Ķīmiskā silīcija zīme SI, atomu svars 28,086, kodola maksa +14. Tā kā atrodas IV grupas galvenajā apakšgrupā trešajā periodā. Tas ir oglekļa analogs. Elektronisko konfigurācija elektronisko slāņu silīcija atoma Ls 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 2. Ārējā elektroniskā slāņa struktūra

Ārējā elektronu slāņa struktūra ir līdzīga oglekļa atoma struktūrai.
Tas ir atrodams divu allotropu modifikāciju veidā - amorfs un kristālisks.
Amorfs - brūns krāsains pulveris, kam ir vairākas lielākas ķīmiskās aktivitātes nekā kristālisks. Normālā temperatūrā reaģē ar fluoru:
SI + 2F2 \u003d SIF4 pie 400 ° - ar skābekli
Si + o2 \u003d siO2
Kūst - ar metāliem:
2mg + si \u003d mg2si
Kristāliskais silīcijs ir cieta trausla viela ar metāla mirdzumu. Tam ir laba siltuma un elektrības vadītspēja, kas viegli izšķīdina izkausētās metālos, veidojot. Silikona sakausējumu ar alumīniju sauc par silīciju, silīcija sakausējumu ar dzelzs-ferosilicia. Silīcija blīvums 2.4. Kušanas punkts 1415 °, vārīšanās punkts 2360 °. Kristālisks silīcijs - viela ir diezgan inerta un ķīmiskās reakcijas ar grūtībām. Ar skābēm, neskatoties uz labi ievērojamām metāliskām īpašībām, silīcijs nereaģē, un sārmi reaģē, veidojot silīcijskābes sāļus un: \\ t
Si + 2kon + H2O \u003d K2SIO2 + 2H2

■ 36. Kāda ir līdzība un kāda ir atšķirība starp elektroniskajām struktūrām silīcija un oglekļa atomiem?
37. Kā izskaidrot no silīcija atoma elektronu struktūras viedokļa, kāpēc metāla īpašības ir raksturīgas silīcijam nekā ogleklim?
38. Uzskaitiet silīcija ķīmiskās īpašības.

Silīcija dabā. Silīcija dioksīds

Dabā silīcijs ir plaši izplatīts ļoti plašs. Aptuveni 25% no Zemes garozas nokrīt uz silīcija. Nozīmīgu dabas silīcija daļu pārstāv SiO2 silīcija dioksīds. Ļoti tīrā kristāliskā stāvoklī silīcija dioksīds ir atrodams minerālu veidā, ko sauc par kalnu kristālu. Silīcija dioksīds un oglekļa dioksīds ķīmiskajam sastāvam ir analogi, tomēr oglekļa dioksīds ir gāze, un silīcija dioksīds ir ciets. Atšķirībā no molekulārā kristāla režģis CO2, SiO2 silīcija dioksīds kristalizējas atomu kristāla režģa veidā, katra šūna ir tetraedrons ar silīcija atomu centrā un skābekļa atomiem stūros. Tas izskaidrojams ar to, ka silīcija atoms ir lielāks rādiuss nekā oglekļa atoms, un ne 2, un 4 skābekļa atomus var izmitināt ap to. Šo vielu īpašību atšķirība ir izskaidrota kristāla režģa struktūrā. Att. 69 parāda dabas kvarca kristāla izskatu, kas sastāv no tīra silīcija dioksīda un tās strukturālās formulas.

Fig. 60. Silīcija dioksīda (A) un dabisko kvarca kristālu (b) strukturālā formula

Crystal Silicon dioksīds visbiežāk atrodams smilšu veidā, kas ir balts, ja tas nav piesārņots ar dzeltenā māla piemaisījumiem. Papildus smiltīm silīcija dioksīds bieži atrodams ļoti cietā minerālu - silīcijā (hidratēta silīcija dioksīds). Kristālisks silīcija dioksīds, krāsots dažādos piemaisījumos, veido dārgakmeņus un pusdārgakmeņus - Agate, ametists, Yashma. Gandrīz tīra silīcija dioksīds ir atrodams arī kvarca un kvarcīta veidā. Bezmaksas silīcija dioksīds Zemes garozā ir 12%, kā daļa no dažādiem klintīm - aptuveni 43%. Kopumā vairāk nekā 50% no Zemes garoza sastāv no silīcija dioksīda.
Silicon ir daļa no dažādiem klintīm un minerālvielām - māla, granītiem, shenitītiem, vizlas, lauka mijmaiņas darījumiem utt.

Cietā oglekļa dioksīds, bez kausēšanas, tiek noņemta -78,5 °. Silīcija dioksīda kušanas temperatūra ir aptuveni 1,713 °. Viņa ir diezgan pagrieziena. Blīvums 2.65. Silīcija dioksīda izplešanās koeficients ir ļoti mazs. Tas ir ļoti svarīgi, piemērojot baseina stikla traukus. Ar ūdeni, silīcija dioksīds neizšķīst un nereaģē ar to, neskatoties uz to, ka tas ir skābs oksīds, un tas atbilst H2SIO3 silīcija skābēm. Oglekļa dioksīds ūdenī, kā arī šķīst. Ar skābēm, izņemot Hydrofluorskolskābes HF, silīcija dioksīds nereaģē, un sārmi dod sāļus.

Fig. 69. Silīcija dioksīda (A) un dabisko kvarca kristālu (b) strukturālā formula.
Dzinēja silīcija dioksīdu ar oglēm, ir atgūts silīcija, un pēc tam tā savienojums ar oglekli un karbarunda veidošanos vienādojumā:
SiO2 + 2C \u003d SIC + CO2. Carbarund ir augsta cietība, skābēm stabilas, un sārmaini iznīcina.

■ 39. Kādas silīcija dioksīda īpašības var vērtēt pēc tās kristāla režģa?
40. Kāda veida minerālvielas silīcija dioksīds ir atrodams dabā?
41. Kas ir Carborund?

Silīcija skābe. Silikāti

H2SIO3 silīcija skābe ir ļoti vāja un maza izturīga skābe. Sildot, tas pakāpeniski sadalās ūdenī un silīcija dioksīdā:
H2SIO3 \u003d H2O + SIO2

In ūdens, silīcijskābe ir praktiski nešķīst, bet var viegli dot.
Silīcija skābes formas sāļi sauc silikātus. Plaši atrasts dabā. Dabiski ir diezgan sarežģīti. To sastāvs parasti ir attēlots kā vairāku oksīdu savienojums. Ja alumīnija oksīds nonāk dabiskos silikātus, tos sauc par alumīnijailikātiem. Piemēram, balts māls, (kaolīns) Al2O3 · 2sio2 · 2h2o, lauka zvēliens K2o · Al2o3 · 6sio2, vizla
K2O · Al2O3 · 6sio2 · 2n2o. Daudzi dabiski tīrā veidā ir dārgakmeņi, piemēram, akvamarīns, smaragds utt.
Mākslīgajiem silikātiem jāatzīmē silikāta nātrija na2sio3 - viens no nedaudzajiem ūdenī šķīstošiem silikātiem. To sauc par šķīstošu stiklu un šķīdumu - šķidru stiklu.

Silikāti tiek plaši izmantoti tehnikā. Šķīstošs stikls piesūcina audumus un koksni, lai tos aizsargātu no aizdedzes. Šķidrums ir daļa no ugunsizturīgas uztriepes stikla, porcelāna, akmens līmēšanai. Silikāti ir pamats stikla, porcelāna, fajansu, cementa, betona, ķieģeļu un dažādu keramikas izstrādājumu ražošanai. Silikāta šķīdumi ir viegli hidrolizēti šķīdumā.

■ 42. Kas ir? Ko tie atšķiras no silikātiem?
43. Kas ir likvīds un kādiem nolūkiem tas tiek piemērots?

Stikls

Izejvielas stikla ražošanai ir sodas na2Co3, kaļķakmens Saso3 un SiO2 smiltis. Visi stikla uzlādes komponenti tiek rūpīgi iztīrīti, sajauc un kausēti aptuveni 1400 ° temperatūrā. Šādas reakcijas notiek kodolsintēzes procesā:
NA2CO3 + SIO2 \u003d NA2SIO3 + CO2

CACO3 + SIO2 \u003d CASIO 3+ CO2
Faktiski stikla sastāvs ietver nātrija silikātus un kalciju, kā arī lieko SO2, tāpēc sastāvs parasto logu stiklu: Na2o · Cao · 6sio2. Stikla maisījumu silda temperatūrā 1500 °, līdz oglekļa dioksīds ir pilnībā noņemts. Tad atdzesē līdz 1200 ° temperatūrai, kurā tas kļūst viskozs. Kā jebkuru amorfu vielu, stiklu mīkstina un sacietē pakāpeniski, tāpēc tas ir labs plastmasas materiāls. Viskozs stikls tiek nodots caur plaisu, kā rezultātā veidojas stikla loksne. Karstā stikla loksne tiek izvilkta ar ruļļiem, pievēršot dažiem izmēriem un pakāpeniski dzesē gaisa strāvu. Tad tas tiek sagriezts ap malām un sagriež uz noteiktiem formāta loksnēm.

■ 44. Uzstādiet reakciju vienādojumus, kad tiek iegūts stikls un loga stikla sastāvs.

Stikls - Viela ir amorfs, caurspīdīgs, ūdenī praktiski nešķīst, bet, ja tas ir sasmalcināts smalkos putekļos un sajauc ar nelielu daudzumu ūdens, iegūtajā maisījumā ar fenolftaleīnu, jūs varat atklāt sārmu. Ar ilgstošu uzglabāšanu Alkalis stikla traukos, lieko SiO2 stikla reaģē ļoti lēni ar sārmu un stikla pakāpeniski zaudē pārredzamību.
Stikls kļuva zināms cilvēkiem vairāk nekā 3000 gadus pirms mūsu laikmeta. Seldēšanā brilles ieguva gandrīz tādu pašu sastāvu, taču senie meistari vadīja tikai ar savu intuīciju. 1750. gadā M. V. varēja attīstīt zinātniskos fondus, lai iegūtu stikla iegūšanu. 4 gadus, M. V. savāca daudzas receptes dažādu brilles, jo īpaši krāsaino metālu ražošanai. Pēc viņa uzcelta stikla rūpnīcā liels skaits stikla paraugu, kas tika saglabāti līdz pat šai dienai. Pašlaik tiek izmantotas dažādu kompozīciju glāzes ar dažādām īpašībām.

Quartz stikls sastāv no gandrīz tīra silīcija dioksīda un tiek atrisināts no kalnu kristāla. Tās ļoti svarīgā iezīme ir tā, ka viņam ir neliels izplešanās koeficients, gandrīz 15 reizes mazāk nekā parastā stikla. Šāda stikla trauki var būt karsts degļa liesmās un pēc tam izlaist aukstā ūdenī; Šādā gadījumā nenotiks izmaiņas ar stiklu. Quartz stikls neaizkavē ultravioletos starus, un, ja jūs gleznojat to ar niķeļa sāļiem melnā krāsā, tas aizkavēs visus redzamos spektra starus, bet ultravioleto stariem paliks pārredzami.
Skābes nerīkojas kvarca stikla un, bet sārmaini tas ir ievērojami kodīgs. Quartz stikls ir trauslāks nekā parastais. Laboratorijas stikls satur aptuveni 70% SiO2, 9% Na2o, 5% K2O 8% SAN, 5% al2O3, 3% B2O3 (stiklu sastāvs nav dots iegaumēšanai).

Rūpniecībā atradīs stikla jenas-skoe un pirex izmantošanu. IEN stikls satur aptuveni 65% SI02, 15% B2O3, 12% WAO, 4% Zno, 4% al2o3. Tas ir stingri izturīgs pret mehānisko efektu, ir neliels izplešanās koeficients, izturīgs pret sārmiem.
Pyrex stikls satur 81% SiO2, 12% B2O3, 4% Na2o, 2% al2o3, 0,5% AS2O3, 0,2% K2O, 0,3% San. Tam piemīt tādas pašas īpašības kā IEN stikls, bet vēl vairāk, īpaši pēc dzēšanas, bet mazāk ilgtspējīgas sārmainības. Pyrex stikls ražo sadzīves priekšmetus, kas tiek apkures, kā arī dažu rūpniecisko iekārtu daļas, kas darbojas zemā un augstā temperatūrā.

Dažādas kvalitātes stikls sniedz dažām piedevām. Piemēram, vanādija oksīdi piemaisījumi dod stiklu, pilnībā aizkavējot ultravioletos starus.
Arī stikls, krāsots dažādās krāsās. Vairāk M. V. veica vairākus tūkstošus krāsotas stikla paraugus dažādu krāsu un toņos viņu mozaīkas gleznas. Pašlaik stikla krāsu metodes ir izstrādātas detalizēti. Mangāna savienojumi Krāsu stikls purpura krāsā, kobalta - zilā krāsā. , apsmidzina stikla masā koloidālo daļiņu veidā, dod to rubīna krāsu utt. Vadošie savienojumi dod stikla mirdzumu, līdzīgu rhinestone spožumam, tāpēc to sauc par kristālu. Šāds stikls ir viegli apstrādāts, griešana. Produkti no tā ļoti skaisti refrakt gaismu. Krāsojot šo stiklu, krāsu kristāla stiklu iegūst dažādas piedevas.

Ja izkausētā stikls ir sajaukts ar vielām, kas, sadaloties, veido lielu skaitu gāzu, pēdējo, atbrīvo, putu stiklu, veidojot putu stiklu. Šāds stikls ir ļoti viegls, labi apstrādāts, ir lielisks elektriskais un siltuma izolators. To pirmo reizi saņēma prof. I. I. KHORGORODSKY.
Vītnes vilkšana no stikla, jūs varat saņemt tā saukto stikla šķiedru. Ja tas ir piesūcināts ar stikla šķiedras slāņiem ar sintētiskiem sveķiem, tad izrādās ļoti izturīgs, nevis deklarējams, perfekti apstrādāts būvmateriāls, tā saukto stikla šķiedru. Interesanti, ka plānāka stikla šķiedra, jo augstāks tās spēks. Šķiedru šķiedra tiek izmantota arī kombināciju ražošanai.
Stikla vate ir vērtīgs materiāls, caur kuru var filtrēt spēcīgas skābes un sārmus, ne filtrē caur papīru. Turklāt stikla vate ir laba siltumizolācijas viela.

■ 44. Kādas ir dažādu sugu stiklu īpašības?

Keramika

Alumīnijailikāti ir īpaši svarīgi balts māls - kaolīns, kas ir pamats porcelāna un fajansu iegūšanai. Porcelāna ražošana ir ārkārtīgi senā ekonomikas nozare. Dzimtenes porcelāns - Ķīna. Krievijā porcelāns tika iegūts pirmo reizi XVIII. D, I. Vinogradov.
Izejvielas porcelāna un fajansu sagatavošanai, papildus kaolīnam, kalpo kā smiltis un. Kaolīna, smilšu un ūdens maisījums ir pakļauts rūpīgai plānai slīpēšanai lodīšu dzirnavās, pēc tam filtrēts liekais ūdens un labi smērēts plastmasas masa ir vērsti uz formēšanas produktiem. Pēc izstrādājuma formēšanas tas ir žāvēts un dedzināšana tuneļa krāsnī nepārtrauktas darbības, kur tās pirmo reizi iesilda, tad sadedzināt un beidzot atdzesē. Pēc tam produkts tiek tālāk apstrādāts - apledojuma pārklājums, zīmēšana ar keramikas krāsām. Pēc katra posma produkts tiek nodedzināts. Rezultātā porcelānu iegūst ar baltu, gludu un izcili. Plānos slāņos viņš spīd. Fajansu putra un nav spīdēt.

No sarkanā māla formulēt ķieģeļus, flīzes, māla traukus, keramikas gredzeni par sprauslām absorbē un mazgājot torņus dažādu ķīmisko ražošanu, puķu podi. Tie ir arī sadedzināti tā, lai tie nav mīkstināti ar ūdeni, tērauds ir mehāniski izturīgs.

Cements. Betons

Silīcija savienojumi kalpo par pamatu cementa - saistvielu materiāla iegūšanai, kas ir nepieciešami būvniecībā. Izejvielas cementa saņemšanai ir māla un kaļķakmens. Šo maisījumu sadedzina milzīgā slīpā cauruļveida rotējošā krāsnī, kur nepārtraukti ielādējas izejvielas. Pēc šaušanas 1200-1300 ° no cauruma, kas atrodas otrā galā krāsns, atbilstoša masa nepārtraukti nāk ārā - klinkers. Pēc šķelšanās klinkera pārvēršas. Cements ietver galvenokārt silikātus. Ja sajauc ar ūdeni bieza casher veidošanos, un pēc tam atstāj kādu laiku gaisā, tas aizņems reakciju ar cementa vielām, veidojot kristāllīnes un citus cietus savienojumus, kas noved pie sacietēšanas ("iestatījums") cementa. Tas vairs nav tulkots iepriekšējā valstī, tāpēc pirms cementa mēģina rūpēties par ūdeni. Cementa sacietēšanas process ir garš, un tas iegūst reālu spēku tikai mēnesī. Tiesa, ir dažādas cementa pakāpes. ASV parasto cementu sauc par silikātu vai portlandcementu. No alumīnija, kaļķakmens un silīcija dioksīds ražo ātri sacietēšanas saspiešanas cementu.

Ja jūs sajauc cementu ar gruvešiem vai grants, tad tiek iegūts betons, kas jau ir neatkarīgs būvmateriāls. Sasmalcināts akmens un grants tiek saukti par pildvielām. Betonā ir augsta izturība un iztur smagas kravas. Tas ir ūdens transportlīdzekļi, ugunsgrēki. Apsildot gandrīz nezaudē spēku, jo tas ir ļoti maza siltumvadītspēja. Frontotes betons vājina radioaktīvo starojumu, tāpēc to izmanto kā celtniecības materiālu hidrotehniskām konstrukcijām, aizsargājošiem korpusiem kodolreaktoru. Betons ir izvēlēti katli. Ja jauktais cements ar putu aģentu, tas veido putu putu betona šūnas. Šāds betons ir labs skaņas izolācija un pat mazāk nekā parasts betons, veic siltumu.

Ieviešana

2. NODAĻA Oglekļa ķīmiskie savienojumi

2.1 Skābekļa oglekļa atvasinājumi

2.1.1 oksidēšanās pakāpe +2

2.1.2 oksidēšanās pakāpe +4

2.3 metāla karbīdi

2.3.1 Karbīdi Šķīst ūdenī un atšķaidīts skābēm

2.3.2 Karbīdi, kas nešķīst ūdenī un atšķaidītās skābes

3. NODAĻA SILICON savienojumi

3.1 Silīcija skābekļa savienojumi

Bibliogrāfija

Ieviešana

Ķīmija ir viena no dabaszinātņu nozarēm, mācību priekšmets, kas ir ķīmiskie elementi (atomi), ko veido viņiem vienkāršas un sarežģītas vielas (molekulas), to transformācijas un likumi, uz kuriem attiecas šie pārveidojumi.

Pēc definīcijas D.I. Mendeleeva (1871), "ķīmija mūsdienu stāvoklī var ... aicināt mācības par elementiem."

Vārda "ķīmijas" izcelsme nav galīgi definēta. Daudzi pētnieki uzskata, ka tas nāk no vecākā Ēģiptes - Hemia (Grieķijas Chemia, atbilst plutarhā), kas tiek ražota no "hem" vai "hum" - melnā un nozīmē "melnās zemes zinātni" (Ēģipte), "Ēģiptes zinātne Zinātne ".

Mūsdienu ķīmija ir cieši saistīta gan ar citām dabaszinātnēm, gan ar visām tautsaimniecības nozarēm.

Jautājuma ķīmiskās formas kvalitatīvā iezīme un tās pārejas uz citiem kustības veidiem izraisa ķīmijas zinātnes daudzveidību un tās saistību ar zināšanu mācīšanās jomām un zemākiem un augstākiem kustības veidiem. Zināšanas par ķīmisko formu procesa jautājums bagātina vispārējo doktrīnu par dabas attīstību, evolūciju vielas Visumā, veicina, lai izveidotu holistisku priekšstatu par pasaules. Ķīmijas kontakts ar citām zinātnēm rada īpašas savstarpējas izplatības jomas. Tādējādi pārejas starp ķīmiju un fiziku uzrāda fiziskā ķīmija ar ķīmisko fiziku. Īpašas pierobežas teritorijas - ģeoķīmija, bioķīmija, biogeoķīmija, molekulārā bioloģija ir radušās starp ķīmiju un bioloģiju, ķīmiju un ģeoloģiju. Svarīgākie ķīmijas likumi ir formulēti matemātiskajā valodā, un teorētiskā ķīmija nevar attīstīties bez matemātikas. Ķīmija ir sniegusi un ietekmē filozofijas attīstību, un pati jūtama un piedzīvo tās ietekmi.

Vēsturiski tika izstrādātas divas galvenās ķīmijas daļas: neorganiskā ķīmija, kas galvenokārt ir ķīmiskie elementi un ar tām vienkāršas un sarežģītas vielas (izņemot oglekļa savienojumus), un organisko ķīmiju, tēmu pētījumu par oglekļa ar citiem elementiem (organisko vielu) .

Līdz 18. gadsimta beigām termini "neorganiskā ķīmija" un "organiskā ķīmija" norādīja tikai uz kuru "valstība" dabas (minerālu, dārzeņu vai dzīvnieku) bija viens vai citi savienojumi. Sākot no 19 V. Šie noteikumi sāka norādīt oglekļa klātbūtni vai trūkumu šajā vielā. Tad viņi iegādājās jaunu, plašāku vērtību. Neorganiskā ķīmija nonāk saskarē galvenokārt ar ģeoķīmiju un tālāk ar mineraloģiju un ģeoloģiju, t.i. Ar neorganiskās dabas zinātnēm. Organiskā ķīmija ir ķīmijas rūpniecība, kurā tiek pētīti dažādi oglekļa savienojumi līdz sarežģītākajām biopolimēru vielām. Izmantojot bioloģisko un bioorganisko ķīmiju, ķīmijas robežas ar bioķīmiju un tālāk ar bioloģiju, t.i. Ar savvaļas zinātņu kombināciju. Pie krustojuma starp neorganisko un organisko ķīmiju ir platība elementogēno savienojumu.

Ķīmijā tika pakāpeniski izveidotas idejas par vielas organizācijas strukturālo līmeni. Vielas komplikācija, sākot no zemākā, atoma, tiek veikta molekulārā, makromolekulārā vai augstā molekulmasa, savienojumu (polimēra), tad intermolekulārā (kompleksā, clathate, Katean), visbeidzot dažādas makrostruktūras (Crystal, Micelle) līdz nenoteiktiem nonstociometriskiem veidojumiem. Pakāpeniski izstrādāja un pasūtīja attiecīgās disciplīnas: kompleksu savienojumu ķīmija, polimēri, kristalochemistry, mācības par dispersijas sistēmām un virsmas parādībām, sakausējumiem utt.

Ķīmisko objektu un parādību izpēte ar fiziskām metodēm, ķīmisko pārvērtību likumu noteikšana, pamatojoties uz vispārējiem fizikas principiem, ir fiziskās ķīmijas pamats. Šī ķīmijas joma ietver vairākas lielākoties neatkarīgas disciplīnas: termodinamika ķīmisko, ķīmisko kinētiku, elektroķīmiju, koloīdu ķīmiju, kvantu ķīmiju un doktrīnu par molekulu, jonu, radikāļu, radiācijas ķīmijas, fotoķīmijas, katalīzes, ķīmisko vielu struktūru un īpašībām, ķimikālijām, \\ t risinājumi, risinājumi un citi. Analītiskā ķīmija ir ieguvusi neatkarīgu dabu. , Kuru metodes tiek plaši izmantotas visās ķīmijas un ķīmijas rūpniecības jomās. Ķīmijas praktiskās pielietošanas jomās radās šādas zinātnes un zinātniskās disciplīnas, piemēram, ķīmisko tehnoloģiju ar daudzām nozarēm, metalurģiju, agroķīmiju, medicīnisko ķīmiju, tiesu ķīmiju utt.

Kā minēts iepriekš, ķīmija uzskata, ka ķīmiskie elementi un vielas, ko tās veido, kā arī likumus, ko šīs transformācijas ir novērotas. Viens no šiem aspektiem (proti, ķīmiskie savienojumi, kas balstīti uz silīciju un oglekli), un mani izskatīs šajā darbā.

1. nodaļa Silīcija un oglekļa - ķīmiskie elementi

1.1 Vispārējā oglekļa un silīcija informācija

Oglekļa (C) un silīcija (SI) ir iekļauti IVA grupā.

Ogleklis nepieder ļoti kopīgu elementu skaitam. Neskatoties uz to, viņa vērtība ir milzīga. Uz zemes. Tā ir daļa no ļoti bieži sastopamām karbonātu (CA, Zn, MG, FE utt.), Atmosfērā pastāv CO 2 veidā, notiek dabisko ogļu veidā (amorfs grafīts), eļļa un dabasgāze, kā arī vienkāršas vielas (dimanta, grafīts).

Silīcijs izplatībai Zemes garozā aizņem otro vietu (pēc skābekļa). Ja ogleklis ir dzīves pamats, Zemes garoza silīcija pamatne. Tas ir atrodams milzīgajā silikātu dažādos (4. attēls) un alumīnijailikātiem, smiltīm.

Amorfs silīcijs - brūns pulveris. Pēdējais ir viegli nokļūt kristāliskā stāvoklī pelēkā cietā, bet gan trauslā Chris Talls formā. Crystal Silicon - pusvadītāju.

1. tabula. Vispārējā oglekļa un silīcija ķīmiskie dati.

Ilgtspējīga normālā temperatūras modifikācijā oglekļa - grafīta - ir necaurspīdīga, pelēka taukskābju masa. Diamond ir visgrūtākā viela uz Zemes - Bescadel un pārredzama. Grafīta un dimanta kristāla konstrukcijas ir parādītas 1. attēlā.

1. attēls. Dimanta struktūra (a); Grafīta struktūra (B)

Oglekļa un silīcijam ir savi īpašie atvasinājumi.

2. tabula. Visvairāk raksturīgākie oglekļa un silīcija atvasinājumi

1.2 Sagatavošana, ķīmiskās īpašības un vienkāršu vielu izmantošana

Silīciju iegūst ar oglekļa oksīda samazināšanu; Lai iegūtu īpaši tīrīt valstis pēc restaurācijas, viela tiek pārvērsta tetraklorīdā un atjaunot (ūdeņradis) vēlreiz. Tad saplūst lietošanā un tiek attīrīts ar zonu kausēšanu. Metāla stieņu silda no viena gala tā, ka izkausēta metāla zona veidojas. Kad zona pārceļas uz citu galu lietošanā, tiek parādīts maisījums, izšķīdināšana izkausētā metāla labāk nekā cietā, un tādējādi iztīra metālu.

Oglekļa inerts, bet ar ļoti augstu temperatūru (amorfā stāvoklī) mijiedarbojas ar lielāko daļu metālu, lai veidotu cietus šķīdumus vai karbīdus (CAC 2, FE 3 C uc), kā arī ar daudziem metaloīdiem, piemēram:

2c + ca \u003d CAC 2, C + 3FE \u003d FE 3 C,

Silicon ir reaktīvāks. Ar fluoru, tas reaģē jau normālā temperatūrā: SI + 2F 2 \u003d SIF 4

Silicon ir ļoti liela afinitāte, kā arī skābeklis:

Reakcija ar hloru un sēru plūsmās aptuveni 500 K. Ļoti augstā silīcija temperatūrā mijiedarbojas ar slāpekli un oglekli:

Silīcija ar ūdeņradi nav tieši mijiedarbojas. Silīcijs izšķīst alkalis:

SI + 2NAOH + H 2 0 \u003d NA 2 SI0 3 + 2H 2.

Skābes, izņemot kausēšanu, nerīkojas par to. Ar hf ir reakcija

Si + 6hf \u003d h 2 + 2h 2.

Ogleklis kā daļa no dažādiem oglēm, eļļas, dabas (galvenokārt CH4), kā arī mākslīgi iegūtās gāzes - svarīgākais degvielas bāze mūsu planētas

Raksturīgs elements

14 SI 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 2

Izotopi: 28 si (92,27%); 29 SI (4,68%); 30 si (3,05%)

Silīcija - otrais pēc skābekļa Zemes garozas elementa izplatīšanā (27,6% no svara). Brīvajā stāvoklī dabā nenotiek, galvenokārt ir SiO 2 vai silikātu veidā.

SI savienojumi ir toksiski; Ieelpojot mazākās daļiņas SiO 2 un citi. Silīcija savienojumi (piemēram, azbests) izraisa bīstamu slimību - silikozi

Galvenajā stāvoklī silīcija atoms ir valence \u003d II, un satraukti valstī \u003d IV.

Stabilākais oksidācijas si ir +4. Savienojumos ar metāliem (silicīdu) S.O. -four.

Silīcija iegūšanas metodes

Visbiežāk sastopamais dabiskais silīcija savienojums ir silīcija dioksīds (silīcija dioksīds) Sio 2. Tā ir galvenā silīcija izejviela.

1) SIO 2 oglekļa atgūšana loka krāsnīs pie 1800 "C: SiO 2 + 2C \u003d SI + 2SO

2) augsta attīrīta SI no tehniskā produkta iegūst saskaņā ar shēmu:

a) si → sicl 2 → si

b) si → mg 2 si → SiH 4 → si

Silīcija fizikālās īpašības. Allotropiskās izmaiņas silīcijā

1) kristālisks silīcijs - sudraba-pelēka viela ar metāla mirdzumu, dimanta kristāla režģi; t. pl. pl. 1415 "C, t. KIP. 3249" C, blīvums 2.33 g / cm3; Tas ir pusvadītājs.

2) amorfs silīcija - brūns pulveris.

Silīcija ķīmiskās īpašības

Lielākajā daļā reakciju SI darbojas kā reducējošais līdzeklis:

Zemā temperatūrā silīcijs ir ķīmiski inerts, kad to uzsildīs, tās reaktivitāte strauji palielinās.

1. Ar skābekli mijiedarbojas t virs 400 ° C temperatūrā:

Si + o 2 \u003d Sio 2 silīcija oksīds

2. Fluora reaģē istabas temperatūrā:

Si + 2f 2 \u003d sif 4 silīcija tetrafluorīds

3. Ar pārējo reakciju halogēna temperatūrā \u003d 300 - 500 ° C

Si + 2hal 2 \u003d sihal 4

4. Ar sēra pāriem 600 ° C veido disulfide:

5. Reakcija ar slāpekli notiek virs 1000 ° C:

3SI + 2N 2 \u003d si 3 n 4 silīcija nitrīds

6. Temperatūrā \u003d 1150 ° C reaģē ar oglekli:

SIO 2 + 3C \u003d SIIS + 2CO

Carborund ir tuvu dimantam.

7. Silīcija ar ūdeņradi nav tieši reaģēt.

8. Silīcija plaukti skābju iedarbībai. Mijiedarbojas tikai ar slāpekļa un fluorīda (pārklāšanas) skābju maisījumu:

3SI + 12HF + 4HNO 3 \u003d 3SIF 4 + 4NO + 8H 2 O

9. Reaģē ar sārmu risinājumiem, lai veidotu silikātus un ūdeņraža izlaišanu:

SI + 2NAOH + H 2 O \u003d NA 2 SIO 3 + 2H 2

10. Silīcija īpašības tiek izmantotas, lai atbrīvotu metālus no saviem oksīdiem:

2mgo \u003d si \u003d 2 mg + siO 2

Reakcijās ar si metālu - oksidējošu aģentu:

Silīcijs veido silicīdus ar S-metāliem un lielāko daļu D-metālu.

Šīs metāla silicīdu sastāvu var mainīt. (Piemēram, Fesi un Fesi 2; ni 2 si un nisi 2.) Viens no pazīstamākajiem silicīdiem - magnija silicīdu, ko var iegūt, tiešā mijiedarbībā ar vienkāršām vielām:

2mg + si \u003d mg 2 si

Silan (monosilāna) Sih 4

Silay (silīcija dioksīds) si n h 2n + 2, (sal ar alkāniem), kur n \u003d 1-8. Silee ir alkanānu analogi atšķiras no tām ķēdes nestabilitāte -si-si-.

Monosilane SIH 4 - bezkrāsaina gāze ar nepatīkamu smaržu; izšķīdināts etanolā, benzīnā.

Metodes iegūšanai:

1. Magnija silicīda sālsskābes sadalīšanās: mg 2 SI + 4HCI \u003d 2MGCI 2 + SIH 4

2. Halogenīdu atjaunošana SI Aluminohydrid Litijs: SICL 4 + LERCH 4 \u003d SIH 4 + LALL + ALCL 3

Ķīmiskās īpašības.

Sylan ir spēcīgs reducējošs līdzeklis.

1.Sih 4 oksidēts ar skābekli pat ļoti zemā temperatūrā:

SIH 4 + 2O 2 \u003d SIO 2 + 2N 2

2. Sih 4 ir viegli hidrolizēts, jo īpaši sārmainā vidē:

SIH 4 + 2N 2 O \u003d SIO 2 + 4N 2

SIH 4 + 2NAOH + H 2 O \u003d NA 2 SIO 3 + 4N 2

Silicon silīcija oksīds (IV) Sio 2

Silīcija pastāv dažādu formu veidā: kristālisks, amorfs un stiklains. Visbiežāk sastopamā kristāliskā forma ir kvarca. Kvarca klintis iznīcināšanā veidojas kvarca smiltis. Quartz vienreizēji kristāli ir caurspīdīgi, bezkrāsaini (rhinestone) vai krāsoti ar piemaisījumiem dažādās krāsās (ametists, ahāts, jasper uc).

Amorfs SiO 2 ir atrodams minerālu opāla veidā: silikagēla, kas sastāv no Sio 2 koloid daļiņām un ir ļoti labs adsorbents. Glassy Sio 2 ir pazīstams kā kvarca stikls.

Fiziskās īpašības

SiO 2 ir izšķīdināts ūdenī ļoti nedaudz, organiskajos šķīdinātājos tas arī praktiski nav izšķīdis. Silīcija dioksīds ir dielektrisks.

Ķīmiskās īpašības

1. SiO 2 ir skābs oksīds, tāpēc amorfs silīcija dioksīds lēnām izšķīst sārmainā šķīdumos:

Sio 2 + 2NAOH \u003d NA 2 SIO 3 + H 2

2. SiO 2 arī mijiedarbojas ar galvenajiem oksīdiem:

SiO 2 + K 2 O \u003d K 2 SIO 3;

Sio 2 + SA \u003d Casio 3

3. Tā kā nav gaistošs oksīds, SiO 2 pārvieto oglekļa dioksīdu no Na 2 CO 3 (kad sapludinot):

SiO 2 + NA 2 CO 3 \u003d NA 2 SIO 3 + CO 2

4. Silīcija reaģē ar fluorīda sālsskābi, veidojot silīcija sālsskābi H 2 SIF 6:

Sio 2 + 6HF \u003d H 2 SIF 6 + 2N 2 O

5. 250 - 400 ° C Sio 2 mijiedarbojas ar gāzveida HF un F 2, veidojot tetrafluorosilane (silīcija tetrafluorīdu):

SiO 2 + 4HF (gāze.) \u003d SIF 4 + 2N 2

SiO 2 + 2F 2 \u003d SIF 4 + O 2

Silīcija skābes

Zināms:

Ortokrātijas skābes H 4 SIO 4;

Methacremium (silīcija) skābes H 2 SIO 3;

Di- un polipremētskābes.

Visas silīcijskābes ir zema šķīst ūdenī, viegli veidot koloidālus risinājumus.

Labākas metodes

1. nogulsnēšanās ar skābēm no sārmu metāla silikāta šķīdumiem:

NA 2 SIO 3 + 2HCL \u003d H 2 SIO 3 ↓ + 2NACL

2. CHLORSILANES hidrolīze: SICL 4 + 4N 2 O \u003d H 4 SIO 4 + 4HCL

Ķīmiskās īpašības

Silīcija skābes ir ļoti vājas skābes (vājāka nekā ogļu skābe).

Sildot, tos dehydrated ar veidošanos kā galīgo silīcija dioksīda produktu

H 4 SIO 4 → H 2 SIO 3 → SIO 2

Silikāti - silīcija skābju sāļi

Tā kā silīcijskābes ir ārkārtīgi vājas, to sāļi ūdens šķīdumos ir stipri hidrolīdi:

NA 2 SIO 3 + H 2 O \u003d Nahsio 3 + Naoh

Sio 3 2- + H 2 O \u003d HSIO 3 - + IT - (sārmainā vidēja)

Šī paša iemesla dēļ, braucot oglekļa dioksīdu caur silikāta šķīdumiem, silīcijskābe ir pārvietota:

K 2 SIO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d H 2 SIO 3 ↓ + K 2 CO 3

Sio 3 + CO 2 + H 2 O \u003d H 2 SIO 3 ↓ + CO 3

Šo reakciju var uzskatīt par augstas kvalitātes reakciju uz silikāta joniem.

Starp silikātiem, tikai NA 2 SIO 3 un K 2 SIO 3 ir labi šķīstošs, ko sauc par šķīstošu stiklu, un to ūdens šķīdumi - šķidro stiklu.

Stikls

Parasto logu stiklam ir NA 2 O SAO 6SIO 2, I.E. sastāvs ir nātrija silikātu un kalcija maisījums. To iegūst ar kodolsintēzi sodas na 2 co 3, Saso 3 kaļķakmens un Sio 2 smiltis;

NA 2 CO 3 + CACO 3 + 6SIO 2 \u003d NA 2 O SAO 6SIO 2 + 2SO 2

Cements

Pulverveida adīšanas materiāls veidojas, kad mijiedarbojas ar ūdens plastmasas masu, laika gaitā pagriežot cietā kemperis; Galvenais celtniecības materiāls.

Visizplatītākās portland cementa ķīmiskais sastāvs (% no svara) - 20 - 23% SIO 2; 62 - 76% SAN; 4 - 7% al 2 o 3; 2-5% FE 2 O 3; 1-5% mg.

Normālos apstākļos allotropu oglekļa modifikācijas - grafīts un dimants ir diezgan inerts. Bet ar pieaugošo t, t aktīvi ieceļo ķīmiskās reakcijas ar vienkāršām un sarežģītām vielām.

Oglekļa ķīmiskās īpašības

Tā kā oglekļa elektrosteris ir zems, tad vienkāršas vielas ir labas reducējošie līdzekļi. Smalkais kristāliskais ogleklis ir oksidēts vieglāk, tas ir grūtāk - grafīts ir vēl grūtāks - dimants.

Allotropu modifikācijas oglekļa oksidējas ar skābekli (apdegums) noteiktās temperatūrās aizdedzes: grafīta flammives 600 ° C, dimanta - pie 850-1000 ° C. Ja skābeklis ir pārsniegts, tiek veidots oglekļa oksīds (IV), ja nelabvēlīgā situācijā - oglekļa oksīds (II):

C + O2 \u003d CO2

2c + O2 \u003d 2SO

Ogleklis atjauno metāla oksīdus. Tajā pašā laikā metāli tiek iegūti brīvā formā. Piemēram, aprēķinot svina oksīdu ar koksu, tiek smelted ar svinu:

PBO + C \u003d PB + CO

restorener: C0 - 2E \u003d\u003e C + 2

oksidizators: PB + 2 + 2E \u003d\u003e PB0

Oglekļa eksponātu oksidatīvās īpašības un salīdzinājumā ar metāliem. Tajā pašā laikā tas veido cita veida karbīda. Tātad, ar alumīniju tiek reakcija uz augstu temperatūru:

3c + 4al \u003d AL4C3

C0 + 4E \u003d\u003e C-4 3

AL0 - 3E \u003d\u003e AL + 3 4

Ķīmiskās īpašības oglekļa savienojumu

1) Tā kā oglekļa monoksīda stiprums ir liels, tas nonāk ķīmiskajās reakcijās augstās temperatūrās. Ar ievērojamu apkuri parādās augsts oglekļa monoksīda samazināšanas īpašības. Tātad, tas reaģē ar metālu oksīdiem:

CUO + CO \u003d\u003e CU + CO2

Pie paaugstināta temperatūra (700 ° C), tas uzliesmojošs skābekli un apdegumi ar zilu liesmu. Uz šo liesmu jūs varat uzzināt, ka oglekļa dioksīds tiek veidots kā rezultātā reakcijas:

Co + o2 \u003d\u003e CO2

2) dubultās saites oglekļa dioksīda molekulā ir pietiekami spēcīga. Par to plīsumu prasa ievērojamu enerģiju (525,6 kJ / mol). Tāpēc oglekļa dioksīds ir diezgan inerts. Reakcijas, kurās tā ievada, bieži notiek augstās temperatūrās.

Oglekļa dioksīds eksponē skābās īpašības reakcijā ar ūdeni. Šādā gadījumā veidojas ogļu skābes risinājums. Reakcija notiek atgriezeniska.

Oglekļa dioksīds kā skābes oksīds reaģē ar sārmiem un galvenajiem oksīdiem. Ja oglekļa dioksīds iet caur šķēlēs šķēlītēm, var veidoties vidējs vai skābs sāls.

3) Airskābe ir visas skābes īpašības un mijiedarbojas ar sārmiem un galvenajiem oksīdiem.

Silīcija ķīmiskās īpašības

Silīcijs Aktīvāks nekā ogleklis un oksidēts ar skābekli 400 ° C temperatūrā. Oksidal Silicon var citi nemetāli. Šīs reakcijas parasti iet uz augstākām temperatūrām nekā ar skābekli. Šādos apstākļos silīcijs mijiedarbojas ar oglekli, jo īpaši ar grafītu. Tajā pašā laikā Carburund SIC ir ļoti smags jautājums, kas ir zemāks par dimanta cietību.

Silīcijs var būt oksidējošs līdzeklis. Tas izpaužas reakcijās ar aktīviem metāliem. Piemēram:

Si + 2mg \u003d mg2si

Augstākā silīcija aktivitāte, salīdzinot ar oglekli, izpaužas pati par to, ka tas, atšķirībā no oglekļa, reaģē ar sārmiem:

SI + NAOH + H2O \u003d\u003e NA2SIO3 + H2

Silīcija savienojumu ķīmiskās īpašības

1) Spēcīgas obligācijas starp atomiem kristāliskā silīcija dioksīda režģa izskaidro zemu ķīmisko aktivitāti. Reakcijas, kurās šis oksīds notiek, notiek augstās temperatūrās.

Silīcija oksīds ir skābs oksīds. Kā jūs zināt, tas neietilpst reakcijā ar ūdeni. Tās skābā daba izpaužas reakcijā ar sārmiem un galvenajiem oksīdiem:

SiO2 + 2NAOH \u003d NA2SIO3 + H2O

Reakcijas ar galvenajiem oksīdiem notiek augstās temperatūrās.

Silīcija oksīda oksidatīvās īpašības, kas vājina. To atjauno daži aktīvie metāli.

Galvenās apakšgrupas ceturtās grupas vispārējās īpašības:

• a) elementu īpašības atoma struktūras ziņā;
• b) oksidācijas pakāpi;
• c) oksīdu īpašības;
• d) hidroksīdu īpašības;
• e) Ūdeņraža savienojumi.

a) oglekļa (c), silīcija (SI), Vācija (GE), alvas (SN), svina (PI) - elementi 4 no galvenās apakšgrupas PSE. Uz ārējā elektronu slānī šo elementu atomiem ir 4 elektroni: ns 2 np 2. Apakšgrupā ar elementa secības skaita pieaugumu, palielinās atomu rādiuss, nemetāliskas īpašības vājinās un metāla pastiprināta: oglekļa un silīcija - nemetāli, germānijas, alvas, svina - metāli.

b) šīs apakšgrupas elementi ir acīmredzami gan pozitīvi, gan negatīvi oksidācijas pakāpes: -4, +2, +4.

c) Augstāks oglekļa un silīcija oksīdi (C0 2, SI0 2) ir skābes īpašības, atlikušo apakšgrupu elementu oksīdi - amfoternas (GE0 2, SN0 2, PB0 2).

d) ogles un silīcijskābes (H 2 CO 3, H 2 SIO 3) ir vāji skābes. Vācijas hidroksīdi, alvas un amphoternu vadībai piemīt vāja skābes un pamatīpašības: H 2 GEO 3 \u003d GE (OH) 4, H 2 SNO 3 \u003d SN (OH) 4, H 2 PB 3 \u003d PB (OH) 4.

e) Ūdeņraža savienojumi:

CH 4; Sih 4, Geh 4. SNH 4, PBH 4. Metāns - CH 4 - Izturīgs savienojums, Sihila Sila 4 ir mazāk izturīgs savienojums.

Oglekļa un silīcija atomu, vispārējo un atšķirīgo īpašību shēmas.

Ar Ls 2 2S 2 2P 2;

SI 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 2.

Oglekļa un silīcija ir nemetāli, jo uz ārējā elektroniskā elektronu slāņa 4. Bet, tā kā silīcijam ir lielāks atoma rādiuss, tad tas ir vairāk raksturīgs spēja sniegt elektronus nekā ogleklim. Oglekļa samazināšanas līdzeklis:

Uzdevums. Kā pierādīt, ka grafīts un dimants ir tās pašas ķīmiskā elementa alotropiskās izmaiņas? Kā izskaidrot atšķirības to īpašumos?

Lēmums. Un dimanta, un grafīts sadegšanas skābekli veido oglekļa oksīda (IV) C0 2, kad baltā nogulsnes kalcija karbonāta kalcija krīt caur kaļķa ūdeni.

C + 0 2 \u003d CO 2; C0 2 + SA (IT) 2 \u003d CaCo 3 V - H 2 O.

Turklāt grafīta jūs varat iegūt dimantu, kad karsē augstā spiedienā. Līdz ar to sastāvs un grafīts, un dimants ietver oglekli. Grafīta un dimanta īpašību atšķirība ir izskaidrota ar kristāla režģa struktūras starpību.

Dimanta kristāla režģī katru oglekļaomu ieskauj četri citi. Atomi atrodas vienā un tajā pašā attālumā viens no otra un ir ļoti stingri saistīti ar Covalen-MI savienojumiem. Tas izskaidro dimanta lielo cietību.

Grafīta oglekļa atomi atrodas paralēli slāņi. Attālums starp blakus esošajiem slāņiem ir daudz lielāks nekā starp blakus esošiem atomiem slānī. Tas izraisa zemu savienojuma stiprumu starp slāņiem, un tāpēc grafīts ir viegli sadalīts plānās skalās, kas paši ir ļoti izturīgi.

Savienojumi ar ūdeņradi, kas veido oglekli. Empīriskie formulas, hibridizācijas veids oglekļa atomu, valence un grādi oksidācijas katra elementa.

Ūdeņraža oksidēšanās pakāpe visos savienojumos ir +1.

Ūdeņraža valence ir vienāda ar vienu, oglekļa valence ir vienāda ar četriem.

Ogļu un silīcija skābju formulas, to ķīmiskās īpašības attiecībā uz metāliem, oksīdiem, vietām, īpašām īpašībām.

H 2 CO 3 - ogļu skābe, \\ t

H 2 SiO 3 - silīcija skābe.

H 2 CO 3 - pastāv tikai risinājumā:

H 2 C0 3 \u003d H 2 O + C0 2

H 2 SIO 3 ir ciets, praktiski nešķīst ūdenī, tāpēc ūdeņraža katjoni ir praktiski atklāti. Šajā sakarā šādas vispārīgas skābju īpašības, kā prasība par rādītājiem, H 2 SIO 3 neatklāj, tas joprojām ir vājāks nekā ogļu skābe.

H 2 SIO 3 - Continutionecy un ja apsildi pakāpeniski sadalās:

H 2 SIO 3 \u003d SI0 2 + H 2 0.

H 2 CO 3 reaģē ar metāliem, metāla oksīdiem, bāzes:

a) H 2 CO 3 + mg \u003d MGCO 3 + H 2

b) H 2 CO 3 + SA \u003d SASO 3 + H 2 0

c) H 2 CO 3 + 2NAOH \u003d NA 2 CO 3 + 2N 2 0

Ķīmiskās īpašības ogļskābes:

• 1) kopīgs ar citām skābēm, \\ t
• 2) Īpašas īpašības.

Atbilde apstiprina reakcijas vienādojumus.

1) reaģē ar aktīvajiem metāliem:

Uzdevums. Izmantojot ķīmiskās transformācijas, sadaliet silīcija oksīda (IV), kalcija karbonāta un sudraba maisījumu, secīgi izšķīdinot maisījuma sastāvdaļas. Aprakstiet darbību secību.

Lēmums.

1) maisījumam tika ievērots sālsskābes šķīdums.