Реферат тақырыбы: Кремний және оның қосылыстары Орындаған: Ә. Е. Пердебаева Қабылдаған: А.Қоңырбаев
жүктеу/скачать 43,56 Kb.
|
|
Қожа Ахмет Ясауи атындағы Халықаралық қазақ-түрік университеті Жаратылыстану ғылымдары факультеті РЕФЕРАТ Тақырыбы: Кремний және оның қосылыстары Орындаған: Ә.Е.Пердебаева Қабылдаған: А.Қоңырбаев Түркістан-2023 Кремний және оның қосылыстары Жоспар 1. Кремний және оның қасиеттері 2. Кремний өндірісі, қолданылуы 3. Кремнийдің маңызды қосылыстары 1. Кремний (лат. Sіlіcіum; Sі) — элементтердің периодтық жүйесінің ІV тобындағы элемент. Тұрақты 3 изотопы – 28Sі, 29Sі және 30Sі бар. Жер қыртысындағы мөлшері 29,5%. Табиғатта оттектен кейінгі көп тараған элемент. Атауының шығу тегі Кремнийді алғаш рет 1811 жылы Гей-Люссак пен Л.Ж. Тенар ашқан. 1824 – 1825 жылдары швед химигі Я.Берцелиус фторлы кремнийді калиймен тотықсыздандырып, ал 1865 жылы орыс ғалымы Н.Н. Бекетов төрт хлорлы кремний мен мырышты әрекеттестіріп жеке бөліп алған. 1825 жылы швед химигі Йёнс Якоб Берцелиус кремний фторына металл калийдің әрекеті арқылы таза элементар кремний алды. Жаңа элементке «силикий» (латынша silex – flint) атауы берілді. "Кремний" деген орыс атауын 1834 жылы орыс химигі Герман Иванович Гесс енгізген. Грек тілінен аударғанда кремнос «жартас, тау» деген мағынаны білдіреді. Табиғатта болу Жер қыртысында молдығы жөнінен кремний барлық химиялық элементтер арасында екінші орын алады (қайта есептегенде) Кремнийдің аллотропиясы. Кремнийдің екі аллотропиялық түрөзгерісі бар. Ол – кристалдық және аморфты кремний. Кристалдық кремний – қара сұр, металдық жылтыры бар, өте қатты, сынғыш, қиын балқитын, аздап электр тоғын өткізетін зат. Құрылымы алмаз тәріздес және берік ковалентті байланыс түзеді. Инертті. Аморфты кремний – сұрғылт түсті, ылғал тартқыш (гигроскопты), құрылымы алмаз тәріздес, реакцияға қабілетті ұнтақ зат. Физикалық қасиеті: Кремнийдің түсі күңгірт-сұр, шайырдай жылтыр, тығыздығы 2,32 г/м3, балқу t 1420С, қайнау t 2600С-қа жуық. Өнеркәсіпте Кремний кремнеземді қыздырып, кокспен тотықсыздандыру, ал таза кремний төрт хлорлы кремнийді мырыш буымен тотықсыздандыру арқылы алынады. Қыздырғанда сутектен басқа кез келген бейметалмен қосыла алады. Төменгі температурада инертті. Таза кремний темір, мыс, алюминий, қорғасын қорытпаларында қолданылады. Ол мұндай қорытпалардың қышқылдарға төзімді, мықты,электрлік және магниттік қасиеттерін арттырады. Кремний тау хрусталі немесе кварц (Si02) құрамында болады; ол (Si) қиын балқитын, металдық жылтыры бар, сұр түсті қатты зат. Оның каттылығы алмаздан төмендеу.Аморфты кремний коңыр түсті ұнтақ, реакцияға түсуі оңай зат. Химиялық қасиеті: Жай заттармен: Si + 02 = Si02 (кремний оксиді) Si + 2F2= SiF4 (кремний фториді) Si + C = SiC (карборунд) Si + 2Mg = Mg2Si (магний силициді) Кремний атомдары өзара ковалентті полюссіз байланыс түзеді. Оның кристалдық торы – атомдық. Кәдімгі жағдайда кремний химиялық инертті элемент және бөлме температурасында тек фтор газымен әрекеттесе алады: Si +2F2 = SiF4↑ Кремнийді қыздырса, белсенділігі жоғарылайды.Аморфты кремний қыздырғанда тотықсыздандырғыш ретінде жай заттармен әрекеттеседі.Кремнийді 400—500 °C қыздырғанда O2, Cl2, Br2, S заттарымен әрекеттеседі: Si + O2 SiO2 Si + 2Cl2 SiCl4 Азотпен кремний 1000 °C температурада әрекеттесіп, нитрид Si3N4 түзеді; бормен – термиялық және химиялық тұрақты боридтер SiB3, SiB6 и SiB12 түзеді; көміртекпен – кремний карбидін SiC (карборунд) түзеді. Кремний сутегімен тікелей әрекеттеспейді, оның ұшқыш сутекті қосылысын SiH4 (силан) еритін металл силицидтеріне күшті қышқыл қосу арқылы алады: Mg2Si + 4HCl → SiH4 + 2MgCl2 Кремний қыздырғанда металдармен силицидтер түзеді. Металмен әрекеттескенде тотықтырғыш рөлін атқарады: Si + 2Mg Mg2Si Күрделі заттармен: Кремний қышқылдармен әрекеттеспейді, тек НNO3 мен HF қышқылдарының қоспасымен әрекеттеседі: 3Si+8HNO3+18HF=3H2[SiF6]+4NO+8H2O Сілті ерітінділерінде суықта қарқынды ериді (бейметалдық қасиеттері): Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 Жоғары температурада сумен баяу әрекеттеседі: Si + 3H2O H2SiO3+ 2H2 2. Қолданылуы Техникада шала өткізгіштер ретінде пайдаланылады.Si - электроникада жартылай өткізгіш ретінде қолданылады.SiC карборунд - бұрғылар, тегістегіш заттар жасауда, стоматологиялық құралдар өндірісінде, отқа, қышқылға төзімді заттар алады.Кремний өсімдіктер мен жануарлар үшін қажет. Диатомдар тәрізді кейбір су организмдері олардың қаңқаларын құрастыру үшін элементті пайдаланады.Адамдар сау тері, шаш, тырнақ және сүйектер үшін кремнийді қажет етеді. Кремниймен диеталық қоспалар сүйек тығыздығын арттырады және остеопороздың қаупін азайтады. Алынуы зертханада Si02+ 2Mg = Si + 2MgO өндірісте Si02 + 2C = Si + 2CO Кремнийдіц оттекті қосылыстары. Кремний оксиді Кремний оксиді - құм Si02, 0 = Si = О силикагель Si02 - балқу температурасы жоғары, электр тогын өткізбейтін зат. Кремний оксиді кремнезем, кварц, т. б. күйінде табиғатта кең таралған.Құм суда ерімейді, бірақ қыздырғанда сілтімен және содамен қышқылдық оксид ретінде әрекеттеседі: Si02+ 2NaOH = Na2Si03 + Н20 Si02+ Na2CO3 = Na2Si03+ C02 ↑ Si02 + 4HF→ SiF4 + 2H20 (шыныға өрнек салуда жүретін реакция). Кремний қышқылы, силикаттар H2Si03 - метакремний қышқылы H4Si04 - ортокремний қышқылы Метакремний қышқылы іркілдек (коллоид) күйінде болады. Алынуы:Тұзынан күшті қышқылмен бөліп алуға болады. Na2Si03 + H2S04 (конц.) = H2Si03 ↓+ Na2S04 H2Si03 - екі негізді, әлсіз, тұрақсыз қышқыл. Екі сатыда диссоциацияланады; тұздары силикаттар деп аталады. NaHSiO3- натрий гидросиликаты ,Na2Si03 - натрий силикаты Na2Si03 + H20 + 2C02 = 2NaHC03 + H2Si03 ↓ ақ тұнба Осыған қарағанда кремний қышқылы көмір қышқылынан да әлсіз қышкыл. Н2Si03 оңай айырылады. H2Si03 = Н20 + Si02 Na2Si03, K2Si03 - ерімтал тұздар, оларды сұйық шыны деп атайды, желім ретінде қолданылады. Шыны алуда мына реакдиялар жүреді: Na2C03 + Si02 = Na2Si03 + C02↑ CaC03 + Si02 = CaSi03 + C02↑ Кәдімгі шынының құрамын былай өрнектеуге болады: Na20 • СаО • 6Si02 Химиялық шынының құрамы: К20 • СаО • 6Si02. Ол қиын балқиды. Лағыл (рубин) шыныда Сr3+ ионы болады. Таза құмнан кварц шыны өндіріледі, ол медицинада (ультракүлгін сәулелерді өткізетіндіктен), химиялық ыдыстар жасауда қолданылады. Цемент ендірісінің негізінде мына реакциялар жатыр: Аl203 • 2Si02 • 2Н20 = Аl203 • 2Si02+ 2H20 СаС03 = СаО + С02↑ СаО + Si02 = CaSi03 Цемент, бетон, темір-бетон, қожбетон - құрылыс материалдары. Қазақстанда силикат енеркөсібінің кәсіпорындары төмендегідей болып шоғырланған: Маңғыстауда - СаСО3 әктас; Жітіқарада (Қостанай облысы) - асбест; Семейде - цемент зауыты; Өскеменде - «Аютас» зауыты; Ақтөбе, Таразда - шыны ендірісі; Леңгір, Есік, Өскеменде - кірпіш зауыттары бар. 3. Кремний диоксиді Құрылысы. Кремний диоксиді – кремнийоттекті тетраэдрлардан тұратын полимерлі құрылысы алмазға ұқсас атомдық кристалдық торы бар қатты зат.Кремний диоксидінің кристалдық торы берік ковалентті байланыспен байланысқан кремний және оттегі атомдарынан тұрады. Әрбір кремний атомына оттегінің төрт атомы қосылған, ал әр оттегі атомы кремнийдің екі атомымен байланысқан. Физикалық қасиеттері. Кремнезем – қиын балқитын зат. Оның балқу температурасы 1714°С. Балқыған кремнезем суығанда аморфты кварц шынысына айналады. Құрамында кремний диоксиді өзі ғана болса, ақ түсті құм, ал темір қосылыстары араласса, сары немесе қызғылт қоңыр түсті болады. Химиялық қасиеттері. Кремний диоксиді – қышқылдық оксид. Қышқылдық оксид ретінде негіздік оксидтермен және сілтілермен әрекеттесе алады, ал сумен реакция мүлдем жүрмейді. Ол іс жүзінде суда ерімейді. Оны сілтімен қосып ұзақ қыздырғанда, силикат түзіледі: SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O Кремний диоксидін карбонаттармен қосып қыздырғанда, ұшқыш газ СО2 бөлінеді: SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 Фтормен және фторсутекпен оңай әрекеттеседі: SiO2 + 4HF = SiF4 + 2 H2O SiO2 + F2 = SiF4 + O2 Қолданылуы. Табиғи кремнезем – барлық кремний қосылыстарын алудың басты шикізаты. Оны байланыстырғыш ретінде құрылыста және шыны, қыш, цемент, оптикалық линзалар өндірісінде, адсорбент алатын басты шикізат ретінде қолданады. SiC – кремний карбиді (карборунд). Құрылысы. Кремний карбидінде атомдық кристалдық тор, мұндағы кремнийдің әрбір атомы көміртектің төрт атомымен қоршалған, және керісінше. Атомдар арасындағы ковалентті байланыстар өте берік. Сондықтан карборунд қаттылығы бойынша алмазға жақын. Физикалық қасиеттері. Кремний карбиді – түссіз қиын балқитын қатты зат. Алынуы. Құм және кокс қоспасынан электрлік пеште алады: SiO2 + 3C SiC + 2CO Химиялық қасиеттері. Кремний карбиді химиялық байланысының беріктігі арқасында басқа заттардан жоғары химиялық және радиациялық төзімділігімен, физикалық қасиеттерінің температуралық тұрақтылығымен, механикалық беріктігімен және қаттылығымен ерекшеленеді. Инертті атмосферада кремний карбиді тек өте жоғары температурада айырылады: SiC Si + C Қатты қыздырылған буда кремний карбиді айырылады: SiC + 2H2O SiO2 + CH4 Қыздырғанда оттегімен әрекеттеседі: 2SiC + 3O2 2SiO2 + 2CO Галогендермен әрекеттеседі: 1000С температурада SiC + 4Cl2 SiCl4 + CCl4 100оС температурада SiC + 2Cl2 SiCl4 + C Азотпен кремний нитридін түзеді: 6SiC + 7N2 2Si3N4 + 3C2N2 Белсенді металдармен силицид түзеді: 2SiC + 5Mg 2Mg2Si + MgC2 Концентрленген фторсутек (балқытқыш), азот және ортофосфор қышқылдарынан басқа қышқылдармен мүлдем әрекеттеспейді. Қолданылуы. Жасанды бағалы тастар және қайрақ тастар, темір қорытпаларын өңдейтін құралдар жасауда қолданылады. Карборунд сондай-ақ бұрғылар, тегістегіш заттар жасауда, стамотологиялық құралдар өндірісінде, отқа, қышқылға төзімді заттар алу үшін де пайдаланылады. Кремний қышқылын шартты түрде былай келтіруге болады: H2Si03 - метакремний қышқылы, H4Si04 - ортокремний қышқылы, H4Si308 - трикремний қышқылы. Метакремний қышқылы іркілдек (коллоид) күйінде болады. Алынуы. Еритін тұзынан күшті қышқылмен бөліп алуға болады: Na2Si03 + H2S04 (конц.) = H2Si03↓+ Na2S04 Физикалық қасиеттері. H2SiO3 – өте әлсіз (көмір қышқылынан да), тұрақсыз, суда аз еритін (гель тәрізді қоймалжың ерітінді түзеді). Химиялық қасиеттері. Н2Si03 қыздырғанда оңай айырылады: H2Si03 Н20 + Si02 Екі сатыда диссоциацияланады; тұздары СИЛИКАТТАР деп аталады: NaHSiO3- натрий гидросиликаты, Na2Si03 - натрий силикаты 1) қышқылдармен: Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3 2) тұздармен: Na2SiO3+CaCl2=2NaCl+CaSiO3↓ 3) Минералдардың құрамына кіретін силикаттар табиғи жағдайларда су мен көмірқышқыл газының әсерінен бұзылады – тау жыныстарының мүжілуі: K2O • Al2O3 • 6SiO2 (дала шпаты) + CO2 + 2H2O → Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O (каолинит (ақ балшық)) + 4SiO2 (кремнезём (құм)) + K2CO3 Na2Si03, K2Si03 - еритін тұздар, оларды сұйық шыны деп атайды, желім ретінде қолданылады. жүктеу/скачать 43,56 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|