Žvaigždžių naujienos
Silicis: pritaikymas, cheminės ir fizinės savybės. Anglies ir silicio cheminės savybės
Anglis gali sudaryti keletą alotropinių modifikacijų. Tai deimantas (inertiškiausia alotropinė modifikacija), grafitas, fullerenas ir karbinas.
Anglis ir suodžiai yra amorfinė anglis. Tokios būsenos anglis neturi tvarkingos struktūros ir iš tikrųjų susideda iš mažyčių grafito sluoksnių fragmentų. Amorfinė anglis, apdorota karšto vandens garais, vadinama aktyvuota anglimi. 1 gramo aktyvintos anglies, nes jame yra daug porų, bendras paviršiaus plotas yra daugiau nei trys šimtai kvadratinių metrų! Dėl savo gebėjimo įsisavinti įvairių medžiagų Aktyvuota anglis randa platus pritaikymas kaip filtro užpildas, taip pat kaip enterosorbentas įvairių tipų apsinuodijimas
Cheminiu požiūriu amorfinė anglis yra aktyviausia jos forma, grafitas pasižymi vidutiniu aktyvumu, o deimantas yra itin inertiška medžiaga. Dėl šios priežasties toliau aptariamos anglies cheminės savybės pirmiausia turėtų būti priskiriamos amorfinei angliei.
Mažinančios anglies savybes
Kaip reduktorius, anglis reaguoja su nemetalais, tokiais kaip deguonis, halogenai ir siera.
Priklausomai nuo deguonies pertekliaus ar trūkumo, deginant anglį gali susidaryti anglies monoksidas CO arba anglies monoksidas. anglies dioksidas CO2:
Kai anglis reaguoja su fluoru, susidaro anglies tetrafluoridas:
Kaitinant anglį siera, susidaro anglies disulfidas CS 2:
Aktyvumo serijoje anglis gali redukuoti metalus iš jų oksidų po aliuminio. Pavyzdžiui:
Anglis taip pat reaguoja su aktyvių metalų oksidais, tačiau šiuo atveju paprastai stebimas ne metalo redukcija, o jo karbido susidarymas:
Anglies sąveika su nemetalų oksidais
Anglis dalyvauja koproporcinėje reakcijoje su anglies dioksidu CO 2:
Vienas iš svarbiausių procesų pramoniniu požiūriu yra vadinamasis garo anglies konversija. Procesas atliekamas vandens garus leidžiant per karštą anglį. Atsiranda tokia reakcija:
Esant aukštai temperatūrai, anglis gali redukuoti net tokį inertišką junginį kaip silicio dioksidas. Tokiu atveju, priklausomai nuo sąlygų, galimas silicio arba silicio karbido susidarymas ( karborundas):
Be to, anglis, kaip reduktorius, reaguoja su oksiduojančiomis rūgštimis, ypač su koncentruota sieros ir azoto rūgštimis:
Oksidacinės anglies savybės
Cheminis elementas anglis nėra labai elektronegatyvus, todėl paprastos medžiagos, kurias jis sudaro, retai pasižymi oksidacinėmis savybėmis kitų nemetalų atžvilgiu.
Tokių reakcijų pavyzdys yra amorfinės anglies sąveika su vandeniliu, kai kaitinama dalyvaujant katalizatoriui:
taip pat su siliciu 1200–1300 o C temperatūroje:
Anglis pasižymi oksidacinėmis savybėmis, palyginti su metalais. Anglis gali reaguoti su aktyviais metalais ir kai kuriais vidutinio aktyvumo metalais. Kaitinant atsiranda reakcijos:
| Aktyvūs metalų karbidai hidrolizuojami vandens:
taip pat neoksiduojančių rūgščių tirpalai: Šiuo atveju susidaro angliavandeniliai, kurių anglies oksidacijos būsena yra tokia pati kaip ir pirminiame karbide. |
Cheminės silicio savybės
Silicis, kaip ir anglis, gali egzistuoti kristalinėje ir amorfinėje būsenoje, o, kaip ir anglies atveju, amorfinis silicis yra daug chemiškai aktyvesnis nei kristalinis silicis.
Kartais amorfinis ir kristalinis silicis vadinamas alotropinėmis modifikacijomis, o tai, griežtai tariant, nėra visiškai tiesa. Amorfinis silicis iš esmės yra mažų kristalinio silicio dalelių, atsitiktinai išsidėsčiusių viena kitos atžvilgiu, konglomeratas.
Silicio sąveika su paprastomis medžiagomis
nemetalai
Normaliomis sąlygomis silicis dėl savo inertiškumo reaguoja tik su fluoru:
Silicis reaguoja su chloru, bromu ir jodu tik kaitinamas. Būdinga tai, kad, priklausomai nuo halogeno aktyvumo, reikalinga atitinkamai skirtinga temperatūra:
Taigi su chloru reakcija vyksta 340-420 o C temperatūroje:
Su bromu – 620-700 o C:
Su jodu – 750-810 o C:
Silicio reakcija su deguonimi vyksta, tačiau reikalauja labai stipraus kaitinimo (1200-1300 o C), nes stipri oksido plėvelė apsunkina sąveiką:
Esant 1200–1500 o C temperatūrai, silicis lėtai sąveikauja su anglimi grafito pavidalu, sudarydamas karborundinį SiC - medžiagą, kurios atominė kristalinė gardelė panaši į deimantą ir beveik nėra prastesnė už ją:
Silicis nereaguoja su vandeniliu.
metalai
Dėl mažo elektronegatyvumo silicis gali turėti oksidacinių savybių tik metalus. Iš metalų silicis reaguoja su aktyviais (šarminių ir šarminių žemių) metalais, taip pat su daugeliu vidutinio aktyvumo metalų. Dėl šios sąveikos susidaro silicidai:
Silicio sąveika su sudėtingomis medžiagomis
Silicis nereaguoja su vandeniu net ir virdamas, tačiau amorfinis silicis sąveikauja su perkaitintais vandens garais, kurių temperatūra apie 400-500 o C. Tokiu atveju susidaro vandenilis ir silicio dioksidas:
Iš visų rūgščių silicis (amorfinėje būsenoje) reaguoja tik su koncentruota vandenilio fluorido rūgštimi:
Silicis ištirpsta koncentruoti tirpalaišarmų. Reakciją lydi vandenilio išsiskyrimas.
At normaliomis sąlygomis alotropinės anglies modifikacijos – grafitas ir deimantas – yra gana inertiškos. Bet kai t didėja, jie aktyviai įsitraukia cheminės reakcijos su paprastomis ir sudėtingomis medžiagomis.
Cheminės anglies savybės
Kadangi anglies elektronegatyvumas yra mažas, paprastos medžiagos yra geros reduktorius. Smulkiai kristalinę anglį lengviau oksiduoti, grafitą – dar sunkiau, o deimantą – dar sunkiau.
Alotropinės anglies modifikacijos oksiduojasi deguonimi (dega) esant tam tikroms užsidegimo temperatūroms: grafitas užsidega 600 °C, deimantas – 850-1000 °C. Jei deguonies perteklius, susidaro anglies monoksidas (IV), jei trūksta, susidaro anglies monoksidas (II):
C + O2 = CO2
2C + O2 = 2CO
Anglis sumažina metalų oksidus. Šiuo atveju metalai gaunami laisvos formos. Pavyzdžiui, kai švino oksidas deginamas koksu, švinas išlydomas:
PbO + C = Pb + CO
reduktorius: C0 – 2e => C+2
oksidatorius: Pb+2 + 2e => Pb0
Anglis taip pat pasižymi metalus oksiduojančiomis savybėmis. Tuo pačiu metu jis sudaro įvairių tipų karbidus. Taigi aukštoje temperatūroje aliuminis vyksta reakcijos:
3C + 4Al = Al4C3
C0 + 4e => C-4 3
Al0 – 3e => Al+3 4
Anglies junginių cheminės savybės
1) Kadangi anglies monoksido stiprumas yra didelis, jis patenka į chemines reakcijas aukštoje temperatūroje. Esant dideliam kaitinimui, atsiranda didelės anglies monoksido redukcinės savybės. Taigi, jis reaguoja su metalų oksidais:
CuO + CO => Cu + CO2
Esant aukštesnei temperatūrai (700 °C), jis užsidega deguonimi ir dega mėlyna liepsna. Iš šios liepsnos galite suprasti, kad reakcijos metu susidaro anglies dioksidas:
CO + O2 => CO2
2) Dvigubos jungtys anglies dioksido molekulėje yra gana stiprios. Jų plyšimas reikalauja nemažos energijos (525,6 kJ/mol). Todėl anglies dioksidas yra gana inertiškas. Reakcijos, su kuriomis jis susiduria, dažnai vyksta esant aukštai temperatūrai.
Reaguodamas su vandeniu anglies dioksidas pasižymi rūgštinėmis savybėmis. Taip susidaro anglies rūgšties tirpalas. Reakcija yra grįžtama.
Anglies dioksidas, kaip rūgštus oksidas, reaguoja su šarmais ir baziniais oksidais. Kai anglies dioksidas praleidžiamas per šarminį tirpalą, gali susidaryti terpė arba rūgšties druska.
3) Anglies rūgštis turi visas rūgščių savybes ir sąveikauja su šarmais ir baziniais oksidais.
Cheminės silicio savybės
Silicis aktyvesnis už anglį ir jau 400 °C temperatūroje oksiduojamas deguonimi. Kiti nemetalai gali oksiduoti silicį. Šios reakcijos dažniausiai vyksta aukštesnėje temperatūroje nei su deguonimi. Tokiomis sąlygomis silicis sąveikauja su anglimi, ypač su grafitu. Taip gaunamas karborundas SiC – labai kieta medžiaga, kuri yra antra pagal kietumą po deimantų.
Silicis taip pat gali būti oksidatorius. Tai pasireiškia reakcijose su aktyviais metalais. Pavyzdžiui:
Si + 2Mg = Mg2Si
Didesnis silicio aktyvumas, palyginti su anglimi, pasireiškia tuo, kad, skirtingai nei anglis, jis reaguoja su šarmais:
Si + NaOH + H2O => Na2SiO3 + H2
Cheminės silicio junginių savybės
1) Stiprūs ryšiai tarp atomų silicio dioksido kristalinėje gardelėje paaiškina mažą cheminį aktyvumą. Reakcijos, į kurias patenka šis oksidas, vyksta aukštoje temperatūroje.
Silicio oksidas yra rūgštinis oksidas. Kaip žinoma, jis nereaguoja su vandeniu. Jo rūgštingumas pasireiškia jo reakcija su šarmais ir baziniais oksidais:
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
Reakcijos su baziniais oksidais vyksta aukštoje temperatūroje.
Silicio oksidas pasižymi silpnomis oksidacinėmis savybėmis. Jį mažina kai kurie aktyvūs metalai.
Cheminis preparatas nuo vėžio ir DPA
Išsamus leidimas
DALIS IR
BENDROJI CHEMIJA
ELEMENTŲ CHEMIJA
Anglies ir silicio panaudojimas
Anglis yra vienas geidžiamiausių mineralų mūsų planetoje. Anglis pirmiausia naudojama kaip kuras energetikos pramonėje. Pasaulyje kasmet pagaminama apie 550 mln. tonų akmens anglių. Be anglies naudojimo kaip aušinimo skysčio, nemažas jos kiekis perdirbamas į koksą, reikalingą įvairių metalų gavybai. Kiekvienai aukštakrosnės proceso metu gautos geležies tonai sunaudojama 0,9 tonos kokso. Aktyvuota anglis naudojama medicinoje apsinuodijimui ir dujokaukėse.
Grafitas dideliais kiekiais naudojamas pieštukams gaminti. Grafito pridėjimas prie plieno padidina jo kietumą ir atsparumą dilimui. Šis plienas naudojamas, pavyzdžiui, stūmoklių, alkūninių velenų ir kai kurių kitų mechanizmų gamybai. Grafitinės struktūros galimybė nušveisti leidžia jį naudoti kaip itin efektyvų lubrikantą esant labai aukštai temperatūrai (apie +2500 °C).
Grafitas turi kitą labai svarbus turtas- tai efektyvus šiluminių neutronų reguliatorius. Ši savybė naudojama branduoliniuose reaktoriuose. Pastaruoju metu pradėti naudoti plastikai, į kuriuos kaip užpildas dedamas grafitas. Tokių medžiagų savybės leidžia jas panaudoti daugelio svarbių prietaisų ir mechanizmų gamybai.
Deimantai naudojami kaip gera kieta medžiaga gaminant tokius mechanizmus kaip šlifavimo diskai, stiklo pjaustytuvai, gręžimo įrenginiai ir kiti didelio kietumo reikalaujantys įrenginiai. Gražiai iškirpti deimantai naudojami kaip brangūs papuošalai, kurie vadinami deimantais.
Fullerenai buvo atrasti palyginti neseniai (1985 m.), todėl jie dar nerado praktinio pritaikymo, tačiau mokslininkai jau atlieka tyrimus kurdami didžiulės talpos informacijos laikmenas. Nanovamzdeliai jau naudojami įvairiose nanotechnologijose, pavyzdžiui, vaistų administravimas naudojant nanogalvą, nanokompiuterių gamyba ir kt.
Silicis yra geras puslaidininkis. Jis naudojamas įvairiems puslaidininkiniams įtaisams, tokiems kaip diodai, tranzistoriai, mikroschemos ir mikroprocesoriai, gaminti. Visuose šiuolaikiniuose mikrokompiuteriuose naudojami silicio pagrindu pagaminti procesoriai.Silicis naudojamas saulės elementai, galintis saulės energiją paversti elektros energija. Be to, silicis naudojamas kaip legiravimo komponentas aukštos kokybės legiruoto plieno gamybai.
Dvejetainiuose silicio ir anglies junginiuose kiekvienas silicio atomas yra tiesiogiai prijungtas prie keturių gretimų anglies atomų, esančių tetraedro, kurio centras yra silicio atomas, viršūnėse. Tuo pačiu metu kiekvienas anglies atomas savo ruožtu yra prijungtas prie keturių gretimų silicio atomų, esančių tetraedro, kurio centras yra anglies atomas, viršūnėse. Šis abipusis silicio ir anglies atomų išsidėstymas pagrįstas silicio-anglies ryšiu Si - C- ir sudaro tankią ir labai stiprią kristalinę struktūrą.
Šiuo metu žinomi tik du dvejetainiai silicio ir anglies junginiai. Tai labai retas gamtoje randamas moissanito mineralas, kurio dar nėra praktinis pritaikymas, ir dirbtinai pagaminto karborundo SiC, kuris kartais vadinamas silundu, refraksu, karbofraksu, kristolanu ir kt.
Laboratorinėje praktikoje ir technologijoje karborundas gaunamas redukuojant silicio dioksidą anglimi pagal reakcijos lygtį
SiO 2 + 3C = 2СО + SiC
Be smulkiai sumalto kvarco arba gryno kvarco linijos ir kokso, į mišinį pridedama valgomosios druskos ir kokso, kad susidarytų karborundas. pjuvenos. Pjuvenos atpalaiduoja užtaisą šaudymo metu ir druskos, reaguodamas su geležies ir aliuminio priemaišomis, paverčia jas lakiaisiais chloridais FeCl 3 ir AlCl 3, kurie pašalinami iš reakcijos zonos esant 1000-1200 ° C. Tiesą sakant, reakcija tarp silicio dioksido ir kokso prasideda jau 1150 ° C temperatūroje, tačiau vyksta itin lėtai. Kai temperatūra pakyla iki 1220° C, jos greitis didėja. Temperatūros diapazone nuo 1220 iki 1340 ° C jis tampa egzoterminis ir smarkiai vystosi. Dėl reakcijos pirmiausia susidaro mišinys, susidedantis iš mažyčių kristalų ir amorfinės karborundo įvairovės. Temperatūrai pakilus iki 1800–2000 °C, mišinys persikristalizuoja ir virsta gerai išsivysčiusiu, lentelės formos, retai bespalviu, dažnai žalios, pilkos ir net juodos spalvos su deimantiniu blizgesiu ir vaivorykštiais šešiakampiais kristalais, kuriuose yra apie 98- 99,5% karborundas. Karborundo gavimo iš įkrovos procesas vykdomas elektrinėse krosnyse, degančiose 2000-2200 ° C temperatūroje. Norint gauti chemiškai gryną karborundą, produktas, gautas deginant įkrovą, yra apdorojamas šarmu, kuris ištirpina nesureagavusį silicio dioksidą.
Kristalinis karborundas yra labai kieta medžiaga; jo kietumas 9. Polikristalinio karborundo ominis varža mažėja didėjant temperatūrai ir esant 1500 0 C tampa nereikšminga.
Ore, aukštesnėje nei 1000 0 C temperatūroje, karborundas pradeda oksiduotis, pirmiausia lėtai, o paskui energingai, kai temperatūra pakyla virš 1700 ° C. Šiuo atveju susidaro silicio dioksidas ir anglies monoksidas:
2SiC + ZO 2 = 2SiO 2 + 2CO
Karborundo paviršiuje susidaręs silicio dioksidas yra apsauginė plėvelė, šiek tiek sulėtindamas tolesnę karborundo oksidaciją. Vandens garų aplinkoje tomis pačiomis sąlygomis karborundo oksidacija vyksta intensyviau.
Mineralinės rūgštys, išskyrus ortofosforo rūgštį, karborundui įtakos neturi, chloras 100°C temperatūroje jį skaido pagal reakcijos lygtį
SiC + 2Cl 2 = SiCl 4 + C
ir 1000 ° C temperatūroje vietoj anglies išsiskiria CC1 4:
SiC + 4C1 2 = SiCl + CC1 4
Išlydyti metalai, reaguodami su karborundu, sudaro atitinkamus silicidus:
SiC + Fe = FeSl + C
Aukštesnėje nei 810°C temperatūroje karborundas redukuoja šarminių žemių metalų oksidus į metalus, aukštesnėje nei 1000°C – geležies (III) oksidą Fe 2 O 3 ir aukštesnėje kaip 1300-1370°C, geležies (II) oksidą FeO, nikelį (II). ) oksidas NiO ir mangano oksidas MnO.
Išsilydę šarminiai šarmai ir jų karbonatai, esant atmosferos deguoniui, visiškai suskaido karborundą ir susidaro atitinkami silikatai:
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
Karborundas taip pat gali reaguoti su natrio peroksidu, švino (II) oksidu ir fosforo rūgštimi.
Dėl to, kad karborundas turi didelį kietumą, jis plačiai naudojamas kaip abrazyviniai milteliai metalui šlifuoti, taip pat karborundo abrazyviniams diskams, šlifavimo akmenims ir šlifavimo popieriui gaminti. Elektrinis laidumas karborundas aukštoje temperatūroje leidžia jį naudoti kaip pagrindinę medžiagą gaminant vadinamuosius silito strypus, kurie yra atsparumo elementai elektrinėse krosnyse. Tam tikslui karborundo ir silicio mišinys sumaišomas su glicerinu ar kita organine cementuojančia medžiaga ir iš gautos masės suformuojami strypai, kurie 1400-1500°C temperatūroje iškaitinami anglies monoksido arba azoto atmosferoje. Degimo metu cementuojanti medžiaga organinės medžiagos suyra, išsiskirianti anglis, susijungusi su siliciu, paverčia ją karborundu ir suteikia strypams reikiamo stiprumo.
Iš karborundo gaminami specialūs ugniai atsparūs tigliai
karštojo presavimo būdu pagamintų metalų lydymui
karborundas 2500° C temperatūroje, esant 42-70 MPa slėgiui. Taip pat žinomas
Turime ugniai atsparių medžiagų, pagamintų iš karborundo ir nitridų mišinių
boro, steatito, molibdeno turinčių jungčių ir kitų medžiagų
būtybių.
SILICIO HIDRIDAI ARBA SILANAI
Silicio vandenilio junginiai paprastai vadinami silicio hidridais arba silanais. Kaip ir sotieji angliavandeniliai, silicio hidridai sudaro homologinę seriją, kurioje silicio atomai yra sujungti vienas su kitu viena jungtimi
Si-Si -Si -Si -Si- ir kt.
Paprasčiausias.atstovas
šios homologinės serijos yra monosilanas arba tiesiog silanas, SiH 4, kurio molekulinė struktūra yra panaši į metano struktūrą, po kurios
disilanas H 3 Si-SiH 3, kurio molekulinė struktūra yra panaši į etaną, tada trisilanas H 3 Si-SiH 2 -SiH 3,
tetrasilanas H3Si-SiH2-SiH2-SiH3,
pentasilanas H 3 Si-SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 ^--SiH 3 ir paskutinis iš gautų šios homologinės serijos silanų
heksasilanas H3Si-SiH2-SiH2-SiH2-SiH2-SiH3. Silanų gryna forma gamtoje nėra. Sugauk juos dirbtinai:
1. Metalų silicidų skaidymas rūgštimis arba šarmais pagal reakcijos lygtį
Mg2Si+4HCI = 2MgCl2+SiH4
taip susidaro silanų mišinys, kuris po to atskiriamas frakciniu distiliavimu labai aukštoje temperatūroje. žemos temperatūros.
2. Halogenosilanų redukcija ličio hidridu arba ličio aliuminio hidridu:
SiCl 4 + 4 LiH = 4 LiCl + SiH 4
Šis siloso gamybos būdas pirmą kartą aprašytas 1947 m.
3. Halogenosilanų redukcija vandeniliu. Reakcija vyksta 300–400 °C temperatūroje reakcijos vamzdeliuose, užpildytuose kontaktiniu mišiniu, kuriame yra silicio, metalinis varis ir kaip katalizatoriai 1-2 % aliuminio halogenidų.
Nepaisant sitanų ir sočiųjų angliavandenilių molekulinės struktūros panašumo, fizines savybes jie skirtingi.
Palyginti su angliavandeniliais, silanai yra mažiau stabilūs. Stabiliausias iš jų yra monosilanas SiH4, kuris tik esant raudonam karščiui skyla į silicį ir vandenilį. Kiti silanai, turintys daug silicio, sudaro žemesnius darinius daug žemesnėje temperatūroje. Pavyzdžiui, disilanas Si 2 H 6 suteikia silaną ir kietą polimerą 300 ° C temperatūroje, o heksasilanas Si 6 H 14 lėtai skyla net esant normaliai temperatūrai. Sąlytyje su deguonimi silanai lengvai oksiduojasi, o kai kurie iš jų, pavyzdžiui, monosilanas SiH 4, savaime užsiliepsnoja esant -180 °C. Silanai lengvai hidrolizuojasi į silicio dioksidą ir vandenilį:
SiH4 + 2H20 = SiO2 + 4H2
Aukštesniuose silanuose šis procesas vyksta su skilimu
ryšiai – Si – Si – Si – tarp silicio atomų. Pavyzdžiui, trys
Silanas Si 3 H 8 suteikia tris SiO 2 molekules ir dešimt vandenilio dujų molekulių:
H 3 Si - SiH 2 - SiH 3 + 6H 3 O = 3SiO 2 + 10H 2
Esant šarminiams šarmams, dėl silanų hidrolizės susidaro atitinkamo šarminio metalo silikatas ir vandenilis:
SiH4 + 2NaOH + H20 = Na2Si03 + 4H2
SILICIO HALDAI
Dvejetainiai silicio junginiai taip pat apima halogenosilanus. Kaip ir silicio hidridai – silanai – jie sudaro homologinę seriją cheminiai junginiai, kuriame halogenidų atomai yra tiesiogiai sujungti su silicio atomais, sujungtais vienas su kitu viengubomis jungtimis
ir pan. tinkamo ilgio grandinėmis. Dėl šio panašumo halogenosilanai gali būti laikomi vandenilio pakeitimo silanuose produktais atitinkamu halogenu. Tokiu atveju pakeitimas gali būti pilnas arba neišsamus. Pastaruoju atveju gaunami silanų halogeniniai dariniai. Didžiausiu iki šiol žinomu halogenosilanu laikomas chlorosilanas Si 25 Cl 52. Halogenosilanai ir jų halogenų dariniai grynos formos gamtoje nebūna ir gali būti gaunami tik dirbtiniu būdu.
1. Tiesioginis elementinio silicio sujungimas su halogenais. Pavyzdžiui, SiCl4 gaunamas iš ferosilicio, kuriame yra nuo 35 iki 50% silicio, apdorojant jį sausu chloru 350-500 °C temperatūroje. Šiuo atveju pagal reakcijos lygtį SiCl4 gaunamas kaip pagrindinis produktas mišinyje su kitais sudėtingesniais halogenosilanais Si 2 C1 6, Si 3 Cl 8 ir kt.
Si + 2Cl 2 = SiCl 4
Tą patį junginį galima gauti chloruojant silicio dioksido ir kokso mišinį aukštoje temperatūroje. Reakcija vyksta pagal schemą
SiO 2 + 2C=Si +2CO
Si + 2C1 2 = SiС1 4
SiO 2 + 2C + 2Cl 2 = 2CO + SiCl 4
Tetrabromosilanas gaunamas bromuojant elementinį silicį raudonoje temperatūroje bromo garais:
Si + 2Br 2 = SiBr 4
arba silicio dioksido ir kokso mišinys:
SiO 2 + 2C = Si+2CO
Si + 2Br 3 = SiBi 4
SiO 2 + 2C + 2Br 2 = 2CO + SiBr 4
Šiuo atveju kartu su tetrasilanais galimas silanų susidarymas aukštesni laipsniai. Pavyzdžiui, chloruojant magnio silicidą, gaunama 80 % SiCI 4, 20 % SiCl 6 ir 0,5-1 % Si 3 Cl 8; chlorinant kalcio silicidą, reakcijos produktų sudėtis išreiškiama taip: 65% SiC1 4; 30 % Si2Cl6; 4% Si3Cl8.
2. Silanų halogeninimas vandenilio halogenidais, esant AlBr 3 katalizatoriams aukštesnėje nei 100° C temperatūroje. Reakcija vyksta pagal schemą
SiH4 + HBr = SiH3Br + H2
SiH4 + 2HBr = SiH2Br2 + 2H2
3. Silanų halogeninimas chloroformu, esant AlCl 3 katalizatoriams:
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. Silicio tetrafluoridas gaunamas apdorojant silicio dioksidą vandenilio fluorido rūgštimi:
SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 0
5. Kai kuriuos polihalosilanus galima paruošti iš paprasčiausių halogenosilanų, halogeninant juos atitinkamu halogenidu. Pavyzdžiui, tetrajodozilanas sandariame mėgintuvėlyje 200-300 ° C temperatūroje, reaguodamas su sidabru, išskiria heksajodizilaną pagal
Jodosilanai gali būti gaunami reaguojant jodui su silanais anglies tetrachloride arba chloroforme, taip pat V AlI 3 katalizatoriaus buvimas silanui sąveikaujant su vandenilio jodidu
Halogenosilanai yra mažiau patvarūs nei struktūriškai panašūs halogeninti angliavandeniliai. Jie lengvai hidrolizuojasi, sudarydami silikagelį ir vandenilio halogeninę rūgštį:
SiCl 4 + 2H 2 O = Si0 2 + 4HCl
Paprasčiausi halogenosilanų atstovai yra SiF 4 , SiCl 4 , SiBr 4 ir SiI 4 . Iš jų tetrafluorsilanas ir tetrachlorsilanas daugiausia naudojami technologijoje. Tetrafluorosilane SiF 4 yra bespalvės dujos, turinčios aštrų kvapą, garuoja ore ir hidrolizuojasi į silicio rūgštį ir silikagelį. SiF 4 gaunamas fluoro vandenilio rūgštimi veikiant silicio dioksidą pagal reakcijos lygtį
SiO 2 + 4HF = SlF 4 + 2H 2 0
Pramoninei gamybai. SiF 4 naudojamas fluoršpatas CaF 2, silicio dioksidas SiO 2 ir sieros rūgštis H 2 SO 4. Reakcija vyksta dviem etapais:
2CaF2 + 2H3SO4 = 2CaSO4 + 4HF
SiO 2 + 4HF = 2H 2 O + SiF 4
2CaF 2 + 2H 2 S0 4 + SiO 2 = 2CaSO 4 + 2H 2 O + SiF 4
Tetrafluorsilano dujinė būsena ir lakumas naudojamas natrio-kalkių silikatiniams stiklams ėsdinti vandenilio fluoridu. Kai vandenilio fluoridas reaguoja su stiklu, susidaro tetrafluorsilanas, kalcio fluoridas, natrio fluoridas ir vanduo. Tetrafluorsilanas, išgaruodamas, išskiria naujus gilesnius stiklo sluoksnius, kurie reaguoja su vandenilio fluoridu. Reakcijos vietoje lieka CaF 2 ir NaF, kurie ištirpsta vandenyje ir taip atlaisvina prieigą prie vandenilio fluorido, kad jis toliau prasiskverbtų į ką tik atvirą stiklo paviršių. Išgraviruotas paviršius gali būti matinis arba skaidrus. Matinis ėsdinimas gaunamas veikiant stiklą dujiniam vandenilio fluoridui, skaidrus - ėsdinant vandeniniais fluoro rūgšties tirpalais. Jei tetrafluorosilaną leidžiate į vandenį, gausite H 2 SiF 6 ir silicio dioksidą gelio pavidalu:
3SiF 4 + 2H 2 O = 2H 2 SiF 6 + Si0 2
Hidrofluorsilicio rūgštis yra stipri dvibazė rūgštis, ji negaunama laisvoje būsenoje, garinant suyra į SiF 4 ir 2HF, kurios išgaruoja; su šarminiais šarmais sudaro rūgštines ir normalias druskas:
H 2 SlF 6 + 2NaOH. = Na 2 SiF 6 + 2H 2 O
su šarmų pertekliumi gaunamas šarminių metalų fluoridas, silicio dioksidas ir vanduo:
H 2 SiF 6 + 6NaOH = 6NaF + SiO 2 + 4H 2 O
Šios reakcijos metu išsiskiriantis silicio dioksidas reaguoja su šarmu
rūkas ir susidaro silikatas:
SiO 2 + 2NaOH = Na 2 SiO 3 + H 2 O
Hidrofluorsilicio rūgšties druskos vadinamos silikofluoridais arba fluatais. Šiuo metu žinomi siliciofluoridai yra Na, H, Rb, Cs, NH4, Cu, Ag, Hg, Mg, Ca, Sr, Ba, Cd, Zn, Mn, Ni, Co, Al, Fe, Cr, Pb ir kt.
Technologijoje įvairiems tikslams naudojami natrio siliciofluoridai Na 2 SiF 6, magnis MgSiF 6 * 6HgO, cinkas ZnSiF 6 * 6H 2 O, aliuminis Al 2 (SiF 6) 3, švinas PbSiF 6, baris BaSiF 6 ir kt. Silicio fluoridai pasižymi antiseptinėmis ir sandarinimo savybėmis; kartu jie yra antipirenai. Dėl šios priežasties jie naudojami medienai impregnuoti, kad būtų išvengta ankstyvo puvimo ir apsaugota nuo užsiliepsnojimo gaisrų metu. Dirbtiniai ir natūralūs akmenys taip pat impregnuoti siliciofluoridais. statybos tikslais juos sutankinti. Impregnavimo esmė ta, kad siliciofluoridų tirpalas, prasiskverbęs į akmens poras ir įtrūkimus, reaguoja su kalcio karbonatu ir kai kuriais kitais junginiais ir sudaro netirpias druskas, kurios nusėda porose ir jas užsandarina. Tai žymiai padidina akmens atsparumą atmosferos poveikiui. Medžiagos, kuriose kalcio karbonato visai nėra arba jo yra mažai, iš anksto apdorojamos avanfluatais, t.y. medžiagos, turinčios ištirpusių kalcio druskų, silikatų šarminių metalų ir kitos medžiagos, galinčios sudaryti netirpias nuosėdas su nuosėdomis. Magnio, cinko ir aliuminio siliciofluoridai naudojami kaip fluatai. Sulenkimo procesą galima pavaizduoti taip:
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
Šarminių metalų siliciofluoridai gaunami hidrofluorsilicio rūgštį reaguojant su šių metalų druskų tirpalais:
2NaCl + H 2 SiF 6 = Na 2 SlF 6 + 2HC1
Tai želatinos nuosėdos, tirpios vandenyje ir praktiškai netirpios absoliučiame alkoholyje. Todėl jie naudojami kiekybinėje analizėje, kai silicio dioksidas nustatomas tūriniu metodu. Techniniais tikslais naudojamas natrio siliciofluoridas, gaunamas baltų miltelių pavidalu kaip superfosfato gamybos šalutinis produktas. Iš Na 2 SiF 6 ir A1 2 O 3 mišinio 800 ° C temperatūroje susidaro kriolitas 3NaF٠AlF 3, kuris plačiai naudojamas dantų cementų gamyboje ir yra geras drumstiklis tiek gaminant stiklą, tiek gaminant nepermatomas glazūras ir emaliai.
Natrio siliciofluoridas, kaip vienas iš komponentų, yra įtrauktas į chemiškai atsparių glaistų, pagamintų skystas stiklas:
Na 2 SiF 6 + 2Na 2 SiO 3 = 6NaF + 3SiO 2
Šios reakcijos metu išsiskiriantis silicio dioksidas suteikia sukietėjusiam glaistui cheminį atsparumą. Tuo pačiu metu Na 2 SiF 6 yra kietėjimo greitintuvas. Natrio siliciofluoridas taip pat naudojamas kaip mineralizatorius į žaliavinius mišinius gaminant cementą.
Tetrachlorosilane SiCl 4 yra bespalvis, ore rūkantis, lengvai hidrolizuojamas skystis, gaunamas chloruojant karborundą arba ferosiliuką, veikiant silanus aukštesnėje temperatūroje.
Tetrachlorosilanas yra pagrindinis daugelio organinių silicio junginių gamybos pradinis produktas.
Tetrabromosilane SiBr 4 yra bespalvis skystis, kuris garuoja ore, lengvai hidrolizuojasi į SiO 2 ir HBr, gaunamas karštoje temperatūroje, kai bromo garai praleidžiami per karštą elementinį silicį.
Tetrajodosilanas SiI 4 yra balta kristalinė medžiaga, gaunama per karštą elementinį silicį leidžiant jodo garų ir anglies dioksido mišinį.
Silicio boridai ir nitridai
Silicio boridai yra silicio ir boro junginiai. Šiuo metu žinomi du silicio borai: silicio triboridas B 3 Si ir silicio heksaboridas B 6 Si. Tai itin kietos, chemiškai atsparios ir ugniai atsparios medžiagos. Jie gaunami lydant elektros srovė smulkiai sumaltas mišinys, sudarytas iš 5 masės elementinio silicio dalys ir 1 masės dalis. h. boras. Sustingusi masė nuvaloma išlydytu kalio karbonatu. G. M. Samsonovas ir V. P. Latyševas gavo silicio triboridą karšto presavimo būdu 1600-1800 0 C temperatūroje.
Silicio triboridas su pl. 2,52 g/cm 3 sudaro juodas plokšteles -
smulkios struktūros rombiniai kristalai, permatomi
plonu sluoksniu geltonai rudais tonais. Silicio heksaboridas su pl.
2,47 g/cm 3 gaunama nepermatomų nepermatomų grūdelių pavidalu
šakutės forma.
Silicio boridai tirpsta maždaug 2000° C temperatūroje, tačiau oksiduojasi labai lėtai net esant aukštai temperatūrai. Tai leidžia juos naudoti kaip specialias ugniai atsparias medžiagas. Silicio boridų kietumas yra labai didelis, ir šiuo požiūriu jie yra artimi karborundui.
Silicio junginiai su azotu vadinami silicio nitridais. Žinomi šie nitridai: Si 3 N 4, Si 2 N 3 ir SIN. Silicio nitridai gaunami kalcinuojant elementinį silicį gryno azoto atmosferoje, esant temperatūrai nuo 1300 iki 1500 °C. Įprastą silicio nitridą Si 3 N 4 galima gauti iš silicio dioksido ir kokso mišinio, deginto gryno azoto atmosferoje. 1400–1500 °C temperatūroje:
6С + 3Si0 2 + 2N 3 ͢ Si 3 N 4 + 6CO
Si 3 N 4 yra pilkšvai balti ugniai atsparūs ir rūgštims atsparūs milteliai, kurie išgaruoja tik aukštesnėje nei 1900° C temperatūroje. Silicio nitridas hidrolizuojasi, išskirdamas silicio dioksidą ir amoniaką:
Si3N4 + 6H2O = 3SiO2 + 4NH3
Koncentruota sieros rūgštis, kaitinama, lėtai skaido Si 3 N 4, o praskiesta hidrofluorsilicio rūgštis – energingiau.
Si 2 N 3 sudėties silicio nitridas taip pat gaunamas azotu aukštoje temperatūroje veikiant elementinį silicį arba anglies azoto silicį C 2 Si 2 N + N 2 = 2C + Si2N 3 .
Be dvejetainių silicio junginių su azotu, šiuo metu žinoma daug kitų sudėtingesnių junginių, kurie yra pagrįsti tiesioginiu silicio atomų ryšiu su azoto atomais, pavyzdžiui: 1) aminosilanai SiH 3 NH 2, SiH 2 (NH 2) 2, SiH(NH2)3, Si(NH2)4; 2) sililaminai NH2 (SiH 3), NH(SiH 3) 2, N(SiH 3) 3; 3) sudėtingesnės sudėties azoto turintys silicio junginiai.
BENDRIEJI PAŽYMAI
Cheminis silicio ženklas yra Si, atominė masė 28,086, branduolinis krūvis +14. , kaip ir , yra IV grupės pagrindiniame pogrupyje, trečiajame periode. Tai yra anglies analogas. Silicio atomo elektroninių sluoksnių elektroninė konfigūracija yra ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. Išorinio elektroninio sluoksnio struktūra
Išorinio elektronų sluoksnio struktūra yra panaši į anglies atomo struktūrą.
atsiranda dviejų alotropinių modifikacijų – amorfinės ir kristalinės – pavidalu.
Amorfiniai – rusvi milteliai, kurių cheminis aktyvumas kiek didesnis nei kristaliniai. Esant normaliai temperatūrai, jis reaguoja su fluoru:
Si + 2F2 = SiF4 esant 400° – su deguonimi
Si + O2 = SiO2
lydytuose – su metalais:
2Mg + Si = Mg2Si
Kristalinis silicis yra kieta, trapi medžiaga su metaliniu blizgesiu. Jis turi gerą šilumos ir elektros laidumą ir lengvai tirpsta išlydytuose metaluose, sudarydamas. Silicio ir aliuminio lydinys vadinamas siluminu, silicio ir geležies lydinys vadinamas ferosiliciu. Silicio tankis yra 2,4. Lydymosi temperatūra 1415°, virimo temperatūra 2360°. Kristalinis silicis yra gana inertiška medžiaga ir sunkiai patenka į chemines reakcijas. Nepaisant aiškiai matomų metalinių savybių, silicis nereaguoja su rūgštimis, bet reaguoja su šarmais, sudarydamas silicio rūgšties druskas ir:
Si + 2KOH + H2O = K2SiO2 + 2H2
■ 36. Kokie yra silicio ir anglies atomų elektroninių struktūrų panašumai ir skirtumai?
37. Kaip silicio atomo elektroninės struktūros požiūriu galime paaiškinti, kodėl metalinės savybės labiau būdingos siliciui nei anglies?
38. Išvardykite silicio chemines savybes.
Silicis gamtoje. Silicio dioksidas
Gamtoje silicis yra labai paplitęs. maždaug 25 proc. Žemės pluta sudaro silicį. Didelę natūralaus silicio dalį sudaro silicio dioksidas SiO2. Labai grynoje kristalinėje būsenoje silicio dioksidas yra mineralas, vadinamas kalnų kristalu. Silicio dioksidas ir anglies dioksidas cheminė sudėtis yra analogai, tačiau anglies dioksidas yra dujos, o silicio dioksidas yra kieta medžiaga. Skirtingai nuo molekulinės CO2 kristalinės gardelės, silicio dioksidas SiO2 kristalizuojasi atominės kristalinės gardelės pavidalu, kurios kiekviena ląstelė yra tetraedras, kurio centre yra silicio atomas, o kampuose – deguonies atomai. Tai paaiškinama tuo, kad silicio atomo spindulys yra didesnis nei anglies atomo, o aplink jį gali būti išdėstyti ne 2, o 4 deguonies atomai. Kristalinės gardelės struktūros skirtumas paaiškina šių medžiagų savybių skirtumą. Fig. 69 parodyta išvaizda natūralus kvarco kristalas, sudarytas iš gryno silicio dioksido ir jo struktūrinės formulės.
Ryžiai. 60. Silicio dioksido (a) ir natūralių kvarco kristalų (b) struktūrinė formulė
Kristalinis silicio dioksidas dažniausiai būna smėlio pavidalu, kuris turi balta spalva, jei neužterštos geltonojo molio priemaišomis. Be smėlio, silicio dioksidas dažnai randamas labai kieto mineralo silicio dioksido (hidratuoto silicio dioksido) pavidalu. Kristalinis silicio dioksidas, dažytas įvairiomis priemaišomis, formuoja tauriuosius ir pusbrangiai akmenys- agatas, ametistas, jaspis. Beveik grynas silicio dioksidas taip pat būna kvarco ir kvarcito pavidalu. Laisvo silicio dioksido žemės plutoje yra 12%, įvairių uolienų sudėtyje - apie 43%. Iš viso daugiau nei 50% žemės plutos sudaro silicio dioksidas.
Silicis yra įvairių uolienų ir mineralų dalis – molis, granitai, sienitai, žėručiai, lauko špatai ir kt.
Kietas anglies dioksidas, nelydant, sublimuojasi esant -78,5°. Silicio dioksido lydymosi temperatūra yra apie 1,713°. Ji gana atspari ugniai. Tankis 2,65. Silicio dioksido plėtimosi koeficientas yra labai mažas. Tai turi labai didelę reikšmę naudojant kvarcinius stiklinius indus. Silicio dioksidas netirpsta vandenyje ir su juo nereaguoja, nepaisant to, kad tai rūgštus oksidas, o jį atitinkanti silicio rūgštis yra H2SiO3. Yra žinoma, kad anglies dioksidas tirpsta vandenyje. Silicio dioksidas nereaguoja su rūgštimis, išskyrus vandenilio fluorido rūgštį HF ir sudaro druskas su šarmais.
Ryžiai. 69. Silicio dioksido (a) ir natūralių kvarco kristalų (b) struktūrinė formulė.
Kai silicio dioksidas kaitinamas anglimi, silicis redukuojamas, o po to susijungia su anglimi ir susidaro karborundas pagal lygtį:
SiO2 + 2C = SiC + CO2. Karborundas pasižymi dideliu kietumu, yra atsparus rūgštims ir yra ardomas šarmų.
■ 39. Pagal kokias silicio dioksido savybes galima spręsti apie jo kristalinė gardelė?
40. Kokiuose mineraluose gamtoje yra silicio dioksido?
41. Kas yra karborundas?
Silicio rūgštis. Silikatai
Silicio rūgštis H2SiO3 yra labai silpna ir nestabili rūgštis. Kaitinamas, jis palaipsniui skyla į vandenį ir silicio dioksidą:
H2SiO3 = H2O + SiO2
Silicio rūgštis praktiškai netirpsta vandenyje, bet gali lengvai duoti.
Silicio rūgštis sudaro druskas, vadinamas silikatais. plačiai randamas gamtoje. Natūralūs yra gana sudėtingi. Jų sudėtis paprastai vaizduojama kaip kelių oksidų derinys. Jei įtraukta natūralūs silikatai apima aliuminio oksidą, jie vadinami aliumosilikatais. Tai baltas molis, (kaolinas) Al2O3 2SiO2 2H2O, lauko špatas K2O Al2O3 6SiO2, žėrutis
К2O · Al2O3 · 6SiO2 · 2Н2O. Daugelis natūralių gryna forma yra Brangūs akmenys, pavyzdžiui, akvamarinas, smaragdas ir kt.
Iš dirbtinių silikatų reikėtų pažymėti natrio silikatą Na2SiO3 – vieną iš nedaugelio vandenyje tirpių silikatų. Jis vadinamas tirpiu stiklu, o tirpalas vadinamas skystu stiklu.
Silikatai plačiai naudojami technologijoje. Tirpus stiklas naudojamas audiniams impregnuoti, o mediena – apsaugoti nuo ugnies. Skystis yra į ugniai atsparius glaistus, skirtus stiklui, porcelianui ir akmeniui klijuoti. Silikatai yra stiklo, porceliano, molio, cemento, betono, plytų ir įvairių keramikos gaminių gamybos pagrindas. Tirpale silikatai lengvai hidrolizuojasi.
■ 42. Kas yra ? Kuo jie skiriasi nuo silikatų?
43. Kas yra skystis ir kokiems tikslams jis naudojamas?
Stiklas
Stiklo gamybos žaliavos yra Na2CO3 soda, CaCO3 kalkakmenis ir SiO2 smėlis. Visi stiklo įkrovos komponentai kruopščiai išvalomi, sumaišomi ir sulydomi maždaug 1400° temperatūroje. Lydymosi proceso metu vyksta šios reakcijos:
Na2CO3 + SiO2= Na2SiO3 + CO2
CaCO3 + SiO2 = CaSiO 3+ CO2
Tiesą sakant, stikle yra natrio ir kalcio silikatų, taip pat SO2 perteklius, todėl sudėtis įprasta lango stiklas: Na2O · CaO · 6SiO2. Stiklo mišinys kaitinamas 1500° temperatūroje, kol visiškai pašalinamas anglies dioksidas. Tada jis atšaldomas iki 1200° temperatūros, kurioje tampa klampus. Kaip ir bet kuri amorfinė medžiaga, stiklas minkštėja ir kietėja palaipsniui, todėl yra gera plastikinė medžiaga. Per plyšį praleidžiama klampi stiklo masė, todėl susidaro stiklo lakštas. Karštas stiklo lakštas ištraukiamas voleliais, padidinamas iki tam tikro dydžio ir palaipsniui atšaldomas oro srove. Tada jis apipjaustomas išilgai kraštų ir supjaustomas į tam tikro formato lakštus.
■ 44. Pateikite stiklo gamybos metu vykstančių reakcijų ir langų stiklo sudėties lygtis.
Stiklas- medžiaga yra amorfinė, skaidri, praktiškai netirpi vandenyje, bet jei ją sumalate smulkių dulkių ir sumaišyti su nedideliu kiekiu vandens, gautame mišinyje naudojant fenolftaleiną galima aptikti šarmą. At ilgalaikis saugojimasšarmai stikliniuose induose, SiO2 perteklius stikle labai lėtai reaguoja su šarmu ir stiklas palaipsniui praranda skaidrumą.
Stiklas tapo žinomas žmonėms daugiau nei 3000 m. Senovėje stiklas buvo gaunamas beveik tokios pat sudėties kaip ir šiandien, tačiau senovės meistrai vadovavosi tik savo intuicija. 1750 m. M. V. sugebėjo sukurti mokslinį stiklo gamybos pagrindą. Per 4 metus M. V. surinko daugybę įvairių, ypač spalvotų, stiklinių gaminimo receptų. Jo pastatytas stiklo fabrikas gamino didelis skaičius iki šių dienų išlikusių stiklo pavyzdžių. Šiuo metu naudojamas stiklas skirtinga kompozicija, turintys skirtingas savybes.
Kvarcinis stiklas susideda iš beveik gryno silicio dioksido ir yra išlydytas iš kalnų krištolo. Tai labai svarbi savybė yra tai, kad jo plėtimosi koeficientas yra nereikšmingas, beveik 15 kartų mažesnis nei paprasto stiklo. Iš tokio stiklo pagamintus indus galima kaitinti iki raudonumo degiklio liepsnoje, o paskui nuleisti saltas vanduo; tokiu atveju stiklas nepakeis. Kvarcinis stiklas neužstoja ultravioletinių spindulių, o jei nudažysite juodai su nikelio druskomis, jis blokuos visus matomus spektro spindulius, tačiau išliks skaidrus ultravioletiniams spinduliams.
Kvarcinis stiklas nėra veikiamas rūgščių ir šarmų, tačiau šarmai jį pastebimai ėsdina. Kvarcinis stiklas yra trapesnis nei įprastas stiklas. Laboratoriniame stikle yra apie 70% SiO2, 9% Na2O, 5% K2O, 8% CaO, 5% Al2O3, 3% B2O3 (akinių sudėtis neįsiminti).
Pramonėje naudojamas Jena ir Pyrex stiklas. Jenos stikle yra apie 65% Si02, 15% B2O3, 12% BaO, 4% ZnO, 4% Al2O3. Jis yra patvarus, atsparus mechaniniam poveikiui, turi mažą plėtimosi koeficientą, yra atsparus šarmams.
Pyrex stikle yra 81% SiO2, 12% B2O3, 4% Na2O, 2% Al2O3, 0,5% As2O3, 0,2% K2O, 0,3% CaO. Jis turi tas pačias savybes kaip ir Jena stiklas, bet didesniu mastu, ypač po sukietėjimo, bet mažiau atsparus šarmams. Pyrex stiklas naudojamas namų apyvokos daiktams, kurie yra veikiami šilumos, gaminti, taip pat kai kurių pramoninių įrenginių, veikiančių žemoje ir aukštoje temperatūroje, dalys.
Tam tikri priedai suteikia stiklui skirtingas savybes. Pavyzdžiui, dėl vanadžio oksidų priemaišų susidaro stiklas, kuris visiškai blokuoja ultravioletinius spindulius.
Taip pat gaunamas įvairiomis spalvomis dažytas stiklas. M. V. savo mozaikiniams paveikslams taip pat pagamino kelis tūkstančius skirtingų spalvų ir atspalvių spalvoto stiklo pavyzdžių. Šiuo metu stiklo dažymo būdai yra išplėtoti detaliai. Mangano junginiai spalvotas stiklas violetinė, kobaltas – mėlynas. , išsisklaidęs stiklo masėje koloidinių dalelių pavidalu, suteikia jai rubino spalvą ir pan. Švino junginiai suteikia stiklui panašų į kalnų krištolą blizgesį, todėl jis vadinamas kristalu. Šio tipo stiklas gali būti lengvai apdorojamas ir pjaustomas. Iš jo pagaminti gaminiai labai gražiai laužia šviesą. Dažant šį stiklą įvairiais priedais, gaunamas spalvotas krištolinis stiklas.
Jei išlydytas stiklas sumaišomas su medžiagomis, kurios irdamos susidaro daug dujų, pastarosios, išsiskyrusios, suputoja stiklą, sudarydamos putų stiklą. Šis stiklas yra labai lengvas, gerai apdirbamas, yra puikus elektros ir šilumos izoliatorius. Pirmą kartą jį gavo prof. I. I. Kitaygorodskis.
Traukdami siūlus iš stiklo, galite gauti vadinamąjį stiklo pluoštą. Jei sluoksniais paklotą stiklo pluoštą impregnuosite sintetinėmis dervomis, gausite labai patvarų, atsparų puvimui, puikiai tinkantį dirbti. statybinė medžiaga, vadinamasis stiklo pluoštas. Įdomu tai, kad kuo plonesnis stiklo pluoštas, tuo didesnis jo stiprumas. Stiklo pluoštas taip pat naudojamas darbo drabužiams gaminti.
Stiklo vata yra vertinga medžiaga, per kurią galite filtruoti stiprias rūgštis ir šarmus, kurių negalima filtruoti per popierių. Be to, stiklo vata yra geras šilumos izoliatorius.
■ 44. Kas lemia įvairių rūšių stiklo savybes?
Keramika
Iš aliumosilikatų ypač svarbus baltas molis – kaolinas, kuris yra porceliano ir keramikos gamybos pagrindas. Porceliano gamyba – itin sena pramonės šaka. Porceliano gimtinė yra Kinija. Rusijoje porcelianas pirmą kartą pradėtas gaminti XVIII a. D, I. Vinogradovas.
Porceliano ir molio dirbinių gamybos žaliava, be kaolino, yra smėlis ir. Kaolino, smėlio ir vandens mišinys kruopščiai sumalamas rutulinėse malūnėse, tada vandens perteklius nufiltruojamas ir gerai išmaišyta plastikinė masė siunčiama gaminių formavimui. Po formavimo gaminiai džiovinami ir kūrenami ištisinėse tunelinėse krosnyse, kur iš pradžių pašildomi, po to iškūrenami ir galiausiai atšaldomi. Po to gaminiai toliau apdorojami – glazūruojami ir dažomi keraminiais dažais. Po kiekvieno etapo produktai išdeginami. Rezultatas – baltas, lygus ir blizgus porcelianas. IN ploni sluoksniai jis šviečia kiaurai. Fajansas yra akytas ir nešviečia.
Iš raudonojo molio formuojamos plytos, plytelės, keramika, keraminiai žiedai įvairių chemijos pramonės šakų sugėrimo ir plovimo bokštams supakuoti. gėlių vazonai. Jie taip pat išdeginami, kad nesuminkštėtų vandens ir taptų mechaniškai tvirti.
Cementas. Betono
Silicio junginiai yra cemento, statyboje nepakeičiamos rišamosios medžiagos, gamybos pagrindas. Cemento gamybos žaliavos yra molis ir kalkakmenis. Šis mišinys kūrenamas didžiulėje pasvirusioje vamzdinėje sukamojoje krosnyje, į kurią nuolat tiekiama žaliava. Iškūrenus 1200-1300°, iš kitame krosnies gale esančios angos nuolat išnyra sukepinta masė – klinkeris. Po šlifavimo klinkeris virsta. Cemento sudėtį daugiausia sudaro silikatai. Sumaišius su vandeniu, kad susidarytų tiršta suspensija, o po to kurį laiką palikta ore, ji reaguos su cementinėmis medžiagomis, sudarydama kristalinius hidratus ir kitus kietus junginius, dėl kurių cementas sukietėja ("sukietėja"). Šios būklės nebegalima atkurti, todėl prieš naudojimą jie stengiasi apsaugoti cementą nuo vandens. Cemento kietėjimo procesas yra ilgas, o tikro stiprumo jis įgauna tik po mėnesio. Tiesa, yra skirtingų veislių cementas. Įprastas cementas, kurį mes svarstėme, vadinamas silikatu arba portlandcemenčiu. Greitai kietėjantis aliuminio oksido cementas gaminamas iš aliuminio oksido, kalkakmenio ir silicio dioksido.
Jei sumaišysite cementą su skalda ar žvyru, gausite betoną, kuris jau yra savarankiška statybinė medžiaga. Skalda ir žvyras vadinami užpildais. Betonas turi didelį stiprumą ir gali atlaikyti dideles apkrovas. Jis yra atsparus vandeniui ir ugniai. Kaitinamas, jis beveik nepraranda stiprumo, nes jo šilumos laidumas yra labai mažas. Betonas yra atsparus šalčiui, silpnina radioaktyviąją spinduliuotę, todėl naudojamas kaip hidrotechnikos konstrukcijų ir apsauginių korpusų statybinė medžiaga branduoliniai reaktoriai. Katilai iškloti betonu. Sumaišius cementą su putojančia priemone, susidaro putų betonas, persunktas daugybe ląstelių. Toks betonas yra geras garso izoliatorius ir praleidžia šilumą net mažiau nei paprastas betonas.
