Eden najpogostejših elementov v naravi je silicij ali silicij. Tako razširjena naselbina govori o pomenu in pomenu te snovi. To so hitro razumeli in se naučili ljudje, ki so se naučili pravilno uporabljati silicij za svoje namene. Njegova uporaba temelji na posebnih lastnostih, o katerih bomo govorili naprej.
Silicij - kemični element
Če ta element označite po položaju v periodičnem sistemu, lahko ugotovite naslednje pomembne točke:
- Serijska številka je 14.
- Obdobje je tretji manjši.
- Skupina - IV.
- Podskupina je glavna.
- Struktura zunanje elektronske lupine je izražena s formulo 3s 2 3p 2.
- Element silicija je označen s kemijskim simbolom Si, ki se izgovarja "silicij".
- Oksidacija navaja, da kaže: -4; +2; +4.
- Valenca atoma je IV.
- Atomska masa silicija je 28.086.
- V naravi obstajajo trije stabilni izotopi tega elementa z masnimi številkami 28, 29 in 30.
Tako je s kemijskega vidika atom silicija dovolj preučen element in opisane so bile številne njegove različne lastnosti.
Zgodovina odkritja
Ker so v naravi različne spojine zadevnega elementa zelo priljubljene in množične po vsebini, so ljudje že od antičnih časov uporabljali in poznali lastnosti mnogih izmed njih. Čisti silicij dolgo časa v kemiji ostal onkraj človeškega znanja.
Najbolj priljubljene spojine, ki so jih v vsakdanjem življenju in industriji uporabljali narodi starih kultur (Egipčani, Rimljani, Kitajci, Rusiči, Perzijci in drugi), so bili dragi in okrasni kamni na osnovi silicijevega oksida. Tej vključujejo:
- opal;
- rhinestone;
- topaz;
- krizopraz;
- oniks;
- kalcedon in drugi.
Tudi v starih časih je bilo običajno uporabljati kremen v gradbeništvu. Elementarni silicij pa je ostal neodkrit do 19. stoletja, čeprav so ga številni znanstveniki zaman poskušali izolirati od različne povezave pri tem uporabite katalizatorje, visoke temperature in celo električni tok. To so tako bistri umi, kot so:
- Karl Scheele;
- Gej Lussac;
- Thenar;
- Humphrey Davy;
- Antoine Lavoisier.
Jens Jacobs Berzelius je leta 1823 uspel pridobiti silicij v čisti obliki. Za to je izvedel poskus fuzije hlapov silicijevega fluorida in kovinskega kalija. Posledično je bila pridobljena amorfna sprememba zadevnega elementa. Isti znanstvenik je za odprti atom predlagal latinsko ime.
Malo kasneje, leta 1855, je drugemu znanstveniku - Saint Clair -Deville - uspelo sintetizirati drugo alotropno sorto - kristalni silicij. Od takrat se je znanje o tem elementu in njegovih lastnostih zelo hitro razvijalo. Ljudje so spoznali, da ima edinstvene lastnosti, ki jih je mogoče zelo inteligentno uporabiti za zadovoljevanje lastnih potreb. Zato je danes eden najbolj zahtevnih elementov v elektroniki in tehnologiji silicij. Njegova uporaba letno širi svoje meje.
Rusko ime za atom je leta 1831 dal znanstvenik Hess. To je tisto, kar se je utrdilo do danes.
Silicij je po številu v naravi na drugem mestu po kisiku. Njegov odstotek v primerjavi z drugimi atomi v sestavi skorja- 29,5%. Poleg tega sta ogljik in silicij dva posebna elementa, ki lahko med seboj povezujeta. Zato je za slednje znanih več kot 400 različnih naravnih mineralov, v sestavi katerih je v litosferi, hidrosferi in biomasi.
Kje natančno najdemo silicij?
- V globokih plasteh tal.
- V kamninah, nanosih in masivih.
- Na dnu vodnih teles, zlasti morij in oceanov.
- V rastlinah in morskem življenju v živalskem svetu.
- Pri ljudeh in kopenskih živalih.
Opredelimo lahko več najpogostejših mineralov in kamnin, med drugim veliko število prisoten je silicij. Njihova kemija je takšna, da masna vsebnost čistega elementa v njih doseže 75%. Natančna številka pa je odvisna od vrste materiala. Torej, kamnine in minerali, ki vsebujejo silicij:
- feldspars;
- sljuda;
- amfiboli;
- opali;
- kalcedon;
- silikati;
- peščenjaki;
- aluminosilikati;
- gline in drugi.
Silikon, ki se kopiči v lupinah in zunanjih okostjih morskih živali, sčasoma tvori močne usedline silicijevega dioksida na dnu rezervoarjev. Je eden od naravnih virov tega elementa.
Poleg tega je bilo ugotovljeno, da lahko silicij obstaja v čistem naravnem stanju - v obliki kristalov. Toda takšne depozite so zelo redke.
Fizikalne lastnosti silicija
Če obravnavani element označimo z množico fizikalne in kemijske lastnosti, najprej je treba določiti fizikalne parametre. Tu je nekaj glavnih:
- Obstaja v obliki dveh alotropnih sprememb - amorfne in kristalne, ki se razlikujejo po vseh lastnostih.
- Kristalna rešetka je zelo podobna diamantni, ker sta ogljik in silicij v tem pogledu praktično enaka. Vendar je razdalja med atomi različna (silicija ima več), zato je diamant veliko trši in močnejši. Vrsta rešetke - kubična na sredini.
- Snov je zelo krhka; pri visokih temperaturah postane plastična.
- Tališče je 1415˚С.
- Vrelišče je 3250˚С.
- Gostota snovi je 2,33 g / cm3.
- Barva spojine je srebrno siva z značilnim kovinskim sijajem.
- Ima dobre polprevodniške lastnosti, ki jih je mogoče spreminjati z dodatkom nekaterih sredstev.
- Netopen v vodi, organskih topilih in kislinah.
- Topen v alkalijah.
Navedene fizikalne lastnosti silicija omogočajo ljudem, da z njim manipulirajo in ga uporabljajo za ustvarjanje različnih izdelkov. Tako na primer uporaba čistega silicija v elektroniki temelji na lastnostih polprevodnikov.
Kemijske lastnosti
Kemijske lastnosti silicija so močno odvisne od reakcijskih pogojev. Če govorimo o standardnih parametrih, morate označiti zelo nizko aktivnost. Tako kristalinični kot amorfni silicij sta zelo inertna. Ne delujejo niti z močnimi oksidanti (razen fluora) niti z močnimi redukcijskimi sredstvi.
To je posledica dejstva, da na površini snovi v trenutku nastane oksidni film SiO 2, ki preprečuje nadaljnje interakcije. Lahko nastane pod vplivom vode, zraka, hlapov.
Če spremenite standardne pogoje in silicij segrejete na temperaturo nad 400 ° C, se bo njegova kemična aktivnost močno povečala. V tem primeru se bo odzval z:
- kisik;
- vse vrste halogenov;
- vodik.
Z nadaljnjim zvišanjem temperature je pri interakciji z borom, dušikom in ogljikom možna tvorba produktov. Karborund - SiC je še posebej pomemben, saj je dober abrazivni material.
Prav tako Kemijske lastnosti silicij je mogoče jasno zaslediti v reakcijah s kovinami. V zvezi z njimi je oksidant, zato se izdelki imenujejo silicidi. Podobne spojine so znane po:
- alkalna;
- alkalna zemlja;
- prehodne kovine.
Spojina, pridobljena s fuzijo železa in silicija, ima nenavadne lastnosti. Imenuje se ferosilicijeva keramika in se uspešno uporablja v industriji.
Silicij ne sodeluje s kompleksnimi snovmi, zato se lahko od vseh njihovih sort raztopi le v:
- aqua regia (mešanica dušikove in klorovodikove kisline);
- kavstične alkalije.
V tem primeru mora biti temperatura raztopine najmanj 60˚С. Vse to še enkrat potrjuje fizična podlaga snovi - diamantu podobna stabilna kristalna rešetka, ki ji daje trdnost in inertnost.
Metode pridobivanja
Pridobivanje silicija v čisti obliki je ekonomsko precej drag postopek. Poleg tega vsaka metoda zaradi svojih lastnosti daje le 90-99% čistega izdelka, nečistoče v obliki kovin in ogljika pa ostajajo enake. Zato samo pridobivanje snovi ni dovolj. Prav tako ga je treba kakovostno očistiti pred tujimi elementi.
Na splošno se proizvodnja silicija izvaja na dva glavna načina:
- Od beli pesek, ki je čisti silicijev oksid SiO 2. Pri žganju z aktivnimi kovinami (najpogosteje z magnezijem) nastane prosti element v obliki amorfne modifikacije. Čistost te metode je visoka, izdelek dobimo z 99,9% donosom.
- Bolj razširjena metoda v industrijskem obsegu je sintranje staljenega peska s koksom v specializiranih termičnih pečeh. Ta metoda je razvil ruski znanstvenik N. N. Beketov.
Nadaljnja predelava je sestavljena iz izpostavljanja izdelkov čistilnim metodam. Za to se uporabljajo kisline ali halogeni (klor, fluor).
Amorfni silicij
Karakterizacija silicija bo nepopolna, če ne upoštevamo vsake njegove alotropne spremembe ločeno. Prva je amorfna. V tem stanju je snov, ki jo obravnavamo, rjavo-rjav prah, fino razpršen. Ima visoko stopnjo higroskopnosti, pri segrevanju kaže precej visoko kemijsko aktivnost. V standardnih pogojih lahko deluje le z najmočnejšim oksidantom - fluorom.
Ni povsem pravilno imenovati amorfni silicij neke vrste kristalni silicij. Njena mreža kaže, da je ta snov le oblika fino razpršenega silicija, ki obstaja v obliki kristalov. Zato so te spremembe kot ena in ista spojina.
Vendar se njihove lastnosti razlikujejo, zato je običajno govoriti o alotropiji. Sam amorfni silicij ima visoko sposobnost absorpcije svetlobe. Poleg tega je pod določenimi pogoji ta kazalnik večkrat višji kot pri kristalni obliki. Zato se uporablja v tehnične namene. V obravnavani obliki (prah) se spojina zlahka nanese na katero koli površino, naj bo to plastika ali steklo. Zato je amorfni silicij tako primeren za uporabo. Aplikacija temelji na različnih velikostih.
Čeprav je obraba baterij te vrste precej hitra, kar je povezano z odrgnino tankega filma snovi, pa uporaba in povpraševanje le naraščata. Konec koncev, tudi v kratki življenjski dobi sončni kolektorji na osnovi amorfnega silicija lahko oskrbujejo z energijo celotna podjetja. Poleg tega je proizvodnja take snovi brez odpadkov, zaradi česar je zelo ekonomična.
To spremembo dobimo z redukcijo spojin z aktivnimi kovinami, na primer natrijem ali magnezijem.
Kristalni silicij
Srebrno siva sijoča sprememba zadevnega elementa. Ta oblika je najpogostejša in najbolj zahtevana. To je posledica nabora kakovostnih lastnosti, ki jih ima ta snov.
Značilnost silicija s kristalno rešetko vključuje razvrstitev njegovih vrst, saj jih obstaja več:
- Elektronska kakovost - najčistejša in najvišja kakovost. Ta vrsta se v elektroniki uporablja za ustvarjanje posebej občutljivih naprav.
- Sončna kakovost. Že samo ime določa področje uporabe. Je tudi silicij dokaj visoke čistosti, katerega uporaba je potrebna za ustvarjanje kakovostnih in dolgotrajnih sončnih celic. Fotonapetostni pretvorniki na osnovi kristalne strukture so kakovostnejši in odpornejši proti obrabi kot tisti, ki so nastali z amorfno modifikacijo z nanašanjem na različne vrste podlag.
- Tehnični silicij. Ta sorta vključuje tiste vzorce snovi, ki vsebujejo približno 98% čistega elementa. Vse ostalo gre za različne vrste nečistoč:
- aluminij;
- klor;
- ogljik;
- fosfor in drugi.
Slednja vrsta obravnavane snovi se uporablja za pridobivanje silicijevih polikristalov. Za to se izvajajo procesi prekristalizacije. Posledično se glede čistosti pridobijo takšni izdelki, ki jih lahko pripišemo skupinam sončne in elektronske kakovosti.
Polisicij je po svoji naravi vmesni produkt med amorfno in kristalno modifikacijo. S to možnostjo je lažje delati, bolje je obdelati in očistiti s fluorom in klorom.
Dobljene izdelke lahko razvrstimo na naslednji način:
- več silicija;
- monokristalna;
- profilirani kristali;
- silikonski ostanki;
- tehnični silicij;
- proizvodni odpadki v obliki drobcev in ostankov snovi.
Vsak od njih najde uporabo v industriji in ga človek v celoti uporablja. Zato se tisti, ki se nanašajo na silicij, štejejo za brez odpadkov. To bistveno zmanjša njegove ekonomske stroške, hkrati pa ne vpliva na kakovost.
Uporaba čistega silicija
Proizvodnja silicija v industriji je dobro uveljavljena, obseg pa je precej velik. To je posledica dejstva, da je ta element, čist in v obliki različnih spojin, razširjen in povpraševan v različnih vejah znanosti in tehnologije.
Kje se uporablja čisti kristalinični in amorfni silicij?
- V metalurgiji kot zlitinski dodatek, ki lahko spremeni lastnosti kovin in njihovih zlitin. Tako se uporablja pri taljenju jekla in železa.
- Za izdelavo čistejše različice - polisilicija se porabijo različne vrste snovi.
- Silicijeve spojine z je cela kemična industrija, ki je danes postala še posebej priljubljena. Magnezije iz silicijevega silicija se uporabljajo v medicini, pri izdelavi posode, orodja in še veliko več.
- Izdelava različnih sončnih kolektorjev. Ta način pridobivanja energije je eden najbolj obetavnih v prihodnosti. Okolju prijazna, ekonomsko donosna in odporna proti obrabi so glavne prednosti takšne proizvodnje električne energije.
- Silicij za vžigalnike obstaja že zelo dolgo. Že v starih časih so ljudje pri prižiganju ognja uporabljali kremen za ustvarjanje iskre. To načelo je osnova za proizvodnjo vžigalnikov različnih vrst. Danes obstajajo vrste, pri katerih kremen nadomešča zlitina določene sestave, kar daje še hitrejši rezultat (iskrica).
- Elektronika in sončna energija.
- Izdelava ogledal v plinskih laserskih napravah.
Tako ima čisti silicij veliko prednosti in posebnih lastnosti, ki omogočajo njegovo uporabo pri ustvarjanju pomembnih in potrebnih izdelkov.
Uporaba silicijevih spojin
Poleg preproste snovi se uporabljajo tudi različne silicijeve spojine, in to zelo široko. Obstaja cela industrija, imenovana silikatna. Prav ona temelji na uporabi različne snovi ki vključujejo ta neverjeten element. Kaj so te spojine in katere od njih nastajajo?
- Kremen ali rečni pesek - SiO 2. Uporablja se za izdelavo gradbenih in dekorativnih materialov, kot sta cement in steklo. Vsi vedo, kje se ti materiali uporabljajo. Nobena konstrukcija ni popolna brez teh sestavin, kar potrjuje pomen silicijevih spojin.
- Silikatna keramika, ki vključuje materiale, kot so lončena posoda, porcelan, opeka in izdelki na njihovi osnovi. Te komponente se uporabljajo v medicini, pri izdelavi posode, okrasnih okraskov, gospodinjskih predmetov, v gradbeništvu in na drugih gospodinjskih področjih človeške dejavnosti.
- - silikoni, silikageli, silikonska olja.
- Silikatno lepilo - uporablja se kot pisalni material, v pirotehniki in gradbeništvu.
Silicij, katerega cena se na svetovnem trgu razlikuje, vendar ne prestopi od vrha do dna oznake 100 rubljev Ruske federacije za kilogram (na kristalinično), je zahtevana in dragocena snov. Seveda so tudi spojine tega elementa razširjene in uporabne.
Biološka vloga silicija
Z vidika pomena za telo je silicij pomemben. Njegova vsebina in porazdelitev v tkivih je naslednja:
- 0,002% - mišice;
- 0,000017% - kost;
- kri - 3,9 mg / l.
Vsak dan naj bi notri prišel približno en gram silicija, sicer se bodo začele razvijati bolezni. Med njimi ni smrtnih žrtev, vendar dolgotrajno silicijevo stradanje vodi do:
- izguba las;
- nastanek akne in akne;
- krhkost in krhkost kosti;
- enostavna prepustnost kapilar;
- utrujenost in glavoboli;
- pojav številnih modric in modric.
Za rastline je silicij pomemben element v sledovih, potreben za normalno rast in razvoj. Poskusi na živalih so pokazali, da ti posamezniki rastejo bolje, če dnevno zaužijejo zadostno količino silicija.
Kemična priprava za ZNO in DPA
Kompleksna izdaja
I. DEL
SPLOŠNA KEMIJA
KEMIJA ELEMENTOV
Uporaba ogljika in silicija
Ogljik je eden najbolj iskanih mineralov na našem planetu. Ogljik se večinoma uporablja kot gorivo za energetsko industrijo. Letna proizvodnja premoga na svetu je približno 550 milijonov ton. Poleg uporabe premoga kot nosilca toplote se njegova precejšnja količina predela v koks, ki je potreben za pridobivanje različne kovine... Za vsako tono železa, pridobljenega s postopkom plavža, se porabi 0,9 tone koksa. Aktivno oglje se uporablja v medicini za zastrupitve in v plinskih maskah.
Grafit se v velikih količinah uporablja za izdelavo svinčnikov. Dodajanje grafita jeklu poveča njegovo trdoto in odpornost proti obrabi. Tako jeklo se na primer uporablja za proizvodnjo batov, ročičnih gredi in nekaterih drugih mehanizmov. Sposobnost grafitne strukture, da se odstrani, omogoča uporabo kot zelo učinkovito mazivo pri zelo visokih temperaturah (približno +2500 ° C).
Grafit ima še eno zelo pomembno lastnost - je učinkovit moderator toplotnih nevtronov. Ta lastnost se uporablja v jedrski reaktorji... Pred kratkim so začeli uporabljati plastiko, v katero je kot polnilo dodan grafit. Lastnosti takšnih materialov jim omogočajo uporabo za proizvodnjo številnih pomembnih naprav in mehanizmov.
Diamanti se uporabljajo kot dober trd material za izdelavo mehanizmov, kot so brusne plošče, steklorezniki, vrtalne naprave in druge naprave, ki zahtevajo visoko trdoto. Lepo rezani diamanti se uporabljajo kot drag nakit, imenovan diamanti.
Fulerene so odkrili relativno nedavno (leta 1985), zato še niso našli uporabnih aplikacij, vendar znanstveniki že izvajajo raziskave o ustvarjanju nosilcev informacij velike zmogljivosti. Nanocevke se že uporabljajo v različnih nanotehnologijah, na primer pri uvajanju zdravil z uporabo nanodelcev, izdelavi nanoračunalnikov in še veliko več.
Silicij je dober polprevodnik. Iz njega so izdelane različne polprevodniške naprave, kot so diode, tranzistorji, mikrovezja in mikroprocesorji. Vsi sodobni mikroračunalniki uporabljajo procesorje na osnovi silicija. Silicij se uporablja za proizvodnjo sončnih celic, ki lahko pretvarjajo sončno energijo v električno energijo. Poleg tega se silicij uporablja kot legirana komponenta za proizvodnjo visokokakovostnih legiranih jekel.
Diapozitiv 2
Biti v naravi.
Med številnimi kemičnimi elementi, brez katerih obstoj življenja na Zemlji ni mogoč, je glavni ogljik. Več kot 99% ogljika v ozračju je v obliki ogljikovega dioksida. Približno 97% ogljika v oceanih obstaja v raztopljeni obliki (), v litosferi - v obliki mineralov. Osnovni ogljik je v ozračju v majhnih količinah v obliki grafita in diamanta, v tleh pa v obliki oglja.
Diapozitiv 3
Stanje v PSCE. Splošne značilnosti elementov podskupine ogljika.
Glavno podskupino skupine IV periodičnega sistema D. I. Mendelejeva tvori pet elementov - ogljik, silicij, germanij, kositer in svinec. Zaradi dejstva, da se polmer atoma poveča od ogljika do svinca, se poveča velikost atomov, sposobnost vezave elektronov in posledično nekovinske lastnosti oslabijo, hkrati pa se bo povečala enostavnost odboja elektronov.
Diapozitiv 4
Elektronsko inženirstvo
V normalnem stanju imajo elementi te podskupine valenco 2. na isti ravni vsi elektroni zunanje plasti postanejo neparni in valenca se poveča na 4.
Diapozitiv 5
Metode proizvodnje: laboratorijske in industrijske.
Ogljik Nepopolno zgorevanje metana: CH4 + O2 = C + 2H2O Ogljikov monoksid (II) V industriji: Ogljikov monoksid (II) se proizvaja v posebnih pečeh, imenovanih generatorji plina, kot rezultat dveh zaporednih reakcij. V spodnjem delu generatorja plina, kjer je dovolj kisika, pride do popolnega zgorevanja premoga in nastane ogljikov monoksid (IV): C + O2 = CO2 + 402 kJ.
Diapozitiv 6
Ker se ogljikov monoksid (IV) premika od spodaj navzgor, slednji pride v stik z vročim premogom: CO2 + C = CO - 175 kJ. Nastali plin je sestavljen iz prostega dušika in ogljikovega monoksida (II). Ta mešanica se imenuje produkcijski plin. V generatorjih plina vodna para včasih piha skozi vroč premog: C + H2O = CO + H2 - Q, "CO + H2" - vodni plin. V laboratoriju: Delovanje na mravljično kislino s koncentrirano žveplovo kislino, ki veže vodo: HCOOH H2O + CO.
Diapozitiv 7
Ogljikov monoksid (IV) V industriji: Stranski proizvod pri proizvodnji apna: CaCO3 CaO + CO2. V laboratoriju: Ko kisline reagirajo s kredo ali marmorjem: CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O. Karbidi Karbidi se pridobivajo z žganjem kovin ali njihovih oksidov s premogom.
Diapozitiv 8
Ogljikova kislina Pridobljena z raztapljanjem ogljikovega monoksida (IV) v vodi. Ker je ogljikova kislina zelo nestabilna spojina, je ta reakcija reverzibilna: CO2 + H2O H2CO3. Silicij V industriji: Pri segrevanju mešanice peska in premoga: 2C + SiO2Si + 2CO. V laboratoriju: Ko mešanica čistega peska medsebojno deluje z magnezijevim prahom: 2Mg + SiO2 2MgO + Si.
Diapozitiv 9
Silicijeva kislina Pridobljena z delovanjem kislin na raztopine njenih soli. Hkrati izpade v obliki želatinaste oborine: Na2SiO3 + HCl 2NaCl + H2SiO3 2H + + SiO32- H2SiO3
Diapozitiv 10
Alotropne modifikacije ogljika.
Ogljik obstaja v treh alotropnih modifikacijah: diamant, grafit in karbin.
Diapozitiv 11
Grafit.
Mehki grafit ima večplastno strukturo. Neprozorna, siva s kovinskim sijajem. Zaradi prisotnosti mobilnih elektronov zelo dobro prevaja električni tok. Drseče na otip. Ena najbolj mehkih trdnih snovi. Slika 2 Model grafitne rešetke.
Diapozitiv 12
Diamant.
Diamant je najtrša naravna snov. Diamantni kristali so zelo cenjeni tako kot tehnični material kot kot dragocen kos nakita. Dobro poliran diamant je diamant. Odbija žarke svetlobe, iskri s čistimi, živahnimi barvami mavrice. Največji diamant, ki so ga kdaj našli, tehta 602 g, dolg je 11 cm, širok 5 cm, visok 6 cm. Ta diamant so našli leta 1905 in nosi ime "Callian". Slika 1 Model diamantne rešetke.
Diapozitiv 13
Carbyne in Mirror Carbon.
Carbyne je globok črni prah, ki ga razpršijo večji delci. Karbin je najbolj termodinamično stabilna oblika elementarnega ogljika. Zrcalni ogljik ima večplastno strukturo. Eden od kritične lastnosti zrcalni ogljik (razen trdote, odpornosti na visoke temperature itd.) - njegova biološka združljivost z živimi tkivi.
Diapozitiv 14
Kemijske lastnosti.
Alkalije pretvarjajo silicij v soli silicijeve kisline z razvojem vodika: Si + 2KOH + H2O = K2SiO3 + 2H2 Ogljik in silicij reagirata z vodo le pri visokih temperaturah: C + H2O ¬ CO + H2 Si + 3H2O = H2SiO3 + 2H2 Ogljik, v v nasprotju s silicijem deluje neposredno z vodikom: C + 2H2 = CH4
Diapozitiv 15
Karbidi.
Spojine ogljika s kovinami in drugimi elementi, ki so elektropozitivni na ogljik, imenujemo karbidi. Pri interakciji aluminijevega karbida z vodo nastane metan Al4C3 + 12H2O = 4Al (OH) 3 + 3CH4 Pri interakciji kalcijevega karbida z vodo acetilen: CaC2 + 2H2O = Ca (OH) 2 + C2H2
Kratka primerjalna značilnost elementov ogljik in silicij je predstavljena v tabeli 6.
Tabela 6
Primerjalne značilnosti ogljika in silicija
| Primerjalna merila | Ogljik - C | Silicij - Si |
| mesto v periodnem sistemu kemičnih elementov | , 2. obdobje, IV skupina, glavna podskupina | , 3. obdobje, IV skupina, glavna podskupina |
| elektronska konfiguracija atomov |  |
|
| zmožnosti valence | II - v mirujočem stanju IV - v vzbujenem stanju | |
| možna oksidacijska stanja |  , ,
, , ,
|  ,
|
| višji oksid | , kislo | , kislo |
| višji hidroksid | - šibka nestabilna kislina | () ali - šibka kislina, ima polimerno strukturo |
| vodikova spojina | - metan (ogljikovodik) | - silan, nestabilen |
Ogljik... Alotropija je značilna za ogljikov element. Ogljik obstaja v obliki naslednjih preprostih snovi: diamant, grafit, karbin, fuleren, od katerih je samo grafit termodinamično stabilen. Premog in saje lahko obravnavamo kot amorfne sorte grafita.
Grafit je ognjevzdržen, nizke hlapnosti, kemično inerten pri običajnih temperaturah, je neprosojna, mehka snov, šibko prevodni tok. Struktura grafita je večplastna.
Alamaz je izjemno trda, kemično inertna (do 900 ° C) snov, ne prevaja toka in ne prevaja toplote dobro. Struktura diamanta je tetraedrična (vsak atom v tetraedru je obdan s štirimi atomi itd.). Zato je diamant najpreprostejši polimer, katerega makromolekula je sestavljena le iz atomov ogljika.
Carbin ima linearna struktura(–Carbyne, polyyne) ali (–carbyne, polyene). Je črni prah s polprevodniškimi lastnostmi. Pod vplivom svetlobe se električna prevodnost karabina poveča in pri temperaturi 
karbin se pretvori v grafit. Kemično bolj reaktiven kot grafit. Sintetiziran je bil v začetku 60. let 20. stoletja, kasneje so ga odkrili v nekaterih meteoritih.
Fuleren je alotropna modifikacija ogljika, ki jo tvorijo molekule, ki imajo strukturo "nogometne žoge". Sintetizirane so bile molekule in drugi fulereni. Vsi fulereni so zaprte strukture ogljikovih atomov v hibridnem stanju. Nehibridizirani elektroni vezi so delokalizirani kot v aromatskih spojinah. Kristali fulerena pripadajo molekularni tip.
Silicij... Za silicij vezi niso značilne, obstoj v hibridnem stanju ni značilen. Zato obstaja samo ena stabilna alotropna modifikacija silicija, katere kristalna rešetka je podobna diamantni. Silicij - trd (trdnost po Mohsovi lestvici 7), ognjevzdržen ( 
), zelo krhka snov temno sive barve s kovinskim sijajem v standardnih pogojih - polprevodnik. Kemična aktivnost je odvisna od velikosti kristalov (grobi kristalinični so manj aktivni kot amorfni).
Reaktivnost ogljika je odvisna od alotropne spremembe. Ogljik v obliki diamanta in grafita je precej inerten, odporen na delovanje kislin, alkalij, kar omogoča izdelavo lončkov, elektrod itd. Iz grafita. Ogljik kaže večjo reaktivnost v obliki premoga in saj.
Kristalni silicij je precej inerten, v amorfni obliki je bolj aktiven.
Glavne vrste reakcij, ki odražajo kemijske lastnosti ogljika in silicija, so prikazane v tabeli 7.
Tabela 7
Osnovne kemijske lastnosti ogljika in silicija
| reakcija s | ogljika | reakcija s | silicija | ||
| preproste snovi | kisika |  | kisika |  | |
| halogeni |  | halogeni |  | ||
| siva |  | ogljika |  | ||
| vodik |  | vodik | ne reagira | ||
| kovine |  | kovine |  | ||
| kompleksne snovi | kovinski oksidi |  | alkalije | ||
| pare |  | kisline | ne reagira | ||
| kisline |
Veziva
Veziva – mineralni ali organski gradbeni materiali, ki se uporabljajo za izdelavo betona, pritrditev posameznih elementov gradbenih konstrukcij, hidroizolacijo itd..
Mineralna veziva(MVM) - drobno zmleti praškasti materiali (cementi, mavec, apno itd.), ki nastanejo pri mešanju z vodo (v posameznih primerih- z raztopinami soli, kislin, alkalij) plastična obdelovalna masa, ki se strdi v močno kamnu podobno telo in veže delce trdnih agregatov in ojačitev v monolitno celoto.
Utrjevanje MVM se izvaja zaradi procesov raztapljanja, nastajanja prenasičene raztopine in koloidne mase; slednji delno ali popolnoma kristalizira.
Razvrstitev VMM:
1. hidravlična veziva:
Ko se zmešajo z vodo (mešanje), se strdijo in še naprej ohranjajo ali povečujejo svojo moč v vodi. Ti vključujejo različne cemente in hidravlično apno. Ko se hidravlično apno strdi, CaO sodeluje z vodo in ogljikov dioksid zrak in kristalizacijo nastalega produkta. Uporabljajo se pri gradnji talnih, podzemnih in hidravličnih objektov, izpostavljenih stalni izpostavljenosti vodi.
2. Veziva za zrak:
Ko se pomešajo z vodo, se strdijo in ohranijo svojo moč le na zraku. Sem spadajo veziva v zračnem apnu, mavčno-anhidritni in magnezijevi zraki.
3. veziva, odporna na kisline:
Sestavljeni so predvsem iz kislinsko odpornega cementa, ki vsebuje fino zmleto mešanico kremenčevega peska in; praviloma so zaprti, vodne raztopine natrijevega silikata ali kalija, dolgo časa obdržijo svojo moč, ko so izpostavljeni kislinam. Pri utrjevanju pride do reakcije. Uporabljajo se za proizvodnjo kislinsko odpornih kitov, malt in betonov pri gradnji kemičnih obratov.
4. Avtoklavirana veziva:
Sestavljeni so iz apneno-kremenčevega in apneno-nefelinskega veziva (apno, kremenčev pesek, nefelinsko blato) in se utrdijo pri obdelavi v avtoklavu (6-10 ur, tlak pare 0,9-1,3 MPa). Vključujejo tudi peščene portlandske cemente in druga veziva na osnovi apna, pepela in blata z nizko aktivnostjo. Uporabljajo se pri proizvodnji izdelkov iz silikatnega betona (bloki, silikatne opeke itd.).
5. vezivo fosfatov:
Sestavljeni so iz posebnih cementov; so zaprti s fosforno kislino, da nastane plastična masa, ki se postopoma strdi v monolitno telo in ohrani svojo trdnost pri temperaturah nad 1000 ° C. Običajno se uporabljajo titanov fosfat, cinkov fosfat, aluminofosfat in drugi cementi. Uporabljajo se za izdelavo ognjevzdržne obloge in tesnilnih mas za visokotemperaturno zaščito kovinskih delov in konstrukcij pri proizvodnji ognjevzdržnih betonov itd.
Organska veziva(OBM) - snovi organskega izvora, ki lahko preidejo iz plastičnega v trdno ali nizko plastično stanje zaradi polimerizacije ali polikondenzacije.
V primerjavi z MVM so manj krhki in imajo večjo natezno trdnost. Ti vključujejo izdelke, ki nastanejo pri rafiniranju nafte (asfalt, bitumen), produkte toplotnega razpada lesa (katran), pa tudi sintetične termoreaktivne poliestrske, epoksi, fenol-formaldehidne smole. Uporablja se pri gradnji cest, mostov, tal industrijski prostori, valjani strešni materiali, asfalt-polimer beton itd.
V binarnih spojinah silicija z ogljikom je vsak silicijev atom neposredno vezan na štiri sosednje atome ogljika, ki se nahajajo na ogliščih tetraedra, katerega središče je silicijev atom. Hkrati je vsak ogljikov atom vezan na štiri sosednje atome silicija, ki se nahajajo na ogliščih tetraedra, katerega središče je ogljikov atom ogljika. Ta medsebojna razporeditev silicijevih in ogljikovih atomov temelji na silicijevo-ogljikovi vezi Si- C- in tvori gosto in zelo močno kristalno strukturo.
Trenutno sta znani le dve binarni spojini silicija z ogljikom. To je zelo redek naravni mineral moissanite, ki ga še ni praktična uporaba, in umetno proizveden SiC karborund, ki se včasih imenuje silund, refraks, karbofraks, kristalan itd.
V laboratorijski praksi in tehnologiji se karborund pridobiva z redukcijo silicijevega dioksida z ogljikom v skladu z reakcijsko enačbo
SiO 2 + 3C = 2СО + SiC
Poleg fino zmletega kremena ali čistega kremenovega voda in koksa se sestavi polnitve za proizvodnjo karborunda doda kuhinjska sol in žagovina. Žagovina med streljanjem zrahlja naboj in sol, ki reagira z železovimi in aluminijevimi nečistočami, jih pretvori v hlapne kloride FeCl 3 in A1C1 3, ki se odstranijo iz reakcijske cone pri 1000-1200 ° C. Dejansko se reakcija med silicijevim dioksidom in koksom začne že pri 1150 ° C, vendar poteka zelo počasi. Ko se temperatura dvigne na 1220 ° C, se njena hitrost poveča. V temperaturnem območju od 1220 do 1340 ° C postane eksotermno in se nadaljuje. Kot rezultat reakcije najprej nastane zmes, sestavljena iz najmanjših kristalov in amorfne sorte karborunda. Z zvišanjem temperature na 1800-2000 ° C se zmes prekristalizira in se spremeni v dobro razvito, tabelarno obliko, redko brezbarvno, pogosteje obarvano v zeleno, sivo in celo črno z diamantnim leskom in mavrično igro, šesterokotni kristali, ki vsebujejo približno 98 -99,5% karborunda. Postopek pridobivanja karborunda iz naboja poteka v električnih pečeh, ki gorijo pri 2000-2200 ° C. Za pridobitev kemično čistega karborunda se proizvod, dobljen kot posledica gorenja naboja, obdela z alkalijami, ki raztopijo nereagirani silicijev dioksid.
Kristalinični karborund se nanaša na zelo trdne snovi; njegova trdota je 9. Ohmska upornost polikristalnega karborunda se z naraščanjem temperature zmanjšuje in pri 1500 0 S. postane nepomembna.
V zraku pri temperaturah nad 1000 ° C začne karborund počasi oksidirati, nato pa močno narašča, ko se temperatura dvigne nad 1700 ° C. V tem primeru nastane silicijev dioksid in ogljikov monoksid:
2SiC + ЗО 2 = 2SiO 2 + 2CO
Silicijev dioksid, ki nastane na površini karborunda, je zaščitna folija, ki nekoliko upočasni nadaljnjo oksidacijo karborunda. Pod enakimi pogoji oksidacija karborunda poteka bolj intenzivno v okolju vodne pare.
Mineralne kisline, razen fosforjeve kisline, ne delujejo na karborund, klor ga razgradi pri 100 ° C v skladu z reakcijsko enačbo
SiC + 2Cl2 = SiCl 4 + C
in pri 1000 ° C se namesto ogljika sprosti CC1 4:
SiC + 4C1 2 = SiCl + CC1 4
Staljene kovine v reakciji s karborundom tvorijo ustrezne silicije:
SiC + Fe = FeSl + C
Pri temperaturah nad 810 ° C karborund reducira okside zemeljskoalkalijskih kovin v kovino, nad 1000 ° C zmanjša železov (III) oksid Fe 2 O 3 in nad 1300-1370 ° C železov (II) oksid FeO, nikelj (II) oksid NiO in manganov oksid МnО.
Staljene jedke alkalije in njihovi karbonati v prisotnosti atmosferskega kisika popolnoma razgradijo karborund s tvorbo ustreznih silikatov:
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
Karborund lahko reagira tudi z natrijevim peroksidom, svinčevim (II) oksidom in fosforno kislino.
Ker ima karborund visoko trdoto, se pogosto uporablja kot abrazivni prah za brušenje kovine, pa tudi za izdelavo abrazivnih koles, palic in abrazivnega papirja iz karborunda. Električna prevodnost Karborund pri visokih temperaturah omogoča uporabo kot glavni material pri izdelavi tako imenovanih silitnih palic, ki so odporni elementi v električnih pečeh. V ta namen je mešanica karborunda in silicija zatesnjena z glicerinom ali drugo organsko cementno snovjo in iz nastale mase nastanejo palice, ki se pri 1400-1500 ° C žgejo v atmosferi ogljikovega monoksida ali v dušikovi atmosferi. Med žganjem se cementna organska snov razgradi, sproščeni ogljik v kombinaciji s silicijem ga spremeni v karborund in palicam da potrebno moč.
Posebni ognjevzdržni lončki so narejeni iz karborunda.
za taljenje kovin, pridobljenih z vročim stiskanjem
karborund pri 2500 ° C pod tlakom 42-70 MPa. Še vedno znano
ognjevzdržni materiali iz mešanic karborunda z nitridi
bor, steatit, veziva, ki vsebujejo molibden, in druge snovi
subjekti.
SILICON ALI SILANE HIDRIDI
Silicijeve vodikove spojine običajno imenujemo silicijevi hidridi ali silani. Tako kot nasičeni ogljikovodiki tudi silicijevi hidridi tvorijo homologno vrsto, v kateri so atomi silicija med seboj povezani z eno samo vezjo
Si -Si -Si -Si -Si- itd.
Najenostavnejši predstavnik
te homologne serije je monosilan ali preprosto silan, SiH 4, katerega molekula je podobna strukturi metana, nato sledi
disilan H 3 Si-SiH 3, ki je po molekularni strukturi podoben etanu, nato trisilan H 3 Si-SiH 2 -SiH 3,
tetrasilan H 3 Si -SiH 2 -SiH 2 -SiH 3,
pentasilan H 3 Si -SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 ^ -SiH 3 in zadnji od pridobljenih silanov te homologne serije
heksasilan H 3 Si -SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 3. Silane v čisti obliki se v naravi ne pojavljajo. Pridobivajo jih na umeten način:
1. Razgradnja kovinskih silicidov s kislinami ali bazami v skladu z reakcijsko enačbo
Mg 2 Si + 4HCI = 2MgCl2 + SiH4
v tem primeru nastane mešanica silanov, ki jo nato ločimo z frakcijsko destilacijo pri zelo nizke temperature.
2. Redukcija halogenosilanov z litijevim hidridom ali litijevim aluminijevim hidridom:
SiCl 4 + 4 LiH = 4LiCl + SiH 4
Ta način pridobivanja silalov je bil prvič opisan leta 1947.
3. Redukcija halogenosilanov z vodikom. Reakcija poteka pri 300 - 400 ° C v reakcijskih ceveh, napolnjenih s kontaktno zmesjo, ki vsebuje katalizator silicij, kovinski baker in 1 - 2% aluminijeva halogenida.
Kljub podobnosti v molekularna struktura sitan in nasičeni ogljikovodiki, njihove fizikalne lastnosti so različne.
Silani so manj stabilni kot ogljikovodiki. Najbolj stabilen med njimi je monosilan SiH4, ki se razgradi v silicij in vodik šele, ko se rdeče segreje. Drugi silani z visoko vsebnostjo silicija tvorijo nižje derivate pri precej nižjih temperaturah. Na primer, disilan Si 2 H 6 daje silan in trden polimer pri 300 ° C, heksasilan Si 6 H 14 pa se počasi razgradi tudi pri normalne temperature... Ob stiku s kisikom se silani zlahka oksidirajo, nekateri med njimi, na primer monosilan SiH 4, se samovžgejo pri -180 ° C. Silani se zlahka hidrolizirajo v silicijev dioksid in vodik:
SiH 4 + 2H 2 0 = SiO 2 + 4H 2
Pri višjih silanih se ta proces zgodi z razcepom
vezi - Si - Si - Si - med atomi silicija. Na primer tri-
silan Si 3 H 8 daje tri molekule Si02 in deset molekul vodikovega plina:
H 3 Si - SiH 2 - SiH 3 + 6Н 3 О = 3SiO 2 + 10Н 2
V prisotnosti jedkih alkalij hidroliza silana povzroči nastanek silikata ustrezne alkalne kovine in vodika:
SiH 4 + 2NaOH + H 2 0 = Na 2 Si0 3 + 4H 2
SILICIJSKI HALOGENI
Halogenosilani spadajo tudi v binarne silicijeve spojine. Tako kot silicijevi hidridi - silani - tvorijo homologno vrsto kemične spojine, pri katerem so atomi halogenidov neposredno povezani z atomi silicija, povezani z enojnimi vezmi
in tako naprej v verigah ustrezne dolžine. Zaradi te podobnosti lahko halogenosilane obravnavamo kot produkte zamenjave vodika v silanih z ustreznim halogenom. V tem primeru je zamenjava lahko popolna ali nepopolna. V slednjem primeru dobimo halogenirane derivate silana. Klorosilan Si 25 Cl 52 velja za najvišji znani halogenosilan.Halogenosilani in njihovi halogenski derivati se v naravi ne pojavljajo v čisti obliki in jih je mogoče dobiti izključno umetno.
1. Neposredna povezava elementarnega silicija s halogeni. Na primer, SiCl 4 dobimo iz ferosilicija, ki vsebuje od 35 do 50% silicija, z obdelavo pri 350-500 ° C s suhim klorom. V tem primeru dobimo SiCl 4 kot glavni produkt v mešanici z drugimi bolj zapletenimi halogenosilani Si 2 C1 6, Si 3 Cl 8 itd.
Si + 2Cl 2 = SiCl 4
Enako spojino lahko dobimo s kloriranjem mešanice silicijevega dioksida s koksom pri visokih temperaturah. Reakcija poteka po shemi
SiO 2 + 2C = Si + 2CO
Si + 2C1 2 = SiC1 4
SiO 2 + 2C + 2Cl 2 = 2CO + SiCl 4
Tetrabromosilan se pridobiva z bromiranjem pri rdeči toploti elementarnega silicija z pari broma:
Si + 2Br 2 = SiBr 4
ali mešanica silicijevega dioksida s koksom:
SiO 2 + 2C = Si + 2CO
Si + 2Br 3 = SiBi 4
SiO 2 + 2C + 2Br 2 = 2CO + SiBr 4
V tem primeru je hkrati s tetrasilani možno tvorjenje višjih stopenj silanov. Na primer, pri kloriranju magnezijevega silicijevega dioksida nastane 80% SiCl 4, 20% SiCl 6 in 0,5-1% Si 3 Cl 8; pri kloriranju kalcijevega silicija je sestava reakcijskih produktov izražena tako: 65% SiCl 4; 30% Si2Cl6; 4% Si 3 Cl 8.
2. Halogeniranje silanov z vodikovimi halogenidi v prisotnosti katalizatorjev A1Br 3 pri temperaturah nad 100 ° C. Reakcija poteka po shemi
SiH 4 + HBg = SiH 3 Br + H 2
SiН 4 + 2НВг = SiH 2 Br 2 + 2H 2
3. Halogeniranje silanov s kloroformom v prisotnosti katalizatorjev AlCl 3:
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. Silicijev tetrafluorid se pridobiva z delovanjem fluorovodikove kisline na silicijev dioksid:
SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 0
5. Nekatere polihalogenosilane lahko dobimo iz najpreprostejših halogenosilanov s halogeniranjem z ustreznim halogenidom. Na primer, tetraiodosilan v zaprti cevi pri 200-300 ° C, ki reagira s srebrom, sprošča heksajodisilan s
Jodosilane lahko dobimo z interakcijo joda s silani v mediju ogljikov tetraklorid ali tudi kloroform v prisotnost katalizatorja AlI 3 pri interakciji silana z vodikovim jodidom
Halogenosilani so manj močni od halogeniranih ogljikovodikov po strukturi. Z lahkoto se hidrolizirajo, da nastane silikagel in halogenovodikova kislina:
SiCl 4 + 2H2O = Si0 2 + 4HCl
Najenostavnejši predstavniki halogenosilanov so SiF 4, SiCl 4, SiBr 4 in SiI 4. Od teh se tetrafluorosilan in tetraklorosilan uporabljata predvsem v tehnologiji. Tetrafluorosilan SiF 4 je brezbarven plin z ostrim vonjem, kadi v zraku, hidrolizira v silicijevo kislino in silikagel. SiF 4 dobimo z delovanjem fluorovodikove kisline na silicijev dioksid v skladu z reakcijsko enačbo
Si02 + 4HF = SlF4 + 2H20
Za industrijsko proizvodnjo. SiF 4 uporablja fluorit CaF 2, silicijev dioksid SiO 2 in žveplovo kislino H 2 SO 4. Reakcija poteka v dveh fazah:
2CaF 2 + 2H 3 SO 4 = 2CaSO 4 + 4HF
Si02 + 4HF = 2H20 + SiF4
2CaF 2 + 2H 2 S0 4 + SiO 2 = 2CaSO 4 + 2H 2 O + SiF 4
Plinsko stanje in hlapnost tetrafluorosilana se uporablja za jedkanje apnen-natrijevega silikatnega stekla z vodikovim fluoridom. Pri interakciji vodikovega fluorida s steklom nastanejo tetrafluorosilan, kalcijev fluorid, natrijev fluorid in voda. Tetrafluorosilan, ki hlapi, sprošča nove globlje plasti stekla za reakcijo z vodikovim fluoridom. CaF 2 in NaF ostajata na mestu reakcije, ki se raztapljata v vodi in s tem sprostita dostop vodikovega fluorida za nadaljnji prodor na sveže površino stekla. Jedkana površina je lahko mat ali prozorna. Mat jedkanje dobimo, ko plinasti vodikov fluorid deluje na steklo, prozorno - pri jedkanju z vodnimi raztopinami fluorovodikove kisline. Če tetrafluorosilan preidemo v vodo, dobimo H 2 SiF 6 in silicijev dioksid v obliki gela:
3SiF 4 + 2H2O = 2H 2 SiF 6 + Si0 2
Hidrofluorosilicijeva kislina je ena močnih dvobaznih kislin, v prostem stanju je ne dobimo, pri izhlapevanju se razgradi v SiF 4 in 2HF, ki hlapita; z jedkimi alkalijami tvori kisle in normalne soli:
H 2 SlF 6 + 2NaOH. = Na 2 SiF 6 + 2H 2 O
s presežkom alkalij daje fluorid, silicijev dioksid in vodo alkalijske kovine:
H 2 SiF 6 + 6NaOH = 6NaF + SiO 2 + 4H 2 O
Kremen, sproščen v tej reakciji, reagira s kavstiko
in vodi do nastanka silikata:
SiO 2 + 2NaOH = Na 2 SiO 3 + H 2 O
Soli fluorovodikove kisline imenujemo silikofluoridi ali fluati. Trenutno znani kremenčevi fluoridi Na, H, Rb, Cs, NH 4, Cu, Ag, Hg, Mg, Ca, Sr, Ba, Cd, Zn, Mn, Ni, Co, Al, Fe, Cr, Pb itd.
V tehnologiji se za različne namene uporabljajo natrijevi silikofluoridi Na 2 SiF 6, magnezij MgSiF 6 * 6HgO, cink ZnSiF 6 * 6H 2 O, aluminij Al 2 (SiF 6) 3, svinec PbSiF 6, barijev BaSiF 6 itd. Silicijevi fluoridi imajo antiseptične in tesnilne lastnosti; hkrati so zaviralci ognja. Zaradi tega se uporabljajo za impregnacijo lesa, da se prepreči prezgodnje propadanje in ga zaščitijo pred vžigom v primeru požara. Umetni in naravni kamni za gradbene namene so tudi impregnirani s silicijevimi fluoridi, da se stisnejo. Bistvo impregnacije je v tem, da raztopina silikofluoridov, ki prodira v pore in razpoke kamna, reagira s kalcijevim karbonatom in nekaterimi drugimi spojinami ter tvori netopne soli, ki se odlagajo v porah in jih zaprejo. To znatno poveča odpornost kamna na vremenske vplive. Materiale, ki sploh ne vsebujejo kalcijevega karbonata ali ga vsebujejo malo, predhodno obdelamo z avanfluati, t.j. snovi, ki vsebujejo raztopljene kalcijeve soli, silikate alkalijskih kovin in druge snovi, ki lahko tvorijo netopne oborine s fluati. Silicijevi fluoridi magnezija, cinka in aluminija se uporabljajo kot fluati. Postopek lebdenja lahko predstavimo na naslednji način:
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
Silicijeve fluoride alkalijskih kovin dobimo z medsebojnim delovanjem hidrofluorosilicijeve kisline z raztopinami soli teh kovin:
2NaCl + H 2 SiF 6 = Na 2 SlF 6 + 2HC1
To so želatinaste oborine, topne v vodi in praktično netopne v absolutnem alkoholu. Zato se uporabljajo pri kvantitativni analizi za določanje silicijevega dioksida z volumetrično metodo. Za tehnične namene se uporablja natrijev silikofluorid, ki ga dobimo v obliki belega prahu kot stranski produkt pri proizvodnji superfosfata. Kriolit 3NaF٠AlF 3 nastane iz mešanice Na 2 SiF 6 in A1 2 O 3 pri 800 ° C, ki se pogosto uporablja pri proizvodnji zobnih cementov in je dober dušilec tako pri izdelavi stekla kot pri proizvodnji neprozornih glazur in emajli.
Natrijev silikofluorid kot ena od sestavin je vnesen v sestavo kemično odpornih kitov na tekočem steklu:
Na 2 SiF 6 + 2Na 2 SiO 3 = 6NaF + 3SiO 2
Kremen, ki se sprosti s to reakcijo, daje utrjeni kiti kemično odpornost. Hkrati je Na 2 SiF 6 pospeševalec utrjevanja. Natrijev silikofluorid se uvaja tudi kot mineralizator v surovih mešanicah pri proizvodnji cementa.
Tetraklorosilan SiCl 4 je brezbarvna, dišeča, na zraku tekočina, ki se zlahka hidrolizira, pridobljena s kloriranjem karborunda ali ferosilicija zaradi delovanja na silane pri povišanih temperaturah
Tetraklorosilan je glavni izhodiščni material za proizvodnjo številnih silicijevih silicijevih spojin.
Tetrabromosilan SiBr 4 je brezbarven, dišeč v zraku, ki se zlahka hidrolizira na tekočini SiO 2 in HBr, pridobljen pri vroči temperaturi, ko hlapi broma preidejo preko vročega elementarnega silicija.
Tetraiodosilan SiI 4 je bela kristalinična snov, pridobljena s prehajanjem mešanice jodovih hlapov z ogljikovim dioksidom preko vročega elementarnega silicija.
Silicijevi boridi in nitridi
Silicijevi boridi so spojine silicija z borom. Trenutno obstajata dve silicijevi vezi: silicijev triborid B 3 Si in silicijev heksaborid B 6 Si. So izjemno trde, kemično odporne in ognjevzdržne snovi. Pridobimo jih s fuzijo v električni tok fino zmlete mešanice, sestavljene iz 5 mas. vključno z elementarnim silicijem in 1 mas. h. bor. Zbrano maso očistimo s staljenim kalijevim karbonatom. G. M. Samsonov in V. P. Latyshev sta z vročim stiskanjem pri 1600-1800 ° C pridobila silicijev triborid.
Silicijev triborid s pl. 2,52 g / cm3 tvori črne plošče
rombični kristali, prosojni
v tanki plasti v rumeno-rjavih tonih. Silicijev heksaborid s pl.
2,47 g / cm3 dobimo v obliki neprozornih neprozornih zrn neprozornega
močna oblika.
Silicijevi boridi se topijo pri približno 2000 ° C, vendar tudi pri visokih temperaturah zelo počasi oksidirajo. To omogoča njihovo uporabo kot posebne ognjevzdržne materiale. Trdota silicijevih boridov je zelo visoka in v tem pogledu so blizu karborundu.
Silicijeve dušikove spojine imenujemo silicijevi nitridi. Znani so naslednji nitridi: Si 3 N 4, Si 2 N 3 in SIN. Silicijevi nitridi se pridobivajo z žganjem elementarnega silicija v atmosferi čistega dušika v temperaturnem območju od 1300 do 1500 ° C. Običajni silicijev nitrid Si 3 N 4 lahko dobimo iz mešanice silicijevega dioksida s koksom, kalciranim v atmosferi čistega dušika pri 1400-1500 ° C:
6С + 3Si0 2 + 2N 3 ͢ Si 3 N 4 + 6CO
Si 3 N 4 je sivkasto bel ognjevzdržen in kislinsko odporen prah, ki hlapi le nad 1900 ° C. Silicijev nitrid se hidrolizira s sproščanjem silicijevega dioksida in amoniaka:
Si 3 N 4 + 6H2O = 3SiO2 + 4NH 3
Ko se segreje, koncentrirana žveplova kislina počasi razgradi Si 3 N 4, razredčena hidrofluorosilicijeva kislina pa jo razgradi močneje.
Silicijev nitrid v sestavi Si 2 N 3 dobimo tudi z delovanjem dušika pri visokih temperaturah na elementarni silicij ali na ogljik-dušik-silicij C 2 Si 2 N + N 2 = 2C + Si2N 3.
Poleg binarnih spojin silicija z dušikom je trenutno znanih še veliko drugih bolj kompleksnih, ki temeljijo na neposredni vezi silicijevih atomov z dušikovimi atomi, na primer: 1) aminosilani SiH 3 NH 2, SiH 2 (NH 2) 2, SiH (NH2) 3, Si (NH2) 4; 2) sililamin NH2 (SiH3), NH (SiH3) 2, N (SiH3) 3; 3) silicijeve spojine, ki vsebujejo dušik, bolj zapletene sestave.
SPLOŠNI KONCEPTI
