Compoziția chimiei de siliciu. Optimizarea unei noi metode de obținere a siliciului curat
Pentru a izola siliciul curat, chimistii conduc un nisip cuarț cu magneziu. De asemenea, siliciul este plătit la temperaturi ridicate și chiar "crescut". Metoda Czokralsky permite utilizarea presiunii, a temperaturii și a compusului de siliciu pentru a obține cristale de substanță pură.
Viaţă
Compușii de siliciu sunt utilizați în mod activ în fermă și fermă umană, în industrie. Nisipul de cuarț este utilizat în obținerea sticlei și a cimentului. Industria silicată este numită astfel în onoarea lui Silicon, "al doilea nume" din care "silicium". Silicii sunt utilizați în agriculturăAtunci când fertilizați solul. De asemenea, lipiciul de silicat este, de asemenea, obținut pe baza compușilor de siliciu.Radioelectronică
Siliconul are proprietăți electronice radio unice. Siliconul curat este un semiconductor. Aceasta înseamnă că poate efectua curent în anumite condiții atunci când zona de conducere este mică. Dacă zona de conducere este mare, semiconductorul de siliciu se transformă într-un izolator de siliciu.Proprietățile semiconductoare ale siliciului non-metallol au condus la crearea unui tranzistor. Tranzistorul este un dispozitiv care vă permite să controlați tensiunea și puterea curentă. Spre deosebire de conductorii liniari, tranzistorii de siliciu au trei elemente principale - un colector, "colectarea" actuală, baze de date și emițător, curentul de întărire. Apariția tranzistorului a provocat un "boom electronic", a condus la crearea primelor computere și aparate de uz casnic.
Calculatoare
Succesurile lui Silicon în Electronică nu au rămas neobservate în tehnicianul de calculator. La început, procesoarele au dorit să facă din semiconductorii tipici "scumpi", de exemplu, Germania. Cu toate acestea, prețul său ridicat nu a permis să pună producția de plăci din Germania pe flux. Apoi, șuruburile de la IBM au decis să riscă și să încerce ca un material pentru "inima" sistemului de siliciu. Rezultatele nu au făcut-o să aștepte.Panourile de siliciu s-au dovedit a fi destul de ieftine, ceea ce a fost deosebit de important la începutul generației industriei de calculatoare, când a existat o mulțime de căsătorie și puțini potențiali cumpărători.
Astăzi, microcircurile de siliciu domină industria calculatoarelor. Curățați cristalele de siliciu pentru procesoare și controlere au învățat să crească în condiții de fabrică, materialul este ușor de operat. Și principalul lucru - Silicon a permis dublul numărului de elemente de la procesor la fiecare doi ani (legea Moore). Astfel, pe schema de siliciu de aceeași mărime, tot mai mulți tranzistori și alte elemente logice devin din ce în ce mai mult. Silicon a permis să facă tehnologia de informație Cât mai eficient mai eficient.
Curs de lucru pe tema:
Optimizarea noii metode de primire
curățați siliciul.
Pregătit: Coastal Daniel
Subbotin dmitri.
Lider:
moscova. Sunz Moscova Universitatea de Stat
2012.
Introducere
Tema obținerii siliciului policristalinic de către aluminotmie este relevantă pentru faptul că prevede luarea în considerare a unei noi metode de producere a siliciului policristalin fără costurile extinse de resurse materiale și de timp. Produsul produs de această metodă poate fi o materie primă ieftină pentru prelucrare ulterioară.
Această lucrare este nouă prin faptul că utilizează cea mai ușoară, metodă neutilizată anterior pentru obținerea siliciului curat.
În viitor, în cadrul funcționării, produsul necesar va fi obținut - siliciu policristalin, metoda de recuperare a dioxidului de siliciu prin aluminiu.
Sarcini de lucru:
1. Analiza metodelor moderne de obținere a siliciului;
2. Optimizarea noii metode de obținere a produsului final.
Siliciu ca element.
Siliciu în natură.
Conform prevalenței în crusta Pământului de siliciu, printre toate elementele, este locul al doilea (după oxigen). Siliconul reprezintă 27,7% din masa crustei Pământului. Siliconul face parte din câteva sute de silicați naturali diferiți. Printre acestea, al4 (OH) 8 caolinit, topaz al2 (Si04) Fe2, aluminosilicați (spass de câmp, mica, minerale de argilă etc.). Răspândită și silice sau oxid de siliciu (IV) - Si02 (nisipul râului, cuarț, flint etc.), ceea ce reprezintă aproximativ 12% din crusta Pământului (în masă). În forma liberă de siliciu în natură nu este găsită. Siliconul Si02 este, de asemenea, inclus în compoziția organismelor de plante și animale.
Proprietățile chimice și fizice ale siliciului.
Silicon (siliciu) Si, element chimic IV Grup sistem periodic, Numărul atomic 14, greutatea atomică 28.0855. Se compune din trei izotopi stabili (92,27%), (4,68%) și (3,05%). Configurarea carcasei electronice exterioare a atomului de siliciu -; Gradul de oxidare a siliciului este +4 ca cel mai stabil, precum și +3, +2 și +1. Radius atomic -0,133, Radius Ion - 0,040 nm cu un număr de coordonare 4 și 0,054 nm cu un număr de coordonare 6), o rază covalentă este de 0,1175 nm.
Siliconul compact este o substanță gri-gri, cu o sclipire metalică. Lattice de cristal de modificare stabilă a centrului cubic Grazent, tipul de diamant. (A se vedea Anexa.) La presiuni mari, există și alte modificări polimorfe: la 20 GPA - siliciu I cu o zăbrească tetragonală, peste 20 GPA - siliciu II cu grila cubică și siliciu III cu o grilă hexagonală. În condiții normale, silicon fragil și la temperaturi de peste 800 ° C devine din plastic. Proprietățile electrofizice ale siliciului depind de natura și concentrarea impurităților prezente și defecte structurale. Pentru a obține monocristale de siliciu cu conductivitate gaura, utilizați aditivi de aliaj B, Al, GA, în, cu conductivitate electronică - P, ca, SB. Impuritățile au, cu, Fe, Mn, V și alții reduc în mod semnificativ durata de viață a transportatorilor curenți în monocristalele de siliciu. Solubilitatea maximă a impurităților în siliciu este observată la o temperatură de ° C. Proprietățile electrice ale siliciului pot fi schimbate puternic în timpul procesării termice. Astfel, încălzirea cristalelor unice care conțin oxigen, până la 400-500 ° C conduce la o creștere a conductivității electronice și cu încălzire secvențială la ° C, acest efect dispare. De obicei, tratamentul termic duce la o reducere semnificativă a duratei de viață a vorbitorului curent.
La temperaturi scăzute, siliciul este inert din punct de vedere chimic, dar când este încălzit, reactivitatea sa crește brusc. În special siliciul topit activ. Numărul de coordonare al atomului de siliciu 4, uneori 6, de exemplu, în fluorosilicații care conțin anion. Compușii în care siliciul este bivalent formal, aparent conține conexiunea Si-Si și, de regulă, polimer. Datorită filmului de oxid rezistent la siliciu care se formează pe suprafață, chiar și la temperaturi ridicate. Siliconul amorf are capacitatea de a dizolva cantități semnificative de gaze diferite, în special H2. În acest caz, o soluție solidă este formată cu un conținut de hidrogen de până la 47%, numit L-SI: H, care are proprietăți semiconductoare. Cu azot mai mare la o temperatură de 1000 ° C, siliciu siliciu nitrură SI3N4, cu fosfură de fosfor, cu arsenic - SIS2 și arseenide SIS, cu carbură de siliciu silicon, cu bor - Bordice rezistente la termodic și chimic SIB3, SIB6 și SIB12. Majoritatea metalelor dau siliciuri de mare parte refractare.
Proprietățile biologice ale siliciului.
Pentru unele organisme, siliciul este un element biogen important. Face parte din formațiunile de susținere din plante și scheletice - la animale. În cantități mari de siliciu, organismele marine sunt concentrate - diatome de alge, radolaria, bureți. Fabricul de țesătură musculară conține (1-2) ·% siliciu, țesut osos - 17 ·%, sânge - 3,9 mg / l. Cu alimente în corpul uman zilnic vine până la 1 g de siliciu.
Compușii de siliciu nu sunt otrăviți, ci inhalarea particulelor foarte dispersate, ambii silicați și dioxid de siliciu formate, de exemplu, cu lucrări explozive, atunci când rasele de conducere în mine, în timpul funcționării dispozitivelor de sablare este extrem de periculoasă. Microparticulele Si02 care au căzut în plămâni sunt cristalizate în ele, iar brațele cristaline distrug țesutul pulmonar și provoacă boală severă - silicos.
Obțineți un text completIstoria aplicației
Compușii naturali ai dioxidului de siliciu - siliciu - sunt cunoscuți de foarte mult timp. Antic bine știau stras, sau cuarț, precum și pietre prețioase, care sunt vopsite în cuarț de culori diferite (ametist, cuarț fumător, calcedony, chrysoprase, topaz, onix, etc.) de la siliciu în timpuri preistorice au făcut primele arme de piatră - sfaturi Pentru săgeți și copii, răzuitoare, foc. Pentru secolele 5, flăcările au fost folosite pentru incendiarul de praf de pușcă în arme și arme, deoarece, când a suflat scaunele despre flint, a fost arsă o scânteie de lungă durată. Există dovezi că războinicii lui Alexandru Macedonsky, părăsind campania, au trebuit să aibă o pungă plină de siliciu cu ei, iar Petru am insistat și Peter I. Ambii comandanți știau despre proprietățile siliciului pentru a purifica apa. În Rusia, siliciul a fost făcut pentru a afla fundul puțurilor pentru a curăța apa. Utilizarea compușilor de siliciu asociată cu prelucrarea acestora este fabricarea de sticlă - a început încă Egiptul antic Aproximativ 3000 de ani bc e.
Numele siliciei sau Kizelului (Kiesel, Flint) a fost sugerat de Berzelius. Chiar, Thomson a oferit numele siliconului (siliciu), adoptat în Anglia și Statele Unite, prin analogie cu bor (Borbon) și carbon (carbon). Cuvântul siliciului (siliciu) provine din silice (silice); Sfârșitul "A" a fost luat în secolele XVIII și XIX. Pentru desemnarea terenurilor (silice, aluminia, thoria, terbia, glucina, cadmia etc.). La rândul său, cuvântul silice este legat de lat. Silex (puternic, flint).
Numele rus al siliciului provine din cuvintele slave de viță de vie, Kremitics, Strong, Condet, Cessica (Hit Fier Despre centura pentru obținerea scântei) și altele. În literatura chimică rusă devreme xix. în. Există nume "silice" (Zakharov, 1810), "Silia" (Solovyov, Dvigubsky, 1824), "Flint" (temeri, 1825), "silice" (Iovsky, 1827), "Silice" și "Silicon" (Hess , 1831).
Siliconul elementar a fost obținut numai în secolul al XIX-lea, deși încercările de a descompune silice au fost luate de Shehele și Lavoisier, Davy (folosind postul Voltov), \u200b\u200bhomosexualul Lousak și Trenar (calea chimică). Britzelius, căutând să se descompună silice, la încălzit într-un amestec cu o pulbere de fier și un cărbune până la 1500 ° C și a primit Ferosilica. Numai în 1823, în timpul studiilor compușilor acidului de gurare, inclusiv SIF4, a primit siliciu amorf liber ("silice radicală") interacțiunea fluorurii de siliciu și vapori de potasiu. Sfântul Clare Deville în 1855 a primit siliciu cristalin.
Utilizarea siliciului în industria modernă.
Până în prezent, Silicon a fost larg răspândit în multe domenii ale industriei.
Siliconul tehnic găsește aplicații ca materii prime pentru industriile metalurgice. Se folosește ca o componentă a aliajelor (bronz, silimină); deoxidizator la topirea fontei; Proprietățile metalelor sau ale elementului de aliere, de exemplu, adăugarea unei anumite cantități de siliciu în producția de oțeluri de transformator mărește forța coercitivă (un câmp magnetic extern de demagnetizare) al produsului finit.
De asemenea, siliciul tehnic este utilizat ca materie primă pentru producerea de siliciu policristalină mai curat și siliciu metalurgic purificat.
Silicon - Materii prime pentru producerea de materiale siliconice (compuși, în moleculele din care există o legătură între siliciu și atomi de carbon) și silane.
Uneori, siliciul de puritate tehnică și aliajul său cu feroceilizare, este utilizat pentru a produce hidrogen în câmp. Siliconul se dizolvă într-o soluție caldă alcalină cu eliberare de hidrogen: SI + 4NAOH \u003d Na4SiO4 + 2H2.
Siliconul ultrapure este utilizat pentru a produce dispozitive electronice unice (elemente pasive nonlinear ale circuitelor electrice) și cip unic.
Silicon curat, deșeurile de siliciu supercin, siliconul metalurgic purificat sub formă de policristale sunt principala materie primă pentru energia solară.
Silicon monocristalină - în plus față de electronică și energie solară utilizată pentru fabricarea oglinzilor lasere de gaz.
Compușii metalelor de siliciu - silicide sunt pe scară largă în industrie (de exemplu, electronice și atomice), cu o gamă largă de proprietăți chimice, electrice și nucleare utile (rezistență la oxidare, neutron etc.). Silicidele unui număr de elemente sunt materiale termoelectrice importante.
Compușii de siliciu servesc drept bază pentru producerea de sticlă și ciment. Industria silicată este implicată în producția de sticlă și ciment. Ea produce, de asemenea, ceramică silicată - cărămidă, porțelan, faianță și produse din ele.
Adeziv silicat, utilizat în construcții ca o sechivalentă și în pirotehnică și în viața de zi cu zi pentru lipirea hârtiei.
Se obțin, de asemenea, uleiuri de silicon și siliconii - materiale bazate pe compuși de silicon.
Cristale în creștere
Majoritatea metodelor de obținere a siliciului curat sunt asociate cu obținerea cristalelor poli sau unice.
Cauze și condiții pentru formarea de cristale
Obțineți un text completParticulele de material (atomi, molecule, ioni), chei sau substanțe lichide (topite), având energie kinetică ridicată, sunt în mișcare continuă. Din când în când, se confruntă, formând germeni - fragmente microscopice ale structurii viitoare. Cel mai adesea, astfel de embrioni se dezintegrează, care este legată fie cu oscilațiile proprii, fie cu bombardament prin particulele lor libere. Cu toate acestea, pentru a începe cristalizarea, este necesar ca germenul să ajungă la o valoare critică, adică conține un astfel de particule, în care adăugarea următoarelor particule ar face ca crearea embrionului energetic mai profitabil decât dezintegrarea sa. O astfel de oportunitate pentru majoritatea substanțelor se manifestă fie cu o scădere a temperaturii, ca rezultat al fluctuațiilor de temperatură sunt reduse, fie cu o creștere a concentrației substanței în soluție sau gaz, ceea ce duce la o creștere a probabilității O parte din particulele unul cu celălalt, adică la apariția embrionilor.
Astfel, creșterea cristalului poate fi considerată ca un procedeu prin care cele mai mici particule cristaline sunt embrionii - atinge dimensiunile macroscopice. Mai mult, cristalizarea nu se desfășoară în toate volumele, ci numai în cazul în care apar embrioni. Factorii care afectează aspectul embrionilor nu sunt doar o hipotermie și o creștere a concentrației soluției sau vâscozității topiturii, ci și prezența crângurilor străine de cristale sau de praf, pe suprafața căreia sunt colectate particule, simplificând începutul de cristalizare.
Procesul de cristalizare este avantajos energetic. Cristalul în creștere nu face o formă de echilibru datorită faptului că diferite condiții de cristalizare schimbătoare îl afectează: temperatura, presiunea, gravitatea, compoziția chimică și dinamica medie etc.
Mecanisme de creștere ale cristalelor
La sfârșitul secolului al XIX-lea. Fizicianul american J. Gibbs (), Fizicianul francez P. Curie și un cristalograf rusesc pe bază termodinamică, a fost dezvoltată o teorie cantitativă de origine și o creștere a cristalelor. Oarecum mai târziu, în anii '20. Secolul XX, fizicianul german M. Volmer () Teoria nucleării spontane a cristalelor și creșterea acestora a fost prezentată.
În urma predării termodinamice a Gibbs în 1927, au fost obținute lucrările teoretice ale fizico-chimistului german V. Kossel (1888 - 1956) și fizica bulgară (1, care au înregistrat începutul teoriei moleculare-kinetice a creșterii cristalului. Ei au luat în considerare creșterea cristalului perfect (lipsită de defecte, inevitabile în cristale reale) cu o suprasaturație nesemnificativă fără a lua în considerare imperfecțiunile cristalelor reale și efectele mediului de cristalizare. Această teorie a explicat fenomenul creșterii cristalului stratului din punct de vedere al Starea moleculară atomică a suprafeței de cristal crescândă, bazată pe beneficiamentul energetic al adăugării particulelor individuale ale substanței în diferite poziții de pe suprafețe, fără cristale de defecte de suprafață.
În procesul de creștere, apar fie muchii atomice netede sau atomice. Fețele atomice-netede cresc prin sedimentul stratului-strat al substanței și rămân în procesul de creștere macroscopic plat. O astfel de creștere se numește tangențială sau straturi. În același timp, rata de creștere a diferitelor fețe va fi diferită. Ca rezultat, cristalele vor crește sub forma unui poliedron.
Cristalele cu margini brute atomice pot atașa particule dintr-un punct de vedere macroscopic la aproape orice punct al suprafeței. O astfel de creștere se numește normal. În același timp, ratele de creștere ale marginilor cristalului în diferite direcții vor fi despre aceleași și cristalele vor dobândi forme rotunjite. Creșterea în avioanele și capetele brute atomice necesită doar bariere potențiale pentru a încorpora atomii sau moleculele individuale. Creșterea suprafețelor netede atomice necesită formarea de etape, adică pentru creșterea fiecărui strat nou, este necesar să se apară pe suprafața unui nou embrion și acest lucru nu este întotdeauna posibil datorită lipsei de aspirație. În acest caz, creșterea are loc numai prin mișcarea pașilor existenți. Astfel, primul proces din punct de vedere energetic este mai profitabil.
În plus, pragul cristalelor reale nu este aproape niciodată ideal. Există întotdeauna încălcări pe suprafețele lor - defecte, datorită apariției dislocărilor cu șurub și margine. Creșterea fețelor apare pe helix prin nesalizarea unui strat la altul. Și o astfel de creștere poate apărea cu câte mâneci mici și chiar de la vapori. Prin urmare, dislocările sunt, prin urmare, o sursă activă continuă de straturi și îndepărtează necesitatea de a apărea pe suprafața feței tot mai mari a embrionilor bidimensionali.
Forme de creștere cristalină
Monocristalele sunt forme și dimensiuni complet diferite (a se vedea anexa), dar la diferite abateri de la condițiile ideale de cristalizare (de exemplu, formațiunile exotice cresc în vâscous, contaminate sau sever persoane). Experiența arată că, cu sugestii mici și supercooling pe planta de creștere, există grade perfecte - forme de cristale. Cu o creștere a abaterii de la echilibru, cristalele își schimbă aspectul, transformându-se în schelete, dendrite (din limba greacă, dendron - copac), formațiuni filetate sau cristale sferice. Aceste forme diferă în faptul că cristalele scheletice sunt cristale unice, iar dendritele sunt cele mai des formațiuni policristaline.
Obțineți un text completDefectele de cristale(vezi atașamentul)
Defectele de cristal sunt numite orice încălcare a periodicității ideale a laticii cristaline și distinge mai multe soiuri de defecte în dimensiune: zero-dimensională (punct), unidimensional (liniar), zidimensional (plat) și tridimensional (volum) defecte.
Toate defectele care sunt asociate cu deplasarea sau înlocuirea unui grup mic de atomi (defecte proprii) sunt aplicate la defectele de cristal Zerimer. Acestea apar atunci când sunt încălzite, dopaj, în procesul de creștere a cristalului și ca urmare a iradierii radiațiilor.
Defectele punctate includ:
O analiză prin metoda microscopiei de electroni raster a fost efectuată pe dispozitivul Leo Supra 50 VP (Germania). O creștere a fotografii de micrografe a fost de la × 500 la × 100 000.
Micrografele au ieșit fuzzy, deoarece pentru această metodă de microscopie, eșantionul trebuie să fie un conductor, iar siliconul este un semiconductor. Dar, în ciuda acestui fapt, corpurile cristaline pot fi luate în considerare în fotografii cu o mărire mică.
Analiza vârfurilor diagramei cu raze X a arătat că produsul este prezent un numar mare de Impuritățile de dificultate și compușii extrem de inerți ai oxizilor din aluminiu și siliciu. Pe baza acestor date, se poate concluziona că tehnica este imperfectă și are nevoie de rafinament ulterior.
Literatură:
1., cristale filamentoase, M., 1969;
2. Materiale compozite moderne, Ed. L. Butman și R. Kroka, Lane. Din engleză, M., 1970;
3. Fibrele și materialele monocristale și materialele armate de ele, pene. Din engleză, M., 1973; Kelly A.,
4. Materiale de înaltă rezistență, per. Din engleză, M., 1976; .
5. Creșterea cristalelor filamentare și lamelare din Steam, M., 1977;
6. Umpluturi pentru materiale compozite moderne, per. Din engleză, M., 1981; .
7. Materiale viitoare. Pe cristale filamentoase ale metalelor. M., 1989.
8., Producția aluminummică de feroaliaje și ligaturi, M., 1963.
9. Magazine "Chimie și Life" 1982, 3 eliberare, p. 63.
10. Baulacul cu baze de cristalografie. M.: ALFA-M, 1989. - 156 p.
11. Egorov-Tismenko și Crystalochimie: manual. - M.: KDU, 2005. - 592 p.
12., Shafranovsky. M.: GOSGEO - LTEHIZDAT, 1955 - 215 de ani.
Siliconul este unul dintre cele mai frecvente elemente din crusta Pământului. Este (masa) o parte din crusta Pământului disponibilă la studiul nostru, luând al doilea loc după oxigen. În natură, siliciul se găsește numai în dioxid de siliciu (dioxid), numit și anhidridă sau silicat de siliciu și sub formă de săruri de acid silicon (silicați), cele mai răspândite în aluminosilicații naturii, adică silicații, care sunt incluși, aluminiu includ Câmpul de câmp, mica, caolin, etc.
Ca carbon, introducerea tuturor substanțelor organice, este un element esențial al împărăției vegetale și animale, așa că siliciul este elementul principal al Regatului Minerals și Rocks.
În majoritatea organismelor, conținutul de siliciu este foarte mic. Cu toate acestea, unele organisme marine acumulează cantități mari de siliciu. Pentru plantele lor marine bogate includ diatome de alge, multe animale de siliciu conțin radiosolari, bureți de siliciu.
Siliconul liber poate fi obținut prin calcinarea cu nisip alb de magneziu alb, care este dioxid de siliciu:
În același timp, se formează pulbere maro de siliciu amorf.
Silicon solubil în metale topite. Cu răcirea lentă a soluției de siliciu în zinc sau din aluminiu, siliciul este eliberat sub formă de cristale bine formate de formă octahedrală. Siliconul de cristal are o sclipire din oțel.
Cristalele de siliciu de înaltă puritate având un număr minim de defecte de structură sunt caracterizate printr-o conductivitate electrică foarte scăzută. Impuritățile și încălcările structurii structurii își măresc brusc conductivitatea.
Siliconul este utilizat în principal în metalurgie și în tehnica semiconductoare. În metalurgie, este folosit pentru a îndepărta oxigenul din metale topite și servește ca parte integrantă a multor aliaje. Cele mai importante dintre ele sunt aliaje bazate pe fier, cupru și aluminiu. În tehnologia semiconductorilor, siliciul este utilizat pentru fabricarea de fotocelule, amplificatoare, redresoare. Dispozitivele semiconductoare pe bază de siliciu rezistă încălzirii înainte, ceea ce își extinde domeniul de aplicare.
În industrie, siliciul este obținut prin restaurarea dioxidului de siliciu cu cocs în cuptoare electrice:
Siliconul obținut conform acestei metode conține impurități. Necesar pentru fabricarea dispozitivelor semiconductor de siliciu de înaltă puritate sunt obținute mai dificile. Silica naturală este tradusă într-un astfel de compus de siliciu, care este supus unei curățări profunde. Siliconul este apoi izolat din materia pură rezultată prin descompunerea termică sau agentul de reducere. Una dintre aceste metode este de a converti silicagelul în clorură de siliciu, curățarea acestui produs și restabilirea siliciului de la acesta cu zinc de înaltă puritate, siliciu foarte pur poate fi obținut și prin descompunerea termică a siliciului sau a silanului.
Siliconul rezultat conține foarte puține impurități și este potrivit pentru fabricarea unor dispozitive semiconductoare. Pentru a obține un produs chiar mai curat, acesta este supus unei curățări suplimentare, cum ar fi topirea zonei (vezi § 193).
În relațiile chimice, siliconul, în special cristalina, este scăzută; La temperatura camerei, acesta este conectat direct numai cu fluor. Când încălzirea, siliciul amorf este ușor conectat la oxigen, halogeni și gri.
Acizii, în plus față de amestecul de hidrogen fluor și acid azotic, nu acționează asupra siliciului, dar alcalinele reacționează viguros cu acesta, evidențiind hidrogenul și sărurile de acid silicic:
În prezența urmelor alcaline, care joacă rolul unui catalizator, siliciul deplasează hidrogenul din apă.
Dacă amestecul de nisip și cocs, luat într-un anumit raport, se obține într-un cuptor electric, apoi se obține un compus de siliciu cu carbură de carbon, numit Carborund:
Pure Carburund - Cristale foarte solide foarte solide (densitate 3.2). Produsul tehnic este de obicei pictat cu impurități într-o culoare gri închis.
Conform structurii interioare, Carbarund este un diamant în care jumătate din atomii de carbon este înlocuit uniform cu atomi de siliciu. Fiecare atom de carbon este situat în centrul tetraedrului, în vârfurile care sunt atomi de siliciu; La rândul său, fiecare atom de siliciu este înconjurat de patru atomi de carbon într-un mod similar. Obligațiunile covalente care leagă toți atomii din această structură, ca și în diamant, sunt foarte durabile. Aceasta explică marele duritate a lui Carborund.
Carborund se obține în cantități mari; Utilizarea sa este variată și este asociată cu duritatea și refractarul său ridicat. Pulberea carbard produce roți de șlefuire, baruri, hârtie de șlefuit. Pe aceasta, produce plăci pentru construcția de podele, platforme și tranziții în metrou și la stație. Muffele și căptușeala pentru diferite cuptoare sunt preparate din ea. Un amestec de pulberi de carbard și siliciu servește ca material pentru fabricarea tijelor de silita pentru cuptoarele electrice.
La temperaturi ridicate, siliciul intră în legătură cu multe metale, formând silicide. De exemplu, atunci când dioxidul de siliciu este încălzit cu un exces de magneziu metalic, siliciul de reconstrucție este combinat cu magneziu, formând silicid de magneziu.
Semnul de siliciu chimic Si, greutatea atomică 28,086, taxa de kernel +14. Așa cum se află în subgrupul principal al grupului IV, în a treia perioadă. Acesta este un analog de carbon. Configurarea electronică a straturilor electronice de atomi de siliciu LS 2 2 2 2 2 2 3 3s 2 3p 2. Structura stratului electronic extern
Structura stratului electronic exterior este similară cu structura atomului de carbon.
Se găsește sub formă de două modificări alotropice - amorfe și cristaline.
Amorf - pulbere maro, care are mai multe activități chimice mai mari decât cristalina. La temperatura normală reacționează cu fluor:
SI + 2F2 \u003d SIF4 la 400 ° - cu oxigen
Si + O2 \u003d Si02
În topituri - cu metale:
2 mg + si \u003d mg2si
Siliconul cristalin este o substanță solidă fragilă, cu o sclipire metalică. Are o bună căldură și conductivitate electrică, ușor dizolvată în metale topite, formând. Aliajul de siliciu cu aluminiu se numește siliciu, aliaj de siliciu cu fier-ferosiliciu. Densitatea silicilor 2.4. Punct de topire 1415 °, punct de fierbere 2360 °. Silicon cristalin - Substanța este destul de inertă și în reacții chimice cu dificultate. Cu acizi, în ciuda unor proprietăți metalice bine vizibile, siliciul nu reacționează, iar alcalii reacționează, formând săruri de acid silicic și:
SI + 2KON + H2O \u003d K2SIO2 + 2H2
■ 36. Care este similitudinea și care este diferența dintre structurile electronice de siliciu și atomi de carbon?
37. Cum să explicați din punctul de vedere al structurii electronice a unui atom de siliciu, de ce proprietățile metalice sunt mai caracteristice siliciului decât pentru carbon?
38. Listează proprietățile chimice ale siliciului.
§ 85. Silicon în natură. Siliciu.
În natură, siliciul este larg răspândit foarte larg. Aproximativ 25% din crusta Pământului cade pe siliciu. O parte semnificativă a siliciului natural este reprezentată de dioxidul de siliciu Si02. Într-o stare cristalină foarte pură, dioxidul de siliciu se găsește sub forma unui mineral numit cristal montan. Dioxid de siliciu și dioxid de carbon compoziție chimică Sunt analogi, cu toate acestea, dioxidul de carbon este gazul și dioxidul de siliciu - solid. Spre deosebire de grila de cristal molecular CO2, dioxidul de siliciu SiO2 cristalizează sub forma unei laturi de cristale atomice, fiecare celulă este o tetraedru cu un atom de siliciu în centru și atomii de oxigen din colțuri. Acest lucru se explică prin faptul că atomul de siliciu are o rază mai mare decât atomul de carbon și nu 2 și 4 atomi de oxigen pot fi cazați în jurul ei. Diferența în proprietățile acestor substanțe este explicată în structura zăbrească cristalină. În fig. 69 sunt afișate aspect Un cristal natural cu cuarț constând din dioxid de siliciu pur și formula sa structurală.
Dioxidul de siliciu de cristal este cel mai adesea găsit sub formă de nisip, care are culoare albaCu excepția cazului în care este contaminată cu impurități de lut de galben. În plus față de nisip, dioxidul de siliciu se găsește adesea sub forma unui mineral foarte solid - siliciu (dioxid de siliciu hidratat). Dioxidul de siliciu cristalin, pictat în diferite impurități, formează pietre prețioase și semi-prețioase - agate, ametist, yashma. Dioxidul de siliciu aproape pur se găsește și sub formă de cuarț și cuarțit. Dioxidul de siliciu liber în crusta Pământului este de 12%, ca parte a diferitelor roci - aproximativ 43%. Un total de peste 50% din crusta Pământului este alcătuit din dioxid de siliciu.
Siliconul face parte dintr-o varietate de roci și minerale - argilă, graniți, sheniți, mica, swap-uri de câmp etc.
Dioxidul de carbon solid, fără topire, este îndepărtat la -78,5 °. Punctul de topire al dioxidului de siliciu este de aproximativ 1,713 °. Ea se întoarce destul. Densitatea 2.65. Coeficientul de expansiune de dioxid de siliciu este foarte mic. Este foarte important atunci când aplicați sticla de bazin. În apă, dioxidul de siliciu nu se dizolvă și nu reacționează cu acesta, în ciuda faptului că este oxidul acid și corespunde acidului de siliciu H2SIO3. Dioxid de carbon în apă, precum și solubil. Cu acizi, cu excepția acidului hidrofluoric HF, dioxidul de siliciu nu reacționează, cu alcalii dă săruri.
Smochin. 60. Formula structurală de dioxid de siliciu (a) și cristale de cuarț natural (B)
Smochin. 69. Formula structurală a dioxidului de siliciu (a) și cristale naturale cu cuarț (B).
La alimentarea dioxidului de siliciu cu cărbune, siliciul este recuperat și apoi compusul său cu carbon și formarea carbarundului în ecuație:
Si02 + 2C \u003d sic + CO2. Carbarund are o duritate ridicată, la acizi stabili, iar alcalia este distrusă.
■ 39. Ce proprietăți ale dioxidului de siliciu pot fi judecate prin latticul său de cristal?
40. În forma a ceea ce se găsește Minerals Silicon dioxid de natură?
41. Ce este Carborund?
§ 86. Acid silician. Silicates.
Acidul siliconic H2SIO3 este un acid foarte slab și rezistent la mic. Când este încălzit, se descompune treptat în apă și dioxid de siliciu:
H2SIO3 \u003d H2O + SIO2
În apă, acidul silicic este practic insolubil, dar poate da cu ușurință.
Formele de acid silicon sunt săruri numite silicați. Găsite pe larg în natură. Natural este destul de complicat. Compoziția lor este de obicei descrisă ca o conexiune a mai multor oxizi. Dacă oxid de aluminiu intră în silicatele naturale, ele sunt numite aluminosilicate. Acestea sunt lut alb, (caolin) al2O3 · 2SIO2 · 2H2O, câmpul de câmp K2O · al2O3 · 6si02, mica
K2O · AL2O3 · 6SIO2 · 2N2O. Multe naturale în formă pură sunt pietre pretioase, de exemplu, Aquamarine, Emerald etc.
Silicații artificiali trebuie notați silicat Sodiu Na2SIO3 - unul dintre puținele silicați solubili în apă. Se numește sticlă solubilă și o soluție - sticlă lichidă.
Silicatele sunt utilizate pe scară largă în tehnică. Solubil de sticlă impregnată țesături și lemn pentru a le proteja de aprindere. Lichidul face parte din frotiul refractar pentru sticla de lipire, porțelan, piatră. Silicatele sunt baza în producția de sticlă, porțelan, faianță, ciment, beton, cărămizi și diverse produse ceramice. Soluțiile silicate sunt ușor hidrolizate în soluție.
§ 87. Sticlă.
Materiile prime pentru producerea de sticlă sunt Soda Na2C03, nisipul de calcar Saso3 și Si02. Toate componentele încărcăturii de sticlă sunt curățate temeinic, amestecate și fuzionate la o temperatură de aproximativ 1400 °. Următoarele reacții au loc în procesul de fuziune:
Na2CO3 + SiO2 \u003d Na2SiO3 + CO2
CACO3 + SIO2 \u003d CASIO 3+ CO2
De fapt, compoziția sticlei include silicate de sodiu și calciu, precum și excesul de SO2, astfel încât compoziția geamului de fereastră convențională: Na2O · CAO · 6SIO2. Amestecul de sticlă este încălzit la o temperatură de 1500 ° până când dioxidul de carbon este complet îndepărtat. Apoi răcit la o temperatură de 1200 ° la care devine vâscos. Ca orice substanță amorfă, sticla se înmoaie și se întărește treptat, deci este un material plastic bun. Sticla vâscoasă este trecută prin decalaj, ca rezultat al căruia se formează o foaie de sticlă. Foaia de sticlă fierbinte este trasă de rulouri, aducând la anumite dimensiuni și răcirea treptată a curentului de aer. Apoi este tăiat în jurul marginilor și tăiați pe o anumită foaie de format.
■ 44. Aduceți ecuațiile de scurgere a reacțiilor atunci când se obține sticla și compoziția geamului de ferestre.
Sticlă - Substanța este amorfă, transparentă, în apă este practic insolubilă, dar dacă este zdrobită în praf fin și se amestecă cu o cantitate mică de apă, în amestecul rezultat cu fenolftalin, puteți detecta alcalii. Pentru depozitare lungă Alcalii în excesul de sticlă Si02 în sticlă se reacționează foarte încet cu alcalii și sticla pierde treptat transparența.
Sticla a devenit cunoscută persoanelor de peste 3000 de ani înainte de epoca noastră. În antichitate, ochelarii au fost obținuți aproape aceeași compoziție, ca în prezent, dar vechii maeștri au fost ghidați numai de propria lor intuiție. În 1750 a reușit să se dezvolte baza științifică Producția de sticlă. Timp de 4 ani au colectat multe rețete pentru fabricarea de ochelari diferite, în special neferoase. La fabrica de sticlă construită de el, s-au făcut un număr mare de probe de sticlă, care au fost păstrate în această zi. În prezent, se utilizează ochelari de diferite compoziții cu diferite proprietăți.
Sticla cuarț constă în dioxid de siliciu aproape pur și este rezolvată dintr-un cristal montan. Caracteristica foarte importantă este că are un ușor coeficient de expansiune, de aproape 15 ori mai mic decât cel al sticlei obișnuite. Gătitul de la astfel de sticlă poate fi împărțit cu o flacără de arzător și apoi omite apă rece; În acest caz, nu se vor întâmpla schimbări cu sticlă. Sticla de cuarț nu întârzie razele ultraviolete și, dacă îl pictați cu săruri de nichel în negru, acesta va întârzia toate razele vizibile ale spectrului, dar pentru razele ultraviolete vor rămâne transparente.
Acizii nu acționează asupra sticlei cuarțului și, dar alcalii sunt considerabil corozive. Sticla cuarț este mai fragilă decât cea obișnuită. Sticla de laborator conține aproximativ 70% SiO2, 9% Na2O, 5% K2O 8% SAO, 5% al2O3, 3% B2O3 (compoziția ochelarilor nu este dată memorizării).
În industrie găsesc utilizarea de yen-skoe de sticlă și pirex. Sticla Ien conține aproximativ 65% Si02, 15% B2O3, 12% wao, 4% ZnO, 4% al2O3. Este ferm rezistent la efecte mecanice, are un mic coeficient de expansiune, rezistent la alcalin.
Sticla Pyrex conține 81% Si02, 12% B2O3, 4% Na2O, 2% AL2O3, 0,5% AS2O3, 0,2% K2O, 0,3% SAO. Are aceleași proprietăți ca Ien Sticla, dar și mai mult, mai ales după stingerea, dar alcalii mai puțin durabile. Sticla Pyrex produce articole de uz casnic care sunt în curs de încălzire, precum și părți ale unor instalații industriale care funcționează la temperaturi scăzute și ridicate.
Sticlă de calitate diferită oferă unor aditivi. De exemplu, impuritățile oxizilor de vanadiu dau sticlă, întârzieți complet razele ultraviolete.
Sticlă, pictată în diferite culori, de asemenea, obține. Mai multe mii de mii de culori de sticlă de culoare și nuanțe diferite pentru picturile lor de mozaic. În prezent, metodele de culoare din sticlă sunt proiectate în detaliu. Compușii de mangan de sticlă color în culoarea violet, cobalt - în albastru. , pulverizat în masa de sticlă sub formă de particule coloidale, conferă o culoare rubinică etc. Compușii de plumb dau sclipici din sticlă, asemănătoare strălucirii unui stras, așa că se numește cristal. Astfel de sticlă este ușor de prelucrare, tăiere. Produsele din acesta refractează foarte frumos lumina. Când pictați acest pahar, sticla de cristal color este obținută de diverși aditivi.
Dacă geamul topit este amestecat cu substanțe care, cu descompunere, formează un număr mare de gaze, din urmă, eliberată, sticlă spumă, formând sticlă de spumă. Astfel de sticlă este foarte ușoară, bine prelucrată, este un excelent electric și izolator termic. A fost primită pentru prima dată de prof. I. I. Khorgorodsky.
Tragerea firului din sticlă, puteți obține așa-numita fibră de sticlă. Dacă este impregnat cu straturi de fibră de sticlă cu rășini sintetice, atunci se dovedește foarte durabil, nu un material de construcție declarat, perfect prelucrat, așa-numita fibră de sticlă. Interesant, fibra de fibră de sticlă, cu atât puterea sa mai mare. Fiberglass este de asemenea utilizat pentru fabricarea salopetelor.
Vata de sticlă este un material valoros prin care acizii puternici și alcalii pot fi filtrați, nu filtrați prin hârtie. În plus, vată de sticlă este o bună substanță termoizolantă.
■ 44. De la ceea ce depind proprietățile sticlei specii diferite?
§ 88. Ceramica
Aluminosilicații sunt în special argilă albă - Kaolin, care este baza pentru obținerea porțelanului și a facedentului. Producția de porțelan este o ramură extrem de antică a economiei. Patria Porțelan - China. În Rusia, porțelanul a fost obținut pentru prima dată în XVIII. D, I. Vinogradov.
Materii prime pentru prepararea porțelanului și faianței, pe lângă caolin, servesc ca nisip și. Un amestec de caolină, nisip și apă este supus unei măcinări subțiri subțiri în morii cu bile, apoi filtrată în excesul de apă și masa de plastic bine sporită sunt direcționate către produse de turnare. După formarea produsului, se usucă și arde în cuptoare de tunel de acțiune continuă, unde sunt încălzite mai întâi, apoi ard și în cele din urmă răcite. După aceea, produsul este prelucrat în continuare - acoperirea înghețului, desenul cu vopsele ceramice. După fiecare etapă, produsul este ars. Ca rezultat, porțelanul este obținut prin alb, neted și strălucit. În straturi subțiri, el strălucește. Faience de terci și nu strălucește.
De la lut roșu formulează cărămizi, gresie, mâncăruri de lut, inele ceramice pentru duze în absorbția și spălarea turnurilor de diverse producții chimice, vase de flori. Ele sunt, de asemenea, arse astfel încât să nu se înmoaie cu apă, oțelul este durabil mecanic.
§ 89. Ciment. Beton
Compușii de siliciu servesc ca bază pentru obținerea materialului de ciment - liant, indispensabil în construcții. Materiile prime pentru primirea cimentului sunt lut și calcar. Acest amestec este ars într-un cuptor rotativ imens înclinat, în care materiile prime sunt încărcate continuu. După arderea la 1200-1300 ° din gaura situată la celălalt capăt al cuptorului, masa corespunzătoare este continuu ieșind - clincher. După ce clincherul de măcinare se întoarce. Cimentul include în principal silicații. Dacă se amestecă cu apă la formarea casei groase și apoi se lasă de ceva timp în aer, va lua o reacție cu substanțe ciment, formând cristalohidrați și alți compuși solizi, ceea ce duce la solidificare (setare ") ciment. Acest lucru nu mai este tradus în starea anterioară, astfel încât consumarea cimentului încearcă să aibă grijă de apă. Procesul de întărire a cimentului este lung și dobândește o putere reală doar într-o lună. Adevărat, există diferite grade de ciment. Cimentul obișnuit considerat de noi este numit silicat sau ciment Portland. Din alumină, calcar și dioxid de siliciu produce rapid ciment de strângere rapidă.
Dacă amestecați cimentul cu moloz sau pietriș, se obține un beton, care este deja un material de construcție independent. Piatra și pietrișul zdrobit sunt numite umpluturi. Betonul are o rezistență ridicată și rezistă încărcăturilor grele. Este vehiculele de apă, incendii. Când este încălzit aproape nu pierde forța, deoarece este o conductivitate termică foarte mică. Betonul de îngheț, slăbește radiații radioactive, așa că este folosit ca material de construcție pentru structuri hidrotehnice, pentru cochilii de protecție a reactoarelor nucleare. Betonul este ales cazanele. Dacă se amestecă cimentul cu un agent de spumare, se formează un celule de beton spumă de spumă. Un astfel de beton este un izolator bun și chiar mai puțin decât un beton obișnuit, transportă căldură.
Proprietăți 14 Si.
|
Masă atomică |
28,086 |
clark, la.% (Comunitate în natură) |
16,7 |
|
Configurație electronică * |
Starea de agregare (n. u.). |
solid |
|
|
0,132 |
Culoare |
brlaniant gri închis |
|
|
0,034 |
1423 |
||
|
Energie de ionizare |
8,151 |
2355 |
|
|
Negativitate electrică relativă |
1,74 |
Densitate |
2,3263 |
|
Grade posibile de oxidare |
4, +2, +4 |
Potențial standard de electrod |
* Se administrează configurația nivelurilor electronice externe ale atomului elementului. Configurația nivelurilor electronice rămase coincide cu cea pentru gazul nobil că perioada anterioară și cele menționate mai sus menționate în paranteze.
Găsirea naturii.Silicon după oxigen este cel mai comun element din crusta Pământului. Spre deosebire de carbon în stare liberă de siliciu în natură nu se găsește. Cei mai obișnuiți compuși sunt sărurile de siliciu (IV) Si02 și Silicon Acid - silicați. Ele formează mantaua crustei Pământului. Compușii de siliciu sunt conținute în organisme de plante și animale.
Silicii naturali au o compoziție și o structură complexă. Aici este compoziția unor silicați naturali: câmpul de câmp la 2 o × Ал 2 O 3 × 6SIO2, azbest 3mgo × 2SIO2 × 2H20, Cutton la 2 x 3A 2 O 3 × 6SIO2 × 2H20, Kaolinită 3AL 2 O 3 × 2SIO 2 × 2H 2 O.
Silicatele care conțin oxid de aluminiu în compoziția lor sunt numite aluminosilizați. Din silicații menționați mai sus, aluminosilicații sunt spatul de câmp, caolinitis și mica. În natură, aluminosilicații sunt cei mai frecvenți, cum ar fi spații de câmp. Amestecurile de diferite silicați sunt, de asemenea, comune. Deci, roci rock - granite și gneisse - constau din cuarț cristalin, spatul de câmp și mica.
Produsul principal al distrugerii este caolinita minerală - componenta principală a lucurii albe. Ca rezultat al bătăilor de roci, lut, nisip și săruri au fost formate.
Noțiuni de bază.În industrie, siliciul este obținut prin restaurarea cocsului Si02 în cuptoarele electrice:
În laborator, magneziu sau aluminiu este utilizat ca agenți reducători:
Siliconul cel mai pur este obținut prin restaurarea tetraclorurii de siliciu cu perechi de zinc:
Aplicație. Siliconul este folosit ca semiconductor. Este fabricat din acesta, așa-numitele panouri solare care transformă energia luminii în electrice (sursa de alimentare a radoinelor nave spațiale). Siliconul este utilizat în metalurgie pentru a obține oțeluri silice cu rezistență ridicată la căldură și absorbție cu acid.
Proprietăți fizice. Siliconul cristalin este o substanță gri închis, cu sclipire din oțel. Structura siliciului este similară cu structura diamantului. În cristalul său, fiecare atom este înconjurat de tetrahedială alții și este asociat cu o legătură covalentă, care este mult mai slabă decât între atomii de carbon din diamant. În cristalul siliconului, chiar și în condiții normale, unele dintre legăturile covalente sunt distruse. Prin urmare, are electroni liberi care determină o mică conductivitate electrică. La iluminare și încălzire, crește numărul de obligațiuni distrugătoare, ceea ce înseamnă că numărul de electroni liberi este creșterea și creșterea conductivității electrice. Acest lucru ar trebui să explice proprietățile semiconductoare ale siliciului.
Siliconul este foarte fragil, densitatea sa este de 2,33 g / cm3. Ca și cărbunele, se referă la substanțe refractare.
Siliconul este alcătuit din trei izotopi stabili: 28 14 Si (92,27%), 29 14 Si (4,68%) și 30 14 S.i (3,05%).
Proprietăți chimice.Conform proprietăților chimice ale siliciului, cum ar fi carbonul, este nemetal, dar non-metalul său este mai puțin pronunțat, deoarece are o rază atomică mai mare. Deoarece atomii de siliciu la nivelul energiei externe sunt de 4 electroni, atunci siliciul este caracterizat prin gradul de oxidare ca -4 și +4 (este cunoscut un compus de siliciu, unde gradul de oxidare este +2).
Siliconul în condiții normale este destul de inert, care ar trebui explicat prin puterea zăbrească a cristalului. El interacționează direct cu Fluorină numai:
Acizii (cu excepția unui amestec de plavik HF și azot HNO 3) nu acționează asupra siliciului. Cu toate acestea, se dizolvă în hidroxizi de metale alcaline, formând silicat și hidrogen:
Din cele două modificări alotropice ale siliciului - cristalin și amorf - mai active mai active sunt silicon amorf. Reacționează cu oxigen atunci când este încălzit, formând Si02:
precum și cu toți halogeni, de exemplu:
La temperaturi ridicate, siliciul este combinat cu carbon, formând carborundum. Sic:
Carborund are o rețea cristalină asemănătoare cu diamante, în care fiecare atom de siliciu este înconjurat de patru atomi de carbon și dimpotrivă, iar legăturile covalente sunt foarte durabile, ca în diamant. Prin urmare, prin duritate, el este aproape de diamant. Carbidele de siliciu produce pietre de măcinat și cercuri de măcinare.
Silicid de magneziu.În reacțiile cu metale active scurgeri pentru a forma silicide. Siliconul acționează ca un agent de oxidare:
La temperaturi ridicate, siliciul restaurează multe metale din oxizi.
Sylan.Sub acțiuni pe silicidele de acid clorhidric, cele mai simple racordul de hidrogen Siliciu sYLAN SIH 4:
Sylan. - gaz otrăvitor cu un miros neplăcut, propunere de sine în aer:
Oxid de siliciu (IV).Oxidul de siliciu (IV) este, de asemenea, numit silice. Aceasta este o substanță refractară solidă (punct de topire de 1700 ° C), distribuită pe scară largă în natură în două tipuri: 1) silice cristalină - sub forma unui mineral de cuarț și a soiurilor sale (cristal de munte, Calcedony, agat, Jasper, Flint); Cuarț este baza nisipurilor cuarț, utilizate pe scară largă în construcții și în industria silicatului; 2) silice amorf - sub formă de compoziție opală minerală Si02 × p. H20; Formele pământului de silice amorfă sunt diatomita, trepal (teren fără informații); Un exemplu de silice anhidră anhidră artificială poate servi sub formă de gel de silice, care este obținut din metoilicat de sodiu:
Silica Gel are o suprafață dezvoltată și, prin urmare, adsorbează bine umezeala.
La 1710 °, cuarț se topește. Cu răcirea rapidă a consumatorilor de masă topită, geamul cuarțului. Are un coeficient de expansiune foarte mic, datorită faptului că sticla de cuarț fierbinte nu se sparge cu răcire rapidă a apei. De la sticla cuarț a produs mâncăruri și instrumente de laborator pentru cercetare științifică.
Cea mai simplă formulă de oxid de siliciu (IV) Deci 2. Similar cu formula de oxid de carbon (IV) cuO 2. . Între timp, proprietățile fizice ale acestora sunt foarte diferite (Si02 - solid CO 2 - gaz). Această diferență este explicată prin structura laturilor de cristal. C0. 2 cristalizează într-o grilă moleculară, Si02 - În atomic. StructuraSi02. Imaginea plană poate fi reprezentată după cum urmează:
Numărul de coordonare a atomului de carbon din CO 2 este 2, iar siliciul din Si02 este de 4 egal cu 4, fiecare atom de siliciu este încheiat într-o tetraedru de 4 atomi de oxigen. În același timp, atomul de siliciu este situat în centru, iar atomii de oxigen sunt situați de-a lungul vârfurilor tetraedrului. Întreaga bucată de silice poate fi considerată ca un cristal, a cărui formulă (Si02) N. Această structură de oxid de siliciu (IV) determină duritatea și refractarul său ridicat.
Prin proprietățile chimice ale oxidului de siliciu (IV) Si02 se referă la oxizi de acid. La fuzionarea acestuia cu alcalii solide, sărurile de acid silicic sunt formate de principalii oxizi și carbonați:
Cu oxid de silice (IV), numai acidul melic interacționează:
Cu această reacție, sticla este gravată.
În apă, oxidul de siliciu (IV) nu se dizolvă și nu interacționează cu ea. Prin urmare, acidul silicic este obținut indirect, acționând cu acid la o soluție de silicat de potasiu sau sodiu:
În același timp, acidul silicic (în funcție de concentrația soluțiilor inițiale de sare și acid) poate fi obținut atât sub forma unei mase asemănătoare studiului, cât și sub forma unei soluții coloidale (sol).
Acizi siliconi. Si02 este o anhidridă a unui rând de acizi silicici, compoziția care poate fi exprimată prin formula generală XSIO 2 × YH20, unde x și y — numere întregi:
1) x \u003d 1, y \u003d 1: Si02 × H20, adică H 2 Si03 - acid metamormium;
2) x \u003d 1, y \u003d 2: Si02 × 2H20, adică H 4 Si04 - acidul ortocremium;
3) h. \u003d 2, y \u003d 1: 2SIO2 × H20, adică H 2 Si 2 o 5 - cu două straduri.
Acidul silicic este construit din unități structurale tetrahedrale (în fiecare astfel de legătură, atomul de siliciu este situat în centrul tetraedrului, iar atomii de oxigen sunt situați pe vârfuri). Link-uri structurale, combinând în lanțuri, formează acizi policremium mai stabile:
Compoziția unui astfel de compus poate fi exprimată prin formula (H 2 Si03) N. Cu toate acestea, de obicei, acidul silicic prezintă formula H 2 Si03. H 2 Si03 este un foarte slab, puțin solubil în apă. Atunci când este încălzit, este ușor dezintegrat de același ca acid coalic:
Toți acizii siliciici sunt foarte slabi (cărbune mai slabi).
Silicați.Sărurile tuturor acizilor silicici silicates. Deși, de regulă, în literatura educațională sub silicați, sunt implicite sărurile de acid metacremium. Compoziția lor este de obicei descrisă prin formula sub formă de compuși de oxizi de elemente. De exemplu, silicatul de calciu Casio 3 poate fi exprimat după cum urmează: SAO × Si02.
Silicatele compoziției R2O × NSIO2, unde sunt numite oxizi de sodiu sau potasiu sticlă solubilă Și soluțiile apoase concentrate - sticlă lichidă. Sticla solubilă de sodiu are cea mai mare valoare.
Când se află în aer, soluțiile de silicat sunt purificate, deoarece monoxidul de carbon (IV) în aer (IV) deplasează acidul silicic din sărurile sale:
Acidul silicic este practic insolubil în apă - această proprietate este utilizată ca o reacție de înaltă calitate la Si03 Ion 2-.
Silicii sunt obținuți prin fuziunea oxidului de siliciu cu alcalii sau carbonați:
Utilizarea silicatilor.Solicatele de sodiu și potasiu sunt cele mai utilizate pe scară largă. Soluțiile concentrate ale acestor săruri sunt numite sticlă lichidă;ei au o reacție masculă puternică datorită hidrolizei. Sticla lichidă este utilizată în fabricarea lipiciului și a țesuturilor impermeabile. Sticla lichidă este utilizată ca un liant în fabricarea betonului rezistent la acizi, precum și pentru fabricarea puicului, conectarea lipiciului. Ele sunt impregnate cu țesături, lemn și hârtie pentru a le oferi rezistență la foc și impermeabil.
