Sztárhírek
Szilícium: alkalmazás, kémiai és fizikai tulajdonságok. A szén és a szilícium kémiai tulajdonságai
A szén számos allotróp módosulat kialakítására képes. Ezek a gyémánt (a leginert allotróp módosulat), a grafit, a fullerén és a karbin.
A szén és a korom amorf szén. A szénnek ebben az állapotban nincs rendezett szerkezete, és valójában grafitrétegek apró töredékeiből áll. A forró vízgőzzel kezelt amorf szenet aktív szénnek nevezik. 1 gramm aktív szén a sok pórus jelenléte miatt több mint háromszáz teljes felülettel rendelkezik négyzetméter! Felszívódási képességének köszönhetően különféle anyagok Aktív szén találja széles körű alkalmazás szűrőtöltőként és enteroszorbensként is különféle típusok mérgezés
Kémiai szempontból az amorf szén a legaktívabb formája, a grafit mérsékelt aktivitást mutat, a gyémánt pedig rendkívül inert anyag. Emiatt a szén alább tárgyalt kémiai tulajdonságait elsősorban az amorf szénnek kell tulajdonítani.
A szén tulajdonságainak csökkentése
Redukálószerként a szén nemfémekkel, például oxigénnel, halogénekkel és kénnel reagál.
Az oxigén feleslegétől vagy hiányától függően szén-monoxid vagy szén-monoxid képződhet a szén elégetésekor. szén-dioxid CO2:
Amikor a szén fluorral reagál, szén-tetrafluorid képződik:
Ha a szenet kénnel hevítik, szén-diszulfid CS 2 képződik:
A szén az alumínium után képes redukálni a fémeket az oxidjaikból. Például:
A szén az aktív fémek oxidjaival is reagál, de ebben az esetben általában nem a fém redukciója figyelhető meg, hanem karbidjának képződése:
A szén kölcsönhatása nemfém-oxidokkal
A szén a szén-dioxiddal CO 2 együtt arányos reakcióba lép:
Ipari szempontból az egyik legfontosabb folyamat az ún gőzszén átalakítás. Az eljárást úgy hajtják végre, hogy forró szénen vízgőzt vezetnek át. A következő reakció lép fel:
Magas hőmérsékleten a szén még olyan inert vegyületet is képes redukálni, mint a szilícium-dioxid. Ebben az esetben a körülményektől függően szilícium vagy szilícium-karbid képződése lehetséges ( karborundum):
Ezenkívül a szén, mint redukálószer, reakcióba lép oxidáló savakkal, különösen tömény kénsavval és salétromsavval:
A szén oxidatív tulajdonságai
A szén kémiai elem nem erősen elektronegatív, így az általa alkotott egyszerű anyagok ritkán mutatnak oxidáló tulajdonságokat más nemfémekkel szemben.
Az ilyen reakciókra példa az amorf szén kölcsönhatása hidrogénnel, ha katalizátor jelenlétében hevítik:
és szilíciummal is 1200-1300 o C hőmérsékleten:
A szén a fémekhez képest oxidáló tulajdonságokat mutat. A szén képes reagálni aktív fémekkel és néhány közepes aktivitású fémmel. Melegítéskor reakciók lépnek fel:
| Az aktív fémkarbidokat víz hidrolizálja:
valamint nem oxidáló savak oldatai: Ebben az esetben olyan szénhidrogének keletkeznek, amelyek ugyanolyan oxidációs állapotú szenet tartalmaznak, mint az eredeti karbidban. |
A szilícium kémiai tulajdonságai
A szilícium a szénhez hasonlóan kristályos és amorf állapotban is létezhet, és a szénhez hasonlóan az amorf szilícium kémiailag lényegesen aktívabb, mint a kristályos szilícium.
Néha az amorf és kristályos szilíciumot allotróp módosításoknak nevezik, ami szigorúan véve nem teljesen igaz. Az amorf szilícium lényegében apró kristályos szilícium részecskék konglomerátuma, amelyek egymáshoz képest véletlenszerűen helyezkednek el.
A szilícium kölcsönhatása egyszerű anyagokkal
nem fémek
Normál körülmények között a szilícium tehetetlensége miatt csak fluorral reagál:
A szilícium csak melegítés közben lép reakcióba klórral, brómmal és jóddal. Jellemző, hogy a halogén aktivitásától függően ennek megfelelően eltérő hőmérséklet szükséges:
Tehát klórral a reakció 340-420 o C-on megy végbe:
Brómmal – 620-700 o C:
Jóddal – 750-810 o C:
A szilícium reakciója oxigénnel megtörténik, de nagyon erős melegítést igényel (1200-1300 o C), mivel az erős oxidfilm megnehezíti a kölcsönhatást:
1200-1500 o C hőmérsékleten a szilícium lassan kölcsönhatásba lép a szénnel grafit formájában, és karborundum SiC-t képez - egy olyan anyagot, amelynek atomi kristályrácsa hasonló a gyémánthoz, és szinte nem rosszabb, mint az erőssége:
A szilícium nem lép reakcióba hidrogénnel.
fémek
Alacsony elektronegativitása miatt a szilícium csak fémekkel szemben képes oxidáló tulajdonságokat mutatni. A fémek közül a szilícium reagál aktív (alkáli és alkáliföldfém) fémekkel, valamint sok közepes aktivitású fémmel. A kölcsönhatás eredményeként szilicidek képződnek:
A szilícium kölcsönhatása összetett anyagokkal
A szilícium még forralva sem lép reakcióba vízzel, azonban az amorf szilícium kölcsönhatásba lép a túlhevített vízgőzzel, körülbelül 400-500 o C hőmérsékleten. Ilyenkor hidrogén és szilícium-dioxid keletkezik:
Az összes sav közül a szilícium (amorf állapotban) csak tömény hidrogén-fluoriddal reagál:
A szilícium feloldódik benne koncentrált oldatok lúgok. A reakciót hidrogén felszabadulása kíséri.
Nál nél normál körülmények között a szén allotróp módosulatai – grafit és gyémánt – meglehetősen inert hatásúak. De ahogy t növekszik, aktívan belépnek kémiai reakciók egyszerű és összetett anyagokkal.
A szén kémiai tulajdonságai
Mivel a szén elektronegativitása alacsony, az egyszerű anyagok jó redukálószerek. A finomkristályos szén könnyebben oxidálódik, a grafit nehezebb, a gyémánt pedig még nehezebb.
A szén allotróp módosulatait oxigén oxidálja (égés) bizonyos gyulladási hőmérsékleteken: a grafit 600 °C-on, a gyémánt 850-1000 °C-on gyullad meg. Ha az oxigén feleslegben van, akkor szén-monoxid (IV) képződik, ha hiány van, szén-monoxid (II) képződik:
C + O2 = CO2
2C + O2 = 2CO
A szén redukálja a fémoxidokat. Ebben az esetben a fémeket szabad formában kapják. Például amikor az ólom-oxidot koksszal kalcinálják, az ólom megolvasztódik:
PbO + C = Pb + CO
redukálószer: C0 – 2e => C+2
oxidálószer: Pb+2 + 2e => Pb0
A szén a fémekkel szemben oxidáló tulajdonságokat is mutat. Ugyanakkor különféle típusú karbidokat képez. Így az alumínium magas hőmérsékleten reakciókon megy keresztül:
3C + 4Al = Al4C3
C0 + 4e => C-4 3
Al0 – 3e => Al+3 4
A szénvegyületek kémiai tulajdonságai
1) Mivel a szén-monoxid erőssége nagy, magas hőmérsékleten kémiai reakciókba lép. Jelentős melegítéssel megjelennek a szén-monoxid magas redukáló tulajdonságai. Tehát reagál fém-oxidokkal:
CuO + CO => Cu + CO2
Magas hőmérsékleten (700 °C) oxigénben meggyullad és kék lánggal ég. Ebből a lángból megállapíthatja, hogy a reakció szén-dioxidot termel:
CO + O2 => CO2
2) A szén-dioxid molekulában a kettős kötések meglehetősen erősek. Szakadásuk jelentős energiát igényel (525,6 kJ/mol). Ezért a szén-dioxid meglehetősen inert. A reakciók gyakran magas hőmérsékleten mennek végbe.
A szén-dioxid vízzel reagálva savas tulajdonságokat mutat. Ez szénsavoldatot eredményez. A reakció visszafordítható.
A szén-dioxid, mint savas oxid, reakcióba lép lúgokkal és bázikus oxidokkal. Ha a szén-dioxidot lúgos oldaton vezetjük át, akkor vagy közeg, vagy savas só képződhet.
3) A szénsav a savak összes tulajdonságával rendelkezik, és kölcsönhatásba lép lúgokkal és bázikus oxidokkal.
A szilícium kémiai tulajdonságai
Szilícium aktívabb, mint a szén, és már 400 °C-on oxigénnel oxidálódik. Más nemfémek oxidálhatják a szilíciumot. Ezek a reakciók általában magasabb hőmérsékleten mennek végbe, mint oxigénnél. Ilyen körülmények között a szilícium kölcsönhatásba lép a szénnel, különösen a grafittal. Így karborundum SiC keletkezik, amely egy nagyon kemény anyag, amely a gyémánt után második helyen áll.
A szilícium oxidálószer is lehet. Ez az aktív fémekkel való reakciókban nyilvánul meg. Például:
Si + 2Mg = Mg2Si
A szilícium nagyobb aktivitása a szénhez képest abban nyilvánul meg, hogy a szénnel ellentétben lúgokkal reagál:
Si + NaOH + H2O => Na2SiO3 + H2
A szilíciumvegyületek kémiai tulajdonságai
1) A szilícium-dioxid kristályrácsában az atomok közötti erős kötések magyarázzák az alacsony kémiai aktivitást. Azok a reakciók, amelyekben ez az oxid belép, magas hőmérsékleten mennek végbe.
A szilícium-oxid egy savas oxid. Mint ismeretes, vízzel nem lép reakcióba. Savas természete lúgokkal és bázikus oxidokkal való reakciójában nyilvánul meg:
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
A bázikus oxidokkal való reakciók magas hőmérsékleten mennek végbe.
A szilícium-oxid gyenge oxidáló tulajdonságokkal rendelkezik. Egyes aktív fémek csökkentik.
Kémiai előkészítés rák és DPA kezelésére
Átfogó kiadás
RÉSZ ÉS
ÁLTALÁNOS KÉMIA
AZ ELEMEK KÉMIÁJA
A szén és a szilícium alkalmazásai
A szén bolygónk egyik legkeresettebb ásványa. A szenet elsősorban az energiaipar üzemanyagaként használják. A világ éves széntermelése körülbelül 550 millió tonna. A szén hűtőközegként való felhasználása mellett jelentős mennyiséget kokszlá dolgoznak fel, amely a különböző fémek kitermeléséhez szükséges. A nagyolvasztó eljárás eredményeként nyert vas minden tonnája után 0,9 tonna koksz fogy. Az aktív szenet a gyógyászatban mérgezéseknél és gázálarcokban használják.
A grafitot nagy mennyiségben használják ceruzák készítéséhez. Grafit hozzáadása az acélhoz növeli annak keménységét és kopásállóságát. Ezt az acélt például dugattyúk, főtengelyek és néhány más mechanizmus gyártására használják. A grafit szerkezet hámló képessége lehetővé teszi, hogy nagyon magas hőmérsékleten (kb. +2500 °C) rendkívül hatékony kenőanyagként használható.
A grafitnak van egy másik nagyon fontos tulajdon- a termikus neutronok hatékony moderátora. Ezt a tulajdonságot atomreaktorokban használják. A közelmúltban elkezdték használni a műanyagokat, amelyekhez grafitot adnak töltőanyagként. Az ilyen anyagok tulajdonságai lehetővé teszik számos fontos eszköz és mechanizmus előállításához való felhasználásukat.
A gyémántokat jó kemény anyagként használják olyan mechanizmusok gyártásához, mint a csiszolókorongok, üvegvágók, fúróberendezések és egyéb, nagy keménységet igénylő berendezések. A gyönyörűen csiszolt gyémántokat drága ékszerként használják, ezeket gyémántoknak nevezik.
A fulleréneket viszonylag nemrég (1985-ben) fedezték fel, így gyakorlati alkalmazásukat még nem találták meg, de a tudósok már kutatnak hatalmas kapacitású információhordozók létrehozására. A nanocsöveket már használják különféle nanotechnológiákban, például gyógyszerek nanofej segítségével történő beadásában, nanoszámítógépek gyártásában és még sok másban.
A szilícium jó félvezető. Különféle félvezető eszközök, például diódák, tranzisztorok, mikroáramkörök és mikroprocesszorok készítésére használják. Minden modern mikroszámítógép szilícium alapú processzort használ, szilíciumot készítenek napelemek, amely képes a napenergiát elektromos energiává alakítani. Ezenkívül a szilíciumot ötvöző komponensként használják kiváló minőségű ötvözött acélok előállításához.
A szilícium szénnel alkotott bináris vegyületeiben minden egyes szilíciumatom közvetlenül kapcsolódik négy szomszédos szénatomhoz, amelyek egy tetraéder csúcsaiban helyezkednek el, amelynek középpontja a szilíciumatom. Ugyanakkor minden szénatom négy szomszédos szilícium atomhoz kapcsolódik, amelyek egy tetraéder csúcsaiban helyezkednek el, amelynek középpontja egy szénatom. A szilícium és a szénatomok ezen kölcsönös elrendeződése a szilícium-szén Si - C- kötésen alapul, és sűrű és nagyon erős kristályos szerkezetet alkot.
Jelenleg csak két szilícium és szén bináris vegyülete ismert. Ez egy nagyon ritka, a természetben előforduló moissanit ásvány, amely még nem rendelkezik praktikus alkalmazás, valamint a mesterségesen előállított karborundum SiC, amelyet néha silundnak, refraxnak, karbofraxnak, krisztolánnak stb.
A laboratóriumi gyakorlatban és a technológiában a karborundumot a szilícium-dioxid szénnel történő redukálásával nyerik a reakcióegyenlet szerint
SiO 2 + 3C = 2СО + SiC
A finomra őrölt kvarc vagy tiszta kvarc vonal és koksz mellett asztali sót és kokszot is adnak a keverékhez karborundum előállítására. fűrészpor. A fűrészpor égetés közben lazítja a töltetet, ill só, vas- és alumíniumszennyeződésekkel reagálva illékony FeCl 3 és AlCl 3 kloridokká alakítja azokat, amelyeket 1000-1200 °C-on távolítanak el a reakciózónából. Valójában a szilícium-dioxid és a koksz reakciója már 1150 °C-on megindul, de rendkívül lassan halad. Ahogy a hőmérséklet 1220°C-ra emelkedik, a sebessége nő. Az 1220 és 1340 °C közötti hőmérséklet-tartományban exoterm lesz, és hevesen fejlődik. A reakció eredményeként először apró kristályokból és amorf karborundumból álló keverék képződik. A hőmérséklet 1800-2000 °C-ra történő emelésével a keverék átkristályosodik, és jól fejlett, táblázatos alakú, ritkán színtelen, gyakran zöld, szürkés vagy akár fekete színű, gyémántfényű és irizáló hatszögletű kristályokká alakul, amelyek körülbelül 98-at tartalmaznak. 99,5% karborundum. A karborundum töltetből történő kinyerésének folyamatát 2000-2200 °C-on égő elektromos kemencékben hajtják végre. A kémiailag tiszta karborund előállításához a töltet égetésével kapott terméket lúggal kezelik, amely feloldja a reagálatlan szilícium-dioxidot.
A kristályos karborund egy nagyon kemény anyag; keménysége 9. A polikristályos karborund ohmos ellenállása a hőmérséklet emelkedésével csökken és 1500 0 C-on jelentéktelenné válik.
1000 0 C feletti hőmérsékletű levegőben a karborundum oxidálódni kezd, először lassan, majd erőteljesen, amikor a hőmérséklet 1700 ° C fölé emelkedik. Ebben az esetben szilícium-dioxid és szén-monoxid képződik:
2SiC + ZO 2 = 2SiO 2 + 2CO
A karborundum felületén képződő szilícium-dioxid az védőréteg, némileg lassítja a karborundum további oxidációját. Vízgőzös környezetben a karborundum oxidációja azonos körülmények között erőteljesebben megy végbe.
Az ásványi savak az ortofoszforsav kivételével a karborundumot nem hatnak, a klór 100°C-on a reakcióegyenlet szerint lebontja.
SiC + 2Cl 2 = SiCl 4 + C
és 1000°C-on szén helyett CC1 4 szabadul fel:
SiC + 4C1 2 = SiCl + CC1 4
Az olvadt fémek a karborundummal reagálva megfelelő szilicideket képeznek:
SiC + Fe =FeSl + C
810°C feletti hőmérsékleten a karborund az alkáliföldfém-oxidokat fémmé redukálja, 1000°C felett a vas(III)-oxidot Fe 2 O 3 és 1300-1370°C felett, a vas(II)-oxidot FeO, a nikkelt (II) ) oxid NiO és mangán-oxid MnO.
Az olvadt maró lúgok és karbonátjaik légköri oxigén jelenlétében teljesen lebontják a karborundumot a megfelelő szilikátok képződésével:
SiC + 2KOH + 2O 2 = K 2 SiO 3 + H 2 O + CO 2
SiC + Na 2 CO 3 + 2O 2 = Na 2 SiO 3 + 2CO 2
A karborundum reakcióba léphet nátrium-peroxiddal, ólom(II)-oxiddal és foszforsavval is.
Mivel a karborundum nagy keménységű, széles körben használják csiszolóporként fémcsiszoláshoz, valamint karborundum csiszolókorongok, csiszolókövek és csiszolópapír gyártásához. Elektromos vezetőképesség A karborundum magas hőmérsékleten lehetővé teszi, hogy fő anyagként használják fel az úgynevezett silit rudak gyártásához, amelyek az elektromos kemencék ellenállási elemei. Ebből a célból karborundum és szilícium keverékét glicerinnel vagy más szerves cementáló anyaggal keverik, és a kapott masszából rudakat képeznek, amelyeket 1400-1500 °C-on szén-monoxid vagy nitrogénatmoszférában égetnek ki. Égetés közben a cementáló szer szerves anyag lebomlik, a felszabaduló szén szilíciummal egyesülve karborundummá alakítja és megadja a szükséges szilárdságot a rudak számára.
Karborundumból speciális tűzálló tégelyek készülnek
melegsajtolással előállított fémek olvasztására
karborundum 2500°C-on 42-70 MPa nyomáson. Úgy is ismert mint
Vannak tűzálló anyagok, amelyek karborundum és nitridek keverékéből készülnek
bór, szteatit, molibdén tartalmú kötések és egyéb anyagok
lények.
SZILÍCIUM-HIDRIDEK VAGY SZILÁNOK
A szilícium hidrogénvegyületeit általában szilícium-hidrideknek vagy szilánoknak nevezik. A telített szénhidrogénekhez hasonlóan a szilícium-hidridek is homológ sorozatot alkotnak, amelyben a szilícium atomok egyetlen kötéssel kapcsolódnak egymáshoz
Si-Si -Si -Si -Si- stb.
A legegyszerűbb.képviselő
ennek a homológ sorozatnak a monoszilán, vagy egyszerűen szilán, SiH 4, amelynek molekulaszerkezete hasonló a metán szerkezetéhez, ezt követi
disilán H 3 Si-SiH 3, amely molekulaszerkezetében hasonló az etánhoz, majd triszilán H 3 Si-SiH 2 -SiH 3,
tetraszilán H3Si-SiH2-SiH2-SiH3,
pentazilán H 3 Si-SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 ^--SiH 3 és az utolsó kapott szilán ebből a homológ sorozatból
hexasilán H3Si-SiH2-SiH2-SiH2-SiH2-SiH3. A szilánok tiszta formában nem fordulnak elő a természetben. Kérni őket mesterségesen:
1. Fém-szilicidek lebontása savakkal vagy lúgokkal a reakcióegyenlet szerint
Mg 2 Si+ 4HCI = 2MgCl 2 + SiH 4
így szilánok keveréke keletkezik, amelyet azután nagyon magas hőmérsékleten frakcionált desztillációval választanak el. alacsony hőmérsékletek.
2. Halogén-szilánok redukciója lítium-hidriddel vagy lítium-alumínium-hidriddel:
SiCl 4 + 4 LiH = 4 LiCl + SiH 4
A szilák előállításának ezt a módját először 1947-ben írták le.
3. Halogén-szilánok redukciója hidrogénnel. A reakció 300-400 °C-on megy végbe szilíciumot tartalmazó kontaktkeverékkel töltött reakciócsövekben, fém rézés katalizátorként 1-2% alumínium-halogenideket.
Annak ellenére, hogy a szitánok és a telített szénhidrogének molekulaszerkezete hasonló, fizikai tulajdonságok különbözőek.
A szénhidrogénekhez képest a szilánok kevésbé stabilak. Közülük a legstabilabb a monoszilán SiH4, amely csak vörös hő hatására bomlik szilíciumra és hidrogénre. Más, magas szilíciumtartalmú szilánok sokkal alacsonyabb hőmérsékleten alacsonyabb származékokat képeznek. Például a disilán Si 2 H 6 szilánt és szilárd polimert ad 300 ° C-on, és a hexasilán Si 6 H 14 még normál hőmérsékleten is lassan bomlik. Oxigénnel érintkezve a szilánok könnyen oxidálódnak, és néhányuk, például a monoszilán SiH 4 -180 °C-on spontán meggyullad. A szilánok könnyen hidrolizálnak szilícium-dioxiddá és hidrogénné:
SiH 4 + 2H 2 0 = SiO 2 + 4H 2
Magasabb szilánokban ez a folyamat hasadással megy végbe
kötések - Si - Si - Si - szilícium atomok között. Például három
A szilán Si 3 H 8 három SiO 2 molekulát és tíz molekula hidrogéngázt ad:
H 3 Si - SiH 2 - SiH 3 + 6H 3 O = 3SiO 2 + 10H 2
Maró lúgok jelenlétében a szilánok hidrolízise a megfelelő alkálifém-szilikát és hidrogén képződését eredményezi:
SiH 4 + 2NaOH + H 2 0 = Na 2 Si0 3 + 4H 2
SZILÍCIUM-HALIDEK
A bináris szilíciumvegyületek közé tartoznak a halogén-szilánok is. A szilícium-hidridekhez hasonlóan a szilánokhoz homológ sorozatot alkotnak kémiai vegyületek, amelyben a halogenid atomok közvetlenül kapcsolódnak szilícium atomokhoz, amelyek egyes kötéssel kapcsolódnak egymáshoz
stb. megfelelő hosszúságú láncokban. E hasonlóság miatt a halogén-szilánok a szilánokban lévő hidrogén megfelelő halogénnel való helyettesítésének termékeinek tekinthetők. Ebben az esetben a csere lehet teljes vagy hiányos. Ez utóbbi esetben a szilánok halogén származékait kapják. Az eddig ismert legmagasabb halogén-szilánnak a Si 25 Cl 52 klórszilánt tekintik. A halogén-szilánok és halogénszármazékaik tiszta formában nem fordulnak elő a természetben, csak mesterségesen nyerhetők.
1. Elemi szilícium közvetlen kombinációja halogénekkel. Például a SiCl 4-et 35-50% szilíciumot tartalmazó ferroszilíciumból nyerik, amelyet 350-500 °C-on száraz klórral kezelnek. Ebben az esetben a SiCl 4-et fő termékként kapjuk más összetettebb halogén-szilánokkal, Si 2 C1 6, Si 3 Cl 8 stb. alkotott keverékben a reakcióegyenlet szerint.
Si + 2Cl 2 = SiCl 4
Ugyanez a vegyület előállítható szilícium-dioxid és koksz keverékének magas hőmérsékleten történő klórozásával. A reakció a séma szerint megy végbe
SiO 2 + 2C=Si +2CO
Si + 2C1 2 = SiС1 4
SiO 2 + 2C + 2Cl 2 = 2CO + SiCl 4
A tetrabrómszilánt elemi szilícium brómgőzzel történő vörös hő hatására történő brómozásával állítják elő:
Si + 2Br 2 = SiBr 4
vagy szilícium-dioxid és koksz keveréke:
SiO 2 + 2C = Si+2CO
Si + 2Br 3 = SiBi 4
SiO 2 + 2C + 2Br 2 = 2CO + SiBr 4
Ebben az esetben a tetraszilánokkal egyidejűleg szilánok képződése is lehetséges magasabb fokozatok. Például magnézium-szilicid klórozásakor 80% SiCl 4-et, 20% SiCl 6-ot és 0,5-1% Si 3 Cl 8-at kapunk; kalcium-szilicid klórozásánál a reakciótermékek összetételét a következőképpen fejezzük ki: 65% SiC1 4; 30% Si 2Cl 6; 4% Si 3Cl 8.
2. Szilánok halogénezése hidrogén-halogenidekkel AlBr 3 katalizátorok jelenlétében 100 °C feletti hőmérsékleten. A reakció a séma szerint megy végbe.
SiH 4 + HBr = SiH 3 Br + H 2
SiH4 + 2HBr = SiH2Br2 + 2H2
3. Szilánok halogénezése kloroformmal AlCl 3 katalizátorok jelenlétében:
Si 3 H 8 + 4СН1 3 = Si 3 H 4 Cl 4 + 4СН 2 С1 3
Si 3 H 8 + 5CHCl 3 = Si 3 H 3 C1 5 + 5CH 2 C1 2
4. A szilícium-tetrafluoridot szilícium-dioxid hidrogén-fluoriddal való kezelésével állítják elő:
SiO 2 + 4HF= SiF 4 + 2H 2 0
5. Egyes polihalogén-szilánok a legegyszerűbb halogén-szilánokból is előállíthatók megfelelő halogeniddel történő halogénezéssel. Például a tetrajódszilán egy lezárt csőben 200-300 °C-on, ezüsttel reagálva hexaioddiszilánt bocsát ki a
A jódszilánok előállíthatók jód és szilánok reagáltatásával szén-tetrakloridban vagy kloroformban, valamint V egy AlI 3 katalizátor jelenléte a szilán és a hidrogén-jodid kölcsönhatása során
A halogén-szilánok kevésbé tartósak, mint a szerkezetileg hasonló halogénezett szénhidrogének. Könnyen hidrolizálódnak, szilikagélt és hidrogén-halogénsavat képezve:
SiCl4 + 2H 2O = Si02 + 4HCl
A halogén-szilánok legegyszerűbb képviselői a SiF 4 , SiCl 4 , SiBr 4 és SiI 4 . Ezek közül elsősorban a tetrafluor-szilánt és a tetraklór-szilánt használják a technológiában. A tetrafluor-szilán SiF 4 színtelen, szúrós szagú gáz, amely levegőben gőzölög, és hidrolizálódik hidrogén-kovasavvá és szilikagéllel. A SiF 4-et hidrogén-fluorsavnak szilícium-dioxidon történő hatására kapjuk a reakcióegyenlet szerint
SiO 2 + 4HF = SlF 4 + 2H 2 0
Ipari termeléshez. A SiF 4 fluorpát CaF 2-t, szilícium-dioxid SiO 2-t és H 2 SO 4 kénsavat használ. A reakció két fázisban megy végbe:
2CaF2 + 2H3SO4 = 2CaS04 + 4HF
SiO 2 + 4HF = 2H 2 O + SiF 4
2CaF 2 + 2H 2 S0 4 + SiO 2 = 2CaSO 4 + 2H 2 O + SiF 4
A tetrafluor-szilán gáz halmazállapotát és illékonyságát nátrium-mész-szilikát üvegek hidrogén-fluoriddal való maratására használják. Amikor a hidrogén-fluorid reagál az üveggel, tetrafluor-szilán, kalcium-fluorid, nátrium-fluorid és víz képződik. A tetrafluor-szilán elpárolog, és új, mélyebb üvegrétegeket szabadít fel a hidrogén-fluoriddal való reakcióhoz. A reakció helyén CaF 2 és NaF marad, amelyek vízben oldódnak, és ezáltal szabaddá teszik a hidrogén-fluorid számára a hozzáférést a frissen kitett üvegfelülethez való további behatoláshoz. A maratott felület lehet matt vagy átlátszó. A matt maratást gázhalmazállapotú hidrogén-fluorid üvegen történő hatására, átlátszó - hidrogén-fluorid vizes oldataival való maratással nyerik. Ha tetrafluor-szilánt enged át vízbe, H 2 SiF 6-ot és szilícium-dioxidot kap gél formájában:
3SiF 4 + 2H 2 O = 2H 2 SiF 6 + Si0 2
A hidrofluor-kovasav erős kétbázisú sav, szabad állapotban nem kerül elő, párolgáskor SiF 4-re és 2HF-re bomlik, amelyek elpárolognak; maró lúgokkal savas és normál sókat képez:
H 2 SlF 6 + 2NaOH. = Na 2 SiF 6 + 2H 2 O
lúg felesleggel alkálifém-fluoridot, szilícium-dioxidot és vizet ad:
H 2 SiF 6 + 6 NaOH = 6 NaF + SiO 2 + 4H 2 O
A reakció során felszabaduló szilícium-dioxid lúggal reagál
köd és szilikát képződéséhez vezet:
SiO 2 + 2NaOH = Na 2 SiO 3 +H 2 O
A hidrofluor-kovasav sóit szilícium-fluoridoknak vagy fluátoknak nevezik. Jelenleg ismert szilícium-fluoridok a Na, H, Rb, Cs, NH 4, Cu, Ag, Hg, Mg, Ca, Sr, Ba, Cd, Zn, Mn, Ni, Co, Al, Fe, Cr, Pb stb.
A technológiában különféle célokra nátrium-szilikofluoridokat Na 2 SiF 6, magnézium MgSiF 6 * 6HgO, cink ZnSiF 6 * 6H 2 O, alumínium Al 2 (SiF 6) 3, ólom PbSiF 6, bárium BaSiF 6 stb. A szilícium-fluoridok fertőtlenítő és tömítő tulajdonságokkal rendelkeznek; ugyanakkor tűzgátlók is. Emiatt a fa impregnálására használják, hogy megakadályozzák az idő előtti korhadást és megóvják a tűztől a gyulladástól. A mesterséges és természetes köveket is szilícium-fluoriddal impregnálják. építési célokra tömöríteni őket. Az impregnálás lényege, hogy a szilícium-fluoridok oldata, behatolva a kő pórusaiba és repedéseibe, reakcióba lép a kalcium-karbonáttal és néhány más vegyülettel, és oldhatatlan sókat képez, amelyek lerakódnak a pórusokban és lezárják azokat. Ez jelentősen növeli a kő időjárásállóságát. A kalcium-karbonátot egyáltalán nem, vagy keveset tartalmazó anyagokat avanfluátokkal előkezeljük, pl. oldott kalciumsókat, szilikátokat tartalmazó anyagok alkálifémekés egyéb olyan anyagok, amelyek fluátokkal oldhatatlan csapadékot képezhetnek. A magnézium, a cink és az alumínium szilícium-fluoridjait fluátokként használják. A hullámosítási folyamat a következőképpen ábrázolható:
MgSiF 6 + 2CaCO 3 = MgF 2 + 2CaF 2 + SiO 2 + 2CO 2
ZnSiF 6 + ZCaС0 3 = 3CaF 6 + ZnCO 3 + SiO 2 + 2CO 2
Al 2 (SiF 6) 3 + 6CaCO 3 =. 2A1F 3 + 6CaF 2 + 3SiO 2 + 6CO 2
Az alkálifémek szilícium-fluoridjait úgy állítják elő, hogy a hidrofluor-kovasavat e fémek sóinak oldataival reagáltatják:
2NaCl + H 2 SiF 6 = Na 2 SlF 6 + 2HC1
Ezek kocsonyás üledékek, vízben oldódnak és abszolút alkoholban gyakorlatilag nem oldódnak. Ezért ezeket kvantitatív elemzésben használják a szilícium-dioxid térfogati módszerrel történő meghatározásakor. Műszaki célokra nátrium-szilícium-fluoridot használnak, amelyet fehér por formájában kapnak a szuperfoszfát előállítása során melléktermékként. Na 2 SiF 6 és A1 2 O 3 keverékéből 800 °C-on kriolit 3NaF٠AlF 3 keletkezik, amelyet széles körben használnak fogászati cementgyártásban, és jó homályosító mind az üveggyártásban, mind az átlátszatlan mázak, ill. zománcok.
A nátrium-szilícium-fluorid, mint az egyik komponens, bekerül a vegyileg ellenálló gittek összetételébe. folyékony üveg:
Na 2 SiF 6 + 2Na 2 SiO 3 = 6NaF + 3SiO 2
A reakció során felszabaduló szilícium-dioxid biztosítja a megszilárdult gitt vegyszerállóságát. Ugyanakkor a Na 2 SiF 6 keményedésgyorsító. A nátrium-szilícium-fluoridot ásványianyagként is bevezetik a cementgyártás során nyers keverékekbe.
A tetraklórszilán SiCl 4 színtelen, levegőben füstölgő, könnyen hidrolizálható folyadék, amelyet karborundum vagy ferroszilícium klórozásával nyernek szilánokra emelt hőmérsékleten történő hatással.
A tetraklór-szilán a fő kiindulási termék számos szerves szilíciumvegyület előállításához.
A tetrabromosilán SiBr 4 színtelen folyadék, amely levegőben füstölög, könnyen SiO 2-vé és HBr-dá hidrolizál, és vörösen forró hőmérsékleten keletkezik, amikor a brómgőzt forró elemi szilíciumon vezetik át.
A tetrajodosilán SiI 4 fehér kristályos anyag, amelyet jódgőz és szén-dioxid keverékének forró elemi szilíciumon való átvezetésével nyernek.
Szilícium-boridok és nitridek
A szilícium-boridok a szilícium és a bór vegyületei. Jelenleg két szilícium-bór ismert: a szilícium-triborid B 3 Si és a szilícium-hexaborid B 6 Si. Ezek rendkívül kemény, vegyszerálló és tűzálló anyagok. Összeolvasztással nyerik őket elektromos áram finomra őrölt keverék, amely 5 tömeg% elemi szilícium részei és 1 tömeg h. bór. A kikeményedett masszát megolvasztott kálium-karbonáttal megtisztítják. G. M. Samsonov és V. P. Latyshev szilícium-triboridot 1600-1800 0 C-os melegsajtolással kaptak.
Szilícium-triborid pl. 2,52 g/cm 3 fekete lemezeket képez -
finom szerkezetű rombuszkristályok, áttetszőek
vékony rétegben sárgásbarna tónusokban. Szilícium-hexaborid pl.
2,47 g/cm 3 -t kapunk átlátszatlan, átlátszatlan szemcsék formájában
villa alakú.
A szilícium-boridok körülbelül 2000 °C-on megolvadnak, de nagyon lassan oxidálódnak még magas hőmérsékleten is. Ez lehetővé teszi speciális tűzálló anyagként történő felhasználásukat. A szilícium-boridok keménysége nagyon magas, és ebből a szempontból közel állnak a karborundumhoz.
A nitrogént tartalmazó szilíciumvegyületeket szilícium-nitrideknek nevezzük. A következő nitridek ismertek: Si 3 N 4, Si 2 N 3 és SIN. A szilícium-nitrideket elemi szilícium kalcinálásával állítják elő tiszta nitrogénatmoszférában 1300 és 1500 °C közötti hőmérsékleten. A normál szilícium-nitrid Si 3 N 4 szilícium-dioxid és koksz keverékéből nyerhető, amelyet tiszta nitrogén atmoszférában kalcinálnak. 1400-1500 °C-on:
6С + 3Si0 2 + 2N 3 ͢ Si 3 N 4 + 6CO
A Si 3 N 4 egy szürkésfehér tűzálló és saválló por, amely csak 1900°C felett párolog el. A szilícium-nitrid hidrolizálva szilícium-dioxidot és ammóniát szabadít fel:
Si 3N 4 + 6H 2 O = 3SiO 2 + 4NH 3
A tömény kénsav hevítéskor lassan bontja a Si 3 N 4-et, a hígított fluor-kovasav pedig energikusabban.
A Si 2 N 3 összetételű szilícium-nitrid nitrogén magas hőmérsékleten történő hatására is előállítható elemi szilíciumra vagy szén-nitrogén szilíciumra C 2 Si 2 N + N 2 = 2C + Si2N 3.
A szilícium nitrogénnel alkotott bináris vegyületein kívül jelenleg sok más összetettebb vegyület is ismert, amelyek a szilícium atomok nitrogénatomokkal való közvetlen kötésén alapulnak, például: 1) aminoszilánok SiH 3 NH 2, SiH 2 (NH 2) 2, SiH(NH2)3, Si(NH2)4; 2) szilil-aminok NH2(SiH3), NH(SiH3)2, N(SiH3)3; 3) bonyolultabb összetételű nitrogéntartalmú szilíciumvegyületek.
ÁLTALÁNOS NÉZETEK
A szilícium kémiai jele Si, atomtömege 28,086, magtöltés +14. , mint a IV. csoport fő alcsoportjában, a harmadik periódusban található. Ez a szén analógja. A szilícium atom elektronrétegeinek elektronikus konfigurációja ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. A külső elektronikus réteg felépítése
A külső elektronréteg szerkezete hasonló a szénatom szerkezetéhez.
két allotróp módosulat formájában fordul elő - amorf és kristályos.
Amorf - barnás por, valamivel nagyobb kémiai aktivitással, mint a kristályos. Normál hőmérsékleten reagál a fluorral:
Si + 2F2 = SiF4 400°-on - oxigénnel
Si + O2 = SiO2
olvadékban - fémekkel:
2Mg + Si = Mg2Si
A kristályos szilícium kemény, törékeny anyag, fémes fényű. Jó hő- és elektromos vezetőképességgel rendelkezik, könnyen oldódik olvadt fémekben, képződve. A szilícium alumíniummal alkotott ötvözetét sziluminnak, a szilícium és vas ötvözetét ferroszilíciumnak nevezik. A szilícium sűrűsége 2,4. Olvadáspont 1415°, forráspont 2360°. A kristályos szilícium meglehetősen inert anyag, és nehezen megy kémiai reakciókba. Jól látható fémes tulajdonságai ellenére a szilícium nem savakkal, hanem lúgokkal lép reakcióba, kovasavsókat képezve és:
Si + 2KOH + H2O = K2SiO2 + 2H2
■ 36. Milyen hasonlóságok és különbségek vannak a szilícium és a szénatomok elektronszerkezete között?
37. Hogyan magyarázható a szilícium atom elektronszerkezete szempontjából, hogy a fémes tulajdonságok miért jellemzőbbek a szilíciumra, mint a szénre?
38. Sorolja fel a szilícium kémiai tulajdonságait!
Szilícium a természetben. Szilícium-dioxid
A természetben a szilícium nagyon elterjedt. körülbelül 25% földkéreg szilíciumot jelent. A természetes szilícium jelentős részét a szilícium-dioxid SiO2 képviseli. Nagyon tiszta kristályos állapotban a szilícium-dioxid hegyikristálynak nevezett ásványként fordul elő. Szilícium-dioxid és szén-dioxid kémiai összetétel analógok, azonban a szén-dioxid gáz, a szilícium-dioxid pedig szilárd anyag. A CO2 molekuláris kristályrácsától eltérően a szilícium-dioxid SiO2 atomi kristályrács formájában kristályosodik, amelynek minden cellája egy tetraéder, amelynek közepén egy szilíciumatom, a sarkokban pedig oxigénatomok találhatók. Ez azzal magyarázható, hogy a szilícium atom sugara nagyobb, mint a szénatom, és nem 2, hanem 4 oxigénatom helyezhető el körülötte. A kristályrács szerkezetének különbsége magyarázza ezen anyagok tulajdonságainak különbségét. ábrán. 69 látható kinézet tiszta szilícium-dioxidból álló természetes kvarckristály és szerkezeti képlete.
Rizs. 60. Szilícium-dioxid (a) és természetes kvarckristályok (b) szerkezeti képlete
A kristályos szilícium-dioxid leggyakrabban homok formájában fordul elő, aminek van fehér szín, ha nem szennyezett sárga agyag szennyeződésekkel. A homokon kívül a szilícium-dioxid gyakran egy nagyon kemény ásvány, a szilícium-dioxid (hidratált szilícium-dioxid) formájában is megtalálható. A különféle szennyeződésekkel színezett kristályos szilícium-dioxid értékes és féldrágakövek- achát, ametiszt, jáspis. A szinte tiszta szilícium-dioxid kvarc és kvarcit formájában is előfordul. A szabad szilícium-dioxid a földkéregben 12%, a különféle kőzetek összetételében - körülbelül 43%. Összességében a földkéreg több mint 50%-a szilícium-dioxidból áll.
A szilícium sokféle kőzet és ásvány – agyag, gránit, szienit, csillám, földpát stb. – része.
Szilárd szén-dioxid, olvadás nélkül, -78,5°-on szublimál. A szilícium-dioxid olvadáspontja körülbelül 1,713°. Meglehetősen tűzálló. Sűrűség 2,65. A szilícium-dioxid tágulási együtthatója nagyon kicsi. Ennek van egy nagyon nagyon fontos kvarcüvegek használatakor. A szilícium-dioxid nem oldódik vízben és nem reagál vele, annak ellenére, hogy savas oxid, és a megfelelő kovasav a H2SiO3. A szén-dioxidról ismert, hogy vízben oldódik. A szilícium-dioxid nem reagál savakkal, kivéve a hidrogén-fluoridot, és lúgokkal sókat képez.
Rizs. 69. A szilícium-dioxid (a) és a természetes kvarckristályok (b) szerkezeti képlete.
Ha a szilícium-dioxidot szénnel hevítjük, a szilícium redukálódik, majd a szénnel egyesül, és karborundum keletkezik az egyenlet szerint:
SiO2 + 2C = SiC + CO2. A karborundum nagy keménységű, savakkal szemben ellenálló, lúgok tönkreteszik.
■ 39. Milyen tulajdonságai alapján lehet megítélni a szilícium-dioxidot kristályrács?
40. Milyen ásványokban fordul elő szilícium-dioxid a természetben?
41. Mi a karborundum?
Kovasav. Szilikátok
A H2SiO3 kovasav nagyon gyenge és instabil sav. Melegítéskor fokozatosan vízzé és szilícium-dioxiddá bomlik:
H2SiO3 = H2O + SiO2
A kovasav gyakorlatilag vízben oldhatatlan, de könnyen adható.
A kovasav szilikátoknak nevezett sókat képez. széles körben megtalálható a természetben. A természetesek meglehetősen összetettek. Összetételüket általában több oxid kombinációjaként ábrázolják. Ha benne van természetes szilikátok alumínium-oxidot tartalmaz, ezeket alumínium-szilikátoknak nevezik. Ezek a fehér agyag, (kaolin) Al2O3 2SiO2 2H2O, földpát K2O Al2O3 6SiO2, csillám
К2O · Al2O3 · 6SiO2 · 2Н2O. Sok természetes a maga tiszta formájában drágakövek például akvamarin, smaragd stb.
A mesterséges szilikátok közül kiemelendő a nátrium-szilikát Na2SiO3 - azon kevés vízben oldódó szilikátok egyike. Ezt oldható üvegnek, az oldatot pedig folyékony üvegnek nevezik.
A szilikátokat széles körben használják a technológiában. Az oldható üveget a szövetek és a fa impregnálására használják, hogy megvédjék őket a tűztől. A folyadékot az üveg, porcelán és kő ragasztására szolgáló tűzálló gittek tartalmazzák. A szilikátok az üveg-, porcelán-, cserép-, cement-, beton-, tégla- és különféle kerámiatermékek gyártásának alapját képezik. Oldatban a szilikátok könnyen hidrolizálódnak.
■ 42. Mi a ? Miben különböznek a szilikátoktól?
43. Mi a folyékony és milyen célokra használják?
Üveg
Az üveggyártás alapanyaga Na2CO3 szóda, CaCO3 mészkő és SiO2 homok. Az üvegtöltet minden alkatrészét alaposan megtisztítják, összekeverik és körülbelül 1400°-os hőmérsékleten megolvasztják. A fúziós folyamat során a következő reakciók lépnek fel:
Na2CO3 + SiO2= Na2SiO3 + CO2
CaCO3 + SiO2 = CaSiO 3+ CO2
Valójában az üveg nátrium- és kalcium-szilikátot, valamint felesleges SO2-t tartalmaz, így az összetétele rendes ablaküveg: Na2O · CaO · 6SiO2. Az üvegkeveréket 1500 °C-ra melegítjük, amíg a szén-dioxid teljesen el nem távolodik. Ezután 1200°-ra hűtjük, és viszkózussá válik. Mint minden amorf anyag, az üveg is fokozatosan lágyul és megkeményedik, ezért jó műanyag. A viszkózus üvegmasszát átvezetjük a résen, így üveglapot kapunk. A forró üveglapot hengerekkel kihúzzák, meghatározott méretre hozzák, és levegőárammal fokozatosan lehűtik. Ezután a szélek mentén levágják, és meghatározott formátumú lapokra vágják.
■ 44. Adja meg az üveggyártás során fellépő reakciók és az ablaküveg összetételének egyenleteit!
Üveg- az anyag amorf, átlátszó, vízben gyakorlatilag nem oldódik, de ha belemorzsoljuk finom porés kis mennyiségű vízzel keverjük össze, a keletkező keverékben fenolftalein segítségével lúg mutatható ki. Nál nél hosszú távú tárolás az üvegedényekben lévő lúgok, az üvegben lévő SiO2-többlet nagyon lassan reagál a lúggal, és az üveg fokozatosan elveszíti átlátszóságát.
Az üveget ie több mint 3000-ben ismerték meg az emberek. Az ókorban az üveget szinte ugyanolyan összetételben nyerték, mint ma, de az ókori mestereket csak a saját megérzéseik vezérelték. 1750-ben M. V. ki tudta fejleszteni az üveggyártás tudományos alapjait. 4 év alatt M.V. sok receptet gyűjtött össze különféle poharak elkészítéséhez, főleg színesek. Az általa épített üveggyár termelt nagyszámú a mai napig fennmaradt üvegminták. Jelenleg használt üveg eltérő összetételű, amelyek különböző tulajdonságokkal rendelkeznek.
A kvarcüveg szinte tiszta szilícium-dioxidból áll, és hegyikristályból olvasztják. Nagyon fontos jellemzője az, hogy a tágulási együtthatója jelentéktelen, csaknem 15-ször kisebb, mint a közönséges üvegeké. Az ilyen üvegből készült edények egy égő lángjában vörösre hevíthetők, majd leengedhetők hideg víz; ebben az esetben nem történik változás az üvegen. A kvarcüveg nem blokkolja az ultraibolya sugarakat, és ha nikkelsókkal feketére festjük, blokkolja a spektrum összes látható sugarát, de átlátszó marad az ultraibolya sugárzás számára.
A kvarcüveget savak és lúgok nem érintik, de a lúgok észrevehetően korrodálják. A kvarcüveg törékenyebb, mint a hagyományos üveg. A laboratóriumi üveg körülbelül 70% SiO2-t, 9% Na2O-t, 5% K2O-t, 8% CaO-t, 5% Al2O3-at, 3% B2O3-at tartalmaz (a poharak összetételét memorizálás céljából nem adjuk meg).
A jénai és a pirex üveget az iparban használják. A jénai üveg körülbelül 65% Si02-t, 15% B2O3-at, 12% BaO-t, 4% ZnO-t, 4% Al2O3-at tartalmaz. Tartós, ellenáll a mechanikai igénybevételnek, alacsony a tágulási együtthatója, és ellenáll a lúgoknak.
A Pyrex üveg 81% SiO2-t, 12% B2O3-at, 4% Na2O-t, 2% Al2O3-at, 0,5% As2O3-ot, 0,2% K2O-t, 0,3% CaO-t tartalmaz. Tulajdonságai megegyeznek a jénai üveggel, de nagyobb mértékben, főleg kikeményedés után, de kevésbé ellenálló a lúgoknak. A Pyrex üvegből hőhatásnak kitett háztartási cikkeket, valamint egyes ipari létesítmények olyan alkatrészeit készítik, amelyek alacsony és magas hőmérsékleten működnek.
Bizonyos adalékok eltérő minőséget adnak az üvegnek. Például a vanádium-oxidok keverékei olyan üveget termelnek, amely teljesen blokkolja az ultraibolya sugarakat.
Különféle színekre festett üvegeket is kapunk. M.V. több ezer mintát is készített különböző színű és árnyalatú színes üvegekből mozaikképeihez. Jelenleg az üvegfestési módszereket részletesen kidolgozták. Mangánvegyületek színes üveg lila, kobalt-kék. , kolloid részecskék formájában szétoszlik az üvegmasszában, rubinszínt ad, stb. Az ólomvegyületek a hegyikristályhoz hasonló fényt adnak az üvegnek, ezért nevezik kristálynak. Az ilyen típusú üveg könnyen megmunkálható és vágható. A belőle készült termékek nagyon szépen megtörik a fényt. Ennek az üvegnek a különféle adalékokkal való színezésével színes kristályüveget kapunk.
Ha az olvadt üveget olyan anyagokkal keverik, amelyek bomlásakor nagy mennyiségű gázt képeznek, az utóbbiak felszabadulva habosítják az üveget, habüveget képezve. Ez az üveg nagyon könnyű, jól megmunkálható, kiváló elektromos és hőszigetelő. Először Prof. I. I. Kitajgorodszkij.
Üvegből szálakat húzva úgynevezett üvegszálat kaphatunk. Ha a rétegesen lerakott üvegszálat műgyantával impregnálja, nagyon tartós, rothadásálló, tökéletesen megmunkálható anyagot kap. építőanyag, az úgynevezett üvegszál. Érdekes módon minél vékonyabb az üvegszál, annál nagyobb a szilárdsága. Az üvegszálat munkaruha készítésére is használják.
Az üveggyapot az értékes anyag, amelyen át lehet szűrni a papíron át nem szűrhető erős savakat, lúgokat. Ezenkívül az üveggyapot jó hőszigetelő.
■ 44. Mi határozza meg a különböző típusú üvegek tulajdonságait?
Kerámia
Az alumínium-szilikátok közül különösen fontos a fehér agyag - a kaolin, amely a porcelán és cserép gyártásának alapja. A porcelángyártás rendkívül ősi iparág. A porcelán szülőhelye Kína. Oroszországban a 18. században gyártottak először porcelánt. D, I. Vinogradov.
A porcelán és cserép gyártásának alapanyagai a kaolinon kívül a homok és. A kaolin, homok és víz keverékét golyósmalomban alaposan finomra őrlik, majd a felesleges vizet kiszűrik, és a jól elkevert műanyag masszát termékformázásra küldik. A formázást követően a termékeket folyamatos alagútkemencékben szárítják és égetik, ahol először felmelegítik, majd kiégetik és végül lehűtik. Ezt követően a termékek további feldolgozáson esnek át - üvegezésen és kerámiafestékkel történő festésben. Minden szakasz után a termékeket kiégetik. Az eredmény egy fehér, sima és fényes porcelán. BAN BEN vékony rétegekátsüt. A cserépedény porózus és nem fénylik át.
Vörös agyagból téglákat, csempéket, kerámiákat, kerámiagyűrűket abszorpciós és mosótornyok becsomagolásához alakítanak ki a különböző vegyipari ágazatokban. virág cserepek. Kiégetik őket is, hogy ne lágyuljanak meg a víztől és ne váljanak mechanikailag erőssé.
Cement. Konkrét
A szilíciumvegyületek az építőiparban nélkülözhetetlen kötőanyag, a cement gyártásának alapjául szolgálnak. A cementgyártás alapanyaga az agyag és a mészkő. Ezt a keveréket egy hatalmas ferde cső alakú forgókemencében égetik, amelybe folyamatosan táplálják a nyersanyagokat. Az 1200-1300°-os égetést követően a kemence másik végén lévő lyukból folyamatosan szinterezett massza - klinker - jön elő. Az őrlés után a klinker átalakul. A cement összetétele főként szilikátokból áll. Ha vízzel keverve sűrű iszap keletkezik, majd egy ideig a levegőn hagyjuk, reakcióba lép a cementanyagokkal, kristályos hidrátokat és egyéb szilárd vegyületeket képezve, ami a cement megkeményedéséhez ("megkötéséhez") vezet. Ezt már nem lehet visszaállítani a korábbi állapotába, ezért használat előtt igyekeznek megvédeni a cementet a víztől. A cement keményedési folyamata hosszadalmas, és csak egy hónap múlva nyer igazi szilárdságot. Igaz, vannak különböző fajták cement. Az általunk vizsgált közönséges cementet szilikátnak vagy portlandcementnek nevezzük. A gyorsan keményedő alumínium-oxid cement alumínium-oxidból, mészkőből és szilícium-dioxidból készül.
Ha cementet keverünk zúzott kővel vagy kaviccsal, akkor betont kapunk, amely már önálló építőanyag. A zúzott követ és a kavicsot töltőanyagnak nevezik. A beton nagy szilárdságú és ellenáll a nagy terheléseknek. Vízálló és tűzálló. Melegítéskor szinte nem veszíti el erejét, mivel hővezető képessége nagyon alacsony. A beton fagyálló, gyengíti a radioaktív sugárzást, ezért hidraulikus szerkezetek és védőburkolatok építőanyagaként használják atomreaktorok. A kazánok betonnal vannak bélelve. Ha a cementet habosítószerrel keverjük össze, sok sejttel átitatott habbeton képződik. Az ilyen beton jó hangszigetelő, és még kevésbé vezeti a hőt, mint a hagyományos beton.
