıldığı asbesttir.
Silikon (IV) oksit SiO 2 bitki ve hayvan yaşamı için gereklidir. Bitki saplarına ve hayvanların koruyucu örtülerine güç verir (Şek. 160). Onun sayesinde kamışlar, kamışlar ve atkuyrukları süngü gibi sağlam durur, keskin saz yaprakları bıçak gibi kesilir, biçilmiş tarladaki anız iğne gibi batar, tahılların sapları tarlalardaki tarlaların ıslanmasına izin vermeyecek kadar sağlam olur. yağmurdan ve rüzgardan uzanın. Balık pulları, böcek kabukları, kelebek kanatları, kuş tüyleri ve hayvan kürkleri silika içerdiğinden dayanıklıdır.
Pirinç. 160.
Silikon (IV) oksit bitki gövdelerine ve hayvanların koruyucu kaplamalarına güç verir
Silikon bileşikleri insan saçına ve tırnaklarına pürüzsüzlük ve güç verir.
Silikon aynı zamanda daha düşük canlı organizmaların bir parçasıdır - diatomlar ve radyolaryanlar, silikadan eşsiz güzellikteki iskeletlerini oluşturan en hassas canlı madde yığınları (Şekil 161).
Pirinç. 161.
Diatomların (a) ve radyolaryanların (b) iskeletleri silikadan oluşur
Silikonun özellikleri. Güneş pili olan bir mikro hesap makinesi kullanıyorsunuz ve bu nedenle kristalin silikon hakkında bilginiz var. Bu bir yarı iletkendir. Metallerden farklı olarak sıcaklık arttıkça elektrik iletkenliği artar. Uydulara, uzay gemilerine, istasyonlara ve evlerin çatılarına güneş panelleri kurularak güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür. Başta silikon olmak üzere yarı iletken kristaller kullanırlar. Silikon güneş pilleri emilen güneş enerjisinin %10'una kadarını elektriğe dönüştürebilir.
Pirinç. 162.
Bir evin çatısında güneş pili
Silikon oksijende yanarak halihazırda bilinen silikon oksidi (IV) oluşturur:
Metal olmayan bir madde olan silikon, ısıtıldığında metallerle birleşerek silisitler oluşturur, örneğin:
Silisitler su veya asitler tarafından kolayca ayrışır ve silikon - silanın gaz halindeki bir hidrojen bileşiğini açığa çıkarır:
Hidrokarbonlardan farklı olarak silan havada kendiliğinden tutuşur ve yanarak silikon (IV) oksit ve su oluşturur:
Silanın CH4 metanla karşılaştırıldığında artan reaktivitesi, silikonun atom boyutunun karbonunkinden daha büyük olması, dolayısıyla Si-H kimyasal bağlarının C-H bağlarından daha az güçlü olmasıyla açıklanmaktadır.
Silikon, alkalilerin konsantre sulu çözeltileriyle reaksiyona girerek silikatlar ve hidrojen oluşturur:
Silikon, silikon (IV) oksitten magnezyum veya karbon ile indirgenerek elde edilir:
Silikon oksit (IV) veya silikon dioksit veya silika Si02, CO2 gibi asidik bir oksittir. Bununla birlikte, CO2'den farklı olarak moleküler değil atomik bir kristal kafesi vardır. Bu nedenle Si02 katı ve refrakter bir maddedir. Bildiğiniz gibi hidroflorik asit dışında suda ve asitlerde çözünmez, ancak yüksek sıcaklıklarda alkalilerle reaksiyona girerek silisik asit tuzları - silikatlar oluşturur:
Silikatlar ayrıca silikon (IV) oksidin metal oksitler veya karbonatlarla kaynaştırılmasıyla da elde edilebilir:
Sodyum ve potasyum silikatlara çözünür cam denir. Sulu çözeltileri iyi bilinen silikat tutkalıdır.
Silikat çözeltilerinden, üzerlerindeki daha güçlü asitlerin etkisiyle - hidroklorik, sülfürik, asetik ve hatta karbonik, silisik asit H2Si03 elde edilir (Şekil 163):
Pirinç. 163. Silikat iyonuna kalitatif reaksiyon
Bu nedenle H 2 SiO 3 çok zayıf bir asittir. Suda çözünmez ve reaksiyon karışımından jelatinimsi bir çökelti şeklinde düşer, bazen çözeltinin tüm hacmini kompakt bir şekilde doldurarak onu jöle veya jöleye benzer yarı katı bir kütleye dönüştürür. Bu kütle kuruduğunda, oldukça gözenekli bir madde oluşur - yaygın olarak adsorban olarak kullanılan silika jel - diğer maddelerin emicisi.
40 numaralı laboratuvar deneyi
Silisik asidin hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Silikon Uygulamaları. Silikonun yarı iletken malzemelerin yanı sıra aside dayanıklı alaşımların üretiminde kullanıldığını zaten biliyorsunuz. Kuvars kumu yüksek sıcaklıklarda kömürle kaynaştırıldığında, sertlik açısından elmastan sonra ikinci olan silisyum karbür SiC oluşur. Bu nedenle metal kesme makinelerinin kesicilerinin keskinleştirilmesinde ve değerli taşların parlatılmasında kullanılır.
Yüksek sıcaklıklara dayanabilen ve ani soğumaya maruz kaldığında çatlamayan erimiş kuvarstan çeşitli kuvars kimyasal cam eşyalar yapılır.
Silikon bileşikleri cam ve çimento üretiminin temelini oluşturur.
Sıradan pencere camı, Na20CaO6SiO2 formülüyle ifade edilebilecek bir bileşime sahiptir. Soda, kireç ve kum karışımının ergitilmesiyle özel cam fırınlarında üretilir.
Camın ayırt edici bir özelliği, yumuşama ve erimiş halde cam sertleştiğinde korunan herhangi bir şekli alabilme yeteneğidir. Sofra takımı ve diğer cam ürünlerinin üretimi buna dayanmaktadır.
Çeşitli katkı maddeleri cama ilave nitelikler kazandırır. Böylece kurşun oksit katılarak kristal cam elde edilir, krom oksit camı yeşil, kobalt oksit mavi vb. renklendirir (Şekil 164).
Pirinç. 164.
Renkli cam ürünler
Cam insanoğlunun en eski icatlarından biridir. Zaten 3-4 bin yıl önce Mısır, Suriye, Fenike ve Karadeniz bölgesinde cam üretimi gelişmişti.
Cam sadece zanaatkarların değil, sanatçıların da malzemesidir. Renkli cam elde etmeyi ve parçalarından mozaik yapmayı bilen Antik Roma ustaları yüksek mükemmelliğe ulaştı.
Pirinç. 165.
Notre Dame Katedrali, Chartres'taki vitray
Camdan yapılmış sanat eserleri herhangi bir büyük müzenin zorunlu nitelikleridir ve kiliselerin renkli vitray pencereleri ve mozaik paneller bunun canlı örnekleridir (Şek. 165). Rusya Bilimler Akademisi'nin St. Petersburg şubesinin binalarından birinde, Peter I'in M. V. Lomonosov tarafından yapılmış mozaik bir portresi bulunmaktadır (Şekil 166).
Pirinç. 166.
Peter I'in mozaik portresi
Camın uygulama alanları oldukça geniştir. Bu pencere, şişe, lamba, ayna camıdır; optik cam - gözlüklerden kamera gözlüklerine; Mikroskoplardan teleskoplara kadar sayısız optik aletin mercekleri.
Silikon bileşiklerinden elde edilen bir diğer önemli malzeme ise çimentodur. Kil ve kireçtaşının özel döner fırınlarda sinterlenmesiyle elde edilir.
Çimento tozu suyla karıştırılırsa, bir çimento macunu veya inşaatçıların dediği gibi yavaş yavaş sertleşen "çimento harcı" oluşur. Çimentoya dolgu maddesi olarak kum veya kırma taş eklendiğinde beton elde edilir. Betonun mukavemeti, içine demir bir çerçeve eklenirse artar - duvar panelleri, zemin blokları, köprü makasları vb.'nin yapıldığı betonarme elde edilir.
Silikat endüstrisi cam ve çimento üretir. Aynı zamanda silikat seramikler - tuğla, porselen (Şek. 167), toprak kaplar ve bunlardan yapılmış ürünler de üretmektedir.
Pirinç. 167.
Porselen
Silikonun keşfi. Eski zamanlarda insanlar günlük yaşamda silikon bileşiklerini yaygın olarak kullansa da, silikonun kendisi ilk kez 1824'te İsveçli kimyager J. Ya. Ancak silikon ondan 12 yıl önce J. Gay-Lussac ve L. Thénard tarafından elde edilmişti ancak silikon çok fazla yabancı maddeyle kirlenmişti.
Latince adı silisyum, Latince silex - “çakmaktaşı” kelimesinden gelir. Rusça "silikon" adı Yunanca krimnos - "uçurum, kaya" kelimesinden gelir.
Yeni kelimeler ve kavramlar
- Doğal silikon bileşikleri: silika, kuvars ve çeşitleri, silikatlar, alüminosilikatlar, asbest.
- Silikonun biyolojik önemi.
- Silikonun özellikleri: yarı iletken, oksijenle etkileşimi, metaller, alkaliler.
- Silan.
- Silikon(IV) oksit. Yapısı ve özellikleri: alkaliler, bazik oksitler, karbonatlar ve magnezyum ile etkileşimi.
- Silisik asit ve tuzları. Çözünür cam.
- Silikon ve bileşiklerinin uygulanması.
- Bardak.
- Çimento.
Bağımsız çalışma için görevler
Silikon IV oksit TU 6-09-3379-79
SiO2
Silika (silis, SiO2; enlem. silis) - silikon (IV) oksit. +1713…+1728 °C erime noktasına sahip, yüksek sertlik ve mukavemete sahip renksiz kristaller.
Silikon dioksit hemen hemen tüm karasal kayaların, özellikle diatomlu toprağın ana bileşenidir. Litosferin kütlesinin %87'si silika ve silikatlardan oluşur. İnsan kanında ve plazmasında silika konsantrasyonu ağırlıkça %0,001'dir.
Özellikler
- Asit oksitler grubuna aittir.
- Isıtıldığında bazik oksitler ve alkalilerle reaksiyona girer.
- Hidroflorik asitle reaksiyona girer.
- Si02, cam oluşturucu oksitler grubuna aittir, yani aşırı soğutulmuş erimiş cam oluşumuna eğilimlidir.
- En iyi dielektriklerden biri (kirlilik içermediği ve ısınmadığı sürece elektrik akımını iletmez).
Polimorfizm
Silikon dioksitin çeşitli polimorfları vardır.
Bunlardan dünya yüzeyinde en yaygın olanı - α-kuvars - trigonal sistemde kristalleşir. Normal koşullar altında, silikon dioksit çoğunlukla +573 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda geri dönüşümlü olarak β-kuvars'a dönüşen α-kuvars polimorfunda bulunur. Sıcaklığın daha da artmasıyla kuvars tridimit ve kristobalite dönüşür. Bu polimorflar yüksek sıcaklıklarda ve düşük basınçlarda stabildir.
Doğada silika grubuna ait opal, kalsedon, kuvarsin, lutesit, otijenik kuvars gibi formlar da vardır. İnce kesitteki opal (SiO 2 *nH 2 O) renksizdir, izotroptur, negatif bir kabartmaya sahiptir, deniz rezervuarlarında birikir ve birçok silisli kayanın bir parçasıdır. Kalsedon, kuvars, lutesit - SiO 2 - kriptokristalin kuvars çeşitleridir. Lifli agregatlar, rozetler, küreseller, renksiz, mavimsi, sarımsı oluştururlar. Bazı özelliklerde birbirlerinden farklıdırlar - kalsedon ve kuvarsin doğrudan yok olma özelliğine sahiptir, lutesit eğik tükenmeye sahiptir ve kalsedon negatif uzamaya sahiptir.
Yüksek sıcaklık ve basınçlarda, silikon dioksit önce koezite (Amerikalı kimyager Loring Coes tarafından 1953'te sentezlendi) ve daha sonra stishovite (1961'de S.M. Stishov tarafından sentezlendi ve 1962'de bir göktaşı kraterinde keşfedildi) dönüşür. [ kaynak belirtilmedi 2294 gün ] . Bazı çalışmalara göre stishovite mantonun önemli bir bölümünü oluşturuyor, bu nedenle Dünya'da hangi tür SiO2'nin en yaygın olduğu sorusunun henüz net bir cevabı yok.
Aynı zamanda amorf bir modifikasyona da sahiptir - kuvars camı.
Kimyasal özellikler
Silikon dioksit Si02, suyla reaksiyona girmeyen asidik bir oksittir.
Asitlere kimyasal olarak dayanıklıdır ancak hidrojen florür gazıyla reaksiyona girer:
ve hidroflorik asit:
Bu iki reaksiyon cam aşındırmada yaygın olarak kullanılmaktadır.
Si02, alkaliler ve bazik oksitlerin yanı sıra aktif metallerin karbonatları ile birleştirildiğinde, silikatlar oluşur - genel formül xH20 ySiO2'nin sabit bileşimi olmayan çok zayıf, suda çözünmeyen silisik asitlerin tuzları (oldukça sık) literatürde silisik olmayan asitlerden ve silisik asitten bahsedilmektedir, ancak aslında aynı maddeden bahsediyoruz).
Örneğin sodyum ortosilikat elde edilebilir:
kalsiyum metasilikat:
veya karışık kalsiyum ve sodyum silikat:
Pencere camı silikat Na 2 CaSi 6 O 14'ten (Na 2 O·CaO·6SiO2) yapılır.
Çoğu silikat sabit bir bileşime sahip değildir. Tüm silikatlardan yalnızca sodyum ve potasyum silikatlar suda çözünür. Bu silikatların sudaki çözeltilerine sıvı cam denir. Hidroliz nedeniyle bu çözeltiler oldukça alkali bir ortamla karakterize edilir. Hidrolize silikatlar, doğru olmayan ancak kolloidal çözeltilerin oluşumu ile karakterize edilir. Sodyum veya potasyum silikat çözeltileri asitleştirildiğinde, hidratlı silisik asitlerin jelatinimsi beyaz bir çökeltisi çöker.
Hem katı silikon dioksitin hem de tüm silikatların ana yapısal elemanı, silikon atomu Si'nin dört oksijen atomu O'dan oluşan bir tetrahedron ile çevrelendiği gruptur. Bu durumda, her oksijen atomu iki silikon atomuna bağlanır. Parçalar birbirine farklı şekillerde bağlanabilir. Silikatlar arasında fragmanlarındaki bağlantıların niteliğine göre ada, zincir, şerit, katmanlı, çerçeve ve diğerlerine ayrılırlar.
Fiş
Sentetik silikon dioksit, silikonun oksijen atmosferinde +400...+500 °C sıcaklığa ısıtılması ve silikonun SiO 2 dioksite oksitlenmesiyle üretilir. Yüksek sıcaklıklarda termal oksidasyonun yanı sıra.
Laboratuar koşullarında sentetik silikon dioksit, asitlerin, hatta zayıf asetik asidin çözünebilir silikatlar üzerindeki etkisiyle elde edilebilir. Örneğin:
silisik asit hemen suya ve çöken Si02'ye ayrışır.
Malzemenin yüksek saflığının gerekli olmadığı durumlarda kum formundaki doğal silika kullanılır.
Başvuru
Silikon dioksit cam, seramik, aşındırıcılar, beton ürünlerin üretiminde, silikon üretiminde, kauçuk üretiminde dolgu maddesi olarak, silika refrakter üretiminde, kromatografide vb. Kullanılır. Kuvars kristalleri piezoelektrik özelliklere sahiptir ve bu nedenle radyo mühendisliğinde, ultrasonik tesislerde ve çakmaklarda kullanılır. Amorf gözeneksiz silikon dioksit, gıda endüstrisinde topaklanmayı ve topaklanmayı önleyen bir yardımcı madde olarak E551, parafarmasötikler (diş macunları), ilaç endüstrisinde bir yardımcı madde olarak kullanılır (listelenmiştir) Farmakopelerin çoğunda), ayrıca bir gıda katkı maddesi veya enterosorbent olarak ilaç.
Yapay olarak üretilen silikon dioksit filmleri, mikro devrelerin ve diğer elektronik bileşenlerin üretiminde yalıtkan olarak kullanılır.
Ayrıca fiber optik kabloların üretiminde de kullanılır. Saf erimiş silika, içine bazı özel bileşenler eklenerek kullanılır.
Silika filament, sıvıyı iyi emdiği ve bobinin ısınmasıyla zarar görmediği için elektronik sigaraların ısıtma elemanlarında da kullanılır.
Yarı değerli taş olarak büyük berrak kuvars kristalleri kullanılır; renksiz kristallere kaya kristali, mor kristallere ametist, sarı kristallere sitrin denir.
Mikroelektronikte silikon dioksit ana malzemelerden biridir. Yalıtım katmanı olarak ve ayrıca koruyucu kaplama olarak kullanılır. Silikonun termal oksidasyonu, kimyasal buhar biriktirme ve magnetron püskürtme yoluyla ince filmler halinde elde edilir.
Gözenekli silikalar
Gözenekli silikalar çeşitli yöntemlerle elde edilir.
Silokrom, aerosil toplanarak silanın (SiH 4) yakılmasıyla elde edilir. Silokrom, yüksek saflık ve düşük mekanik mukavemet ile karakterize edilir. Spesifik yüzeyin karakteristik boyutu 60-120 m²/g'dir. Kromatografide, kauçuk dolgu maddesinde ve katalizde sorbent olarak kullanılır.
Silika jel, silisik asit jelinin kurutulmasıyla elde edilir. Silokromla karşılaştırıldığında daha düşük saflığa sahiptir ancak son derece gelişmiş bir yüzeye sahip olabilir: genellikle 300 m²/g'den 700 m²/g'ye kadar.
Silikon aerojel yaklaşık %99,8'i havadır ve 1,9 kg/m³'e kadar (hava yoğunluğunun yalnızca 1,5 katı) yoğunluğa sahip olabilir.
