Silikon kimyasal özellikleri. Silikon. Silikon özellikleri. Silikon Uygulamaları

Doğadaki en yaygın elementlerden biri silisyum veya silisyumdur. Bu kadar yaygın bir yerleşim, bu maddenin öneminden ve öneminden bahseder. Bu, silikonu kendi amaçları için kullanmayı öğrenen insanlar tarafından çabucak anlaşıldı ve öğrenildi. Kullanımı, daha fazla konuşacağımız özel özelliklere dayanmaktadır.

Silikon - kimyasal bir element

Bu elementi periyodik sistemdeki konumuna göre karakterize edersek, aşağıdaki önemli noktalar tanımlanabilir:

Seri numarası 14'tür.
Dönem - üçüncü küçük.
Grup - IV.
Alt grup ana gruptur.
Dış elektron kabuğunun yapısı 3s 2 3p 2 formülü ile ifade edilir.
Silisyum elementi, "silisyum" olarak telaffuz edilen Si kimyasal sembolü ile gösterilir.
Oksidasyon, şunları sergilediğini belirtir: -4; +2; +4.
Atomun değeri IV'tür.
Silisyumun atom kütlesi 28.086'dır.
Doğada, bu elementin kütle numaraları 28, 29 ve 30 olan üç kararlı izotopu vardır.

Böylece, kimyasal bir bakış açısından, silikon atomu yeterince incelenmiş bir elementtir ve onun farklı özelliklerinin birçoğu tanımlanmıştır.

keşif geçmişi

Doğada, söz konusu elementin içeriği çok popüler ve kitlesel olan çeşitli bileşikleri olduğu için, eski zamanlardan beri insanlar sadece birçoğunun özelliklerini kullandılar ve biliyorlardı. saf silikon uzun zamandır kimyada insan bilgisinin ötesinde kaldı.

Eski kültürlerin (Mısırlılar, Romalılar, Çinliler, Rusichiler, Persler ve diğerleri) halkları tarafından günlük yaşamda ve endüstride kullanılan en popüler bileşikler, silikon oksit bazlı değerli ve süs taşlarıydı. Bunlar şunları içerir:

opal;
yapay elmas;
topaz;
krisopraz;
oniks;
kalsedon ve diğerleri.

Ayrıca eski zamanlardan beri inşaat işinde kuvars kullanmak geleneksel olmuştur. Bununla birlikte, birçok bilim adamı onu yalıtmak için boşuna çalışmasına rağmen, elemental silikonun kendisi 19. yüzyıla kadar keşfedilmeden kaldı. farklı bağlantılar Bunun için katalizörler, yüksek sıcaklıklar ve hatta elektrik akımı kullanmak. Bunlar çok parlak beyinler:

Karl Scheele;
Eşcinsel Lussac;
Tenar;
Humphrey Davy;
Antoine Lavoisier.

Jens Jacobs Berzelius, 1823 yılında silikonu saf haliyle elde etmeyi başardı. Bunun için silikon florür ve metalik potasyum buharlarının füzyonu üzerine bir deney yaptı. Sonuç olarak, söz konusu elementin amorf bir modifikasyonu elde edildi. Aynı bilim adamı, açık atomun Latince adını önerdi.

Kısa bir süre sonra, 1855'te başka bir bilim adamı - Saint Clair-Deville - başka bir allotropik çeşidi - kristal silikonu sentezlemeyi başardı. O zamandan beri, bu element ve özellikleri hakkındaki bilgiler çok hızlı bir şekilde artmaya başladı. İnsanlar, kendi ihtiyaçlarını karşılamak için çok akıllıca kullanılabilecek benzersiz özelliklere sahip olduğunu fark ettiler. Bu nedenle günümüzde elektronik ve teknolojide en çok talep edilen unsurlardan biri silikondur. Uygulaması sadece her yıl sınırlarını genişletiyor.

Atomun Rusça adı, 1831'de bilim adamı Hess tarafından verildi. Bu güne kadar sabitlenmiş olan budur.

Silikon, oksijenden sonra doğada en bol bulunan ikinci maddedir. Bileşimdeki diğer atomlarla karşılaştırıldığında yüzdesi kabuk- %29.5. Ayrıca karbon ve silisyum birbirine bağlanarak zincir oluşturabilen iki özel elementtir. Bu nedenle, bileşimi litosfer, hidrosfer ve biyokütlede bulunan 400'den fazla farklı doğal mineral bilinmektedir.

Silikon tam olarak nerede bulunur?

Derin toprak katmanlarında.
Kayalarda, tortularda ve masiflerde.
Su kütlelerinin dibinde, özellikle denizlerde ve okyanuslarda.
Hayvanlar aleminde bitkilerde ve deniz yaşamında.
İnsanlarda ve kara hayvanlarında.

Aşağıdakileri içeren en yaygın mineral ve kayaçlardan bazıları tanımlanabilir: Büyük bir sayı silikon bulunur. Kimyaları öyledir ki, içlerindeki saf elementin kütle içeriği %75'e ulaşır. Bununla birlikte, kesin rakam malzemenin türüne bağlıdır. Böyle, kayalar ve silikon içeren mineraller:

feldispatlar;
mika;
amfiboller;
opaller;
kalsedon;
silikatlar;
kumtaşları;
alüminosilikatlar;
kil ve diğerleri.

Deniz hayvanlarının kabuklarında ve dış iskeletlerinde biriken silikon, zamanla rezervuarların dibinde güçlü silika birikintileri oluşturur. Bu elementin doğal kaynaklarından biridir.

Ek olarak, silisyumun saf doğal halde - kristaller şeklinde - bulunabileceği bulundu. Ancak bu tür mevduatlar çok nadirdir.

Silikonun fiziksel özellikleri

Ele alınan elemanı küme ile karakterize edersek fiziksel ve kimyasal özellikler, o zaman, her şeyden önce, belirlenmesi gereken fiziksel parametrelerdir. İşte ana olanlardan bazıları:

Tüm özelliklerde farklılık gösteren amorf ve kristal olmak üzere iki allotropik modifikasyon şeklinde bulunur.
Kristal kafes elmasınkine çok benzer, çünkü karbon ve silikon bu açıdan pratik olarak aynıdır. Ancak atomlar arasındaki mesafe farklıdır (silikonun daha fazlası vardır), bu nedenle elmas çok daha sert ve daha güçlüdür. Kafes tipi - yüz merkezli kübik.
Madde çok kırılgandır; yüksek sıcaklıklarda plastik hale gelir.
Erime noktası 1415˚С'dir.
Kaynama noktası 3250˚С'dir.
Maddenin yoğunluğu 2.33 g/cm3'tür.
Bileşiğin rengi, karakteristik metalik bir parlaklığa sahip gümüşi gridir.
Belirli maddelerin eklenmesiyle değiştirilebilen iyi yarı iletken özelliklere sahiptir.
Suda, organik çözücülerde ve asitlerde çözünmez.
Alkalilerde çözünür.

Silikonun belirtilen fiziksel özellikleri, insanların onu manipüle etmesine ve çeşitli ürünler oluşturmak için kullanmasına izin verir. Bu nedenle, örneğin elektronikte saf silikon kullanımı yarı iletkenin özelliklerine dayanmaktadır.

Kimyasal özellikler

Silisyumun kimyasal özellikleri büyük ölçüde reaksiyon koşullarına bağlıdır. Standart parametreler hakkında konuşursak, çok düşük bir aktivite belirlemeniz gerekir. Hem kristal hem de amorf silikon çok inerttir. Güçlü oksitleyici ajanlarla (flor hariç) veya güçlü indirgeyici ajanlarla etkileşime girmezler.

Bunun nedeni, maddenin yüzeyinde anında daha fazla etkileşimi önleyen bir Si02 oksit filminin oluşmasıdır. Su, hava, buharların etkisi altında oluşabilir.

Standart koşullar değiştirilirse ve silikon 400 ° C'nin üzerindeki bir sıcaklığa ısıtılırsa, kimyasal aktivitesi büyük ölçüde artacaktır. Bu durumda, aşağıdakilerle tepki verecektir:

oksijen;
her türlü halojen;
hidrojen.

Sıcaklığın daha da artmasıyla, bor, nitrojen ve karbon ile etkileşime girdiğinde ürünlerin oluşumu mümkündür. Carborundum - SiC, iyi bir aşındırıcı malzeme olduğu için özellikle önemlidir.

Ayrıca Kimyasal özellikler silikon, metallerle reaksiyonlarda açıkça izlenir. Onlarla ilgili olarak oksitleyici bir ajandır, bu nedenle ürünlere silisitler denir. Benzer bileşikler şunlar için bilinir:

alkalin;
Alkalin toprak;
geçiş metalleri.

Demir ve silikonun füzyonu ile elde edilen bileşik, olağandışı özelliklere sahiptir. Ferrosilikon seramikler olarak adlandırılır ve endüstride başarıyla kullanılmaktadır.

Silikon, karmaşık maddelerle etkileşime girmez, bu nedenle tüm çeşitlerinden yalnızca şu şekilde çözülebilir:

aqua regia (nitrik ve hidroklorik asitlerin bir karışımı);
kostik alkaliler.

Bu durumda, çözeltinin sıcaklığı en az 60˚С olmalıdır. Bütün bunlar bir kez daha doğruluyor fiziksel temel maddeler - ona güç ve atalet veren elmas benzeri kararlı bir kristal kafes.

elde etme yöntemleri

Silisyumun saf halde elde edilmesi ekonomik olarak oldukça maliyetli bir işlemdir. Ek olarak, özellikleri nedeniyle, herhangi bir yöntem sadece% 90-99 saf ürün verirken, metal ve karbon şeklindeki safsızlıklar aynı kalır. Bu nedenle, sadece maddeyi almak yeterli değildir. Ayrıca yabancı unsurlardan niteliksel olarak temizlenmelidir.

Genel olarak silikon üretimi iki ana yolla gerçekleştirilir:

İtibaren Beyaz kum, saf silikon oksit SiO 2'dir. Aktif metallerle (çoğunlukla magnezyum ile) kalsine edildiğinde, amorf bir modifikasyon şeklinde serbest bir element oluşur. Bu yöntemin saflığı yüksektir, ürün %99.9 verimle elde edilir.
Endüstriyel ölçekte daha yaygın bir yöntem, özel termal fırınlarda erimiş kumun kok ile sinterlenmesidir. Bu method Rus bilim adamı N.N. Beketov tarafından geliştirildi.

Daha fazla işleme, ürünlerin temizleme yöntemlerine tabi tutulmasından oluşur. Bunun için asitler veya halojenler (klor, flor) kullanılır.

amorf silikon

Allotropik modifikasyonlarının her birini ayrı ayrı ele almazsak, silikonun karakterizasyonu eksik olacaktır. Birincisi amorftur. Bu durumda düşündüğümüz madde, ince dağılmış kahverengi-kahverengi bir tozdur. Yüksek derecede higroskopikliğe sahiptir, ısıtıldığında oldukça yüksek kimyasal aktivite sergiler. Standart koşullar altında, yalnızca en güçlü oksitleyici ajan - flor ile etkileşime girebilir.

Amorf silisyuma bir tür kristal silisyum demek tamamen doğru değildir. Kafesi, bu maddenin sadece kristaller halinde bulunan, ince bir şekilde dağılmış silikonun bir formu olduğunu gösterir. Bu nedenle, bu modifikasyonlar bir ve aynı bileşiktir.

Bununla birlikte, özellikleri farklıdır ve bu nedenle allotropiden bahsetmek gelenekseldir. Amorf silisyum kendi başına yüksek bir ışık emme kapasitesine sahiptir. Ek olarak, belirli koşullar altında bu gösterge, kristal formunkinden birkaç kat daha yüksektir. Bu nedenle teknik amaçlarla kullanılır. Söz konusu formda (toz), bileşik, plastik veya cam olsun, herhangi bir yüzeye kolayca uygulanır. Bu nedenle, kullanımı çok uygun olan amorf silikondur. Uygulama farklı ölçülere göre yapılmaktadır.

Bu tür pillerin aşınması, maddenin ince bir tabakasının aşınması ile ilişkili olan oldukça hızlı olmasına rağmen, kullanım ve talep sadece artmaktadır. Sonuçta, kısa bir hizmet ömründe bile Solar paneller amorf silikon bazlı tüm işletmelere enerji sağlayabilmektedir. Ayrıca böyle bir maddenin üretimi atıksızdır ve bu da onu oldukça ekonomik kılmaktadır.

Bu modifikasyon, bileşiklerin örneğin sodyum veya magnezyum gibi aktif metallerle indirgenmesiyle elde edilir.

kristal silikon

Söz konusu elementin gümüşi-gri parlak bir modifikasyonu. En yaygın ve en çok talep edilen bu formdur. Bu, bu maddenin sahip olduğu niteliksel özelliklerden kaynaklanmaktadır.

Silikonun kristal kafesli özelliği, türlerinin sınıflandırılmasını içerir, çünkü bunlardan birkaçı vardır:

Elektronik kalite - mümkün olan en temiz ve en yüksek kalite. Elektronikte özellikle hassas cihazlar oluşturmak için kullanılan bu tiptir.
Güneşli kalite. Adın kendisi kullanım alanını tanımlar. Aynı zamanda, kullanımı yüksek kaliteli ve uzun ömürlü güneş pilleri oluşturmak için gerekli olan oldukça yüksek saflıkta silikondur. Kristal yapıya dayalı fotovoltaik dönüştürücüler, çeşitli substrat türleri üzerinde biriktirme yoluyla amorf modifikasyon kullanılarak oluşturulanlardan daha kaliteli ve aşınmaya karşı dayanıklıdır.
Teknik silikon. Bu çeşitlilik, saf bir elementin yaklaşık %98'ini içeren bir maddenin örneklerini içerir. Diğer her şey çeşitli safsızlıklara gider:

alüminyum;
klor;
karbon;
fosfor ve diğerleri.

Söz konusu maddenin ikinci türü, silikon polikristalleri elde etmek için kullanılır. Bunun için yeniden kristalleştirme işlemleri yapılır. Sonuç olarak saflık açısından solar ve elektronik kalite gruplarına atfedilebilecek bu tür ürünler elde edilmektedir.

Doğası gereği polisilikon, amorf ve kristal modifikasyon arasında bir ara üründür. Bu seçenekle çalışmak daha kolaydır, daha iyi işlenir ve flor ve klor ile temizlenir.

Ortaya çıkan ürünler aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir:

çoklu silikon;
monokristal;
profilli kristaller;
silikon hurdası;
teknik silikon;
madde parçaları ve artıkları şeklinde üretim atıkları.

Her biri endüstride kullanılmaktadır ve tamamen insanlar tarafından kullanılmaktadır. Bu nedenle, silikonla ilgili olanlar atıksız olarak kabul edilir. Bu, kaliteyi etkilemezken ekonomik maliyetini önemli ölçüde azaltır.

saf silikon kullanma

Sanayide silikon üretimi oldukça iyi kurulmuş ve ölçeği oldukça büyük. Bunun nedeni, hem saf hem de çeşitli bileşikler halinde bulunan bu elementin, bilim ve teknolojinin çeşitli dallarında yaygın ve talep görmesidir.

Saf kristal ve amorf silikon nerede kullanılır?

Metalurjide, metallerin ve alaşımlarının özelliklerini değiştirebilen bir alaşım katkı maddesi olarak. Bu nedenle çelik ve demir eritmede kullanılır.
Daha temiz bir versiyon yapmak için farklı tipte maddeler kullanılır - polisilikon.
Silikon bileşikleri, bugün özel bir popülerlik kazanmış olan bütün bir kimya endüstrisidir. Organosilikon malzemeler tıpta, tabakların, aletlerin ve çok daha fazlasının imalatında kullanılmaktadır.
Çeşitli güneş panelleri imalatı. Bu enerji elde etme yöntemi, gelecekte en umut verici olanlardan biridir. Çevre dostu, ekonomik olarak uygulanabilir ve dayanıklı - bunlar, bu tür elektrik üretiminin ana avantajlarıdır.
Çakmaklar için silikon çok uzun zamandır piyasada. Eski zamanlarda bile insanlar ateş yakarken kıvılcım çıkarmak için çakmaktaşı kullanırlardı. Bu ilke, çeşitli türlerdeki çakmakların üretiminin temelidir. Bugün, çakmaktaşının belirli bir bileşime sahip bir alaşımla değiştirildiği ve daha da hızlı bir sonuç veren (kıvılcım) türler vardır.
Elektronik ve güneş enerjisi.
Gaz lazer cihazlarında ayna imalatı.

Bu nedenle, saf silikon, önemli ve gerekli ürünleri oluşturmak için kullanılmasını mümkün kılan birçok avantajlı ve özel özelliğe sahiptir.

Silikon bileşiklerinin uygulanması

Basit bir maddenin yanı sıra çeşitli silikon bileşikleri de çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Silikat denilen bütün bir endüstri var. Kullanıma dayanan odur çeşitli maddeler bu şaşırtıcı unsuru içerir. Bu bileşikler nelerdir ve hangileri üretilir?

Kuvars veya nehir kumu - SiO 2. Çimento, cam gibi yapı ve dekoratif malzemelerin yapımında kullanılır. Bu malzemelerin nerede kullanıldığını herkes biliyor. Bu bileşenler olmadan hiçbir yapı tamamlanmamıştır, bu da silikon bileşiklerinin önemini doğrular.
Toprak, porselen, tuğla gibi malzemeleri ve bunlara dayalı ürünleri içeren silikat seramikler. Bu bileşenler tıpta, bulaşıkların, dekoratif süs eşyalarının, ev eşyalarının imalatında, inşaatta ve insan faaliyetinin diğer ev alanlarında kullanılmaktadır.
- silikonlar, silika jeller, silikon yağları.
Silikat yapıştırıcı - piroteknik ve inşaatta kırtasiye olarak kullanılır.

Fiyatı dünya pazarında değişen, ancak yukarıdan aşağıya Rusya Federasyonu'nun kilogram başına (kristal başına) 100 ruble işaretini geçmeyen silikon, talep edilen ve değerli bir maddedir. Doğal olarak, bu elementin bileşikleri de yaygın ve uygulanabilir.

Silikonun biyolojik rolü

Vücut için önemi açısından silikon önemlidir. İçeriği ve dokulardaki dağılımı şu şekildedir:

%0,002 - kas;
%0.000017 - kemik;
kan - 3.9 mg / l.

Her gün yaklaşık bir gram silikon içeri girmelidir, aksi takdirde hastalıklar gelişmeye başlar. Aralarında ölümcül olanlar yoktur, ancak uzun süreli silikon açlığı aşağıdakilere yol açar:

saç kaybı;
ortaya çıkış akne ve akne;
kemiklerin kırılganlığı ve kırılganlığı;
kolay kılcal geçirgenlik;
yorgunluk ve baş ağrıları;
çok sayıda çürük ve çürük görünümü.

Bitkiler için silikon, normal büyüme ve gelişme için gerekli olan önemli bir eser elementtir. Hayvanlar üzerinde yapılan deneyler, bu bireylerin günlük yeterli miktarda silikon tüketirlerse daha iyi büyüdüklerini göstermiştir.

ZNO ve DPA için kimya hazırlığı
Karmaşık sürüm

BÖLÜM I

GENEL KİMYA

ELEMENTLERİN KİMYASI

KARBON. silis

Karbon ve silikon uygulaması

karbon uygulaması

Karbon, gezegenimizde en çok aranan minerallerden biridir. Karbon esas olarak enerji endüstrisi için yakıt olarak kullanılır. Dünyada yıllık taşkömürü üretimi yaklaşık 550 milyon tondur. Kömürün ısı taşıyıcı olarak kullanılmasına ek olarak, önemli bir kısmı da kömürün çıkarılması için gerekli olan koka dönüştürülür. çeşitli metaller... Yüksek fırın işlemi sonucunda elde edilen her bir ton demir için 0,9 ton kok harcanmaktadır. Aktif karbon tıpta zehirlenmelerde ve gaz maskelerinde kullanılmaktadır.

Grafit, kalem yapmak için büyük miktarlarda kullanılır. Çeliğe grafit eklenmesi sertliğini ve aşınma direncini arttırır. Bu tür çelik, örneğin pistonların, krank millerinin ve diğer bazı mekanizmaların üretimi için kullanılır. Grafit yapının delaminasyon özelliği, çok yüksek sıcaklıklarda (yaklaşık +2500 °C) oldukça etkili bir yağlayıcı olarak kullanılmasına olanak tanır.

Grafitin çok önemli bir özelliği daha vardır - termal nötronların etkili bir moderatörüdür. Bu özellik şurada kullanılır: nükleer reaktörler... Son zamanlarda, dolgu maddesi olarak grafitin eklendiği plastikleri kullanmaya başladılar. Bu tür malzemelerin özellikleri, birçok önemli cihaz ve mekanizmanın üretimi için kullanılmalarına izin verir.

Elmaslar, taşlama çarkları, cam kesiciler, sondaj kuleleri ve yüksek sertlik gerektiren diğer cihazlar gibi mekanizmaların üretiminde iyi bir sert malzeme olarak kullanılır. Güzel kesim pırlantalar, pırlanta adı verilen pahalı mücevherler olarak kullanılır.

Fullerenler nispeten yakın zamanda keşfedildi (1985'te), bu nedenle henüz uygulamalı uygulamalar bulamadılar, ancak bilim adamları zaten muazzam kapasiteye sahip bilgi taşıyıcılarının oluşturulması konusunda araştırma yapıyorlar. Nanotüpler halihazırda çeşitli nanoteknolojilerde kullanılmaktadır, örneğin bir nano-kafa kullanan ilaçların tanıtılması, nanobilgisayarların üretimi ve çok daha fazlası.

Silikon Uygulamaları

Silikon iyi bir yarı iletkendir. Diyotlar, transistörler, mikro devreler ve mikroişlemciler gibi çeşitli yarı iletken cihazlar ondan yapılır. Tüm modern mikrobilgisayarlar bir silikon kristaline dayalı işlemciler kullanır.Silikondan güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürebilen güneş pilleri yapılır.Ayrıca silikon, yüksek kaliteli alaşımlı çeliklerin üretimi için bir alaşım bileşeni olarak kullanılır.

Slayt 2

Doğada olmak.

Onsuz Dünya'da yaşamın varlığının imkansız olduğu birçok kimyasal element arasında karbon en önemlisidir. Atmosferdeki karbonun %99'dan fazlası karbondioksit formunda bulunur. Okyanuslardaki karbonun yaklaşık %97'si çözünmüş halde () ve litosferde - mineraller şeklinde bulunur. Elementer karbon atmosferde küçük miktarlarda grafit ve elmas şeklinde, toprakta ise kömür şeklinde bulunur.

Slayt 3

PSCE'deki durum Karbon alt grubunun elementlerinin genel özellikleri.

D.I.'nin periyodik sisteminin IV grubunun ana alt grubu, beş elementten oluşur - karbon, silikon, germanyum, kalay ve kurşun. Karbondan kurşuna atom yarıçapının artması nedeniyle atomların boyutu artar, elektron bağlama yeteneği ve buna bağlı olarak metalik olmayan özellikler zayıflar, elektronların geri tepme kolaylığı artar.

Slayt 4

Elektronik Mühendisliği

Normal durumda, bu alt grubun elemanları 2'ye eşit bir değer sergiler. Uyarılmış bir duruma geçiş üzerine, dış katmanın s - elektronlarından birinin p - alt seviyesinin serbest hücresine geçişi ile birlikte. aynı seviyede, dış katmanın tüm elektronları eşleşmez ve değerlik 4'e yükselir.

Slayt 5

Üretim yöntemleri: laboratuvar ve endüstriyel.

Karbon Metanın eksik yanması: CH4 + O2 = C + 2H2O Karbon monoksit (II) Endüstride: Karbon monoksit (II), arka arkaya iki reaksiyon sonucunda gaz jeneratörü adı verilen özel fırınlarda üretilir. Yeterli oksijenin bulunduğu gaz jeneratörünün alt kısmında kömürün tam yanması gerçekleşir ve karbon monoksit (IV) oluşur: C + O2 = CO2 + 402 kJ.

Slayt 6

Karbon monoksit (IV) aşağıdan yukarıya doğru hareket ederken, ikincisi sıcak kömürle temas eder: CO2 + C = CO - 175 kJ. Ortaya çıkan gaz, serbest nitrojen ve karbon monoksitten (II) oluşur. Bu karışıma üretici gaz denir. Gaz jeneratörlerinde, su buharı bazen sıcak kömürden üflenir: C + H2O = CO + H2 - Q, "CO + H2" - su gazı. Laboratuvarda: Suyu bağlayan konsantre sülfürik asit ile formik asit üzerinde etkilidir: HCOOH  H2O + CO.

Slayt 7

Karbon monoksit (IV) Endüstride: Kireç üretiminin yan ürünü: CaCO3 CaO + CO2. Laboratuvarda: Asitler tebeşir veya mermer ile reaksiyona girdiğinde: CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2 + H2O. Karbürler Karbürler, metallerin veya oksitlerinin kömürle kalsine edilmesiyle elde edilir.

Slayt 8

Karbonik asit Karbon monoksitin (IV) suda çözülmesiyle elde edilir. Karbonik asit çok kararsız bir bileşik olduğundan, bu reaksiyon tersine çevrilebilir: CO2 + H2O H2CO3. Silikon Endüstride: Bir kum ve kömür karışımını ısıtırken: 2C + SiO2Si + 2CO. Laboratuvarda: Saf kum karışımı magnezyum tozu ile etkileşime girdiğinde: 2Mg + SiO2  2MgO + Si.

Slayt 9

Silisik asit Asitlerin tuzlarının çözeltileri üzerindeki etkisiyle elde edilir. Aynı zamanda jelatinli bir çökelti şeklinde düşer: Na2SiO3 + HCl  2NaCl + H2SiO3 2H + + SiO32- H2SiO3

Slayt 10

Karbonun allotropik modifikasyonları.

Karbon üç allotropik modifikasyonda bulunur: elmas, grafit ve karbin.

Slayt 11

Grafit.

Yumuşak grafit katmanlı bir yapıya sahiptir. Opak, metalik parlak gri. Hareketli elektronların varlığı nedeniyle elektrik akımını oldukça iyi iletir. Dokunulduğunda kaygan. En yumuşak katılardan biri. Şekil 2 Grafit kafes modeli.

Slayt 12

Elmas.

Elmas en sert doğal maddedir. Elmas kristaller hem teknik bir malzeme hem de değerli bir mücevher parçası olarak çok değerlidir. İyi cilalanmış bir pırlanta bir pırlantadır. Işık ışınlarını kırarak gökkuşağının saf, canlı renkleriyle parıldıyor. Bulunan en büyük elmas 602 gr ağırlığında, 11 cm uzunluğunda, 5 cm genişliğinde, 6 cm yüksekliğindedir.Bu elmas 1905 yılında bulunmuştur ve "Callian" adını taşımaktadır. Şekil 1 Elmas kafes modeli.

Slayt 13

Carbyne ve Ayna Karbon.

Carbyne, daha büyük parçacıklarla serpiştirilmiş derin siyah bir tozdur. Carbyne, temel karbonun termodinamik olarak en kararlı şeklidir. Ayna karbon katmanlı bir yapıya sahiptir. Biri kritik özellikler ayna karbonu (sertlik, yüksek sıcaklıklara dayanıklılık vb. hariç) - canlı dokularla biyolojik uyumluluğu.

Slayt 14

Kimyasal özellikler.

Alkaliler, hidrojen salarak silikonu silisik asit tuzlarına dönüştürür: Si + 2KOH + H2O = K2SiO3 + 2H2 Karbon ve silikon su ile sadece yüksek sıcaklıklarda reaksiyona girer: C + H2O ¬ CO + H2 Si + 3H2O = H2SiO3 + 2H2 Karbon, içinde silikonun kontrastı doğrudan hidrojen ile etkileşime girer: C + 2H2 = CH4

Slayt 15

Karbürler.

Karbonun metallerle ve karbona elektropozitif olan diğer elementlerle bileşiklerine karbürler denir. Alüminyum karbür su ile etkileştiğinde metan oluşur Al4C3 + 12H2O = 4Al (OH) 3 + 3CH4 Kalsiyum karbür su ile etkileştiğinde asetilen: CaC2 + 2H2O = Ca (OH) 2 + C2H2

Karbon ve silisyum elementlerinin kısa bir karşılaştırmalı özelliği tablo 6'da sunulmaktadır.

Tablo 6

Karbon ve silikonun karşılaştırmalı özellikleri

Karşılaştırma kriterleri	Karbon - C	Silikon - Si
kimyasal elementlerin periyodik tablosundaki konumu	, 2. periyot, IV grup, ana alt grup	, 3. periyot, IV grup, ana alt grup
atomların elektronik konfigürasyonu
değerlik yetenekleri	II - sabit durumda IV - uyarılmış durumda
olası oksidasyon durumları	, , , , ,	,
daha yüksek oksit	, asidik	, asidik
daha yüksek hidroksit	- zayıf kararsız asit	() veya - zayıf asit, polimer yapıya sahiptir
hidrojen bileşiği	- metan (hidrokarbon)	- silan, kararsız

Karbon... Karbon elementi allotropi ile karakterize edilir. Karbon şu basit maddeler biçiminde bulunur: elmas, grafit, karbyne, fulleren, bunlardan yalnızca grafit termodinamik olarak kararlıdır. Kömür ve kurum, amorf grafit çeşitleri olarak görülebilir.

Grafit refrakter, düşük uçuculuktadır, normal sıcaklıklarda kimyasal olarak inerttir, opak, yumuşak bir maddedir, akımı zayıf iletir. Grafitin yapısı katmanlıdır.

Alamaz son derece sert, kimyasal olarak inert (900 °C'ye kadar) bir maddedir, akımı iletmez ve ısıyı iyi iletmez. Elmasın yapısı tetrahedraldir (bir tetrahedrondaki her atom dört atomla çevrilidir, vb.). Bu nedenle elmas, makromolekülü sadece karbon atomlarından oluşan en basit polimerdir.

karbin var doğrusal yapı(–Carbyne, polyyne) veya (–carbyne, polyen). Yarı iletken özelliklere sahip siyah bir tozdur. Işığın etkisi altında, karabinin elektriksel iletkenliği artar ve bir sıcaklıkta carbyne grafite dönüştürülür. Grafitten kimyasal olarak daha reaktiftir. XX yüzyılın 60'lı yıllarının başında sentezlendi, daha sonra bazı meteorlarda keşfedildi.

Fulleren, "futbol topu" yapısına sahip moleküller tarafından oluşturulan karbonun allotropik bir modifikasyonudur. Moleküller ve diğer fullerenler sentezlendi. Tüm fullerenler, hibrit haldeki karbon atomlarının kapalı yapılarıdır. Hibritleşmemiş bağ elektronları, aromatik bileşiklerde olduğu gibi yer değiştirir. Fulleren kristalleri moleküler tip.

Silikon... Silisyum için bağlar karakteristik değildir, hibrit halde bulunma karakteristik değildir. Bu nedenle, kristal kafesi elmasınkine benzeyen silikonun yalnızca bir kararlı allotropik modifikasyonu vardır. Silikon - sert (Mohs ölçeğinde sertlik 7'dir), refrakter ( ), standart koşullar altında metalik bir parlaklığa sahip koyu gri renkli çok kırılgan bir madde - bir yarı iletken. Kimyasal aktivite, kristallerin boyutuna bağlıdır (kaba kristal, amorftan daha az aktiftir).

Karbonun reaktivitesi allotropik modifikasyona bağlıdır. Elmas ve grafit şeklindeki karbon oldukça inerttir, asitlere ve alkalilere karşı dirençlidir, bu da grafitten potalar, elektrotlar vb. yapmayı mümkün kılar. Karbon, kömür ve kurum şeklinde daha yüksek bir reaktivite sergiler.

Kristal silisyum oldukça inerttir, amorf formda daha aktiftir.

Karbon ve silisyumun kimyasal özelliklerini yansıtan ana reaksiyon türleri Tablo 7'de gösterilmiştir.

Tablo 7

Karbon ve silisyumun temel kimyasal özellikleri

ile reaksiyon	karbon	ile reaksiyon	silikon
basit maddeler	oksijen		oksijen
halojenler		halojenler
gri		karbon
hidrojen		hidrojen	tepki vermiyor
metaller		metaller
karmaşık maddeler	metal oksitler		alkaliler
buhar		asitler	tepki vermiyor
asitler

bağlayıcılar

bağlayıcılar – beton üretimi, yapı yapılarının bireysel elemanlarının sabitlenmesi, su yalıtımı vb. için kullanılan mineral veya organik yapı malzemeleri..

Mineral bağlayıcılar(MVM) - su ile karıştırıldığında oluşan ince öğütülmüş toz malzemeler (çimento, alçı, kireç vb.) bireysel vakalar- tuzların, asitlerin, alkalilerin çözeltileri ile) güçlü bir taş benzeri gövdede katılaşan ve katı agrega ve takviye parçacıklarını monolitik bir bütün halinde bağlayan plastik işlenebilir bir kütle.

MVM'nin sertleşmesi, çözünme süreçleri, aşırı doymuş bir çözelti ve kolloidal kütle oluşumu sonucunda gerçekleştirilir; ikincisi kısmen veya tamamen kristalleşir.

VMM sınıflandırması:

1. hidrolik bağlayıcılar:

Su ile karıştırıldığında (karıştırıldığında) sertleşir ve sudaki mukavemetini korumaya veya oluşturmaya devam eder. Bunlara çeşitli çimentolar ve hidrolik kireç dahildir. Hidrolik kireç sertleştiğinde CaO su ile etkileşir ve karbon dioksit elde edilen ürünün hava ve kristalizasyonu. Sürekli suya maruz kalan yer altı, yer altı ve hidrolik yapıların yapımında kullanılırlar.

2. Hava bağlayıcılar:

Su ile karıştırıldıklarında sertleşirler ve sadece havada güçlerini korurlar. Bunlara hava kireci, alçı-anhidrit ve magnezya hava bağlayıcıları dahildir.

3. aside dayanıklı bağlayıcılar:

Esas olarak, ince öğütülmüş kuvars kumu karışımı içeren aside dayanıklı çimentodan oluşurlar ve; kural olarak kapalıdırlar, sulu çözeltiler sodyum silikat veya potasyum asitlere maruz kaldıklarında güçlerini uzun süre korurlar. Sertleşirken bir reaksiyon meydana gelir. Kimya tesislerinin yapımında aside dayanıklı macun, harç ve beton üretiminde kullanılırlar.

4. Otoklavlanmış bağlayıcılar:

Kireç-silika ve kireç-nefelin bağlayıcılardan (kireç, kuvars kumu, nefelin çamuru) oluşurlar ve otoklavda (6-10 saat, buhar basıncı 0.9-1.3 MPa) işlendiklerinde sertleşirler. Bunlara ayrıca kumlu Portland çimentoları ve kireç, kül ve düşük aktiviteli çamur bazlı diğer bağlayıcılar dahildir. Silikat betondan yapılmış ürünlerin (blok, silikat tuğla vb.) üretiminde kullanılırlar.

5.fosfat bağlayıcılar:

Özel çimentolardan oluşur; kademeli olarak monolitik bir gövdede katılaşan ve 1000 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda gücünü koruyan plastik bir kütle oluşturmak için fosforik asit ile kapatılırlar. Genellikle titanyum fosfat, çinko fosfat, alüminofosfat ve diğer çimentolar kullanılır. Refrakter beton vb. üretiminde metal parçaların ve yapıların yüksek sıcaklıkta korunması için refrakter astar kütlesi ve dolgu macunlarının imalatında kullanılırlar.

Organik bağlayıcılar(OBM) - Polimerizasyon veya polikondenzasyon sonucunda plastik halden katı veya düşük plastik hale geçebilen organik kökenli maddeler.

MVM ile karşılaştırıldığında, daha az kırılgandırlar ve daha yüksek çekme mukavemetine sahiptirler. Bunlar, petrolün rafine edilmesi sırasında oluşan ürünleri (asfalt, bitüm), ahşabın (katran) termal ayrışma ürünlerini ve ayrıca sentetik termoset polyester, epoksi, fenol-formaldehit reçinelerini içerir. Yol, köprü, zemin yapımında kullanılır endüstriyel tesisler, rulo çatı malzemeleri, asfalt-polimer beton vb.

Karbonlu silikonun ikili bileşiklerinde, her bir silikon atomu, merkezi silikon atomu olan bir tetrahedronun köşelerinde bulunan dört komşu karbon atomuna doğrudan bağlıdır. Aynı zamanda, her bir karbon atomu, merkezi bir karbon karbon atomu olan bir tetrahedronun köşelerinde bulunan dört komşu silikon atomuna bağlanır. Silisyum ve karbon atomlarının böyle bir karşılıklı düzenlemesi, silikon-karbon bağı Si - C-'ye dayanır ve yoğun ve çok güçlü bir kristal yapı oluşturur.

Şu anda, karbonlu sadece iki ikili silikon bileşiği bilinmektedir. Çok nadir bulunan doğal olarak oluşan bir mineral olan mozanittir. pratik uygulama ve bazen silund, refraks, carbofrax, kristalan vb. olarak adlandırılan yapay olarak elde edilen SiC carborundum.

Laboratuvar uygulamalarında ve teknolojide, silikanın karbon ile reaksiyon denklemine göre indirgenmesiyle karborundum elde edilir.

SiO 2 + 3C = 2CO + SiC

Karborundum üretimi için şarjın bileşimine ince öğütülmüş kuvars veya saf kuvars hattı ve koka ek olarak, sofra tuzu ve talaş eklenir. Ateşleme sırasında talaş yükü gevşetir ve tuz, demir ve alüminyum safsızlıkları ile reaksiyona girerek, bunları 1000-1200 ° C'de reaksiyon bölgesinden uzaklaştırılan uçucu klorürler FeCl 3 ve A1C1 3'e dönüştürür. Aslında, silika ve kok arasındaki reaksiyon zaten 1150 ° C'de başlar, ancak son derece yavaş ilerler. Sıcaklık 1220 °C'ye yükseldikçe hızı artar. 1220 ila 1340 °C sıcaklık aralığında ekzotermik hale gelir ve şiddetli bir şekilde ilerler. Reaksiyonun bir sonucu olarak, ilk önce en küçük kristallerden ve amorf bir karborundum çeşidinden oluşan bir karışım oluşur. Sıcaklıkta 1800-2000 ° C'ye bir artışla, karışım yeniden kristalleşir ve iyi gelişmiş, tablo şeklinde, nadiren renksiz, daha sık renkli yeşil, gri ve hatta elmaslı bir gökkuşağı oyunu ile altıgen kristallere dönüşür. %98-99.5 karborundum. Yükten karborundum elde etme işlemi 2000-2200 °C'de yanan elektrikli fırınlarda gerçekleştirilir. Kimyasal olarak saf karborundum elde etmek için yükün yakılması sonucu elde edilen ürün, reaksiyona girmemiş silikayı çözen alkali ile işlenir.

Kristal karborundum çok katılar; sertliği 9'dur. Polikristal karborundum'un omik direnci artan sıcaklıkla azalır ve 1500 0 С'de önemsiz hale gelir.

1000 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda havada, karborundum önce yavaş, daha sonra sıcaklık 1700 °C'nin üzerine çıktıkça kuvvetli bir şekilde oksitlenmeye başlar. Bu durumda silika ve karbon monoksit oluşur:

2SiC + ЗО 2 = 2SiO 2 + 2CO

Carborundum yüzeyinde oluşan silikon dioksit, carborundum'un daha fazla oksidasyonunu bir şekilde yavaşlatan koruyucu bir filmdir. Aynı koşullar altında, karborundum oksidasyonu su buharı ortamında daha güçlü bir şekilde ilerler.

Fosforik asit hariç mineral asitler karborundum üzerinde hareket etmez, klor 100 ° C'de reaksiyon denklemine göre ayrıştırır

SiC + 2Cl 2 = SiCl 4 + C

ve 1000 ° C'de karbon yerine CC1 4 salınır:

SiC + 4C1 2 = SiCl + CC1 4

Karborundum ile reaksiyona giren erimiş metaller, karşılık gelen silisitleri oluşturur:

SiC + Fe = FeSl + C

810 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda, carborundum, alkali toprak metal oksitlerini metale indirger, 1000 °C'nin üzerinde demir (III) oksit Fe 2 O 3 ve 1300-1370 ° C'nin üzerinde demir (II) oksit FeO, nikel (II) oksiti azaltır. NiO ve manganez oksit МnО.

Atmosferik oksijen varlığında erimiş kostik alkaliler ve bunların karbonatları, karşılık gelen silikatların oluşumu ile karborundum'u tamamen ayrıştırır:

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

SiC + Na 2CO 3 + 2O 2 = Na 2 SiO 3 + 2CO 2

Carborundum ayrıca sodyum peroksit, kurşun (II) oksit ve fosforik asit ile reaksiyona girebilir.

Karborundum'un yüksek bir sertliğe sahip olması nedeniyle, metal taşlama için aşındırıcı tozlar ve ayrıca ondan karborundum aşındırıcı tekerlekler, çubuklar ve aşındırıcı kağıt üretimi için yaygın olarak kullanılır. Elektiriksel iletkenlik Carborundum, yüksek sıcaklıklarda, elektrikli fırınlarda direnç elemanı olan silit çubuklarının imalatında ana malzeme olarak kullanılmasını mümkün kılar. Bu amaçla, bir karbon monoksit ve silikon karışımı, gliserin veya başka bir organik çimentolu madde ile kapatılır ve elde edilen kütleden, karbon monoksit atmosferinde veya azot atmosferinde 1400-1500 ° C'de ateşlenen çubuklar oluşturulur. Fırınlama sırasında, çimentolu organik madde ayrışır, salınan karbon, silikon ile birleşerek onu karborundum haline getirir ve çubuklara gerekli gücü verir.

Karborundumdan özel refrakter potalar yapılır.
sıcak presleme ile elde edilen metalleri eritmek için
42-70 MPa basınç altında 2500 ° C'de carborundum. Hala biliniyor
karborundum ve nitrür karışımlarından yapılan refrakterler
bor, steatit, molibden içeren bağlayıcılar ve diğer maddeler
varlıklar.

SİLİKON VEYA SİLAN HİDRİTLER

Silikon hidrojen bileşikleri genellikle silikon hidritler veya silanlar olarak adlandırılır. Doymuş hidrokarbonlar gibi, silikon hidritler de silikon atomlarının tek bir bağla birbirine bağlandığı homolog bir seri oluşturur.

Si-Si -Si -Si -Si- vb.

En basit Temsilci

bu homolog serinin monosilan veya basitçe silan, molekülün yapısı metan yapısına benzer olan SiH 4, ardından

moleküler yapıda etana benzer disilan H3 Si-SiH3, daha sonra trisilan H3 Si-SiH2 -SiH3,

tetrasilan H3 Si-SiH2 -SiH2 -SiH3,

pentasilan H 3 Si-SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 ^ - SiH 3 ve bu homolog serinin elde edilen silanlarının sonuncusu

hekzasilan H3 Si-SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 3. Silanlar saf halde doğada bulunmazlar. Yapay bir şekilde elde edilirler:

1. Reaksiyon denklemine göre metal silisitlerin asitler veya alkaliler ile ayrışması

Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4

bu durumda, daha sonra çok düşük sıcaklıkta fraksiyonel damıtma ile ayrılan bir silan karışımı oluşur. Düşük sıcaklık.

2. Halojenosilanların lityum hidrit veya lityum alüminyum hidrit ile indirgenmesi:

SiCl 4 + 4 LiH = 4LiCl + SiH 4

Silal elde etmenin bu yöntemi ilk olarak 1947'de tanımlanmıştır.

3. Halojenosilanların hidrojenle indirgenmesi. Reaksiyon, katalizör olarak silikon, metalik bakır ve %1 - 2 alüminyum halojenürler içeren bir temas karışımı ile doldurulmuş reaksiyon tüplerinde 300 - 400 °C'de ilerler.

benzerliklere rağmen moleküler yapı sitanlar ve doymuş hidrokarbonlar, fiziksel özellikleri farklıdır.

Hidrokarbonlarla karşılaştırıldığında silanlar daha az kararlıdır. Bunların en kararlısı, yalnızca kırmızı ısıtıldığında silikon ve hidrojene ayrışan monosilan SiH4'tür. Yüksek silikon içeriğine sahip diğer silanlar, çok daha düşük sıcaklıklarda daha düşük türevler oluşturur. Örneğin, disilan Si 2 H6, 300 ° C'de silan ve katı bir polimer verir ve hekzasilan Si 6 H14, sıcaklıkta bile yavaş yavaş ayrışır. normal sıcaklıklar... Oksijenle temas ettiğinde silanlar kolayca oksitlenir ve bazıları, örneğin monosilan SiH 4, -180 ° C'de kendiliğinden tutuşur. Silanlar, silikon dioksit ve hidrojene kolayca hidrolize edilir:

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

Daha yüksek silanlar için bu işlem bölünme ile gerçekleşir.

bağlar - Si - Si - Si - silikon atomları arasında. Örneğin, üç-

silan Si 3 H 8, üç molekül Si02 ve on molekül hidrojen gazı verir:

H 3 Si - SiH 2 - SiH 3 + 6H 3 O = 3SiO 2 + 10H 2

Kostik alkalilerin varlığında, silanların hidrolizi, karşılık gelen alkali metal ve hidrojenin bir silikatının oluşumuyla sonuçlanır:

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

SİLİKON HALOJENLER

Halojenosilanlar ayrıca ikili silikon bileşiklerine aittir. Silisyum hidritler gibi - silanlar - homolog bir dizi oluştururlar. kimyasal bileşikler halojenür atomlarının doğrudan tekli bağlarla bağlı silikon atomlarına bağlı olduğu

ve benzerleri uygun uzunlukta zincirler halinde. Bu benzerlik nedeniyle, halojenosilanlar, silanlardaki hidrojenin karşılık gelen halojen ile değiştirilmesinin ürünleri olarak düşünülebilir. Bu durumda, ikame tam veya eksik olabilir. İkinci durumda, silanların halojenli türevleri elde edilir. Klorosilan Si 25 Cl 52 şimdiye kadar bilinen en yüksek halojenosilan olarak kabul edilir Halojenosilanlar ve halojenli türevleri doğada saf halde bulunmazlar ve yalnızca yapay olarak elde edilebilirler.

1. Temel silikonun halojenlerle doğrudan bağlantısı. Örneğin SiCl 4, %35 ila %50 arasında silisyum içeren ferrosilikondan 350-500 °C'de kuru klor ile işlemden geçirilerek elde edilir. Bu durumda, reaksiyon denklemine göre diğer daha karmaşık halojenosilanlar Si 2 C1 6, Si 3 Cl 8 vb. ile bir karışımda ana ürün olarak SiCl 4 elde edilir.

Si + 2Cl 2 = SiCl 4

Aynı bileşik, yüksek sıcaklıklarda bir silika ile kok karışımının klorlanmasıyla elde edilebilir. Reaksiyon şemaya göre ilerler

SiO 2 + 2C = Si + 2CO

Si + 2C1 2 = SiC1 4

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

Tetrabromosilan, brom buharı ile elemental silikonun kırmızı ısısı ile brominasyon yoluyla elde edilir:

Si + 2Br 2 = SiBr 4

veya kok ile silika karışımı:

SiO 2 + 2C = Si + 2CO

Si + 2Br 3 = SiBi 4

SiO 2 + 2C + 2Br 2 = 2CO + SiBr 4

Bu durumda, tetrasilanlarla aynı anda daha yüksek dereceli silanların oluşumu mümkündür. Örneğin, magnezyum silisitin klorlanması, %80 SiCl4, %20 SiCl6 ve %0.5-1 Si3Cl8 üretir; kalsiyum silisitin klorlanmasında, reaksiyon ürünlerinin bileşimi şu şekilde ifade edilir: %65 SiCl 4; %30 Si2Cl6; %4 Si3 Cl 8.

2. 100 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda A1Br3 katalizörlerinin varlığında silanların hidrojen halojenürlerle halojenasyonu. Reaksiyon şemaya göre ilerler

SiH 4 + HBg = SiH 3 Br + H 2

SiH 4 + 2HBg = SiH 2 Br 2 + 2H 2

3. AlCl3 katalizörlerinin varlığında silanların kloroform ile halojenasyonu:

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

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

4. Silisyum tetraflorür, hidroflorik asidin silika üzerindeki etkisiyle elde edilir:

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

5. Bazı polihalojenosilanlar, karşılık gelen halojenürleri ile halojenasyon yoluyla en basit halojenosilanlardan elde edilebilir. Örneğin, 200-300 ° C'de kapalı bir tüpte tetraiyodosilan, gümüş ile reaksiyona girerek heksaiodisilan'ı serbest bırakır.

İyodosilanlar, bir ortamda iyodin silanlarla etkileşimi ile elde edilebilir. karbon tetraklorür veya kloroform da v silanın hidrojen iyodür ile etkileşiminde katalizör Al3'ün varlığı

Halojenosilanlar, yapı olarak benzer halojenli hidrokarbonlardan daha az kararlıdır. Silika jel ve hidrohalik asit oluşturmak üzere kolayca hidrolize edilirler:

SiCl 4 + 2H20 = Si0 2 + 4HCl

Halojenosilanların en basit temsilcileri SiF 4, SiCl 4, SiBr 4 ve SiI 4'tür. Bunlardan tetraflorosilan ve tetraklorosilan esas olarak teknolojide kullanılmaktadır. Tetraflorosilan SiF 4 keskin kokulu renksiz bir gazdır, havada sigara içilir, hidrolize olarak silikoflorik asit ve silika jele dönüşür. SiF 4, reaksiyon denklemine göre hidroflorik asidin silika üzerindeki etkisiyle elde edilir.

SiО 2 + 4HF = SIF 4 + 2H 2 0

Endüstriyel üretim için. SiF 4 fluorspar CaF 2, silika Si02 ve sülfürik asit H 2 SO 4 kullanılmaktadır. Reaksiyon iki aşamada gerçekleşir:

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

Tetraflorosilanın gaz halindeki hali ve uçuculuğu, kireç-sodyum silikat camlarını hidrojen florür ile aşındırmak için kullanılır. Hidrojen florür camla etkileşime girdiğinde tetraflorosilan, kalsiyum florür, sodyum florür ve su oluşur. Uçucu hale gelen tetraflorosilan, hidrojen florür ile reaksiyon için yeni daha derin cam katmanlarını serbest bırakır. CaF2 ve NaF, su içinde çözülen ve böylece taze yüzeyli cam yüzeyine daha fazla nüfuz etmek için hidrojen florürün erişimini serbest bırakan reaksiyon bölgesinde kalır. Kazınmış yüzey mat veya şeffaf olabilir. Mat aşındırma, gaz halindeki hidrojen florür cama etki ettiğinde elde edilir, şeffaf - sulu hidroflorik asit çözeltileri ile aşındırma yapılırken. Tetraflorosilan suya geçirilirse, jel şeklinde H2SiF6 ve silika elde edilir:

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

Florosilisik asit güçlü dibazik asitlerden biridir, serbest halde elde edilmez, buharlaştıktan sonra uçucu hale gelen SiF 4 ve 2HF'ye ayrışır; kostik alkaliler ile asidik ve normal tuzlar oluşturur:

H2SIF6 + 2NaOH. = Na2SiF6 + 2H20

fazla alkali ile bir alkali metal florür, silika ve su verir:

H 2 SiF 6 + 6NaOH = 6NaF + Si02 + 4H 2 O

Bu reaksiyonda açığa çıkan silika kostik ile reaksiyona girer.
ve silikat oluşumuna yol açar:

Si02 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O

Florosilisik asit tuzlarına silikoflorürler veya flütler denir. Şu anda bilinen silika florürler Na, H, Rb, Cs, NH4, Cu, Ag, Hg, Mg, Ca, Sr, Ba, Cd, Zn, Mn, Ni, Co, Al, Fe, Cr, Pb vb.

Teknolojide, çeşitli amaçlar için, sodyum Na 2 SiF 6, magnezyum MgSiF 6 * 6HgO, çinko ZnSiF 6 * 6H 2 O, alüminyum Al 2 (SiF 6) 3, kurşun PbSiF 6, baryum BaSiF 6 vb. Silikon florürler antiseptik ve sızdırmazlık özelliklerine sahiptir; aynı zamanda yangın geciktiricidirler. Bu nedenle, erken çürümeyi önlemek ve yangın durumunda tutuşmaya karşı korumak için ahşabı emprenye etmek için kullanılırlar. İnşaat amaçlı yapay ve doğal taşlar da onları sıkıştırmak için silikon florürlerle emprenye edilir. Emprenye işleminin özü, taşın gözeneklerine ve çatlaklarına nüfuz eden bir silikoflorür çözeltisinin kalsiyum karbonat ve diğer bazı bileşiklerle reaksiyona girmesi ve gözeneklerde biriken ve onları kapatan çözünmeyen tuzlar oluşturmasında yatmaktadır. Bu, taşın hava koşullarına karşı direncini önemli ölçüde artırır. Kalsiyum karbonat içermeyen veya çok az içeren malzemeler avanfluatlarla ön işleme tabi tutulur, yani. çözünmüş kalsiyum tuzları, alkali metal silikatlar ve flütlerle çözünmeyen çökeltiler oluşturabilen diğer maddeleri içeren maddeler. Magnezyum, çinko ve alüminyumun silikon florürleri flüt olarak kullanılır. Dalgalanma süreci aşağıdaki gibi temsil edilebilir:

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

Alkali metallerin silikon florürleri, hidroflorosilisik asidin bu metallerin tuzlarının çözeltileri ile etkileşimi ile elde edilir:

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

Bunlar jelatinimsi çökeltilerdir, suda çözünür ve mutlak alkolde pratik olarak çözünmezler. Bu nedenle, hacimsel yöntemle silika tayini için kantitatif analizde kullanılırlar. Teknik amaçlar için, süperfosfat üretiminde yan ürün olarak beyaz toz halinde elde edilen sodyum silikoflorür kullanılır. Cryolite 3NaF-AlF 3, diş çimentosu üretiminde yaygın olarak kullanılan ve hem cam yapımında hem de opak üretiminde iyi bir susturucu olan 800 °C'de Na 2 SiF 6 ve A1 2 O 3 karışımından oluşur. sırlar ve emayeler.

Bileşenlerden biri olarak sodyum silikoflorür, sıvı cam üzerinde yapılan kimyasal olarak dirençli macunların bileşimine dahil edilir:

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

Bu reaksiyonla açığa çıkan silika, sertleşmiş macuna kimyasal direnç kazandırır. Aynı zamanda Na 2 SiF 6 bir sertleşme hızlandırıcıdır. Sodyum silikoflorür ayrıca çimento üretiminde ham karışımlarda bir mineralleştirici olarak tanıtılır.

Tetraklorosilan SiCl 4, yüksek sıcaklıklarda silanlar üzerinde etki ile karborundum veya ferrosilisonun klorlanmasıyla elde edilen, renksiz, dumanlı, havada, kolayca hidrolize olabilen bir sıvıdır.

Tetraklorosilan, birçok organosilikon bileşiğinin üretimi için ana başlangıç maddesidir.

Tetrabromosilan SiBr 4 renksiz, havada dumanlı, Si02 ve HBr sıvısı üzerinde kolayca hidrolize olabilen, brom buharı kırmızı-sıcak elemental silikondan geçirildiğinde kırmızı-sıcak bir sıcaklıkta elde edilir.

Tetraiyodosilan Sil 4, akkor elemental silikon üzerinden iyot buharı ile karbon dioksit karışımının geçirilmesiyle elde edilen beyaz kristalli bir maddedir.

Silisyum borürler ve nitrürler

Silisyum borürler, borlu silisyum bileşikleridir. Halihazırda iki silikon yapısı vardır: silikon triborid B 3 Si ve silikon heksaborid B 6 Si. Son derece sert, kimyasal olarak dirençli ve ateşe dayanıklı maddelerdir. Füzyon ile elde edilirler. elektrik akımı 5 ağırlıktan oluşan ince öğütülmüş bir karışım. elementel silikon ve 1 wt. h. bor. Topaklanan kütle, erimiş potasyum karbonat ile temizlenir. G.M.Samsonov ve V.P. Latyshev, 1600-1800 ° C'de sıcak presleme ile silikon triborid elde etti.

pl ile silikon triborür. 2.52 g / cm3 siyah plakalar oluşturur
eşkenar dörtgen kristaller, yarı saydam
sarı-kahverengi tonlarında ince bir tabaka halinde. Pl ile silikon hekzaborid.
2.47 g/cm3 opak opak tanecikler şeklinde elde edilir.
aşağılık formu.

Silisyum borürler yaklaşık 2000 °C'de erir, ancak yüksek sıcaklıklarda bile çok yavaş oksitlenir. Bu, onları özel refrakter olarak kullanmayı mümkün kılar. Silisyum boridlerin sertliği çok yüksektir ve bu bakımdan carborundum'a yakındırlar.

Silisyum nitrojen bileşiklerine silisyum nitrürler denir. Aşağıdaki nitrürler bilinmektedir: Si 3 N 4, Si 2 N 3 ve SIN. Silisyum nitrürler, elementel silisyumun 1300 ila 1500 °C sıcaklık aralığında saf nitrojen atmosferinde kalsine edilmesiyle elde edilir. Normal silisyum nitrür Si 3 N 4, saf nitrojen atmosferinde kalsine edilmiş kok ile silika karışımından elde edilebilir. 1400-1500 °C:

6С + 3Si0 2 + 2N 3 ͢ Si 3 N 4 + 6CO

Si 3 N 4, yalnızca 1900 °C'nin üzerinde uçucu hale gelen grimsi beyaz refrakter ve aside dayanıklı bir tozdur. Silisyum nitrür, silika ve amonyak salınımı ile hidrolize olur:

Si 3 N 4 + 6H 2 O = 3SiO 2 + 4NH3

Isıtıldığında, konsantre sülfürik asit yavaş yavaş Si 3 N 4'ü ayrıştırır ve seyreltik hidroflorosilisik asit onu daha kuvvetli bir şekilde ayrıştırır.

Si 2 N3 bileşiminin silisyum nitrürü ayrıca azotun yüksek sıcaklıklarda elementel silikon veya karbon-azot-silikon C2Si2N + N2 = 2C + Si2N3 üzerindeki etkisiyle elde edilir.

Nitrojen ile silisyumun ikili bileşiklerine ek olarak, silisyum atomlarının nitrojen atomları ile doğrudan bağlantısına dayanan daha birçok karmaşık olanlar şu anda bilinmektedir, örneğin: 1) aminosilanlar SiH3 NH2, SiH2 (NH2) 2, SiH (NH 2) 3, Si (NH 2) 4; 2) sililaminler NH2 (SiH 3), NH (SiH 3) 2, N (SiH 3) 3; 3) daha karmaşık bir bileşime sahip azot içeren silikon bileşikleri.

GENEL KONSEPTLER