Silikon açıklaması Silisyum ve bileşikleri. Silikat endüstrisi
Silisyum ve bileşikleri. Silikat endüstrisi
Silikon - Element IVbir gruplarkarbon gibi. Bu nedenle, harici enerji seviyesinde dört elektronu vardır. Verebileceği ve gösterebileceği bu dört elektron azalan özellikleroksidasyon derecesi eşit ise +4 ve dört elektron ekleyebilir ve tezahür edebilir oksidasyon özelliklerioksidasyon derecesi o olacak -4 .
Doğada silikon, oksijenden sonraki ikinci kimyasal elementtir. Doğada o sadece bileşik olarak bulundu. En yaygın silikon bileşikleri silikon oksittir (IV) - Si02 - silis. Doğada, bir mineral oluşturur kuvars. Çeşitliliği, süs ve yarı değerli taşlar olarak kullanılan kaya kristali, ametist, akik, topaz, opal, jasper, kalsedon, carnelian'dır.
Doğal silikatlar - karmaşık maddeler. Kompozisyonları çeşitli oksitler olarak tasvir edilmiştir. Alüminyum içeren silikatlar alümino-silikatlar. Bu kaolinit, feldispat, mika.
asbest Aynı zamanda silikattır ve refrakter kumaşların imalatında kullanılır.
Silisyum oksite (IV) dayalı mineral çeşitlerinden, ilkel insanlar alet ürettiler. Silikon başladı taş devriyani, çakmaktaşı aletlerin bulunabilirliği ve keskin kesme kenarları oluşturma kabiliyetinden dolayı yüzyıldır.
Silisyum oksit (IV) bitki gövdelerine ve hayvansal koruyucu kılıflara güç verir.
Bu oksit sayesinde sazlar, sazlar, at kuyruğu sıkıca duruyor ve saz yaprakları kesiliyor, hububat sapları yağmur ve rüzgardan düşmüyor ve balık pulları, böcek kabukları, kelebek kanatları, kuşların tüyleri ve hayvan kılları güçlü.
Silikon, diatom alglerinin ve radyolarianların bir bileşenidir.
Silikon endüstrisi almak Elektrikli fırınlarda silikon oksit (IV) kokunun geri kazanımı.
Laboratuarda buluyorlar silikon oksidin (IV) alüminyum veya magnezyum ile indirgenmesi.
Silikon şeklinde var iki allotropik değişiklik: şekilsiz ve kristalli.
Amorf silikon kahverengi bir tozdur.
Kristal Silikon - metalik bir parlaklık ile koyu gri. Kırılgan ve refrakter. Bu, kristallerinin yapısından kaynaklanmaktadır. Silisyumun yapısı, elmasın yapısına benzer, yani bu kristalde, her bir atom diğer dört atomla çevrilidir ve onlarla ilişkilidir. kovalent bağlar.
silikon yarı iletken. Artan sıcaklıkla birlikte elektrik iletkenliği artar. Örneğin, güneş pilleri uydulara, uzay araçlarına, istasyonlara ve çatılara monte edilir. Bu piller, silikon gibi yarı iletken kristaller nedeniyle güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür.
Oda sıcaklığında, silikon atıldır., ancak ısıtıldığında metallerle ve metal olmayanlarla reaksiyona girer.
silikon oksijende yanıklar silikon oksit (IV) oluşumu ile.
Bu reaksiyonda, silikon oksidasyon durumunu 0'dan +4'e yükseltir ve oksijen 0'dan -2'ye düşer. Bu nedenle, silikon bir indirgeyici madde, oksijen ise bir oksitleyici madde olarak işlev görür.
Silisyumun indirgeyici özellikleri metalürjide kullanılan biraz metal elde etmekoksitlerinden.
Silikon ısıtıldığında metallerle reaksiyona girer, denilen bileşiklerin oluşumu ile silisidler. Örneğin, magnezyum silisyum ile reaksiyona girdiğinde magnezyum silisiti oluşur. Bu reaksiyonda magnezyum oksidasyon durumunu 0'dan +2'ye yükseltir ve silikon 0'dan -4'e düşer. Bu nedenle, magnezyum bir indirgeyici maddedir ve silikon bir oksitleyici maddedir.
Silisitler, su veya asitlerle kolayca ayrışır.bu gaz üretir silan - silikonun hidrojen bileşiği. Böylece, magnezyum silisiti hidroklorik asit ile etkileşime girdiğinde, magnezyum klorür ve silan gazı oluşur.
Havadaki silan kendiliğinden tutuşur ve silikon oksit (IV) ve su oluşumuyla yanar.
Silikon konsantre alkali çözeltilerle etkileşime girer.. Örneğin, silikonun konsantre bir sodyum hidroksit çözeltisi ile etkileşimi sodyum silikat ve hidrojen üretir.
Silikon elde edilebilir magnezyum veya karbon ile ısıtma silika (IV).
Magnezyum ile reaksiyonda, magnezyum, silikon oksitten (IV) gelen silikonu azaltır ve silikon oksidin (IV) karbon ile reaksiyonunda karbon, oksidi oksijeni geri getirir.
Silisyum oksit (IV), silis - Si02 suda çözünmeyen katı, çok dirençli bir maddedir. Bu oksit vardır atomik kristal kafeshangi düğümlerde silikon ve oksijen atomları vardır.
Silisyum oksit (IV) asit oksitBu nedenle, bu oksitlerin tüm özelliklerini gösterir. Bununla birlikte, bu oksit suda çözünmez, fakat alkali çözeltilerle reaksiyona girer.. Böylece, silikon oksit (IV) 'ün sodyum hidroksit ile reaksiyonunda sodyum silikat ve su oluşur.
Silisyum oksit (IV) ısıtıldığında bazik oksitler ile reaksiyona girer. Böylece, kalsiyum oksitle reaksiyonda, kalsiyum silikat oluşur.
Silisyum oksit (IV) karbonatlarla ısıtıldığında etkileşime gireryani sodyum karbonat ile reaksiyonda sodyum silikat ve karbondioksit oluşur.
Sodyum ve potasyum silikatlara çözünebilir cam denir. Sulu çözeltileri silikat tutkalı.
Silikon oksit (IV), gaz halindeki silikon florürü oluşturmak üzere hidrojen florür ve hidroflorik asit ile reaksiyona girer.
Bu özellik, cam yazıtlara, çizimlere ve etiketlere gravürlemek için kullanılır.
Silisik asit bileşimi H2S03 olarak ifade edilebilir. Silisik asit, jelatinli, suda çözünmeyen bir maddedir. O ifade eder çok zayıf asitler (hatta kömürden daha zayıf). Kurutulduktan sonra silisik asit içeren çözelti oluşur silika jelibir adsorban olarak kullanılır.
Silisik asit - gevşek bağlantı ve depolandığında veya ısıtıldığında, silika (IV) ve su içinde ayrışır.
Silikat iyonlarına kalitatif reaksiyon silikatların güçlü asit çözeltileri ile reaksiyona girmesi, jelatinimsi bir çökelti formunda silisik asit oluşturur. Örneğin, sodyum silikatın hidroklorik asit ile reaksiyonunda bir tuz oluşur - jelatinli bir çökelti formunda sodyum klorür ve silisik asit.
Bir deney yapalım. Bunu yapmak için, sodyum silikat çözeltisinden karbon dioksit atlayın. Bu durumda, jelatinimsi tortu oluşumunu gözlemleyebiliriz. Bu silisik asit oluşturdu. Bu nedenle, silisik asit çok zayıf, hatta karbon çözeltisinden daha zayıf, bu da onu tuz çözeltisinden çıkarabilir.
Ve şimdi bu jelatinimsi tortuya konsantre bir alkali çözeltisi ekliyoruz ve alev üzerindeki bir ruhu ısıtıyoruz. Çökelti, çözünebilir bir tuz, sodyum silikat oluşumu nedeniyle çözünmeye başlar.
Silikon kullanılır yarı iletken malzemeler ve aside dayanıklı alaşımlar için. Gibi bir silikon bileşiği silisyum karbür - SiC - metal kesme tezgahlarının dişlerini taşlamak ve değerli taşları parlatmak için kullanılır, çünkü sertlikte sadece elmastan daha düşüktür.
Kuvars kimyasal cam ürünleri, yüksek sıcaklıklara ve ani sıcaklık değişimlerine dayanabilen kuvarsdan üretilmiştir.
Suda çözünür sodyum ve potasyum silikatlar (" çözünür cam") Ahşap ve kumaşların emprenye edilmesinde refrakter ajan olarak kullanılır. Yanmaz ve yalıtkan tekstillerin imalatı için doğal silikatlar - asbest kullanılır.
Silikat endüstrisi ile üretimi içerir:
· Cam;
· Seramik ürünler (porselen, seramik fayans), tuğla, fayans ve çatı malzemeleri;
· Çimento
Silisyum bileşikleri, cam ve çimento üretimi için temel oluşturur. Örneğin, sıradan pencere camı, bir soda, kalker ve kum karışımının kaynaştırılmasıyla üretilir. Cam, farklı şekillerde yumuşama ve erimiş halde olma yeteneğine sahiptir, bu nedenle bulaşık üretiminde kullanılır.
Camın bazı özellikleri katkı maddesi verir. Örneğin, sodyum oksidi potasyum oksit ile değiştirirseniz, katı bir madde alabilirsiniz. bohem camkurşun (II) ekleyerek oksit elde edilebilir kristal camKrom ekleyerek (III) oksit elde edilebilir yeşil cam, kobalt oksit ekleyerek - mavive manganez (II) oksit ilavesi - mor. Altın ve selenyum tuzları ekleyerek, yakut camıyıldızların yapıldığı Moskova Kremlin.
Camın mekanik özelliklerini geliştirmek için tabi tutulur sertleştirme. Su verme, özel bir bileşimin camının yaklaşık 600 ° C sıcaklığa ısıtılması ve daha sonra hızlı bir şekilde soğutulmasıdır. Bu sertleşme kurşun geçirmez cam elde etmenizi sağlar.
Cam, uzun bir süredir insanoğlunun biliniyordu, üç ya da dört bin yıl önce, cam üretimi yapıldı. Mısır, Suriye, Phoenicia, Karadeniz.
Cam inanılmaz bir malzemedir. Antik roma ustalar renkli camların nasıl alınacağını ve parçalarından mozaik yapmayı öğrendiler. Kiliselerin vitray pencereleri, müzeler, çeşitli mozaik paneller camdan yapılmıştır.
Cam uygulamaları geniş: bir pencere, şişe, lamba, ayna ve optik.
Seramik ürünleri imalatında ana hammadde kil. Kil su ile karıştırıldığında, kuruduktan ve pişirmeden sonra şeklini koruyabilen bir macunsu kütlesi oluşur. Bazı çanak çömlek kapakları sır - ince bir camsı malzeme tabakası. Sır seramikleri su geçirmez hale getirir, kirlenmeye karşı korur, asit ve alkalilerin etkisine karşı korur, parlaklık katar.
Önemli bir silikon bileşiği: çimento. Sinterleme kil ve kireçtaşı ile elde edilir. Çimento tozunu suyla karıştırırsanız, " çimento harcı, Hangi sonra yavaş yavaş sertleşir. Çimento kumu veya çakıllarına eklerseniz, beton. Demir çerçeveye girerseniz betonun gücü artabilir, sonra ortaya çıkar betonarmehangi duvar panelleri, örtüşme blokları yapılır.
Silikon elde edildi 1824 İsveçli kimyager tarafından yıl Bertseliusom. Ama on iki yıl önce, silikon aldım. Eşcinsel Lussac ve Tenar, ancak kirliliklerle çok kirlendi.
Latince isim silisyum latinden çakmaktaşı - "çakmaktaşı". Rusça adı "silikon" Yunanca geliyor kremnos - "uçurum, kaya."
Böylece, silisyum - element IVbir grubudur. +4 ve -4 oksidasyon durumları ile karakterize edilir. Oksijen ve diğer metalik olmayan reaksiyonlarla, indirgeyici özellikler sergiler ve metallerle oksitleyici reaksiyonlarda ortaya çıkar. Doğada, silikon bileşikler şeklinde bulunur. En yaygın bileşiği, bir asit oksittir ve bu oksitlerin özelliklerini gösteren silikon oksit (IV) - silikadır. Silikonun hidrojen bileşiği silandır - SiH 4 asitlerin veya suyun silisitler üzerindeki etkisiyle oluşan - silisyumlu metal bileşikleri. Silisyum oksit (IV) silisik aside karşılık gelir. Bu zayıf dibazik, jelatinli, suda çözünmeyen asit. Silikat iyonuna kalitatif bir reaksiyon, güçlü asitlerin silikatlar üzerindeki etkisidir, çünkü bu reaksiyonların bir sonucu olarak jelatinli bir çökelti oluşur - silisik asit. Silisyum oksitler (IV) ve silikatlar endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Silikat endüstrisi, cam ve çimento, seramik ürünler ve tuğla üretimini içerir.
Silikon, ısıtıldığında oksitini bir miktar magnezyum ile azaltarak elde edilir:
Silisyum, kristalimsi ve şekilsiz iki allotropik modifikasyondan amorf silikon daha kimyasal olarak aktiftir. Isıtıldığında oksijenle reaksiyona girer, oluşur
ve ayrıca tüm halojenlerle, örneğin:
Yüksek sıcaklıkta silikon karbonla birleşerek karborundum oluşturur - sertliğe ve elmasa yakın olan bir madde:
Silisitlerin oluşumu ile meydana gelen aktif metallerle olan reaksiyonlarda, silikon bir oksitleyici madde olarak görev yapar:
Silisitler üzerindeki hidroklorik asidin etkisi altında, en basit hidrojen bileşiği silikon silan elde edilir.
Silisyum oksit ve silisik asitler.
Silisyum oksit katı, çok refrakter bir maddedir (doğada yaygın olarak dağılmış erime noktasıdır. İki değişiklik şeklinde bulunur - kristalimsi ve amorf silika. Kompozisyonu x ve y'nin tamsayı olduğu genel formül ile ifade edilebilen bir dizi silisik asitin anhidritidir:
1), yani - metasilik asit;
2), yani - ortokremaik asit;
3), yani - dimetacrytic asit.
Molekülleri birden fazla molekül içeren silisik asitler polisilikona aittir. En basit silisik asit genellikle basitçe silisik asit olarak adlandırılır.
Tüm silisik asitler çok zayıftır (kömürden daha zayıftır). Tüm silisik asitlerin tuzlarına, silikatlar denir, ancak kural olarak, eğitim literatüründe silikatlar, metakilik asidin tuzlarını ima eder. Havada dururken silikatların çözeltileri bulanıklaşır, çünkü havadaki karbondioksit (IV) silisik asidi tuzlarından uzaklaştırır:
Silisik asit suda neredeyse çözünmez - bu özellik iyona kalitatif bir reaksiyon olarak kullanılır.
Silikatlar, silisin alkaliler veya karbonatlarla kaynaştırılmasıyla elde edilir:
En yaygın kullanılan silikatlar sodyum ve potasyumdur. Bu tuzların konsantre çözeltilerine sıvı cam denir; hidroliz nedeniyle güçlü bir alkali reaksiyona sahiptirler. Tutkal ve su geçirmez kumaşların üretiminde sıvı cam kullanılır.
- silikon element özelliği: elektronik yapımuhtemel oksidasyon durumları, bazik bileşikler: oksit, hidroksit. Şekilsiz ve kristalli silikon.
silikon- 3. periyodun bir elemanı ve Periyodik sistemin IVA grubu, seri numarası 14'tür. Atomun elektronik formülü 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 = [10 Ne] 3s 2 3p 2'dir. Bileşiklerde karakteristik oksidasyon derecesi + IV.
Silikon oksidasyon ölçeği:
Silisyum elektronegatifliği metal olmayanlar için yüksek değildir (2.25). Metal olmayan (asit) özellikleri gösterir; oksitler, silisik asitler, çok sayıda tuz oluşturur - zincirler, kurdeleler ve üç boyutlu tetrahedron ağları formundaki silikatlar, ikili bileşikler. Kimya şimdi yaygın olarak geliştirilmiştir. organik bileşikler Si - C bağları ve silikon polimerleri ile silikon - Si - Si, Si - O ve Si - C bağları ile silikon ve silikon kauçuklar.
Cansız doğanın en önemli unsuru, ikincikimyasal prevalansla. Sadece ilgili formda bulunur. Birçok organizma için hayati bir unsur.
Silikon Si -Basit bir madde. İri kristalli - koyu gri, metalik bir parlaklık, çok sert, çok kırılgan, opak, refrakter, ortak bir yarı iletken. Kristal kafes atomiktir, Si - Si bağları çok güçlüdür. Amorf - beyaz veya kahverengi (esas olarak Fe içeren safsızlıklar ile), daha kimyasal olarak aktif. Havada sabit (güçlü oksit film ile kaplanmıştır) su ile reaksiyona girmez. HF (konsantre), Alkalis ile reaksiyona girer. Oksijen ve klor ile oksitlenir. Magnezyum tarafından kurtarıldı. Grafit ile sinterlenmiş. Endüstriyel olarak önemli olan demir ile alaşımlı - ferrosilisyum(% 12 - 90 Si). Çelik ve demir dışı metal alaşımlarında, bir silikon tabanı olan yarı iletken malzemelerin bir bileşeni olan alaşım katkı maddesi olarak kullanılır.
En önemli reaksiyonların denklemleri:
resepsiyonendüstride: Kalsinasyon sırasında SiCl 4 veya SiO 2 restorasyonu:
SiCl4 + 2Zn = si+ 2ZnCl2
Si02 + 2Mg = si+ 2MgO
(Son reaksiyon laboratuarda gerçekleştirilebilir; hidroklorik asit ile muameleden sonra şekilsiz silikon kalır).
dioksit silikon SiO 2 – Asit oksit Beyaz toz (kuvars kumu)ve berrak kristaller, safsızlık ile renklendirilmiş doğal ürün (Silika) - sıradan kum ve taş şeklinde (Flint).Kristal kafes atomiktir, her silikon atomu dört oksijen atomu ile çevrilidir ve her oksijen atomu iki silikon atomu ile çevrilidir. En önemli birkaç kristal modifikasyonuna (tüm minerallere) sahiptir - kuvars, tridimichi cristobalite,nadir ve yapay olarak elde edilmiş - kitit, coesit, stishovit, melanophlogite, fibröz silika.eriyiğin yavaşça soğutulması ile şekilsiz bir form oluşur - kuvars camı(doğada, mineral leshateleit).En kimyasal olarak aktif amorf form.
Pratik olarak suyla reaksiyona girmez (hidrat Si02NH20 O çözeltiden çökelir), ortak asitler. Kuvars camı HF'de aşındırır (kons.). Solüsyondaki alkalilerle reaksiyona girer (formlar) ortosilikatlar)ve kaynaşırken (ürünler - metasilikatlar).Kok varlığında kolayca klorlanır. Kok, magnezyum, demir (yüksek fırın sürecinde) ile ele geçirilmiştir.
Silikon, normal, termo ve kimyasal olarak dayanıklı cam üretiminde endüstriyel hammadde olarak kullanılır.
porselen, seramik, aşındırıcılar ve adsorbanlar, kauçuk dolgu maddeleri, yağlayıcılar, yapıştırıcılar ve boyalar, yapı bağlama çözeltilerinin bileşenleri, kuvars tekli kristaller biçiminde ultrason jeneratörü ve kuvars saatlerin hassas hareketlerinin temelidir. Kuvars çeşitleri ( kaya kristali, gül kuvars, ametist, dumanlı kuvars, kalsedon, oniksi vb.) - kıymetli, yarı kıymetli ya da süs taşları.
En önemli reaksiyonların denklemleri:
Silisyum dioksit polihidrat Si02 nH20 -Değişken Si02 ve H 2 O içeriğine sahip silisik asitler. Zincir, şerit, tabaka, ağ ve çerçeve yapısına sahip beyaz, amorf (vitröz) polimer. Isıtıldığında, yavaş yavaş ayrışır. Suda çok az çözünür. Solüsyondaki çökeltinin üstünde zayıf bir monomer var silisyum silisyumasit H4 Si04 (tetrahedral yapı, sp3 hibridizasyonu), 0.00673 g / 100 g H20'nin 20 ° C'de çözünürlüğü Solüsyonun durması üzerine, çoklu yoğuşma meydana gelir ve silisik asitler H6 Si207, H202S5, H10S202 ve sonra hidrosol n (sol metasilisikasitler) ve son olarak, hidrojel Si02NH20 (n< 2). При высушивании гидрогель переходит в силикагель SiO 2 nН 2 O (n < 1). Скорость гелеобразования максимальна в слабокислотной среде.
Konsantre alkalilerin etkisiyle çözeltiye dönüştürülür. Geri kalanı için kimyasal özellikler Si02'ye benzer. Doğada bulunan mineraller opalve kalsedon (akik, jasper).Monomerik meta-silisik asit H2 Si03 elde edilmedi.
En önemli reaksiyonların denklemleri:
resepsiyon: silikat çözeltisinden güçlü asit ile yer değiştirme, örneğin:
K2 SiO3 + 2НCl + (n - 1) H20 = 2КCl + Si02NH20↓
Sodyum metasilikat Na 2 SiO3 -Oksosol. Beyaz, ısıtıldığında ayrışma olmadan erir. Soğuk suda çözünür (güçlü anyon hidrolizi). Konsantre çözelti - kolloidal (“sıvı cam”, Si02NH20 hidrosol içerir). Sıcak suda ayrışır, asitler, bazlar, karbondioksit ile reaksiyona girer.
Cam, özel çimento ve beton imalatında yükün bir bileşeni olarak kullanılır, kağıt ve karton, silika jel ve sentetik zeolitlerin imalatında silikat boyalar ve tutkal, soğuk camlar, alüminosilikat katalizörlerin bir parçasıdır. En önemli reaksiyonların denklemleri:
resepsiyon: soda kumu ile füzyonu
Na2 Si02 + Si02 = C02 + Na2SiO3(1150 ° C)
Silikatlar.+ IV oksidasyon durumundaki silikon, Si02'ye ek olarak, bileşim ve yapı içinde çok sayıda ve genellikle çok karmaşıktır silikat iyonları(yani, hariç zetasilikat iyonuSiO3 2- ve ortosilikat iyonuSiO4 4-bilinen iyonlar Si207 6-, Si309 6-, Si2010-, vb.). Kayıt kolaylığı için, tüm silikatlar, iyon Si02-2 ihtiva eden şekilde tasvir edilmiştir.
Silikat tutkalı olarak doymuş bir sodyum ve potasyum silikat çözeltisi (viskoz "sıvı cam") kullanılır.
Sodyum ve kalsiyum silikatlar camın bir parçasıdır; silis kuvars Si02, kalker CaC03 ve soda Na2C03 kaynaşması ile elde edilir:
Genellikle cam bileşimi oksitler, örneğin normal cam Na20 O CaO 6SiO2 cinsinden ifade edilir.
Silikat mineralleri arasında not ediyoruz kil (alüminosilikatlar), çok temiz kil - kaolinPorselen yapmak için Al 2 O 3 2SiO 2 2Н 2 O kullanılır.
Silikatlar ve alüminosilikatlar, seramik, çimento, beton ve diğer yapı malzemelerinin üretiminde sanayide kullanılmaktadır.
Silisyum SiCl 4.İkili bağlantı Renksiz sıvı, geniş bir sıvı durumuna sahiptir. Molekül tetrahedral bir yapıya sahiptir (sp3 hibridizasyonu). Termal olarak dayanıklı. Nemli havada "sigara içiyor". Suyla tamamen hidrolize edilmiştir. Alkaliler tarafından ayrıştırılır. Hidrojen, sodyum, çinko ile restore edilmiştir. Klorinatlar alümina.
Yarı iletken teknolojisi için yüksek saflıkta silikon üretiminde kullanılır.
En önemli reaksiyonların denklemleri:
resepsiyoniçinde sanayi- Silisyum veya silis kumu SiO 2'nin klorlanması.
Kristalin silikon, düzlemsel teknolojiyi kullanan fotoelektrik dönüştürücülerin ve katı hal elektronik cihazların üretiminde silikonun kullanıldığı ana formdur. Silisyumun, çeşitli substratlar üzerinde kristalimsi ve amorf bir yapının ince filmleri (epitaksiyel katmanlar) halinde kullanımı aktif olarak gelişmektedir.