Silikon (IV) oksid: xassələri, hazırlanması və tətbiqi. Silikon (IV) oksidi və silisium turşuları Silikondan silikatı necə əldə etmək olar
Element xüsusiyyətləri
14 Si 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2
İzotoplar: 28 Si (92,27%); 29 Si (4,68%); 30 Si (3,05%)
Silikon yer qabığında oksigendən sonra ikinci ən çox yayılmış elementdir (kütləvi olaraq 27,6%). Təbiətdə sərbəst vəziyyətdə tapılmır, əsasən SiO 2 və ya silikatlar şəklində olur.
Si birləşmələri zəhərlidir; SiO 2 və digər silisium birləşmələrinin (məsələn, asbest) kiçik hissəciklərinin inhalyasiyası təhlükəli bir xəstəliyə - silikoza səbəb olur.
Əsas vəziyyətdə silisium atomu valentliyə malikdir = II, həyəcanlı vəziyyətdə isə = IV.
Si-nin ən sabit oksidləşmə vəziyyəti +4-dür. Metallarla (silisidlər) birləşmələrdə S.O. -4.
Silikon əldə etmək üsulları
Ən çox yayılmış təbii silisium birləşməsi silisiumdur (silisium dioksid) SiO 2. Silisium istehsalı üçün əsas xammaldır.
1) 1800 "C-də qövs sobalarında SiO 2-nin karbonla azaldılması: SiO 2 + 2C = Si + 2CO
2) Texniki məhsuldan yüksək təmizliyə malik Si sxemə uyğun olaraq alınır:
a) Si → SiCl 2 → Si
b) Si → Mg 2 Si → SiH 4 → Si
Silisiumun fiziki xassələri. Silikonun allotropik modifikasiyaları
1) Kristal silisium - metal parıltılı, almaz tipli kristal qəfəsli gümüşü-boz maddə; m.p. 1415"C, qaynama temperaturu 3249"C, sıxlıq 2,33 q/sm3; yarımkeçiricidir.
2) Amorf silikon - qəhvəyi toz.
Silisiumun kimyəvi xassələri
Əksər reaksiyalarda Si bir azaldıcı agent kimi çıxış edir:
Aşağı temperaturda silikon qızdırıldıqda kimyəvi cəhətdən təsirsizdir, onun reaktivliyi kəskin şəkildə artır.
1. 400°C-dən yuxarı temperaturda oksigenlə reaksiya verir:
Si + O 2 = SiO 2 silisium oksidi
2. Artıq otaq temperaturunda flüorla reaksiya verir:
Si + 2F 2 = SiF 4 silisium tetraflorid
3. Digər halogenlərlə reaksiyalar = 300 - 500°C temperaturda baş verir
Si + 2Hal 2 = SiHal 4
4. Kükürd buxarı ilə 600°C-də disulfid əmələ gətirir:
5. Azotla reaksiya 1000°C-dən yuxarı temperaturda baş verir:
3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 silisium nitridi
6. = 1150°C temperaturda karbonla reaksiya verir:
SiO 2 + 3C = SiC + 2CO
Karborundum sərtliyə görə almaza yaxındır.
7. Silikon hidrogenlə birbaşa reaksiya vermir.
8. Silikon turşulara davamlıdır. Yalnız azot və hidrofluorik (hidrofluorik) turşuların qarışığı ilə qarşılıqlı təsir göstərir:
3Si + 12HF + 4HNO 3 = 3SiF 4 + 4NO + 8H 2 O
9. qələvi məhlullarla reaksiyaya girərək silikatlar əmələ gətirir və hidrogeni buraxır:
Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2
10. Silisiumun reduksiyaedici xüsusiyyətləri metalları onların oksidlərindən təcrid etmək üçün istifadə olunur:
2MgO = Si = 2Mg + SiO 2
Metallarla reaksiyalarda Si oksidləşdirici maddədir:
Silikon s-metallar və əksər d-metallarla silisidlər əmələ gətirir.
Müəyyən bir metalın silisidlərinin tərkibi fərqli ola bilər. (Məsələn, FeSi və FeSi 2 ; Ni 2 Si və NiSi 2 .) Ən məşhur silisidlərdən biri sadə maddələrin birbaşa qarşılıqlı təsiri ilə əldə edilə bilən maqnezium silisiddir:
2Mg + Si = Mg 2 Si
Silan (monosilan) SiH 4
Silanlar (hidrogen silisiumlar) Si n H 2n + 2, (bax. alkanlar), burada n = 1-8. Silanlar alkanların analoqlarıdır, onlardan -Si-Si- zəncirlərinin qeyri-sabitliyi ilə fərqlənirlər.
Monosilane SiH 4 xoşagəlməz qoxu olan rəngsiz bir qazdır; etanolda, benzində həll olunur.
Alma üsulları:
1. Maqnezium silisidin hidroklor turşusu ilə parçalanması: Mg 2 Si + 4HCI = 2MgCI 2 + SiH 4
2. Si halogenidlərinin litium alüminium hidridlə reduksiyası: SiCl 4 + LiAlH 4 = SiH 4 + LiCl + AlCl 3
Kimyəvi xassələri.
Silan güclü reduksiyaedicidir.
1.SiH 4 çox aşağı temperaturda belə oksigenlə oksidləşir:
SiH 4 + 2O 2 = SiO 2 + 2H 2 O
2. SiH 4, xüsusilə qələvi mühitdə asanlıqla hidrolizə olunur:
SiH 4 + 2H 2 O = SiO 2 + 4H 2
SiH 4 + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 4H 2
Silikon (IV) oksid (silisium) SiO 2
Silisium müxtəlif formalarda mövcuddur: kristal, amorf və şüşəvari. Ən çox yayılmış kristal forması kvarsdır. Kvars süxurları dağıldıqda kvars qumları əmələ gəlir. Kvars monokristalları şəffaf, rəngsizdir (qaya kristalı) və ya müxtəlif rənglərdə çirklərlə (ametist, əqiq, jasper və s.) rənglidir.
Amorf SiO 2 opal mineral şəklində tapılır: silisium gel süni şəkildə istehsal olunur, SiO 2-nin kolloid hissəciklərindən ibarətdir və çox yaxşı adsorbentdir. Şüşəli SiO 2 kvars şüşəsi kimi tanınır.
Fiziki xassələri
SiO 2 suda çox az həll olur, həmçinin üzvi həlledicilərdə praktiki olaraq həll olunmur. Silisium dielektrikdir.
Kimyəvi xassələri
1. SiO 2 asidik oksiddir, ona görə də amorf silisium qələvilərin sulu məhlullarında yavaş-yavaş həll olunur:
SiO 2 + 2NaOH = Na 2 SiO 3 + H 2 O
2. SiO 2 qızdırıldıqda əsas oksidlərlə də qarşılıqlı təsir göstərir:
SiO 2 + K 2 O = K 2 SiO 3;
SiO 2 + CaO = CaSiO 3
3. SiO 2 uçucu olmayan oksid olduğundan karbon qazını Na 2 CO 3-dən sıxışdırır (qaynaşma zamanı):
SiO 2 + Na 2 CO 3 = Na 2 SiO 3 + CO 2
4. Silisium hidroflorik turşu ilə reaksiyaya girərək hidrofluorosilikat turşusu H 2 SiF 6 əmələ gətirir:
SiO 2 + 6HF = H 2 SiF 6 + 2H 2 O
5. 250 - 400°C temperaturda SiO 2 qaz halında olan HF və F 2 ilə reaksiyaya girərək tetraflorosilan (silikon tetraflorid) əmələ gətirir:
SiO 2 + 4HF (qaz.) = SiF 4 + 2H 2 O
SiO 2 + 2F 2 = SiF 4 + O 2
Silisium turşuları
Məlumdur:
Ortosilik turşu H 4 SiO 4;
Metasilikon (silis) turşusu H 2 SiO 3;
Di- və polisilik turşular.
Bütün silisium turşuları suda az həll olur və asanlıqla kolloid məhlullar əmələ gətirir.
Qəbul üsulları
1. Qələvi metal silikatların məhlullarından turşularla çökmə:
Na 2 SiO 3 + 2HCl = H 2 SiO 3 ↓ + 2NaCl
2. Xlorosilanların hidrolizi: SiCl 4 + 4H 2 O = H 4 SiO 4 + 4HCl
Kimyəvi xassələri
Silisik turşular çox zəif turşulardır (karbon turşusundan daha zəif).
Qızdırıldıqda, son məhsul kimi silisium əmələ gətirmək üçün susuzlaşırlar.
H 4 SiO 4 → H 2 SiO 3 → SiO 2
Silikatlar - silisium turşularının duzları
Silisik turşular olduqca zəif olduğundan, onların sulu məhlullardakı duzları yüksək dərəcədə hidrolizə olunur:
Na 2 SiO 3 + H 2 O = NaHSiO 3 + NaOH
SiO 3 2- + H 2 O = HSiO 3 - + OH - (qələvi mühit)
Eyni səbəbdən, karbon qazı silikat məhlullarından keçdikdə, silisium turşusu onlardan çıxarılır:
K 2 SiO 3 + CO 2 + H 2 O = H 2 SiO 3 ↓ + K 2 CO 3
SiO 3 + CO 2 + H 2 O = H 2 SiO 3 ↓ + CO 3
Bu reaksiya silikat ionlarına keyfiyyət reaksiyası kimi qəbul edilə bilər.
Silikatlar arasında yalnız Na 2 SiO 3 və K 2 SiO 3 çox həll olur, bunlar həll olunan şüşə, sulu məhlulları isə maye şüşə adlanır.
Şüşə
Adi pəncərə şüşəsi Na 2 O CaO 6 SiO 2 tərkibinə malikdir, yəni natrium və kalsium silikatlarının qarışığıdır. Na 2 CO 3 soda, CaCO 3 əhəngdaşı və SiO 2 qumunun əridilməsi ilə əldə edilir;
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2СO 2
Sement
Su ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, zamanla bərk daşa bənzər bir gövdəyə çevrilən plastik bir kütlə meydana gətirən toz bağlayıcı material; əsas tikinti materialı.
Ən çox yayılmış portland sementinin kimyəvi tərkibi (çəki %-lə) 20 - 23% SiO 2; 62 - 76% CaO; 4 - 7% Al 2 O 3; 2-5% Fe 2 O 3; 1-5% MgO.
Silikon. Təbiətdə olmaq
Oksigendən sonra ən çox silikondur
ümumi element.
O, yer qabığının kütləsinin 27,6%-ni təşkil edir.
Ancaq karbondan fərqli olaraq sərbəstdir
silikonun vəziyyəti təbiətdə baş vermir.
Onun ən çox yayılmış birləşmələri bunlardır: SiO 2 - silisium oksidi (IV) və silisium turşusu duzları–
silikatlar.
Onlar formalaşır yer qabığının qabığı, olan
97%-i silisium birləşmələrindən ibarətdir.
Silikon bitki orqanizmlərində və
heyvanlar.
Silikon. Qəbz
Sənayedə silikon əldə edilir
bərpa Elektrik sobalarında koks ilə SiO 2:
SiO2 + 2С = 2СO + Si.
Laboratoriyada azaldıcı maddələr kimi
maqnezium və ya alüminiumdan istifadə edin:
SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si,
SiO2 + 4Al = 2Al2 O3 + 3Si.
Ən təmiz silikon reduksiya yolu ilə əldə edilir silisium tetraklorid cüt-cüt
sink: |
SiCl4 |
2Zn = 2ZnCl2 + Si. |
Silikon. Fiziki xassələri
Kristal silisium polad parıltılı tünd boz maddədir.
Almaz tipli kristal qəfəs.
Çox çətindir: şüşəni cızır.
Çox kövrək. Sıxlıq 2,33 q/sm3.
IN ultra təmiz forma etmək üçün istifadə olunur yarımkeçiricilər.
Silikon yarımkeçirici kimiüstünlüyə malikdir germaniumdan əvvəl.
Sözdə günəş panelləri,
günəş işığını birbaşa elektrik enerjisinə çevirməyə xidmət edən (kosmik gəmilərin radio qurğuları üçün enerji təchizatı).
Silikon üç sabit izotopdan ibarətdir:
14 28 Si, 29 14 Si, 30 14 Si.
Silikon. Kimyəvi xassələri
Kimyəvi xassələri baxımından silisium, karbon kimi,
qeyri-metaldır.
Lakin metallıq karbondan daha qabarıqdır , çünki böyük atom radiusuna malikdir
(0,118 nm).
Silikon atomlarının xarici enerji səviyyəsində 4 elektron var.
Buna görə də, silisium həm – 4, həm də + 4 oksidləşmə vəziyyəti ilə xarakterizə olunur (silisiumun oksidləşmə vəziyyətinin +2 olduğu SiO birləşməsi məlumdur).
Bununla belə, elektronları qəbul etmək qabiliyyəti silisiumda ifadə edilir karbondan daha zəifdir.
Buna görə də onun hidrogen SiH 4 ilə əlaqəsi daha azdır
CH 4-dən daha güclüdür.
Silikon. Kimyəvi xassələri
Turşuların (HF və HNO3 qarışığından başqa) silikona heç bir təsiri yoxdur. Bununla belə, reaksiya verir həll edilmiş və ya əridilmiş ilə qələvilər:
Si + 2NaOH + H2 O = Na2 SiO3 + H2.
Yüksək temperaturda silisium karbonla birləşərək silisium karbid SiC (karborundum) əmələ gətirir.
Bu, çox sərt bir maddədir, ondan buğda daşları və daşlar hazırlanır. Kimyəvi cəhətdən çox davamlıdır.
Qızdırıldıqda, silikon bir çox metal ilə reaksiya verir:
Si + 2Mg = Mg2 Si.
Metalların silisiumla birləşmələrinə silisidlər deyilir.
Silikon hidrogenlə birbaşa birləşməsə də, onun hidrogen birləşmələri məlumdur.
Silikon. Kimyəvi xassələri
Onlar homoloji sıra əmələ gətirirlər silisium turşuları(silanlar) ümumi düstur Sin H2n+2 (karbon ilə analoji).
Lakin serialın yalnız səkkiz üzvü məlumdur.
Si-H bağları C-H bağlarından daha zəifdir.
Buna görə hidrosilikalar ilə müqayisədə
müvafiq karbohidrogenlər daha az dayanıqlı və daha reaktivdir.
Ən sadə hidrogen birləşməsi silan SiH 4 -
maqnezium hidroklorik silisidin təsiri ilə əldə edilir
turşu: Mg2 Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4.
Silan, xoşagəlməz qoxu olan zəhərli bir qazdır,
havada özbaşına alovlanır:
SiH4 + 2O2 = 2H2 O+ SiO2.
Silikon (IV) oksidi
Silikon (IV) oksid və ya silisium bərk, çox odadavamlı bir maddədir. Təbiətdə iki formada yayılmışdır.
1. Kristal silisium - kvars mineralı kimi və onun növləri ( qaya kristalı,
xalsedon, əqiq, jasper, çaxmaq daşı).
Kvars tikintidə və silikat sənayesində geniş istifadə olunan kvars qumlarının əsasını təşkil edir.
2. Amorf silisium - opal mineral kimi
tərkibi SiO 2 ·nH 2 0.
Amorf silisiumun torpaq formaları diatomlu torpaq, tripoli (kirpikli torpaq).
Silikon (IV) oksidi
Süni amorf susuz bir nümunə
silisium silisium gel kimi xidmət edə bilər.
1710°C-də kvars əriyir.
Ərinmişin sürətlə soyuması halında
kütlə əmələ gəlir kvars şüşəsi.
İsti kvars şüşəsi çatladıqda çatlamır
su ilə sürətli soyutma, çünki o var
çox aşağı genişlənmə əmsalı.
Kvars şüşəsindən hazırlanıb
laboratoriya şüşə qabları və elmi alətlər.
Silikon (IV) oksidi. Kimyəvi xassələri
Kimyəvi xassələrinə görə SiO 2-dir metasilikon anhidrid, və ya sadəcə silisik turşusu H 2 SiO 3.
Onu birləşdirərkən bərk qələvilər, əsas oksidlər və karbonatlar və silikatlar əmələ gəlir - silisium turşusu duzları:
SiO2 + 2NaOH = Na2 SiO3 + H2 O,
SiO2 + CaO = CaSiO3,
SiO2 + Na2 CO3 = Na2 SiO3 + CO2.
Turşulardan silisium oksidi ilə(IV) yalnız qarşılıqlı əlaqədə olur
hidroflorik turşu:
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2 O.
Bu reaksiyadan istifadə edərək şüşə həkk olunur.
Silisium turşuları
Silisium (IV) oksidi suda və onunla birlikdə həll olunmur
kimyəvi cəhətdən qarşılıqlı təsir göstərmir.
Buna görə silisium turşusu dolayı yolla almaq
silikat məhlulu üzərində bir turşu ilə hərəkət edərək
kalium və ya natrium:
SiO3 2 − + 2H+ = H2 SiO3 .
Bu halda, silisium turşusu (asılı olaraq
duz və turşunun ilkin məhlullarının konsentrasiyası)
kimi əldə etmək olar jelatinli kütlə tərkibində su və kolloid şəklindədir
məhlul (sol).
Silisium turşuları
Silikon (IV) oksidi x SiO 2 · y H 2 O ümumi formulunun bir sıra turşularına uyğundur, burada x və y tam ədədlərdir. Məsələn:
a) x = 1, y = 1 → SiO 2 H 2 O
H 2 SiO 3 – metasilik turşu;
b) x = I, y = 2 → SiO 2 2H 2 O
H 4 SiO 4 – ortosilik turşu;
c) x-2, y = 1 → 2SiO 2 H 2 O
H 2 Si 2 O 5 – dimetasilikon turşusu.
x >1 adlanan silisium turşuları
polisilikon.
Suda polisilik turşular praktik olaraq var
həll olunmayan.
Bütün silisium turşuları karbon turşusundan daha zəifdir.
Silisium turşuları, onların duzları
H 2 SiO 3 çox zəif bir turşudur.
Karbon turşusu ilə oxşar olaraq qızdırıldığında,
asanlıqla parçalanır:
H2 SiO3 = H2 O + SiO2.
İki əsaslı turşu olduğundan mərhələli şəkildə dissosiasiya olunur: H 2 SiO 3 H + + НSiO − з,
HSiO3 − H+ + SiO3 2 − .
Silikon və polisilikon duzları turşular deyilir silikatlar.
Onların tərkibi adətən belə təsvir olunur element oksidlərinin birləşmələri.
Məsələn, CaSiO 3 düsturla ifadə edilə bilər
CaO·SiO2.
Silisium turşuları, onların duzları
R 2 0 natrium və ya kalium oksidləri olan R 2 O nSiO 2 tərkibli silikatlar adlanır. həll olunan şüşə, və onların qatılaşdırılmış sulu məhlulları - maye şüşə.
Ən önəmlisi budur sodalı su şüşəsi.
Texnologiyada həm kvars qumunu soda ilə əritməklə, həm də emal yolu ilə əldə edilir
amorf silisium konsentrasiyası
qələvi həll:
SiO2 + Na2 CO3 = Na2 SiO3 + CO2,
SiO2 + 2NaOH = Na2 SiO3 + H2 O.
Silisium turşuları, onların duzları
Maye şüşə istifadə olunur:
istehsalda bağlayıcı kimi turşuya davamlı beton,
macun hazırlamaq üçün,
ofis yapışqan,
parça, taxta və kağızın hopdurulması onlara yanğına davamlılıq vermək və suya davamlı.
Təbii silisium birləşmələri
Yer qabığı silisium (IV) oksiddən və
müxtəlif silikatlar.
Təbii silikatlar mürəkkəb tərkibə malikdir və
strukturu.
kimi hesab edilə bilər polisilik turşuların duzları.
Budur bəzi təbii silikatların tərkibi:
feldispat: K 2 O A1 2 0 3 6SiO 2;
slyuda: K2 O 3A12 03 6SiO2 2H2 O;
asbest: 3MgO 2SiO2 2H2 O;
kaolinit: A12 03 2SiO2 2H2 O.
Təbii silisium birləşmələri
Sadalanan silikatlardan alüminosilikatlar feldispat, kaolinit və slyudadır.
Təbiətdə ən çox yayılmışdır
feldispatlar kimi alüminosilikatlar.
Müxtəlif silikatların qarışıqları da geniş yayılmışdır.
Beləliklə, süxurlar - qranitlər və qneyslər - kvars, feldispat və mika kristallarından ibarətdir.
Yerin altındakı daşlar və minerallar
temperaturun, sonra isə rütubətin və oksidin təsiri ilə
karbon (IV) eroziyaya məruz qalır, yəni. yavaş-yavaş çökürlər.
Təbii silisium birləşmələri
Feldispatın aşınma prosesi ola bilər
tənliklə ifadə edin:
K2 O Al2 O3 6SiO2 + 2H2 O + CO2 =
Al2 O3 2SiO2 2HO + K2 CO3 + 4SiO2 .
Havalandırmanın əsas məhsulu mineraldır kaolinit - ağ gilin əsas komponenti.
Süxurların aşınması nəticəsində yerdə gil, qum və duz yataqları əmələ gəlir.
Süni silikatlardan hazırlanmışdır ən yüksək dəyər
şüşə, sement və keramika var.
Qəbul şüşəsi
Adi pəncərə şüşəsinin tərkibi təxminəndir
Na 2 O·CaO·6SiO 2 düsturu ilə ifadə edilir.
Şüşə Na 2 CO 3 soda, CaCO 3 təbaşir və ağ qum SiO 2 qarışığını xüsusi sobalarda əritməklə istehsal olunur.
Əvvəlcə natrium və kalsium silikatları əmələ gəlir:
SiO2 + Na2 CO3 = Na2 SiO3 + CO2,SiO3 + CO2 + 2SO2.
Xüsusi şüşə əldə etmək üçün ilkin qarışığın tərkibi dəyişdirilir.
Soda Na 2 CO 3-ü kalium K 2 CO 3 ilə əvəz edərək, əldə edirik
kimyəvi şüşə qablar üçün odadavamlı şüşə.
Qəbul şüşəsi
Təbaşir CaCO 3-ün qurğuşun (II) oksidi PbO ilə əvəz edilməsi,
kristal şüşə alın.
İlkin qarışığa metal oksidlərin əlavələri
şüşəyə müxtəlif rənglər verin.
Belə ki, xrom (III) oksidi Cr 2 O 3 yaşıl rəng, kobalt (II) oksidi CoO mavi, manqan (IV) oksidi MnO 2 qırmızı-bənövşəyi rəng verir və s.
Şüşə texniki ehtiyaclar üçün liflər və parçalar hazırlamaq üçün istifadə olunur.
Sementin alınması
Portland sementidir büzücü toz maddə, qarışdırıldıqda
havada və suda su ilə sərtləşir
daş kimi kütlə.
Adətən əhəngdaşı və gildən ibarət xam qarışığı yandırmaqla (1400 - 1600 °C) əldə edilir.
Kalsinasiya xüsusi silindrik fırlanan sobalarda aparılır.
Nəticədə sinterlənmiş dənəvər kütlə klinker adlanır. Bu yarımfabrikatdır.
Müvafiq əlavələrlə klinker incə toz halına salın top dəyirmanlarında
və son məhsulu əldə edin.
Sementin alınması
Təbiətdə olan qayalar var
əldə etmək üçün lazım olan nisbətlərdə əhəngdaşı və gil Portland sementi.
Onlara marn deyilir. Onların əsasında işləyirlər
iri sement zavodları.
Çox vaxt xam qarışıq süni şəkildə hazırlanır.
Qarışıqların tərkibini tənzimləməklə müxtəlif növlər əldə edilir
sement:
tez sərtləşmə,
şaxtaya davamlı,
korroziyaya davamlı və s.
Sementin alınması
Sement, su və aqreqatların qarışığından hazırlanmışdır (qum, çınqıl, çınqıl, şlak) bərkidikdən sonra
süni daş - beton almaq.
Bu materialların bərkimədən əvvəl qarışığı beton qarışığı adlanır.
Sərtləşdikdə, sement pastası məcmu taxılları bağlayır.
Sərtləşmə hətta suda da baş verir.
Polad armatur ilə beton (daxili çərçivə)
dəmir-beton adlanır.
Tikinti üçün böyük miqdarda beton və dəmir-beton istifadə olunur su elektrik stansiyaları, əzizim, binaların yükdaşıyan konstruksiyaları.
Sementin alınması
Beton da işlənib hazırlanmış və istehsal edilmişdir
bağlayıcı kimi istifadə olunur
üzvi polimerlər və ya polimerlərlə birlikdə
sement.
Bunlar xüsusi xüsusiyyətlərə malik olan plastik betonlar adlanır.
Şüşə, sement və keramika istehsalına aiddir silikat sənayesi,
emal təbii silisium birləşmələri.
Silisium atomunun elektron quruluşunu çəkin və onların xarakterik oksidləşmə vəziyyətlərini göstərin.
Təbii silisium birləşmələrini adlandırın.
Silisiumun fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri hansılardır?
Silikon (IV) oksidin ən mühüm kimyəvi xassələrini xarakterizə edin.
Silikondan silisium turşusunu necə əldə edə bilərik? Müvafiq reaksiyalar üçün tənlikləri yazın.
Silikatlar nədir?
Natrium silikatın hidrolizi üçün ion tənliyini yazın. Silikat sənayesinə hansı sənayelər aiddir?
Silikon oksid SiO 2 bərk, çox odadavamlı bir maddədir (ərimə nöqtəsi 1700 ° C-dən çox), təbiətdə geniş yayılmışdır, burada əsasən mineral kvars, həmçinin kristobalit və tridimit şəklində baş verir.
Normal temperaturda kvars artan temperaturla sabit bir modifikasiyadır, polimorfik çevrilmələr müşahidə olunur:
Bütün modifikasiyalı silisium monomer şəklində mövcud deyil; həmişə polimerdir və tetrahedradan “inşa edilmişdir”. SiO 4 ], çox güclü bir atom şəbəkəsi əmələ gətirir
Kristallarda hər bir silikon atomu ( SiO 2) n hər biri körpü olan dörd oksigen atomu ilə tetraedral şəkildə əhatə olunmuşdur. Ümumi oksigen atomu vasitəsilə tetrahedra [ SiO 4] davamlı üçölçülü qəfəs əmələ gətirərək müxtəlif bucaqlarda bir-birinə bağlıdır; tetrahedraların qarşılıqlı düzülüşü [ SiO 4] kosmosda silisiumun bu və ya digər modifikasiyasını müəyyən edir.
Silisiumun müxtəlif modifikasiyalarında bağlanma gücü eyni deyil. Bu açıların ölçüsünə təsir göstərir Si-HAQQINDA- Si və məsafələr Si-Oh, məsələn, əlaqə bucağı Si-HAQQINDA- Si silisiumun müxtəlif modifikasiyalarında 120 ilə 180° arasında dəyişir. Keçidlər kvars-tridimit-kristobalit yalnız yüksək temperaturda baş verə bilən bağların qopması və çevrilməsi ilə müşayiət olunur.
Kvars. Çox vaxt təbiətdə olduqca yaxşı formalaşmış, bəzən xeyli ölçüdə olan kristallar şəklində olur. Kristallar mərkəzi ox ətrafında spiral şəklində düzülmüş tetraedrlərdən spiral şəklində əmələ gəlir. Eyni kristalda spiralın istiqaməti əks ola bilər. Belə kristallar optik izomerlərdir. Onlar işığın qütbləşmə müstəvisində fırlanır və həm sağ, həm də sol əlli ola bilər. Hər iki kristal obyekt kimi güzgü görüntüsündən fərqlənir.
Kvars elm və texnikanın müxtəlif sahələrində istifadə olunur və onun kristalları çox vaxt süni şəkildə yetişdirilir. Kvarsın bəzi növlərinin xüsusi adları var. Şəffaf rəngsiz kristallar adlanır qaya kristal. Kvarsın rəngli növləri də var: qızılgül kvars, bənövşəyi (ametist), tünd qəhvəyi (dumanlı topaz), yaşıl (xrizopraz) və s. Kvarsın digər maddələrin qarışıqları ilə incə kristal modifikasiyası xalsedon adlanır. Xalsedonun növləri əqiq, jasper və s.dir. Qiymətli və yarımqiymətli daşlar kimi qaya kristal və kvarsın rəngli sortlarından istifadə olunur.
Tridimit vulkanik süxurlarda, lakin çox az miqdarda olur. Tridimitin də meteorit mənşəli olduğu bilinir.
Kristobalit bəzən təbiətdə tridimitə bənzəyən kiçik kristallar şəklində lavaya daxil olur. Tridimit və kristobalit kvarsdan daha boş bir quruluşa malikdir. Beləliklə, kristobalit, tridimit və kvarsın sıxlığı 2,32; müvafiq olaraq 2,26 və 2,65 q/sm3.
Ərinmiş silisium yavaş-yavaş soyuduqda asanlıqla amorf kvars şüşəsi əmələ gətirir. Silisium təbiətdə şüşə şəklində də olur. Amorf şüşənin sıxlığı 2,20 q/sm 3 - bütün kristal modifikasiyalardan aşağıdır. Kvars şüşəsi cüzi bir genişlənmə əmsalına malikdir, ona görə də ondan qəfil temperatur dəyişikliklərinə davamlı laboratoriya şüşələri hazırlanır.
Silisium oksidinin bütün modifikasiyaları praktiki olaraq suda həll olunmur (25 ° C temperaturda kvarsın həllolma qabiliyyəti 7, kristobalit - 12, tridimit - 16, kvars şüşəsi - 83 mq/l). Buna görə normal şəraitdə yalnız qələvi məhlullar və hidroflorik turşu onlara təsir göstərir:
SiO 2 + 2KON = K 2 SiO 3 + H 2 O, (1)
SiO 2 + 4НF = SiF 4 + 2H 2 O. (2)
Sonuncu reaksiya şüşəni “aşındırma” zamanı istifadə olunur.
Əlavə edilmiş silikon dioksid əsas oksidlər, qələvilər (reaksiya (1)) və karbonatlarla reaksiyaya girərək silikatlar əmələ gətirir:
SiO 2 + CaO = C aSiO 3 , (3)
SiO 2 + Na 2 CO 3 = N a 2 SiO 3 + CO 2. (4)
Müxtəlif şüşələrin, eləcə də sementin sənaye istehsalının əsasını (3) və (4) reaksiyaları təşkil edir. Beləliklə, adi şüşənin tərkibi (məsələn, pəncərə şüşəsi, qabların hazırlanması üçün) Na 2 O düsturu ilə ifadə edilir. ao ilə. 6 SiO 2. Bu şüşə soda, qum və əhəngdaşı qarışığını əritməklə istehsal olunur. Proses qazlar tamamilə çıxarılana qədər ~1400 °C temperaturda aparılır:
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6 SiO 2 = N a 2 O. CaO. 6 SiO 2 + 2CO 2 .
Xüsusi növ şüşə almaq üçün - odadavamlı, "qırılmaz" - bişirmə zamanı barium, qurğuşun və bor oksidləri əlavə olunur. Rəngli şüşələr əldə etmək üçün müxtəlif əlavələr də əlavə olunur, məsələn, kobalt oksidi Co 2 O 3 əlavə edildikdə mavi rəng, xrom oksidi Cr 2 O 3 - yaşıl, manqan dioksidi Mn O 2 - çəhrayı olur.
Oksid SiO 2, tərkibi x ümumi düsturla ifadə oluna bilən bir sıra silisium turşularının anhidrididir. SiO 2∙ y Н 2 O, burada x və y tam ədədlərdir: 1) x = 1, y = 1: SiO 2. H 2 O, yəni. H 2 SiO 3 - metasilik turşusu; 1) x = 1, y = 2: SiO 2. 2H 2 O, yəni. ortosilik turşusu; 1) x = 2, y = 1: 2 SiO 2. H 2 O, yəni. H 2 Si 2 O 5 - iki meta-silisium turşu.
Molekullarında birdən çox molekul olan turşular SiO 2, polisilikona aiddir.
Silisik turşuların ən sadəsi H 2-dir SiO 3, çox vaxt sadəcə silikon adlanır və duzlarına silikatlar deyilir.
Silikatlardan yalnız natrium və kalium silikatları suda həll olunur, qalan silikatlar odadavamlı, suda həll olunmayan maddələrdir. SiO Silikat məhlulları havada durduqda buludlu olur, çünki tərkibində olan CO 2 silisium turşusunu duzlarından (H 2) sıxışdırır. SiO 3 karbon turşusundan daha zəif; dissosiasiya sabiti H 2
Birinci mərhələdə 3 K 1 = 2,2 bərabərdir. 10 -10). SiO H 2 3 suda praktiki olaraq həll olunmur - bu xüsusiyyət kimi istifadə olunur keyfiyyət reaksiyası
silikat ionlarının aşkarlanması üçün: SiO Na 2 SiO 3 ↓.
3 + CO 2 + H 2 O = N a 2 CO 3 + H 2 SiO Silikatlar füzyon yolu ilə əldə edilir
2 qələvilər və ya karbonatlar ilə.
Natrium və kalium silikatlarının konsentratlı məhlulları maye şüşə adlanır, çünki onlar yüksək dərəcədə hidrolizə olunurlar; SiO K 2 
3 + H 2 O SiO 3 ↓.
2KON + N 2
Maye şüşə, məsələn, yapışqan və suya davamlı parçalar hazırlamaq üçün istifadə olunur.
Sement su ilə qarışdıqda sərtləşən bağlayıcı material kimi tikintidə çox geniş istifadə olunur. Tipik olaraq, sement müxtəlif silikatların yandırıldığı və üyüdüldüyü (-1000 ° C temperaturda) böyük fırlanan sobalarda istehsal olunur.
Bir neçə növ sement var, lakin şərti olaraq "laxtalanma" prinsipinə əsasən iki növ sementi ayırd etmək olar - adi sement və Portland sementi. Kalsium silikatdan ibarət olan adi sementin “sabitləşməsi” prosesi havada karbon qazı hesabına kalsium karbonatın əmələ gəlməsi səbəbindən baş verir: SiO SaO. SiO 3 ↓.
2 + CO 2 + H 2 O = CaCO 3 ↓ + H 2
Portland sementi qurulduqda, karbon qazı prosesdə iştirak etmir, lakin həll olunmayan kristal hidratların sonrakı əmələ gəlməsi ilə silikatların hidrolizi baş verir: SiO Ca 3 SiO 5 + H 2 O = Ca 2 4+C A
(OH) 2, SiO Ca 2 SiO 4 + 4H 2 O = Ca 2
4. 4H 2 O ↓ .
Mənziliniz təmir olunur və siz keramik plitələr almalısınız. Mağazada uzun müddət müxtəlif forma və rəng variantlarını çeşidlədikdən sonra siz özünüzə uyğun olanı tapdınız və kassaya gedərək paketin tərkibinin yazılmış kafel hissəsinə qısaca nəzər saldınız. Demək olar ki, bütün maddələr tanışdır, lakin onlardan biri sizi təəccübləndirə bilər: silikon oksid. Təbii ki, siz onun haqqında daha çox bilmək istəyəcəksiniz. Bu gün sizin marağınızı təmin etməyə çalışacağam.
TərifSilikon dəyişən bir valentliyə malikdir və buna görə də onun oksigenlə iki birləşməsi kimyada məlumdur. Bu gün biz sonuncunun valentliyi IV olan daha yüksək silikon oksidə baxacağıq.
ad
Müxtəlif mənbələrdə onu silikon dioksid, silisium və ya silikon oksid adlandırmaq olar.
Xüsusiyyətlər
Sərtliyi və gücü ilə xarakterizə olunan turşu oksiddir. Onu və hər hansı qələvi/əsas oksidi qızdırsanız, onlar bir-biri ilə reaksiya verəcəklər. Bu silikon birləşmə şüşə əmələ gətirir, yəni həddindən artıq soyudulmuş ərimə - şüşə istehsal edə bilər.
Həmçinin (saf formada) elektrik cərəyanının keçməsinə imkan vermir (dielektrikdir). Silikon oksidin atom kristal qəfəsi var. Hidrofluorik turşu və hidrogen flüorid qazı istisna olmaqla, turşulara davamlıdır. Sonuncu ilə reaksiya məhsulları silisium flüorid və sudur. İkinci reagent hidrogen flüorid məhluludursa, onda onun məhsulları heksafluorosilik turşu və eyni su olacaqdır. Silikon (IV) oksidi hər hansı bir aktiv metalın qələvi/əsas oksidi/karbonatı ilə birləşdirilərsə, reaksiya məhsulu silisium turşularının duzu - silikat olacaq, onlardan yalnız kalium və natrium silikatları həll olunur. Sonunculardan hər hansı birinin su ilə qarşılıqlı təsiri məhsullarına maye şüşə deyilir. Onlar yüksək qələvi mühitə malikdirlər, bunun səbəbi hidrolizdir. Hidrolizə edilmiş silikatlar doğru deyil, kolloid məhlullar əmələ gətirir. Kalium və ya natrium silikatların məhlulları azca oksidləşərsə, hidratlı silisium turşularından ibarət jelatinli ağ çöküntü əmələ gələcək.
Qəbz
Sənayedə silisium oksidi silisiumu oksigen mühitində qızdırmaqla istehsal olunur. Oksidləşir və istənilən məhsulu əmələ gətirir. O, həmçinin termal oksidləşmə ilə çıxarılır. Laboratoriyada hər hansı bir turşunun həll olunan silikat üzərində təsiri ilə silikon oksid əldə edilir, hətta zəif sirkə turşusu bunun üçün uyğundur. Məsələn, onu və natrium silikatı birləşdirsəniz, reaksiya məhsulu natrium asetat və silisik turşusu olacaqdır. Sonuncu dərhal parçalanacaq və onun parçalanmasının məhsulları su və istədiyiniz oksid olacaqdır.
Ərizə
Silikon oksid şüşə, keramika, aşındırıcı maddələr, beton məmulatları, həmçinin silisiumun özü istehsalında istifadə olunur. O, həmçinin rezin sənayesində doldurucu kimi xidmət edir. Silikon oksidin amorf modifikasiyasının kristalları - kvars şüşəsi - piezoelektrik xüsusiyyətlərə malikdir və bu, radiotexnika, ultrasəs qurğuları və alışqanların yaradıcıları tərəfindən istifadə olunur. Silikatlar və silikalar litosferin kütləsinin demək olar ki, 90%-ni təşkil edir. Silikon oksid həm də qida əlavəsi E551 kimi tanınır. Bu onun amorf, məsaməli olmayan çeşididir. Əczaçılıqda əlavə və enterosorbent dərman kimi istifadə olunur. Bu oksidin filmləri mikrosxemlər və digər elektron komponentlər istehsal edərkən izolyator kimi xidmət edir. Onlar həmçinin fiber-optik kabellər yaratmaq üçün istifadə olunur. Elektron siqaretin qızdırıcı elementləri isə silisium filamenti olmadan qeyri-mümkün olardı.
Nəticə
Bu oksiddən nə qədər geniş istifadə olunur. Bunu görmək üçün mağazaya qaçmağa və maraq üçün sementə və betona baxmaq lazım deyil. Təbii silikon oksidi ayaqlarımızın altında tapılır - bu, adi qumdur. Məlum oldu ki, bu da faydalı ola bilər.
(Silisium), Si - kimyəvi. elementlərin dövri sisteminin IV qrupunun elementi; saat. n. 14, saat. m 28,086. Kristal silisium qatran parıltısı olan tünd boz maddədir. Əksər birləşmələrdə oksidləşmə vəziyyətini nümayiş etdirir - 4, +2 və +4. Təbii silisium 28Si (92.28%), 29Si (4.67%) və 30Si (3.05%) stabil izotoplarından ibarətdir. Radioaktiv 27Si, 31Si və 32Si müvafiq olaraq 4,5 saniyə, 2,62 saat və 700 il yarım ömrü ilə əldə edilmişdir. K. ilk dəfə 1811-ci ildə fransızlar tərəfindən təcrid olunmuşdu. kimyaçı və fizik J. L. Gay-Lussac və fransız. kimyaçı L. J. Tenar tərəfindən, lakin yalnız 1823-cü ildə isveçli, kimyaçı və mineralog J. J. Berzelius tərəfindən müəyyən edilmişdir.
Silikon yer qabığında ən çox yayılmış ikinci elementdir (27,6%) (oksigendən sonra). Preim yerləşir. silisium Si02 və digər oksigen tərkibli maddələr (silikatlar, aluminosilikatlar və s.) şəklində. Normal şəraitdə misin sabit yarımkeçirici modifikasiyası əmələ gəlir, almaz kimi üz mərkəzli kub strukturu ilə xarakterizə olunur, dövr a = 5,4307 A. Atomlararası məsafə 2,35 A. Sıxlıq 2,328 q/sm. Yüksək təzyiqdə (120-150 kbar) daha sıx yarımkeçirici və metal modifikasiyalara çevrilir. Metal modifikasiyası 6,7 K keçid temperaturu olan superkeçiricidir. Artan təzyiqlə ərimə nöqtəsi 1 bar təzyiqdə 1415 ± 3 ° C-dən 15 104 bar təzyiqdə 810 ° C-ə qədər azalır (üçlü nöqtə yarımkeçirici, metal və mayenin birgə mövcudluğu K. ). Ərimə zamanı koordinasiya sayının artması və atomlararası bağların metallaşması baş verir. Amorf silisium qısa məsafəli qaydada mayeyə yaxındır və bu, yüksək dərəcədə təhrif olunmuş bədən mərkəzli kub quruluşuna uyğundur. Debay temperaturu 645 K. Coeff-ə yaxındır. temperaturun xətti genişlənməsi temperaturun dəyişməsi ilə ekstremal qanuna uyğun olaraq dəyişir, 100 K-dən aşağı temperaturda mənfi olur, 80 K temperaturda minimum (-0,77 10 -6) dərəcə -1-ə çatır; 310 K temperaturda 2,33 · 10 -6 dərəcə -1, 1273 K temperaturda isə -4,8 · 10 dərəcə -1-ə bərabərdir. Birləşmə istiliyi 11,9 kkal/q-atom qaynama nöqtəsi 3520 K;
Ərimə nöqtəsində sublimasiya və buxarlanmanın istiliyi müvafiq olaraq 110 və 98,1 kkal/q-atomdur. Silisiumun istilik və elektrik keçiriciliyi kristalların saflığından və mükəmməlliyindən asılıdır. Artan t-ry əmsalı ilə. Təmiz K.-nin istilik keçiriciliyi əvvəlcə artır (35 K temperaturda 8,4 kal/sm X X san · deq-ə qədər), sonra isə azalaraq, temperaturda müvafiq olaraq 0,36 və 0,06 kal/sm · san · deq-ə çatır, 300 və 1200 K. Standart şəraitdə K.-nin entalpiyası, entropiyası və istilik tutumu müvafiq olaraq 770 kal/q-atom, 4,51 və 4,83 kal/q-atom - deq. Silikon diamaqnitdir, bərk (-1,1 · 10 -7 emu/q) və mayenin (-0,8 · 10 -7 emu/q) maqnit həssaslığı. Silikon temperaturdan zəif asılıdır. Maye karbonun ərimə temperaturunda səth enerjisi, sıxlığı və kinematik özlülüyü 737 erq/sm2, 2,55 q/sm3 və 3 × 10 m2/san təşkil edir. Kristal silisium 0 K temperaturda 1,15 eV və 300 K temperaturda 1,08 eV band boşluğu olan tipik yarımkeçiricidir. Otaq temperaturunda daxili yük daşıyıcılarının konsentrasiyası 1,4 10 10 sm - 3-ə yaxındır, elektronların və deşiklərin effektiv hərəkətliliyi müvafiq olaraq 1450 və 480 sm 2 /v · san, elektrik müqaviməti isə 2,5 · 105 ohm · sm-dir, artan temperaturla onlar eksponent olaraq dəyişirlər.
Silikonun elektrik xassələri çirklərin təbiətindən və konsentrasiyasından, həmçinin kristalın mükəmməlliyindən asılıdır. Adətən p- və n tipli keçiriciliyə malik yarımkeçirici mis əldə etmək üçün onu IIIb (bor, alüminium, qallium) və Vb (fosfor, arsen, surma, vismut) yarımqruplarının elementləri ilə qatqılarlar, bu da qəbuledici və donor dəstini yaradır. səviyyələr sırasıyla bant sərhədlərinə yaxın yerləşir. Alaşımlama üçün digər elementlərdən istifadə olunur (məsələn,), formalaşdırma və s. yük daşıyıcılarının tutulmasını və rekombinasiyasını təyin edən dərin səviyyələr. Bu, yüksək elektrik enerjisi olan materialları əldə etməyə imkan verir. müqavimət (80 K temperaturda 1010 ohm sm) və müxtəlif cihazların performansını artırmaq üçün vacib olan azlıq yük daşıyıcılarının qısa ömrü. Kof. Silisiumun istilik gücü əhəmiyyətli dərəcədə temperatur və çirkin tərkibindən asılıdır, artan elektrik müqaviməti ilə artır (p = 0,6 ohm - sm, a = 103 µV/deq). Silikonun dielektrik davamlılığı (11-dən 15-ə qədər) monokristalların tərkibindən və mükəmməlliyindən zəif asılıdır. Silisiumun optik udulmasının qanunauyğunluqları onun saflığında, konsentrasiyasında və struktur qüsurlarının təbiətində, həmçinin dalğa uzunluğunda dəyişikliklərlə çox dəyişir.
Elektromaqnit titrəyişlərinin dolayı udma həddi 1,09 eV-ə, birbaşa udma - 3,3 eV-ə yaxındır. Spektrin görünən bölgəsində kompleks qırılma indeksinin parametrləri (n - ik) səthin vəziyyətindən və çirklərin mövcudluğundan çox asılıdır. Xüsusilə saf K. üçün (iləλ = 5461 A və t-re 293 K) n = 4,056 və k = 0,028. Elektron iş funksiyası 4,8 eV-ə yaxındır. Silikon kövrəkdir. Mohs-a görə sərtliyi (temperatur 300 K) 7; HB = 240; HV = 103; I = 1250 kqf/mm2; normaların modulu, elastiklik (polikristal) 10,890 kqf/mm2. Dartma gücü kristalın mükəmməlliyindən asılıdır: 7-dən 14-ə qədər əyilmə üçün, 49-dan 56 kqf / mm2-ə qədər sıxılma üçün; əmsalı sıxılma qabiliyyəti 0,325 1066 sm2/kq.
Otaq temperaturunda silikon qələvilər istisna olmaqla, qazlı (istisna) və bərk reagentlərlə praktiki olaraq qarşılıqlı təsir göstərmir. Yüksək temperaturda metallar və qeyri-metallarla aktiv şəkildə qarşılıqlı təsir göstərir. Xüsusilə, SiC karbid (1600 K-dən yuxarı temperaturda), Si3N4 nitridi (1300 K-dən yuxarı temperaturda), SiP fosfidi (1200 K-dən yuxarı temperaturda) və arsenidlər Si As, SiAS2 (1000 K-dən yuxarı temperaturda) əmələ gətirir. 700 K-dən yuxarı temperaturda oksigenlə reaksiya verir, dioksid Si02 əmələ gətirir, halogenlərlə - flüorid SiF4 (300 K-dən yuxarı temperaturda), xlorid SiCl4 (500 K-dən yuxarı temperaturda), bromid SiBr4 (700 K-dən yuxarı temperaturda) və nodid SiI4 (bir dərəcə) temperatur 1000 K). Çoxlarına intensiv reaksiya verir. metallar, onlarda əvəzedici və ya kimyəvi bərk məhlullar əmələ gətirir. birləşmələr - silisidlər. Bərk məhlulların homojenliyinin konsentrasiya diapazonları həlledicinin təbiətindən asılıdır (məsələn, germaniumda 0-dan 100%-ə qədər, dəmirdə 15%-ə qədər, alfa sirkoniumda 0,1%-dən az).
Sərt çaxmaq daşındakı metallar və qeyri-metallar çox azdır və adətən retrograd olur. Eyni zamanda, K.-də dayaz səviyyələr yaradan çirklərin maksimum tərkibi 1400-dən 1600-ə qədər olan temperatur intervalında maksimuma (2 × 10 18, 10 19, 2 × 10 19, 1021, 2 × 10 21 sm) çatır. K. Dərin səviyyələri olan çirklər nəzərəçarpacaq dərəcədə aşağı həllolma ilə xarakterizə olunur (selen üçün 1015 və dəmir üçün 5 10 16-dan nikel üçün 7 10 17 və mis üçün 10 18 sm-3). Maye vəziyyətdə, silisium bütün metallarla qeyri-müəyyən müddətə qarışır, çox vaxt çox böyük istilik buraxır. Təmiz silisium elektrik sobalarında kvarsın karbonla azaldılması ilə əldə edilən 99% Si və hər biri 0,03% Fe, Al və Co olan texniki məhsuldan hazırlanır. Əvvəlcə çirklər ondan yuyulur (xlorid və kükürd turşusunun qarışığı, sonra hidrofluorik və sulfat turşusu), bundan sonra yaranan məhsul (99,98%) xlorla müalicə olunur. Sintez edilənlər distillə yolu ilə təmizlənir.
Yarımkeçirici silisium SiCl4 (və ya SiHCl3) xloridinin hidrogenlə reduksiyası və ya SiH4 hidridinin termal parçalanması ilə əldə edilir. Monkristalların son təmizlənməsi və böyüməsi sr > 10 3 ohm sm olan xüsusilə təmiz külçələrin (çirkinin tərkibi 1010-1013 sm-3-ə qədər) əldə edilməklə, potasız zona-hamar üsulu ilə və ya Çoxralski üsulu ilə həyata keçirilir. Xloridlərin hazırlanması prosesində və ya monokristalların böyüməsi zamanı xloridlərin təyinatından asılı olaraq, onlara lazımi çirklər dozalı miqdarda daxil edilir. Xüsusi məqsədlər üçün diametri 2-4 və uzunluğu 3-10 sm olan silindrik külçələr belə hazırlanır. məqsədlər üçün daha böyük monokristallar da istehsal olunur. Texniki silisium və xüsusilə dəmir ilə polad deoksidləşdirici və reduksiyaedici maddələr, həmçinin ərintilər əlavələri kimi istifadə olunur. Müxtəlif elementlərlə aşqarlanmış monokristal misin xüsusilə təmiz nümunələri müxtəlif aşağı cərəyanlı (xüsusən, termoelektrik, radio, işıqlandırma və fototexniki) və yüksək cərəyanlı (rektifikatorlar, çeviricilər) cihazlar üçün əsas kimi istifadə olunur.
Silikon və ya silikon
Silikon qeyri-metaldır; onun atomlarında xarici enerji səviyyəsində 4 elektron var. Oksidləşmə vəziyyətini + 4 göstərərək onları bağışlaya və oksidləşmə vəziyyətini - 4 göstərən elektronları əlavə edə bilər. Bununla belə, elektronları silikona bağlamaq qabiliyyəti karbondan daha azdır. Silikon atomları karbon atomlarından daha böyük radiusa malikdir.
Təbiətdə silikonun tapılması
Silikon təbiətdə çox yayılmışdır. yer qabığının kütləsinin 26%-dən çoxunu təşkil edir. Yayılma baxımından ikinci yerdədir (oksigendən sonra). Karbondan fərqli olaraq, C təbiətdə sərbəst vəziyyətdə olmur. Müxtəlif kimyəvi birləşmələrin, əsasən silisium (IV) oksidin və silisium turşusu duzlarının (silikatların) müxtəlif modifikasiyalarının bir hissəsidir.
Silikon almaq
Sənayedə texniki təmizlik silikonu (95 - 98%) SiO-nun azaldılması ilə əldə edilir. 2 kalsinasiya zamanı elektrik sobalarında koks:
SiO 2 + 2C = Si + 2CO
SiO 2 + 2Mg = Si + 2MgO
Bu üsulla çirkləri olan amorf qəhvəyi silikon toz alınır. Ərinmiş metallardan (Zn, Al) yenidən kristallaşma yolu ilə kristal vəziyyətinə keçə bilər.
Yarımkeçirici texnologiyası üçün 1000°C-də silisium tetraxlorid SiCl-in reduksiya edilməsi ilə çox yüksək saflıqda silikon əldə edilir. 4 cüt sink:
SiCl 4 + 2Zn = Si + 2ZnCl 2
və ondan sonra xüsusi üsullarla təmizləyin.
Silisiumun fiziki və kimyəvi xassələri
Saf kristal silisium kövrək və sərtdir, cızıqlar. Almaz kimi, kovalent əlaqə ilə kub kristal qəfəsə malikdir. Onun ərimə temperaturu 1423 °C-dir. Normal şəraitdə silisium aşağı aktiv elementdir, ancaq flüorla birləşir, lakin qızdırıldıqda müxtəlif kimyəvi reaksiyalara girir;
Yarımkeçirici texnologiyasında qiymətli material kimi istifadə olunur. Digər yarımkeçiricilərlə müqayisədə o, turşulara əhəmiyyətli müqaviməti və 300°C-ə qədər yüksək elektrik müqavimətini saxlamaq qabiliyyəti ilə seçilir. Texniki silisium və ferrosilikon metallurgiyada istiliyədavamlı, turşuya davamlı və alət poladlarının, çuqun və bir çox başqa ərintilərin istehsalı üçün də istifadə olunur.
Metallarla silisium maqneziumla qızdırıldıqda silisidlər adlanan kimyəvi birləşmələr əmələ gətirir, maqnezium silisid əmələ gəlir:
Si + 2Mg = Mg 2 Si
Metal silisidlər struktur və xassələrinə görə karbidlərə bənzəyir, ona görə də metala bənzər silisidlər, metal kimi karbidlər yüksək sərtlik, yüksək ərimə nöqtəsi və yaxşı elektrik keçiriciliyi ilə seçilir.
Qum və koks qarışığı elektrik sobalarında kalsine edildikdə, silisium və karbonun birləşməsi - silisium karbid və ya karborundum əmələ gəlir:
SiO 2 + 3C = SiC + 2CO
Karborundum odadavamlı, rəngsiz bərk maddədir, aşındırıcı və istiliyədavamlı material kimi qiymətlidir. Karborund, məsələn, atom kristal şəbəkəsinə malikdir. Təmiz vəziyyətdə bir izolyatordur, lakin çirkləri olduqda yarımkeçirici olur.
Silikon kimi , iki oksid əmələ gətirir: silisium (II) oksid SiO və silisium (IV) oksidi SiO 2 . Silikon (IV) oksid bərk, odadavamlı bir maddədir, təbiətdə sərbəst vəziyyətdə geniş yayılmışdır. Bu, yalnız flüor və qaz halında olan hidrogen flüorid və ya hidrofluorik turşu ilə qarşılıqlı təsir göstərən kimyəvi cəhətdən sabit bir maddədir:
SiO 2 + 2F 2 = SiF 4 + O 2
SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O
Reaksiyaların verilmiş istiqaməti silisiumun flüora yüksək yaxınlığa malik olması ilə izah olunur. Bundan əlavə, silisium tetraflorid uçucu maddədir.
Texnologiyada şəffaf SiO 2 ultrabənövşəyi şüaları yaxşı ötürən, yüksək genişlənmə əmsalı olan və buna görə də əhəmiyyətli ani temperatur dəyişikliklərinə tab gətirən sabit, odadavamlı kvars şüşəsinin istehsalı üçün istifadə olunur. Silikon (II) oksidin amorf modifikasiyası, tripoli yüksək məsaməliyə malikdir. İstilik və səs izolyatoru kimi, dinamit (partlayıcı daşıyıcı) və s. istehsalı üçün istifadə olunur. Adi qum şəklində olan silikon (IV) oksid əsas tikinti materiallarından biridir. O, odadavamlı və turşuya davamlı materialların, şüşə istehsalında, metallurgiyada flux kimi və s.
Karbon oksidi (IV) və silikon oksidin (IV) molekulyar düsturlarını, kimyəvi və fiziki xassələrini müqayisə etdikdə, kimyəvi tərkibində oxşar olan bu birləşmələrin xassələrinin fərqli olduğunu görmək asandır. Bu, silisium (IV) oksidin sadəcə SiO molekullarından daha çox olması ilə izah olunur. 2 , lakin silisium atomlarının oksigen atomları ilə bir-birinə bağlandığı assosiasiyalarından. Silikon (IV) oksidi (SiO 2 )n Onun təyyarədəki şəkli belədir:
¦ ¦ ¦
O O O
¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦
O O O
¦ ¦ ¦
— O — Si — O — Si — O — Si — O —
¦ ¦ ¦
O O O
¦ ¦ ¦
Silisium atomları tetraedrin mərkəzində, oksigen atomları isə künclərində yerləşir. Si-O bağları çox güclüdür, bu da silikon (IV) oksidin yüksək sərtliyini izah edir.
