Sifat fizikal dan kimia silikon dan karbon serta sebatiannya. Sifat kimia karbon dan silikon

Penerangan dan sifat silikon

Silikon adalah unsur, kumpulan keempat, tempoh ketiga dalam jadual unsur. Nombor atom 14. formula silikon— 3s2 3p2. Ditakrifkan sebagai unsur pada tahun 1811, dan pada tahun 1834 menerima nama Rusia "silikon", bukannya bekas "sicily". Mencair pada 1414º C, mendidih pada 2349º C.

Ia menyerupai dalam struktur molekul, tetapi lebih rendah daripadanya dalam kekerasan. Agak rapuh, dalam keadaan panas (sekurang-kurangnya 800º C) memperoleh keplastikan. Diterangi oleh cahaya inframerah. Silikon jenis monokristalin mempunyai sifat semikonduktor. Mengikut beberapa ciri atom silikon serupa dengan struktur atom karbon. elektron silikon mempunyai nombor valens yang sama seperti dalam struktur karbon.

pekerja sifat silikon bergantung kepada kandungan kandungan tertentu di dalamnya. Silikon mempunyai jenis kekonduksian yang berbeza. Khususnya, ini adalah jenis "lubang" dan "elektronik". Untuk mendapatkan yang pertama, boron ditambah kepada silikon. Jika tambah fosforus, silikon memperoleh jenis kekonduksian kedua. Jika silikon dipanaskan bersama dengan logam lain, sebatian khusus yang dipanggil "silisida" terbentuk, contohnya, dalam tindak balas " magnesium-silikon«.

Silikon, yang digunakan untuk keperluan elektronik, dinilai terutamanya oleh ciri-ciri lapisan atasnya. Oleh itu, adalah perlu untuk memberi perhatian kepada kualiti mereka, ia secara langsung dicerminkan dalam prestasi keseluruhan. Operasi peranti yang dihasilkan bergantung kepada mereka. Untuk mendapatkan prestasi yang paling boleh diterima bagi lapisan atas silikon, ia dirawat dengan pelbagai kaedah kimia atau tertakluk kepada penyinaran.

Kompaun "sulfur-silikon", membentuk silikon sulfida, yang mudah berinteraksi dengan air dan oksigen. Apabila bertindak balas dengan oksigen, dalam keadaan suhu melebihi 400º C, ternyata silika. Pada suhu yang sama, tindak balas dengan klorin dan iodin, serta dengan bromin, menjadi mungkin, di mana bahan yang tidak menentu terbentuk - tetrahalida.

Ia tidak akan berfungsi untuk menggabungkan silikon dan hidrogen melalui sentuhan langsung; terdapat kaedah tidak langsung untuk ini. Pada 1000º C, tindak balas dengan nitrogen adalah mungkin, serta boron, menghasilkan silikon nitrida dan silikon borida. Pada suhu yang sama, dengan menggabungkan silikon dengan karbon, seseorang boleh menghasilkan silikon karbida, apa yang dipanggil "karborundum". Komposisi ini mempunyai struktur pepejal, aktiviti kimia adalah lembap. Digunakan sebagai pelelas.

Bersempena dengan besi, silikon membentuk campuran khas, ini membolehkan lebur unsur-unsur ini, yang membentuk seramik ferrosilicon. Selain itu, takat leburnya jauh lebih rendah berbanding jika ia dilebur secara berasingan. Pada suhu melebihi 1200º C, unsur mula terbentuk silikon oksida, juga dalam keadaan tertentu ternyata silikon hidroksida. Apabila mengetsa silikon, larutan berasaskan air beralkali digunakan. Suhu mereka mestilah sekurang-kurangnya 60º C.

Deposit dan perlombongan silikon

Unsur ini adalah yang kedua paling biasa di planet ini bahan. silikon membentuk hampir satu pertiga daripada isipadu kerak bumi. Hanya oksigen yang lebih biasa. Ia kebanyakannya dinyatakan oleh silika - sebatian yang mengandungi silikon dioksida pada terasnya. Derivatif utama silikon dioksida ialah batu api, pelbagai pasir, kuarza, dan juga medan. Mereka diikuti oleh sebatian silikat silikon. Kelahiran untuk silikon adalah fenomena yang jarang berlaku.

Penggunaan silikon

Silikon, sifat kimia yang menentukan skop penggunaannya, terbahagi kepada beberapa jenis. Silikon yang kurang tulen digunakan untuk keperluan metalurgi: contohnya, untuk bahan tambahan dalam aluminium, silikon secara aktif mengubah sifatnya, penyahoksida, dsb. Ia secara aktif mengubah suai sifat logam dengan menambahkannya kompaun. silikon aloi mereka, menukar kerja ciri, silikon jumlah yang agak kecil sudah memadai.

Juga, derivatif berkualiti tinggi dihasilkan daripada silikon mentah, khususnya, silikon mono dan polihabluran, serta organik silikon - ini adalah silikon dan pelbagai minyak organik. Ia juga mendapati aplikasinya dalam pengeluaran simen dan industri kaca. Dia tidak memintas pengeluaran bata, kilang mengeluarkan porselin dan juga tidak boleh melakukannya tanpanya.

Silikon adalah sebahagian daripada pelekat silikat yang terkenal, yang digunakan untuk kerja pembaikan, dan sebelum ini digunakan dalam keperluan pejabat, sehingga lebih banyak pengganti praktikal muncul. Sesetengah produk piroteknik juga mengandungi silikon. Hidrogen boleh diperoleh daripadanya dan aloi besinya di udara terbuka.

Apa yang lebih berkualiti silikon? pinggan sel solar juga termasuk silikon, secara semula jadi bukan teknikal. Untuk keperluan ini, silikon dengan ketulenan ideal diperlukan, atau sekurang-kurangnya silikon teknikal tahap penulenan tertinggi.

kononnya "silikon elektronik", yang mengandungi hampir 100% silikon, mempunyai prestasi yang lebih baik. Oleh itu, ia lebih disukai dalam pengeluaran peranti elektronik ultra-tepat dan litar mikro yang kompleks. Dalam pembuatan mereka, pengeluaran berkualiti tinggi diperlukan. litar, silikon yang mana hanya kategori tertinggi yang patut diambil. Operasi peranti ini bergantung pada berapa banyak mengandungi silikon kekotoran yang tidak diingini.

Silikon menduduki tempat penting dalam alam semula jadi, dan kebanyakan makhluk hidup sentiasa memerlukannya. Bagi mereka, ini adalah sejenis kompaun bangunan, kerana ia sangat penting untuk kesihatan sistem muskuloskeletal. Setiap hari seseorang menyerap sehingga 1 g sebatian silikon.

Bolehkah silikon berbahaya?

Ya, atas sebab silikon dioksida sangat terdedah kepada habuk. Ia mempunyai kesan merengsa pada permukaan mukus badan dan boleh terkumpul secara aktif di dalam paru-paru, menyebabkan silikosis. Untuk melakukan ini, dalam pengeluaran yang berkaitan dengan pemprosesan unsur silikon, penggunaan alat pernafasan adalah wajib. Kehadiran mereka amat penting apabila ia berkaitan dengan silikon monoksida.

harga silikon

Seperti yang anda ketahui, semua peralatan elektronik moden, dari telekomunikasi hingga teknologi komputer, adalah berdasarkan penggunaan silikon, menggunakan sifat semikonduktornya. Rakan sejawatannya yang lain digunakan pada tahap yang lebih rendah. Sifat unik silikon dan derivatifnya masih tidak dapat bersaing untuk beberapa tahun akan datang. Walaupun penurunan harga pada tahun 2001 untuk silikon, jualan cepat bangkit semula. Dan sudah pada tahun 2003, perolehan perdagangan berjumlah 24 ribu tan setahun.

Untuk teknologi terkini yang memerlukan silikon sejernih kristal, rakan teknikalnya tidak sesuai. Dan disebabkan sistem pembersihannya yang kompleks, harga sewajarnya meningkat dengan ketara. Jenis silikon polihablur adalah lebih biasa, prototaip kristal tunggalnya agak kurang dalam permintaan. Pada masa yang sama, bahagian penggunaan silikon untuk semikonduktor menduduki bahagian besar perolehan.

Harga produk berbeza bergantung pada kesucian dan tujuan. silikon, beli yang mana, anda boleh bermula daripada 10 sen setiap kg bahan mentah mentah dan sehingga $10 dan ke atas untuk silikon "elektronik".

pengenalan

2.1.1 +2 keadaan pengoksidaan

2.1.2 +4 keadaan pengoksidaan

2.3 Karbida logam

Bab 3. Sebatian Silikon

Bibliografi

pengenalan

Kimia adalah salah satu cabang sains semula jadi, subjeknya ialah unsur kimia (atom), bahan ringkas dan kompleks (molekul) yang dibentuknya, penjelmaannya dan undang-undang yang dipatuhi oleh penjelmaan ini.

Mengikut definisi, D.I. Mendeleev (1871), "kimia dalam keadaan sekarang boleh ... dipanggil doktrin unsur-unsur."

Asal perkataan "kimia" tidak jelas sepenuhnya. Ramai penyelidik percaya bahawa ia berasal dari nama purba Mesir - Hemia (Yunani Chemia, terdapat dalam Plutarch), yang berasal dari "hem" atau "hame" - hitam dan bermaksud "sains bumi hitam" (Mesir), " sains Mesir".

Kimia moden berkait rapat dengan sains semula jadi lain dan dengan semua cabang ekonomi negara.

Ciri kualitatif bagi bentuk kimia bagi gerakan jirim, dan peralihannya kepada bentuk gerakan lain, menentukan kepelbagaian sains kimia dan kaitannya dengan bidang pengetahuan yang mengkaji kedua-dua bentuk gerakan yang lebih rendah dan lebih tinggi. Pengetahuan tentang bentuk kimia gerakan jirim memperkayakan doktrin umum perkembangan alam, evolusi jirim di Alam Semesta, dan menyumbang kepada pembentukan gambaran materialistik yang integral tentang dunia. Hubungan kimia dengan sains lain menimbulkan bidang tertentu penembusan bersama mereka. Oleh itu, bidang peralihan antara kimia dan fizik diwakili oleh kimia fizik dan fizik kimia. Antara kimia dan biologi, kimia dan geologi, kawasan sempadan khas timbul - geokimia, biokimia, biogeokimia, biologi molekul. Undang-undang kimia yang paling penting dirumuskan dalam bahasa matematik, dan kimia teori tidak boleh berkembang tanpa matematik. Kimia telah memberi dan memberi pengaruh terhadap perkembangan falsafah, dan telah sendiri mengalami dan sedang mengalami pengaruhnya.

Dari segi sejarah, dua cabang utama kimia telah berkembang: kimia tak organik, yang mengkaji terutamanya unsur kimia dan bahan mudah dan kompleks yang terbentuk (kecuali sebatian karbon), dan kimia organik, yang subjeknya ialah sebatian karbon dengan unsur lain ( bahan organik).

Sehingga akhir abad ke-18, istilah "kimia tak organik" dan "kimia organik" hanya menunjukkan dari mana "kerajaan" alam semula jadi (mineral, tumbuhan atau haiwan) sebatian tertentu diperolehi. Bermula dari abad ke-19. istilah ini telah menunjukkan kehadiran atau ketiadaan karbon dalam bahan tertentu. Kemudian mereka memperoleh makna baru yang lebih luas. Kimia tak organik bersentuhan terutamanya dengan geokimia dan kemudian dengan mineralogi dan geologi, i.e. dengan ilmu alam tak organik. Kimia organik ialah cabang kimia yang mengkaji pelbagai sebatian karbon sehingga kepada bahan biopolimer yang paling kompleks. Melalui kimia organik dan bioorganik, kimia bersempadan dengan biokimia dan seterusnya dengan biologi, i.e. dengan keseluruhan ilmu-ilmu alam hidup. Di persimpangan antara kimia anorganik dan organik adalah kawasan sebatian unsur organ.

Dalam kimia, idea tentang tahap struktur organisasi jirim terbentuk secara beransur-ansur. Komplikasi bahan, bermula dari atom yang paling rendah, melalui langkah-langkah molekul, makromolekul, atau sebatian molekul tinggi (polimer), kemudian antara molekul (kompleks, klatrat, catenane), dan akhirnya, struktur makro yang pelbagai (kristal, misel. ) sehingga pembentukan bukan stoikiometri yang tidak tentu. Disiplin yang sepadan secara beransur-ansur berkembang dan menjadi terpencil: kimia sebatian kompleks, polimer, kimia kristal, kajian sistem tersebar dan fenomena permukaan, aloi, dll.

Kajian objek dan fenomena kimia dengan kaedah fizikal, pembentukan corak transformasi kimia, berdasarkan prinsip umum fizik, mendasari kimia fizikal. Bidang kimia ini merangkumi beberapa disiplin yang sebahagian besarnya bebas: termodinamik kimia, kinetik kimia, elektrokimia, kimia koloid, kimia kuantum dan kajian struktur dan sifat molekul, ion, radikal, kimia sinaran, fotokimia, doktrin pemangkinan, keseimbangan kimia, larutan dan lain-lain. Kimia analitik memperoleh watak bebas , yang kaedahnya digunakan secara meluas dalam semua bidang kimia dan industri kimia. Dalam bidang aplikasi praktikal kimia, sains dan disiplin saintifik seperti teknologi kimia dengan banyak cabangnya, metalurgi, kimia pertanian, kimia perubatan, kimia forensik, dll., timbul.

Seperti yang dinyatakan di atas, kimia mempertimbangkan unsur kimia dan bahan yang terbentuk, serta undang-undang yang mengawal transformasi ini. Salah satu aspek ini (iaitu, sebatian kimia berasaskan silikon dan karbon) akan saya pertimbangkan dalam kertas kerja ini.

Bab 1. Silikon dan karbon - unsur kimia

1.1 Pengenalan kepada karbon dan silikon

Karbon (C) dan silikon (Si) adalah ahli kumpulan IVA.

Karbon bukanlah unsur yang sangat biasa. Walaupun begitu, kepentingannya sangat besar. Karbon adalah asas kehidupan di bumi. Ia adalah sebahagian daripada karbonat (Ca, Zn, Mg, Fe, dll.) yang sangat biasa di alam semula jadi, wujud di atmosfera dalam bentuk CO 2, berlaku dalam bentuk arang batu semula jadi (grafit amorf), minyak dan semula jadi. gas, serta bahan mudah (berlian, grafit).

Silikon adalah unsur kedua paling banyak dalam kerak bumi (selepas oksigen). Jika karbon adalah asas kehidupan, maka silikon adalah asas kepada kerak bumi. Ia ditemui dalam pelbagai jenis silikat (Rajah 4) dan aluminosilikat, pasir.

Silikon amorfus ialah serbuk coklat. Yang terakhir ini mudah diperolehi dalam keadaan hablur dalam bentuk hablur keras kelabu, tetapi agak rapuh. Silikon kristal adalah semikonduktor.

Jadual 1. Data am kimia mengenai karbon dan silikon.

Pengubahsuaian stabil karbon pada suhu biasa - grafit - adalah jisim berminyak kelabu yang legap. Berlian - bahan paling keras di bumi - tidak berwarna dan lutsinar. Struktur kristal grafit dan berlian ditunjukkan dalam Rajah.1.

Rajah 1. Struktur berlian (a); struktur grafit (b)

Karbon dan silikon mempunyai derivatif khusus mereka sendiri.

Jadual 2. Derivatif karbon dan silikon yang paling berciri

1.2 Penyediaan, sifat kimia dan penggunaan bahan ringkas

Silikon diperoleh dengan pengurangan oksida dengan karbon; untuk mendapatkan dalam keadaan tulen terutamanya selepas pengurangan, bahan dipindahkan ke tetraklorida dan sekali lagi dikurangkan (dengan hidrogen). Kemudian ia dicairkan menjadi jongkong dan tertakluk kepada pembersihan oleh lebur zon. Jongkong logam dipanaskan dari satu hujung supaya zon logam cair terbentuk di dalamnya. Apabila zon bergerak ke hujung jongkong yang lain, kekotoran, larut dalam logam cair lebih baik daripada pada pepejal, dikeluarkan, dan dengan itu logam itu disucikan.

Karbon adalah lengai, tetapi pada suhu yang sangat tinggi (dalam keadaan amorf) ia berinteraksi dengan kebanyakan logam untuk membentuk larutan pepejal atau karbida (CaC 2, Fe 3 C, dll.), serta dengan banyak metaloid, contohnya:

2C + Ca \u003d CaC 2, C + 3Fe \u003d Fe 3 C,

Silikon lebih reaktif. Ia bertindak balas dengan fluorin pada suhu biasa: Si + 2F 2 \u003d SiF 4

Silikon mempunyai pertalian yang sangat tinggi untuk oksigen juga:

Tindak balas dengan klorin dan sulfur berlaku pada kira-kira 500 K. Pada suhu yang sangat tinggi, silikon berinteraksi dengan nitrogen dan karbon:

Silikon tidak berinteraksi secara langsung dengan hidrogen. Silikon larut dalam alkali:

Si + 2NaOH + H 2 0 \u003d Na 2 Si0 3 + 2H 2.

Asid selain hidrofluorik tidak menjejaskannya. Dengan HF terdapat tindak balas

Si+6HF=H 2 +2H 2 .

Karbon dalam komposisi pelbagai arang, minyak, semula jadi (terutamanya CH4), serta gas yang diperoleh secara buatan adalah asas bahan api yang paling penting di planet kita

Grafit digunakan secara meluas untuk membuat mangkuk pijar. Batang grafit digunakan sebagai elektrod. Banyak grafit digunakan untuk penghasilan pensel. Karbon dan silikon digunakan untuk menghasilkan pelbagai gred besi tuang. Dalam metalurgi, karbon digunakan sebagai agen pengurangan, dan silikon, kerana pertalian tinggi untuk oksigen, sebagai penyahoksida. Silikon kristal dalam keadaan tulen terutamanya (tidak lebih daripada 10 -9 at.% kekotoran) digunakan sebagai semikonduktor dalam pelbagai peranti dan peranti, termasuk sebagai transistor dan termistor (peranti untuk pengukuran suhu yang sangat halus), serta dalam fotosel, operasi yang Ia berdasarkan keupayaan semikonduktor untuk mengalirkan arus apabila diterangi.

Bab 2. Sebatian kimia karbon

Karbon dicirikan oleh ikatan kovalen yang kuat antara atomnya sendiri (C-C) dan dengan atom hidrogen (C-H), yang tercermin dalam banyaknya sebatian organik (beberapa ratus juta). Sebagai tambahan kepada ikatan C-H, C-C yang kuat dalam pelbagai kelas sebatian organik dan tak organik, ikatan karbon dengan nitrogen, sulfur, oksigen, halogen, dan logam diwakili secara meluas (lihat Jadual 5). Kemungkinan besar pembentukan ikatan sedemikian adalah disebabkan oleh saiz atom karbon yang kecil, yang membolehkan orbital valensnya 2s 2 , 2p 2 bertindih sebanyak mungkin. Sebatian tak organik yang paling penting diterangkan dalam Jadual 3.

Antara sebatian karbon bukan organik, terbitan yang mengandungi nitrogen adalah unik dalam komposisi dan struktur.

Dalam kimia bukan organik, derivatif asid CH3COOH asetik dan asid oksalik H 2 C 2 O 4 diwakili secara meluas - asetat (jenis M "CH3COO) dan oksalat (jenis M I 2 C 2 O 4).

Jadual 3. Sebatian tak organik yang paling penting bagi karbon.

2.1 Terbitan oksigen karbon

2.1.1 +2 keadaan pengoksidaan

Karbon monoksida CO (karbon monoksida): mengikut struktur orbital molekul (Jadual 4).

CO serupa dengan molekul N 2. Seperti nitrogen, CO mempunyai tenaga disosiasi yang tinggi (1069 kJ/mol), mempunyai Tm (69 K) dan Tbp (81.5 K) yang rendah), kurang larut dalam air, dan lengai secara kimia. CO bertindak balas hanya pada suhu tinggi, termasuk:

CO + Cl 2 \u003d COCl 2 (fosgen),

CO + Br 2 \u003d SOVg 2, Cr + 6CO \u003d Cr (CO) 6 -kromium karbonil,

Ni + 4CO \u003d Ni (CO) 4 - karbonil nikel

CO + H 2 0 pasangan \u003d HCOOH (asid formik).

Pada masa yang sama, molekul CO mempunyai pertalian tinggi untuk oksigen:

CO +1/202 \u003d C0 2 +282 kJ / mol.

Oleh kerana pertalian yang tinggi untuk oksigen, karbon monoksida (II) digunakan sebagai agen penurunan untuk oksida banyak logam berat (Fe, Co, Pb, dll.). Di makmal, CO oksida diperoleh dengan menyahhidratkan asid formik.

Dalam teknologi, karbon monoksida (II) diperoleh dengan mengurangkan CO 2 dengan arang batu (C + CO 2 \u003d 2CO) atau dengan mengoksidakan metana (2CH 4 + 3O 2 \u003d \u003d 4H 2 0 + 2CO).

Antara derivatif CO, karbonil logam mempunyai kepentingan teori dan praktikal tertentu (untuk mendapatkan logam tulen).

Ikatan kimia dalam karbonil dibentuk terutamanya oleh mekanisme penerima-penderma disebabkan oleh orbital bebas d- unsur dan pasangan elektron molekul CO, terdapat juga n-bertindih oleh mekanisme datif (logam CO). Semua karbonil logam adalah bahan diamagnet yang dicirikan oleh kekuatan rendah. Seperti karbon monoksida (II), karbonil logam adalah toksik.

Jadual 4. Taburan elektron ke atas orbital molekul CO

2.1.2 +4 keadaan pengoksidaan

Karbon dioksida CO 2 (karbon dioksida). Molekul CO 2 adalah linear. Skim tenaga untuk pembentukan orbital molekul CO 2 ditunjukkan dalam Rajah 2. Karbon monoksida (IV) boleh bertindak balas dengan ammonia dalam tindak balas.

Apabila garam ini dipanaskan, baja berharga diperoleh - carbamide CO (MH 2) 2:

Urea diuraikan oleh air

CO (NH 2) 2 + 2HaO \u003d (MH 4) 2COz.

Rajah 2. Rajah tenaga pembentukan orbital molekul CO 2.

Dalam teknologi, CO 2 oksida diperoleh melalui penguraian kalsium karbonat atau natrium bikarbonat:

Dalam keadaan makmal, ia biasanya diperoleh melalui tindak balas (dalam radas Kipp)

CaCO3 + 2HC1 = CaC12 + CO2 + H20.

Derivatif CO 2 yang paling penting ialah asid karbonik lemah H 2 CO s dan garamnya: M I 2 CO 3 dan M I HC 3 (masing-masing karbonat dan bikarbonat).

Kebanyakan karbonat tidak larut dalam air. Karbonat larut air mengalami hidrolisis yang ketara:

COz 2- + H 2 0 COz- + OH - (peringkat I).

Disebabkan oleh hidrolisis lengkap, karbonat Cr 3+ , ai 3 + , Ti 4+ , Zr 4+ dan lain-lain tidak boleh diasingkan daripada larutan akueus.

Secara praktikalnya penting ialah Ka 2 CO3 (soda), K 2 CO3 (potash) dan CaCO3 (kapur, marmar, batu kapur). Bikarbonat, tidak seperti karbonat, larut dalam air. Daripada bikarbonat, NaHCO 3 (soda penaik) menemui aplikasi praktikal. Karbonat asas yang penting ialah 2CuCO3-Cu (OH) 2 , PbCO 3 X XPb (OH) 2 .

Sifat-sifat karbon halida diberikan dalam Jadual 6. Daripada karbon halida, yang paling penting ialah cecair tidak berwarna, agak toksik. Di bawah keadaan biasa, CCI 4 adalah lengai secara kimia. Ia digunakan sebagai pelarut tidak mudah terbakar dan tidak mudah terbakar untuk resin, varnis, lemak, serta untuk mendapatkan freon CF 2 CI 2 (T bp = 303 K):

Satu lagi pelarut organik yang digunakan dalam amalan ialah karbon disulfida CSa (cecair tidak berwarna, meruap dengan Tbp = 319 K) - bahan reaktif:

CS 2 +30 2 \u003d C0 2 + 2S0 2 +258 kcal / mol,

CS 2 + 3Cl 2 \u003d CCl 4 -S 2 Cl 2, CS 2 + 2H 2 0 \u003d\u003d C0 2 + 2H 2 S, CS 2 + K 2 S \u003d K 2 CS 3 (garam asid tiokarbonik H 2 CSz).

Wap karbon disulfida adalah beracun.

Asid hidrosianik (hidrosianik) HCN (H-C \u003d N) ialah cecair tidak berwarna, mudah bergerak, mendidih pada 299.5 K. Pada 283 K, ia menjadi pejal. HCN dan derivatifnya sangat beracun. HCN boleh didapati melalui tindak balas

Asid hidrosianik larut dalam air; pada masa yang sama, ia terurai dengan lemah

HCN=H++CN-, K=6.2.10-10.

Garam asid hidrosianik (sianida) dalam beberapa tindak balas menyerupai klorida. Contohnya, CH - -ion dengan ion Ag + memberikan mendakan putih AgCN sianida perak, kurang larut dalam asid mineral. Sianida logam alkali dan alkali tanah larut dalam air. Disebabkan oleh hidrolisis, larutan mereka berbau asid hidrosianik (bau badam pahit). Sianida logam berat tidak larut dalam air. CN ialah ligan kuat, sebatian kompleks yang paling penting ialah K 4 dan Kz [Re (CN) 6].

Sianida adalah sebatian rapuh, dengan pendedahan berpanjangan kepada CO 2 yang terkandung di udara, sianida terurai

2KCN+C0 2 +H 2 0=K 2 C0 3 +2HCN.

(CN) 2 - sianogen (N=C-C=N) -

gas beracun tidak berwarna; berinteraksi dengan air untuk membentuk asid sianik (HOCN) dan hidrosianik (HCN):

asid (HCN):

(CN) 2 + H 2 0 \u003d\u003d HOCN + HCN.

Dalam hal ini, seperti dalam tindak balas di bawah, (CN) 2 adalah serupa dengan halogen:

CO + (CN) 2 \u003d CO (CN) 2 (analog fosgen).

Asid sianik dikenali dalam dua bentuk tautomerik:

H-N=C=O==H-0-C=N.

Isomer ialah asid H-0=N=C (asid letupan). Garam HONC meletup (digunakan sebagai detonator). Asid rhodohidrogen HSCN ialah cecair tidak berwarna, berminyak, meruap, mudah memejal (Tm=278 K). Dalam keadaan tulen, ia sangat tidak stabil; apabila ia terurai, HCN dibebaskan. Tidak seperti asid hidrosianik, HSCN ialah asid yang agak kuat (K=0.14). HSCN dicirikan oleh keseimbangan tautomerik:

H-N \u003d C \u003d S \u003d H-S-C \u003d N.

SCN - ion merah darah (reagen untuk ion Fe 3+). Garam rhodanide yang berasal dari HSCN - mudah diperoleh daripada sianida dengan penambahan sulfur:

Kebanyakan tiosianat larut dalam air. Garam Hg, Au, Ag, Cu tidak larut dalam air. Ion SCN-, seperti CN-, cenderung untuk memberikan kompleks jenis M3 1 M "(SCN) 6, di mana M" "Cu, Mg dan beberapa yang lain. Dirodan (SCN) 2 - kristal kuning muda, lebur - 271 K Dapatkan (SCN) 2 melalui tindak balas

2AgSCN+Br 2 ==2AgBr+ (SCN) 2 .

Daripada sebatian lain yang mengandungi nitrogen, sianamida harus ditunjukkan.

dan derivatifnya - kalsium cyanamide CaCN 2 (Ca=N-C=N), yang digunakan sebagai baja.

2.3 Karbida logam

Karbida ialah hasil interaksi karbon dengan logam, silikon dan boron. Mengikut keterlarutan, karbida dibahagikan kepada dua kelas: karbida yang larut dalam air (atau asid cair) dan karbida yang tidak larut dalam air (atau asid cair).

2.3.1 Karbida larut dalam air dan asid cair

A. Karbida membentuk C 2 H 2 apabila dibubarkan Kumpulan ini termasuk karbida logam daripada dua kumpulan utama yang pertama; dekat dengan mereka adalah karbida Zn, Cd, La, Ce, Th komposisi MC 2 (LaC 2 , CeC 2 , ТhC 2 .)

CaC 2 + 2H 2 0 \u003d Ca (OH) 2 + C 2 H 2, ThC 2 + 4H 2 0 \u003d Th (OH) 4 + H 2 C 2 + H 2.

ANSz + 12H 2 0 \u003d 4Al (OH) s + ZSN 4, Be 2 C + 4H 2 0 \u003d 2Be (OH) 2 + CH 4. Mengikut sifat mereka, Mn z C adalah berhampiran dengan mereka:

Mn s C + 6H 2 0 \u003d ZMn (OH) 2 + CH 4 + H 2.

B. Karbida, yang, apabila dibubarkan, membentuk campuran hidrokarbon dan hidrogen. Ini termasuk kebanyakan karbida logam nadir bumi.

2.3.2 Karbida tidak larut dalam air dan dalam asid cair

Kumpulan ini termasuk kebanyakan karbida logam peralihan (W, Mo, Ta, dll.), serta SiC, B 4 C.

Mereka larut dalam persekitaran pengoksidaan, contohnya:

VC + 3HN0 3 + 6HF \u003d HVF 6 + CO 2 + 3NO + 4H 2 0, SiC + 4KOH + 2C0 2 \u003d K 2 Si0 3 + K 2 C0 3 + 2H 2 0.

Rajah 3. Icosahedron B 12

Secara praktikalnya penting ialah karbida logam peralihan, serta karbida silikon SiC dan boron B 4 C. SiC - carborundum - kristal tidak berwarna dengan kekisi berlian, menghampiri berlian dalam kekerasan (SiC teknikal mempunyai warna gelap akibat kekotoran). SiC adalah sangat refraktori, konduktif haba dan konduktif elektrik pada suhu tinggi, sangat lengai secara kimia; ia hanya boleh dimusnahkan oleh pelakuran dalam udara dengan alkali.

B 4 C - polimer. Kekisi boron karbida dibina daripada tiga atom karbon dan kumpulan yang tersusun secara linear yang mengandungi 12 atom B yang disusun dalam bentuk ikosahedron (Rajah 3); kekerasan B4C lebih tinggi daripada kekerasan SiC.

Bab 3. Sebatian Silikon

Perbezaan antara kimia silikon dan karbon terutamanya disebabkan oleh saiz atomnya yang besar dan kemungkinan menggunakan orbital 3d percuma. Oleh kerana pengikatan tambahan (mengikut mekanisme penerima penderma), ikatan silikon dengan oksigen Si-O-Si dan fluorin Si-F (Jadual 17.23) adalah lebih kuat daripada karbon, dan disebabkan saiz atom Si yang lebih besar berbanding kepada atom Ikatan Si-H dan Si-Si adalah kurang kuat daripada karbon. Atom silikon boleh dikatakan tidak mampu membentuk rantai. Siri homolog silikon hidrogen SinH2n+2 (silanes) yang serupa dengan hidrokarbon diperoleh hanya sehingga komposisi Si4Hio. Oleh kerana saiz yang lebih besar, atom Si juga mempunyai kebolehan yang dinyatakan dengan lemah untuk pertindihan n; oleh itu, bukan sahaja ikatan rangkap tiga, tetapi juga ikatan berganda adalah sedikit ciri untuknya.

Apabila silikon berinteraksi dengan logam, silisid terbentuk (Ca 2 Si, Mg 2 Si, BaSi 2, Cr 3 Si, CrSi 2, dll.), serupa dalam banyak aspek dengan karbida. Silisid bukan ciri unsur kumpulan I (kecuali Li). Silikon halida (Jadual 5) adalah sebatian yang lebih kuat daripada karbon halida; bagaimanapun, mereka diuraikan oleh air.

Jadual 5. Kekuatan beberapa ikatan karbon dan silikon

Silikon halida yang paling tahan lama ialah SiF 4 (ia terurai hanya di bawah tindakan nyahcas elektrik), tetapi, seperti halida lain, ia mengalami hidrolisis. Apabila SiF 4 berinteraksi dengan HF, asid heksafluorosilisik terbentuk:

SiF 4 +2HF=H 2 .

H 2 SiF 6 mempunyai kekuatan yang hampir dengan H 2 S0 4 . Derivatif asid ini - fluorosilicates, sebagai peraturan, larut dalam air. Fluorosilikat logam alkali (kecuali untuk Li dan NH 4) tidak larut dengan baik. Fluorosilicates digunakan sebagai racun perosak (insektisida).

Halida yang penting secara praktikal ialah SiCO 4 . Ia digunakan untuk mendapatkan sebatian organosilikon. Jadi, SiCL 4 mudah berinteraksi dengan alkohol untuk membentuk ester asid silisik HaSiO 3:

SiCl 4 + 4C 2 H 5 OH \u003d Si (OC 2 H 5) 4 + 4HCl 4

Jadual 6. Karbon dan silikon halida

Ester asid silicic, menghidrolisis, membentuk silikon - bahan polimer struktur rantai:

(R-organic radical), yang telah menemui aplikasi dalam pengeluaran getah, minyak dan pelincir.

Silikon sulfida (SiS 2) bahan n-polimer; stabil pada suhu biasa; terurai oleh air:

SiS 2 + ZN 2 O \u003d 2H 2 S + H 2 SiO 3.

3.1 Sebatian silikon oksigen

Sebatian oksigen yang paling penting bagi silikon ialah silikon dioksida SiO 2 (silika), yang mempunyai beberapa pengubahsuaian kristal.

Pengubahsuaian suhu rendah (sehingga 1143 K) dipanggil kuarza. Kuarza mempunyai sifat piezoelektrik. Varieti semula jadi kuarza: kristal batu, topaz, amethyst. Varieti silika ialah chalcedony, opal, agate,. jasper, pasir.

Silika tahan kimia; hanya larutan fluorin, asid hidrofluorik dan alkali yang bertindak ke atasnya. Ia mudah melepasi keadaan berkaca (kaca kuarza). Kaca kuarza rapuh, tahan kimia dan haba. Asid silicic sepadan dengan SiO 2 tidak mempunyai komposisi yang pasti. Asid silisik biasanya ditulis sebagai xH 2 O-ySiO 2 . Asid silicic telah diasingkan: H 2 SiO 3 (H 2 O-SiO 2) - metasilikon (tri-oxosilicon), H 4 Si0 4 (2H 2 0-Si0 2) - orthosilicon (tetra-oxosilicon), H 2 Si2O 5 (H 2 O * SiO 2) - dimethosilicon.

Asid silisik adalah bahan yang tidak larut. Selaras dengan sifat silikon yang kurang metalloid berbanding karbon, H 2 SiO 3 sebagai elektrolit lebih lemah daripada H 2 CO3.

Garam silikat yang sepadan dengan asid silisik tidak larut dalam air (kecuali silikat logam alkali). Silikat larut dihidrolisiskan mengikut persamaan

2SiOz 2 - + H 2 0 \u003d Si 2 O 5 2 - + 20H-.

Larutan pekat silikat larut dipanggil kaca cecair. Kaca tingkap biasa, natrium dan kalsium silikat, mempunyai komposisi Na 2 0-CaO-6Si0 2 . Ia diperoleh daripada tindak balas

Pelbagai jenis silikat (lebih tepat, oxosilicates) diketahui. Keteraturan tertentu diperhatikan dalam struktur oxosilicates: semuanya terdiri daripada Si0 4 tetrahedra, yang disambungkan antara satu sama lain melalui atom oksigen. Gabungan tetrahedra yang paling biasa ialah (Si 2 O 7 6 -), (Si 3 O 9) 6 -, (Si 4 0 l2) 8-, (Si 6 O 18 12 -), yang, sebagai unit struktur, boleh digabungkan menjadi rantai, pita, jerat dan bingkai (Gamb. 4).

Silikat semulajadi yang paling penting ialah, sebagai contoh, talkum (3MgO * H 2 0-4Si0 2) dan asbestos (SmgO*H 2 O*SiO 2). Seperti SiO 2 , silikat dicirikan oleh keadaan berkaca (amorfus). Dengan penghabluran terkawal kaca, adalah mungkin untuk mendapatkan keadaan kristal halus (sitalls). Sitalls dicirikan oleh peningkatan kekuatan.

Sebagai tambahan kepada silikat, aluminosilikat diedarkan secara meluas dalam alam semula jadi. Aluminosilicates - oxosilicates bingkai, di mana beberapa atom silikon digantikan oleh trivalen Al; contohnya Na 12 [(Si, Al) 0 4] 12.

Bagi asid silisik, keadaan koloid adalah ciri apabila terdedah kepada garam asid H 2 SiO 3 tidak memendakan serta-merta. Larutan koloid asid silisik (sol) dalam keadaan tertentu (contohnya, apabila dipanaskan) boleh ditukar menjadi gel jisim gelatin yang telus dan homogen bagi asid silisik. Gel ialah sebatian molekul tinggi dengan struktur spatial, sangat longgar yang dibentuk oleh molekul Si0 2, lompangnya diisi dengan molekul H 2 O. Apabila gel asid silisik didehidrasi, gel silika diperoleh - produk berliang dengan penjerapan yang tinggi kapasiti.

Rajah 4. Struktur silikat.

kesimpulan

Setelah meneliti sebatian kimia berdasarkan silikon dan karbon dalam kerja saya, saya membuat kesimpulan bahawa karbon, sebagai unsur kuantitatif yang tidak begitu biasa, adalah komponen terpenting dalam kehidupan duniawi, sebatiannya wujud dalam udara, minyak, dan juga dalam bahan mudah seperti berlian dan grafit. Salah satu ciri karbon yang paling penting ialah ikatan kovalen yang kuat antara atom, serta atom hidrogen. Sebatian tak organik karbon yang paling penting ialah: oksida, asid, garam, halida, derivatif yang mengandungi nitrogen, sulfida, karbida.

Bercakap tentang silikon, perlu diperhatikan sejumlah besar rizabnya di bumi, ia adalah asas kerak bumi dan terdapat dalam pelbagai jenis silikat, pasir, dll. Pada masa ini, penggunaan silikon kerana sifat semikonduktornya semakin meningkat. Ia digunakan dalam elektronik dalam pembuatan pemproses komputer, litar mikro dan cip. Sebatian silikon dengan logam membentuk silisid, sebatian oksigen yang paling penting bagi silikon ialah silikon oksida SiO 2 (silika). Secara semula jadi, terdapat pelbagai jenis silikat - talc, asbestos, aluminosilikat juga biasa.

Bibliografi

1. Ensiklopedia Soviet yang hebat. Edisi ketiga. T.28. - M.: Ensiklopedia Soviet, 1970.

2. Zhiryakov V.G. Kimia organik. ed ke-4. - M., "Kimia", 1971.

3. Ensiklopedia kimia ringkas. - M. "Ensiklopedia Soviet", 1967.

4. Kimia am / Ed. MAKAN. Sokolovskaya, L.S. Guzeya. ed ke-3. - M.: Rumah Penerbitan Moscow. un-ta, 1989.

5. Dunia alam yang tidak bernyawa. - M., "Sains", 1983.

6. Potapov V.M., Tatarinchik S.N. Kimia organik. Buku teks.4th ed. - M.: "Kimia", 1989.

Salah satu unsur yang paling biasa dalam alam semula jadi ialah silicium, atau silikon. Pengedaran yang begitu luas bercakap tentang kepentingan dan kepentingan bahan ini. Ini dengan cepat difahami dan diterima pakai oleh orang yang belajar cara menggunakan silikon dengan betul untuk tujuan mereka sendiri. Aplikasinya adalah berdasarkan ciri khas, yang akan kita bincangkan kemudian.

Silikon - unsur kimia

Jika kita mencirikan elemen ini dengan kedudukan dalam sistem berkala, maka kita boleh mengenal pasti perkara penting berikut:

Nombor siri ialah 14.
Tempoh adalah yang ketiga kecil.
Kumpulan - IV.
Subkumpulan adalah yang utama.
Struktur kulit elektron terluar dinyatakan dengan formula 3s 2 3p 2 .
Unsur silikon diwakili oleh simbol kimia Si, yang disebut "silicium".
Keadaan pengoksidaan yang dipamerkannya ialah: -4; +2; +4.
Valensi bagi atom ialah IV.
Jisim atom silikon ialah 28.086.
Secara semula jadi, terdapat tiga isotop stabil unsur ini dengan nombor jisim 28, 29 dan 30.

Oleh itu, dari sudut pandangan kimia, atom silikon adalah unsur yang cukup dikaji, banyak daripada pelbagai sifatnya telah diterangkan.

Sejarah penemuan

Oleh kerana pelbagai sebatian unsur yang sedang dipertimbangkan adalah sangat popular dan kandungannya besar-besaran di alam semula jadi, dari zaman dahulu orang ramai menggunakan dan mengetahui tentang sifat-sifat hanya banyak daripada mereka. Silikon tulen untuk masa yang lama kekal di luar pengetahuan manusia dalam kimia.

Sebatian yang paling popular digunakan dalam kehidupan seharian dan industri oleh orang-orang budaya purba (Mesir, Rom, Cina, Rusia, Parsi dan lain-lain) adalah batu berharga dan hiasan berasaskan silikon oksida. Ini termasuk:

opal;
berlian buatan;
gasing;
chrysoprase;
onyx;
kalsedon dan lain-lain.

Sejak zaman purba, telah menjadi kebiasaan untuk menggunakan kuarza dalam perniagaan pembinaan. Walau bagaimanapun, unsur silikon itu sendiri masih belum ditemui sehingga abad ke-19, walaupun ramai saintis cuba mengasingkannya daripada pelbagai sebatian, menggunakan pemangkin, suhu tinggi, dan juga arus elektrik. Ini adalah minda yang cerah seperti:

Carl Scheele;
Gay-Lussac;
Thenar;
Humphrey Davy;
Antoine Lavoisier.

Jens Jacobs Berzelius berjaya mendapatkan silikon tulen pada tahun 1823. Untuk melakukan ini, beliau menjalankan eksperimen mengenai gabungan wap silikon fluorida dan kalium logam. Akibatnya, dia menerima pengubahsuaian amorfus bagi unsur berkenaan. Saintis yang sama mencadangkan nama Latin untuk atom yang ditemui.

Tidak lama kemudian, pada tahun 1855, seorang saintis lain - Saint Clair-Deville - berjaya mensintesis pelbagai alotropik lain - silikon kristal. Sejak itu, pengetahuan tentang unsur ini dan sifatnya mula berkembang dengan cepat. Orang ramai menyedari bahawa ia mempunyai ciri unik yang boleh digunakan dengan sangat bijak untuk memenuhi keperluan mereka sendiri. Oleh itu, hari ini salah satu elemen yang paling dituntut dalam elektronik dan teknologi ialah silikon. Penggunaannya hanya meluaskan sempadannya setiap tahun.

Nama Rusia untuk atom itu diberikan oleh saintis Hess pada tahun 1831. Itu yang masih kekal hingga ke hari ini.

Silikon adalah yang kedua paling banyak di alam selepas oksigen. Peratusannya berbanding dengan atom lain dalam komposisi kerak bumi ialah 29.5%. Di samping itu, karbon dan silikon adalah dua unsur istimewa yang boleh membentuk rantai dengan menyambung antara satu sama lain. Itulah sebabnya lebih daripada 400 mineral semula jadi yang berbeza dikenali untuk yang terakhir, dalam komposisi yang terkandung dalam litosfera, hidrosfera dan biojisim.

Di manakah silikon ditemui?

Dalam lapisan tanah yang dalam.
Dalam batuan, mendapan dan jisim.
Di dasar badan air, terutamanya laut dan lautan.
Dalam tumbuhan dan penduduk laut dalam kerajaan haiwan.
Pada manusia dan haiwan darat.

Adalah mungkin untuk menetapkan beberapa mineral dan batu yang paling biasa, di mana silikon terdapat dalam kuantiti yang banyak. Kimia mereka sedemikian rupa sehingga kandungan jisim unsur tulen di dalamnya mencapai 75%. Walau bagaimanapun, angka khusus bergantung pada jenis bahan. Jadi, batu dan mineral yang mengandungi silikon:

feldspars;
mika;
amfibol;
opal;
kalsedon;
silikat;
batu pasir;
aluminosilikat;
tanah liat dan lain-lain.

Terkumpul di dalam cangkerang dan rangka luar haiwan laut, silikon akhirnya membentuk mendapan silika yang kuat di dasar badan air. Ini adalah salah satu sumber semula jadi unsur ini.

Di samping itu, didapati bahawa silicium boleh wujud dalam bentuk asli tulen - dalam bentuk kristal. Tetapi deposit sedemikian sangat jarang berlaku.

Sifat fizikal silikon

Jika kita mencirikan unsur yang sedang dipertimbangkan oleh satu set sifat fizikokimia, maka pertama sekali, ia adalah parameter fizikal yang harus ditetapkan. Berikut adalah beberapa yang utama:

Ia wujud dalam bentuk dua pengubahsuaian alotropik - amorfus dan kristal, yang berbeza dalam semua sifat.
Kekisi kristal sangat serupa dengan berlian, kerana karbon dan silikon hampir sama dalam hal ini. Walau bagaimanapun, jarak antara atom adalah berbeza (silikon mempunyai lebih banyak), jadi berlian adalah lebih keras dan lebih kuat. Jenis kekisi - berpusat muka kubik.
Bahannya sangat rapuh, pada suhu tinggi ia menjadi plastik.
Takat lebur ialah 1415˚С.
Takat didih - 3250˚С.
Ketumpatan bahan ialah 2.33 g / cm3.
Warna sebatian adalah kelabu perak, kilauan logam ciri dinyatakan.
Ia mempunyai sifat semikonduktor yang baik, yang boleh berubah dengan penambahan agen tertentu.
Tidak larut dalam air, pelarut organik dan asid.
Secara khusus larut dalam alkali.

Sifat fizikal silikon yang ditetapkan membolehkan orang ramai mengawalnya dan menggunakannya untuk mencipta pelbagai produk. Sebagai contoh, penggunaan silikon tulen dalam elektronik adalah berdasarkan sifat semikonduktiviti.

Sifat kimia

Sifat kimia silikon sangat bergantung pada keadaan tindak balas. Jika kita bercakap tentang pada parameter standard, maka kita perlu menetapkan aktiviti yang sangat rendah. Silikon kristal dan amorfus sangat lengai. Mereka tidak berinteraksi dengan agen pengoksidaan yang kuat (kecuali fluorin) atau dengan agen penurunan yang kuat.

Ini disebabkan oleh fakta bahawa filem oksida SiO 2 terbentuk serta-merta pada permukaan bahan, yang menghalang interaksi selanjutnya. Ia boleh dibentuk di bawah pengaruh air, udara, wap.

Walau bagaimanapun, jika keadaan standard diubah dan silikon dipanaskan pada suhu melebihi 400˚C, maka aktiviti kimianya akan meningkat dengan ketara. Dalam kes ini, ia akan bertindak balas dengan:

oksigen;
semua jenis halogen;
hidrogen.

Dengan peningkatan selanjutnya dalam suhu, pembentukan produk apabila berinteraksi dengan boron, nitrogen, dan karbon adalah mungkin. Terutama penting ialah carborundum - SiC, kerana ia adalah bahan pelelas yang baik.

Juga, sifat kimia silikon jelas dilihat dalam tindak balas dengan logam. Berhubung dengan mereka, ia adalah agen pengoksidaan, oleh itu produk dipanggil silisid. Sebatian serupa dikenali untuk:

beralkali;
tanah beralkali;
logam peralihan.

Kompaun yang diperoleh dengan menggabungkan besi dan silikon mempunyai sifat yang luar biasa. Ia dipanggil seramik ferrosilicon dan berjaya digunakan dalam industri.

Silikon tidak berinteraksi dengan bahan kompleks, oleh itu, semua jenisnya, ia boleh larut hanya dalam:

aqua regia (campuran asid nitrik dan hidroklorik);
alkali kaustik.

Dalam kes ini, suhu larutan hendaklah sekurang-kurangnya 60 ° C. Semua ini sekali lagi mengesahkan asas fizikal bahan - kekisi kristal stabil seperti berlian, yang memberikannya kekuatan dan lengai.

Bagaimana untuk mendapatkan

Mendapatkan silikon dalam bentuk tulen adalah proses yang agak mahal dari segi ekonomi. Di samping itu, kerana sifatnya, sebarang kaedah hanya memberikan produk tulen 90-99%, manakala kekotoran dalam bentuk logam dan karbon kekal sama. Jadi hanya mendapatkan bahan itu tidak mencukupi. Ia juga harus dibersihkan secara kualitatif daripada unsur-unsur asing.

Secara umum, pengeluaran silikon dijalankan dalam dua cara utama:

Daripada pasir putih, iaitu silikon oksida tulen SiO 2 . Apabila ia dikalsinkan dengan logam aktif (paling kerap dengan magnesium), unsur bebas terbentuk dalam bentuk pengubahsuaian amorf. Ketulenan kaedah ini adalah tinggi, produk diperolehi dengan hasil 99.9 peratus.
Kaedah yang lebih meluas pada skala perindustrian ialah pensinteran pasir cair dengan kok dalam tanur terma khusus. Kaedah ini dibangunkan oleh saintis Rusia N. N. Beketov.

Pemprosesan selanjutnya terdiri daripada menundukkan produk kepada kaedah penulenan. Untuk ini, asid atau halogen (klorin, fluorin) digunakan.

Silikon amorfus

Pencirian silikon akan menjadi tidak lengkap jika setiap pengubahsuaian alotropiknya tidak dipertimbangkan secara berasingan. Yang pertama adalah amorfus. Dalam keadaan ini, bahan yang kami pertimbangkan ialah serbuk coklat-coklat, tersebar dengan halus. Ia mempunyai tahap higroskopisitas yang tinggi, mempamerkan aktiviti kimia yang cukup tinggi apabila dipanaskan. Di bawah keadaan standard, ia hanya dapat berinteraksi dengan agen pengoksidaan terkuat - fluorin.

Memanggil silikon amorf hanya sejenis kristal tidak sepenuhnya betul. Kekisinya menunjukkan bahawa bahan ini hanyalah satu bentuk silikon terdispersi halus yang wujud dalam bentuk kristal. Oleh itu, oleh itu, pengubahsuaian ini adalah satu dan sebatian yang sama.

Walau bagaimanapun, sifat mereka berbeza, dan oleh itu adalah lazim untuk bercakap tentang alotropi. Dengan sendirinya, silikon amorfus mempunyai kapasiti penyerapan cahaya yang tinggi. Di samping itu, dalam keadaan tertentu, penunjuk ini beberapa kali lebih tinggi daripada bentuk kristal. Oleh itu, ia digunakan untuk tujuan teknikal. Dalam bentuk yang dipertimbangkan (serbuk), sebatian mudah digunakan pada mana-mana permukaan, sama ada plastik atau kaca. Oleh itu, ia adalah silikon amorfus yang begitu mudah untuk digunakan. Aplikasi ini berdasarkan saiz yang berbeza.

Walaupun haus bateri jenis ini agak cepat, yang dikaitkan dengan lelasan filem nipis bahan, namun penggunaan dan permintaan hanya berkembang. Malah, walaupun dalam hayat perkhidmatan yang singkat, sel suria berasaskan silikon amorf mampu membekalkan tenaga kepada seluruh perusahaan. Di samping itu, pengeluaran bahan sedemikian adalah bebas sisa, yang menjadikannya sangat menjimatkan.

Pengubahsuaian ini diperoleh dengan mengurangkan sebatian dengan logam aktif, contohnya, natrium atau magnesium.

Silikon kristal

Pengubahsuaian berkilat kelabu perak bagi elemen berkenaan. Bentuk ini adalah yang paling biasa dan paling banyak permintaan. Ini disebabkan oleh set sifat kualitatif yang dimiliki oleh bahan ini.

Ciri silikon dengan kekisi kristal termasuk klasifikasi jenisnya, kerana terdapat beberapa daripadanya:

Kualiti elektronik - kualiti paling tulen dan tertinggi. Jenis inilah yang digunakan dalam elektronik untuk mencipta peranti yang sangat sensitif.
Kualiti suria. Nama itu sendiri mentakrifkan kawasan penggunaan. Ia juga merupakan silikon ketulenan tinggi, penggunaannya diperlukan untuk mencipta sel suria yang berkualiti tinggi dan tahan lama. Penukar fotovoltaik yang dicipta berdasarkan struktur kristal mempunyai kualiti yang lebih tinggi dan rintangan haus daripada yang dicipta menggunakan pengubahsuaian amorf melalui pemendapan pada pelbagai jenis substrat.
Silikon teknikal. Varieti ini termasuk sampel bahan yang mengandungi kira-kira 98% unsur tulen. Segala-galanya pergi ke pelbagai jenis kekotoran:

aluminium;
klorin;
karbon;
fosforus dan lain-lain.

Varieti terakhir bahan yang sedang dipertimbangkan digunakan untuk mendapatkan polihablur silikon. Untuk ini, proses penghabluran semula dijalankan. Akibatnya, dari segi ketulenan, produk diperolehi yang boleh dikaitkan dengan kumpulan kualiti solar dan elektronik.

Dengan sifatnya, polysilicon adalah produk perantaraan antara pengubahsuaian amorf dan kristal. Pilihan ini lebih mudah untuk digunakan, ia lebih baik diproses dan dibersihkan dengan fluorin dan klorin.

Produk yang dihasilkan boleh dikelaskan seperti berikut:

multisilikon;
monohablur;
kristal berprofil;
sekerap silikon;
silikon teknikal;
sisa pengeluaran dalam bentuk serpihan dan sisa bahan.

Setiap daripada mereka mendapat aplikasi dalam industri dan digunakan oleh seseorang sepenuhnya. Oleh itu, yang berkaitan dengan silikon dianggap bebas sisa. Ini dengan ketara mengurangkan kos ekonominya, tanpa menjejaskan kualiti.

Penggunaan silikon tulen

Pengeluaran silikon dalam industri ditubuhkan dengan baik, dan skalanya agak besar. Ini disebabkan oleh fakta bahawa unsur ini, baik tulen dan dalam bentuk pelbagai sebatian, tersebar luas dan dalam permintaan dalam pelbagai cabang sains dan teknologi.

Di manakah silikon kristal dan amorf digunakan dalam bentuk tulennya?

Dalam metalurgi sebagai bahan tambahan pengaloian yang mampu mengubah sifat logam dan aloinya. Jadi, ia digunakan dalam peleburan keluli dan besi.
Jenis bahan yang berbeza digunakan untuk menghasilkan versi yang lebih bersih - polysilicon.
Sebatian silikon dengan adalah industri kimia keseluruhan yang telah mendapat populariti tertentu hari ini. Bahan silikon digunakan dalam perubatan, dalam pembuatan hidangan, alatan dan banyak lagi.
Pembuatan pelbagai panel solar. Kaedah mendapatkan tenaga ini adalah antara yang paling menjanjikan pada masa hadapan. Mesra alam, kos efektif dan tahan lama - kelebihan utama penjanaan elektrik tersebut.
Silikon untuk pemetik api telah digunakan untuk masa yang sangat lama. Malah pada zaman dahulu, orang menggunakan batu api untuk mencipta percikan apabila menyalakan api. Prinsip ini adalah asas untuk pengeluaran pemetik api pelbagai jenis. Hari ini terdapat spesies di mana batu api digantikan oleh aloi komposisi tertentu, yang memberikan hasil yang lebih cepat (percikan).
Elektronik dan tenaga solar.
Pembuatan cermin dalam peranti laser gas.

Oleh itu, silikon tulen mempunyai banyak sifat berfaedah dan istimewa yang membolehkan ia digunakan untuk mencipta produk penting dan perlu.

Penggunaan sebatian silikon

Sebagai tambahan kepada bahan mudah, pelbagai sebatian silikon juga digunakan, dan sangat meluas. Terdapat satu cabang industri yang dipanggil silikat. Dialah yang berdasarkan penggunaan pelbagai bahan, yang termasuk unsur yang menakjubkan ini. Apakah sebatian ini dan apakah yang dihasilkan daripadanya?

Kuarza, atau pasir sungai - SiO 2. Ia digunakan untuk pembuatan bahan binaan dan hiasan seperti simen dan kaca. Di mana bahan-bahan ini digunakan, semua orang tahu. Tiada pembinaan yang lengkap tanpa komponen ini, yang mengesahkan kepentingan sebatian silikon.
Seramik silikat, yang merangkumi bahan seperti faien, porselin, bata dan produk berasaskannya. Komponen ini digunakan dalam perubatan, dalam pembuatan hidangan, perhiasan hiasan, barangan rumah, dalam pembinaan dan kawasan isi rumah lain aktiviti manusia.
- silikon, gel silika, minyak silikon.
Gam silikat - digunakan sebagai alat tulis, dalam piroteknik dan pembinaan.

Silikon, yang harganya berbeza-beza di pasaran dunia, tetapi tidak melepasi tanda 100 rubel Rusia sekilogram (setiap kristal) dari atas ke bawah, adalah bahan yang dicari dan berharga. Sememangnya, sebatian unsur ini juga meluas dan boleh digunakan.

Peranan biologi silikon

Dari sudut pandangan kepentingan untuk badan, silikon adalah penting. Kandungan dan pengedarannya dalam tisu adalah seperti berikut:

0.002% - otot;
0.000017% - tulang;
darah - 3.9 mg / l.

Setiap hari, kira-kira satu gram silikon harus masuk ke dalam, jika tidak, penyakit akan mula berkembang. Tidak ada yang maut di antara mereka, bagaimanapun, kebuluran silikon yang berpanjangan membawa kepada:

keguguran rambut;
penampilan jerawat dan jerawat;
kerapuhan dan kerapuhan tulang;
kebolehtelapan kapilari mudah;
keletihan dan sakit kepala;
rupa lebam dan lebam yang banyak.

Bagi tumbuhan, silikon adalah unsur surih penting yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan normal. Eksperimen haiwan telah menunjukkan bahawa individu yang mengambil jumlah silikon yang mencukupi setiap hari berkembang dengan lebih baik.

Penerangan perbandingan ringkas tentang unsur karbon dan silikon dibentangkan dalam jadual 6.

Jadual 6

Ciri perbandingan karbon dan silikon

Kriteria perbandingan	Karbon - C	Silikon - Si
kedudukan dalam jadual berkala unsur kimia	, tempoh ke-2, kumpulan IV, kumpulan kecil utama	, tempoh ke-3, kumpulan IV, kumpulan kecil utama
konfigurasi elektron atom
kemungkinan valens	II - dalam keadaan pegun IV - dalam keadaan teruja
keadaan pengoksidaan yang mungkin	, , , , ,	,
oksida yang lebih tinggi	, berasid	, berasid
hidroksida yang lebih tinggi	- asid lemah tidak stabil	() atau - asid lemah, mempunyai struktur polimer
ikatan hidrogen	- metana (hidrokarbon)	– silane, tidak stabil

Karbon. Alotropi adalah ciri unsur karbon. Karbon wujud dalam bentuk bahan mudah berikut: berlian, grafit, karbin, fullerene, yang mana hanya grafit yang stabil secara termodinamik. Arang batu dan jelaga boleh dianggap sebagai jenis amorfus grafit.

Grafit adalah refraktori, sedikit meruap, lengai secara kimia pada suhu biasa, adalah bahan legap, lembut yang menghantar arus lemah. Struktur grafit adalah berlapis.

Alamaze ialah bahan yang sangat keras, lengai secara kimia (sehingga 900 °C) yang tidak mengalirkan arus dan menghantar haba dengan buruk. Struktur berlian adalah tetrahedral (setiap atom dalam tetrahedron dikelilingi oleh empat atom, dsb.). Oleh itu, berlian adalah polimer yang paling mudah, makromolekulnya hanya terdiri daripada atom karbon.

Carbyne mempunyai struktur linear (-carbine, polyyne) atau (-carbine, polyene). Ia adalah serbuk hitam, mempunyai sifat semikonduktor. Di bawah tindakan cahaya, kekonduksian elektrik karbin meningkat, dan pada suhu karbin bertukar menjadi grafit. Secara kimia lebih aktif daripada grafit. Ia telah disintesis pada awal 1960-an dan kemudian ditemui dalam beberapa meteorit.

Fullerene ialah pengubahsuaian alotropik karbon yang dibentuk oleh molekul yang mempunyai struktur jenis "bola bola sepak". Molekul telah disintesis, dan fullerene lain. Semua fullerene ialah struktur tertutup atom karbon dalam keadaan hibrid. Elektron ikatan yang tidak dihibrid didelokalisasikan seperti dalam sebatian aromatik. Hablur fullerene adalah daripada jenis molekul.

silikon. Silikon tidak dicirikan oleh ikatan, ia tidak tipikal untuk wujud dalam keadaan hibrid. Oleh itu, hanya terdapat satu pengubahsuaian alotropik yang stabil bagi silikon, kekisi kristal yang serupa dengan berlian. Silikon adalah keras (pada skala Mohs, kekerasan adalah 7), refraktori ( ), bahan yang sangat rapuh berwarna kelabu gelap dengan kilauan logam di bawah keadaan standard - semikonduktor. Aktiviti kimia bergantung kepada saiz hablur (hablur kasar kurang aktif berbanding amorfus).

Kereaktifan karbon bergantung kepada pengubahsuaian alotropik. Karbon dalam bentuk berlian dan grafit agak lengai, tahan terhadap asid dan alkali, yang memungkinkan untuk mengeluarkan crucible, elektrod, dan lain-lain daripada grafit. Karbon mempamerkan kereaktifan yang lebih tinggi dalam bentuk arang batu dan jelaga.

Silikon kristal agak lengai, dalam bentuk amorf ia lebih aktif.

Jenis tindak balas utama yang mencerminkan sifat kimia karbon dan silikon ditunjukkan dalam Jadual 7.

Jadual 7

Sifat kimia asas karbon dan silikon

reaksi dengan	karbon	reaksi dengan	silikon
bahan mudah	oksigen		oksigen
halogen		halogen
kelabu		karbon
hidrogen		hidrogen	tidak bertindak balas
logam		logam
bahan kompleks	oksida logam		alkali
wap		asid	tidak bertindak balas
asid

Bahan pengikat

Bahan pengikat – bahan binaan mineral atau organik yang digunakan untuk pembuatan konkrit, pengikat elemen individu struktur bangunan, kalis air, dsb..

Pengikat mineral(MVM)– bahan serbuk halus (simen, gipsum, kapur, dll.), yang, apabila dicampur dengan air (dalam beberapa kes, dengan larutan garam, asid, alkali), membentuk plastik, jisim yang boleh digunakan yang mengeras menjadi badan seperti batu yang kuat dan mengikat zarah pengisi pepejal dan tetulang menjadi satu keseluruhan monolitik.

Pengerasan MVM dilakukan sebagai hasil daripada proses pembubaran, pembentukan larutan supertepu dan jisim koloid; yang kedua menghablur sebahagian atau sepenuhnya.

Klasifikasi MVM:

1. pengikat hidraulik:

Apabila dicampur dengan air (campuran), mereka mengeras dan terus mengekalkan atau meningkatkan kekuatan mereka dalam air. Ini termasuk pelbagai simen dan kapur hidraulik. Semasa pengerasan kapur hidraulik, CaO berinteraksi dengan air dan karbon dioksida di udara dan produk yang terhasil mengkristal. Ia digunakan dalam pembinaan tanah, bawah tanah dan struktur hidraulik yang sentiasa terdedah kepada air.

2. pengikat udara:

Apabila dicampur dengan air, mereka mengeras dan mengekalkan kekuatannya hanya di udara. Ini termasuk kapur udara, gypsum-anhydrite dan pengikat udara magnesia.

3. pengikat tahan asid:

Ia terdiri terutamanya daripada simen tahan asid yang mengandungi campuran pasir kuarza yang dikisar halus dan; mereka ditutup, sebagai peraturan, dengan larutan akueus natrium atau kalium silikat, mereka mengekalkan kekuatannya untuk masa yang lama apabila terdedah kepada asid. Semasa pengerasan, tindak balas berlaku. Ia digunakan untuk pengeluaran dempul tahan asid, mortar dan konkrit dalam pembinaan perusahaan kimia.

4. pengikat untuk pengerasan autoklaf:

Ia terdiri daripada pengikat kapur-silika dan kapur-nepheline (kapur, pasir kuarza, enap cemar nepheline) dan mengeras semasa autoklaf (6-10 jam, tekanan wap 0.9-1.3 MPa). Ia juga termasuk simen Portland berpasir dan pengikat lain berdasarkan kapur, abu dan enap cemar paras rendah. Ia digunakan dalam pengeluaran produk daripada konkrit silikat (blok, bata silikat, dll.).

5. pengikat fosfat:

Terdiri daripada simen khas; mereka ditutup dengan asid fosforik dengan pembentukan jisim plastik, secara beransur-ansur mengeras menjadi badan monolitik, dan mengekalkan kekuatannya pada suhu melebihi 1000 ° C. Biasanya, titanium fosfat, zink fosfat, aluminophosphate, dan simen lain digunakan. Ia digunakan untuk pembuatan jisim lapisan refraktori dan pengedap untuk perlindungan suhu tinggi bahagian dan struktur logam dalam pengeluaran konkrit refraktori, dsb.

Pengikat organik(OBM)– bahan asal organik yang mampu berubah daripada keadaan plastik kepada keadaan pepejal atau plastik rendah akibat daripada pempolimeran atau polikondensasi.

Berbanding dengan MVM, ia kurang rapuh dan mempunyai kekuatan tegangan yang lebih tinggi. Ini termasuk produk yang terbentuk semasa penapisan minyak (asfalt, bitumen), produk penguraian terma kayu (tar), serta poliester termoset sintetik, epoksi, resin fenol-formaldehid. Ia digunakan dalam pembinaan jalan raya, jambatan, lantai premis perindustrian, bahan bumbung bergulung, konkrit polimer asfalt, dll.

Tanda kimia silikon ialah Si, berat atom ialah 28.086, cas nuklear ialah +14. , serta , terletak dalam subkumpulan utama kumpulan IV, dalam tempoh ketiga. Ia serupa dengan karbon. Konfigurasi elektronik bagi lapisan elektron atom silikon ialah ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 . Struktur lapisan elektron luar

Struktur lapisan elektron luar adalah serupa dengan struktur atom karbon.
berlaku dalam bentuk dua pengubahsuaian alotropik - amorfus dan kristal.
Amorfus - serbuk keperangan dengan aktiviti kimia yang lebih tinggi sedikit daripada kristal. Pada suhu biasa, ia bertindak balas dengan fluorin:
Si + 2F2 = SiF4 pada 400° - dengan oksigen
Si + O2 = SiO2
dalam cair - dengan logam:
2Mg + Si = Mg2Si
Silikon kristal ialah bahan rapuh yang keras dengan kilauan logam. Ia mempunyai kekonduksian haba dan elektrik yang baik, mudah larut dalam logam cair, membentuk. Aloi silikon dengan aluminium dipanggil silumin, aloi silikon dengan besi dipanggil ferrosilicon. Ketumpatan silikon 2.4. Takat lebur 1415°, takat didih 2360°. Silikon kristal adalah bahan yang agak lengai dan memasuki tindak balas kimia dengan sukar. Walaupun sifat logam yang ditanda dengan baik, silikon tidak bertindak balas dengan asid, tetapi bertindak balas dengan alkali, membentuk garam asid silisik dan:
Si + 2KOH + H2O = K2SiO2 + 2H2

■ 36. Apakah persamaan dan perbezaan antara struktur elektronik atom silikon dan karbon?
37. Bagaimana untuk menerangkan dari sudut pandangan struktur elektronik atom silikon mengapa sifat logam adalah lebih ciri silikon daripada karbon?
38. Senaraikan sifat kimia silikon.

Sifat silikon. silika

Silikon diedarkan secara meluas dalam alam semula jadi. Kira-kira 25% daripada kerak bumi adalah silikon. Sebahagian besar silikon semula jadi diwakili oleh silikon dioksida SiO2. Dalam keadaan kristal yang sangat tulen, silikon dioksida berlaku sebagai mineral yang dipanggil kristal batu. Silikon dioksida dan karbon dioksida adalah analog secara kimia, namun karbon dioksida adalah gas dan silikon dioksida adalah pepejal. Tidak seperti kekisi kristal molekul CO2, silikon dioksida SiO2 mengkristal dalam bentuk kekisi kristal atom, setiap selnya adalah tetrahedron dengan atom silikon di tengah dan atom oksigen di sudut. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa atom silikon mempunyai jejari yang lebih besar daripada atom karbon, dan bukan 2, tetapi 4 atom oksigen boleh diletakkan di sekelilingnya. Perbezaan dalam struktur kekisi kristal menjelaskan perbezaan sifat bahan-bahan ini. Pada rajah. 69 menunjukkan rupa kristal kuarza asli yang terdiri daripada silikon dioksida tulen dan formula strukturnya.

nasi. 60. Formula struktur silikon dioksida (a) dan hablur kuarza asli (b)

Silika kristal paling biasa dijumpai sebagai pasir, yang berwarna putih kecuali tercemar dengan kekotoran tanah liat kuning. Selain pasir, silika sering dijumpai sebagai mineral yang sangat keras, silikon (silika terhidrat). Silikon dioksida kristal, berwarna dalam pelbagai kekotoran, membentuk batu berharga dan separa berharga - agate, amethyst, jasper. Hampir silikon dioksida tulen juga terdapat dalam bentuk kuarza dan kuarzit. Silikon dioksida percuma dalam kerak bumi adalah 12%, dalam komposisi pelbagai batu - kira-kira 43%. Secara keseluruhan, lebih daripada 50% daripada kerak bumi terdiri daripada silikon dioksida.
Silikon adalah sebahagian daripada pelbagai jenis batu dan mineral - tanah liat, granit, syenite, mika, feldspar, dll.

Karbon dioksida pepejal, tanpa lebur, sublimat pada -78.5 °. Takat lebur silikon dioksida adalah kira-kira 1.713°. Dia sangat tegar. Ketumpatan 2.65. Pekali pengembangan silikon dioksida adalah sangat kecil. Ini amat penting apabila menggunakan barang kaca kuarza. Silikon dioksida tidak larut dalam air dan tidak bertindak balas dengannya, walaupun pada hakikatnya ia adalah oksida berasid dan ia sepadan dengan asid silisik H2SiO3. Karbon dioksida diketahui boleh larut dalam air. Silikon dioksida tidak bertindak balas dengan asid, kecuali asid hidrofluorik HF, tetapi memberikan garam dengan alkali.

nasi. 69. Formula struktur silikon dioksida (a) dan hablur kuarza asli (b).
Apabila silikon dioksida dipanaskan dengan arang batu, silikon dikurangkan, dan kemudian ia digabungkan dengan karbon dan karborundum terbentuk mengikut persamaan:
SiO2 + 2C = SiC + CO2. Carborundum mempunyai kekerasan yang tinggi, tahan terhadap asid, dan dimusnahkan oleh alkali.

■ 39. Apakah sifat silikon dioksida yang boleh digunakan untuk menilai kekisi kristalnya?
40. Dalam bentuk mineral apakah silikon dioksida berlaku di alam semula jadi?
41. Apakah carborundum?

Asid silisik. silikat

Asid silisik H2SiO3 ialah asid yang sangat lemah dan tidak stabil. Apabila dipanaskan, ia secara beransur-ansur terurai menjadi air dan silikon dioksida:
H2SiO3 = H2O + SiO2

Dalam air, asid silisik boleh dikatakan tidak larut, tetapi boleh memberi dengan mudah.
Asid silicic membentuk garam yang dipanggil silikat. banyak ditemui di alam semula jadi. Yang semula jadi agak kompleks. Komposisi mereka biasanya digambarkan sebagai gabungan beberapa oksida. Jika komposisi silikat semulajadi termasuk alumina, ia dipanggil aluminosilikat. Ini adalah tanah liat putih, (kaolin) Al2O3 2SiO2 2H2O, feldspar K2O Al2O3 6SiO2, mika
K2O Al2O3 6SiO2 2H2O. Banyak batu permata semulajadi dalam bentuk paling tulen, seperti aquamarine, zamrud, dll.
Daripada silikat tiruan, natrium silikat Na2SiO3 perlu diberi perhatian - salah satu daripada beberapa silikat larut air. Ia dipanggil kaca larut, dan penyelesaiannya dipanggil kaca cecair.

Silikat digunakan secara meluas dalam kejuruteraan. Kaca larut diresapi dengan fabrik dan kayu untuk melindunginya daripada pencucuhan. Cecair adalah sebahagian daripada dempul refraktori untuk mengikat kaca, porselin, batu. Silikat adalah asas dalam pengeluaran kaca, porselin, faien, simen, konkrit, bata dan pelbagai produk seramik. Dalam larutan, silikat mudah terhidrolisis.

■ 42. Apakah itu? Bagaimanakah ia berbeza daripada silikat?
43. Apakah cecair dan untuk tujuan apa ia digunakan?

kaca

Bahan mentah untuk penghasilan kaca ialah soda Na2CO3, batu kapur CaCO3 dan pasir SiO2. Semua komponen campuran kaca dibersihkan dengan teliti, dicampur dan disatukan pada suhu kira-kira 1400 °. Tindak balas berikut berlaku semasa proses lebur:
Na2CO3 + SiO2= Na2SiO3 + CO2

CaCO3 + SiO2 = CaSiO 3 + CO2
Malah, komposisi kaca termasuk natrium dan kalsium silikat, serta lebihan SO2, jadi komposisi kaca tingkap biasa ialah: Na2O · CaO · 6SiO2. Campuran kaca dipanaskan pada suhu 1500° sehingga karbon dioksida tersingkir sepenuhnya. Kemudian disejukkan ke suhu 1200 °, di mana ia menjadi likat. Seperti mana-mana bahan amorf, kaca melembutkan dan mengeras secara beransur-ansur, jadi ia adalah bahan plastik yang baik. Jisim kaca likat dilalui melalui celah, mengakibatkan pembentukan kepingan kaca. Lembaran kaca panas dilukis dalam gulungan, dibawa ke saiz tertentu dan secara beransur-ansur disejukkan oleh arus udara. Kemudian ia dipotong di sepanjang tepi dan dipotong menjadi kepingan dengan format tertentu.

■ 44. Berikan persamaan tindak balas yang berlaku semasa penghasilan kaca, dan komposisi kaca tingkap.

kaca- bahan amorfus, lutsinar, boleh dikatakan tidak larut dalam air, tetapi jika ia dihancurkan menjadi habuk halus dan dicampur dengan sedikit air, alkali boleh dikesan dalam campuran yang terhasil menggunakan phenolphthalein. Semasa penyimpanan jangka panjang alkali dalam barang kaca, lebihan SiO2 dalam kaca bertindak balas dengan sangat perlahan dengan alkali dan kaca secara beransur-ansur kehilangan ketelusannya.
Kaca dikenali oleh orang lebih daripada 3000 tahun sebelum era kita. Pada zaman dahulu, kaca diperoleh dengan komposisi yang hampir sama seperti pada masa sekarang, tetapi tuan purba hanya dibimbing oleh intuisi mereka sendiri. Pada tahun 1750, M. V. berjaya membangunkan asas saintifik untuk pengeluaran kaca. Selama 4 tahun, M.V. mengumpul banyak resipi untuk membuat pelbagai gelas, terutama yang berwarna. Di kilang kaca yang dibinanya, sejumlah besar sampel kaca telah dibuat, yang masih hidup hingga ke hari ini. Pada masa ini, gelas komposisi yang berbeza dengan sifat yang berbeza digunakan.

Kaca kuarza terdiri daripada silikon dioksida yang hampir tulen dan dilebur daripada kristal batu. Ciri yang sangat penting ialah pekali pengembangannya tidak ketara, hampir 15 kali lebih rendah daripada kaca biasa. Hidangan yang diperbuat daripada kaca sedemikian boleh menjadi merah-panas dalam nyalaan penunu dan kemudian diturunkan ke dalam air sejuk; tidak akan ada perubahan pada kaca. Kaca kuarza tidak mengekalkan sinar ultraviolet, dan jika ia dicat hitam dengan garam nikel, ia akan mengekalkan semua sinaran spektrum yang kelihatan, tetapi kekal telus kepada sinaran ultraungu.
Asid tidak bertindak pada kaca kuarza, tetapi alkali menghakisnya dengan ketara. Kaca kuarza lebih rapuh daripada kaca biasa. Kaca makmal mengandungi kira-kira 70% SiO2, 9% Na2O, 5% K2O 8% CaO, 5% Al2O3, 3% B2O3 (komposisi gelas bukan untuk hafalan).

Dalam industri, kaca Jena dan Pyrex digunakan. Gelas Jena mengandungi kira-kira 65% Si02, 15% B2O3, 12% BaO, 4% ZnO, 4% Al2O3. Ia tahan lama, tahan tekanan mekanikal, mempunyai pekali pengembangan yang rendah, tahan alkali.
Kaca Pyrex mengandungi 81% SiO2, 12% B2O3, 4% Na2O, 2% Al2O3, 0.5% As2O3, 0.2% K2O, 0.3% CaO. Ia mempunyai sifat yang sama seperti kaca Jena, tetapi pada tahap yang lebih besar, terutamanya selepas pembajaan, tetapi kurang tahan terhadap alkali. Kaca Pyrex digunakan untuk membuat barangan rumah yang terdedah kepada haba, serta sebahagian daripada beberapa pemasangan industri yang beroperasi pada suhu rendah dan tinggi.

Sesetengah bahan tambahan memberikan kualiti yang berbeza kepada kaca. Sebagai contoh, kekotoran vanadium oksida memberikan kaca yang menghalang sinar ultraviolet sepenuhnya.
Kaca juga diperoleh, dicat dalam pelbagai warna. M.V. juga membuat beberapa ribu sampel kaca berwarna dengan warna dan warna yang berbeza untuk lukisan mozeknya. Pada masa ini, kaedah untuk mewarna kaca telah dibangunkan secara terperinci. Sebatian mangan berwarna kaca ungu, biru kobalt. , disembur dalam jisim kaca dalam bentuk zarah koloid, memberikannya warna delima, dsb. Sebatian plumbum memberikan kilauan kaca yang serupa dengan kristal batu, itulah sebabnya ia dipanggil kristal. Kaca sedemikian boleh diproses dan dipotong dengan mudah. Produk daripadanya membiaskan cahaya dengan sangat cantik. Apabila mewarna kaca ini dengan pelbagai bahan tambahan, kaca kristal berwarna diperolehi.

Jika kaca cair bercampur dengan bahan yang, apabila terurai, membentuk sejumlah besar gas, yang terakhir, terlepas, berbuih kaca, membentuk kaca buih. Kaca sedemikian sangat ringan, diproses dengan baik, dan merupakan penebat elektrik dan haba yang sangat baik. Ia pertama kali diterima oleh Prof. I. I. Kitaygorodsky.
Dengan melukis benang dari kaca, anda boleh mendapatkan apa yang dipanggil gentian kaca. Jika gentian kaca yang diletakkan dalam lapisan diresapi dengan resin sintetik, maka bahan binaan yang sangat tahan lama, tahan reput, diproses dengan sempurna, yang dipanggil gentian kaca, diperolehi. Menariknya, semakin nipis gentian kaca, semakin tinggi kekuatannya. Gentian kaca juga digunakan untuk membuat pakaian kerja.
Bulu kaca adalah bahan berharga di mana asid kuat dan alkali yang tidak ditapis melalui kertas boleh ditapis. Di samping itu, bulu kaca adalah penebat haba yang baik.

■ 44. Apakah yang menentukan sifat cermin mata pelbagai jenis?

Seramik

Daripada aluminosilicates, tanah liat putih amat penting - kaolin, yang merupakan asas untuk pengeluaran porselin dan faience. Pengeluaran porselin adalah cabang ekonomi yang sangat kuno. China adalah tempat kelahiran porselin. Di Rusia, porselin diperoleh buat kali pertama pada abad ke-18. D. I. Vinogradov.
Bahan mentah untuk menghasilkan porselin dan faience, sebagai tambahan kepada kaolin, adalah pasir dan. Campuran kaolin, pasir dan air tertakluk kepada pengisaran halus yang menyeluruh dalam kilang bebola, kemudian air yang berlebihan ditapis dan jisim plastik yang dicampur dengan baik dihantar ke pengacuan produk. Selepas pengacuan, produk dikeringkan dan dibakar dalam tanur terowong berterusan, di mana ia mula-mula dipanaskan, kemudian dibakar dan akhirnya disejukkan. Selepas ini, produk menjalani pemprosesan selanjutnya - kaca, melukis corak dengan cat seramik. Selepas setiap peringkat, produk dibakar. Hasilnya ialah porselin yang berwarna putih, licin dan berkilat. Dalam lapisan nipis, ia bersinar. Faience berliang dan tidak bersinar.

Bata, jubin, tembikar, cincin seramik untuk dipasang dalam penyerapan dan menara basuh pelbagai industri kimia, pasu bunga dibentuk daripada tanah liat merah. Mereka juga dipecat supaya mereka tidak melembutkan dengan air dan menjadi kuat secara mekanikal.

simen. konkrit

Sebatian silikon berfungsi sebagai asas untuk pengeluaran simen, bahan pengikat yang sangat diperlukan dalam pembinaan. Bahan mentah untuk menghasilkan simen ialah tanah liat dan batu kapur. Campuran ini dibakar dalam tanur berputar tiub condong yang besar, di mana bahan mentah dimuatkan secara berterusan. Selepas menembak pada 1200-1300 ° dari lubang yang terletak di hujung relau yang lain, jisim tersinter - klinker - terus keluar. Selepas mengisar, klinker bertukar menjadi. Simen mengandungi terutamanya silikat. Jika dicampur dengan air sehingga buburan tebal terbentuk, dan kemudian dibiarkan selama beberapa waktu di udara, ia akan bertindak balas dengan bahan simen, membentuk hidrat kristal dan sebatian pepejal lain, yang membawa kepada pengerasan ("penetapan") simen. Ini tidak lagi dipindahkan ke keadaan sebelumnya, oleh itu, sebelum digunakan, simen cuba dilindungi daripada air. Proses pengerasan simen adalah panjang, dan ia memperoleh kekuatan sebenar hanya selepas sebulan. Benar, terdapat pelbagai jenis simen. Simen biasa yang telah kami pertimbangkan dipanggil silikat, atau simen Portland. Daripada alumina, batu kapur dan silikon dioksida, simen alumin yang mengeras cepat dibuat.

Jika anda mencampur simen dengan batu hancur atau kerikil, anda mendapat konkrit, yang sudah menjadi bahan binaan bebas. Batu hancur dan kerikil dipanggil pengisi. Konkrit mempunyai kekuatan yang tinggi dan boleh menahan beban yang berat. Ia kalis air dan tahan api. Apabila dipanaskan, ia hampir tidak kehilangan kekuatan, kerana kekonduksian termanya sangat rendah. Konkrit adalah tahan fros, melemahkan sinaran radioaktif, oleh itu ia digunakan sebagai bahan binaan untuk struktur hidraulik, untuk cengkerang pelindung reaktor nuklear. Dandang dialas dengan konkrit. Jika anda mencampurkan simen dengan agen berbuih, maka konkrit buih yang meresap dengan banyak sel terbentuk. Konkrit sedemikian adalah penebat bunyi yang baik dan mengalirkan haba walaupun kurang daripada konkrit biasa.