Silicio cheminės savybės. Silicio. Silicio savybės. Silicio aplikacijos

Vienas iš labiausiai paplitusių gamtos elementų yra silicis arba silicis. Toks plačiai paplitęs susitarimas kalba apie šios medžiagos svarbą ir reikšmę. Tai greitai suprato ir išmoko žmonės, kurie išmoko tinkamai naudoti silicį savo reikmėms. Jo taikymas grindžiamas specialiomis savybėmis, apie kurias mes kalbėsime toliau.

Silicis - cheminis elementas

Jei apibūdinsite šį elementą pagal poziciją periodinėje sistemoje, tuomet galite nustatyti šiuos svarbius dalykus:

1. Serijos numeris yra 14.
2. Taškas yra trečiasis nepilnametis.
3. Grupė - IV.
4. Pogrupis yra pagrindinis.
5. Išorinio elektronų apvalkalo struktūra išreiškiama formule 3s 2 3p 2.
6. Silicio elementas žymimas cheminiu simboliu Si, kuris tariamas kaip "silicis".
7. Oksidacija nurodo, kad ji pasižymi: -4; +2; +4.
8. Atomo valentingumas yra IV.
9. Silicio atominė masė yra 28,086.
10. Gamtoje yra trys stabilūs šio elemento izotopai, kurių masės skaičiai yra 28, 29 ir 30.

Taigi, chemijos požiūriu, silicio atomas yra pakankamai ištirtas elementas, ir buvo aprašyta daug skirtingų jo savybių.

Atradimų istorija

Kadangi gamtoje būtent įvairūs aptariamo elemento junginiai yra labai populiarūs ir masinio turinio, nuo senų senovės žmonės naudojo ir žinojo apie daugelio jų savybes. Grynas silicis ilgas laikas liko už žmogaus žinių chemijos srityje.

Populiariausi senovės kultūrų tautų (egiptiečių, romėnų, kinų, rusų, persų ir kitų) kasdieniame gyvenime ir pramonėje naudojami junginiai buvo brangakmeniai ir dekoratyviniai akmenys silicio oksido pagrindu. Jie apima:

• opalas;
• kalnų krištolas;
• topazas;
• chrizoprazė;
• oniksas;
• chalcedonas ir kiti.

Taip pat nuo seniausių laikų statybos versle buvo įprasta naudoti kvarcą. Tačiau pats elementinis silicis liko neatrastas iki XIX a., Nors daugelis mokslininkų veltui bandė jį izoliuoti nuo skirtingi ryšiai tam naudojami katalizatoriai, aukšta temperatūra ir net elektros srovė. Tai tokie šviesūs protai kaip:

• Karlas Scheele;
• Gėjus Lussacas;
• Tadaras;
• Humphrey Davy;
• Antoine'as Lavoisier.

Jensui Jacobsui Berzeliui 1823 metais pavyko sėkmingai gauti gryno silicio. Tam jis atliko silicio fluorido garų ir metalinio kalio suliejimo eksperimentą. Dėl to buvo gautas atitinkamo elemento amorfinis modifikavimas. Tas pats mokslininkas pasiūlė lotynišką atviro atomo pavadinimą.

Kiek vėliau, 1855 m., Kitam mokslininkui - Saint Clair -Deville - pavyko susintetinti kitą alotropinę atmainą - kristalinį silicį. Nuo tada žinios apie šį elementą ir jo savybes pradėjo labai greitai augti. Žmonės suprato, kad jis turi unikalių savybių, kurias galima labai protingai panaudoti savo poreikiams tenkinti. Todėl šiandien vienas iš paklausiausių elektronikos ir technologijų elementų yra silicis. Jo taikymas kasmet tik plečia savo ribas.

Rusų vardą atomui davė mokslininkas Hessas 1831 m. Tai yra įtvirtinta iki šių dienų.

Silicis savo gausoje gamtoje užima antrą vietą po deguonies. Jo procentas, palyginti su kitais kompozicijos atomais pluta- 29,5 proc. Be to, anglis ir silicis yra du specialūs elementai, kurie jungdamiesi tarpusavyje gali sudaryti grandines. Štai kodėl pastarosios yra žinomos daugiau nei 400 skirtingų natūralių mineralų, kurių sudėtyje yra litosferos, hidrosferos ir biomasės.

Kur tiksliai randamas silicis?

1. Giliuose dirvožemio sluoksniuose.
2. Uolienose, nuosėdose ir masyvuose.
3. Vandens telkinių, ypač jūrų ir vandenynų, dugne.
4. Augaluose ir jūrų gyvenime gyvūnų karalystėje.
5. Žmonėms ir sausumos gyvūnams.

Galima išskirti keletą labiausiai paplitusių mineralų ir uolienų, įskaitant didelis skaičius yra silicio. Jų chemija tokia, kad gryno elemento masė juose siekia 75%. Tačiau tikslus skaičius priklauso nuo medžiagos rūšies. Taigi, akmenys ir mineralų, kurių sudėtyje yra silicio:

• lauko špatai;
• žėručio;
• amfiboliai;
• opalai;
• chalcedonas;
• silikatai;
• smiltainiai;
• aliumosilikatai;
• moliai ir kiti.

Silicis laikui bėgant kaupiasi jūrų gyvūnų kiautuose ir išoriniuose skeletuose, o tai sudaro galingas silicio dioksido nuosėdas. Tai vienas iš natūralių šio elemento šaltinių.

Be to, buvo nustatyta, kad silicis gali egzistuoti grynos gimtosios būsenos - kristalų pavidalu. Tačiau tokie indėliai yra labai reti.

Silicio fizinės savybės

Jei aibę apibūdinsime nagrinėjamą elementą fizinės ir cheminės savybės, tada pirmiausia reikia nurodyti fizinius parametrus. Štai keletas pagrindinių:

1. Jis egzistuoja dviejų alotropinių modifikacijų pavidalu - amorfinės ir kristalinės, kurios skiriasi visomis savybėmis.
2. Kristalinė gardelė yra labai panaši į deimantinę, nes šiuo atžvilgiu anglis ir silicis yra praktiškai vienodi. Tačiau atstumas tarp atomų yra skirtingas (silicio yra daugiau), todėl deimantas yra daug kietesnis ir stipresnis. Tinklelio tipas - į veidą orientuotas kubinis.
3. Medžiaga yra labai trapi; esant aukštai temperatūrai ji tampa plastiška.
4. Lydymosi temperatūra yra 1415 laipsnių.
5. Virimo temperatūra yra 3250 ° C.
6. Medžiagos tankis yra 2,33 g / cm 3.
7. Junginio spalva yra sidabriškai pilka, su būdingu metalo blizgesiu.
8. Turi geras puslaidininkines savybes, kurios gali skirtis pridedant tam tikrų agentų.
9. Netirpsta vandenyje, organiniuose tirpikliuose ir rūgštyse.
10. Tirpsta šarmuose.

Nurodytos fizinės silicio savybės leidžia žmonėms manipuliuoti juo ir naudoti jį kuriant įvairius produktus. Taigi, pavyzdžiui, gryno silicio naudojimas elektronikoje grindžiamas puslaidininkių savybėmis.

Cheminės savybės

Silicio cheminės savybės labai priklauso nuo reakcijos sąlygų. Jei mes kalbame apie standartinius parametrus, tuomet turite nurodyti labai mažą veiklą. Tiek kristalinis, tiek amorfinis silicis yra labai inertiški. Jie nesąveikauja su stipriais oksidatoriais (išskyrus fluorą) ar stipriais reduktoriais.

Taip yra dėl to, kad ant medžiagos paviršiaus akimirksniu susidaro SiO 2 oksido plėvelė, kuri neleidžia tolesnei sąveikai. Jis gali susidaryti veikiamas vandens, oro, garų.

Jei pakeičiamos standartinės sąlygos ir silicis pašildomas iki aukštesnės nei 400 ° C temperatūros, jo cheminis aktyvumas labai padidės. Tokiu atveju jis reaguos su:

• deguonis;
• visų tipų halogenai;
• vandenilio.

Toliau didėjant temperatūrai, sąveikaujant su boru, azotu ir anglimi, gali susidaryti produktai. Karborundas - SiC yra ypač svarbus, nes tai yra gera abrazyvinė medžiaga.

Taip pat Cheminės savybės silicis yra aiškiai atsekamas reaguojant su metalais. Jų atžvilgiu tai yra oksidatorius, todėl produktai vadinami silikidais. Panašūs junginiai yra žinomi dėl:

• šarminis;
• šarminės žemės;
• pereinamieji metalai.

Junginys, gautas lydant geležį ir silicį, turi neįprastų savybių. Ji vadinama ferosilicio keramika ir sėkmingai naudojama pramonėje.

Silicis nesąveikauja su sudėtingomis medžiagomis, todėl iš visų jų rūšių jis gali ištirpti tik:

• aqua regia (azoto ir druskos rūgščių mišinys);
• šarminiai šarmai.

Tokiu atveju tirpalo temperatūra turi būti bent 60˚С. Visa tai dar kartą patvirtina fizinis pagrindas medžiagos - į deimantą panaši stabili kristalinė gardelė, suteikianti jai tvirtumo ir inertiškumo.

Gavimo būdai

Gryno silicio gavimas yra ekonomiškai gana brangus procesas. Be to, dėl savo savybių bet kuris metodas suteikia tik 90–99% gryno produkto, o priemaišos metalų ir anglies pavidalu išlieka tos pačios. Todėl nepakanka tik gauti medžiagos. Jis taip pat turėtų būti kokybiškai išvalytas nuo pašalinių elementų.

Apskritai silicio gamyba atliekama dviem pagrindiniais būdais:

1. Nuo baltas smėlis, kuris yra grynas silicio oksidas SiO 2. Kalcinuojant su aktyviais metalais (dažniausiai su magniu), susidaro laisvas elementas amorfinės modifikacijos pavidalu. Šio metodo grynumas yra didelis, produktas gaunamas 99,9% išeiga.
2. Labiau paplitęs metodas pramoniniu mastu yra išlydyto smėlio sukepinimas su koksu specializuotose terminėse krosnyse. Šis metodas sukūrė rusų mokslininkas N. N. Beketovas.

Tolesnis apdorojimas apima produktų valymą. Tam naudojamos rūgštys arba halogenai (chloras, fluoras).

Amorfinis silicis

Silicio apibūdinimas bus neišsamus, jei atskirai neatsižvelgsime į kiekvieną jo alotropinę modifikaciją. Pirmasis yra amorfinis. Esant tokiai būsenai, mūsų svarstoma medžiaga yra rudai rudi milteliai, smulkiai disperguoti. Pasižymi dideliu higroskopiškumu, kaitinamas pasižymi gana dideliu cheminiu aktyvumu. Standartinėmis sąlygomis jis gali sąveikauti tik su stipriausiu oksiduojančiu agentu - fluoru.

Amorfinį silicį vadinti kristaliniu siliciu nėra visiškai teisinga. Jo grotelės rodo, kad ši medžiaga yra tik smulkiai disperguoto silicio forma, esanti kristalų pavidalu. Todėl šie pakeitimai yra vienas ir tas pats junginys.

Tačiau jų savybės skiriasi, todėl įprasta kalbėti apie alotropiją. Pats amorfinis silicis pasižymi didele šviesos sugertimi. Be to, tam tikromis sąlygomis šis rodiklis yra kelis kartus didesnis nei kristalinės formos. Todėl jis naudojamas techniniais tikslais. Nagrinėjamoje formoje (milteliai) junginys lengvai tepamas ant bet kokio paviršiaus, nesvarbu, ar tai būtų plastikas, ar stiklas. Todėl amorfinis silicis yra toks patogus naudoti. Paraiška pagrįsta skirtingais dydžiais.

Nors tokio tipo baterijos nusidėvi gana greitai, o tai yra susiję su plonos medžiagos plėvelės dilimu, vis dėlto naudojimas ir paklausa tik auga. Galų gale, net per trumpą tarnavimo laiką saulės elementai amorfinio silicio pagrindu gali tiekti energiją visoms įmonėms. Be to, gaminant tokią medžiagą nėra atliekų, todėl ji yra labai ekonomiška.

Ši modifikacija gaunama redukuojant junginius aktyviais metalais, pavyzdžiui, natriu arba magniu.

Kristalinis silicis

Sidabriškai pilkai blizganti atitinkamo elemento modifikacija. Būtent ši forma yra labiausiai paplitusi ir paklausiausia. Taip yra dėl šios medžiagos kokybinių savybių rinkinio.

Silicio su kristalinėmis grotelėmis charakteristika apima jo tipų klasifikaciją, nes jų yra keletas:

1. Elektroninė kokybė - švariausia ir aukščiausia kokybė. Būtent šis tipas naudojamas elektronikoje kuriant ypač jautrius prietaisus.
2. Saulėta kokybė. Pats pavadinimas apibrėžia naudojimo sritį. Tai taip pat gana aukšto grynumo silicis, kurio naudojimas yra būtinas norint sukurti aukštos kokybės ir ilgaamžius saulės elementus. Fotoelektriniai keitikliai, pagrįsti kristalų struktūra, yra aukštesnės kokybės ir atsparūs dilimui nei tie, kurie buvo sukurti naudojant amorfinį modifikavimą, nusodinant ant įvairių tipų substratų.
3. Techninis silicis. Į šią įvairovę įeina tie medžiagos pavyzdžiai, kuriuose yra apie 98% gryno elemento. Visa kita patenka į įvairių rūšių priemaišas:

• aliuminis;
• chloras;
• anglis;
• fosforo ir kt.

Pastaroji nagrinėjamos medžiagos rūšis naudojama silicio polikristalams gauti. Šiuo tikslu atliekami perkristalinimo procesai. Dėl to, atsižvelgiant į grynumą, gaunami tokie produktai, kuriuos galima priskirti saulės ir elektroninės kokybės grupėms.

Pagal savo pobūdį polisilicis yra tarpinis produktas tarp amorfinio ir kristalinio modifikavimo. Su šia galimybe lengviau dirbti, ji geriau apdorojama ir valoma fluoru ir chloru.

Gautus produktus galima klasifikuoti taip:

• daug silicio;
• monokristalinis;
• profiliuoti kristalai;
• silicio laužas;
• techninis silicis;
• gamybos atliekos kaip medžiagos fragmentai ir likučiai.

Kiekvienas iš jų randa pritaikymą pramonėje ir yra visiškai naudojamas žmogaus. Todėl tie, kurie susiję su siliciu, laikomi be atliekų. Tai žymiai sumažina jo ekonomines išlaidas, tačiau neturi įtakos kokybei.

Naudojant gryną silicį

Silicio gamyba pramonėje yra nusistovėjusi, o jo mastas yra gana didelis. Taip yra dėl to, kad šis elementas, tiek grynas, tiek įvairių junginių pavidalu, yra plačiai paplitęs ir paklausus įvairiose mokslo ir technologijų srityse.

Kur naudojamas grynas kristalinis ir amorfinis silicis?

1. Metalurgijoje kaip legiruojantis priedas, galintis pakeisti metalų ir jų lydinių savybes. Taigi, jis naudojamas plieno ir geležies lydymui.
2. Švaresnės versijos - polisilicio - gamybai išleidžiamos įvairių rūšių medžiagos.
3. Silicio junginiai yra visa chemijos pramonė, kuri šiandien įgijo ypatingą populiarumą. Silicio organinės medžiagos naudojamos medicinoje, gaminant indus, įrankius ir daug daugiau.
4. Įvairių saulės baterijų gamyba. Šis energijos gavimo būdas yra vienas perspektyviausių ateityje. Aplinkai nekenksmingas, ekonomiškai pelningas ir atsparus dilimui yra pagrindiniai tokios elektros gamybos privalumai.
5. Silicis žiebtuvėliams egzistuoja jau labai seniai. Net senovėje žmonės, naudodamiesi titnagu, uždegdami ugnį sukeldavo kibirkštį. Šis principas yra įvairių rūšių žiebtuvėlių gamybos pagrindas. Šiandien yra rūšių, kuriose titnagas pakeistas tam tikros kompozicijos lydiniu, o tai duoda dar greitesnį rezultatą (kibirkštis).
6. Elektronika ir saulės energija.
7. Veidrodžių gamyba dujų lazeriniuose prietaisuose.

Taigi grynas silicis turi daug naudingų ir ypatingų savybių, leidžiančių jį panaudoti kuriant svarbius ir reikalingus produktus.

Silicio junginių naudojimas

Be paprastos medžiagos, taip pat naudojami įvairūs silicio junginiai ir labai plačiai. Yra visa pramonė, vadinama silikatu. Būtent ji yra pagrįsta naudojimu įvairių medžiagų kurie apima šį nuostabų elementą. Kas yra šie junginiai ir kurie iš jų gaminami?

1. Kvarcas arba upės smėlis - SiO 2. Jis naudojamas statybinėms ir dekoratyvinėms medžiagoms, tokioms kaip cementas ir stiklas, gaminti. Visi žino, kur šios medžiagos naudojamos. Nė viena konstrukcija nėra baigta be šių komponentų, o tai patvirtina silicio junginių svarbą.
2. Silikatinė keramika, apimanti tokias medžiagas kaip fajansas, porcelianas, plytos ir gaminiai iš jų. Šie komponentai naudojami medicinoje, gaminant indus, dekoratyvinius papuošalus, namų apyvokos daiktus, statybose ir kitose buitinėse žmogaus veiklos srityse.
3. - silikonai, silikageliai, silikoniniai aliejai.
4. Silikatiniai klijai - naudojami kaip raštinės reikmenys, pirotechnikoje ir statyboje.

Silicis, kurio kaina pasaulio rinkoje skiriasi, tačiau neviršija 100 rublių Rusijos Federacijos kilogramo (už kristalą) ribos iš viršaus į apačią, yra paklausa ir vertinga medžiaga. Natūralu, kad šio elemento junginiai taip pat yra plačiai paplitę ir taikomi.

Biologinis silicio vaidmuo

Kalbant apie svarbą kūnui, silicis yra svarbus. Jo turinys ir pasiskirstymas audiniuose yra toks:

• 0,002% - raumuo;
• 0,000017% - kaulas;
• kraujas - 3,9 mg / l.

Kiekvieną dieną į vidų turėtų patekti maždaug vienas gramas silicio, kitaip ligos pradės vystytis. Tarp jų nėra mirtinų, tačiau ilgas silicio badas sukelia:

• Plaukų slinkimas;
• atsiradimas aknė ir spuogai;
• kaulų trapumas ir trapumas;
• lengvas kapiliarų pralaidumas;
• nuovargis ir galvos skausmas;
• daugybės mėlynių ir sumušimų atsiradimas.

Augalams silicis yra svarbus mikroelementas, būtinas normaliam augimui ir vystymuisi. Eksperimentai su gyvūnais parodė, kad tie asmenys geriau auga, jei kasdien suvartoja pakankamą kiekį silicio.

Chemijos paruošimas ZNO ir DPA
Sudėtingas leidimas

I DALIS

BENDROJI CHEMIJA

ELEMENTŲ CHEMIJA

Anglis. SILICE

Anglies ir silicio naudojimas

Anglies naudojimas

Anglis yra vienas geidžiamiausių mineralų mūsų planetoje. Anglis daugiausia naudojama kaip kuras energetikos pramonei. Metinė akmens anglių gamyba pasaulyje yra apie 550 milijonų tonų. Be to, kad anglis naudojama kaip šilumos nešiklis, nemaža dalis jos yra perdirbama į koksą, kuris yra būtinas ekstrahavimui įvairių metalų... Už kiekvieną geležies toną, gautą aukštakrosnių proceso metu, išleidžiama 0,9 tonos kokso. Aktyvuota anglis naudojama medicinoje apsinuodijimui ir dujų kaukėse.

Grafitas naudojamas dideliais kiekiais pieštukams gaminti. Grafito pridėjimas prie plieno padidina jo kietumą ir atsparumą dilimui. Toks plienas naudojamas, pavyzdžiui, stūmokliams, alkūniniams velenams ir kai kuriems kitiems mechanizmams gaminti. Grafito struktūros gebėjimas delaminuoti leidžia jį naudoti kaip labai efektyvų tepalą esant labai aukštai temperatūrai (apie +2500 ° C).

Grafitas turi dar vieną labai svarbią savybę - jis yra veiksmingas šiluminių neutronų moderatorius. Ši nuosavybė naudojama branduoliniai reaktoriai... Neseniai jie pradėjo naudoti plastiką, į kurį kaip užpildas pridedamas grafitas. Tokių medžiagų savybės leidžia jas naudoti daugelio svarbių prietaisų ir mechanizmų gamybai.

Deimantai naudojami kaip gera kieta medžiaga gaminant tokius mechanizmus kaip šlifavimo diskai, stiklo pjaustytuvai, gręžimo įrenginiai ir kiti įtaisai, kuriems reikalingas didelis kietumas. Gražiai supjaustyti deimantai naudojami kaip brangūs papuošalai, vadinami deimantais.

Fulerenai buvo atrasti palyginti neseniai (1985 m.), Todėl jie dar nerado pritaikytų pritaikymų, tačiau jau dabar mokslininkai atlieka milžiniškos talpos informacinių laikmenų kūrimo tyrimus. Nanovamzdeliai jau naudojami įvairiose nanotechnologijose, pavyzdžiui, įvedant vaistus naudojant nanodaleles, gaminant nanokompiuterius ir dar daugiau.

Silicio aplikacijos

Silicis yra geras puslaidininkis. Iš jo gaminami įvairūs puslaidininkiniai įtaisai, tokie kaip diodai, tranzistoriai, mikroschemos ir mikroprocesoriai. Visuose šiuolaikiniuose mikrokompiuteriuose naudojami silicio procesoriai. Silicis naudojamas saulės elementams, galintiems saulės energiją paversti elektros energija, gaminti. Be to, silicis naudojamas kaip legiruojantis komponentas aukštos kokybės legiruotojo plieno gamybai.

2 skaidrė

Buvimas gamtoje.

Tarp daugelio cheminių elementų, be kurių neįmanoma egzistuoti gyvybei Žemėje, pagrindinis yra anglis. Daugiau nei 99% atmosferoje esančios anglies yra anglies dioksido pavidalu. Apie 97% anglies vandenynuose yra ištirpusio pavidalo (), o litosferoje - mineralų pavidalu. Elementarios anglies atmosferoje yra nedideliais kiekiais grafito ir deimanto pavidalu, o dirvožemyje - anglies pavidalu.

3 skaidrė

Padėtis PSCE. Bendrosios anglies pogrupio elementų charakteristikos.

Pagrindinį D.I. Mendelejevo periodinės sistemos IV grupės pogrupį sudaro penki elementai - anglis, silicis, germanis, alavas ir švinas. Dėl to, kad atomo spindulys didėja nuo anglies iki švino, padidėja atomų dydis, sumažėja galimybė prijungti elektronus, taigi ir nemetalinės savybės, o padidėja elektronų atsitraukimo lengvumas.

4 skaidrė

Elektronikos inžinerija

Esant normaliai būsenai, šio pogrupio elementų valentingumas yra lygus 2. Pereinant į sužadintą būseną ir kartu pereinant vienam iš išorinio sluoksnio s -elektronų į laisvą sluoksnio tame pačiame lygyje visi išorinio sluoksnio elektronai nesuporuojami ir valentingumas padidėja iki 4.

5 skaidrė

Gamybos metodai: laboratoriniai ir pramoniniai.

Anglis Nebaigtas metano degimas: CH4 + O2 = C + 2H2O Anglies monoksidas (II) Pramonėje: Anglies monoksidas (II) gaminamas specialiose krosnyse, vadinamose dujų generatoriais, dėl dviejų iš eilės vykstančių reakcijų. Apatinėje dujų generatoriaus dalyje, kur yra pakankamai deguonies, vyksta visiškas anglies deginimas ir susidaro anglies monoksidas (IV): C + O2 = CO2 + 402 kJ.

6 skaidrė

Kadangi anglies monoksidas (IV) juda iš apačios į viršų, pastarasis liečiasi su karšta anglimi: CO2 + C = CO - 175 kJ. Gautas dujas sudaro laisvas azotas ir anglies monoksidas (II). Šis mišinys vadinamas gamintojo dujomis. Dujų generatoriuose vandens garai kartais pučiami per karštą anglį: C + H2O = CO + H2 - Q, „CO + H2“ - vandens dujos. Laboratorijoje: Skruzdžių rūgšties veikimas su koncentruota sieros rūgštimi, kuri suriša vandenį: HCOOH  H2O + CO.

7 skaidrė

Anglies monoksidas (IV) Pramonėje: Šalutinis kalkių gamybos produktas: CaCO3 CaO + CO2. Laboratorijoje: Kai rūgštys reaguoja su kreida ar marmuru: CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2 + H2O. Karbidai Karbidai gaunami kalcinuojant metalus ar jų oksidus anglimi.

8 skaidrė

Anglies rūgštis Gauta ištirpinant anglies monoksidą (IV) vandenyje. Kadangi anglies rūgštis yra labai nestabilus junginys, ši reakcija yra grįžtama: CO2 + H2O H2CO3. Silicis Pramonėje: kaitinant smėlio ir anglies mišinį: 2C + SiO2Si + 2CO. Laboratorijoje: kai gryno smėlio mišinys sąveikauja su magnio milteliais: 2Mg + SiO2  2MgO + Si.

9 skaidrė

Silicio rūgštis Gauta veikiant rūgštims jo druskų tirpaluose. Tuo pačiu metu jis išsiskiria želatinomis nuosėdomis: Na2SiO3 + HCl  2NaCl + H2SiO3 2H + + SiO32- H2SiO3

10 skaidrė

Allotropinės anglies modifikacijos.

Anglis egzistuoja trijose alotropinėse modifikacijose: deimantas, grafitas ir karbinas.

11 skaidrė

Grafitas.

Minkštas grafitas turi daugiasluoksnę struktūrą. Nepermatomas, pilkas su metaliniu blizgesiu. Dėl mobilių elektronų gana gerai praleidžia elektros srovę. Slidus liesti. Viena švelniausių kietųjų dalelių. 2 pav. Grafito grotelių modelis.

12 skaidrė

Deimantas.

Deimantas yra kiečiausia natūrali medžiaga. Deimantiniai kristalai yra labai vertinami tiek kaip techninė medžiaga, tiek kaip brangus papuošalas. Gerai poliruotas deimantas yra deimantas. Laužiant šviesos spindulius, jis spindi grynomis, ryškiomis vaivorykštės spalvomis. Didžiausias kada nors rastas deimantas sveria 602 g, yra 11 cm ilgio, 5 cm pločio, 6 cm aukščio. Šis deimantas buvo rastas 1905 m. Ir yra pavadintas „Callian“. 1 pav. Deimantinės gardelės modelis.

13 skaidrė

„Carbyne“ ir „Mirror Carbon“.

„Carbyne“ yra giliai juodi milteliai, kuriuose yra didesnių dalelių. Carbyne yra labiausiai termodinamiškai stabili elementinės anglies forma. Veidrodinė anglis turi daugiasluoksnę struktūrą. Vienas iš kritines savybes veidrodinė anglis (išskyrus kietumą, atsparumą aukštai temperatūrai ir kt.) - jos biologinis suderinamumas su gyvais audiniais.

14 skaidrė

Cheminės savybės.

Šarmai silicį paverčia silicio rūgšties druskomis, išsiskirdami vandeniliu: Si + 2KOH + H2O = K2SiO3 + 2H2 Anglis ir silicis reaguoja su vandeniu tik esant aukštai temperatūrai: C + H2O ¬ CO + H2 Si + 3H2O = H2SiO3 + 2H2 Anglis, priešingai nei silicis, tiesiogiai sąveikauja su vandeniliu: C + 2H2 = CH4

15 skaidrė

Karbidai.

Anglies junginiai su metalais ir kitais elementais, kurie yra elektropozityvūs angliai, vadinami karbidais. Kai aliuminio karbidas sąveikauja su vandeniu, susidaro metanas Al4C3 + 12H2O = 4Al (OH) 3 + 3CH4 Kai kalcio karbidas sąveikauja su vandeniu, acetilenas: CaC2 + 2H2O = Ca (OH) 2 + C2H2

Trumpa lyginamoji anglies ir silicio elementų charakteristika pateikta 6 lentelėje.

6 lentelė

Anglies ir silicio lyginamosios charakteristikos

Palyginimo kriterijai	Anglis - C.	Silicis - Si
poziciją cheminių elementų periodinėje lentelėje	, 2 periodas, IV grupė, pagrindinis pogrupis	, 3 periodas, IV grupė, pagrindinis pogrupis
elektroninė atomų konfigūracija
valentingumas	II - stacionarioje būsenoje IV - sužadintoje būsenoje
galimos oksidacijos būsenos	, , , , ,	,
didesnis oksidas	, rūgštus	, rūgštus
didesnis hidroksidas	- silpna nestabili rūgštis	() arba - silpna rūgštis, turi polimero struktūrą
vandenilio junginys	- metanas (angliavandenilis)	- silanas, nestabilus

Anglis... Allotropija būdinga anglies elementui. Anglis egzistuoja šių paprastų medžiagų pavidalu: deimantas, grafitas, karbinas, fullerenas, iš kurių tik grafitas yra termodinamiškai stabilus. Anglis ir suodžius galima laikyti amorfinėmis grafito rūšimis.

Grafitas yra ugniai atsparus, mažai lakus, chemiškai inertiškas esant įprastoms temperatūroms, tai yra nepermatoma, minkšta medžiaga, silpnai laidi srovę. Grafito struktūra yra sluoksniuota.

Alamazas yra ypač kieta, chemiškai inertiška (iki 900 ° C) medžiaga, nelaiko srovės ir gerai neleidžia šilumai. Deimanto struktūra yra tetraedrinė (kiekvieną tetraedro atomą supa keturi atomai ir kt.). Todėl deimantas yra paprasčiausias polimeras, kurio makromolekulę sudaro tik anglies atomai.

Carbinas turi linijinė struktūra(–Carbyne, polyyne) arba (–carbyne, polyene). Tai juodi milteliai, turintys puslaidininkines savybes. Esant šviesai, padidėja karabino elektrinis laidumas ir esant temperatūrai karbinas paverčiamas grafitu. Chemiškai reaktyvesnis nei grafitas. Jis buvo sintezuotas XX amžiaus 60 -ųjų pradžioje, vėliau buvo atrastas kai kuriuose meteorituose.

Fulerenas yra alotropinė anglies modifikacija, kurią sudaro molekulės, turinčios „futbolo kamuolio“ struktūrą. Buvo susintetintos molekulės ir kiti fulerenai. Visi fulerenai yra uždaros anglies atomų struktūros hibridinėje būsenoje. Nehibridizuoti ryšių elektronai yra delokalizuojami kaip aromatiniuose junginiuose. Fulereno kristalai priklauso molekulinis tipas.

Silicio... Siliciui ryšiai nėra būdingi, hibridinė būsena nėra būdinga. Todėl yra tik viena stabili alotropinė silicio modifikacija, kurios kristalinė gardelė panaši į deimanto. Silicis - kietas (pagal Moso skalę kietumas yra 7), ugniai atsparus ( ), labai trapi tamsiai pilkos spalvos medžiaga su metaliniu blizgesiu standartinėmis sąlygomis - puslaidininkis. Cheminis aktyvumas priklauso nuo kristalų dydžio (šiurkšti kristalinė medžiaga yra mažiau aktyvi nei amorfinė).

Anglies reaktyvumas priklauso nuo alotropinės modifikacijos. Anglis deimanto ir grafito pavidalu yra gana inertiška, atspari rūgščių, šarmų poveikiui, todėl iš grafito galima pagaminti tiglius, elektrodus ir kt. Anglis pasižymi didesniu reaktyvumu anglies ir suodžių pavidalu.

Kristalinis silicis yra gana inertiškas, amorfinėje formoje jis yra aktyvesnis.

Pagrindinės reakcijų rūšys, atspindinčios anglies ir silicio chemines savybes, parodytos 7 lentelėje.

7 lentelė

Pagrindinės anglies ir silicio cheminės savybės

reakcija su	anglies	reakcija su	silicio
paprastos medžiagos	deguonies		deguonies
halogenai		halogenai
pilka		anglies
vandenilio		vandenilio	nereaguoja
metalai		metalai
sudėtingos medžiagos	metalo oksidai		šarmai
garai		rūgštys	nereaguoja
rūgštys

Rišikliai

Rišikliai – mineralinės arba organinės statybinės medžiagos, naudojamos betonui gaminti, atskirų statybinių konstrukcijų elementų tvirtinimas, hidroizoliacija ir kt..

Mineraliniai rišikliai(MVM) - smulkiai sumaltos miltelių pavidalo medžiagos (cementas, gipsas, kalkės ir kt.), kurios susidaro sumaišius su vandeniu ( atskirais atvejais- su druskų, rūgščių, šarmų tirpalais) plastikinė darbinė masė, kuri sukietėja į tvirtą, į akmenį panašų korpusą ir suriša kietų užpildų daleles ir sutvirtinimą į monolitinę visumą.

MVM sukietėja dėl tirpimo, perpildyto tirpalo ir koloidinės masės susidarymo procesų; pastarasis iš dalies arba visiškai kristalizuojasi.

VMM klasifikacija:

1. hidrauliniai rišikliai:

Maišant su vandeniu (maišant), jie sukietėja ir toliau išlaiko arba kaupia savo stiprumą vandenyje. Tai apima įvairius cementus ir hidraulines kalkes. Kai hidraulinės kalkės sukietėja, CaO sąveikauja su vandeniu ir anglies dioksidas oras ir gauto produkto kristalizacija. Jie naudojami statant žemės, požemines ir hidraulines konstrukcijas, veikiamas nuolatinio vandens poveikio.

2. Oro klijavimo medžiagos:

Sumaišius su vandeniu, jie sukietėja ir išlaiko savo jėgą tik ore. Tai yra oro kalkės, gipso anhidritas ir magnezijos oro rišikliai.

3. rūgštims atsparūs rišikliai:

Juos daugiausia sudaro rūgštims atsparus cementas, kuriame yra smulkiai sumaltas kvarcinio smėlio mišinys ir; jie paprastai yra uždaryti, vandeniniai tirpalai natrio silikato arba kalio, jie ilgai išlaiko savo jėgą veikiant rūgštims. Kai sukietėja, vyksta reakcija. Jie naudojami rūgštims atspariems glaistams, skiediniams ir betonams gaminti, statant chemijos gamyklas.

4. Autoklaviniai rišikliai:

Jie susideda iš kalkių-silicio dioksido ir kalkių-nefelino rišiklių (kalkių, kvarcinio smėlio, nefelino dumblo) ir sukietėja apdorojant autoklave (6–10 valandų, garų slėgis 0,9–1,3 MPa). Jie taip pat apima smėlėtus Portlando cementus ir kitus rišiklius, kurių pagrindą sudaro kalkės, pelenai ir mažo aktyvumo dumblas. Jie naudojami gaminiams iš silikatinio betono (blokeliai, silikatinės plytos ir kt.) Gaminti.

5. fosfato rišikliai:

Susideda iš specialių cementų; jie sandarinami fosforo rūgštimi, kad susidarytų plastikinė masė, kuri palaipsniui sukietėja į monolitinį korpusą ir išlaiko savo stiprumą esant aukštesnei nei 1000 ° C temperatūrai. Paprastai naudojamas titano fosfatas, cinko fosfatas, aliuminofosfatas ir kiti cementai. Jie naudojami ugniai atsparaus pamušalo masės ir hermetikų gamybai, skirti metalinių dalių ir konstrukcijų aukštai temperatūrai apsaugoti, gaminant ugniai atsparius betonus ir kt.

Organiniai rišikliai(OBM) - organinės kilmės medžiagos, kurios dėl polimerizacijos ar polikondensacijos gali pereiti iš plastiškos būsenos į kietą arba mažai plastišką būseną.

Palyginti su MVM, jie yra mažiau trapūs ir turi didesnį tempiamąjį stiprį. Tai produktai, susidarantys naftos perdirbimo metu (asfaltas, bitumas), medienos terminio skilimo produktai (degutas), taip pat sintetinės termoreaktyviosios poliesterio, epoksidinės, fenolio-formaldehido dervos. Naudojamas tiesiant kelius, tiltus, grindis pramoninės patalpos, ritininės stogo dangos medžiagos, asfalto-polimero betonas ir kt.

Dvinariuose silicio junginiuose su anglimi kiekvienas silicio atomas yra tiesiogiai prijungtas prie keturių kaimyninių anglies atomų, esančių tetraedro viršūnėse, kurių centras yra silicio atomas. Tuo pačiu metu kiekvienas anglies atomas savo ruožtu yra prijungtas prie keturių kaimyninių silicio atomų, esančių tetraedro viršūnėse, kurių centras yra anglies anglies atomas. Šis abipusis silicio ir anglies atomų išdėstymas grindžiamas silicio-anglies ryšiu Si- C- ir sudaro tankią ir labai stiprią kristalų struktūrą.

Šiuo metu žinomi tik du dvejetainiai silicio junginiai su anglimi. Tai labai retas natūralus mineralinis moissanitas, kurio dar nėra praktinis pritaikymas, ir dirbtinai pagamintas SiC karborundas, kuris kartais vadinamas silu, refraxu, karbofraxu, krištlanu ir kt.

Laboratorinėje praktikoje ir technologijose 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 druskos ir pjuvenų mišinį įpilama karburundo gamybos mokesčio. Pjuvenos degimo metu atlaisvina įkrovą ir druskos, reaguodama su geležies ir aliuminio priemaišomis, paverčia juos lakiais chloridais FeCl 3 ir A1C1 3, kurie pašalinami iš reakcijos zonos esant 1000–1200 ° C temperatūrai. Tiesą sakant, reakcija tarp silicio dioksido ir kokso prasideda jau esant 1150 ° C temperatūrai, tačiau vyksta labai lėtai. Kai temperatūra pakyla iki 1220 ° C, jos greitis didėja. Temperatūros diapazone nuo 1220 iki 1340 ° C jis tampa egzoterminis ir vyksta smarkiai. Dėl šios reakcijos pirmiausia susidaro mišinys, sudarytas iš mažiausių kristalų ir amorfinės karborundo įvairovės. Padidėjus temperatūrai iki 1800–2000 ° C, mišinys persikristalizuoja ir tampa gerai išvystyta, lentelės pavidalo, retai bespalvė, dažniau nudažoma žalia, pilka ir net juoda spalva su deimanto blizgesiu ir vaivorykštės žaismu, šešiakampiais kristalais, kurių sudėtyje yra apie 98 -99,5% angliavandenių. Karborundo gavimo iš įkrovos procesas atliekamas elektrinėse krosnyse, degančiose 2000-2200 ° C temperatūroje. Norint gauti chemiškai gryną karborundą, produktas, gautas deginant įkrovą, yra apdorojamas šarmu, kuris ištirpina nereaguotą silicio dioksidą.

Kristalinis karborundas reiškia labai kietos medžiagos; jo kietumas yra 9. Polikristalinio karborundo ominis atsparumas mažėja didėjant temperatūrai ir tampa nereikšmingas esant 1500 0 С.

Ore, kurio temperatūra aukštesnė nei 1000 ° C, karborundas iš pradžių pradeda lėtai oksiduotis, o paskui stipriai, kai temperatūra pakyla virš 1700 ° C. Šiuo atveju susidaro silicio dioksidas ir anglies monoksidas:

2SiC + ЗО 2 = 2SiO 2 + 2CO

Silicio dioksidas, susidaręs ant karborundo paviršiaus, yra apsauginė plėvelė, kuri šiek tiek sulėtina tolesnį karborundo oksidaciją. Esant toms pačioms sąlygoms, karborundo oksidavimas vyksta intensyviau vandens garų aplinkoje.

Mineralinės rūgštys, išskyrus fosforo rūgštį, neveikia karborundo, o 100 ° C temperatūroje esantis chloras ją skaido pagal reakcijos lygtį

SiC + 2Cl 2 = SiCl 4 + C

ir esant 1000 ° C, vietoje anglies išsiskiria CC1 4:

SiC + 4C1 2 = SiCl + CC1 4

Lydyti metalai, reaguojantys su karborundu, sudaro atitinkamus silikidus:

SiC + Fe = FeSl + C

Esant aukštesnei nei 810 ° C temperatūrai, karborundas sumažina šarminių žemės metalų oksidus į metalus, virš 1000 ° C sumažina geležies (III) oksidą Fe 2 O 3 ir aukštesnę nei 1300–1370 ° C geležies (II) oksidą FeO, nikelį (II) oksidas NiO ir mangano oksidas МnО.

Ištirpusios šarminės šarmos ir jų karbonatai, esant atmosferos deguoniui, visiškai suardo karborundą, sudarydami atitinkamus silikatus:

SiC + 2KON + 2O 2 = K 2 SiO 3 + H 2 O + CO 2

SiC + Na 2 CO 3 + 2O2 = 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 yra plačiai naudojamas kaip abrazyviniai milteliai metalo šlifavimui, taip pat iš jo gaminami karborundiniai abrazyviniai diskai, strypai ir abrazyvinis popierius. Elektrinis laidumas Karborundas esant aukštai temperatūrai leidžia jį naudoti kaip pagrindinę medžiagą gaminant vadinamuosius silito strypus, kurie yra elektrinių krosnių atsparumo elementai. Šiuo tikslu karborundo ir silicio mišinys uždaromas glicerinu ar kita organine cementine medžiaga, o iš gautos masės susidaro lazdelės, kurios 1400-1500 ° C temperatūroje deginamos anglies monoksido atmosferoje arba azoto atmosferoje. Degimo metu cementinė organinė medžiaga suyra, išsiskirianti anglis, jungdamasi su siliciu, paverčia ją karborundu ir suteikia strypams reikiamą stiprumą.

Iš karborundo gaminami specialūs ugniai atsparūs tigliai.
karšto presavimo metalams lydyti
karborundo esant 2500 ° C temperatūrai esant 42–70 MPa slėgiui. Dar žinoma
ugniai atsparios medžiagos, pagamintos iš karborundo ir nitridų mišinių
boro, steatito, molibdeno turinčių rišiklių ir kitų medžiagų
subjektai.

SILICONAS ARBA SILANO HIDRIDAI

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

Si -Si -Si -Si -Si- ir kt.

Paprasčiausias. Atstovas

šios homologinės serijos yra monosilanas arba tiesiog silanas, SiH 4, kurio molekulės struktūra panaši į metano,

disilanas H 3 Si-SiH 3, kurio molekulinė struktūra panaši į etaną, tada trisilanas H 3 Si-SiH 2 -SiH 3,

tetrasilanas H 3 Si -SiH 2 -SiH 2 -SiH 3,

pentasilane H 3 Si -SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 ^ -SiH 3 ir paskutinis iš gautų šios homologinės serijos silanų

heksazilanas H 3 Si -SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 3. Grynos formos silanai gamtoje nepasitaiko. Jie gaunami dirbtiniu būdu:

1. Metalo silicidų skaidymas rūgštimis ar šarmais pagal reakcijos lygtį

Mg 2 Si + 4HCI = 2 MgCl 2 + SiH 4

šiuo atveju susidaro silanų mišinys, kuris tada atskiriamas frakciniu distiliavimu labai žemos temperatūros.

2. Halogenosilanų redukcija ličio hidridu arba ličio aliuminio hidridu:

SiCl 4 + 4 LiH = 4LiCl + SiH 4

Šis silalų gavimo būdas pirmą kartą buvo aprašytas 1947 m.

3. Halogenosilanų redukcija vandeniliu. Reakcija vyksta 300–400 ° C temperatūroje reakcijos mėgintuvėliuose, užpildytuose kontaktiniu mišiniu, kurio katalizatoriai yra silicis, metalinis varis ir 1–2% aliuminio halogenidų.

Nepaisant panašumų molekulinė struktūra sotų ir sočiųjų angliavandenilių, jų fizinės savybės skiriasi.

Silanai yra mažiau stabilūs nei angliavandeniliai. Stabiliausias iš jų yra monosilaanas SiH4, kuris suskaidomas į silicį ir vandenilį tik kaitinant raudonai. Kiti silonai, turintys daug silicio, sudaro žemesnius darinius daug žemesnėje temperatūroje. Pavyzdžiui, iš disilano Si 2 H 6 gaunamas silanas ir kietas polimeras esant 300 ° C temperatūrai, o heksazilanas Si 6 H 14 lėtai suyra net esant normalios temperatūros... Susilietus su deguonimi, silanai lengvai oksiduojasi, o kai kurie iš jų, pavyzdžiui, monozilanas SiH 4, savaime užsidega esant -180 ° C temperatūrai. Silanai lengvai hidrolizuojami į silicio dioksidą ir vandenilį:

SiH 4 + 2H 2 0 = SiO 2 + 4H 2

Aukštesniems silanams šis procesas vyksta skilimo metu

jungtys - 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 + 6Н 3 О = 3SiO 2 + 10Н 2

Esant šarminių šarmų, hidrolizavus silonus, susidaro atitinkamo šarminio metalo ir vandenilio silikatas:

SiH 4 + 2NaOH + H 2 0 = Na 2 Si0 3 + 4H 2

SILIKONO HALOGENAI

Halogenosilanai taip pat priklauso dvejetainiams silicio junginiams. Kaip ir silicio hidridai - silanai - jie sudaro homologinę seriją cheminiai junginiai, kuriame halogenido atomai yra tiesiogiai prijungti prie silicio atomų, sujungtų pavienėmis jungtimis

ir taip toliau tinkamo ilgio grandinėmis. Dėl šio panašumo halogenosilanai gali būti laikomi produktais, pakeičiant vandenilį silanuose atitinkamu halogenu. Šiuo atveju pakeitimas gali būti visiškas arba neišsamus. Pastaruoju atveju gaunami halogeninti silanų dariniai. Chlorosilanas Si 25 Cl 52. Iki šiol laikomas aukščiausiu žinomu halogenozilanu. Halogenosilanai ir jų halogenų dariniai gamtoje nėra grynos formos ir gali būti gauti tik dirbtinėmis priemonėmis.

1. Tiesioginis elementinio silicio sujungimas su halogenais. Pavyzdžiui, SiCl 4 gaunamas iš ferosilicio, kuriame yra nuo 35 iki 50% silicio, 350–500 ° C temperatūroje apdorojant jį sausu chloru. Šiuo atveju pagal reakcijos lygtį SiCl 4 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 chlorinant silicio dioksido ir kokso mišinį aukštoje temperatūroje. Reakcija vyksta pagal schemą

SiO 2 + 2C = Si + 2CO

Si + 2C1 2 = SiC1 4

SiO 2 + 2C + 2Cl 2 = 2CO + SiCl 4

Tetrabromosilanas gaunamas bromuojant raudonojoje kaitoje elementinio silicio su 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 aukštesnio laipsnio silanus galima formuoti kartu su tetrazilanais. Pavyzdžiui, chlorinant magnio silicidą susidaro 80% SiCl 4, 20% SiCl 6 ir 0,5-1% Si 3 Cl 8; chlorinant kalcio silicidą, reakcijos produktų sudėtis išreiškiama taip: 65% SiC1 4; 30% Si2CI6; 4% Si 3 Cl 8.

2. Silanų halogeninimas vandenilio halogenidais, esant katalizatoriams A1Br 3 esant aukštesnei nei 100 ° C temperatūrai. Reakcija vyksta pagal schemą

SiH 4 + HBg = SiH 3 Br + H 2

SiН 4 + 2НВг = SiH 2 Br 2 + 2H 2

3. Silanų halogeninimas chloroformu, dalyvaujant AlCl 3 katalizatoriams:

Si 3 H 8 + 4СНС1 3 = Si 3 H 4 Cl 4 + 4СН 2 С1 3

Si 3 H 8 + 5СССl 3 = Si 3 Н 3 С1 5 + 5СН 2 С1 2

4. Silicio tetrafluoridas gaunamas vandenilio fluorido rūgštimi veikiant silicio dioksidą:

SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 0

5. Kai kuriuos polihalogenosilanus galima gauti iš paprasčiausių halogenosilanų halogeninant juos atitinkamu halogenidu. Pavyzdžiui, tetraiodozilanas uždarytame mėgintuvėlyje 200–300 ° C temperatūroje, reaguodamas su sidabru, išskiria heksaiodisilaną.

Jodozilanus galima gauti sąveikaujant jodui su silanais terpėje anglies tetrachloridas arba chloroformas v katalizatoriaus AlI 3 buvimas silano sąveikoje su vandenilio jodidu

Halogenosilanai yra mažiau stiprūs nei panašios struktūros halogeninti angliavandeniliai. Jie lengvai hidrolizuojami, sudarydami silikagelį ir halogeno rūgštį:

SiCl 4 + 2H 2 O = Si0 2 + 4HCl

Paprasčiausi halogenosilanų atstovai yra SiF 4, SiCl 4, SiBr 4 ir SiI 4. Iš jų technologijoje daugiausia naudojamas tetrafluorosilanas ir tetrachlorozilanas. Tetrafluorosilanas SiF 4 yra bespalvės aštraus kvapo dujos, rūko ore, hidrolizuojasi į silicio fluorido rūgštį ir silikagelį. SiF 4 gaunamas vandenilio fluorido rūgštimi veikiant silicio dioksidą pagal reakcijos lygtį

SiО 2 + 4HF = SlF 4 + 2H 2 0

Pramoninei gamybai. SiF 4 naudojamas fluorespektorius CaF 2, silicio dioksidas SiO 2 ir sieros rūgštis H 2 SO 4. Reakcija vyksta dviem etapais:

2CaF 2 + 2H 3 SO 4 = 2CaSO 4 + 4HF

SiO 2 + 4HF = 2H 2 O + SiF 4

2CaF 2 + 2H 2 S0 4 + SiO 2 = 2CaSO 4 + 2H 2 O + SiF 4

Dujinė būsena ir kintamumas tetrafluorosilane naudojamas kalkių natrio silikatiniams stiklams ėsdinti vandenilio fluoridu. Kai vandenilio fluoridas sąveikauja su stiklu, susidaro tetrafluorosilanas, kalcio fluoridas, natrio fluoridas ir vanduo. Lakiantis tetrafluorosilanas išlaisvina naujus gilesnius stiklo sluoksnius, kad galėtų reaguoti su vandenilio fluoridu. Reakcijos vietoje lieka CaF 2 ir NaF, kurie ištirpsta vandenyje ir taip atlaisvina prieigą prie vandenilio fluorido, kad galėtų toliau prasiskverbti į šviežiai nuluptą stiklo paviršių. Išgraviruotas paviršius gali būti matinis arba skaidrus. Matinis ėsdinimas gaunamas, kai dujinis vandenilio fluoridas veikia stiklą, skaidrus - ėsdinant vandeniniais vandenilio fluorido rūgšties tirpalais. Jei tetrafluorosilanas patenka į vandenį, H 2 SiF 6 ir silicio dioksidas gaunami gelio pavidalu:

3SiF 4 + 2H 2 O = 2H 2 SiF 6 + Si0 2

Hidrofluoro silicio rūgštis yra viena iš stiprių dvibazių rūgščių, negauta laisvoje būsenoje; išgarinus ji suskyla 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 šarminio metalo 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
ir veda prie silikato susidarymo:

SiO 2 + 2NaOH = Na 2 SiO 3 + H 2 O

Fluoro silicio rūgšties druskos vadinamos silikofluoridais arba fluatais. Šiuo metu žinomi silicio dioksido fluoridai Na, H, Rb, Cs, NH 4, Cu, Ag, Hg, Mg, Ca, Sr, Ba, Cd, Zn, Mn, Ni, Co, Al, Fe, Cr, Pb ir kt.

Įvairių tikslų technologijoje naudojami natrio silikofluoridai 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. fluoridai turi antiseptinių ir sandarinimo savybių; tuo pat metu jie yra antipirenai. Dėl šios priežasties jie naudojami medienai impregnuoti, kad būtų išvengta priešlaikinio skilimo ir apsaugota nuo uždegimo gaisro atveju. Statybiniai dirbtiniai ir natūralūs akmenys taip pat yra įmirkyti silicio fluoridais, kad juos sutankintų. Įmirkymo esmė slypi tame, kad silicio fluorido tirpalas, prasiskverbiantis į akmens poras ir įtrūkimus, reaguoja su kalcio karbonatu ir kai kuriais kitais junginiais ir sudaro netirpias druskas, kurios kaupiasi porose ir jas užsandarina. Tai žymiai padidina akmens atsparumą atmosferos poveikiui. Medžiagos, kuriose iš viso nėra kalcio karbonato arba jo yra mažai, iš anksto apdorojamos avanfluatais, t.y. medžiagos, kurių sudėtyje yra ištirpusių kalcio druskų, šarminių metalų silikatų ir kitų medžiagų, galinčių sudaryti netirpias nuosėdas. Kaip fluatai naudojami silicio fluoridai iš magnio, cinko ir aliuminio. Sklandymo procesą galima pavaizduoti taip:

MgSiF 6 + 2СаСО 3 = MgF 2 + 2CaF 2 + SiO 2 + 2СО 2

ZnSiF 6 + ЗСаС0 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 silicio fluoridai gaunami sąveikaujant hidrofluoro silicio rūgščiai su šių metalų druskų tirpalais:

2NaCl + H 2 SiF 6 = Na 2 SlF 6 + 2HC1

Tai želatinos nuosėdos, kurios tirpsta vandenyje ir praktiškai netirpsta absoliučiame alkoholyje. Todėl jie naudojami kiekybinėje analizėje silicio dioksidui nustatyti tūriniu metodu. Techniniais tikslais naudojamas natrio silikofluoridas, kuris gaunamas baltų miltelių pavidalu kaip šalutinis produktas gaminant superfosfatą. Kriolitas 3NaF٠AlF 3 susidaro iš Na 2 SiF 6 ir A1 2 O 3 mišinio 800 ° C temperatūroje, kuris plačiai naudojamas dantų cementams gaminti ir yra geras duslintuvas tiek gaminant stiklą, tiek gaminant nepermatomas glazūras ir emaliai.

Natrio silikofluoridas kaip vienas iš komponentų yra įtrauktas į chemiškai atsparių glaistų, pagamintų ant skysto stiklo, sudėtį:

Na 2 SiF 6 + 2Na 2 SiO 3 = 6NaF + 3SiO 2

Šios reakcijos metu išsiskiriantis silicio dioksidas sukietėjusiam glaistui suteikia cheminį atsparumą. Tuo pačiu metu Na 2 SiF 6 yra kietėjimo greitintuvas. Natrio silikofluoridas taip pat naudojamas kaip mineralizatorius žaliaviniuose mišiniuose gaminant cementus.

Tetrachlorosilane SiCl 4 yra bespalvis, dūmantis ore lengvai hidrolizuojamas skystis, gaunamas chlorinant karborundą arba ferosilicidą, veikiant silanams aukštoje temperatūroje.

Tetrachlorosilanas yra pagrindinė daugelio silicio organinių junginių gamybos medžiaga.

Tetrabromosilane SiBr 4 yra bespalvis, ore tvyrantis oras, lengvai hidrolizuojamas ant SiO 2 ir HBr skysčio, gaunamas karštai karštoje temperatūroje, kai bromo garai praeina per įkaitintą elementinį silicį.

Tetraiodsilane SiI 4 yra balta kristalinė medžiaga, gaunama praleidžiant jodo garų ir anglies dioksido mišinį per kaitinamąjį elementinį silicį.

Silicio boridai ir nitridai

Silicio boridai yra silicio ir boro junginiai. Šiuo metu yra dvi silicio jungtys: silicio triboridas B 3 Si ir silicio heksaboridas B 6 Si. Tai labai kietos, chemiškai atsparios ir ugniai atsparios medžiagos. Jie gaunami suliejant elektros srovė smulkiai sumaltą mišinį, susidedantį iš 5 masės %. įskaitant elementinį silicį ir 1 masę. h. boro. Sutirštėjusi masė valoma išlydytu kalio karbonatu. G.M.Samsonovas ir V.P.Latševas gavo silicio triboridą karštu spaudimu 1600-1800 ° C temperatūroje.

Silicio triboridas su pl. 2,52 g / cm 3 sudaro juodos plokštelės
rombiniai kristalai, permatomi
plonu sluoksniu geltonai rudais tonais. Silicio heksaboridas su pl.
2,47 g / cm 3 gaunamas nepermatomų nepermatomų nepermatomų grūdelių pavidalu
stipri forma.

Silicio boridai tirpsta maždaug 2000 ° C temperatūroje, tačiau net ir aukštoje temperatūroje oksiduojasi labai lėtai. Tai leidžia juos naudoti kaip specialius ugniai atsparius elementus. Silicio boridų kietumas yra labai didelis, ir šiuo atžvilgiu jie yra artimi karborundui.

Silicio azoto junginiai vadinami silicio nitridais. Yra 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, kalcinuoto gryno azoto atmosferoje. 1400-1500 ° C:

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 esant aukštesnei nei 1900 ° C temperatūrai. Silicio nitridas hidrolizuojamas išskiriant silicio dioksidą ir amoniaką:

Si 3 N 4 + 6H 2 O = 3SiO 2 + 4NH 3

Kaitinant, koncentruota sieros rūgštis lėtai skaido Si 3 N 4, o praskiesta hidrofluoro silicio rūgštis - stipriau.

Silicio nitridas, kurio sudėtis Si 2 N 3, taip pat gaunamas veikiant azotą aukštoje temperatūroje elementariam siliciui arba anglies-azoto-siliciui C 2 Si 2 N + N 2 = 2C + Si2N 3.

Be dvejetainių silicio junginių su azotu, šiuo metu yra žinoma daug kitų sudėtingesnių junginių, pagrįstų 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.

BENDROSIOS SĄVOKOS