Kremniy elementi va uning xossalari

Kremniyning kimyoviy birikmasi. Kremniy va uning birikmalari
Kremniy (Si) davriy sistemaning 4-guruhining asosiy (A) kichik guruhining ikkinchi elementi bo'lib, Dmitriy Ivanovich Mendeleev tomonidan tashkil etilgan. Silikon tabiatda juda keng tarqalgan, shuning uchun u ko'pligi bo'yicha ikkinchi (kisloroddan keyin) o'rinda turadi. Shunday qilib, kremniy va uning birikmalarisiz ushbu kimyoviy elementning to'rtdan bir qismidan ko'proq birikmalaridan iborat Yer qobig'i mavjud bo'lmaydi. Kremniyning xususiyatlari qanday? Uning birikmalarining formulalari va ulardan foydalanish qanday? Kremniyni o'z ichiga olgan eng muhim moddalar nima? Keling, buni tushunishga harakat qilaylik.
Kremniy elementi va uning xossalari
Tabiatda kremniy bir nechta allotropik modifikatsiyalarda mavjud - eng keng tarqalganlari kristall shakldagi kremniy va amorf kremniydir. Keling, ushbu modifikatsiyalarning har birini alohida ko'rib chiqaylik.
Kristalli kremniy
Ushbu modifikatsiyadagi kremniy quyuq kulrang, ancha qattiq va po'lat porloq mo'rt moddadir. Bunday kremniy yarimo'tkazgichdir; uning foydali xususiyati shundaki, metallardan farqli o'laroq, uning elektr o'tkazuvchanligi harorat oshishi bilan ortadi. Bunday kremniyning erish nuqtasi 1415 °C dir. Bundan tashqari, kristalli kremniy suvda va turli kislotalarda erimaydi.
Kristalli modifikatsiyada kremniy va uning birikmalaridan foydalanish nihoyatda xilma-xildir. Masalan, kristalli kremniy kosmik kemalar va tomlarga o'rnatilgan quyosh panellarining bir qismidir. Kremniy yarim o'tkazgich bo'lib, quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantirishga qodir.
Quyosh batareyalaridan tashqari, kristalli kremniy ko'plab elektron qurilmalar va silikon po'latlarni yaratish uchun ishlatiladi.
Amorf kremniy


Amorf kremniy - bu olmosga o'xshash tuzilishga ega jigarrang / to'q jigarrang kukun. Kristalli kremniydan farqli o'laroq, elementning bu allotropik modifikatsiyasi qat'iy tartiblangan kristall panjaraga ega emas. Amorf kremniy taxminan 1400 ° C da erishiga qaramasdan, u kristalli kremniyga qaraganda ancha reaktivdir. Amorf kremniy oqim o'tkazmaydi va zichligi taxminan 2 g / sm³ ni tashkil qiladi.
Bunday kremniy ko'pincha oziq-ovqat sanoatida va dori-darmonlarni ishlab chiqarishda qo'llaniladi.
Kremniyning kimyoviy xossalari
Kremniyning asosiy kimyoviy xossasi kislorodda yonishdir, buning natijasida juda keng tarqalgan birikma - kremniy oksidi hosil bo'ladi:
Si + O2 → SiO2 (haroratda).
Kremniy qizdirilganda metall bo'lmagan holda turli metallar bilan birikmalar hosil qiladi. Bunday birikmalar silisidlar deyiladi. Misol uchun:
2Ca + Si → Ca2Si (haroratda).
Silisidlar, o'z navbatida, suv yoki ba'zi kislotalar yordamida qiyinchiliksiz parchalanadi. Ushbu reaksiya natijasida kremniyning maxsus vodorod birikmasi - silan gazi (SiH4) hosil bo'ladi:
Mg2Si + 4HCl → 2MgCl2 + SiH4.
Silikon ftor bilan ham ta'sir o'tkazishga qodir (normal sharoitda):
Si + 2F2 → SiF4.
Va qizdirilganda kremniy boshqa metall bo'lmaganlar bilan o'zaro ta'sir qiladi:
Si + 2Cl2 → SiCl4 (400-600 °).
3Si + 2N2 → Si3N4 (1000°).
Si + C → SiC (2000°).
Shuningdek, kremniy gidroksidi va suv bilan o'zaro ta'sirlanib, silikatlar deb ataladigan tuzlar va vodorod gazini hosil qiladi:
Si + 2KOH + H2O → K2SiO3 + H2.
Biroq, biz kremniy va uning birikmalarini ko'rib chiqish orqali ushbu elementning ko'pgina kimyoviy xususiyatlarini tahlil qilamiz, chunki ular kremniyning boshqa kimyoviy elementlar bilan ishlatilishi va o'zaro ta'siriga asoslangan asosiy moddalardir. Xo'sh, eng keng tarqalgan kremniy birikmalari nima?
Silikon birikmalari


Ilgari biz kremniy qanday element ekanligini va uning qanday xususiyatlarga ega ekanligini bilib oldik. Endi kremniy birikmalarining formulalarini ko'rib chiqing.
Kremniy ishtirokida juda ko'p turli xil birikmalar hosil bo'ladi. Tarqalishi bo'yicha birinchi o'rinni silikonning kislorodli birikmalari egallaydi. Ushbu turkumga SiO2 va erimaydigan kremniy kislotasi kiradi.
Kremniy kislotaning kislotali qoldig'i turli silikatlar (masalan, CaSiO3 yoki Al2O3 SiO2) hosil qiladi. Bunday tuzlarda va yuqorida keltirilgan silikonning kislorod bilan birikmalarida element +4 tipik oksidlanish darajasiga ega.
Kremniy tuzlari ham juda keng tarqalgan - silisidlar (Mg2Si, NaSi, CoSi) va vodorod bilan kremniy birikmalari (masalan, silan gazi). Ma'lumki, silan havoda ko'r-ko'rona chaqnash bilan o'z-o'zidan alangalanadi va silisidlar ham suv, ham turli kislotalar bilan oson parchalanadi.
Keling, eng keng tarqalgan deb hisoblangan kremniy va uning birikmalarini batafsil ko'rib chiqaylik.
Silika
Ushbu oksidning yana bir nomi - silika. Bu qattiq va o'tga chidamli modda bo'lib, suvda va kislotalarda erimaydi va atomik kristall panjaraga ega. Tabiatda kremniy oksidi kvarts, ametist, opal, agat, kalsedon, jasper, chaqmoq tosh va boshqalar kabi minerallar va qimmatbaho toshlarni hosil qiladi.
Shuni ta'kidlash kerakki, ibtidoiy odamlar o'zlarining mehnat va ov qurollarini kremniydan yasashgan. Flint hamma joyda mavjudligi va maydalanganda o'tkir qirralarni hosil qilish qobiliyati tufayli tosh davri deb ataladigan davrning boshlanishini belgiladi.
Aynan kremniy oksidi qamish, qamish va otquloq kabi oʻsimliklarning poyasini, oʻt barglari va oʻt poyalarini mustahkam qiladi. Ba'zi hayvonlarning himoya tashqi qoplamalarida kremniy oksidi ham mavjud.
Bundan tashqari, u silikon plomba va silikon kauchukni yaratadigan silikat yopishtiruvchi asosdir.
Kremniy oksidining kimyoviy xossalari
Kremniy dioksidi juda ko'p miqdordagi kimyoviy elementlar bilan - ham metallar, ham metall bo'lmaganlar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Misol uchun:
Yuqori haroratlarda silika gidroksidi bilan o'zaro ta'sir qiladi va tuzlarni hosil qiladi:
SiO2 + 2KOH → K2SiO3 + H2O (haroratda).
Odatda kislotali oksid sifatida bu birikma turli metallarning oksidlari bilan o'zaro ta'sir qilish natijasida silikatlar beradi:
SiO2 + CaO → CaSiO3 (haroratda).
Yoki karbonat tuzlari bilan:
SiO2 + K2CO3 → K2SiO3 + CO2 (haroratda).
Kremniy dioksidining eng muhim kimyoviy xossalaridan biri undan sof kremniy olish qobiliyatidir. Buni ikki usulda - dioksidni magniy yoki uglerod bilan reaksiyaga kiritish orqali amalga oshirish mumkin:
SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si (haroratda).
SiO2 + 2C → Si + 2CO (haroratda)
Kremniy kislotasi


Silikat kislotasi juda zaif. U suvda erimaydi va reaktsiyalar paytida jelatinli cho'kma hosil qiladi, bu ba'zan eritmaning butun hajmini to'ldirishga qodir. Ushbu aralashmani quritganda, siz adsorbent (boshqa moddalarni yutuvchi) sifatida ishlatiladigan hosil bo'lgan silika jelini ko'rishingiz mumkin.
Kremniy kislotasini olishning eng qulay va keng tarqalgan usuli quyidagi formula yordamida ifodalanishi mumkin:
K2SiO3 + 2HCl → 2KCl + H2SiO3↓.
Silisidlar
Kremniy va uning birikmalarini hisobga olgan holda, silisidlar kabi tuzlar haqida gapirish juda muhimdir. Kremniy, qoida tariqasida, -4 oksidlanish darajasini olgan holda, metallar bilan bunday birikmalarni hosil qiladi. Biroq, simob, rux, berilliy, oltin va kumush kabi metallar kremniy bilan o'zaro ta'sir qila olmaydi va silisidlar hosil qiladi.
Eng keng tarqalgan silisidlar Mg2Si, Ca2Si, NaSi va boshqalar.
silikatlar
Silikatlar kabi birikmalar kremniy dioksididan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Tuzlar-silikatlar juda murakkab moddalar hisoblanadi, chunki ular murakkab tuzilishga ega va ular ko'pgina minerallar va jinslarning bir qismidir.
Tabiatda eng keng tarqalgan silikatlar - aluminosilikatlar - granit, slyuda, har xil turdagi gillarni o'z ichiga oladi. Yana bir taniqli silikat asbest bo'lib, undan olovga chidamli matolar ishlab chiqariladi.
Silikonni qo'llash


Birinchi navbatda kremniy yarimo'tkazgichli materiallar va kislotaga chidamli qotishmalarni olish uchun ishlatiladi. Silikon karbid (SiC) tez-tez dastgoh asboblarini charxlash va qimmatbaho toshlarni parlatish uchun ishlatiladi.
Eritilgan kvarts barqaror va kuchli kvarts idishlarini tayyorlash uchun ishlatiladi.
Silikon birikmalari shisha va tsement ishlab chiqarish asosida yotadi.


Ko'zoynaklar tarkibida kremniy mavjud bo'lgan tarkibida bir-biridan farq qiladi. Masalan, deraza oynasidan tashqari, refrakter, kristall, kvarts, rangli, fotoxrom, optik, oyna va boshqa ko'zoynaklar mavjud.
Tsement suv bilan aralashtirilganda, maxsus modda hosil bo'ladi - tsement ohak, keyinchalik undan beton kabi qurilish materiali olinadi.
Ushbu moddalarni ishlab chiqarish bilan silikat sanoati shug'ullanadi. Silikat sanoatida shisha va sementdan tashqari gʻisht, chinni, sopol idishlar va ulardan turli buyumlar ishlab chiqariladi.
Xulosa
Shunday qilib, biz kremniy tabiatda keng tarqalgan eng muhim kimyoviy element ekanligini aniqladik. Kremniy qurilish va badiiy faoliyatda qo'llaniladi va tirik organizmlar uchun ham ajralmas hisoblanadi. Oddiy shishadan tortib eng qimmatli chinnigacha bo'lgan ko'plab moddalar kremniy va uning birikmalarini o'z ichiga oladi.
Kimyoni o'rganish atrofimizdagi dunyoni bilishga va atrofdagi hamma narsa, hatto eng ajoyib va ​​qimmatbaho narsalar ham ko'rinadigan darajada sirli va sirli emasligini tushunishga imkon beradi. Ilmiy bilimlarda va kimyo kabi ajoyib fanni o'rganishda muvaffaqiyatlar tilaymiz!
Er qobig'ida kisloroddan keyin ikkinchi eng ko'p element (massa bo'yicha 27,6%). Murakkablarda topiladi.