Силикон. Физички и хемиски својства на силициумот

Силиконот е елемент од главната подгрупа од четвртата група од третиот период на периодниот систем на хемиски елементи од Д.И. Менделеев, со атомски број 14. Означено со симболот Si (лат. Силициум), неметал. Физички својства: кристалниот силициум има метален сјај, огноотпорен, многу тврд, полупроводник. 2. Хемиски својства: силициумот е неактивен: а) при покачени температури (400-600

• б) од сложени материи, силициумот реагира со алкалии
• в) реагира со метали за да формира силициди

Силика, нејзините својства и апликации. Природни и индустриски силикати. Нивната употреба во градежништвото

Силициум (IV) оксид (силициум диоксид, силициум диоксид SiO2) - безбојни кристали, точка на топење 1713--1728 °C, имаат висока цврстина и цврстина.

Силициум диоксидот се користи во производството на стакло, керамика, абразиви, бетонски производи, за производство на силициум, како полнење во производството на гума, во производството на силициум огноотпорни материјали, во хроматографијата итн. Кристалите на кварц имаат пиезоелектрични својства и затоа се користат во радио инженеринг, ултразвучни инсталации и запалки. Силициум диоксидот е главната компонента на речиси сите копнени карпи, особено дијатомејската земја. 87% од масата на литосферата се состои од силика и силикати. Аморфниот непорозен силициум диоксид се користи во прехранбената индустрија како ексципиент E551, кој го спречува создавањето на колачи, парафармацевтски производи (пасти за заби), во фармацевтската индустрија како ексципиенс (вклучен во повеќето фармакопеи), како и додаток на храна или лек како ентеросорбент. Вештачки произведените филмови од силициум диоксид се користат како изолатор во производството на микроциркути и други електронски компоненти. Се користи и за производство на кабли со оптички влакна. Чистата сплотена силициум диоксид се користи со некои специјални состојки додадени на него. Силициумската нишка се користи и во грејните елементи на електронските цигари, бидејќи добро ја апсорбира течноста и не се колабира под загревањето на серпентина. Големи проѕирни кварцни кристали се користат како полускапоцени камења; безбојните кристали се нарекуваат карпести кристали, виолетовите кристали се нарекуваат аметисти, а жолтите кристали се нарекуваат цитрин. Во микроелектрониката, силициум диоксидот е еден од главните материјали. Се користи како изолационен слој, но и како заштитна обвивка. Се добива во форма на тенки филмови со термичка оксидација на силициум, хемиско таложење на пареа и распрскување со магнетрон. Силициум диоксид SiO2 е кисел оксид кој не реагира со вода. Хемиски отпорен на киселини, но реагира со гас водород флуорид

и флуороводородна киселина:

Овие две реакции се широко користени за офорт на стакло. Кога SiO2 се спојува со алкали и основни оксиди, како и со карбонати на активни метали, се формираат силикати - соли на многу слаби силициумски киселини нерастворливи во вода со општата формула xH2O ySiO2 кои немаат постојан состав (доста често во литература не се спомнуваат силициум киселини, туку силициумска киселина, иако всушност зборуваме за истата супстанција).

На пример, натриум ортосиликат може да се добие:

калциум метасиликат:

или мешан калциум и натриум силикат:

Од силикат

Na2CaSi6O14 (Na2O CaO 6SiO2)

производство на прозорско стакло. Повеќето силикати немаат постојан состав. Од сите силикати, само силикатите на натриум и калиум се растворливи во вода. Растворите на овие силикати во вода се нарекуваат течно стакло. Поради хидролиза, овие раствори се карактеризираат со високо алкална средина. Хидролизираните силикати се карактеризираат со формирање на не вистинити, туку колоидни раствори. Кога растворите на натриум или калиум силикати се закиселуваат, се таложи желатинозен бел талог од хидрирани силициумски киселини. Главниот структурен елемент и на цврстиот силициум диоксид и на сите силикати е групата во која силиконскиот атом Si е опкружен со тетраедар од четири атоми на кислород O. Во овој случај, секој атом на кислород е поврзан со два атоми на силициум. Фрагментите можат да се поврзат едни со други на различни начини. Меѓу силикатите, според природата на врските во нивните фрагменти, тие се делат на островски, синџир, лента, слоевит, рамка и други. Силикатите се широка класа на соединенија формирани од силициум диоксид (силика) и оксиди на други елементи. СИЛИКАТИ ВО ПРИРОДАТА. За да ја разбереме улогата на силикатите во човечкиот живот, прво да ја погледнеме структурата на земјината топка. Според современите концепти, земјината топка се состои од голем број школки. Надворешната обвивка на Земјата, земјината кора, или литосфера, е формирана од гранитни и базалтни школки и тенок седиментен слој. Гранитната обвивка главно се состои од гранит - густи меѓурастења на фелдспари, мика, амфиболи и пироксени, а базалтната обвивка - од такви гранитни, но потешки силикатни карпи како габро, дијабаза и базалти. Седиментните карпи се формираат со уништување на други карпи под влијание на услови карактеристични за површината на Земјата. Компонента на седиментниот слој се, особено, глините, чија основа е силикатниот минерал каолинит. Литосфера на 95 wt. % формирана од силикати. Неговата просечна дебелина во континенталната област е 30-40 km. Потоа, тука е симатската обвивка, или горната обвивка, во чии минерали веројатно доминираат силикатите на железо и магнезиум. Оваа школка го покрива целиот свет и се протега на длабочина од 1200 km. Понатаму од 1200 до 2900 км има средна школка. Неговиот состав е контроверзен, но во него се претпоставува постоење на силикати. Под оваа обвивка на длабочина од 2900 до 6370 km се наоѓа јадрото. Неодамна, се сугерираше дека јадрото исто така има силикатен состав. При движење од површината на Земјата до нејзиниот центар, се зголемува густината и основаноста на составните карпи (односот помеѓу содржината на металните оксиди и силициум диоксид), притисокот и температурата се зголемуваат. Најстарите алатки биле направени од човек од кремен - густ агрегат од халцедон, кварц и опал (800-60 илјади години п.н.е.). Подоцна за ова почнаа да се користат јаспис, камен кристал, агат, обсидијан (вулканско силикатно стакло), жад. Не постои општо прифатена таксономија (минералошка номенклатура) за силикатни минерали; нивните имиња најчесто доаѓаат од изгледот на кристалите. нивните физички својства, локација или именување на научникот кој ги открил. Плагиоклазата во превод од грчки значи косо расцеп, а пироксен значи огноотпорен, што одговара на својствата на овие минерали. Кварцните минерали, во зависност од природата на нечистотиите, имаат широк спектар на бои, што ги одредува нивните имиња: аметист - виолетова, цитрин - жолта, карпест кристал - мраз. Модификациите на силика стишовит и козит и минералот биотит потекнуваат од имињата на научниците кои ги откриле, С.М. Стишов, Л. Коес и Ж.Б. Био, а минералот каолинит го добива името по планината Каолинг во Кина, каде што глината долго време се ископува за производство на порцелан. Природни силикати и силициум диоксид играат важна улога како суровини и крајни производи во индустриските процеси. Алумосиликати - плагиоклаза, калиум фелдспат и силициум диоксид се користат како суровини во керамичката, стаклото и цементната индустрија. За производство на огноотпорни и електрично изолациски текстилни производи (ткаенини, жици, јажиња), широко се користи азбест што припаѓа на хидросиликати - амфиболи. Некои видови азбест имаат висока отпорност на киселина и се користат во хемиската индустрија. Биотитите, претставници на групата мика, се користат како материјали за електрична и топлинска изолација во градежништвото и изработката на инструменти. Пироксените се користат во металургијата и производството на леење камења, а LiAl пироксенот се користи за производство на литиум метал. Пироксените се состојка на згура од високи печки и згура од обоена металургија, кои, пак, се користат и во националната економија. Карпите како што се гранитите, базалтите, габрото и дијабазите се одлични градежни материјали. СИЛИКАТИ ОД ВЕШТАЧКО ПОТЕКЛО. Без силикатни материјали - разни видови цемент, бетон, згура бетон, керамика, стакло, премази во вид на емајли и глазури, тешко може да се замисли нашето секојдневие. Обемот на производство на силикатни материјали се чини дека се импресивни бројки. Во оваа статија нема да ја допреме природата и употребата на стаклото. Овие прашања веќе се дискутирани во. Најстарите силикатни материјали се керамичките, добиени од глина и нивни мешавини со разни минерални адитиви, отпеани до состојба слична на камен. Во античкиот свет, керамичките производи биле дистрибуирани низ Земјата. Од втората половина на 19 век до денес, индустријата за индустриска керамика неизмерно го прошири производството и опсегот на керамика. Пример за вештачки силикатен материјал е Портланд цементот, еден од најчестите видови минерални врзива. Цементот се користи за поврзување на градежните делови заедно за производство на масивни градежни блокови, плочи, цевки и тули. Цементот е основата на таквите широко користени градежни материјали како бетон, згура бетон и армиран бетон. Изградба од која било скала не може да постои без цемент. Училишниот курс по хемија дава основни идеи за хемискиот состав и технологијата на цементот, па затоа ќе се задржиме само на некои појаснувачки детали. Пред сè, цементниот клинкер е производ на печење мешавина од глина и варовник, а цементот е фино мелен клинкер со минерални адитиви кои ги регулираат неговите својства. Цементот се користи во мешавина со песок и вода. Неговите адстрингентни својства се должат на способноста на цементните минерали да комуницираат со H2O и SiO2 и во исто време да се стврднуваат, формирајќи силна структура слична на камен. При стврднување на цементот се случуваат сложени процеси: хидратација на минералите со формирање на хидросиликати и хидроалуминати, хидролиза, формирање на колоидни раствори и нивна кристализација. Истражувањето на процесите на стврднување на минералите од цементен малтер и цементен клинкер одигра голема улога во развојот на науката за силикатите и нивната технологија. Нашите градилишта трошат големи количества цемент, тули, плочи, плочки, канализациони цевки, стакло и разни природни градежни материјали.

- карактеристики на силициумскиот елемент: електронска структура, можни состојби на оксидација, главни соединенија: оксид, хидроксид. Аморфен и кристален силициум.

Силикон– елемент од 3-тиот период и IVA група на Периодниот систем, сериски број 14. Електронска формула на атомот 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 = [ 10 Ne]3s 2 3p 2 . Карактеристичната оксидациска состојба во соединенијата е +IV.

Скала за оксидациона состојба на силициум:

Електронегативноста на силициумот е мала за неметали (2,25). Покажува неметални (кисели) својства; формира оксиди, силициум киселини, многу голем број соли - силикати во форма на синџири, ленти и тридимензионални мрежи од тетраедари, бинарни соединенија. Во моментов, широко се развива хемијата на органски силициумски соединенија со врски Si – C и органосилициумски полимери – силикони и силиконски гуми со врски Si – Si, Si – O и Si – C.

Најважниот елемент на неживата природа, второсо хемиско изобилство. Се наоѓа само во врзана форма. Витален елемент за многу организми.

Силикон Си -Едноставна супстанција. Грубо-кристален - темно сив, со метален сјај, многу тврд, многу кршлив, непроѕирен, огноотпорен, вообичаен полупроводник. Кристалната решетка е атомска, врските Si – Si се многу силни. Аморфна - бела или жолто-кафеава (со нечистотии, главно Fe), хемиски поактивна. Стабилен во воздух (обложен со издржлив филм од оксид), не реагира со вода. Реагира со HF (конц.), алкалии. Оксидирано со кислород и хлор. Обновен со магнезиум. Синтерувана со графит. Легура со железо е индустриски важна - феросилициум(12-90% Si). Се користи како додаток за легирање во легури на челик и обоени метали, компонента на полупроводнички материјали за микроелектроника и основа на силикони.

Равенки на најважните реакции:

Потврдаво индустријата: намалување на SiCl 4 или SiO 2 при калцинирање:

SiCl 4 + 2Zn = Си+ 2ZnCl 2

SiO2 + 2Mg = Си+ 2 MgO

(последната реакција може да се спроведе и во лабораторија; по третман со хлороводородна киселина, останува аморфен силициум).

Силициум диоксид SiO 2 -Киселински оксид. Бел прав (кварцен песок)и проѕирни кристали, природниот производ е обоен со нечистотии (силика)– во форма на обичен песок и камен (кремен).Кристалната решетка е атомска, секој атом на силициум е опкружен со четири атоми на кислород, а секој атом на кислород е опкружен со два атоми на силициум. Има неколку кристални модификации (сите минерали), најважната - кварц, тридимит кристобалит,ретки и вештачки добиени - китит, козит, стишовит, меланофлогит, фиброзен силициум диоксид., со бавно ладење на топењето се формира аморфна форма - кварцно стакло(минерал по природа lechateleyit).Аморфната форма е хемиски најактивна.

Практично не реагира со вода (SiO 2 nH 2 O хидрат се таложи од растворот), обични киселини. Кварцното стакло е кородирано во HF (конц.). Реагира со алкали во раствор (формира ортосиликати)и за време на фузија (производи - метасиликати).Лесно се хлорираат во присуство на кокс. Се намалува со кокс, магнезиум, железо (во процесот на висока печка).

Се користи како индустриска суровина за производство на силициум, обично стакло отпорно на топлина и хемиски,

порцелан, керамика, абразиви и адсорбенти, гумени полнила, лубриканти, лепила и бои, компонента на решенија за лепење на градежништвото, во форма на кварцни единечни кристали - основата на генераторите на ултразвук и прецизното движење на кварцните часовници. Сорти на кварц ( рок кристал, розов кварц, аметист, димен кварц, халцедон, оникситн.) – скапоцени, полускапоцени или украсни камења.

Равенки на најважните реакции:

Силициум диоксид полихидратSiO 2 nH 2 O -Силициумски киселини со променлива содржина на SiO 2 и H 2 O. Бел, аморфен (стаклест) полимер со синџир, лента, лист, мрежа и структура на рамка. Кога се загрева, постепено се распаѓа. Многу малку растворлив во вода. Над талогот во растворот има слаб мономер ортосилициумкиселина H 4 SiO 4 (тетраедрална структура, sp 3 хибридизација), растворливост 0,00673 g/100 g H 2 O на 20 °C. Кога растворот стои, настанува поликондензација и полека се формираат силициумските киселини H 6 Si 2 O 7, H 2 Si 2 O 5, H 10 Si 2 O 9, а потоа хидросол n (сол метасилициумкиселина) и, конечно, хидрогел SiO 2 nH 2 O (n< 2). При высушивании гидрогель переходит в силикагель SiO 2 nН 2 O (n < 1). Скорость гелеобразования максимальна в слабокислотной среде.

Се претвора во раствор со дејство на концентрирани алкалии. Во другите хемиски својства, тој е сличен на SiO 2. Минерали во природата опалИ халцедон (агат, јаспис).Мономерна метасилицинска киселина H 2 SiO 3 не е добиена.

Равенки на најважните реакции:

Потврда: поместување на силикатен раствор со силна киселина, на пример:

K 2 SiO 3 + 2НCl + (n – 1) Н 2 O = 2КCl + SiO 2 nH 2 O↓

Натриум метасиликат Na 2 SiO 3 -Оксосол. Бело, се топи кога се загрева без распаѓање. Се раствора во ладна вода (силна хидролиза на анјонот). Концентрираниот раствор е колоиден („течно стакло“, содржи SiO 2 nH 2 O хидросол). Се распаѓа во топла вода, реагира со киселини, алкалии, јаглерод диоксид.

Се користи како компонента за полнење во производството на стакло, специјални цементи и бетони и е вклучена во силикатни бои и лепила, ладни глазури, алуминиосиликатни катализатори, во производството на хартија и картон, силика гел и синтетички зеолити. Равенки на најважните реакции:

Потврда: спојување на сода со песок

Na 2 SiO 3 + SiO 2 = CO 2 + Na 2 SiO 3(1150 °C)

Силикати.Силициумот во +IV оксидациона состојба, покрај SiO 2, се наоѓа и во многу бројни и често многу сложени по состав и структура силикатни јони(така, освен жетасиликатен јон SiO 3 2- и ортосиликатен јонПознати се SiO 4 4- јони Si 2 O 7 6-, Si 3 O 9 6-, Si 2 O 10 4- итн.). За полесно означување, сите силикати се прикажани како што содржат јон SiO 3 2-.

Заситен раствор на силикати на натриум и калиум (вискозно „течно стакло“) се користи како силикатен лепак.

Натриум и калциум силикати се дел од стаклото; се добива со спојување на кварц SiO 2, варовник CaCO 3 и сода Na 2 CO 3:

Често, составот на стаклото се изразува во однос на оксиди, на пример, обично стакло Na 2 O CaO 6 SiO 2.

Меѓу силикатни минерали забележуваме глини (алумосиликати), многу чиста глина - каолин Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O се користи за правење порцелан.

Силикатите и алумосиликатите се користат во индустријата за производство на керамика, цемент, бетон и други градежни материјали.

Силициум тетрахлоридSiCl 4.Бинарна врска. Безбојна течност, има широк опсег на течна состојба. Молекулата има тетраедрална структура (хибридизација sp 3). Термички стабилен. „Пушете“ на влажен воздух. Целосно хидролизиран со вода. Се распаѓа со алкали. Намалена со водород, натриум, цинк. Хлори алуминиум оксид.

Се користи во производството на високо чист силициум за полупроводничка технологија.

Равенки на најважните реакции:

ПотврдаВ индустријата– хлорирање на силициум или кварцен песок со SiO 2.

Кристалниот силициум е главната форма во која силиконот се користи во производството на фотоволтаични конвертори и електронски уреди во цврста состојба користејќи рамна технологија. Активно се развива употребата на силициум во форма на тенки слоеви (епитаксијални слоеви) од кристална и аморфна структура на различни подлоги.

ДЕФИНИЦИЈА

Силиконе во третиот период од групата IV од главната (А) подгрупа на Периодниот систем.

Припаѓа на елементи од с-семејството. Неметал. Ознака - Si. Сериски број - 14. Релативна атомска маса - 28.086 аму.

Електронска структура на силиконскиот атом

Атомот на силициумот се состои од позитивно наелектризирано јадро (+14), кое се состои од 14 протони и 14 неутрони, околу кои се движат 14 електрони во 3 орбити.

Сл.1. Шематска структура на силикон атом.

Распределбата на електроните меѓу орбиталите е како што следува:

14Si) 2) 8) 4 ;

1с 2 2с 2 2стр 6 3с 2 3стр 2 .

Надворешното енергетско ниво на силициумот содржи четири електрони, сите електрони од третото подниво. Енергетскиот дијаграм ја има следната форма:

Присуството на два неспарени електрони покажува дека силиконот е способен да покаже состојба на оксидација +2. Возбудена состојба е можна и за силиконскиот атом поради присуството на празна 3 г-орбитали. Електрони 3 с-поднивоата излегуваат на пареа и заземаат бесплатно г

Според тоа, силиконот има уште една оксидациска состојба, еднаква на +4.

Примери за решавање проблеми

ПРИМЕР 1

>> Хемија: Силикон и неговите соединенија

Вториот претставник на елементите на главната подгрупа од групата IV е силициум Si.

Во природа силикон- вториот најчест хемиски елемент по кислородот. Повеќе од една четвртина од земјината кора се состои од нејзините соединенија. Најчестото соединение на силициум е неговиот диоксид SiO2, друго име е силика. Во природата го формира минералот кварц (сл. 46) и многу варијанти, како камениот кристал и неговата позната виолетова форма - аметист, како и агат, опал, јаспис, халцедон, карнелијан, кои се познати како украсни и полу- скапоцени камења. Силициум диоксид е исто така вообичаен и кварцен песок.

Примитивните луѓе правеа алатки од различни минерали врз основа на силициум диоксид - кремен, халцедон и други. Токму кременот, овој незабележлив и не многу издржлив камен, го означи почетокот на каменото доба - добата на кремените алатки. Постојат две причини за ова: распространетоста и достапноста на кременот, како и неговата способност да формира остри рабови за сечење кога се чипира.

Ориз. 46. ​​Природен кварцен кристал (лево) и вештачки одгледан (десно)

Вториот тип на природни силициумски соединенија се силикатите. Меѓу нив, најзастапени се алумосиликатите (јасно е дека овие силикати содржат алуминиум). Алумосиликатите вклучуваат гранит, разни видови глини и мика. Силикат кој не содржи алуминиум е, на пример, азбест.

Најважното силициумско соединение- SiO2 оксидот е неопходен за животот на растенијата и животните. Тој им дава сила на стеблата на растенијата и заштитните облоги на животните. Благодарение на него, трската, трската и коњската опашка стојат силни како бајонети, остри листови од острици исечени како ножеви, стрништата во косена нива боцкаат како игли, а стеблата на житарките се толку силни што не дозволуваат полињата во полињата да легнете од дожд и ветер. Лушпите од риба, лушпи од инсекти, крилјата на пеперутките, пердувите од птиците и животинското крзно се издржливи бидејќи содржат силика.

Силиконот им дава мазност и цврстина на човечките коски.

Силиконот е исто така дел од пониските живи организми - дијатоми и радиоларии - најделикатните грутки од жива материја што ги создаваат своите ненадмината убави скелети од силика.

Својства на силикон. Ако користите калкулатор на соларна енергија, веројатно сте запознаени со кристалниот силикон. Ова е полупроводник. За разлика од металите, неговата електрична спроводливост се зголемува со зголемување на температурата. Соларни панели се инсталирани на сателити, вселенски летала и станици, претворајќи ја сончевата енергија во електрична енергија. Тие користат полупроводнички кристали, првенствено силициум.

Силиконските соларни ќелии можат да претворат до 10% од апсорбираната сончева енергија во електрична енергија.

Силиконот гори во кислород, формирајќи го веќе познатиот силициум диоксид или силициум оксид (1U):

Бидејќи е неметал, кога се загрева, се комбинира со метали за да формира силициди, на пример:

Si + 2Mg = Mg2 Si

Силицидите лесно се разложуваат со вода или киселини, при што се ослободува гасовито водородно соединение од силициум - силикон:

Mg2 Si + 2H2SO4 = 2MgSO4 + SiH4

За разлика од јаглеводородите, силинот спонтано се запали во воздухот и гори за да формира силициум диоксид и вода:

SiH4 + 202 = SiO2 + 2H2O

Зголемената реактивност на силинот во споредба со метанот CH4 се објаснува со фактот дека силиконот има поголема атомска големина од јаглеродот, така што хемиските врски -H се послаби од врските C-H.

Силиконот реагира со концентрирани водени раствори на алкалии, формирајќи силикати и водород:

Si + 2NaOH + H20 = Na2SiO3 + 2H2

Силиконот се добива со негово редуцирање од диоксид со магнезиум или јаглерод.

Силициум (IV) оксид, или силициум диоксид, или силициум диоксид, како CO2, е кисел оксид. Меѓутоа, за разлика од CO2, тој нема молекуларна, туку атомска кристална решетка. Затоа, SiO2 е тврда и огноотпорна супстанција. Не се раствора во вода и киселини, освен, како што знаете, флуороводородна киселина, но реагира на високи температури со алкалии за да формира соли на силициумска киселина - силикати.

Силикатите може да се добијат и со спојување на силициум диоксид со метални оксиди или карбонати:

SiO2 + CaO = CaSiO3

SiO2 + CaC03 = CaSiO3 + C02

Силикатите на натриум и калиум се нарекуваат растворливо стакло. Нивните водени раствори се добро познатиот силикатен лепак.

Од растворите на силикати, со дејство на посилни киселини врз нив - хлороводородна, сулфурна, оцетна, па дури и јаглеродна, се добива силициумска киселина H2SiO3:

K2SiO3 + 2HCl = 2КCl + Н2SiO3

Затоа, H2SiO3 е многу слаба киселина. Нерастворлив е во вода и испаѓа од реакционата смеса во форма на желатинозен талог, понекогаш компактно пополнувајќи го целиот волумен на растворот, претворајќи го во полуцврста маса слична на желе или желе. Кога оваа маса се суши, се формира високо порозна супстанција - силика гел, кој е широко користен како адсорбент - апсорбер на други супстанции.

Примена на силициум. Веќе знаете дека силициумот се користи за производство на полупроводнички материјали, како и легури отпорни на киселини. Кога кварцен песок се спојува со јаглен на високи температури, се формира силициум карбид SiC, кој е втор само по дијамантот по цврстина. Затоа се користи за острење на секачите на металорезачките машини и полирање скапоцени камења.

Различни кварцни хемиски стаклени садови се направени од стопен кварц, кој може да издржи високи температури и не пука кога е подложен на ненадејно ладење.

Силиконските соединенија служат како основа за производство на стакло и цемент.

Редовно прозорско стаклоима состав кој може да се изрази со формулата

Na20 CaO 6SiO2

Се произведува во специјални стаклени печки со спојување на мешавина од сода, варовник и песок.

Карактеристична карактеристика на стаклото е способноста да омекне и, во стопена состојба, да добие каква било форма што се задржува кога стаклото ќе се стврдне. На ова се заснова производството на садови и други стаклени производи.

Стаклото е еден од најстарите пронајдоци на човештвото. Веќе пред 3-4 илјади години, производството на стакло беше развиено во Египет, Сирија, Феникија и регионот на Црното Море. Мајсторите на Стариот Рим постигнале високо совршенство во производството на стакло. Тие знаеле да добијат обоено стакло и да направат мозаици од парчиња од такво стакло.

Стаклото е материјал не само за занаетчиите, туку и за уметниците. Стаклените уметнички дела се задолжителен атрибут на секој голем музеј. А витражите на црквите и мозаичните панели се живописни примери за тоа. Во една од просториите на огранокот на Руската академија на науките во Санкт Петербург има мозаичен портрет на Петар I, изработен од М. В. Ломоносов.

Различни адитиви му даваат дополнителни квалитети на стаклото. Така, со внесување на оловниот оксид се добива кристално стакло, хром оксидот го обојува стаклото во зелено, кобалт оксидот го претвора во сино итн.

Областите на примена на стаклото се многу обемни. Ова е прозорец, шише, светилка, огледало стакло; оптичко стакло - од очила за очила до очила за камера; леќи на безброј оптички инструменти - од микроскопи до телескопи.

Друг важен материјал добиен од силиконски соединенија е цементот. Се добива со синтерување на глина и варовник во посебни ротациони печки. Ако цементниот прав се меша со вода, се формира цементна паста или, како што го нарекуваат градежниците, „малтер“ кој постепено се стврднува. Кога се додава песок или кршен камен во цементот како полнење, се добива бетон. Јакоста на бетонот се зголемува ако во него се внесе железна рамка - се добива армиран бетон од кој се подготвуваат ѕидни панели, подни блокови, фарми на мостови и сл.

Силикатната индустрија произведува стакло и цемент. Исто така, произведува силикатна керамика - тули, порцелан, глинени садови и производи направени од нив.

Откривање на силикон . Иако веќе во античко време луѓето широко користеле силициум соединенија во нивниот секојдневен живот, самиот силикон во елементарна состојба првпат бил добиен во 1825 година од шведскиот хемичар Ј. Ја. Берзелиус. Меѓутоа, 12 години пред него, силиконот го добиле J. Gay-Lussac и L. Thénard, но тој бил многу загаден со нечистотии.

Латинското име силициум потекнува од лат. силекс - кремен. Руското име „силикон“ доаѓа од грчкиот јазик. kremnos - карпа, карпа.

1. Природни силициумски соединенија: силициум диоксид, кварц и неговите сорти, силикати, алумосиликати, азбест.

2. Биолошко значење на силициумот.

3. Својства на силициумот: полупроводник, интеракција со кислород, метали, алкалии.

5. Силициум(IV) оксид. Нејзината структура и својства: интеракција со алкалии, основни оксиди, карбонати и магнезиум.

6. Силициумска киселина и нејзините соли. Растворливо стакло.

7. Примена на силициум и неговите соединенија.

8. Стакло.

9. Цемент.

Наведете ги сличностите и разликите помеѓу јаглерод (IV) оксид и силициум (IV) оксид во структурата и својствата (интеракција со вода, алкалии, основни оксиди и магнезиум). Напиши ги равенките на реакцијата.

Зошто јаглеродот се нарекува главен елемент на живата природа, а силиконот - главниот елемент на неживата природа?

Кога вишокот раствор на натриум хидроксид реагирал со 16 g силициум, се добиваат 22,4 литри водород. Колкав е масениот удел на силициумот во земениот примерок? Колку грама силициум оксид содржи? Колку грама 60% алкален раствор биле потребни за реакцијата?

Напишете ги равенките на реакцијата што може да се користат за да се извршат следните трансформации:

а) SiO2 -> Si -> Ca2Si -> SiH4 -> SiO2 -> Si

б) Si -> SiO2 -> Na2SiO3 -> H2SiO3 -> SiO2 -> Si

Размислете за процесите на оксидација-редукција.

Познатиот научник од областа на минералогијата А.Е.Ферсман напишал: „Тие прикажуваат широк спектар на предмети: проѕирна топка која блеска на сонце со чистота на ладна изворска вода, прекрасен, разновиден агат, светла игра на разнобоен опал. , чист песок на морскиот брег, тенок како свила. , нишка од стопен кварц или од него отпорни на топлина садови, прекрасно исечени купишта камен кристал, мистериозен дизајн од фантастичен јаспис, скаменети дрво претворени во камен, грубо обработен врв на стрела на антички човек... сето тоа е едно и исто соединение...“ ? Пополнете го цитатот.

Содржина на лекцијата белешки за лекцијатаподдршка на рамка лекција презентација методи забрзување интерактивни технологии Вежбајте задачи и вежби работилници за самотестирање, обуки, случаи, потраги прашања за дискусија за домашни задачи реторички прашања од ученици Илустрации аудио, видео клипови и мултимедијафотографии, слики, графики, табели, дијаграми, хумор, анегдоти, шеги, стрипови, параболи, изреки, крстозбори, цитати Додатоци апстрактистатии трикови за љубопитните креветчиња учебници основни и дополнителен речник на поими друго Подобрување на учебниците и лекциитекорекција на грешки во учебникотажурирање фрагмент во учебник, елементи на иновација во лекцијата, замена на застарените знаења со нови Само за наставници совршени лекциикалендарски план за година, методолошки препораки, програми за дискусија Интегрирани лекции

Силикон

СИЛИКУН-Јас; м.[од грчки krēmnos - карпа, карпа] Хемиски елемент (Si), темно сиви кристали со метален сјај се наоѓаат во повеќето карпи.

◁ Силикон, ох, ох. К соли.Силикозен (види 2.K.; 1 ознака).

силикон

(лат. Силициум), хемиски елемент од IV група на периодниот систем. Темно сиви кристали со метален сјај; густина 2,33 g/cm 3, т pl 1415ºC. Отпорен на хемиски влијанија. Сочинува 27,6% од масата на земјината кора (второ место меѓу елементите), главни минерали се силика и силикати. Еден од најважните полупроводнички материјали (транзистори, термистори, фотоелементи). Составен дел на многу челици и други легури (ја зголемува механичката сила и отпорноста на корозија, ги подобрува својствата на лиење).

СИЛИКУН

СИЛИКУН (лат. Силициум од силекс - кремен), Si (се чита „силициум“, но во денешно време доста често како „си“), хемиски елемент со атомски број 14, атомска маса 28,0855. Руското име доаѓа од грчкиот кремнос - карпа, планина.
Природниот силициум се состои од мешавина од три стабилни нуклиди (цм.НУКЛИД)со масени броеви 28 (преовладува во смесата, содржи 92,27% по маса), 29 (4,68%) и 30 (3,05%). Конфигурација на надворешниот електронски слој на неутрален невозбуден силикон атом 3 с 2 Р 2 . Во соединенијата обично покажува состојба на оксидација од +4 (валентност IV) и многу ретко +3, +2 и +1 (валенција III, II и I, соодветно). Во периодниот систем на Менделеев, силиконот се наоѓа во групата IVA (во јаглеродната група), во третиот период.
Радиусот на неутрален силициумски атом е 0,133 nm. Секвенцијалните јонизациски енергии на атомот на силициумот се 8,1517, 16,342, 33,46 и 45,13 eV, а афинитетот на електроните е 1,22 eV. Радиусот на јонот Si 4+ со координативен број 4 (најчест во случајот на силициум) е 0,040 nm, со координативен број од 6 - 0,054 nm. Според Паулинговата скала, електронегативноста на силициумот е 1,9. Иако силиконот обично се класифицира како неметал, во голем број својства тој зазема средна позиција помеѓу металите и неметалите.
Во слободна форма - кафеав прав или светло сив компактен материјал со метален сјај.
Историја на откривање
Силиконските соединенија му се познати на човекот уште од памтивек. Но, човекот се запознал со едноставната супстанција силикон дури пред околу 200 години. Всушност, првите истражувачи кои добија силициум беа Французинот J. L. Gay-Lussac (цм.ГЕЈ ЛУСАК Џозеф Луис)и L. J. Tenard (цм. TENAR Луис Жак). Тие откриле во 1811 година дека загревањето на силициум флуорид со калиум метал доведува до формирање на кафеаво-кафеава супстанција:
SiF 4 + 4K = Si + 4KF, сепак, самите истражувачи не донесоа точен заклучок за добивање нова едноставна супстанција. Честа да открие нов елемент му припаѓа на шведскиот хемичар Ј.Берзелиус (цм.БЕРЗЕЛИУС Јенс Џејкоб), кој исто така загреал соединение од составот K 2 SiF 6 со калиум метал за да произведе силициум. Тој го добил истиот аморфен прав како француските хемичари и во 1824 година објавил нова елементарна супстанција, која ја нарекол „силикон“. Кристалниот силикон бил добиен дури во 1854 година од францускиот хемичар A. E. Sainte-Clair Deville. (цм.СЕНТ-КЛЕР ДЕВИЛ Анри Етјен) .
Да се ​​биде во природа
Во однос на изобилството во земјината кора, силиконот е на второ место меѓу сите елементи (по кислородот). Силиконот сочинува 27,7% од масата на земјината кора. Силиконот е составен дел на неколку стотици различни природни силикати (цм.СИЛИКАТИ)и алумосиликати (цм.АЛУМИНИУМ СИЛИКАТИ). Силика, или силициум диоксид, исто така е широко распространета (цм.СИЛИКОН ДИОКСИД) SiO 2 (речен песок (цм.ПЕСОК), кварц (цм.КВАРЦ), кремен (цм.ФЛИНТ)итн.), што сочинува околу 12% од земјината кора (по маса). Силиконот не се јавува во слободна форма во природата.
Потврда
Во индустријата, силициумот се произведува со намалување на топењето на SiO 2 со кокс на температура од околу 1800°C во лачни печки. Чистотата на силиконот добиен на овој начин е околу 99,9%. Бидејќи силикон со поголема чистота е потребен за практична употреба, добиениот силициум се хлорира. Се формираат соединенија од составот SiCl 4 и SiCl 3 H. Овие хлориди дополнително се прочистуваат на различни начини од нечистотии и во завршна фаза се редуцираат со чист водород. Исто така, можно е да се прочисти силициумот со прво добивање магнезиум силицид Mg 2 Si. Следно, испарливиот моносилан SiH 4 се добива од магнезиум силицид со употреба на хлороводородна или оцетна киселина. Моносиланот дополнително се прочистува со ректификација, сорпција и други методи, а потоа се разложува на силициум и водород на температура од околу 1000°C. Содржината на нечистотии во силициумот добиена со овие методи се намалува на 10 -8 -10 -6% по маса.
Физички и хемиски својства
Кристална решетка од силиконско лице во центарот на типот кубен дијамант, параметар a = 0,54307 nm (други полиморфни модификации на силициумот се добиени при високи притисоци), но поради подолгата должина на врската помеѓу атомите на Si-Si во споредба со должината на врската C-C, цврстината на силициумот е значително помала од онаа на дијамантот.
Густината на силициумот е 2,33 kg/dm3. Точка на топење 1410°C, точка на вриење 2355°C. Силиконот е кревок, само кога се загрева над 800°C станува пластична супстанција. Интересно е што силиконот е транспарентен на инфрацрвено (IR) зрачење.
Елементарниот силициум е типичен полупроводник (цм.ПОЛУСпроводници). Јазот на опсегот на собна температура е 1,09 eV. Концентрацијата на тековните носачи во силициум со внатрешна спроводливост на собна температура е 1,5·10 16 m -3. Електричните својства на кристалниот силициум се под големо влијание на микронечистотиите што ги содржи. За да се добијат силиконски единечни кристали со спроводливост на дупки, адитиви од елементите од групата III - бор - се внесуваат во силициумот. (цм.БОР (хемиски елемент)), алуминиум (цм.АЛУМИНИУМ), галиум (цм.ГАЛИУМ)и Индија (цм.ИНДИУМ), со електронска спроводливост - додавања на елементи од групата V - фосфор (цм.ФОСФОР), арсен (цм.АРСЕН)или антимон (цм.АНТИМОН). Електричните својства на силициумот може да се менуваат со менување на условите за обработка на единечни кристали, особено со третирање на површината на силициумот со различни хемиски агенси.
Хемиски, силиконот е неактивен. На собна температура реагира само со флуор гас, што резултира со формирање на испарлив силициум тетрафлуорид SiF 4 . Кога се загрева на температура од 400-500°C, силициумот реагира со кислород за да формира диоксид SiO 2, со хлор, бром и јод за да ги формира соодветните високо испарливи тетрахалиди SiHal 4.
Силиконот не реагира директно со водородот; силициумските соединенија со водородот се силини (цм. SILANS)со општата формула Si n H 2n+2 - добиена индиректно. Моносилан SiH 4 (често наречен едноставно силин) се ослободува кога металните силициди реагираат со киселински раствори, на пример:
Ca 2 Si + 4HCl = 2CaCl 2 + SiH 4
Силанот SiH 4 формиран во оваа реакција содржи мешавина од други силини, особено, дисилан Si 2 H 6 и трисилан Si 3 H 8, во кој има синџир од атоми на силикон меѓусебно поврзани со единечни врски (-Si-Si-Si -).
Со азот, силициумот на температура од околу 1000°C го формира нитридот Si 3 N 4, со борот - термички и хемиски стабилните бориди SiB 3, SiB 6 и SiB 12. Соединение на силициум и неговиот најблизок аналог според периодниот систем - јаглерод - силициум карбид SiC (карборунд (цм.КАРБОРУНД)) се карактеризира со висока цврстина и ниска хемиска реактивност. Карборундот е широко користен како абразивен материјал.
Кога силициумот се загрева со метали, се формираат силициди (цм.СИЛИЦИДИ). Силицидите може да се поделат во две групи: јонско-ковалентни (силициди на алкали, земноалкални метали и магнезиум како Ca 2 Si, Mg 2 Si итн.) и слични на метал (силициди на преодни метали). Силицидите на активните метали се распаѓаат под влијание на киселините, силицидите на преодните метали се хемиски стабилни и не се распаѓаат под влијание на киселините. Силицидите слични на метал имаат високи точки на топење (до 2000°C). Најчесто се формираат метални силициди од композициите MSi, M 3 Si 2, M 2 Si 3, M 5 Si 3 и MSi 2. Силицидите слични на метал се хемиски инертни и отпорни на кислород дури и при високи температури.
Силициум диоксид SiO 2 е кисел оксид кој не реагира со вода. Постои во форма на неколку полиморфи (кварц (цм.КВАРЦ), тридимит, кристобалит, стаклен SiO 2). Од овие модификации, кварцот е од најголемо практично значење. Кварцот има пиезоелектрични својства (цм.ПИЕЗОЕЛЕКТРИЧНИ МАТЕРИЈАЛИ), тој е транспарентен на ултравиолетово (УВ) зрачење. Се карактеризира со многу низок коефициент на термичка експанзија, така што садовите направени од кварц не пукаат при температурни промени до 1000 степени.
Кварцот е хемиски отпорен на киселини, но реагира со флуороводородна киселина:
SiO 2 + 6HF = H 2 + 2H 2 O
и водород флуорид гас HF:
SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O
Овие две реакции се широко користени за офорт на стакло.
Кога SiO 2 се спојува со алкали и основни оксиди, како и со карбонати на активни метали, се формираат силикати (цм.СИЛИКАТИ)- соли на многу слаби силициумски киселини нерастворливи во вода кои немаат постојан состав (цм.СИЛИЦИЧНИ КИСЕЛИНИ)општа формула xH 2 O ySiO 2 (доста често во литературата пишуваат не многу точно не за силициум киселини, туку за силициумска киселина, иако всушност зборуваат за истото). На пример, натриум ортосиликат може да се добие:
SiO 2 + 4NaOH = (2Na 2 O) SiO 2 + 2H 2 O,
калциум метасиликат:
SiO 2 + CaO = CaO SiO 2
или мешан калциум и натриум силикат:
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2CO 2
Прозорското стакло е направено од Na 2 O·CaO·6SiO 2 силикат.
Треба да се напомене дека повеќето силикати немаат постојан состав. Од сите силикати, само силикатите на натриум и калиум се растворливи во вода. Растворите на овие силикати во вода се нарекуваат растворливо стакло. Поради хидролиза, овие раствори се карактеризираат со високо алкална средина. Хидролизираните силикати се карактеризираат со формирање на не вистинити, туку колоидни раствори. Кога растворите на натриум или калиум силикати се закиселуваат, се таложи желатинозен бел талог од хидрирани силициумски киселини.
Главниот структурен елемент и на цврстиот силициум диоксид и на сите силикати е групата во која силиконскиот атом Si е опкружен со тетраедар од четири атоми на кислород O. Во овој случај, секој атом на кислород е поврзан со два атоми на силициум. Фрагментите можат да се поврзат едни со други на различни начини. Меѓу силикатите, според природата на врските во нивните фрагменти, тие се делат на островски, синџир, лента, слоевит, рамка и други.
Кога SiO 2 се намалува со силициум на високи температури, се формира силициум моноксид од составот SiO.
Силиконот се карактеризира со формирање на органосилициумски соединенија (цм.ОРГАНОСИЛОНСКИ СОединенија), во која силициумските атоми се поврзани во долги синџири поради премостување на атоми на кислород -O-, а на секој силикон, покрај два атоми O, уште два органски радикали R 1 и R 2 = CH 3, C 2 H 5, C 6 се прикачени H 5, CH 2 CH 2 CF 3, итн.
Апликација
Силиконот се користи како полупроводнички материјал. Кварцот се користи како пиезоелектрик, како материјал за производство на хемикалии отпорни на топлина (кварцни) садови и УВ ламби. Силикатите се широко користени како градежни материјали. Прозорските стакла се аморфни силикати. Органосилициумските материјали се карактеризираат со висока отпорност на абење и широко се користат во пракса како силиконски масла, лепила, гуми и лакови.
Биолошка улога
За некои организми, силиконот е важен биоген елемент (цм.БИОГЕНИ ЕЛЕМЕНТИ). Тој е дел од носечките структури кај растенијата и скелетните структури кај животните. Силиконот е концентриран во големи количини од морските организми - дијатоми. (цм.ДИЈАТОМСКИ АЛГИ), радиолари (цм.РАДИОЛАРИЈА), сунѓери (цм.СОНГЕРИ). Човечкото мускулно ткиво содржи (1-2)·10 -2% силициум, коскено ткиво - 17·10 -4%, крв - 3,9 mg/l. До 1 g силикон влегува во човечкото тело со храна секој ден.
Силиконските соединенија не се отровни. Но, вдишувањето на силно дисперзирани честички и од силикати и од силициум диоксид, формирани, на пример, при операции на минирање, при длење карпи во рудници, при работа на машини за пескарење итн., е многу опасно. Микрочестичките SiO 2 кои влегуваат во белите дробови се кристализираат во нив, а добиените кристали го уништуваат ткивото на белите дробови и предизвикуваат сериозна болест - силикоза (цм.СИЛИКОЗА). За да спречите оваа опасна прашина да влезе во вашите бели дробови, треба да користите респиратор за да го заштитите вашиот респираторен систем.

енциклопедиски речник. 2009 .

Синоними:

Погледнете што е „силикон“ во другите речници:

- (симбол Si), широко распространет сив хемиски елемент од групата IV од периодниот систем, неметал. За прв пат бил изолиран од Јенс БЕРЗЕЛИУС во 1824 година. Силиконот се наоѓа само во соединенија како што се СИЛИЦА (силикон диоксид) или во... ... Научно-технички енциклопедиски речник

Силикон- се произведува речиси исклучиво со карботермална редукција на силициум диоксид со помош на електрични лачни печки. Тој е лош спроводник на топлина и струја, потврд од стаклото, најчесто во форма на прав или почесто безоблични парчиња... ... Официјална терминологија

СИЛИКУН- хем. елемент, неметал, симбол Si (лат. Силициум), кај. n. 14, во. м 28,08; познат е аморфен и кристален силициум (кој е изграден од ист тип на кристали како дијамантот). Аморфен K. кафеав прав со кубна структура во високо дисперзирана... ... Голема политехничка енциклопедија

- (Силициум), Si, хемиски елемент од IV група на периодичниот систем, атомски број 14, атомска маса 28,0855; неметал, точка на топење 1415°C. Силиконот е вториот најзастапен елемент на Земјата по кислородот, неговата содржина во земјината кора е 27,6% по маса.…… Модерна енциклопедија

Si (лат. Силициум * а. силициум, силициум; н. силициум; ф. силициум; и. силисео), хемиски. елемент од IV група периодични. Менделеев систем, кај. n. 14, во. 28.086 м. Во природата се наоѓаат 3 стабилни изотопи: 28Si (92,27), 29Si (4,68%), 30Si (3 ... Геолошка енциклопедија