6 дәріс. Силикатты материалдардың химиялық технологиясына кіріспе. Химия-минералогиялық құрамы бойынша шикізаттың түрлері.

6 дә ріс. Силикатты материалдардың химиялық технологиясына кіріспе. Химия-минералогиялық қ ұ рамы бойынша шикізаттың тү рлері.

Қ ысқ аша тарихы. Силикаттық материалдарды алу негізінде табиғ атта ең кең таралғ ан шикізат – кремнезем болып табылады. Жер қ ыртысында SiO₂-ның мө лшері 12% аса қ ұ райды, одан басқ а ол жер қ ыртысының 75% қ ұ райтын алюмосиликаттардың қ ұ рамына кіреді. Табиғ атта силикат материалдардың қ атарына 500 аса минерал тү рлері кіреді. Осы тізімге адам жасанды синтезделген материалдарды бірталай санын қ осты. Кремнеземнен басқ а негізгі элементтеріне Al, Ca, Mg, Na, K, B тотық тары мен басқ алары жатады. Ә йнек қ ұ рамында олардың ү лес мө лшері аз ғ ана ү лестен бірнеше ондық пайызғ а дейін ө згереді, мысалы, кварцтық ә йнекте SiO₂-нің мө лшері 99, 9% қ ұ райды, ал қ алғ аны - басқ а қ осылыстар.

Кремнийдің ашылуы

Бос тү ріндегі кремнийді бірінші болып 1823 жылы швед химигі Я. Берцелиус бө ліп алады да оны силиций деп атайды. Оның кремний аталуын 1834 жылы Г. И. Гесс латынның ляпис креманс – от беретін тас немесе кремень, деген сө зінің негізінде ұ сынғ ан.

Кремний жерде ең кө п тарағ ан элементтердің бірі, жә не де оның оксиді SiO₂ жер қ ыртысының 50% кө бін қ ұ райды. Ө те таза кристалдық SiO₂ кварц ретінде (негізінен қ ұ м жә не кремний тү рінде) жә не таулы хрусталь ретінде белгілі.

Sі периодтық жү йедегі орны.

Кремний 3 периодтың, 4 топтың негізгі топшасының элементі, реттік нө мірі 14, ядросында 14 протон жә не 14 нейтроны бар ( ). Электрондар саны да 14.

Электрондық қ ұ рылысы

Электрондық қ абаттарда электрондар болып бө лінеді, валенттілік электрондары .

Оларды орбитальда орналастырсақ:

Олай болса кремний қ осылыстарында 2 жә не 4 валенттілік кө рсетеді ( жә не - қ ұ м, - силан)

Кремний (ІV) оксиді, кремний қ ышқ ылының ангидриді, кремнезем, SіO₂ – кремнийдің оттекпен тұ рақ ты қ осылысы, ақ тү сті қ атты зат; балқ у t 1728°С, қ айнау t 2590°С. Қ ышқ ылдарғ а тө зімді (балқ ытқ ыш қ ышқ ылда (HF) ғ ана ериді). Жоғ ары температурада оттек, хлор, сутек, кө міртекпен реакцияғ а тү седі. Табиғ атта кристалды жә не аморфты тү рінде кездеседі. Кристалды тү рінің ең негізгісі – кварц минералы, оның тү ссіз мө лдір кристалдары тау хрусталі деп аталады. Тау хрусталі ә р тү рлі қ оспаларғ а байланысты тү рлі-тү сті болады. Оның жасылдауы – аметист, кү ң гірттеуі топаз деп аталады. Аморфты кремний (ІV) оксиді табиғ атта аз таралғ ан, ол трепел, инфузор топырағ ы деп аталатын тау жыныстарының қ ұ рамында болады. Химиялық қ асиеттері бойынша кремний (ІV) оксиді қ ышқ ылдық оксидтерге жатады.

Қ олданылуы:

- Техникада шала ө ткізгіштер ретінде пайдаланылады.

- Si - электроникада жартылай ө ткізгіш ретінде қ олданылады.

-SiC карборунд - бұ рғ ылар, тегістегіш заттар жасауда, стоматологиялық қ ұ ралдар ө ндірісінде, отқ а, қ ышқ ылғ а тө зімді заттар алады.

Кремний оксиді - қ ұ м SiО₂, О = Si = О силикагель SiО₂ - балқ у температурасы жоғ ары, электр тогын ө ткізбейтін зат. Кремний (ІV) оксиді таза кремний жә не оның қ осылыстарын алу ү шін, шыны, отқ а тө зімді бұ йымдар жасауда, жасанды силикаттар дайындауда қ олданылады.

Кремний оксиді кремнезем, кварц, т. б. кү йінде табиғ атта кең таралғ ан.

Химиялық қ асиеттері:

Қ ұ м суда ерімейді, бірақ қ ыздырғ анда сілтімен жә не содамен қ ышқ ылдық оксид ретінде ә рекеттеседі:

1. SiО₂+ 2NaOH = Na₂SiО₃ + Н₂О

2. SiО₂+ Na₂CO₃ = Na₂SiО₃+ CО₂ ↑

3. SiО₂ + 4HF→ SiF₄ + 2H₂О (шынығ а ө рнек салуда жү ретін реакция).

4. SiО₂ + 6HF→ H₂[SiF₆] + 2H₂О (гексафторкремний қ ышқ ылы).

5. SiО₂+ СаО = СаSiО₃

6. SiО₂+ 2Mg = Si +2MgО (1000 °С)

7. SiО₂+ 4Mg = Mg₂Si +2MgО (тотық тырғ ыштың артық мө лшері кезінде (восстановитель) силицидттер тү зіледі)

8. SiО₂+ 2H₂ = Si + 2H₂О

9. SiО₂+ 3С = SiС + 2СО

12 3 4 Следующая ⇒