Silikon 1823 yilda shved kimyogari Yens Yakob Berzelius tomonidan kashf etilgan va olingan.
Er qobig'ida kisloroddan keyin ikkinchi eng ko'p element (massa bo'yicha 27,6%). Murakkablarda topiladi.
|
Asosiy holatdagi kremniy atomining tuzilishi 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 |
Qo'zg'aluvchan holatdagi kremniy atomining tuzilishi 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 Oksidlanish darajasi: +4, -4. |
Kremniyning allotropiyasi
Amorf va kristall kremniy ma'lum.
Polikristalli kremniy
Kristal – metall yaltiroq, qattiqligi yuqori, mo‘rt, yarimo‘tkazgichli quyuq kulrang modda; r = 2,33 g/sm 3, t°pl. =1415°C; t° qaynatiladi. = 2680 ° S.
U olmosga o'xshash tuzilishga ega va kuchli kovalent aloqalarni hosil qiladi. Inert.
Amorf - jigarrang kukun, gigroskopik, olmosga o'xshash tuzilish, r = 2 g / sm 3, ko'proq reaktiv.
Silikon olish
1) Sanoat - ko'mirni qum bilan isitish:
2C + SiO 2 t ˚ → Si + 2CO
2) Laboratoriya – qumni magniy bilan isitish:
2Mg + SiO 2 t ˚ → Si + 2MgO Tajriba
Kimyoviy xossalari
Oddiy metall bo'lmagan, inert.
Reduktor sifatida:
1) kislorod bilan
Si 0 + O 2 t ˚ → Si +4 O 2
2) Ftor bilan (isitishsiz)
Si 0 + 2F 2 →SiF 4
3) uglerod bilan
Si 0 + C t ˚ → Si +4 C
(SiC - karborundum - qattiq; ishora va silliqlash uchun ishlatiladi)
4) Vodorod bilan o'zaro ta'sir qilmaydi.
Silan (SiH 4) metall silisidlarni kislota bilan parchalash natijasida olinadi:
Mg 2 Si + 2H 2 SO 4 → SiH 4 + 2MgSO 4
5) kislotalar bilan reaksiyaga kirishmaydi (Tfaqat gidroflorik kislota bilan Si+4 HF= SiF 4 +2 H 2 )
Faqat nitrat va gidroftorik kislotalar aralashmasida eriydi:
3Si + 4HNO3 + 18HF →3H2 + 4NO + 8H2O
6) Ishqorlar bilan (qizdirilganda):
Oksidlovchi sifatida:
7) metallar bilan (silitsidlar hosil bo'ladi):
Si 0 + 2Mg t ˚ →Mg 2 Si -4
Silikon elektronikada yarimo'tkazgich sifatida keng qo'llaniladi. Qotishmalarga kremniy qo'shilishi ularning korroziyaga chidamliligini oshiradi. Silikatlar, aluminosilikatlar va kremniy oksidi shisha va keramika ishlab chiqarish, shuningdek, qurilish sanoati uchun asosiy xom ashyo hisoblanadi.Texnologiyada silikon
Kremniy va uning birikmalarini qo'llash
Silan - SiH 4
Jismoniy xususiyatlar: Rangsiz gaz, zaharli, mp. = -185 ° C, t ° qaynatiladi. = -112 ° S.
Kremniy kislotasini tayyorlash
Kuchli kislotalarning silikatlarga ta'siri - Na 2 SiO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 SiO 3 ↓
Kimyoviy xossalari:
Qizdirilganda u parchalanadi: H 2 SiO 3 t ˚ → H 2 O + SiO 2
Silikat kislota tuzlari - silikatlar.
1) kislotalar bilan
Na 2 SiO 3 +H 2 O+CO 2 =Na 2 CO 3 +H 2 SiO 3
2) tuzlar bilan
Na 2 SiO 3 +CaCl 2 =2NaCl+CaSiO 3 ↓
3) Minerallarni tashkil etuvchi silikatlar tabiiy sharoitda suv va uglerod oksidi (IV) ta'sirida yo'q qilinadi - tog' jinslarining parchalanishi:
(K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2)(dala shpati) + CO 2 + 2H 2 O → (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O) (kaolinit (gil)) + 4SiO 2 (kremniy (qum)) + K2CO3
Kremniy birikmalarini qo'llash
Tabiiy kremniy birikmalari - qum (SiO 2) va silikatlar keramika, shisha va sement ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
|
Keramika |
|
|
Chinni= kaolin + gil + kvarts + dala shpati. Chinni vatani Xitoy bo'lib, u erda chinni 220 yilda ma'lum bo'lgan. 1746 yilda Rossiyada chinni ishlab chiqarish yo'lga qo'yildi.
|
Fayans - Italiyaning Faenza shahri nomidan. 14—15-asrlarda kulolchilik hunarmandchiligi rivojlangan. Sopol idishlar chinnidan o'zining yuqori gil miqdori (85%) va pastroq pishirish harorati bilan farq qiladi. |
MAVZU: Kremniy oksidi (VI). Kremniy kislotasi.
MAQSAD: Talabalar kremniy(VI) oksidning xossalarini va
uglerod va uning birikmalariga o'xshash kremniy kislotasi,
ularning xossalari moddaning tuzilishining natijasi ekanligiga ishonch hosil qiling;
Uskunalar: Na2SiO3, HCl, "Minerallar va jinslar" kolleksiyasi, PSHE.
Darslar davomida.
I . O tashkiliy moment.
II .Uy vazifasini tekshirish.
Yigitlar! Oxirgi darsda biz kremniyni o'rgandik, unga kimyoviy element va oddiy modda sifatida xususiyatlarni berdik. Tabiatda kremniy qayerda joylashganligini eslaysizmi? Silikon er qobig'idagi eng keng tarqalgan elementlardan biri bo'lib, kisloroddan keyin ikkinchi o'rinda turadi (26-27%). Kremniy toshlar shohligining asosiy elementidir. Silika SiO2 – qumning asosiy qismi, Al2O3 2SiO2 2H2O – kaolinit, gilning asosiy qismi,
K2O Al2O3 6SiO2 – dala shpati (ortoklaz). Aksariyat organizmlarda kremniy miqdori past. Biroq, ba'zi dengiz o'tlari ko'p miqdorda kremniy to'playdi - bu diatomlar; hayvonlar orasida kremniy gubkalarida ko'p kremniy mavjud.
Yigitlar! Kremniyning fizik xususiyatlari qanday?
Amorf va kristall kremniy ma'lum. Kristalli kremniy metall porlashiga ega, o'tga chidamli, juda qattiq, atom kristalli panjaraga ega va ahamiyatsiz elektr o'tkazuvchanligiga ega. (xona haroratida 1000 marta< чем у ртути). Температура плавления 14200С, температура кипения 26200С.
Kremniyning qoʻllanish sohalarini ayting.(Si koʻp qismi issiqlikka chidamliligi va kislotaga chidamliligi yuqori boʻlgan kremniyli poʻlatlarni olishda qoʻllaniladi. Kremniy kristallari yarim oʻtkazgichlar boʻlgani uchun ular rektifikator va tok kuchaytirgich sifatida, fotoelementlarda qoʻllaniladi).
Endi kremniyning kimyoviy xossalarini va uni laboratoriya va sanoatda ishlab chiqarishni qog'oz varaqlarida takrorlang.
III . Yangi materialni o'rganish.
1.SiO2 kristall panjarasining tuzilishi.
2.Tabiatda bo'lish.
3.Jismoniy xususiyatlar.
4. Kimyoviy xossalari.
5. Ilova.
6.Kremniy kislotasi.
1).Kristal panjaraning tuzilishiSiO2 .
SiO2 uglerodning analogidir. Ularning yuqori oksidlari CO2 va SiO2 dir. CO2 gaz, erish nuqtasi 56,60C, molekulyar kristall panjara, u bir-biri bilan bog'lanmagan alohida molekulalardan iborat va SiO2 qattiq, yuqori erish nuqtasi = 17280C, atom kristalli panjarasi bo'lib, unda har bir kremniy atomi mavjud. to'rt atom kislorod bilan bog'langan.
Shuning uchun kremniy oksidi bitta gigant molekulaga (SiO2) n ega, ammo belgilash qulayligi uchun biz SiO2 ni yozamiz.
2) Tabiatda bo'lish.
Barqaror kremniy birikmasi kremniy (VI) oksidi bo'lib, kremniy deb ataladi. U kristall, kriptokristal va amorf holatda uchraydi. Kristal holatida ko'proq SiO2.
SiO2 - kremniy
kristalli kriptokristalli amorf
(mineral - kvarts) (opal, jasper, agat, chaqmoqtosh) (shtepa)
Kristal - tabiatda kvarts minerali shaklida uchraydi. Kvars ham jinslarning bir qismi - granit va gneys. Oddiy qum kvartsning mayda donalaridan iborat. Sof qum oq, u kvarts qumi deb ataladi va oddiy daryo qumi tarkibida temir aralashmalari mavjud va shuning uchun sariq rangga ega. Shaffof individual kvarts kristallari tosh kristallidir. Nopokliklar bilan tosh kristalli rangli lilak ametist deb ataladi va jigarrang rangli - tutunli topaz. Ular zargarlik buyumlari. Eritilgan kvarts sovutilganda shaffof oynaga aylanadi. Kvarts shishasi ultrabinafsha nurlarini o'tkazmaydi.
Kriptokristal Silika birikmalariga opal, jasper, agat va chaqmoq toshlari kiradi. Opal va agat chiroyli ranglarga ega. Ular Moskva metrosini bezash uchun ishlatilgan. Flint qattiq mineral bo‘lib, urilganda o‘tkir qirrali bo‘laklarga bo‘linadi va bu insoniyat jamiyatining tarixiy rivojlanishida katta rol o‘ynagan. Bu mineral asboblar yasashda ishlatilgan.
Amorf SiO2 tabiatda kamroq tarqalgan. Ba'zi diatomlarning qobig'i amorf SiO2 dan qurilgan va bu qobiqlarning to'planishi joylarda katta konlarni hosil qiladi, ular infuzor tuproq yoki tripoli (diatomit) deb ataladi.
3) Fizik xususiyatlari.
SiO2 kristall qattiq moddadir.
4) Kimyoviy xossalari.
Umumiy:
a) haroratda ishqorlar bilan reaksiyaga kirishadi.
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
b) haroratda asosiy oksidlar bilan reaksiyaga kirishadi
SiO2 + CaO = CaSiO3
Maxsus.
a) suv bilan ta'sir qilmaydi.
b) harorat oshishi bilan tuzlardan ko'proq uchuvchi oksidlarni siqib chiqaradi.
CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2
v) gidroflorik kislota bilan reaksiyaga kirishadi
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O
tetraflorid
5) Ilova.
1.Kvars – shisha, kimyoviy shisha buyumlar ishlab chiqarish.
2.Trepel - qurilishda, issiqlik izolyatori va ovoz o'tkazmaydigan material sifatida.
3. Bezaklar.
4. Qum-ohakli g'isht ishlab chiqarish.
5.Keramika buyumlari.
6) kremniy kislotasi.
Eruvchanlik jadvaliga ko'ra, H2SiO3 bitta erimaydigan kislotadir.
Tuzlarining eritmalarini kislotalar bilan reaksiyaga kiritish orqali olish mumkin.
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
talaba cho'kindi
2Na++ SiO32- + 2H+ + 2Cl- = 2Na+ + 2Cl-+ H2SiO3↓
2H+ + SiO32- = H2SiO3↓
Suv bilan kremniy kislotasi kolloid eritmalar hosil qiladi. U kuchsizroq kislota, hatto karbonat kislotasidan ham kuchsizroq, mo'rt va qizdirilganda asta-sekin parchalanadi.
H2SiO3 = H2O + SiO2
VI. Mustahkamlash."Kremniy (VI) oksidi" filmining I qismini tomosha qilish
V. Uyga vazifa– konspekt, §35,36.
Muammo 1 qator.
Natriy karbonat tarkibida 3% temir aralashmalari bo'lgan 62 g kremniy oksidi bilan eritilganda qancha uglerod oksidi (VI) ajralib chiqadi (litrda).
Berilgan: 1 mol x
m (SiO2) = 62 g. Na2CO3+ SiO2= Na2SiO3 + CO2
Ѡ(taxminan) – 3% 1 mol 2 mol
V(CO2) - ? M (SiO2) = 28 + 32 = 60 g / mol
mch. V. = Ѡ mcolor / 100% = 97 62/100% = 60,14
y(SiO2) = m/M = 60,14/60 = 1 mol
y(SO2) = 1 mol
V(CO2) = Vm· y = 22,4 ·1 = 22,4 l.
Muammo II qator.
6,1 g natriy silikat olish uchun tarkibida 0,2 massa ulushli aralashmalar bo‘lgan qancha Si(IV) oksid kerak bo‘ladi?
Berilgan: x 0,05
m (Na2SiO3) = 6,1 g. SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
Ѡ(taxminan) =20% 1 mol 1 mol
m (SiO2) - ? M (SiO2) = 60 g/mol
M (Na2SiO3) = 122 g/mol
y (Na2SiO3) = m / M = 6,1 / 122 = 0,05 mol
y (SiO2) = 0,05 mol
m = M · y = 60 · 0,05 = 3 g.
100% - 20% = 80%
mts. V. = .mch. V. / Ѡ · 100% = 30 / 80 · 100 = 3,75 g.
Muammo III qator.
120 g SiO2 106 g Na2CO3 bilan oʻzaro taʼsirlashganda CO2 ajralib chiqadi. Bu gazning qanday massasi hosil bo'lgan?
Berilgan: 1mol x
m (SiO2) = 120g Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2
m (Na2CO3) = 106 g 1 mol 1 mol 1 mol
V (CO2) - ? M (Na2CO3) = 106 g/mol
M (SiO2) = 60 g/mol
M (CO2) = 44 g/mol
y (Na2CO3) = m / M = 106 / 106 = 1 mol (etarli emas)
y (SiO2) = 120/60 = 2 mol (g)
V(CO2) = 1 mol
m (CO2) = M · y = 44 · 1 = 44g.
D.I.Mendeleyev davriy sistemasining IV guruhi (IVA guruhi) asosiy kichik guruhi elementlarining ikkinchi vakili kremniy Si hisoblanadi.
Tabiatda kremniy kisloroddan keyin ikkinchi eng ko'p kimyoviy element hisoblanadi. Yer qobig'ining to'rtdan bir qismidan ko'prog'i uning birikmalaridan iborat. Eng keng tarqalgan kremniy birikmasi silikon oksidi (IV) SiO 2, uning boshqa nomi kremniydir.
Tabiatda u mineral kvartsni hosil qiladi (158-rasm), ularning ko'p navlari - tosh kristalli va uning mashhur binafsha shakli - ametist, shuningdek, agat, opal, jasper, kalsedon, karnelian, bezak va yarim qimmatbaho sifatida tanilgan. toshlar. Oddiy va kvarts qumi ham kremniy (IV) oksiddan iborat.
Guruch. 158.
Dolomitga o'rnatilgan kvarts kristallari
Ibtidoiy odamlar kremniy (IV) oksidi (chaqmoqtosh, kalsedon va boshqalar) asosidagi minerallar navlaridan asboblar yasashgan. Aynan chaqmoqtosh, bu ko'zga ko'rinmas va unchalik mustahkam bo'lmagan tosh tosh asri - chaqmoqtosh asboblar davrining boshlanishini belgilab berdi (159-rasm). Buning ikkita sababi bor: chaqmoqtoshning keng tarqalganligi va mavjudligi, shuningdek, maydalanganda o'tkir kesish qirralarini hosil qilish qobiliyati.
Guruch. 159.
Tosh davri asboblari
Tabiiy kremniy birikmalarining ikkinchi turi silikatlardir. Ular orasida eng keng tarqalgani aluminosilikatlardir (bu silikatlarda alyuminiy kimyoviy elementi borligi aniq). Aluminosilikatlarga granit, har xil turdagi gillar va slyuda kiradi. Alyuminiyni o'z ichiga olmaydigan silikat, masalan, asbest bo'lib, undan olovga chidamli matolar tayyorlanadi.
Silikon (IV) oksidi SiO 2 o'simliklar va hayvonlarning hayoti uchun zarurdir. U o'simliklarning poyalariga va hayvonlarning himoya qoplamalariga kuch beradi (160-rasm). Uning sharofati bilan qamishlar, qamishlar va otlar nayzadek mustahkam, pichoqdek kesilgan o‘tkir shingil barglari, o‘rilgan daladagi somon ignadek sanchiladi, donning poyalari shu qadar mustahkamki, dalalardagi dalalarga o‘t qo‘yishga imkon bermaydi. yomg'ir va shamoldan yotish. Baliq tarozilari, hasharotlar qobig'i, kapalak qanotlari, qushlarning patlari va hayvonlarning mo'ynalari mustahkamdir, chunki ular tarkibida kremniy oksidi mavjud.
Guruch. 160.
Silikon (IV) oksidi o'simlik poyalari va hayvonlarning himoya qoplamalariga kuch beradi
Silikon birikmalari inson sochlari va tirnoqlariga silliqlik va kuch beradi.
Kremniy shuningdek, pastki tirik organizmlarning bir qismi - diatomlar va radiolar, tirik materiyaning eng nozik bo'laklari bo'lib, kremniydan o'zlarining beqiyos go'zal skeletlarini yaratadi (161-rasm).
Guruch. 161.
Diatomlar (a) va radiolar (b)larning skeletlari kremniydan iborat
Kremniyning xossalari. Siz quyosh batareyasi bilan mikrokalkulyatordan foydalanasiz va shuning uchun kristalli kremniy haqida tushunchaga egasiz. Bu yarimo'tkazgich. Metalllardan farqli o'laroq, uning elektr o'tkazuvchanligi harorat oshishi bilan ortadi. Quyosh panellari sun'iy yo'ldoshlar, kosmik kemalar, stantsiyalar va uylarning tomlariga o'rnatiladi (162-rasm), quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantiradi. Ular yarimo'tkazgich kristallaridan, birinchi navbatda, kremniydan foydalanadilar. Silikon quyosh xujayralari so'rilgan quyosh energiyasining 10 foizini elektr energiyasiga aylantira oladi.
Guruch. 162.
Uyning tomidagi quyosh batareyasi
Silikon kislorodda yonib, allaqachon ma'lum bo'lgan kremniy oksidini (IV) hosil qiladi:
Metall bo'lmagan kremniy qizdirilganda metallar bilan qo'shilib, silisidlar hosil qiladi, masalan:
Silitsidlar suv yoki kislotalar ta'sirida oson parchalanib, silikon - silanning gazsimon vodorod birikmasini chiqaradi:
Uglevodorodlardan farqli o'laroq, silan havoda o'z-o'zidan yonadi va kremniy (IV) oksidi va suv hosil qilish uchun yonadi:
CH4 metan bilan solishtirganda silanning reaktivligining oshishi kremniyning atom hajmi uglerodnikidan kattaroq ekanligi bilan izohlanadi, shuning uchun Si-H kimyoviy bog'lanishlari C-H aloqalariga qaraganda kamroq kuchli.
Silikon ishqorlarning konsentrlangan suvli eritmalari bilan reaksiyaga kirishib, silikatlar va vodorod hosil qiladi:
Kremniy kremniy (IV) oksididan magniy yoki uglerod bilan qaytarilishi natijasida olinadi:
Kremniy oksidi (IV) yoki kremniy dioksidi yoki CO 2 kabi kremniy SiO 2 kislotali oksiddir. Biroq, CO2 dan farqli o'laroq, u molekulyar emas, balki atomik kristall panjaraga ega. Shuning uchun SiO 2 qattiq va o'tga chidamli moddadir. U suvda va kislotalarda erimaydi, siz bilganingizdek, gidroflorik kislotadan tashqari, lekin u yuqori haroratlarda ishqorlar bilan reaksiyaga kirishib, kremniy kislotasi tuzlarini - silikatlarni hosil qiladi:
Silikatlarni kremniy (IV) oksidini metall oksidlari yoki karbonatlari bilan birlashtirish orqali ham olish mumkin:
Natriy va kaliy silikatlari eruvchan shisha deb ataladi. Ularning suvli eritmalari taniqli silikat elimdir.
Silikat eritmalaridan kuchliroq kislotalar ta'sirida - xlorid, sulfat, sirka va hatto karbonat, kremniy kislotasi H 2 SiO 3 olinadi (163-rasm):
Guruch. 163. Silikat ioniga sifatli reaksiya
Shuning uchun H 2 SiO 3 juda kuchsiz kislotadir. U suvda erimaydi va reaksiya aralashmasidan jelatinli cho'kma shaklida tushadi, ba'zan eritmaning butun hajmini ixcham to'ldiradi va uni jele yoki jelega o'xshash yarim qattiq massaga aylantiradi. Bu massa quriganida yuqori darajada g'ovakli modda - adsorbent sifatida keng qo'llaniladigan silikagel - boshqa moddalarni yutish vositasi hosil bo'ladi.
Laboratoriya tajribasi No 40
Kremniy kislotasini olish va uning xossalarini o'rganish
Silikon ilovalari. Siz allaqachon bilasizki, kremniy yarimo'tkazgichli materiallarni, shuningdek kislotaga chidamli qotishmalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kvars qumini ko'mir bilan yuqori haroratda eritganda silikon karbid SiC hosil bo'ladi, u qattiqligi bo'yicha olmosdan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Shuning uchun u metall kesish dastgohlarining to'sarlarini charxlash va qimmatbaho toshlarni silliqlash uchun ishlatiladi.
Eritilgan kvartsdan turli xil kvarts kimyoviy shisha idishlari tayyorlanadi, ular yuqori haroratga bardosh bera oladi va to'satdan soviganida yorilib ketmaydi.
Silikon birikmalari shisha va tsement ishlab chiqarish uchun asos bo'lib xizmat qiladi.
Oddiy oyna oynasi Na 2 O CaO 6 SiO 2 formulasi bilan ifodalanishi mumkin bo'lgan tarkibga ega. U maxsus shisha pechlarda soda, ohaktosh va qum aralashmasini eritib ishlab chiqariladi.
Shishaning o'ziga xos xususiyati yumshatish va erigan holatda shisha qattiqlashganda saqlanib qolgan har qanday shaklni olish qobiliyatidir. Idish va boshqa shisha buyumlar ishlab chiqarish ham shunga asoslangan.
Har xil qo'shimchalar shishaga qo'shimcha sifatlar beradi. Shunday qilib, qo'rg'oshin oksidini kiritish orqali kristall shisha olinadi, xrom oksidi shishani yashil rangga, kobalt oksidi ko'k rangga va boshqalarga rang beradi (164-rasm).
Guruch. 164.
Rangli shisha buyumlar
Shisha insoniyatning eng qadimgi ixtirolaridan biridir. 3-4 ming yil oldin shisha ishlab chiqarish Misr, Suriya, Finikiya va Qora dengiz mintaqasida rivojlangan.
Shisha nafaqat hunarmandlar, balki rassomlar uchun ham materialdir. Qadimgi Rim ustalari rangli oynalarni qanday olishni va ularning qismlaridan mozaika yasashni biladigan yuksak mukammallikka erishdilar.
Guruch. 165.
Chartresdagi Notr-Dam soboridagi vitrajlar
Shishadan yasalgan san'at asarlari har qanday yirik muzeyning majburiy atributlari bo'lib, cherkovlarning rangli vitrajlari va mozaik panellari bunga yorqin misoldir (165-rasm). Rossiya Fanlar akademiyasining Sankt-Peterburg filiali binolaridan birida Pyotr I ning M. V. Lomonosov tomonidan chizilgan mozaik portreti (166-rasm).
Guruch. 166.
Pyotr I ning mozaik portreti
Shishani qo'llash sohalari juda keng. Bu deraza, shisha, chiroq, oyna oynasi; optik oyna - ko'zoynakdan kamera ko'zoynaklariga; son-sanoqsiz optik asboblarning linzalari - mikroskoplardan teleskoplargacha.
Kremniy birikmalaridan olingan yana bir muhim material tsementdir. Loy va ohaktoshni maxsus aylanma pechlarda sinterlash orqali olinadi.
Agar tsement kukuni suv bilan aralashtirilsa, tsement pastasi hosil bo'ladi yoki quruvchilar uni "tsement ohak" deb atashadi, bu esa asta-sekin qattiqlashadi. Qum yoki ezilgan tosh tsementga plomba sifatida qo'shilsa, beton olinadi. Agar unga temir ramka kiritilsa, betonning mustahkamligi ortadi - temir-beton olinadi, undan devor panellari, pol bloklari, ko'prik trusslari va boshqalar tayyorlanadi.
Silikat sanoati shisha va sement ishlab chiqaradi. Bundan tashqari, silikatli keramika - g'isht, chinni (167-rasm), sopol idishlar va ulardan tayyorlangan buyumlar ishlab chiqariladi.
Guruch. 167.
Chinni
Kremniyning kashfiyoti. Qadim zamonlarda odamlar kremniy birikmalaridan kundalik hayotda keng foydalanishgan bo'lsa-da, kremniyning o'zi birinchi marta 1824 yilda shved kimyogari J. Ya. Berzelius tomonidan olingan. Biroq, undan 12 yil oldin, kremniy J. Gay-Lyussak va L. Thénard tomonidan olingan, ammo u aralashmalar bilan juda ifloslangan.
Lotincha silisium nomi lotincha silex - "chaqmoq tosh" so'zidan kelib chiqqan. Ruscha "kremniy" nomi yunoncha krimnos - "jar, tosh" so'zidan kelib chiqqan.
Yangi so'zlar va tushunchalar
- Tabiiy kremniy birikmalari: silika, kvarts va uning navlari, silikatlar, aluminosilikatlar, asbest.
- Kremniyning biologik ahamiyati.
- Kremniyning xossalari: yarim o'tkazgich, kislorod, metallar, ishqorlar bilan o'zaro ta'siri.
- Silan.
- Silikon (IV) oksidi. Uning tuzilishi va xossalari: ishqorlar, asosiy oksidlar, karbonatlar va magniy bilan o'zaro ta'siri.
- Kremniy kislotasi va uning tuzlari. Eriydigan shisha.
- Kremniy va uning birikmalarini qo'llash.
- Shisha.
- Sement.
Mustaqil ish uchun topshiriqlar
Silikon IV oksidi TU 6-09-3379-79
SiO2
Silika (silika, SiO2; lat. silika) - kremniy (IV) oksidi. Erish nuqtasi +1713…+1728 °C bo'lgan rangsiz kristallar, yuqori qattiqlik va kuchga ega.
Kremniy dioksidi deyarli barcha quruqlik jinslarining, xususan, diatomli erning asosiy tarkibiy qismidir. Litosfera massasining 87% kremniy va silikatlardan iborat. Inson qonida va plazmasida silika konsentratsiyasi og'irlik bo'yicha 0,001% ni tashkil qiladi.
Xususiyatlari
- Kislota oksidlari guruhiga kiradi.
- Qizdirilganda asosiy oksidlar va ishqorlar bilan reaksiyaga kirishadi.
- Hidroflorik kislota bilan reaksiyaga kirishadi.
- SiO 2 shisha hosil qiluvchi oksidlar guruhiga kiradi, ya'ni o'ta sovutilgan eritma - shisha hosil bo'lishiga moyil.
- Eng yaxshi dielektriklardan biri (agar u aralashmalar bo'lmasa va qizib ketmasa, u elektr tokini o'tkazmaydi).
Polimorfizm
Silikon dioksid bir nechta polimorfik modifikatsiyaga ega.
Ulardan yer yuzasida eng keng tarqalgani - a-kvars trigonal sistemada kristallanadi. Oddiy sharoitlarda kremniy dioksidi ko'pincha a-kvars polimorfida topiladi, u +573 ° C dan yuqori haroratlarda teskari b-kvarsga aylanadi. Haroratning yanada oshishi bilan kvarts tridimit va kristobalitga aylanadi. Ushbu polimorflar yuqori haroratlarda va past bosimlarda barqarordir.
Tabiatda kremniy guruhiga kiruvchi opal, kalsedon, kvartsin, lutesit, autigen kvarts shakllari ham mavjud. Yupqa kesimdagi opal (SiO 2 *nH 2 O) rangsiz, izotrop, manfiy relyefga ega, dengiz suv havzalarida choʻkadi va koʻplab kremniyli jinslarning bir qismidir. Kalsedon, kvarts, lutesit - SiO 2 - kvartsning kriptokristalli navlari. Ular tolali agregatlar, rozetlar, sferulitlar hosil qiladi, rangsiz, zangori, sarg'ish. Ular bir-biridan ayrim xossalari bilan farqlanadi - kalsedon va kvartsin to'g'ridan-to'g'ri yo'q bo'lib ketadi, lutesit qiya so'nish xususiyatiga ega, kalsedon esa manfiy cho'zilish xususiyatiga ega.
Yuqori harorat va bosimlarda kremniy dioksidi dastlab koezitga (1953 yilda amerikalik kimyogar Loring Koes tomonidan sintez qilingan), so'ngra stishovitga (1961 yilda S. M. Stishov tomonidan sintez qilingan va 1962 yilda meteorit kraterida topilgan) aylanadi. [ manba aniqlanmagan 2294 kun ]. Ba'zi tadqiqotlarga ko'ra, stishovit mantiyaning muhim qismini tashkil qiladi, shuning uchun SiO 2 ning qaysi turi Yerda eng keng tarqalganligi haqidagi savolga hali aniq javob yo'q.
Shuningdek, u amorf modifikatsiyaga ega - kvarts oynasi.
Kimyoviy xossalari
Silikon dioksid SiO 2 kislotali oksid bo'lib, suv bilan reaksiyaga kirishmaydi.
Kimyoviy jihatdan kislotalarga chidamli, ammo vodorod ftorid gazi bilan reaksiyaga kirishadi:
va gidroflorik kislota:
Bu ikki reaksiya shisha qirqish uchun keng qo'llaniladi.
SiO 2 ishqorlar va asosiy oksidlar, shuningdek faol metallarning karbonatlari bilan eritilganda silikatlar hosil bo'ladi - xH 2 O ySiO 2 umumiy formulasining doimiy tarkibi bo'lmagan juda zaif, suvda erimaydigan kremniy kislotalarining tuzlari (ko'pincha adabiyotda kremniy bo'lmagan kislotalar va kremniy kislotasi eslatib o'tilgan, garchi aslida biz bir xil modda haqida gapiramiz).
Masalan, natriy ortosilikat olinishi mumkin:
kaltsiy metasilikat:
yoki aralash kaltsiy va natriy silikat:
Deraza oynasi silikat Na 2 CaSi 6 O 14 (Na 2 O · CaO · 6SiO2) dan tayyorlanadi.
Aksariyat silikatlar doimiy tarkibga ega emas. Barcha silikatlardan faqat natriy va kaliy silikatlari suvda eriydi. Ushbu silikatlarning suvdagi eritmalari suyuq shisha deb ataladi. Gidroliz tufayli bu eritmalar yuqori ishqoriy muhit bilan tavsiflanadi. Gidrolizlangan silikatlar haqiqiy emas, balki kolloid eritmalar hosil bo'lishi bilan tavsiflanadi. Natriy yoki kaliy silikatlarining eritmalari kislotalanganda, gidratlangan kremniy kislotalarning jelatinsimon oq cho'kmasi cho'kadi.
Ham qattiq kremniy dioksidi, ham barcha silikatlarning asosiy strukturaviy elementi guruh bo'lib, unda kremniy atomi Si to'rtta kislorod atomidan iborat tetraedr bilan o'ralgan O. Bu holda, har bir kislorod atomi ikkita kremniy atomiga bog'langan. Fragmanlar bir-biriga turli yo'llar bilan ulanishi mumkin. Silikatlar orasida ularning bo'laklaridagi bog'lanishlarning tabiatiga ko'ra, ular orol, zanjir, lenta, qatlamli, ramka va boshqalarga bo'linadi.
Kvitansiya
Sintetik kremniy dioksidi kremniyni kislorodli atmosferada +400...+500 °C haroratgacha qizdirish orqali ishlab chiqariladi, kremniy esa SiO 2 dioksidigacha oksidlanadi. Shuningdek, yuqori haroratlarda termal oksidlanish.
Laboratoriya sharoitida sintetik kremniy dioksidi kislotalarning, hatto kuchsiz sirka kislotasining eruvchan silikatlarga ta'sirida ham olinishi mumkin. Masalan:
kremniy kislotasi darhol suvga va cho'kmaga tushadigan SiO 2 ga parchalanadi.
Qum shaklidagi tabiiy silika materialning yuqori tozaligi talab qilinmaydigan joylarda qo'llaniladi.
Ilova
Kremniy dioksidi shisha, keramika, abraziv materiallar, beton buyumlar ishlab chiqarishda, kremniy ishlab chiqarishda, kauchuk ishlab chiqarishda to'ldiruvchi sifatida, kremniy o'tga chidamli materiallar ishlab chiqarishda, xromatografiyada va boshqalarda ishlatiladi.Kvars kristallari pyezoelektrik xususiyatlarga ega va shuning uchun radiotexnika, ultratovush qurilmalari va zajigalkalarda qo'llaniladi .Amorf g'ovak bo'lmagan kremniy dioksidi oziq-ovqat sanoatida E551 yordamchi moddasi sifatida qo'llaniladi, u kekiklash va pishishni oldini oladi, parafarmatsevtika (tish pastalari), farmatsevtika sanoatida yordamchi modda (ro'yxatda keltirilgan) ko'pgina farmakopeyalarda), shuningdek, oziq-ovqat qo'shimchasi yoki enterosorbent sifatida dori.
Sun'iy ravishda ishlab chiqarilgan silikon dioksid plyonkalari mikrosxemalar va boshqa elektron komponentlarni ishlab chiqarishda izolyator sifatida ishlatiladi.
Optik tolali kabellarni ishlab chiqarish uchun ham ishlatiladi. Sof eritilgan kremniy oksidi ba'zi maxsus ingredientlar qo'shilgan holda ishlatiladi.
Silika filamenti elektron sigaretaning isitish elementlarida ham qo'llaniladi, chunki u suyuqlikni yaxshi singdiradi va lasan isishi ostida yiqilmaydi.
Yarim qimmatbaho toshlar sifatida katta shaffof kvarts kristallari ishlatiladi; rangsiz kristallar tosh kristall, binafsha rangli kristallar ametistlar, sariq kristallar esa sitrin deb ataladi.
Mikroelektronikada kremniy dioksidi asosiy materiallardan biridir. U izolyatsion qatlam sifatida, shuningdek, himoya qoplamasi sifatida ishlatiladi. U kremniyning termal oksidlanishi, kimyoviy bug'larning cho'kishi va magnetronning sochilishi orqali yupqa plyonkalar shaklida olinadi.
Gözenekli silikalar
Gözenekli silikalar turli usullar bilan olinadi.
Siloxrom aerosilni yig'ish orqali olinadi, bu esa o'z navbatida silanni yoqish orqali olinadi (SiH 4). Siloxrom yuqori tozaligi va past mexanik kuchi bilan ajralib turadi. Maxsus sirtning xarakterli kattaligi 60-120 m² / g ni tashkil qiladi. Xromatografiya, rezina plomba va katalizda sorbent sifatida ishlatiladi.
Silikagel kremniy kislotasi jelini quritish orqali olinadi. Siloxrom bilan solishtirganda, u pastroq tozalikka ega, lekin juda rivojlangan sirtga ega bo'lishi mumkin: odatda 300 m² / g dan 700 m² / g gacha.
Silikon aerojel taxminan 99,8% havodan iborat bo'lib, zichligi 1,9 kg / m³ gacha (havo zichligidan atigi 1,5 baravar ko'p) bo'lishi mumkin.
