kremík- veľmi vzácny minerálny druh z triedy pôvodných prvkov. V skutočnosti je prekvapujúce, ako zriedka sa chemický prvok kremík, ktorý vo viazanej forme tvorí najmenej 27,6 % hmotnosti zemskej kôry, nachádza v prírode v čistej forme. Ale kremík sa silne viaže na kyslík a takmer vždy sa nachádza vo forme oxidu kremičitého - oxidu kremičitého, SiO 2 (rodina kremeňa) alebo ako súčasť silikátov (SiO 4 4-). Natívny kremík ako minerál sa nachádzal v produktoch sopečných pár a ako drobné inklúzie v natívnom zlate.
Pozri tiež:
ŠTRUKTÚRA
Kryštalická mriežka kremíka je kubická plošne centrovaná ako diamant, parameter a = 0,54307 nm (iné polymorfné modifikácie kremíka boli získané pri vysokých tlakoch), ale kvôli dlhšej dĺžke väzby medzi atómami Si-Si v porovnaní s dĺžkou C-C väzba, tvrdosť kremíka je výrazne nižšia ako u diamantu. Má objemnú štruktúru. Jadrá atómov spolu s elektrónmi vo vnútorných obaloch majú kladný náboj 4, ktorý je vyvážený zápornými nábojmi štyroch elektrónov vo vonkajšom obale. Spolu s elektrónmi susedných atómov tvoria kovalentné väzby na kryštálovej mriežke. Vonkajší obal teda obsahuje štyri vlastné elektróny a štyri elektróny vypožičané zo štyroch susedných atómov. Pri absolútnej nulovej teplote sa všetky elektróny vo vonkajších obaloch podieľajú na kovalentných väzbách. Kremík je zároveň ideálnym izolantom, keďže nemá voľné elektróny, ktoré vytvárajú vodivosť. VLASTNOSTI
Kremík je krehký až pri zahriatí nad 800 °C sa stáva plastickou hmotou. Je transparentný pre infračervené žiarenie s vlnovou dĺžkou 1,1 mikrónu. Vnútorná koncentrácia nosičov náboja je 5,81 10 15 m−3 (pre teplotu 300 K Teplota topenia 1415 °C, teplota varu 2680 °C, hustota 2,33 g/cm3). Má polovodičové vlastnosti, jeho odpor klesá so zvyšujúcou sa teplotou.
Amorfný kremík je hnedý prášok založený na veľmi neusporiadanej štruktúre podobnej diamantu. Je reaktívnejší ako kryštalický kremík.
MORFOLOGY
Najčastejšie sa v prírode nachádza kremík vo forme oxidu kremičitého - zlúčenín na báze oxidu kremičitého (IV) SiO 2 (asi 12 % hmotnosti zemskej kôry). Hlavné minerály a horniny tvorené oxidom kremičitým sú piesok (riečny a kremeň), kremeň a kremence, pazúrik, živce. Druhou najbežnejšou skupinou zlúčenín kremíka v prírode sú silikáty a hlinitokremičitany. Boli zaznamenané ojedinelé prípady nájdenia čistého kremíka v natívnej forme.
ORIGIN
Obsah kremíka v zemskej kôre je podľa rôznych zdrojov 27,6 – 29,5 % hmotnosti. Takže z hľadiska množstva v zemskej kôre je kremík na druhom mieste po kyslíku. Koncentrácia v morskej vode je 3 mg/l. Boli zaznamenané izolované fakty o náleze čistého kremíka v natívnej forme - drobné inklúzie (nanojedinci) v iolitoch gorjačegorského alkalického gabro masívu (Kuznetsk Alatau, Krasnojarské územie); v Karélii a na polostrove Kola (na základe matematického štúdia superhlbokej studne Kola); mikroskopické kryštály vo fumarolách vulkánov Tolbačik a Kudryavy (Kamčatka).
APLIKÁCIA
Ultračistý kremík sa používa predovšetkým na výrobu jednočipových elektronických zariadení (nelineárne pasívne prvky elektrických obvodov) a jednočipových mikroobvodov. Čistý kremík, ultračistý kremíkový odpad, čistený metalurgický kremík vo forme kryštalického kremíka sú hlavnými surovinami pre solárnu energiu. Monokryštalický kremík – okrem elektroniky a slnečnej energie sa používa na výrobu zrkadiel plynových laserov.
Zlúčeniny kovov s kremíkom - silicidy - sú široko používané v priemysle (napríklad elektronické a jadrové) materiály so širokou škálou užitočných chemických, elektrických a jadrových vlastností (odolnosť voči oxidácii, neutróny a pod.). Silicidy mnohých prvkov sú dôležité termoelektrické materiály.
Zlúčeniny kremíka slúžia ako základ na výrobu skla a cementu. Silikátový priemysel vyrába sklo a cement. Vyrába aj silikátovú keramiku - tehly, porcelán, kameninu a výrobky z nich. Silikátové lepidlo je široko známe, používa sa v stavebníctve ako sušička, v pyrotechnike a v každodennom živote na lepenie papiera. Silikónové oleje a silikóny - materiály na báze organokremičitých zlúčenín - sa rozšírili.
Technický kremík nachádza nasledujúce aplikácie:
- suroviny pre hutnícku výrobu: zliatinová zložka (bronz, silumin);
- dezoxidátor (na tavenie železa a ocele);
- modifikátor vlastností kovu alebo legujúci prvok (napríklad pridanie určitého množstva kremíka pri výrobe transformátorových ocelí znižuje koercitívnu silu hotového výrobku) atď.;
- suroviny na výrobu čistejšieho polykryštalického kremíka a čisteného metalurgického kremíka (v literatúre „umg-Si“);
- suroviny na výrobu kremíkových organických materiálov, silánov;
- niekedy sa na výrobu vodíka v teréne používa komerčný kremík a jeho zliatina so železom (ferosilícia);
- na výrobu solárnych panelov;
- antiblok (antiadhézna prísada) v plastikárskom priemysle.
Kremík - Si
KLASIFIKÁCIA
| Strunz (8. vydanie) | 1/B.05-10 |
| Nickel-Strunz (10. vydanie) | 1.CB.15 |
| Dana (7. vydanie) | 1.3.6.1 |
| Dana (8. vydanie) | 1.3.7.1 |
| Ahoj, CIM Ref. | 1.28 |
Charakteristika prvku
14 Si 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2
Izotopy: 28Si (92,27 %); 29Si (4,68 %); 30 Si (3,05 %)
Kremík je po kyslíku (27,6 % hmotnosti) druhým najrozšírenejším prvkom v zemskej kôre. Vo voľnom stave sa v prírode nenachádza, nachádza sa najmä vo forme SiO 2 alebo silikátov.
Zlúčeniny Si sú toxické; vdychovanie drobných čiastočiek SiO 2 a iných zlúčenín kremíka (napríklad azbest) spôsobuje nebezpečné ochorenie - silikózu
V základnom stave má atóm kremíka valenciu = II a v excitovanom stave = IV.
Najstabilnejší oxidačný stav Si je +4. V zlúčeninách s kovmi (silicídy) S.O. -4.
Spôsoby získavania kremíka
Najbežnejšou prírodnou zlúčeninou kremíka je oxid kremičitý (oxid kremičitý) SiO 2 . Je to hlavná surovina na výrobu kremíka.
1) Redukcia SiO 2 uhlíkom v oblúkových peciach pri 1800 "C: SiO 2 + 2C = Si + 2CO
2) Vysoko čistý Si z technického produktu sa získa podľa schémy:
a) Si → SiCl2 → Si
b) Si → Mg2Si → SiH4 → Si
Fyzikálne vlastnosti kremíka. Alotropické modifikácie kremíka
1) Kryštalický kremík - strieborno-šedá látka s kovovým leskom, kryštálová mriežka diamantového typu; t.t. 1415 °C, bod varu 3249 °C, hustota 2,33 g/cm3; je polovodič.
2) Amorfný kremík - hnedý prášok.
Chemické vlastnosti kremíka
Vo väčšine reakcií Si pôsobí ako redukčné činidlo:
Pri nízkych teplotách je kremík pri zahrievaní chemicky inertný, jeho reaktivita sa prudko zvyšuje.
1. Reaguje s kyslíkom pri teplotách nad 400 °C:
Si + O 2 = SiO 2 oxid kremičitý
2. Reaguje s fluórom už pri izbovej teplote:
Si + 2F2 = SiF4tetrafluorid kremičitý
3. Reakcie s inými halogénmi prebiehajú pri teplote = 300 - 500°C
Si + 2Hal2 = SiHal4
4. So sírovými parami pri 600°C vytvára disulfid:
5. Reakcia s dusíkom prebieha pri teplote nad 1000 °C:
3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 nitrid kremíka
6. Pri teplote = 1150°C reaguje s uhlíkom:
Si02 + 3С = SiС + 2СО
Karborundum sa tvrdosťou približuje diamantu.
7. Kremík nereaguje priamo s vodíkom.
8. Kremík je odolný voči kyselinám. Interaguje iba so zmesou kyseliny dusičnej a kyseliny fluorovodíkovej (fluorovodíkovej):
3Si + 12HF + 4HNO3 = 3SiF4 + 4NO + 8H20
9. reaguje s alkalickými roztokmi za vzniku kremičitanov a uvoľňuje vodík:
Si + 2NaOH + H20 = Na2Si03 + 2H2
10. Redukčné vlastnosti kremíka sa využívajú na izoláciu kovov od ich oxidov:
2MgO = Si = 2Mg + Si02
Pri reakciách s kovmi je Si oxidačné činidlo:
Kremík tvorí silicidy so s-kovmi a väčšinou d-kovov.
Zloženie silicídov daného kovu sa môže meniť. (Napríklad FeSi a FeSi 2 ; Ni 2 Si a NiSi 2 .) Jedným z najznámejších silicídov je silicid horečnatý, ktorý možno získať priamou interakciou jednoduchých látok:
2Mg + Si = Mg2Si
silán (monosilán) SiH 4
Silány (oxid kremičitý) Si n H 2n + 2, (porov. alkány), kde n = 1-8. Silány sú analógmi alkánov, líšia sa od nich nestabilitou -Si-Si- reťazcov.
Monosilan SiH 4 je bezfarebný plyn s nepríjemným zápachom; rozpustný v etanole, benzíne.
Spôsoby získania:
1. Rozklad silicidu horečnatého kyselinou chlorovodíkovou: Mg 2 Si + 4HCI = 2MgCI 2 + SiH 4
2. Redukcia Si halogenidov lítiumalumíniumhydridom: SiCl 4 + LiAlH 4 = SiH 4 + LiCl + AlCl 3
Chemické vlastnosti.
Silán je silné redukčné činidlo.
1.SiH 4 sa oxiduje kyslíkom aj pri veľmi nízkych teplotách:
SiH4 + 202 = Si02 + 2H20
2. SiH 4 sa ľahko hydrolyzuje, najmä v alkalickom prostredí:
SiH4 + 2H20 = Si02 + 4H2
SiH4 + 2NaOH + H20 = Na2Si03 + 4H2
Oxid kremičitý (oxid kremičitý) SiO2
Silica existuje v rôznych formách: kryštalická, amorfná a sklovitá. Najbežnejšou kryštalickou formou je kremeň. Keď sú kremenné horniny zničené, vytvárajú sa kremenné piesky. Monokryštály kremeňa sú priehľadné, bezfarebné (horský krištáľ) alebo zafarbené nečistotami v rôznych farbách (ametyst, achát, jaspis atď.).
Amorfný SiO 2 sa nachádza vo forme opálového minerálu: umelo vyrobený silikagél, ktorý pozostáva z koloidných častíc SiO 2 a je veľmi dobrým adsorbentom. Sklovitý SiO 2 je známy ako kremenné sklo.
Fyzikálne vlastnosti
Si02 sa veľmi málo rozpúšťa vo vode a je tiež prakticky nerozpustný v organických rozpúšťadlách. Oxid kremičitý je dielektrikum.
Chemické vlastnosti
1. SiO 2 je kyslý oxid, preto sa amorfný oxid kremičitý pomaly rozpúšťa vo vodných roztokoch zásad:
Si02 + 2NaOH = Na2Si03 + H20
2. SiO 2 tiež interaguje so zásaditými oxidmi pri zahrievaní:
Si02 + K20 = K2Si03;
Si02 + CaO = CaSi03
3. SiO 2 ako neprchavý oxid vytláča oxid uhličitý z Na 2 CO 3 (počas fúzie):
Si02 + Na2C03 = Na2Si03 + C02
4. Oxid kremičitý reaguje s kyselinou fluorovodíkovou za vzniku kyseliny fluorokremičitej H 2 SiF 6:
Si02 + 6HF = H2SiF6 + 2H20
5. Pri 250 - 400 °C SiO 2 interaguje s plynným HF a F 2 za vzniku tetrafluórsilánu (fluoridu kremičitého):
Si02 + 4HF (plyn.) = SiF4 + 2H20
Si02 + 2F2 = SiF4 + O2
Kyseliny kremičité
Známe:
kyselina ortokremičitá H4Si04;
kyselina metakremičitá (kremičitá) H2Si03;
Di- a polykremičité kyseliny.
Všetky kyseliny kremičité sú mierne rozpustné vo vode a ľahko tvoria koloidné roztoky.
Spôsoby príjmu
1. Zrážanie kyselinami z roztokov kremičitanov alkalických kovov:
Na2Si03 + 2HCl = H2Si03 ↓ + 2NaCl
2. Hydrolýza chlórsilánov: SiCl 4 + 4H 2 O = H 4 SiO 4 + 4HCl
Chemické vlastnosti
Kyseliny kremičité sú veľmi slabé kyseliny (slabšie ako kyselina uhličitá).
Pri zahriatí sa dehydratujú, čím vzniká oxid kremičitý ako konečný produkt.
H 4 SiO 4 → H 2 SiO 3 → SiO 2
Silikáty - soli kyselín kremičitých
Keďže kyseliny kremičité sú extrémne slabé, ich soli vo vodných roztokoch sú vysoko hydrolyzované:
Na2Si03 + H20 = NaHSi03 + NaOH
SiO 3 2- + H 2 O = HSiO 3 - + OH - (alkalické médium)
Z rovnakého dôvodu, keď oxid uhličitý prechádza cez roztoky kremičitanov, kyselina kremičitá sa z nich vytláča:
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
Túto reakciu možno považovať za kvalitatívnu reakciu na silikátové ióny.
Spomedzi kremičitanov sú vysoko rozpustné iba Na 2 SiO 3 a K 2 SiO 3, ktoré sa nazývajú rozpustné sklo, a ich vodné roztoky sa nazývajú tekuté sklo.
sklo
Bežné okenné sklo má zloženie Na 2 O CaO 6 SiO 2, t.j. je to zmes kremičitanov sodíka a vápenatého. Získava sa tavením sódy Na 2 CO 3, vápenca CaCO 3 a piesku SiO 2;
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2СO 2
Cement
Práškový spojivový materiál, ktorý pri interakcii s vodou vytvára plastickú hmotu, ktorá sa časom premení na pevné teleso podobné kameňu; hlavný stavebný materiál.
Chemické zloženie najbežnejšieho portlandského cementu (v % hmotnosti) je 20 - 23 % SiO 2; 62 - 76 % CaO; 4 - 7 % A1203; 2-5 % Fe203; 1 až 5 % MgO.
V tejto lekcii si preštudujete tému „Kremík“. Zvážte informácie o kremíku: jeho elektronickú štruktúru, kde sa kremík nachádza v prírode, študujte alotropiu kremíka, vysvetlite jeho fyzikálne a chemické vlastnosti. Dozviete sa, kde sa kremík používa v priemysle a iných oblastiach a ako sa vyrába. Zoznámite sa s oxidmi kremičitými, kyselinou kremičitou a jej soľami – silikátmi.
Téma: Základné kovy a nekovy
Lekcia: Kremík. Vzácne plyny
Kremík je jedným z najbežnejších chemických prvkov v zemskej kôre. Jeho obsah je takmer 30%. V prírode sa nachádza najmä v rôznych formách oxidu kremičitého, kremičitanov a hlinitokremičitanov.
Takmer vo všetkých svojich zlúčeninách je kremík štvormocný. V tomto prípade sú atómy kremíka v excitovanom stave. Ryža. 1.
Ryža. 1
Na prechod do tohto stavu jeden z 3s elektrónov zaberá voľnú pozíciu v 3p orbitáli. V tomto prípade namiesto 2 nespárovaných elektrónov v základnom stave bude mať atóm kremíka v excitovanom stave 4 nespárované elektróny. Bude schopný vytvoriť 4 výmenným mechanizmom.
Ryža. 2
Ryža. 3
Atómy kremíka nie sú náchylné na vytváranie viacnásobných väzieb, ale tvoria zlúčeniny s jednoduchými väzbami -Si-O-. Kremík sa na rozdiel od uhlíka nevyznačuje alotropiou.
Jeden z alotropnými modifikáciami je kryštalický kremík, v ktorej je každý atóm kremíka v hybridizácii sp3. Ryža. 2, 3. Kryštalický kremík je tvrdá, žiaruvzdorná a odolná kryštalická látka tmavosivej farby s kovovým leskom. Za normálnych podmienok - polovodič. Niekedy sa izoluje amorfný kremík ako ďalšia alotropická modifikácia kremíka. Je to tmavohnedý prášok, ktorý je chemicky aktívnejší ako kryštalický kremík. Či ide o alotropickú modifikáciu, je kontroverzná otázka.
Chemické vlastnosti kremíka
1. Interakcia s halogénmi
Si + 2F2 → SiF4
2. Pri zahrievaní kremík horí v kyslíku, pričom vzniká oxid kremičitý (IV).
Si + O2 → Si02
3. Pri vysokých teplotách kremík reaguje s dusíkom alebo uhlíkom.
3Si + 2N2 → Si3N4
4. Kremík nereaguje s vodnými roztokmi kyselín. Ale rozpúšťa sa v zásadách.
Si + 2NaOH + H20 → Na2Si03 + 2H2
5. Pri tavení kremíka s kovmi vznikajú silicidy.
Si + 2Mg → Mg2Si
6. Kremík neinteraguje priamo s vodíkom, ale vodíkové zlúčeniny kremíka možno získať reakciou silicidov s vodou.
Mg2Si + 4H20 → 2Mg(OH)2 + SiH4 (silán)
Silány majú podobnú štruktúru ako alkány, ale sú výrazne reaktívne. Najstabilnejší monosilán sa vznieti na vzduchu.
SiH4+202 -> Si02 + 2H20
Získanie kremíka
Kremík sa získava redukciou z oxidu kremičitého
Si02 + 2Mg → Si + 2MgO
Jednou z úloh je získanie vysoko čistého kremíka. Na tento účel sa technický kremík premieňa na chlorid kremičitý. Výsledný tetrachlorid sa redukuje na silán a ten sa rozkladá pri zahrievaní na kremík a vodík.
Kremík je schopný tvoriť dva oxidy: SiO 2 - oxid kremičitý (IV) a SiO - oxid kremičitý (II).
Ryža. 4
SiO - oxid kremičitý (II) - je to amorfná tmavohnedá látka, ktorá vzniká pri reakcii kremíka s oxidom kremičitým
Si + SiO 2 → 2 SiO.
Napriek svojej stabilite sa táto látka takmer nepoužíva.
SiO 2 - oxid kremičitý (IV)
Ryža. 5
Ryža. 6
Táto látka tvorí 12 % zemskej kôry. Ryža. 4. Zastupujú ho minerály ako horský krištáľ, kremeň, ametyst, citrín, jaspis, chalcedón. Ryža. 5.
SiO 2 - oxid kremičitý (IV) je látka nemolekulárnej štruktúry.
Jeho kryštálová mriežka je atómová. Ryža. 6. Kryštály SiO 2 majú tvar štvorstenu, ktoré sú navzájom prepojené atómami kyslíka. Správnejší by bol vzorec molekuly (SiO 2)n. Keďže SiO 2 tvorí látku atómovej štruktúry a CO 2 látku molekulárnej štruktúry, rozdiel v ich vlastnostiach je zrejmý. CO2 je plyn a Si02 je tuhá priehľadná kryštalická látka, nerozpustná vo vode a žiaruvzdorná.
Chemické vlastnostiSiO 2
1. Oxid kremičitý SiO 2 je kyslý oxid. Nereaguje s vodou. Kyselinu kremičitú nie je možné získať hydratáciou SiO 2. Jej soli - kremičitany - možno získať reakciou SiO 2 s horúcimi alkalickými roztokmi.
Si02 + 2NaOH Na2Si03 + H20
2. Reaguje s uhličitanmi alkalických kovov a kovov alkalických zemín.
CaC03 + Si02 CaSi03 + CO2
3. Interaguje s kovmi.
Si02 + 2Mg → Si + 2MgO
4. Reakcia s kyselinou fluorovodíkovou.
Si02 + 4HF -> SiF4 + 2H20
Domáca úloha
1. č. 2-4 (s. 138) Rudzitis G.E. Chémia. Základy všeobecnej chémie. 11. ročník: učebnica pre všeobecnovzdelávacie inštitúcie: základný stupeň / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. vyd. - M.: Vzdelávanie, 2012.
2. Vymenujte oblasti použitia polyorganosiloxánov.
3. Porovnajte vlastnosti alotropných modifikácií kremíka.
Nachádza sa v hlavnej podskupine skupiny IV, v tretej tretine. Toto je analóg uhlíka. Elektrónová konfigurácia elektronických vrstiev atómu kremíka je ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. Štruktúra vonkajšej elektronickej vrstvy
Štruktúra vonkajšej elektronickej vrstvy je podobná štruktúre atómu uhlíka.
Vyskytuje sa vo forme dvoch alotropných modifikácií – amorfnej a kryštalickej.
Amorfný - hnedastý prášok s mierne väčšou chemickou aktivitou ako kryštalický. Pri normálnej teplote reaguje s fluórom:
Si + 2F2 = SiF4 pri 400 ° - s kyslíkom
Si + O2 = Si02
v taveninách - s kovmi:
2Mg + Si = Mg2Si
Kremík je
Kryštalický kremík je tvrdá, krehká látka s kovovým leskom. Má dobrú tepelnú a elektrickú vodivosť a ľahko sa rozpúšťa v roztavených kovoch a tvorí. Zliatina kremíka s hliníkom sa nazýva silumin, zliatina kremíka so železom sa nazýva ferosilicon. Hustota kremíka je 2,4. Teplota topenia 1415°, teplota varu 2360°. Kryštalický kremík je pomerne inertná látka a ťažko vstupuje do chemických reakcií. Napriek svojim jasne viditeľným kovovým vlastnostiam kremík nereaguje s kyselinami, ale reaguje s alkáliami, pričom vytvára soli kyseliny kremičitej a:
Si + 2KOH + H20 = K2Si02 + 2H2
■ 36. Aké sú podobnosti a rozdiely medzi elektrónovou štruktúrou atómov kremíka a uhlíka?
37. Ako môžeme z hľadiska elektrónovej štruktúry atómu kremíka vysvetliť, prečo sú kovové vlastnosti charakteristické skôr pre kremík ako pre uhlík?
38. Uveďte chemické vlastnosti kremíka.
Kremík v prírode. Silica
V prírode je kremík veľmi rozšírený. Približne 25 % zemskej kôry tvorí kremík. Významnú časť prírodného kremíka predstavuje oxid kremičitý SiO2. Vo veľmi čistom kryštalickom stave sa oxid kremičitý vyskytuje ako minerál nazývaný horský kryštál. Oxid kremičitý a oxid uhličitý sú chemicky analogické, ale oxid uhličitý je plyn a oxid kremičitý je pevná látka. Na rozdiel od molekulárnej kryštálovej mriežky CO2, oxid kremičitý SiO2 kryštalizuje vo forme atómovej kryštálovej mriežky, ktorej každá bunka je štvorsten s atómom kremíka v strede a atómami kyslíka v rohoch. Vysvetľuje to skutočnosť, že atóm kremíka má väčší polomer ako atóm uhlíka a okolo neho môžu byť umiestnené nie 2, ale 4 atómy kyslíka. Rozdiel v štruktúre kryštálovej mriežky vysvetľuje rozdiel vo vlastnostiach týchto látok. Na obr. 69 ukazuje vzhľad prírodného kremenného kryštálu pozostávajúceho z čistého oxidu kremičitého a jeho štruktúrneho vzorca.
Ryža. 60. Štruktúrny vzorec oxidu kremičitého (a) a kryštálov prírodného kremeňa (b)
Kryštalický oxid kremičitý sa najčastejšie vyskytuje vo forme piesku, ktorý je biely, pokiaľ nie je znečistený nečistotami zo žltého ílu. Okrem piesku sa oxid kremičitý často vyskytuje vo forme veľmi tvrdého minerálu, oxidu kremičitého (hydratovaný oxid kremičitý). Kryštalický oxid kremičitý, zafarbený rôznymi nečistotami, tvorí drahokamy a polodrahokamy - achát, ametyst, jaspis. Takmer čistý oxid kremičitý sa vyskytuje aj vo forme kremeňa a kremenca. Voľný oxid kremičitý v zemskej kôre je 12%, v zložení rôznych hornín - asi 43%. Celkovo viac ako 50 % zemskej kôry tvorí oxid kremičitý.
Kremík je súčasťou širokej škály hornín a minerálov – ílu, žuly, syenitu, sľudy, živca atď.
Pevný oxid uhličitý, bez topenia, sublimuje pri -78,5°. Teplota topenia oxidu kremičitého je asi 1,713 °. Je dosť odolná. Hustota 2,65. Koeficient expanzie oxidu kremičitého je veľmi malý. Toto je veľmi dôležité pri používaní kremenného skla. Oxid kremičitý sa nerozpúšťa vo vode a nereaguje s ňou, napriek tomu, že ide o kyslý oxid a jemu zodpovedajúca kyselina kremičitá je H2SiO3. Je známe, že oxid uhličitý je rozpustný vo vode. Oxid kremičitý nereaguje s kyselinami, okrem kyseliny fluorovodíkovej HF, a poskytuje soli s alkáliami.
Ryža. 69. Štruktúrny vzorec oxidu kremičitého (a) a kryštálov prírodného kremeňa (b).
Keď sa oxid kremičitý zahrieva uhlím, kremík sa redukuje a potom sa spája s uhlíkom a vytvára sa karborundum podľa rovnice:
Si02 + 2C = SiC + C02. Karborundum má vysokú tvrdosť, je odolné voči kyselinám a je zničené zásadami.
■ 39. Podľa akých vlastností oxidu kremičitého možno posúdiť jeho kryštálovú mriežku?
40. V akých mineráloch sa v prírode vyskytuje oxid kremičitý?
41. Čo je to karborundum?
Kyselina kremičitá. Silikáty
Kyselina kremičitá H2SiO3 je veľmi slabá a nestabilná kyselina. Pri zahrievaní sa postupne rozkladá na vodu a oxid kremičitý:
H2Si03 = H2O + Si02
Kyselina kremičitá je prakticky nerozpustná vo vode, ale môže ľahko poskytnúť.
Kyselina kremičitá tvorí soli nazývané kremičitany. široko sa vyskytujúce v prírode. Prírodné sú dosť zložité. Ich zloženie sa zvyčajne zobrazuje ako kombinácia niekoľkých oxidov. Ak prírodné kremičitany obsahujú oxid hlinitý, nazývajú sa hlinitokremičitany. Ide o biely íl, (kaolín) Al2O3 2SiO2 2H2O, živec K2O Al2O3 6SiO2, sľudu
К2O · Al2O3 · 6SiO2 · 2N2O. Mnohé prírodné kamene vo svojej čistej forme sú drahé kamene, ako je akvamarín, smaragd atď.
Z umelých kremičitanov treba spomenúť kremičitan sodný Na2SiO3 - jeden z mála kremičitanov rozpustných vo vode. Nazýva sa to rozpustné sklo a roztok sa nazýva tekuté sklo.
Silikáty sú široko používané v technológii. Rozpustné sklo sa používa na impregnáciu látok a dreva, ktoré ich chráni pred ohňom. Tekutina je súčasťou ohňovzdorných tmelov na lepenie skla, porcelánu a kameňa. Silikáty sú základom pri výrobe skla, porcelánu, kameniny, cementu, betónu, tehál a rôznych keramických výrobkov. V roztoku sa kremičitany ľahko hydrolyzujú.
■ 42. Čo je ? Ako sa líšia od silikátov?
43. Čo je kvapalina a na aké účely sa používa?
sklo
Suroviny na výrobu skla sú sóda Na2CO3, vápenec CaCO3 a piesok SiO2. Všetky zložky sklenenej náplne sú dôkladne očistené, premiešané a roztavené pri teplote cca 1400°. Počas procesu fúzie dochádza k nasledujúcim reakciám:
Na2C03 + Si02 = Na2Si03 + C02
CaC03 + Si02 = CaSi03+ CO2
V skutočnosti sklo obsahuje kremičitany sodné a vápenaté, ako aj prebytok SO2, takže zloženie bežného okenného skla je: Na2O · CaO · 6SiO2. Sklená zmes sa zahrieva na teplotu 1500 °C, kým sa úplne neodstráni oxid uhličitý. Potom sa ochladí na teplotu 1200°, pri ktorej sa stáva viskóznym. Ako každá amorfná látka, aj sklo mäkne a tvrdne postupne, takže je to dobrý plastový materiál. Viskózna sklenená hmota prechádza cez štrbinu, čím vzniká sklenená tabuľa. Horúca sklenená tabuľa sa vyťahuje valčekmi, privádza sa na určitú veľkosť a postupne sa ochladzuje prúdom vzduchu. Potom sa oreže pozdĺž okrajov a rozreže na listy určitého formátu.
■ 44. Uveďte rovnice reakcií, ktoré sa vyskytujú pri výrobe skla a zloženie okenného skla.
sklo- látka je amorfná, priehľadná, vo vode prakticky nerozpustná, ale ak sa rozdrví na jemný prach a zmieša sa s malým množstvom vody, pomocou fenolftaleínu sa vo výslednej zmesi dá zistiť zásada. Pri dlhodobom skladovaní alkálií v sklenených nádobách nadbytočný SiO2 v skle veľmi pomaly reaguje s alkáliou a sklo postupne stráca svoju priehľadnosť.
Sklo sa stalo známym ľuďom viac ako 3000 rokov pred naším letopočtom. V dávnych dobách sa sklo získavalo takmer s rovnakým zložením ako dnes, no starí majstri sa riadili len vlastnou intuíciou. V roku 1750 bol M.V. schopný vyvinúť vedecký základ na výrobu skla. Počas 4 rokov nazbieral M.V mnoho receptov na výrobu rôznych pohárov, najmä farebných. V sklárni, ktorú postavil, sa vyrobilo veľké množstvo vzoriek skla, ktoré sa zachovali dodnes. V súčasnosti sa používajú sklá rôzneho zloženia s rôznymi vlastnosťami.
Kremenné sklo pozostáva z takmer čistého oxidu kremičitého a je tavené z horského krištáľu. Jeho veľmi dôležitou vlastnosťou je, že jeho koeficient rozťažnosti je nevýznamný, takmer 15-krát menší ako u obyčajného skla. Jedlá vyrobené z takéhoto skla sa môžu zohriať do červena v plameni horáka a potom spustiť do studenej vody; v tomto prípade nedôjde k žiadnym zmenám na skle. Kremenné sklo neblokuje ultrafialové lúče a ak ho natriete soľami niklu na čierno, zablokuje všetky viditeľné lúče spektra, ale zostane priehľadné pre ultrafialové lúče.
Kremenné sklo nie je ovplyvnené kyselinami a zásadami, ale zásady ho citeľne korodujú. Kremenné sklo je krehkejšie ako bežné sklo. Laboratórne sklo obsahuje asi 70 % SiO2, 9 % Na2O, 5 % K2O, 8 % CaO, 5 % Al2O3, 3 % B2O3 (zloženie skiel sa neuvádza pre účely zapamätania).
Jenské a Pyrexové sklo sa používa v priemysle. Jenské sklo obsahuje asi 65 % Si02, 15 % B2O3, 12 % BaO, 4 % ZnO, 4 % Al2O3. Je trvácny, odolný voči mechanickému namáhaniu, má nízky koeficient rozťažnosti a je odolný voči zásadám.
Pyrexové sklo obsahuje 81 % SiO2, 12 % B2O3, 4 % Na2O, 2 % Al2O3, 0,5 % As2O3, 0,2 % K2O, 0,3 % CaO. Má rovnaké vlastnosti ako jenské sklo, ale v ešte väčšej miere, najmä po temperovaní, je však menej odolné voči zásadám. Pyrexové sklo sa používa na výrobu predmetov pre domácnosť, ktoré sú vystavené teplu, ako aj častí niektorých priemyselných zariadení, ktoré fungujú pri nízkych a vysokých teplotách.
Niektoré prísady dodávajú sklu rôzne kvality. Napríklad prímesi oxidov vanádu vytvárajú sklo, ktoré úplne blokuje ultrafialové lúče.
Vyrába sa aj sklo lakované v rôznych farbách. M.V. vyrobil aj niekoľko tisíc vzoriek farebného skla rôznych farieb a odtieňov pre svoje mozaikové obrazy. V súčasnosti sú podrobne rozpracované metódy maľovania na sklo. Zlúčeniny mangánu farbia sklenú fialovú, zlúčeniny kobaltu modro. , rozptýlený v sklenej hmote vo forme koloidných častíc, dodáva mu rubínovú farbu atď. Zlúčeniny olova dodávajú sklu lesk podobný lesku horského krištáľu, preto sa nazýva krištáľ. Tento typ skla sa dá ľahko spracovávať a rezať. Výrobky z neho veľmi krásne lámu svetlo. Zafarbením tohto skla rôznymi prísadami sa získa farebné krištáľové sklo.
Ak sa roztavené sklo zmieša s látkami, ktoré pri rozklade tvoria veľké množstvo plynov, tieto po uvoľnení sklo napenia a vytvoria penové sklo. Toto sklo je veľmi ľahké, dá sa dobre opracovať a je výborným elektrickým a tepelným izolantom. Prvýkrát ho získal prof. I. I. Kitaygorodsky.
Ťahaním nití zo skla môžete získať takzvané sklolaminát. Ak vrstvené sklolaminát impregnujete syntetickými živicami, získate veľmi trvanlivý, hnilobe odolný, ľahko spracovateľný stavebný materiál, takzvaný sklolaminát. Zaujímavé je, že čím je sklolaminát tenší, tým je jeho pevnosť vyššia. Sklolaminát sa používa aj na výrobu pracovných odevov.
Sklenená vata je cenný materiál, cez ktorý možno filtrovať silné kyseliny a zásady, ktoré sa nedajú filtrovať cez papier. Okrem toho je sklenená vlna dobrým tepelným izolantom.
■ 44. Čo určuje vlastnosti rôznych druhov skla?
Keramika
Z hlinitokremičitanov je dôležitý najmä biely íl - kaolín, ktorý je základom na výrobu porcelánu a kameniny. Výroba porcelánu je mimoriadne staré odvetvie. Rodiskom porcelánu je Čína. V Rusku sa porcelán prvýkrát vyrábal v 18. storočí. D, I. Vinogradov.
Surovinou na výrobu porcelánu a kameniny sú okrem kaolínu piesok a. Zmes kaolínu, piesku a vody sa podrobí dôkladnému jemnému mletiu v guľových mlynoch, potom sa prebytočná voda odfiltruje a dobre premiešaná plastická hmota sa odošle na formovanie výrobkov. Po vylisovaní sa výrobky sušia a vypaľujú v kontinuálnych tunelových peciach, kde sa najskôr ohrievajú, potom vypaľujú a nakoniec ochladzujú. Potom výrobky prechádzajú ďalším spracovaním - glazovaním a maľovaním keramickými farbami. Po každej fáze sa výrobky vypaľujú. Výsledkom je porcelán, ktorý je biely, hladký a lesklý. V tenkých vrstvách presvitá. Kamenina je pórovitá a nepresvitá.
Červená hlina sa používa na výrobu tehál, obkladačiek, keramiky, keramických krúžkov na pripevnenie v absorpčných a umývacích vežiach rôznych chemických odvetví a kvetináčov. Vypaľujú sa aj preto, aby vodou nezmäkli a mechanicky spevneli.
Cement. Betón
Kremíkové zlúčeniny slúžia ako základ pre výrobu cementu, spojivového materiálu nevyhnutného v stavebníctve. Suroviny na výrobu cementu sú hlina a vápenec. Táto zmes sa vypaľuje v obrovskej šikmej rúrovej rotačnej peci, do ktorej sa priebežne pridávajú suroviny. Po výpale pri 1200-1300° z otvoru umiestneného na druhom konci pece nepretržite vyteká spekaná hmota - slinok. Po mletí sa slinok zmení na. Zloženie cementu pozostáva hlavne z kremičitanov. Ak sa zmieša s vodou na hustú kašu a potom sa nechá nejaký čas na vzduchu, bude reagovať s cementovými látkami, pričom sa vytvoria kryštalické hydráty a iné tuhé zlúčeniny, čo vedie k vytvrdnutiu („tuhnutiu“) cementu. Takéto
kremík
SILICON-I; m.[z gréčtiny krēmnos - útes, skala] Chemický prvok (Si), tmavosivé kryštály s kovovým leskom sa nachádzajú vo väčšine hornín.
◁ Silikón, oh, oh. K soli. Kremičitý (pozri 2.K.; 1 známka).
kremík(lat. Silicium), chemický prvok IV. skupiny periodickej tabuľky. Tmavosivé kryštály s kovovým leskom; hustota 2,33 g/cm3, t pl 1415ºC. Odolný voči chemickým vplyvom. Tvorí 27,6 % hmotnosti zemskej kôry (2. miesto medzi prvkami), hlavnými minerálmi sú oxid kremičitý a kremičitany. Jeden z najdôležitejších polovodičových materiálov (tranzistory, termistory, fotočlánky). Neoddeliteľná súčasť mnohých ocelí a iných zliatin (zvyšuje mechanickú pevnosť a odolnosť proti korózii, zlepšuje vlastnosti odlievania).
SILICONKREMÍK (lat. Silicium od silex - pazúrik), Si (čítaj „kremík“, ale dnes už pomerne často ako „si“), chemický prvok s atómovým číslom 14, atómová hmotnosť 28,0855. Ruský názov pochádza z gréckeho kremnos – útes, hora.
Prírodný kremík pozostáva zo zmesi troch stabilných nuklidov (cm. NUKLID) s hmotnostnými číslami 28 (v zmesi prevláda, obsahuje 92,27 % hm.), 29 (4,68 %) a 30 (3,05 %). Konfigurácia vonkajšej elektronickej vrstvy neutrálneho nevybudeného atómu kremíka 3 s 2
R 2
. V zlúčeninách zvyčajne vykazuje oxidačný stav +4 (valencia IV) a veľmi zriedkavo +3, +2 a +1 (valencia III, II a I). V periodickej tabuľke Mendelejeva sa kremík nachádza v skupine IVA (v uhlíkovej skupine), v tretej perióde.
Polomer neutrálneho atómu kremíka je 0,133 nm. Sekvenčné ionizačné energie atómu kremíka sú 8,1517, 16,342, 33,46 a 45,13 eV a elektrónová afinita je 1,22 eV. Polomer iónu Si 4+ s koordinačným číslom 4 (najčastejšie v prípade kremíka) je 0,040 nm, s koordinačným číslom 6 - 0,054 nm. Podľa Paulingovej stupnice je elektronegativita kremíka 1,9. Hoci sa kremík zvyčajne zaraďuje medzi nekovy, v mnohých vlastnostiach zaujíma medzipolohu medzi kovmi a nekovmi.
Vo voľnej forme - hnedý prášok alebo svetlosivý kompaktný materiál s kovovým leskom.
História objavovania
Zlúčeniny kremíka sú človeku známe už od nepamäti. No s jednoduchou substanciou kremíka sa človek zoznámil len asi pred 200 rokmi. V skutočnosti prvými výskumníkmi, ktorí získali kremík, boli Francúzi J. L. Gay-Lussac (cm. GAY LUSSAC Joseph Louis) a L. J. Tenard (cm. TENAR Louis Jacques). V roku 1811 zistili, že zahrievanie fluoridu kremíka s kovom draslíka vedie k vytvoreniu hnedo-hnedej látky:
SiF 4 + 4K = Si + 4KF, samotní výskumníci však nevyvodili správny záver o získaní novej jednoduchej látky. Pocta objaviť nový prvok patrí švédskemu chemikovi J. Berzeliusovi (cm. BERZELIUS Jens Jacob), ktorý tiež zahrieval zlúčeninu zloženia K 2 SiF 6 s kovom draslíka na výrobu kremíka. Získal rovnaký amorfný prášok ako francúzski chemici a v roku 1824 oznámil novú elementárnu látku, ktorú nazval „kremík“. Kryštalický kremík získal až v roku 1854 francúzsky chemik A. E. Sainte-Clair Deville (cm. SAINT-CLAIR DEVILLE Henri Etienne) .
Byť v prírode
Z hľadiska množstva v zemskej kôre je kremík na druhom mieste spomedzi všetkých prvkov (po kyslíku). Kremík tvorí 27,7 % hmotnosti zemskej kôry. Kremík je súčasťou niekoľkých stoviek rôznych prírodných silikátov (cm. SILIKÁTY) a hlinitokremičitany (cm. SILIKÁTY HLINÍKA). Rozšírený je aj oxid kremičitý alebo oxid kremičitý (cm. OXID KREMIČITÝ) SiO 2 (riečny piesok (cm. PIESOK), kremeň (cm. QUARTZ), pazúrik (cm. FLINT) atď.), ktoré tvoria asi 12 % zemskej kôry (hmotnostne). Kremík sa v prírode nevyskytuje vo voľnej forme.
Potvrdenie
V priemysle sa kremík vyrába redukciou taveniny SiO 2 koksom pri teplote asi 1800°C v oblúkových peciach. Čistota kremíka získaného týmto spôsobom je asi 99,9 %. Keďže pre praktické použitie je potrebný kremík vyššej čistoty, výsledný kremík sa chlóruje. Vznikajú zlúčeniny zloženia SiCl 4 a SiCl 3 H Tieto chloridy sa ďalej rôznymi spôsobmi čistia od nečistôt a v konečnom štádiu sa redukujú čistým vodíkom. Kremík je tiež možné čistiť tak, že sa najskôr získa silicid horečnatý Mg2Si. Ďalej sa prchavý monosilán SiH4 získa zo silicidu horečnatého pomocou kyseliny chlorovodíkovej alebo octovej. Monosilán sa ďalej čistí rektifikáciou, sorpciou a inými metódami a potom sa rozkladá na kremík a vodík pri teplote asi 1000 °C. Obsah nečistôt v kremíku získanom týmito metódami sa zníži na 10-8-10-6 % hmotn.
Fyzikálne a chemické vlastnosti
Kryštálová mriežka kremíkového plošne centrovaného kubického diamantu typu, parameter a = 0,54307 nm (pri vysokých tlakoch boli získané iné polymorfné modifikácie kremíka), ale v dôsledku dlhšej dĺžky väzby medzi atómami Si-Si v porovnaní s dĺžkou väzby C-C je tvrdosť kremíka výrazne nižšia ako tvrdosť diamantu.
Hustota kremíka je 2,33 kg/dm3. Teplota topenia 1410°C, teplota varu 2355°C. Kremík je krehký, až pri zahriatí nad 800°C sa z neho stáva plastická hmota. Je zaujímavé, že kremík je transparentný pre infračervené (IR) žiarenie.
Elementárny kremík je typický polovodič (cm. POLOVODIČY). Pásová medzera pri izbovej teplote je 1,09 eV. Koncentrácia prúdových nosičov v kremíku s vlastnou vodivosťou pri izbovej teplote je 1,5·10 16 m -3. Elektrické vlastnosti kryštalického kremíka sú výrazne ovplyvnené mikronečistotami, ktoré obsahuje. Na získanie monokryštálov kremíka s dierovou vodivosťou sa do kremíka zavádzajú prísady prvkov skupiny III - bór. (cm. BOR (chemický prvok)), hliník (cm. HLINÍK), gálium (cm. GÁLIUM) a Indiou (cm. INDIUM), s elektronickou vodivosťou - prídavky prvkov skupiny V - fosfor (cm. FOSFOR), arzén (cm. ARZÉN) alebo antimón (cm. ANTIMÓN). Elektrické vlastnosti kremíka sa môžu meniť zmenou podmienok spracovania monokryštálov, najmä úpravou povrchu kremíka rôznymi chemickými činidlami.
Chemicky je kremík neaktívny. Pri izbovej teplote reaguje iba s plynným fluórom, čo vedie k tvorbe prchavého fluoridu kremičitého SiF 4 . Pri zahriatí na teplotu 400-500°C kremík reaguje s kyslíkom za vzniku oxidu Si02, s chlórom, brómom a jódom za vzniku zodpovedajúcich vysoko prchavých tetrahalogenidov SiHal 4.
Kremík nereaguje priamo s vodíkom, zlúčeniny kremíka s vodíkom sú silány (cm. SILÁNY) so všeobecným vzorcom Si n H 2n+2 - získané nepriamo. Monosilan SiH 4 (často nazývaný jednoducho silan) sa uvoľňuje, keď kovové silicidy reagujú s roztokmi kyselín, napríklad:
Ca2Si + 4HCl = 2CaCl2 + SiH4
Silán SiH 4 vzniknutý pri tejto reakcii obsahuje prímes iných silánov, najmä disilán Si 2 H 6 a trisilán Si 3 H 8, v ktorých je reťazec atómov kremíka prepojených jednoduchými väzbami (-Si-Si-Si -) .
S dusíkom tvorí kremík pri teplote okolo 1000°C nitrid Si 3 N 4, s bórom tepelne a chemicky stabilné boridy SiB 3, SiB 6 a SiB 12. Zlúčenina kremíka a jej najbližší analóg podľa periodickej tabuľky - uhlík - karbid kremíka SiC (karborundum (cm. CARBORUNDUM)) sa vyznačuje vysokou tvrdosťou a nízkou chemickou reaktivitou. Karborundum sa široko používa ako brúsny materiál.
Keď sa kremík zahrieva s kovmi, tvoria sa silicidy (cm. SILICIDY). Silicídy možno rozdeliť do dvoch skupín: iónovo-kovalentné (silicídy alkalických kovov, kovov alkalických zemín a horčíka ako Ca2Si, Mg2Si atď.) a kovové (silicídy prechodných kovov). Silicidy aktívnych kovov sa vplyvom kyselín rozkladajú, silicidy prechodných kovov sú chemicky stabilné a vplyvom kyselín sa nerozkladajú. Kovové silicidy majú vysoké teploty topenia (až do 2000 °C). Najčastejšie vznikajú kovom podobné silicidy zložení MSi, M 3 Si 2, M 2 Si 3, M 5 Si 3 a MSi 2. Silicidy podobné kovom sú chemicky inertné a odolné voči kyslíku aj pri vysokých teplotách.
Oxid kremičitý SiO 2 je kyslý oxid, ktorý nereaguje s vodou. Existuje vo forme niekoľkých polymorfov (kremeň (cm. QUARTZ), tridymit, cristobalit, sklovitý SiO 2). Z týchto modifikácií má najväčší praktický význam kremeň. Kremeň má piezoelektrické vlastnosti (cm. PIEZOELEKTRICKÉ MATERIÁLY) je transparentný pre ultrafialové (UV) žiarenie. Vyznačuje sa veľmi nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti, takže riad vyrobený z kremeňa nepraská pri teplotných zmenách až do 1000 stupňov.
Kremeň je chemicky odolný voči kyselinám, ale reaguje s kyselinou fluorovodíkovou:
Si02 + 6HF = H2 + 2H20
a plynný fluorovodík HF:
Si02 + 4HF = SiF4 + 2H20
Tieto dve reakcie sa široko používajú na leptanie skla.
Pri fúzii SiO 2 s alkáliami a zásaditými oxidmi, ako aj s uhličitanmi aktívnych kovov vznikajú kremičitany (cm. SILIKÁTY)- soli veľmi slabých vo vode nerozpustných kyselín kremičitých, ktoré nemajú stále zloženie (cm. KYSELINY KREMIČITÉ) všeobecný vzorec xH 2 O ySiO 2 (dosť často v literatúre nepíšu veľmi presne nie o kyselinách kremičitých, ale o kyseline kremičitej, hoci v skutočnosti hovoria o tom istom). Napríklad ortokremičitan sodný možno získať:
Si02 + 4NaOH = (2Na20) Si02 + 2H20,
metakremičitan vápenatý:
Si02 + CaO = CaO Si02
alebo zmiešaný kremičitan vápenatý a sodný:
Na2C03 + CaC03 + 6Si02 = Na20 CaO 6Si02 + 2CO2
Okenné sklo je vyrobené z kremičitanu Na2O·CaO·6SiO2.
Treba poznamenať, že väčšina silikátov nemá konštantné zloženie. Zo všetkých kremičitanov sú vo vode rozpustné iba kremičitany sodné a draselné. Roztoky týchto kremičitanov vo vode sa nazývajú rozpustné sklo. Vďaka hydrolýze sa tieto roztoky vyznačujú vysoko alkalickým prostredím. Hydrolyzované kremičitany sa vyznačujú tvorbou nie pravých, ale koloidných roztokov. Pri okyslení roztokov kremičitanov sodných alebo draselných sa vyzráža želatínová biela zrazenina hydratovaných kyselín kremičitých.
Hlavným konštrukčným prvkom pevného oxidu kremičitého a všetkých kremičitanov je skupina, v ktorej je atóm kremíka Si obklopený štvorstenom štyroch atómov kyslíka O. V tomto prípade je každý atóm kyslíka spojený s dvoma atómami kremíka. Fragmenty môžu byť navzájom spojené rôznymi spôsobmi. Medzi silikáty sa podľa charakteru spojov v ich fragmentoch delia na ostrovčekové, retiazkové, stuhové, vrstvené, rámové a iné.
Keď je Si02 redukovaný kremíkom pri vysokých teplotách, vzniká oxid kremičitý v zložení SiO.
Kremík sa vyznačuje tvorbou organokremičitých zlúčenín (cm. ORGANOSILÓNOVÉ ZLÚČENINY), v ktorej sú atómy kremíka v dôsledku premostenia atómov kyslíka -O- spojené do dlhých reťazcov a ku každému atómu kremíka okrem dvoch atómov O pribudnú ešte dva organické radikály R1 a R2 = CH 3, C 2 H 5, C6 sú pripojené H5, CH2CH2CF3 atď.
Aplikácia
Ako polovodičový materiál sa používa kremík. Kremeň sa používa ako piezoelektrikum, ako materiál na výrobu tepelne odolného chemického (kremeňového) riadu a UV lámp. Silikáty sú široko používané ako stavebné materiály. Okenné sklá sú amorfné silikáty. Organokremičité materiály sa vyznačujú vysokou odolnosťou proti opotrebovaniu a v praxi sa široko používajú ako silikónové oleje, lepidlá, kaučuky a laky.
Biologická úloha
Pre niektoré organizmy je kremík dôležitým biogénnym prvkom (cm. BIOGENICKÉ PRVKY). Je súčasťou nosných štruktúr u rastlín a kostrových štruktúr u živočíchov. Kremík vo veľkom množstve koncentrujú morské organizmy – rozsievky. (cm. DIATOM ALGAE), rádiolariáni (cm. RADIOLÁRIA), špongie (cm.ŠPONGY). Ľudské svalové tkanivo obsahuje (1-2) 10 -2% kremíka, kostné tkanivo - 17 10 -4%, krv - 3,9 mg/l. Denne sa do ľudského tela s potravou dostane až 1 g kremíka.
Zlúčeniny kremíka nie sú jedovaté. Veľmi nebezpečné je však vdychovanie vysoko disperzných častíc silikátov a oxidu kremičitého, ktoré vznikajú napríklad pri trhacích prácach, pri sekaní hornín v baniach, pri prevádzke pieskovacích strojov atď v nich a vzniknuté kryštály ničia pľúcne tkanivo a spôsobujú vážne ochorenie – silikózu (cm. SILIKOZA). Aby sa vám tento nebezpečný prach nedostal do pľúc, mali by ste na ochranu dýchacieho systému používať respirátor.
encyklopedický slovník. 2009 .
Synonymá:Pozrite sa, čo je „kremík“ v iných slovníkoch:
- (symbol Si), rozšírený sivý chemický prvok IV. skupiny periodickej tabuľky, nekov. Prvýkrát ho izoloval Jens BERZELIUS v roku 1824. Kremík sa nachádza iba v zlúčeninách ako SILICA (oxid kremičitý) alebo v... ... Vedecko-technický encyklopedický slovník
kremík- vyrába sa takmer výlučne karbotermickou redukciou oxidu kremičitého pomocou elektrických oblúkových pecí. Je to zlý vodič tepla a elektriny, tvrdší ako sklo, zvyčajne vo forme prášku alebo častejšie beztvarých kúskov... ... Oficiálna terminológia
SILICON- chem. prvok, nekov, symbol Si (lat. Silicium), at. n. 14, o. m 28,08; je známy amorfný a kryštalický kremík (ktorý je vyrobený z rovnakého typu kryštálov ako diamant). Amorfný K. hnedý prášok s kubickou štruktúrou vo vysoko disperznej... ... Veľká polytechnická encyklopédia
- (Kremík), Si, chemický prvok IV. skupiny periodickej sústavy, atómové číslo 14, atómová hmotnosť 28,0855; nekovová, teplota topenia 1415 °C. Kremík je po kyslíku druhým najrozšírenejším prvkom na Zemi, jeho obsah v zemskej kôre je 27,6 % hmotnosti.… … Moderná encyklopédia
Si (lat. Silicium * a. kremík, kremík; n. Silizium; f. kremík; i. siliseo), chemický. prvok skupiny IV periodický. Mendelejevov systém, at. n. 14, o. m. V prírode sa nachádzajú 3 stabilné izotopy: 28Si (92,27), 29Si (4,68%), 30Si (3 ... Geologická encyklopédia
