Kremniy va uning birikmalari. Tabiatdagi kremniy. Silikonni qo'llash

2024 Muallif: Angel Austin | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 05:45

Kremniy texnologiya va sanoatda eng koʻp talab qilinadigan elementlardan biridir. Bu o'zining g'ayrioddiy xususiyatlariga qarzdor. Bugungi kunda ushbu elementning ko'plab turli xil birikmalari mavjud bo'lib, ular texnik mahsulotlar, idish-tovoqlar, shishalar, asbob-uskunalar, qurilish va pardozlash materiallari, zargarlik buyumlari va boshqa sanoat tarmoqlarini sintez qilish va yaratishda muhim rol o'ynaydi.

Kremniyning umumiy xususiyatlari

Agar biz kremniyning davriy sistemadagi oʻrnini koʻrib chiqsak, shuni aytishimiz mumkin:

Asosiy kichik guruhning IV guruhida joylashgan.
Tartib raqami 14.
Atom massasi 28, 086.
Kimyoviy belgisi Si.
Nomi - kremniy yoki lotin tilida - silisium.
Tashqi qatlam 4e:2e:8e elektron konfiguratsiyasi.

Kremniyning kristall panjarasi olmosnikiga o'xshaydi. Atomlar tugunlarda joylashgan bo'lib, uning turi yuz markazli kubdir. Biroq, uzunroq bog'lanish uzunligi tufayli kremniyning fizik xususiyatlari uglerodning allotropik modifikatsiyasidan juda farq qiladi.

Fizik va kimyoviy xossalari

Ikkitasi borbu elementning allotropik modifikatsiyalari: amorf va kristall. Ular juda o'xshash. Biroq, boshqa moddalarda bo'lgani kabi, ular orasidagi asosiy farq kremniyning kristall panjarasidir.

Bu holda, ikkala modifikatsiya ham turli rangdagi kukunlardir.

1. Kristalli kremniy - quyuq kulrang porloq metallga o'xshash kukun. Uning tuzilishi olmosga mos keladi, ammo xususiyatlari boshqacha. Unda:

mo'rtlik;
past qattiqlik;
yarimo'tkazgich xususiyatlari;
erish nuqtasi 1415⁰C;
2,33g/sm³;
qaynoq nuqtasi 2700⁰C.

Uning kimyoviy faolligi boshqa allotropik shakllarga nisbatan past.

2. Amorf kremniy - jigarrang-jigarrang kukun, juda tartibsiz olmos tuzilishiga ega. Kimyoviy faolligi ancha yuqori.

Umuman olganda, kremniy reaksiyaga kirishishni yoqtirmasligini ta'kidlash kerak. Uning reaksiyaga kirishishi uchun kamida 400-500⁰C harorat kerak. Bunday sharoitda kremniyning turli kimyoviy birikmalari hosil bo'ladi. Masalan:

oksidlar;
galogenidlar;
silitsidlar;
nitridlar;
borides;
karbidlar.

Kremniyning nitrat kislota yoki gidroksidi bilan mumkin bo'lgan o'zaro ta'siri, bu o'tish jarayoni deb ataladi. Organokremniy birikmalari keng tarqalgan va bugungi kunda tobora keng tarqalgan.

Tabiatda bo'lish

Kremniy tabiatda juda katta miqdorda uchraydi. Tarqalishi bo'yicha kisloroddan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Uning massa ulushi taxminan 30% ni tashkil qiladi. Dengiz suvi ham bu elementni taxminan 3 mg/l konsentratsiyada o'z ichiga oladi. Shuning uchun kremniyni tabiatda kam uchraydigan element deb aytish mumkin emas.

Aksincha, u paydo boʻladigan va uni qazib olish mumkin boʻlgan juda koʻp turli xil jinslar va minerallar mavjud. Eng keng tarqalgan tabiiy kremniy birikmalari quyidagilardir:

Kremniy. Kimyoviy formulasi SiO₂. Unga asoslangan minerallar va jinslarning juda katta xilma-xilligi mavjud: qum, chaqmoqtosh, dala shpati, kvarts, tosh kristalli, ametist, kalsedon, karnelian, opal, jasper va boshqalar.
Silikatlar va aluminosilikatlar. Kaolin, shpati, slyuda, kremniy kislotasi tuzlari, asbest, talk.

Shunday qilib, kremniy tabiatda keng tarqalgan va uning birikmalari texnik ilovalar uchun odamlar orasida mashhur va talabga ega.

Kremniy va uning birikmalari

Koʻrib chiqilayotgan element sof shaklda mavjud boʻlmagani uchun uning turli birikmalari muhim ahamiyatga ega. Kimyoviy nuqtai nazardan, u uchta oksidlanish darajasini ko'rsatishi mumkin: +2, +4, -4. Bundan, shuningdek, uning inertligidan kelib chiqqan holda, lekin kristall panjaraning tuzilishida o'ziga xos bo'lib, u quyidagi asosiy turdagi moddalarni hosil qiladi:

nometalllar bilan ikkilik birikmalar (silan, karbid, nitrid, fosfit va boshqalar;
oksidlar;
kremniykislota;
metall silikatlar.

Keling, eng keng tarqalgan va odamlar uchun talab qilinadigan kremniy va uning birikmalarining ahamiyatini batafsil koʻrib chiqamiz.

Kremniy oksidlari

Ushbu moddaning quyidagi formulalar bilan ifodalangan ikkita turi mavjud:

SiO;
SiO₂.

Biroq, eng keng tarqalgani dioksiddir. U tabiatda juda chiroyli yarim qimmatbaho toshlar shaklida mavjud:

agat;
kalsedon;
opal;
carnelian;
jasper;
ametist;
rhinestone.

Bu shaklda kremniydan foydalanish zargarlik buyumlarini ishlab chiqarishda o'z qo'llanilishini topdi. Ajablanarli darajada chiroyli oltin va kumush taqinchoqlar bu yarim qimmatbaho va yarim qimmatbaho toshlardan yasalgan.

Kremniy dioksidining yana bir necha xillari:

kvars;
daryo va kvars qumi;
flint;
dala shpatlari.

Ushbu turdagi kremniydan foydalanish qurilish ishlarida, mashinasozlikda, radioelektronikada, kimyo sanoatida va metallurgiyada qo'llaniladi. Ro'yxatdagi oksidlar birgalikda bitta moddaga tegishli - kremniy.

Kremniy karbid va uning ilovalari

Kremniy va uning birikmalari kelajak va hozirgi zamon materiallaridir. Ushbu materiallardan biri karborund yoki ushbu elementning karbididir. SiC ning kimyoviy formulasi. Tabiiy mozanit minerali sifatida uchraydi.

Sof shaklida uglerod va kremniy birikmasi chiroyliolmos tuzilmalariga o'xshash shaffof kristallar. Biroq, yashil va qora rangli moddalar texnik maqsadlarda ishlatiladi.

Metallurgiya, mashinasozlik, kimyo sanoatida foydalanishga imkon beruvchi ushbu moddaning asosiy xarakteristikalari quyidagilardan iborat:

keng boʻshliqli yarimoʻtkazgich;
juda yuqori quvvat (Mohs shkalasi bo'yicha 7);
yuqori haroratga chidamli;
a'lo elektr qarshilik va issiqlik o'tkazuvchanligi.

Bularning barchasi karborunddan metallurgiya va kimyoviy sintezda abraziv material sifatida foydalanish imkonini beradi. Shuningdek, uning asosida keng spektrli LEDlar, shisha eritish pechlari uchun qismlar, nozullar, mash'allar, zargarlik buyumlari (mozanit kubik tsirkoniyadan qimmatroq) ishlab chiqariladi.

Silan va uning ma'nosi

Kremniyning vodorod birikmasi silan deb ataladi va uni boshlang'ich materiallardan bevosita sintez qilish orqali olish mumkin emas. Uni olish uchun kislotalar bilan ishlov beriladigan turli metallarning silisidlari qo'llaniladi. Natijada gazsimon silan ajralib chiqadi va metall tuzi hosil bo'ladi.

Qizigʻi shundaki, koʻrib chiqilayotgan aloqa hech qachon yolgʻiz shakllanmaydi. Har doim reaksiya natijasida kremniy atomlari zanjirlarda oʻzaro bogʻlangan mono-, di- va trisilan aralashmasi olinadi.

Xususiyatlariga ko'ra, bu birikmalar kuchli qaytaruvchi moddalardir. Shu bilan birga, ularning o'zlari kislorod bilan osongina oksidlanadi, ba'zida portlash sodir bo'ladi. Galogenlar bilan reaksiyalar har doim shiddatli bo'lib, katta emissiya bilanenergiya.

Silanlarning qoʻllanilishi quyidagicha:

Organik sintez reaktsiyalari, buning natijasida muhim organosilikon birikmalari - silikonlar, kauchuklar, mastiklar, moylash materiallari, emulsiyalar va boshqalar paydo bo'ladi.
Mikroelektronika (LCD monitorlar, integral texnik sxemalar va boshqalar).
Oʻta toza polisilikon olinmoqda.
Protezli stomatologiya.

Shunday qilib, zamonaviy dunyoda silanlarning ahamiyati yuqori.

Silikat kislotasi va silikatlar

Ko'rib chiqilayotgan elementning gidroksidi turli kremniy kislotalardir. Ajratish:

meta;
orto;
polisilikat va boshqa kislotalar.

Ularning barchasi umumiy xususiyatlar bilan birlashtirilgan - erkin holatda o'ta beqarorlik. Ular harorat ta'sirida osongina parchalanadi. Oddiy sharoitlarda ular uzoq vaqt davomida mavjud bo'lmaydi, avval zolga, keyin esa jelga aylanadi. Quritgandan keyin bunday tuzilmalar silika jeli deb ataladi. Ular filtrlarda adsorbent sifatida ishlatiladi.

Sanoat nuqtai nazaridan muhimi, kremniy kislotalarining tuzlari - silikatlardir. Ular quyidagi moddalarni ishlab chiqarishga asoslanadi:

shisha;
beton;
sement;
zeolit;
kaolin;
chinni;
fayans;
kristal;
keramika.

Ishqoriy metall silikatlar eriydi, qolganlari esa erimaydi. Shuning uchun natriy va kaliy silikat suyuq shisha deb ataladi. Oddiy klerikal elim - bu natriykremniy kislotasi tuzi.

Lekin eng qiziqarli birikmalar hali ham ko'zoynaklardir. Ular bu moddaning qancha variantini o'ylab topishganiga qaramay! Bugungi kunda ular rangli, optik, matli variantlarni olishadi. Shisha idishlar o'zining ajoyibligi va xilma-xilligi bilan hayratda qoldiradi. Aralashmaga ma'lum metall va metall bo'lmagan oksidlarni qo'shish orqali turli xil shisha turlarini ishlab chiqarish mumkin. Ba'zida hatto bir xil tarkibga ega, ammo tarkibiy qismlarning boshqa foizi moddaning xususiyatlarining farqiga olib keladi. Misol sifatida chinni va fayans, formulasi SiO₂AL₂O₃ K 2_O.

Kvarts shishasi juda sof mahsulot turi boʻlib, uning tarkibi kremniy dioksidi sifatida tavsiflanadi.

Kremniy birikmalaridagi kashfiyotlar

Oxirgi bir necha yillik tadqiqotlar davomida kremniy va uning birikmalari tirik organizmlarning normal holatining eng muhim ishtirokchilari ekanligi isbotlangan. Ushbu elementning etishmasligi yoki ko'pligi bilan kasalliklar, masalan:

saraton;
sil;
artrit;
katarakta;
moxov;
dizenteriya;
revmatizm;
gepatit va boshqalar.

Qarish jarayonining o'zi ham kremniyning miqdoriy tarkibi bilan bog'liq. Sutemizuvchilar ustida o‘tkazilgan ko‘plab tajribalar shuni ko‘rsatdiki, element yetishmasa, yurak xuruji, insult, saraton paydo bo‘ladi va gepatit virusi faollashadi.