روشهای سنتز اکسیدهای سیلیکون اکسید سیلیکون (IV) و اسیدهای سیلیسیک روش‌های تولید اکسید سیلیکون 4

ویژگی های عنصر

14 Si 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2

ایزوتوپ ها: 28 Si (92.27%). 29 Si (4.68%); 30 Si (3.05%)

سیلیکون دومین عنصر فراوان در پوسته زمین پس از اکسیژن (27.6 درصد جرمی) است. در طبیعت در حالت آزاد یافت نمی شود.

ترکیبات Si سمی هستند. استنشاق ذرات ریز SiO 2 و سایر ترکیبات سیلیکونی (به عنوان مثال، آزبست) باعث یک بیماری خطرناک - سیلیکوزیس می شود.

در حالت پایه، اتم سیلیکون دارای ظرفیت = II و در حالت برانگیخته = IV است.

پایدارترین حالت اکسیداسیون Si +4 است. در ترکیبات با فلزات (سیلیسیدها) S.O. -4.

روشهای بدست آوردن سیلیکون

رایج ترین ترکیب طبیعی سیلیکون سیلیس (سیلیس دی اکسید) SiO 2 است. ماده اولیه اصلی برای تولید سیلیکون است.

1) کاهش SiO 2 با کربن در کوره های قوس در 1800 "C: SiO 2 + 2C = Si + 2CO

2) Si با خلوص بالا از یک محصول فنی طبق این طرح به دست می آید:

الف) Si → SiCl 2 → Si

ب) Si → Mg 2 Si → SiH 4 → Si

خواص فیزیکی سیلیکون اصلاحات آلوتروپیک سیلیکون

1) سیلیکون کریستالی - یک ماده خاکستری نقره ای با درخشش فلزی، یک شبکه کریستالی از نوع الماس. m.p. 1415 اینچ، نقطه جوش 3249 اینچ، چگالی 2.33 گرم بر سانتی‌متر مکعب؛ یک نیمه هادی است.

2) سیلیکون آمورف - پودر قهوه ای.

خواص شیمیایی سیلیکون

در بیشتر واکنش ها، Si به عنوان یک عامل کاهنده عمل می کند:

در دماهای پایین، سیلیکون از نظر شیمیایی بی اثر است، واکنش پذیری آن به شدت افزایش می یابد.

1. در دمای بالاتر از 400 درجه سانتیگراد با اکسیژن واکنش می دهد:

Si + O 2 = SiO 2 اکسید سیلیکون

2. با فلوئور در دمای اتاق واکنش می دهد:

Si + 2F 2 = تترا فلوراید سیلیکون SiF 4

3. واکنش ها با هالوژن های دیگر در دمای = 300 - 500 درجه سانتی گراد رخ می دهد

Si + 2Hal 2 = SiHal 4

4. با بخار گوگرد در دمای 600 درجه سانتی گراد یک دی سولفید تشکیل می دهد:

5. واکنش با نیتروژن در دمای بالای 1000 درجه سانتیگراد رخ می دهد:

3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 سیلیکون نیترید

6. در دمای = 1150 درجه سانتی گراد با کربن واکنش می دهد:

SiO 2 + 3C = SiC + 2CO

کربوراندوم از نظر سختی نزدیک به الماس است.

7. سیلیکون مستقیما با هیدروژن واکنش نمی دهد.

8. سیلیکون در برابر اسیدها مقاوم است. فقط با مخلوطی از اسیدهای نیتریک و هیدروفلوریک (هیدروفلوریک) تعامل دارد:

3Si + 12HF + 4HNO 3 = 3SiF 4 + 4NO + 8H 2 O

9. با محلول های قلیایی واکنش می دهد و سیلیکات می دهد و هیدروژن آزاد می کند:

Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2

10. از خواص کاهنده سیلیکون برای جداسازی فلزات از اکسیدهای آنها استفاده می شود:

2MgO = Si = 2Mg + SiO 2

در واکنش با فلزات، Si یک عامل اکسید کننده است:

سیلیکون با فلزات s و بیشتر فلزات d سیلیسیدها را تشکیل می دهد.

ترکیب سیلیسیدهای یک فلز معین ممکن است متفاوت باشد. (به عنوان مثال، FeSi و FeSi 2؛ Ni 2 Si و NiSi 2.) یکی از شناخته شده ترین سیلیسیدها، سیلیسید منیزیم است که می توان آن را از برهمکنش مستقیم مواد ساده به دست آورد:

2Mg + Si = Mg 2 Si

سیلان (مونوسیلان) SiH 4

سیلان ها (سیلیکاهای هیدروژنی) Si n H 2n + 2، (آلکان ها را رجوع کنید)، که در آن n = 1-8. سیلان ها آنالوگ آلکان ها هستند که از نظر ناپایداری زنجیره های -Si-Si- با آنها تفاوت دارند.

Monosilane SiH 4 یک گاز بی رنگ با بوی نامطبوع است. محلول در اتانول، بنزین.

روشهای بدست آوردن:

1. تجزیه سیلیسید منیزیم با اسید کلریدریک: Mg 2 Si + 4HCI = 2MgCI 2 + SiH 4

2. احیا هالیدهای Si با لیتیوم آلومینیوم هیدرید: SiCl 4 + LiAlH 4 = SiH 4 + LiCl + AlCl 3

خواص شیمیایی.

سیلان یک عامل احیا کننده قوی است.

1.SiH 4 با اکسیژن حتی در دماهای بسیار پایین اکسید می شود:

SiH 4 + 2O 2 = SiO 2 + 2H 2 O

2. SiH 4 به راحتی هیدرولیز می شود، به خصوص در یک محیط قلیایی:

SiH 4 + 2H 2 O = SiO 2 + 4H 2

SiH 4 + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 4H 2

اکسید سیلیکون (IV) (سیلیکا) SiO 2

سیلیس به اشکال مختلف وجود دارد: کریستالی، بی شکل و شیشه ای. رایج ترین شکل کریستالی کوارتز است. هنگامی که سنگ های کوارتز از بین می روند، ماسه های کوارتزی تشکیل می شوند. تک بلورهای کوارتز شفاف، بی رنگ (سنگ کریستال) یا رنگی با ناخالصی در رنگ های مختلف (آمیتیست، عقیق، یاس و غیره) هستند.

SiO 2 آمورف به شکل کانی عقیق یافت می شود: سیلیکاژل به طور مصنوعی تولید می شود که از ذرات کلوئیدی SiO 2 تشکیل شده و جاذب بسیار خوبی است. شیشه ای SiO 2 به شیشه کوارتز معروف است.

مشخصات فیزیکی

SiO 2 بسیار کمی در آب حل می شود و همچنین عملاً در حلال های آلی نامحلول است. سیلیس یک دی الکتریک است.

خواص شیمیایی

1. SiO 2 یک اکسید اسیدی است، بنابراین سیلیس آمورف به آرامی در محلول های آبی قلیایی ها حل می شود:

SiO 2 + 2NaOH = Na 2 SiO 3 + H 2 O

2. SiO 2 همچنین هنگام گرم شدن با اکسیدهای اساسی برهمکنش می کند:

SiO 2 + K 2 O = K 2 SiO 3;

SiO 2 + CaO = CaSiO 3

3. SiO 2 که یک اکسید غیر فرار است، دی اکسید کربن را از Na 2 CO 3 (در طول همجوشی) جابجا می کند.

SiO 2 + Na 2 CO 3 = Na 2 SiO 3 + CO 2

4. سیلیس با اسید هیدروفلوئوریک واکنش می دهد و هیدروفلوئوروسیلیک اسید H 2 SiF 6 را تشکیل می دهد:

SiO 2 + 6HF = H 2 SiF 6 + 2H 2 O

5. در دمای 250 - 400 درجه سانتیگراد، SiO 2 با HF گازی و F 2 برهمکنش می کند و تترا فلوئوروسیلان (تترا فلوراید سیلیکون) را تشکیل می دهد.

SiO 2 + 4HF (گاز) = SiF 4 + 2H 2 O

SiO 2 + 2F 2 = SiF 4 + O 2

اسیدهای سیلیسیک

شناخته شده:

اسید ارتوسیلیک H 4 SiO 4 ;

متاسیلیکون (سیلیکون) اسید H 2 SiO 3 ;

اسیدهای دی و پلی سیلیسیک

تمام اسیدهای سیلیسیک کمی در آب محلول هستند و به راحتی محلول های کلوئیدی تشکیل می دهند.

روش های دریافت

1. رسوب با اسیدها از محلول های سیلیکات فلزات قلیایی:

Na 2 SiO 3 + 2HCl = H 2 SiO 3 ↓ + 2 NaCl

2. هیدرولیز کلروسیلان ها: SiCl 4 + 4H 2 O = H 4 SiO 4 + 4HCl

خواص شیمیایی

اسیدهای سیلیسیک اسیدهای بسیار ضعیفی هستند (ضعیف تر از اسید کربنیک).

هنگامی که حرارت داده می شود، آنها آبگیری می کنند و سیلیس را به عنوان محصول نهایی تشکیل می دهند.

H 4 SiO 4 → H 2 SiO 3 → SiO 2

سیلیکات - نمک اسیدهای سیلیسیک

از آنجایی که اسیدهای سیلیسیک بسیار ضعیف هستند، نمک های آنها در محلول های آبی به شدت هیدرولیز می شوند:

Na 2 SiO 3 + H 2 O = NaHSiO 3 + NaOH

SiO 3 2- + H 2 O = HSiO 3 - + OH - (محیط قلیایی)

به همین دلیل، هنگامی که دی اکسید کربن از محلول های سیلیکات عبور می کند، اسید سیلیسیک از آنها جابجا می شود:

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

این واکنش را می توان به عنوان یک واکنش کیفی به یون های سیلیکات در نظر گرفت.

در بین سیلیکات ها فقط Na 2 SiO 3 و K 2 SiO 3 بسیار محلول هستند که به آنها شیشه محلول و محلول های آبی آنها شیشه مایع می گویند.

شیشه

شیشه پنجره معمولی دارای ترکیب Na 2 O CaO 6 SiO 2 است، یعنی مخلوطی از سیلیکات های سدیم و کلسیم است. از ذوب سود Na 2 CO 3 ، سنگ آهک CaCO 3 و شن و ماسه SiO 2 به دست می آید.

Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2СO 2

سیمان

یک ماده اتصال پودری که هنگام برهمکنش با آب، توده پلاستیکی را تشکیل می‌دهد که به مرور زمان به جسمی جامد و سنگی تبدیل می‌شود. مصالح اصلی ساختمان

ترکیب شیمیایی رایج ترین سیمان پرتلند (در درصد وزنی) 20 تا 23 درصد SiO 2 است. 62 - 76٪ CaO; 4 - 7% Al 2 O 3; 2-5٪ Fe 2 O 3; 1-5٪ MgO.

برای یک عنصر شیمیایی با شماره سریال 14، واقع در جدول تناوبی در گروه IV دوره 3 و سری III، تشکیل دو اکسید سیلیکون، متشکل از دو عنصر Si و O، امکان پذیر است:

• مونوکسید سیلیکون، که در آن Si دو ظرفیتی است، فرمول شیمیایی این اکسید را می توان به صورت SiO نشان داد.
• دی اکسید سیلیکون سیلیکونی است که در آن Si فرمول شیمیایی آن SiO2 است.

اکسید سیلیکون (IV) به صورت بلورهای شفاف ظاهر می شود. چگالی SiO2 2.648 g/cm³ است. این ماده در دمای 1600 تا 1725 درجه سانتیگراد ذوب می شود و در دمای 2230 درجه سانتیگراد می جوشد.

اکسید سیلیکون SiO2 از زمان های قدیم به دلیل سختی و استحکام شناخته شده است که بیشتر در طبیعت در کوارتز یا دیاتوم ها یافت می شود. این ماده دارای بسیاری از تغییرات چندشکل است که اغلب به دو شکل یافت می شود:

• کریستالی - به شکل کوارتز معدنی طبیعی و همچنین انواع آن (کلسدونی، کریستال سنگی، جاسپر، عقیق، سنگ چخماق)؛ کوارتز اساس و یک ماده ساختمانی ضروری و ماده اولیه برای صنعت سیلیکات است.
• آمورف به شکل اوپال معدنی طبیعی است که ترکیب آن را می توان با فرمول SiO2 توصیف کرد. nH2O; اشکال خاکی SiO2 آمورف عبارتند از تری پول (آرد کوهی، خاک دمنده) یا دیاتومیت. سیلیس مصنوعی بی آب و آمورف یک سیلیکا ژل ساخته شده از متاسیلیکات سدیم است.

اکسید سیلیکون SiO2 یک اکسید اسیدی است. این عامل است که خواص شیمیایی آن را تعیین می کند.

فلوئور با دی اکسید سیلیکون واکنش می دهد: SiO2 + 4F → SiF4 + O2 برای تشکیل گاز و اکسیژن بی رنگ تترا فلوراید سیلیکون، در حالی که گازهای دیگر (هالوژن های Cl2، Br2، I2) کمتر واکنش نشان می دهند.

اکسید سیلیکون IV برای تولید اسید هیدروفلوروسیلیک واکنش نشان می دهد: SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O. این ویژگی در صنعت نیمه هادی استفاده می شود.

اکسید سیلیکون (IV) در قلیایی غلیظ یا مذاب داغ حل می شود و سیلیکات سدیم تشکیل می دهد: 2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O.

دی اکسید سیلیکون با اکسیدهای فلزی اساسی (به عنوان مثال، سدیم، پتاسیم، سرب(II)، روی یا مخلوط اکسیدهایی که در تولید شیشه استفاده می شود، واکنش می دهد. به عنوان مثال، می‌توان واکنش‌های اکسید سدیم و SiO2 را ذکر کرد که می‌تواند منجر به تشکیل موارد زیر شود: سدیم ارتوسیلیکات 2Na2O + SiO2 → Na4SiO4، سیلیکات سدیم Na2O + SiO2 → Na2SiO3، و Na2O + 6SiO2 + XO → Na2O. : 6 SiO2. نمونه هایی از چنین شیشه های تجاری موجود عبارتند از: شیشه سودا-آهک، شیشه بوروسیلیکات و شیشه سربی.

دی اکسید سیلیکون در دماهای بالا با سیلیکون برهمکنش می کند و در نتیجه مونوکسید گازی ایجاد می کند: Si + SiO2 → 2SiO.

اغلب از اکسید سیلیکون SiO2 برای تولید سیلیکون عنصری استفاده می شود. فرآیند برهمکنش با کربن عنصری در دمای بالا در یک کوره قوس الکتریکی اتفاق می‌افتد: 2C + SiO2 → Si + 2CO. کاملاً انرژی بر است. اما محصول آن در فناوری نیمه هادی برای ساخت (تبدیل انرژی نور به انرژی الکتریکی) استفاده می شود. سی خالص نیز در متالورژی (در تولید فولادهای سیلیکونی مقاوم در برابر حرارت و مقاوم در برابر اسید) استفاده می شود. سیلیکون عنصری به دست آمده از این طریق برای تولید دی اکسید سیلیکون خالص ضروری است که برای تعدادی از صنایع اهمیت زیادی دارد. SiO2 طبیعی به شکل ماسه در صنایعی که خلوص بالای آن مورد نیاز نیست استفاده می شود.

استنشاق گرد و غبار SiO2 کریستالی ریز تقسیم شده، حتی در مقادیر بسیار کم (تا 0.1 میلی گرم در متر مکعب)، ممکن است به مرور زمان باعث سیلیکوزیس، برونشیت یا سرطان شود. گرد و غبار زمانی خطرناک می شود که وارد ریه ها می شود و دائماً آنها را تحریک می کند و در نتیجه عملکرد آنها را کاهش می دهد. در بدن انسان، اکسید سیلیکون به شکل ذرات کریستالی برای دوره های زمانی قابل توجهی از نظر بالینی حل نمی شود. این اثر ممکن است برای افرادی که با تجهیزات سندبلاست یا محصولات حاوی پودر سیلیس کریستالی کار می کنند، خطر بیماری شغلی ایجاد کند. کودکان، مبتلایان به آسم در هر سنی، مبتلایان به آلرژی و افراد مسن می توانند خیلی سریعتر بیمار شوند.

کوارتز، کریستال سنگ، آمیتیست، کلسدونی، توپاز، اونیکس... باورش سخت است، اما همه اینها و بسیاری دیگر از «معجزات دنیای اموات» از یک ماده تشکیل شده است - سیلیس، یا اکسید سیلیکون (IV) SiO 2.

فرضیاتی مبنی بر اینکه سیلیس حاوی عنصری جدید و هنوز ناشناخته است توسط دانشمندان در قرن هجدهم بیان شد. با این حال، سیلیکون به شکل یک ماده ساده تنها در قرن نوزدهم جدا شد. جی. برزلیوس. ابتدا مخلوطی از سیلیس را با پودر آهن و زغال سنگ تا دمای 1500 درجه سانتیگراد گرم کرد، اما سیلیسیم خالص بدست نیامد: در حضور آهن، فروسیلیس تشکیل می شود - آلیاژی حاوی هر دوی این عناصر. برزلیوس پس از فهمیدن اشتباه، روش سنتز را تغییر داد. در سال 1823، هنگامی که او از روی بخار سیلیکون (IV) فلوراید عبور کرد، سرانجام شانس به او لبخند زد. با توجه به واکنش SiF 4 + 4K = Si + 4KF، پودر سیلیکون آمورف به دست آمد. برزلیوس همچنین ثابت کرد که وقتی سیلیکون در هوا می سوزد، تبدیل به آن می شود سیلیس.

بدلیجات

K 2 O∙Al 2 O 3 ∙6SiO 2 + 3H 2 O + 2CO 2 = Al 2 O 3 ∙2SiO 2 ∙2H 2 O + 2KHCO 3 + 4SiO 2

کوارتز رنگین کمان

اعلام وصول

در صنعت از ماسه خالص برای به دست آوردن سیلیسیم استفاده می شود. SiO2. در کوره های الکتریکی در دمای بالا، سیلیکون از اکسید آن احیا می شود:

SiO 2 + 2C = Si + 2CO

در آزمایشگاه از موارد زیر به عنوان عوامل کاهنده استفاده می شود:

SiO 2 + 2Mg = Si + 2MgO

3SiO 2 + 4Al = 3Si + 2Al 2 O 3

خالص ترین سیلیکون از احیای تتراکلرید سیلیکون یا:

SiCl 4 + 2H 2 = Si + 4HCl

SiCl 4 + 2Zn = Si + 2ZnCl 2

مشخصات فیزیکی

سیلیکون

با روش های فوق به دست می آید سیلیکون آمورفیک پودر قهوه ای رنگ با نقطه ذوب 1420 درجه سانتیگراد است. اصلاح آلوتروپیک دیگری از سیلیکون وجود دارد - سیلیکون کریستالی. این ماده جامد به رنگ خاکستری تیره با درخشندگی فلزی ضعیف و دارای هدایت حرارتی و الکتریکی است. سیلیکون کریستالی از تبلور مجدد سیلیکون آمورف به دست می آید. سیلیکون آمورف واکنش پذیرتر از سیلیکون کریستالی نسبتاً بی اثر است. سیلیکون کریستالی یک نیمه هادی است، هدایت الکتریکی آن هنگام روشن شدن و گرم شدن افزایش می یابد. این به دلیل ساختار کریستال ها است. ساختار سیلیکون کریستالی شبیه الماس است. در کریستال خود، هر اتم به صورت چهار وجهی توسط چهار اتم دیگر احاطه شده است و توسط یک پیوند کووالانسی به آنها متصل است، اگرچه این پیوند بسیار ضعیف تر از بین اتم های الماس است. در یک کریستال سیلیکون، حتی در شرایط عادی، پیوندهای کووالانسی تا حدی از بین می روند، بنابراین الکترون های آزاد در آن وجود دارد که باعث هدایت الکتریکی پایین می شود. با روشنایی، گرم شدن و همچنین در حضور ناخالصی های خاص، تعداد پیوندهای شکسته افزایش می یابد، به این معنی که تعداد الکترون های آزاد افزایش می یابد و هدایت الکتریکی افزایش می یابد.

خواص شیمیایی و کاربرد

خواص شیمیایی سیلیکون تا حد زیادی شبیه به سیلیکون است که با ساختار یکسان لایه الکترونیکی بیرونی توضیح داده می شود. در شرایط عادی، سیلیکون به دلیل استحکام شبکه کریستالی آن کاملاً بی اثر است. مستقیماً در دمای اتاق فقط با آن تعامل دارد. در دمای 400 - 600 0 C، سیلیکون با و واکنش داده و به سیلیکون خرد شده می سوزد. سیلیکون با کربن و در دمای بسیار بالا واکنش می دهد. در تمام این واکنش ها، سیلیکون نقش یک عامل کاهنده را ایفا می کند.

Si + 2F 2 = SiF 4

Si + 2Cl 2 = SiCl 4

Si + 2Br 2 = SiBr 4

Si + O 2 = SiO 2

3Si + 2N 2 = Si 3 N 4

سیلیکون، به عنوان یک عامل کاهنده، همچنین با برخی از مواد پیچیده، به عنوان مثال با:

Si + 4HF = SiF 4 + 2H 2

با سایر هالیدهای هیدروژن واکنش نمی دهد.

سیلیکون حتی در آن حل نمی شود، زیرا یک لایه اکسید متراکم (SiO 2) روی سطح آن تشکیل می شود که از واکنش جلوگیری می کند. با این حال، سیلیکون با مخلوطی از HNO 3 و HF واکنش می دهد زیرا اسید هیدروفلوئوریک SiF4 را حل می کند:

3Si + 12HF + 4HNO 3 + 3SiF 4 + 4NO + 8H 2 O

Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2

برای به دست آوردن برخی از آنها از خواص احیایی سیلیکون استفاده می شود. مثلا:

2MgO + Si = 2Mg + SiO 2

هنگام تعامل با فلزات، سیلیکون نقش یک عامل اکسید کننده را بازی می کند. ترکیبات سیلیکونی با سیلیسید نامیده می شوند:

Si + 2Mg = Mg 2 Si

در صنعت، سیمان از پخت خاک رس و سنگ آهک CaCO 3 تولید می شود. اگر پودر حاصل با آب مخلوط شود، توده ای به دست می آید که به تدریج در هوا سفت می شود. هنگامی که ماسه یا سنگ خرد شده به عنوان پرکننده به سیمان اضافه می شود، بتن به دست می آید که در ساخت و ساز بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. اگر یک قاب از میله های آهنی در آن وارد شود، مقاومت بتن افزایش می یابد. پانل های بتن مسلح و بلوک های کف اساس ساخت و ساز مدرن هستند.

دانلود:

می‌توانید چکیده‌های موضوعات دیگر را دانلود کنید

* در تصویر ضبط شده عکسی از آمتیست است

معرفی

آپارتمان شما در حال بازسازی است و باید کاشی و سرامیک بخرید. در فروشگاه، با صرف زمان طولانی برای مرتب کردن گزینه‌های مختلف برای اشکال و رنگ‌ها، موردی را پیدا کردید که مناسب شماست و با رفتن به صندوق، نگاهی کوتاه به قسمتی از بسته با کاشی که ترکیب آن نوشته شده است انداختید. تقریباً همه مواد آشنا هستند، اما یکی از آنها ممکن است شما را شگفت زده کند: اکسید سیلیکون. به طور طبیعی، شما می خواهید در مورد او بیشتر بدانید. امروز سعی می کنم علاقه شما را برآورده کنم.

تعریف

سیلیکون ظرفیت متغیری دارد و به همین دلیل دو ترکیب آن با اکسیژن در شیمی شناخته شده است. امروز ما به اکسید سیلیکون بالاتر نگاه خواهیم کرد که در آن دومی دارای ظرفیت IV است.

نام

در منابع مختلف می توان آن را دی اکسید سیلیکون، سیلیس یا اکسید سیلیکون نامید.

خواص

این یک اکسید اسیدی است که با سختی و استحکام مشخص می شود. اگر آن و هر اکسید قلیایی/بازی را گرم کنید، آنها با یکدیگر واکنش نشان می دهند. این ترکیب سیلیکونی شکل دهنده شیشه است، یعنی می تواند یک مذاب - شیشه فوق خنک تولید کند.

همچنین (به صورت خالص) اجازه عبور جریان الکتریکی را نمی دهد (دی الکتریک است). اکسید سیلیکون دارای یک شبکه کریستالی اتمی است. در برابر اسیدها به استثنای اسید هیدروفلوئوریک و گاز هیدروژن فلوراید مقاوم است. محصولات واکنش با دومی فلوراید سیلیکون و آب است. اگر معرف دوم محلول هیدروژن فلوراید باشد، محصولات آن اسید هگزافلوروسیلیک و همان آب خواهد بود. اگر اکسید سیلیکون (IV) با یک اکسید قلیایی/بازی/کربنات هر فلز فعال ذوب شود، محصول واکنش نمکی از اسیدهای سیلیسیک خواهد بود - سیلیکات که فقط سیلیکات های پتاسیم و سدیم محلول هستند. محصولات حاصل از برهمکنش هر یک از این دو با آب شیشه مایع نامیده می شود. آنها یک محیط بسیار قلیایی دارند، دلیل این امر هیدرولیز است. سیلیکات‌های هیدرولیز شده محلول‌های کلوئیدی درست نیستند. اگر محلول های سیلیکات های پتاسیم یا سدیم کمی اکسید شوند، یک رسوب سفید ژلاتینی تشکیل می شود که از اسیدهای سیلیسیک هیدراته تشکیل شده است.

اعلام وصول

در صنعت، اکسید سیلیکون با حرارت دادن سیلیکون در محیط اکسیژن تولید می شود. اکسید می شود و محصول مورد نظر را تشکیل می دهد. همچنین با استفاده از اکسیداسیون حرارتی استخراج می شود. در آزمایشگاه، اکسید سیلیکون از اثر هر اسید بر روی یک سیلیکات محلول به دست می آید، حتی اسید استیک ضعیف برای این کار مناسب است. به عنوان مثال، اگر آن را با سیلیکات سدیم ترکیب کنید، محصول واکنش استات سدیم و اسید سیلیسیک خواهد بود. دومی بلافاصله تجزیه می شود و محصولات تجزیه آن آب و اکسید مورد نظر خواهد بود.

کاربرد

از اکسید سیلیکون برای تولید شیشه، سرامیک، ساینده، محصولات بتن و همچنین خود سیلیکون استفاده می شود. همچنین به عنوان پرکننده در صنعت لاستیک عمل می کند. کریستال های یک اصلاح آمورف اکسید سیلیکون - شیشه کوارتز - دارای خواص پیزوالکتریک هستند و این توسط سازندگان مهندسی رادیو، تاسیسات اولتراسونیک و فندک ها استفاده می شود. سیلیکات ها و سیلیکاها تقریبا 90 درصد جرم لیتوسفر را تشکیل می دهند. اکسید سیلیکون به عنوان افزودنی غذایی E551 نیز شناخته می شود. این نوع بی شکل و غیر متخلخل آن است. در داروسازی از تشکیل مواد غذایی و انباشتگی آن جلوگیری می کند. فیلم های این اکسید به عنوان یک عایق در هنگام تولید ریز مدارها و سایر اجزای الکترونیکی عمل می کنند. آنها همچنین برای ایجاد کابل های فیبر نوری استفاده می شوند. و عناصر گرمایشی یک سیگار الکترونیکی بدون رشته سیلیس غیرممکن است.

نتیجه

این است که چگونه به طور گسترده از این اکسید استفاده می شود. و برای دیدن آن، لازم نیست به خاطر کنجکاوی به فروشگاه بدوید و به سیمان و بتن نگاه کنید. اکسید سیلیکون طبیعی زیر پای ما یافت می شود - این ماسه معمولی است. معلوم می شود که می تواند مفید نیز باشد.

سیلیکون در سال 1823 توسط شیمیدان سوئدی ینس یاکوب برزلیوس کشف و به دست آمد.

دومین عنصر فراوان در پوسته زمین پس از اکسیژن (27.6 درصد جرمی). در ترکیبات یافت می شود.

ساختار یک اتم سیلیکون در حالت پایه 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2

ساختار یک اتم سیلیکون در حالت برانگیخته 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 حالت های اکسیداسیون: +4، -4.

آلوتروپی سیلیکون

سیلیکون آمورف و کریستالی شناخته شده است.

سیلیکون پلی کریستالی

کریستال - ماده خاکستری تیره با درخشش فلزی، سختی بالا، شکننده، نیمه هادی. ρ = 2.33 g/cm 3، t°pl. =1415 درجه سانتیگراد; جوشاندن = 2680 درجه سانتی گراد

ساختاری شبیه الماس دارد و پیوندهای کووالانسی قوی ایجاد می کند. بی اثر.

بی شکل - پودر قهوه ای، رطوبت سنجی، ساختار الماس مانند، ρ = 2 g/cm 3، واکنش پذیرتر.

گرفتن سیلیکون

1) صنعت - حرارت دادن زغال سنگ با ماسه:

2C + SiO 2 t ˚ → Si + 2CO

2) آزمایشگاه - حرارت دادن ماسه با منیزیم:

آزمایش 2Mg + SiO 2 t ˚ → Si + 2MgO

خواص شیمیایی

یک غیر فلزی معمولی، بی اثر.

به عنوان یک عامل کاهش دهنده:

1) با اکسیژن

Si 0 + O 2 t ˚ → Si +4 O 2

2) با فلوئور (بدون حرارت)

Si 0 + 2F 2 → SiF 4

3) با کربن

Si 0 + C t ˚ → Si +4 C

(SiC - carborundum - سخت؛ برای اشاره و سنگ زنی استفاده می شود)

4) با هیدروژن برهمکنش ندارد.

سیلان (SiH 4) از تجزیه سیلیسیدهای فلزی با اسید به دست می آید:

Mg 2 Si + 2H 2 SO 4 → SiH 4 + 2MgSO 4

5) با اسیدها واکنش نمی دهد (تیفقط با اسید هیدروفلوریک سی+4 HF= SiF 4 +2 اچ 2 )

فقط در مخلوطی از اسیدهای نیتریک و هیدروفلوئوریک حل می شود:

3Si + 4HNO3 + 18HF → 3H2 + 4NO + 8H2O

6) با مواد قلیایی (هنگام گرم شدن):

به عنوان یک عامل اکسید کننده:

7) با فلزات (سیلیسیدها تشکیل می شوند):

Si 0 + 2Mg t˚ →Mg 2 Si -4

سیلیکون به طور گسترده در الکترونیک به عنوان نیمه هادی استفاده می شود. افزودن سیلیکون به آلیاژها باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی آنها می شود. سیلیکات ها، آلومینوسیلیکات ها و سیلیس مواد اولیه اصلی برای تولید شیشه و سرامیک و همچنین برای صنعت ساختمان هستند.
سیلیکون در تکنولوژی
کاربرد سیلیکون و ترکیبات آن

سیلان - SiH 4

مشخصات فیزیکی: گاز بی رنگ، سمی، mp. = -185 درجه سانتیگراد، درجه جوش. = -112 درجه سانتیگراد.

تهیه اسید سیلیسیک

اثر اسیدهای قوی بر سیلیکات ها - Na 2 SiO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 SiO 3 ↓

خواص شیمیایی:

هنگامی که گرم می شود، تجزیه می شود: H 2 SiO 3 t ˚ → H 2 O + SiO 2

نمک های اسید سیلیسیک - سیلیکات ها.

1) با اسیدها

Na 2 SiO 3 + H 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 SiO 3

2) با نمک

Na 2 SiO 3 + CaCl 2 = 2 NaCl + CaSiO 3 ↓

3) سیلیکات های تشکیل دهنده مواد معدنی در شرایط طبیعی تحت تأثیر آب و مونوکسید کربن (IV) از بین می روند - هوازدگی سنگ ها:

(K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2) (فلدسپات) + CO 2 + 2H 2 O → (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O) (کائولینیت (رس)) + 4SiO 2 (سیلیکا (ماسه)) + K2CO3

کاربرد ترکیبات سیلیکون

ترکیبات سیلیکونی طبیعی - ماسه (SiO 2) و سیلیکات ها برای تولید سرامیک، شیشه و سیمان استفاده می شود.

سرامیک
ظروف چینی= کائولن + خاک رس + کوارتز + فلدسپات. زادگاه چینی چین است، جایی که چینی قبلاً در سال 220 شناخته شده بود. در سال 1746 تولید چینی در روسیه تأسیس شد.	فیانس -از نام شهر ایتالیایی فانزا. جایی که صنعت سرامیک در قرن 14 و 15 توسعه یافت. تفاوت ظروف سفالی با ظروف چینی در محتوای رسی بالاتر (85%) و دمای پخت کمتر.