Силиконов атом Силикон и неговите съединения - хипермаркет на знанието


Последователният номер е 14, зарядът на ядрото е +14, в ядрото има 14 протони, 14 електрона, период от номер III - 14 електрона се движат по три енергийни нива. Номер IV група - на външното енергийно ниво има 4 електрона. Радиусът на атома е по-голям от този на въглерода - способността за освобождаване на електроните се увеличава. Увеличава металните и редуциращи свойства (в сравнение с въглерода). Si Ge Sn Pb. Обща характеристика на силиция върху позицията в периодичната система. C.

Фигура 2 от презентацията "Силикон"  на уроците по химия на тема "силиций"

Размери: 960 x 720 пиксела, формат: jpg. За да свалите безплатно снимка за урок по химия, щракнете с десния бутон на мишката върху изображението и щракнете върху "Save image as ...". За да покажете снимките в урока, можете също да изтеглите презентацията на “Silicon.ppt” безплатно с всички снимки в zip-архив. Размер на архива - 562 КБ.

   Изтеглете презентация

силиций

"Силиконова урок" - Въглероден диоксид за себе си и за човечеството. Работа по двойки, взаимно тестване - без грешки (5), две грешки (4) и др. 3% във въздуха - замаяност, шум в ушите, сънливост. 20% са фатални за хората. На проявата на неметални и метални свойства. Оценка на екипа. Какво може да се каже за размера на радиусите на атомите от въглерод до олово?

"Силикон и неговите съединения" - Помислете за природните съединения на силиция. Дайте обща характеристика на елемента силиций. Получаване на силиций. Силиконът е открит за първи път през 1811 г. от Gay-Lussac и Tenar. Структурата и свойствата на атомите. Силициевият оксид за разлика от въглеродния оксид (IV) не взаимодейства с водата. Semiconductor. t стопилка (Si) = 1415 ° С, t стопилка (диамант) = 3730 ° С.

"Изотопи на силиций" - Производство на поликристален силиций. Зависимост на положението на максимума на Раманската лента върху атомната маса. Горелката. Производство на монокристални семена. Зониран силиций. Защитно покритие. Термична проводимост на изотопно обогатен силиций-28. Отглеждане на единични кристали. Разпределението на концентрацията на изотопите по дължината на семето.

"Силиконови съединения" - сортове кварц. Jasper. Получаване на силикати. Естествени силикати. Силициев оксид. Минерали на базата на SiO2. Химични свойства на SiO2. Откриването на силиций. Силикон и неговите съединения. Силиконовата. Ахат. Състояние на окисляване Електронна конфигурация. Силикати и водород. Rhinestone. Да бъдеш в природата. Силан.

"Въглерод и силиций" - Химични свойства. Един от най-меките сред твърдите вещества. Силикатни тухли. Тази смес се нарича генераторен газ. Фиг.1 Модел на диамантената решетка. Полученият газ се състои от свободен азот и въглероден оксид (II). Повече от 99% въглерод в атмосферата е под формата на въглероден диоксид. Позиция в PSCE.

"Силикон" - До завършването на външното ниво, силицийът няма 4 електрона. Силициев оксид (IV). Обща характеристика на силиция върху позицията в периодичната система. В лабораториите силиций се произвежда чрез намаляване на силициевия оксид SiO2. Физични свойства. Силикати - соли на силициевата киселина. Силикатна промишленост.

Общо има 6 презентации.

Един от най-търсените елементи в технологиите и индустрията е силиций. За това той дължи своите необичайни свойства. Днес има много различни съединения на този елемент, които играят важна роля в синтеза и създаването на технически продукти, съдове, стъкло, оборудване, строителни и довършителни материали, бижута и други индустрии.

Общи характеристики на силиция

Ако разгледаме позицията на силиция в периодичната система, можем да кажем следното:

  1. Намира се в IV група на основната подгрупа.
  2. Пореден номер 14.
  3. Атомната маса е 28.086.
  4. Химичен символ Si.
  5. Името - силиций, или на латински - силиций.
  6. Електронна конфигурация на външния слой 4е: 2е: 8е.

Кристалната решетка на силиция е подобна на диамантената решетка. Атомите са разположени в възлите, а неговият тип е кубичен лице-центриран. Въпреки това, поради по-голямата дължина на връзката, физичните свойства на силиция са много различни от свойствата на алотропната модификация на въглерода.

Физични и химични свойства

Още няколко вариации на силициев диоксид:

  • кварц;
  • река и;
  • кремък;
  • фелдшпатите.

Използването на силиций в тези видове се осъществява в строителството, машиностроенето, електрониката, химическата промишленост, металургията. Заедно тези оксиди са едно вещество - силициев диоксид.

Силициев карбид и неговото приложение

Силиконът и неговите съединения са материали на бъдещето и настоящето. Един от тези материали е карборунд или карбид на този елемент. Химичната формула на SiC. Той се среща в природата под формата на минерал муасинат.

В чистата си форма съединението на въглерода и силикона са красиви прозрачни кристали, които приличат на диамантени структури. За технически цели обаче се използват вещества, боядисани в зелено и черно.

Основните характеристики на това вещество, позволяващи използването му в металургията, машиностроенето, химическата промишленост, са както следва:

  • широкозонен полупроводник;
  • много висока степен на якост (7 по;
  • устойчиви на високи температури;
  • отлично електрическо съпротивление и топлопроводимост.

Всичко това позволява използването на карборунд като абразивен материал в металургията и химичните синтези. А също и на базата му да произвеждат широкоспектърни светодиоди, части за топилни пещи за стъкло, дюзи, факли, бижута (moissanite се оценява над кубичен цирконий).


Силан и неговата стойност

Водородният състав силиций се нарича силан и не може да се получи чрез директен синтез от изходните материали. За получаването му се използват силициди от различни метали, които се обработват с киселини. В резултат се отделя газообразен силан и се образува метална сол.

Интересно е, че въпросното съединение никога не се образува самостоятелно. Реакцията винаги произвежда смес от моно-, ди- и трисилан, в която атомите на силиция са свързани помежду си във вериги.

Според техните свойства, тези съединения са силни редуциращи агенти. В същото време самите те лесно се окисляват с кислород, понякога с експлозия. При халогените реакциите винаги са силни, с голямо освобождаване на енергия.

Полетата за прилагане на силани са както следва:

  1. Реакции на органични синтези, в резултат на които се образуват важни силициеви съединения - силикони, каучуци, уплътнители, лубриканти, емулсии и др.
  2. Микроелектроника (течнокристални монитори, интегрирани технически вериги и др.).
  3. Получаване на свръхчист полисиликон.
  4. Стоматология по време на протезиране.

Така стойността на силаните в съвременния свят е висока.


Силициева киселина и силикати

Хидроксидът на разглеждания елемент са различни силициеви киселини. отличава:

  • мета;
  • о;
  • полисилиций и други киселини.

Всички те споделят общи свойства - изключителна нестабилност в свободно състояние. Те лесно се разлагат под въздействието на температурата. При нормални условия не се задържат дълго, първо се превръщат в зол, а след това в гел. След сушене такива структури се наричат ​​силициеви гелове. Те се използват като адсорбенти в филтрите.

Важни от гледна точка на индустрията са силициевите киселинни соли на силикатите. Те са основата за производството на вещества като:

  • стъкло;
  • бетон;
  • цимент;
  • зеолит;
  • каолин;
  • порцелан;
  • керамични изделия;
  • кристал;
  • керамика.

Силикати от алкални метали са разтворими, всички останали не са. Следователно, натриев и калиев силикат се нарича течно стъкло. Редовен офис лепило - това е натриевата сол на силициевата киселина.

Но най-интересните съединения са стъклото. Какви са само възможностите за това вещество! Днес получават цветни, оптични, матови опции. Стъклария изумява със своето великолепие и разнообразие. Чрез добавяне на определени метални оксиди и неметали към сместа, можете да получите различни видове стъкло. Понякога дори същият състав, но различен процент на компонентите води до разлика в свойствата на веществото. Пример за това са порцелан и керамика, чиято формула е SiO 2 * AL 2 O 3 * K 2 O.

Кварцовото стъкло е форма на продукт с висока чистота, чийто състав е описан като силициев диоксид.


Открития в областта на силициевите съединения

През последните няколко години на научните изследвания е доказано, че силиций и неговите съединения са най-важните участници в нормалното състояние на живите организми. С липсата или излишъка на този елемент свързани заболявания като:

  • туберкулоза;
  • артрит;
  • катаракта;
  • проказа;
  • дизентерия;
  • ревматизъм;
  • хепатит и други.

Процесът на стареене на самия организъм също е свързан с количественото съдържание на силиций. Многобройни експерименти върху бозайници показват, че при дефицит на елемент се появяват инфаркти, инсулти, рак и се активира вирусът на хепатит.

силиций,Si (силиций), химичен елемент от подгрупата IVA (C, Si, Ge, Sn и Pb) на периодичната таблица на елементите, неметални. Силиконът в свободна форма е изолиран през 1811 г. от J.Gay-Lussac и L.Tenard при преминаване на изпарения на силициев флуорид върху метален калий, но не е описан от тях като елемент. Шведският химик J. Berzelius през 1823 г. дава описание на силикона, който е получен чрез третиране на K 2 SiF 6 калиева сол с метален калий при висока температура, но само през 1854 г. се получава силиций в кристална форма A.Deville. Силиконът е вторият най-разпространен (след кислорода) елемент в земната кора, където той е повече от 25% (маса). Той се среща в природата главно под формата на пясък, или силициев диоксид, който е под формата на силикати (фелдшпат М (M = Na, K, Ba), каолинит Al 4 (OH) 8, слюда). Силиконът може да се получи чрез калциниране на натрошен пясък с алуминий или магнезий; в последния случай той се отделя от получения MgO чрез разтваряне на магнезиев оксид в солна киселина. Техническият силиций се произвежда в големи количества в електрическите пещи чрез намаляване на силициевия двуокис с въглища или кокс. Полупроводниковият силиций се получава чрез редуциране на SiCl 4 или SiHCl 3 с водород, последвано от разлагане на получения SiH4 при 400–600 ° С. Силикон с висока чистота се получава чрез отглеждане на един кристал от стопилката полупроводников силиций по метода на Чохралски или чрез метод на тигелно топене на силициеви пръчки. Елементният силиций се произвежда главно за полупроводникови технологии, в други случаи се използва като легираща добавка при производството на стомани и сплави на цветни метали (например за производство на феросилиций FeSi, който се образува чрез калциниране на смес от пясък, кокс и железен оксид в електрическа пещ и се използва като деоксидатор и легираща добавка при производството на стомана и като редуциращ агент при производството на феросплави).

Заявление.

Силиконът е най-широко използван в производството на сплави, за да даде сила на алуминий, мед и магнезий и да произвежда феросилициди, които са важни в производството на стомана и полупроводникови технологии. Силиконовите кристали се използват в слънчеви клетки и полупроводникови устройства - транзистори и диоди. Силиконът се използва също като суровина за производството на силициеви съединения или силоксани, получени под формата на масла, смазочни материали, пластмаси и синтетични каучуци. Неорганични силициеви съединения се използват в технологията на керамиката и стъклото като изолационен материал и пиезокристали.

СВОЙСТВА НА СИЛИКОН

  Атомно число 14
  Атомна маса 28,086
  изотопи
  стабилен 28, 29, 30
  нестабилен 25, 26, 27, 31, 32, 33
Точка на топене, ° С 1410
Точка на кипене, ° С 2355
  Плътност, g / cm3 2,33
Твърдост (Mohs) 7,0
Съдържание в земната кора,% (маса) 27,72
Състояния на окисляване -4, +2, +4

Properties.

Силикон - тъмно сиво, блестящо кристално вещество, крехко и много твърдо, кристализира в диамантената решетка. Той е типичен полупроводник (той провежда електричество по-добре от гумен изолатор и по-лош от проводник - мед). При високи температури силицийът е силно реактивен и взаимодейства с повечето елементи за образуване на силициди, като магнезиев силикат Mg 2 Si и други съединения, като SiO 2 (силициев диоксид), SiF 4 (силициев тетрафлуорид) и SiC (силициев карбид, карборунд). Силиконът се разтваря в горещ алкален разтвор с отделяне на водород: Si + NaOH ® Na 4 SiO 4 + 2H 2 -. 4 (силициев тетрахлорид) се получава от Si02 и СС14 при висока температура; тази безцветна течност, кипяща при 58 ° С, лесно се хидролизира до образуване на солна (солна) киселина HCl и ортосиликатна киселина H 4 SiO 4 (това свойство се използва за създаване на димни надписи: бял облак от форми на амониев хлорид NH 4 Cl) , Силициевият тетрафлуорид SiF 4 се образува от действието на флуороводородна (флуороводородна) киселина върху стъкло:

Na2Si03 + 6HF2NaF + SiF4 - + 3H2O

SiF4 се хидролизира до образуване на ортосиликонови и хексафлуоросилициеви (Н2SiF6) киселини. H 2 SiF 6 е с близка до сила сярна киселина. Много метални флуоросиликати са разтворими във вода (натриеви, бариеви, калиеви, рубидиеви, цезиеви соли са слабо разтворими), затова HF се използва за прехвърляне на минерали в разтвор при извършване на анализи. Самата киселина е Н2 SiF6 и нейните соли са отровни.

\u003e\u003e Химия: Силикон и неговите съединения

Вторият представител на елементите на основната подгрупа от група IV е силициевият Si.

В природата силиций - вторият най-често срещан химичен елемент след кислорода. Повече от една четвърт от земната кора се състои от неговите съединения. Най-разпространеното силициево съединение е неговият диоксид SiO2, а другото е силициевият диоксид. В природата тя образува минералния кварц (фиг. 46) и много разновидности, като скалния кристал и известната му лилава форма, аметист, както и ахат, опал, яспис, халцедон и карнеол, които са известни като декоративни и полускъпоценни камъни. Силициев диоксид е също обикновен и кварцов пясък.

От сортове минерали на базата на силициев диоксид - кремък, халцедон и други примитивни хора произвеждат инструменти. Беше кремъчен, този невзрачен и не много издръжлив камък, който постави основата на каменната ера - ерата на кремъчните инструменти. Две са причините за това: разпространението и наличието на кремък, както и способността му да образува остри ръбове, когато се нарязват.

Фиг. 46. ​​Натурален кварцов кристал (ляво) и изкуствено отглеждан (вдясно)

Вторият вид естествени силициеви съединения са силикати. Сред тях най-често срещаните алумосиликати (ясно е, че тези силикати съдържат алуминий). Алуминосилиците включват гранит, различни видове глини, слюда. Силикатът, който не съдържа алуминий, е например азбест.

Най-важното силиконово съединение  - SiO2 оксид е необходим за растителния и животинския живот. Той дава сила за засаждане на стъбла и защитни покрития за животни. Благодарение на него тръстиката, тръстиката и стършелите стоят твърдо като щикове, остри листа от острица, като ножове, стърнище на косене на полеви пробождания като игли, а стъблата на зърнените култури са толкова силни, че не позволяват на нивата на нивите в полетата да падат от дъжд и вятър. Рибните люспи, черупките от насекоми, крилете на пеперудите, птичите пера и животинската кожа са силни, защото съдържат силициев диоксид.

Силиконът придава гладкост и здравина на човешките кости.

Силиконът също е част от по-ниските живи организми - диатомеи и радиоларии - най-деликатните бучки жива материя, които създават своите ненадминати скелети от красотата на силициевия диоксид.

Силиконови свойства.   Ако използвате микро-калкулатор със слънчева енергия, вероятно имате представа за кристален силиций. Това е полупроводник. За разлика от металите, когато температурата се повиши, нейната електрическа проводимост се увеличава. На спътниците космически кораби и станции инсталират слънчеви панели, които преобразуват слънчевата енергия в електрическа енергия. Те работят с кристали от полупроводници и особено със силиций.

Силициевите фотоклетки могат да преобразуват до 10% от абсорбираната слънчева енергия в електрическа енергия.

Силициеви изгаряния в кислород, образуващи вече известен силициев диоксид или силициев оксид (IV):

Като неметален, когато се нагрява, той се комбинира с метали, за да образува силициди, например:

Si + 2Mg = Mg2Si

Силицидите лесно се разлагат с вода или киселини, а газообразното съединение на водородния силиций - силан се освобождава:

Mg2Si + 2H2S04 = 2MgS04 + SiH4

За разлика от въглеводородите, силанът във въздуха се самовъзпламенява и изгаря за образуване на силициев диоксид и вода:

SiH4 + 202 = Si02 + 2H2O

Повишената реактивност на силана в сравнение с метана СН4 се обяснява с факта, че силицийът има по-голям размер на атома от въглерода, следователно химичните връзки -Н са по-слаби от С-Н връзките.

Силиций взаимодейства с концентрирани водни алкални разтвори, образувайки силикати и водород:

Si + 2NaOH + H20 = Na2Si03 + 2H2

Силиконът се получава чрез редуциране от диоксид с магнезий или въглерод.

Силициев диоксид (IV), или силициев диоксид, или силициев диоксид, подобно на CO2, е кисел оксид. За разлика от С02, тя няма молекулярна, а атомна кристална решетка. Следователно SiO2 е твърдо и огнеупорно вещество. Той не се разтваря във вода и киселини, освен, както знаете, флуороводородна, но взаимодейства при високи температури с основи с образуването на силикатни соли на силициева киселина.

Силикати също могат да се получат чрез стопяване на силициев диоксид с метални оксиди или с карбонати:

SiO2 + CaO = CaSiO3

SiO2 + CaC03 = CaSiO3 + C02

Натриевите и калиевите силикати се наричат ​​разтворимо стъкло. Водните им разтвори са добре известен силикатен адхезив.

От разтвори на силикати действието на по-силните киселини - солна, сярна, оцетна и дори въглеродна - произвежда киселината H2SiO3:

K2Si03 + 2HCl = 2KS1 + H2SiO3

Следователно, H2SiO3 е много слаба киселина. Той е неразтворим във вода и излиза от реакционната смес под формата на желатинова утайка, понякога компактно запълвайки целия обем от разтвора, превръщайки го в полутвърда маса, подобна на желето, желе. Когато тази маса се изсуши, се образува силно пореста субстанция - силикагел, който се използва широко като абсорбент - абсорбер на други вещества.

Използването на силиций. Вече знаете, че силиций се използва за производството на полупроводникови материали, както и за киселинно-устойчиви сплави. При разтопен кварцов пясък с въглища при високи температури се образува силициев карбид SiC, който е по-малък по отношение на твърдостта на диаманта. Затова се използва за хонинговане на резците на металорежещи машини и шлайфане на скъпоценни камъни.

Различни кварцови химически стъкларии, които могат да издържат на високи температури и да не се напукват при охлаждане, се правят от разтопен кварц.

Силиконовите съединения служат като основа за производството на стъкло и цимент.

Обикновено стъкло за прозорци  има състав, който може да бъде изразен чрез формулата

Na20CaO6SiO2

Произвежда се в специални пещи за стъкло чрез смесване на сода, варовик и пясък.

Отличителна черта на стъклото е способността да се омекоти и в разтопено състояние да поеме всякаква форма, която продължава, когато стъклото се втвърдява. Това е основата за производството на кухненска посуда и други изделия от стъкло.

Стъклото е едно от най-старите изобретения на човечеството. Преди 3-4 хиляди години производството на стъкло се развива в Египет, Сирия, Финикия и Черно море. Високото съвършенство в производството на стъкло стига до майстора на древния Рим. Знаеха как да получат цветно стъкло и да правят мозайки от парчета от такова стъкло.

Стъкло е материал не само за занаятчии, но и за художници. Произведения на изкуството от стъкло са незаменими атрибути на всеки голям музей. А цветни стъклопис църкви, мозайка панели - ярки примери. В едно от помещенията на Санкт Петербургския клон на Руската академия на науките има мозаичен портрет на Петър I, изработен от М. В. Ломоносов.

Допълнителните качества на стъклото дават различни добавки. По този начин, въвеждането на оловен оксид произвежда кристално стъкло, оцветители от хром оксид, стъкло зелено, синьо кобалтов оксид и т.н.

Обхватът на стъклото е много обширен. Това е прозорец, бутилка, лампа, огледално стъкло; оптично стъкло - от очила до очила на камери; лещи безброй оптични устройства - от микроскопи до телескопи.

Друг важен материал, получен от силициевото съединение, е цимент. Получава се чрез синтероване на глина и варовик в специални ротационни пещи. Ако циментовият прах се смеси с вода, се образува циментова паста или, както го наричат ​​строителите, "хоросан", който постепенно се втвърдява. При добавяне на пясък или натрошен камък към цимента се получава бетон като пълнител. Силата на бетона се увеличава, ако в нея е вкарана желязна рамка, което води до армиран бетон, от който са подготвени стенни панели, подови блокове, ферми и др.

Силикатната индустрия се занимава с производство на стъкло и цимент. Произвежда и силикатна керамика - тухли, порцелан, фаянс и изделия от тях.

Откриване на силиций , Макар че в древността хората са използвали широко силиконови съединения в ежедневието си, самият силиций в елементарно състояние е получен за първи път през 1825 г. от шведския химик Й. Берцелиус. Въпреки това, Gay-Lussac и L. Tenard получават силиций в продължение на 12 години преди него, но той е много замърсен с примеси.

Латинското име Силиций произхожда от латински. Силекс - кремък. Руското название "силикон" идва от гръцкия. Кремнос - скала, скала.

1. Природни силициеви съединения: силициев диоксид, кварц и неговите разновидности, силикати, алуминосиликати, азбест.

2. Биологичната стойност на силиция.

3. Силиконови свойства: полупроводник, взаимодействие с кислород, метали, основи.

5. Силициев оксид (IV). Неговата структура и свойства: взаимодействие с основи, основни оксиди, карбонати и магнезий.

6. Силициева киселина и нейните соли. Разтворимо стъкло.

7. Прилагане на силиций и неговите съединения.

8. Стъкло.

9. Цимент.

Посочете сходството и разликата между въглероден оксид (IV) и силициев оксид (IV) по структура и свойства (взаимодействие с вода, алкали, основни оксиди и магнезий). Напишете уравненията на реакцията.

Защо въглеродът се нарича основен елемент на природата, а силицийът - основният елемент на неживата природа?

Чрез взаимодействие на излишък от разтвор на натриев хидроксид с 16 g силиций се получават 22,4 1 водород. Каква е масата на силиция в взетата проба? Колко грама съдържания силициев окис се съдържат в него? Колко грама от 60% алкален разтвор са необходими за реакцията?

Напишете уравненията на реакцията, с помощта на които могат да се извършат следните трансформации:

a) SiO2 -\u003e Si -\u003e Ca2Si -\u003e SiH4 -\u003e SiO2 -\u003e Si

б) Si -\u003e SiO2 -\u003e Na2SiO3 -\u003e H2SiO3 -\u003e SiO2 -\u003e Si

Разгледайте процесите на окислително-редуциране.

Известният минералогичен учен А. Е. Ферсман пише: „Показани са различни теми: прозрачна топка, искряща на слънце с чистота на студена изворна вода, красив, колоритен ахат, ярка игра на многоцветен опал, чист пясък на морския бряг, тънък като копринено дърво. , низ от разтопени кварцови или топлоустойчиви ястия от него, красиво изрязани купчини скален кристал, мистериозен чертеж на фантастичен яспис, вкаменено дърво, превърнато в камък, груба обработена стрела на древен човек ... всичко това е едно една и съща връзка ... "Какво? Попълнете цитата.

Съдържание на урока   описание на урока   референтна рамка урок представяне ускорителни методи интерактивни технологии практика    задачи и упражнения семинари за самодиагностика, обучения, казуси, куестове домашна работа дискусия въпроси реторични въпроси от учениците илюстрации   аудио, видео и мултимедия   снимки, графики, таблици, схеми за хумор, вицове, шеги, комикси, притчи, поговорки, кръстословици, цитати добавки   резюмета   статии чипове за любопитни учебници учебници основни и допълнителни речник на други термини Подобряване на учебниците и уроците  коригиране на грешки в учебника   актуализира фрагмента в учебника елементи на иновациите в урока, замяната на остарели знания с нови Само за учители   перфектни уроци   график за годишната методическа препоръка на дискусионната програма Интегрирани уроци