ซิลิคอนในรูปแบบอิสระถูกแยกออกในปี ค.ศ. 1811 โดย J. Gay-Lussac และ L. Thénard โดยการส่งไอของซิลิคอนฟลูออไรด์ไปบนโพแทสเซียมที่เป็นโลหะ แต่ไม่ได้อธิบายว่าเป็นองค์ประกอบ นักเคมีชาวสวีเดน J. Berzelius ในปี 1823 ให้คำอธิบายเกี่ยวกับซิลิคอนที่เขาได้รับจากการบำบัดเกลือโพแทสเซียม K 2 SiF 6 ด้วยโลหะโพแทสเซียมที่อุณหภูมิสูง องค์ประกอบใหม่ได้รับการตั้งชื่อว่า "ซิลิคอน" (จากภาษาละติน silex - หินเหล็กไฟ) ชื่อรัสเซีย "ซิลิคอน" เปิดตัวในปี พ.ศ. 2377 โดยนักเคมีชาวรัสเซียชาวเยอรมัน Ivanovich Hess แปลจากภาษากรีกโบราณ ครอมนอซ- "หน้าผาภูเขา"

อยู่ในธรรมชาติได้รับ:

ในธรรมชาติ ซิลิคอนเกิดขึ้นในรูปของไดออกไซด์และซิลิเกต องค์ประกอบที่แตกต่างกัน. ซิลิกาธรรมชาติส่วนใหญ่อยู่ในรูปของควอตซ์ แม้ว่าแร่ธาตุอื่นๆ เช่น คริสโตบาไลท์ ไตรไดไมต์ ไคไทต์ และคูไซต์ก็มีอยู่เช่นกัน ซิลิกาอสัณฐานพบได้ในตะกอนไดอะตอมที่ก้นทะเลและมหาสมุทร โดยตะกอนเหล่านี้เกิดจาก SiO 2 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไดอะตอมและซิลิกาบางชนิด
สามารถรับซิลิคอนฟรีได้โดยการเผาทรายขาวละเอียดด้วยแมกนีเซียมซึ่ง องค์ประกอบทางเคมีเกือบจะเป็นซิลิคอนออกไซด์บริสุทธิ์ SiO 2 +2Mg=2MgO+Si ในอุตสาหกรรม ซิลิคอนเกรดทางเทคนิคได้มาโดยการลด SiO 2 ที่ละลายด้วยโค้กที่อุณหภูมิประมาณ 1,800°C ในเตาอาร์ค ความบริสุทธิ์ของซิลิคอนที่ได้รับด้วยวิธีนี้สามารถสูงถึง 99.9% (สิ่งสกปรกหลักคือคาร์บอนและโลหะ)

คุณสมบัติทางกายภาพ:

ซิลิคอนอสัณฐานมีรูปของผงสีน้ำตาล ซึ่งมีความหนาแน่น 2.0 g/cm3 ผลึกซิลิกอนเป็นสารผลึกสีเทาเข้มมันวาว เปราะและแข็งมาก ตกผลึกในโครงตาข่ายเพชร นี่คือเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไป (นำไฟฟ้าได้ดีกว่าฉนวนเช่นยาง และแย่กว่าตัวนำเช่นทองแดง) ซิลิคอนเปราะบาง เมื่อได้รับความร้อนสูงกว่า 800 °C เท่านั้นจึงจะกลายเป็นสารพลาสติก สิ่งที่น่าสนใจคือซิลิคอนมีความโปร่งใสถึง รังสีอินฟราเรดโดยเริ่มต้นที่ความยาวคลื่น 1.1 ไมโครเมตร

คุณสมบัติทางเคมี:

ในทางเคมี ซิลิคอนจะไม่ใช้งาน ที่ อุณหภูมิห้องทำปฏิกิริยากับก๊าซฟลูออรีนเท่านั้น ส่งผลให้เกิดซิลิคอนเตตราฟลูออไรด์ SiF 4 ที่ระเหยง่าย เมื่อถูกความร้อนจนถึงอุณหภูมิ 400-500 °C ซิลิคอนจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อสร้างไดออกไซด์ และกับคลอรีน โบรมีน และไอโอดีน ทำให้เกิดเป็นเตตราฮาไลด์ SiHal 4 ที่มีความผันผวนสูงที่สอดคล้องกัน ที่อุณหภูมิประมาณ 1,000°C ซิลิคอนจะทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนเพื่อสร้างไนไตรด์ Si 3 N 4 โดยมีโบรอน ซึ่งเป็นโบไรด์ที่มีความเสถียรทางความร้อนและทางเคมี SiB 3, SiB 6 และ SiB 12 ซิลิคอนไม่ทำปฏิกิริยาโดยตรงกับไฮโดรเจน
สำหรับการแกะสลักด้วยซิลิคอนนั้นมีการใช้ส่วนผสมของกรดไฮโดรฟลูออริกและกรดไนตริกกันอย่างแพร่หลาย
ทัศนคติต่อด่าง...
ซิลิคอนมีลักษณะเป็นสารประกอบที่มีสถานะออกซิเดชันที่ +4 หรือ -4

การเชื่อมต่อที่สำคัญที่สุด:

ซิลิคอนไดออกไซด์ SiO 2- (ซิลิคอนแอนไฮไดรด์) ...
...
กรดซิลิซิก- อ่อนแอ ไม่ละลายน้ำ เกิดขึ้นเมื่อเติมกรดลงในสารละลายซิลิเกตในรูปของเจล (สารคล้ายเจลาติน) H 4 SiO 4 (ออร์โธซิลิคอน) และ H 2 SiO 3 (เมตาซิลิคอนหรือซิลิคอน) มีอยู่ในสารละลายเท่านั้น และจะถูกแปลงเป็น SiO 2 อย่างถาวรเมื่อถูกความร้อนและทำให้แห้ง ผลลัพธ์ที่ได้คือผลิตภัณฑ์ที่มีรูพรุนที่เป็นของแข็ง ซิลิกาเจลมีพื้นผิวที่ได้รับการพัฒนาแล้วและใช้เป็นตัวดูดซับก๊าซ สารดูดความชื้น ตัวเร่งปฏิกิริยา และตัวพาตัวเร่งปฏิกิริยา
ซิลิเกต- เกลือของกรดซิลิซิกส่วนใหญ่ (ยกเว้นโซเดียมและโพแทสเซียมซิลิเกต) จะไม่ละลายในน้ำ คุณสมบัติ....
สารประกอบไฮโดรเจน- อะนาลอกของไฮโดรคาร์บอน ไซเลนสารประกอบที่อะตอมของซิลิคอนเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเดี่ยว แข็งแกร่งถ้าอะตอมของซิลิคอนเชื่อมต่อกันด้วยพันธะคู่ เช่นเดียวกับไฮโดรคาร์บอน สารประกอบเหล่านี้ก่อตัวเป็นโซ่และวงแหวน ไซเลนทั้งหมดสามารถจุดติดไฟได้เอง ก่อตัวเป็นส่วนผสมที่ระเบิดได้กับอากาศ และทำปฏิกิริยากับน้ำได้ง่าย

แอปพลิเคชัน:

ซิลิคอนมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในการผลิตโลหะผสมเพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้กับอลูมิเนียม ทองแดง และแมกนีเซียม และสำหรับการผลิตเฟอร์โรซิลิไซด์ ซึ่งมีความสำคัญในการผลิตเหล็กและเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ มีการใช้คริสตัลซิลิคอน พลังงานแสงอาทิตย์และอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ - ทรานซิสเตอร์และไดโอด ซิลิคอนยังทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตสารประกอบออร์กาโนซิลิคอนหรือไซลอกเซนที่ได้ในรูปของน้ำมัน สารหล่อลื่น พลาสติก และยางสังเคราะห์ สารประกอบซิลิกอนอนินทรีย์ถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีเซรามิกและแก้ว เป็นวัสดุฉนวนและเพียโซคริสตัล

สำหรับสิ่งมีชีวิตบางชนิด ซิลิคอนเป็นองค์ประกอบทางชีวภาพที่สำคัญ เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างรองรับในพืชและโครงกระดูกในสัตว์ ซิลิคอนมีความเข้มข้นในปริมาณมากโดยสิ่งมีชีวิตในทะเล - ไดอะตอม, เรดิโอลาเรียน, ฟองน้ำ ซิลิคอนจำนวนมากมีความเข้มข้นในหางม้าและธัญพืช โดยส่วนใหญ่อยู่ในวงศ์ย่อยของไม้ไผ่และข้าว รวมทั้งข้าวด้วย เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อมนุษย์ประกอบด้วยซิลิคอน (1-2)·10 -2% เนื้อเยื่อกระดูก - 17·10 -4% เลือด - 3.9 มก./ลิตร ซิลิคอนมากถึง 1 กรัมเข้าสู่ร่างกายมนุษย์พร้อมอาหารทุกวัน

อันโตนอฟ เอส.เอ็ม., โทมิลิน เค.จี.
มหาวิทยาลัยแห่งรัฐ HF Tyumen, 571 กลุ่ม

การแนะนำ

บทที่ 2 สารประกอบเคมีของคาร์บอน

2.1 อนุพันธ์ออกซิเจนของคาร์บอน

2.1.1 สถานะออกซิเดชัน +2

2.1.2 สถานะออกซิเดชัน +4

2.3 โลหะคาร์ไบด์

2.3.1 คาร์ไบด์ละลายได้ในน้ำและกรดเจือจาง

2.3.2 คาร์ไบด์ที่ไม่ละลายในน้ำและกรดเจือจาง

บทที่ 3 สารประกอบซิลิกอน

3.1 สารประกอบออกซิเจนของซิลิคอน

บรรณานุกรม

การแนะนำ

เคมีเป็นสาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ หัวข้อการศึกษาคือองค์ประกอบทางเคมี (อะตอม) สารเชิงซ้อนและซับซ้อน (โมเลกุล) ที่พวกมันก่อตัวขึ้น การเปลี่ยนแปลงของพวกมัน และกฎของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้

ตามคำจำกัดความ D.I. Mendeleev (1871) “เคมีในสภาวะสมัยใหม่... เรียกได้ว่าเป็นการศึกษาองค์ประกอบ”

ที่มาของคำว่า "เคมี" ยังไม่ชัดเจนนัก นักวิจัยหลายคนเชื่อว่ามาจากชื่อโบราณของอียิปต์ - Chemia (กรีก Chemia พบใน Plutarch) ซึ่งมาจาก "hem" หรือ "hame" - สีดำและหมายถึง "วิทยาศาสตร์ของโลกสีดำ" (อียิปต์) " วิทยาศาสตร์อียิปต์”

เคมีสมัยใหม่มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดเช่นเดียวกับเรื่องอื่นๆ วิทยาศาสตร์ธรรมชาติและกับทุกภาคส่วนของเศรษฐกิจของประเทศ

คุณสมบัติด้านคุณภาพ รูปแบบทางเคมีการเคลื่อนไหวของสสาร และการแปรเปลี่ยนไปสู่การเคลื่อนไหวรูปแบบอื่นนั้นถูกกำหนดโดยความเก่งกาจของวิทยาศาสตร์เคมีและความเชื่อมโยงกับสาขาวิชาความรู้ที่ศึกษาการเคลื่อนไหวทั้งรูปแบบล่างและสูงกว่า ความรู้เกี่ยวกับรูปแบบทางเคมีของการเคลื่อนที่ของสสารช่วยเพิ่มคุณค่าให้กับคำสอนทั่วไปเกี่ยวกับการพัฒนาของธรรมชาติ วิวัฒนาการของสสารในจักรวาล และมีส่วนช่วยในการสร้างภาพวัตถุนิยมแบบองค์รวมของโลก การสัมผัสทางเคมีกับวิทยาศาสตร์อื่นทำให้เกิดการเจาะทะลุซึ่งกันและกันในด้านใดด้านหนึ่ง ดังนั้นขอบเขตของการเปลี่ยนแปลงระหว่างเคมีและฟิสิกส์จึงแสดงด้วยเคมีเชิงฟิสิกส์และฟิสิกส์เคมี ระหว่างเคมีและชีววิทยา เคมีและธรณีวิทยา พื้นที่ชายแดนพิเศษเกิดขึ้น - ธรณีเคมี ชีวเคมี ชีวธรณีเคมี อณูชีววิทยา กฎเคมีที่สำคัญที่สุดได้รับการกำหนดในภาษาคณิตศาสตร์ และเคมีเชิงทฤษฎีไม่สามารถพัฒนาได้หากไม่มีคณิตศาสตร์ เคมีมีและยังคงมีอิทธิพลต่อการพัฒนาของปรัชญา และตัวมันเองก็ได้มีประสบการณ์และกำลังประสบกับอิทธิพลของมันด้วย

ในอดีต เคมีสองสาขาหลักได้พัฒนาขึ้น: เคมีอนินทรีย์ซึ่งศึกษาองค์ประกอบทางเคมีเป็นหลักและสารเชิงซ้อนและซับซ้อนที่พวกมันก่อตัว (ยกเว้นสารประกอบคาร์บอน) และเคมีอินทรีย์ หัวข้อคือการศึกษาสารประกอบคาร์บอนกับองค์ประกอบอื่น ๆ (สารอินทรีย์).

จนถึงปลายศตวรรษที่ 18 คำว่า "เคมีอนินทรีย์" และ "เคมีอินทรีย์" บ่งชี้เฉพาะแหล่งที่มาของ "อาณาจักร" แห่งธรรมชาติ (แร่ พืช หรือสัตว์) สารประกอบบางชนิดเท่านั้น ตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 ข้อกำหนดเหล่านี้มีไว้เพื่อบ่งชี้ถึงการมีอยู่หรือไม่มีคาร์บอนในสารที่กำหนด จากนั้นพวกเขาก็ได้รับความหมายใหม่ที่กว้างขึ้น เคมีอนินทรีย์มีการติดต่อกับธรณีเคมีเป็นหลัก จากนั้นจึงติดต่อกับแร่วิทยาและธรณีวิทยา เช่น ด้วยศาสตร์แห่งธรรมชาติอนินทรีย์ เคมีอินทรีย์เป็นสาขาหนึ่งของเคมีที่ศึกษาสารประกอบคาร์บอนหลากหลายชนิดจนถึงสารไบโอโพลีเมอร์ที่ซับซ้อนที่สุด ผ่านเคมีอินทรีย์และชีวอินทรีย์ เคมีมีพรมแดนติดกับชีวเคมีและชีววิทยาเพิ่มเติม เช่น ด้วยศาสตร์อันครบถ้วนเกี่ยวกับธรรมชาติที่มีชีวิต ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างอนินทรีย์และ เคมีอินทรีย์คือพื้นที่ของสารประกอบออร์กาโนเอลิเมนต์

ในวิชาเคมี แนวคิดเกี่ยวกับ ระดับโครงสร้างการจัดระเบียบของเรื่อง ภาวะแทรกซ้อนของสารเริ่มต้นจากระดับต่ำสุดของอะตอม ผ่านขั้นตอนของโมเลกุล โมเลกุลขนาดใหญ่ หรือสารประกอบโมเลกุลสูง (โพลีเมอร์) จากนั้นจึงผ่านระหว่างโมเลกุล (เชิงซ้อน คลาเทรต คาทีแนน) ในที่สุดโครงสร้างมหภาคที่หลากหลาย (คริสตัล ไมเซลล์) จนถึงการก่อตัวแบบไม่สัมพันธ์กันแบบไม่มีกำหนด สาขาวิชาที่เกี่ยวข้องค่อยๆ ปรากฏและแยกออกจากกัน: เคมีของสารประกอบเชิงซ้อน โพลีเมอร์ เคมีคริสตัล การศึกษาระบบการกระจายตัวและปรากฏการณ์พื้นผิว โลหะผสม ฯลฯ

ศึกษาวัตถุและปรากฏการณ์ทางเคมีโดยใช้วิธีทางกายภาพ สร้างรูปแบบการเปลี่ยนแปลงทางเคมีโดยอาศัย หลักการทั่วไปฟิสิกส์เป็นพื้นฐาน เคมีกายภาพ. สาขาวิชาเคมีนี้มีจำนวนส่วนใหญ่ สาขาวิชาอิสระ: อุณหพลศาสตร์เคมี จลนศาสตร์เคมี ไฟฟ้าเคมี เคมีคอลลอยด์ เคมีควอนตัม และการศึกษาโครงสร้างและคุณสมบัติของโมเลกุล ไอออน อนุมูล เคมีรังสี เคมีแสง การศึกษาการเร่งปฏิกิริยา สมดุลเคมีสารละลาย ฯลฯ เคมีวิเคราะห์มีลักษณะที่เป็นอิสระ , วิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในทุกสาขาเคมีและอุตสาหกรรมเคมี ในด้านการประยุกต์ใช้เคมีในทางปฏิบัติ วิทยาศาสตร์และสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ เช่น เทคโนโลยีเคมีที่มีสาขาต่างๆ มากมาย เช่น โลหะวิทยา เคมีเกษตร เคมียา เคมีนิติเวช ฯลฯ ได้เกิดขึ้น

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น เคมีจะตรวจสอบองค์ประกอบทางเคมีและสสารที่พวกมันก่อตัว รวมถึงกฎที่ควบคุมการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ด้านหนึ่งเหล่านี้ (กล่าวคือ สารประกอบเคมีขึ้นอยู่กับซิลิคอนและคาร์บอน) และผมจะได้รับการพิจารณาในงานนี้

บทที่ 1 องค์ประกอบทางเคมีของซิลิคอนและคาร์บอน

1.1 ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับคาร์บอนและซิลิคอน

คาร์บอน (C) และซิลิคอน (Si) เป็นสมาชิกของกลุ่ม IVA

คาร์บอนไม่ใช่องค์ประกอบทั่วไป อย่างไรก็ตามเรื่องนี้ ความสำคัญของมันก็ยิ่งใหญ่มาก คาร์บอนเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลก เป็นส่วนหนึ่งของคาร์บอเนตที่พบได้ทั่วไปในธรรมชาติ (Ca, Zn, Mg, Fe ฯลฯ) มีอยู่ในบรรยากาศในรูปของ CO 2 และพบอยู่ในรูปแบบ ถ่านหินธรรมชาติ(กราไฟท์อสัณฐาน) น้ำมันและ ก๊าซธรรมชาติเช่นเดียวกับสารธรรมดา (เพชร, กราไฟท์)

ซิลิคอนตามความอุดมสมบูรณ์ค่ะ เปลือกโลกอันดับที่สอง (รองจากออกซิเจน) หากคาร์บอนเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต ซิลิคอนก็เป็นพื้นฐานของเปลือกโลก พบได้ในซิลิเกตหลากหลายชนิด (รูปที่ 4) และอะลูมิโนซิลิเกตทราย

ซิลิคอนอสัณฐานเป็นผงสีน้ำตาล อย่างหลังหาได้ง่ายในสถานะผลึกในรูปของผลึกแข็งสีเทาแต่ค่อนข้างเปราะ ผลึกซิลิคอนเป็นสารกึ่งตัวนำ

ตารางที่ 1. ข้อมูลทางเคมีทั่วไปเกี่ยวกับคาร์บอนและซิลิคอน

การเปลี่ยนแปลงของคาร์บอนที่คงตัวที่อุณหภูมิปกติ คือ กราไฟท์ จะมีมวลไขมันทึบแสงสีเทา เพชรเป็นสสารที่แข็งที่สุดในโลก - ไม่มีสีและโปร่งใส โครงสร้างผลึกของกราไฟท์และเพชรแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 โครงสร้างเพชร (a); โครงสร้างกราไฟท์ (b)

คาร์บอนและซิลิคอนมีอนุพันธ์เฉพาะของตัวเอง

ตารางที่ 2. อนุพันธ์ทั่วไปของคาร์บอนและซิลิคอน

1.2 การเตรียม คุณสมบัติทางเคมี และการใช้สารเชิงเดี่ยว

ซิลิคอนได้มาจากการลดออกไซด์ด้วยคาร์บอน เพื่อให้ได้สถานะที่บริสุทธิ์เป็นพิเศษหลังจากการรีดักชัน สารจะถูกถ่ายโอนไปยังเตตราคลอไรด์และรีดิวซ์อีกครั้ง (ด้วยไฮโดรเจน) จากนั้นนำไปหลอมเป็นแท่งและนำไปทำให้บริสุทธิ์โดยใช้วิธีการหลอมแบบโซน แท่งโลหะถูกให้ความร้อนที่ปลายด้านหนึ่งเพื่อให้เกิดโซนของโลหะหลอมเหลวขึ้น เมื่อโซนเคลื่อนไปยังปลายอีกด้านของแท่งโลหะ สิ่งเจือปนซึ่งละลายในโลหะหลอมเหลวได้ดีกว่าในโลหะแข็งจะถูกกำจัดออก และด้วยเหตุนี้โลหะจึงได้รับการทำความสะอาด

คาร์บอนมีความเฉื่อย แต่ที่อุณหภูมิสูงมาก (ในสถานะอสัณฐาน) คาร์บอนจะทำปฏิกิริยากับโลหะส่วนใหญ่เพื่อก่อตัว โซลูชั่นที่มั่นคงหรือคาร์ไบด์ (CaC 2, Fe 3 C เป็นต้น) รวมถึงเมทัลลอยด์หลายชนิด เช่น

2C+ Ca = CaC 2, C + 3Fe = Fe 3 C,

ซิลิคอนมีปฏิกิริยามากขึ้น มันทำปฏิกิริยากับฟลูออรีนอยู่แล้วที่อุณหภูมิปกติ: Si+2F 2 = SiF 4

ซิลิคอนยังมีความสัมพันธ์กับออกซิเจนสูงมาก:

ปฏิกิริยากับคลอรีนและซัลเฟอร์เกิดขึ้นที่ประมาณ 500 K ที่อุณหภูมิสูงมาก ซิลิคอนจะทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนและคาร์บอน:

ซิลิคอนไม่มีปฏิกิริยาโดยตรงกับไฮโดรเจน ซิลิคอนละลายในด่าง:

ศรี+2NaOH+H 2 0=นา 2 Si0 3 +2H 2

กรดอื่นที่ไม่ใช่กรดไฮโดรฟลูออริกจะไม่มีผลกระทบต่อมัน มีปฏิกิริยากับ HF

ศรี+6HF=เอช 2 +2H 2.

คาร์บอนในองค์ประกอบ ถ่านหินต่างๆ, น้ำมัน, ธรรมชาติ (ส่วนใหญ่เป็น CH4) รวมถึงก๊าซที่ผลิตขึ้นเองซึ่งเป็นฐานเชื้อเพลิงที่สำคัญที่สุดของโลกของเรา

คำอธิบายเปรียบเทียบโดยย่อขององค์ประกอบคาร์บอนและซิลิคอนแสดงไว้ในตารางที่ 6

ตารางที่ 6

ลักษณะเปรียบเทียบคาร์บอนและซิลิคอน

เกณฑ์การเปรียบเทียบ	คาร์บอน-ซี	ซิลิคอน-ศรี
ตำแหน่งในตารางธาตุ องค์ประกอบทางเคมี	, ช่วงที่ 2, กลุ่ม IV, กลุ่มย่อยหลัก	, ช่วงที่ 3, กลุ่ม IV, กลุ่มย่อยหลัก
การจัดเรียงอิเล็กตรอนของอะตอม
ความเป็นไปได้ของความจุ	II – อยู่ในสภาพนิ่ง IV – อยู่ในสภาพตื่นเต้น
สถานะออกซิเดชันที่เป็นไปได้	, , , , ,	,
ออกไซด์ที่สูงขึ้น	,เป็นกรด	,เป็นกรด
ไฮดรอกไซด์ที่สูงขึ้น	– กรดอ่อนไม่เสถียร	() หรือ – กรดอ่อน มีโครงสร้างเป็นโพลีเมอร์
การเชื่อมต่อไฮโดรเจน	– มีเทน (ไฮโดรคาร์บอน)	– ไซเลนไม่เสถียร

คาร์บอน. องค์ประกอบของคาร์บอนมีลักษณะเฉพาะโดยการจัดสรร คาร์บอนมีอยู่ในรูปของสารธรรมดาๆ ต่อไปนี้: เพชร กราไฟต์ คาร์ไบน์ ฟูลเลอรีน ซึ่งมีเพียงกราไฟท์เท่านั้นที่มีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ ถ่านหินและเขม่าถือได้ว่าเป็นกราไฟท์ชนิดอสัณฐาน

กราไฟท์เป็นวัสดุทนไฟ มีความผันผวนเล็กน้อย มีปฏิกิริยาเฉื่อยทางเคมีที่อุณหภูมิปกติ และเป็นสารเนื้ออ่อนที่ทึบแสงซึ่งนำกระแสไฟฟ้าได้น้อย โครงสร้างของกราไฟท์เป็นแบบชั้นๆ

Alamaz เป็นสารที่มีความแข็งมาก ไม่เฉื่อยทางเคมี (สูงถึง 900 °C) ไม่นำกระแสไฟฟ้า และนำความร้อนได้ไม่ดี โครงสร้างของเพชรเป็นแบบจัตุรมุข (แต่ละอะตอมในจัตุรมุขล้อมรอบด้วยอะตอมสี่อะตอม ฯลฯ ) ดังนั้นเพชรจึงเป็นโพลีเมอร์ที่ง่ายที่สุดซึ่งมีโมเลกุลขนาดใหญ่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนเท่านั้น

คาร์ไบน์มีโครงสร้างเชิงเส้น ( – คาร์ไบน์, โพลีอาย) หรือ ( – คาร์ไบน์, โพลีอีน) เป็นผงสีดำและมีคุณสมบัติเป็นสารกึ่งตัวนำ ภายใต้อิทธิพลของแสง ค่าการนำไฟฟ้าของคาร์ไบน์จะเพิ่มขึ้นและที่อุณหภูมิ คาร์ไบน์กลายเป็นกราไฟท์ มีฤทธิ์ทางเคมีมากกว่ากราไฟท์ สังเคราะห์ขึ้นในช่วงต้นทศวรรษที่ 60 ของศตวรรษที่ 20 และต่อมาถูกค้นพบในอุกกาบาตบางชนิด

ฟูลเลอรีนเป็นการดัดแปลงแบบ allotropic ของคาร์บอนที่เกิดจากโมเลกุลที่มีโครงสร้างประเภท "ฟุตบอล" โมเลกุลและฟูลเลอรีนอื่นๆ ถูกสังเคราะห์ ฟูลเลอรีนทั้งหมดเป็นโครงสร้างปิดของอะตอมคาร์บอนในสถานะลูกผสม พันธะอิเล็กตรอนที่ไม่ถูกไฮบริดจะถูกแยกส่วนเช่นเดียวกับในสารประกอบอะโรมาติก ผลึกฟูลเลอรีนเป็นประเภทโมเลกุล

ซิลิคอน. ซิลิคอนไม่ได้มีลักษณะเฉพาะด้วยพันธะ ไม่ใช่เรื่องปกติที่จะมีอยู่ในสถานะไฮบริด ดังนั้นจึงมีการดัดแปลงซิลิคอนแบบ allotropic ที่เสถียรเพียงครั้งเดียวเท่านั้น ซึ่งเป็นโครงตาข่ายคริสตัลซึ่งคล้ายกับเพชร ซิลิคอนมีความแข็ง (ตามสเกล Mohs ความแข็งคือ 7) ทนไฟ ( ) สารที่เปราะบางมากที่มีสีเทาเข้มและมีเงาโลหะภายใต้สภาวะมาตรฐาน - เซมิคอนดักเตอร์ กิจกรรมทางเคมีขึ้นอยู่กับขนาดของผลึก (ผลึกขนาดใหญ่จะมีฤทธิ์น้อยกว่าอสัณฐาน)

ปฏิกิริยาของคาร์บอนขึ้นอยู่กับการดัดแปลงแบบ allotropic คาร์บอนในรูปของเพชรและกราไฟต์ค่อนข้างเฉื่อย ทนทานต่อกรดและด่าง ซึ่งทำให้สามารถสร้างเบ้าหลอม อิเล็กโทรด ฯลฯ จากกราไฟท์ได้ คาร์บอนมีปฏิกิริยาที่สูงกว่าในรูปของถ่านหินและเขม่า

ผลึกซิลิคอนค่อนข้างเฉื่อยในรูปแบบอสัณฐานจะมีฤทธิ์มากกว่า

ปฏิกิริยาประเภทหลักที่สะท้อนออกมา คุณสมบัติทางเคมีคาร์บอนและซิลิคอนแสดงไว้ในตารางที่ 7

ตารางที่ 7

คุณสมบัติทางเคมีพื้นฐานของคาร์บอนและซิลิคอน

ปฏิกิริยากับ	คาร์บอน	ปฏิกิริยากับ	ซิลิคอน
สารง่ายๆ	ออกซิเจน		ออกซิเจน
ฮาโลเจน		ฮาโลเจน
สีเทา		คาร์บอน
ไฮโดรเจน		ไฮโดรเจน	ไม่ตอบสนอง
โลหะ		โลหะ
สารที่ซับซ้อน	ออกไซด์ของโลหะ		ด่าง
ไอน้ำ		กรด	ไม่ตอบสนอง
กรด

วัสดุประสาน

วัสดุประสาน – วัสดุก่อสร้างแร่หรืออินทรีย์ที่ใช้ทำคอนกรีตและยึดแต่ละองค์ประกอบ โครงสร้างอาคาร, กันซึม ฯลฯ.

สารยึดเกาะแร่(เอ็มวีเอ็ม)– วัสดุที่เป็นผงบดละเอียด (ซีเมนต์ ยิปซั่ม ปูนขาว ฯลฯ) ซึ่งเมื่อผสมกับน้ำ (ในบางกรณีอาจมีสารละลายเกลือ กรด ด่าง) ก่อตัวเป็นพลาสติก มวลที่ใช้การได้ซึ่งจะแข็งตัวเป็นวัตถุคล้ายหินที่ทนทานและยึดเกาะ อนุภาคของมวลรวมที่เป็นของแข็งและการเสริมแรงเป็นมวลรวมเสาหิน

การแข็งตัวของ MVM เกิดขึ้นเนื่องจากกระบวนการละลาย การก่อตัวของสารละลายอิ่มตัวยวดยิ่ง และมวลคอลลอยด์ ส่วนหลังตกผลึกบางส่วนหรือทั้งหมด

การจำแนกประเภท MVM:

1. วัสดุยึดเกาะไฮดรอลิก:

เมื่อผสมกับน้ำ (ผสม) จะแข็งตัวและยังคงรักษาหรือเพิ่มความแข็งแรงในน้ำต่อไป ซึ่งรวมถึงซีเมนต์ต่างๆ และปูนขาวไฮดรอลิก เมื่อปูนขาวไฮดรอลิกแข็งตัว CaO จะทำปฏิกิริยากับน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ และผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจะตกผลึก ใช้ในการก่อสร้างโครงสร้างเหนือพื้นดิน ใต้ดิน และไฮดรอลิกที่ต้องสัมผัสกับน้ำอย่างต่อเนื่อง

2. สารยึดเกาะอากาศ:

เมื่อผสมกับน้ำจะแข็งตัวและคงความแรงไว้ในอากาศเท่านั้น ซึ่งรวมถึงปูนขาวมวลเบา ยิปซั่ม-แอนไฮไดรต์ และสารยึดเกาะมวลเบาแมกนีเซีย

3. สารยึดเกาะทนกรด:

ประกอบด้วยซีเมนต์ทนกรดเป็นส่วนใหญ่ที่มีส่วนผสมของทรายควอทซ์บดละเอียดและ; ตามกฎแล้วพวกเขาจะถูกปิดผนึกด้วยสารละลายโซเดียมหรือโพแทสเซียมซิลิเกตที่เป็นน้ำและยังคงรักษาความแข็งแรงไว้เป็นเวลานานเมื่อสัมผัสกับกรด ในระหว่างการชุบแข็งจะเกิดปฏิกิริยาขึ้น ใช้สำหรับการผลิตสีโป๊ว ปูน และคอนกรีตทนกรดในการก่อสร้างโรงงานเคมี

4. สารยึดเกาะที่แข็งตัวด้วยหม้อนึ่งความดัน:

ประกอบด้วยสารยึดเกาะแคลเซียมซิลิเกตและแคลเซียมเนฟีลีน (ปูนขาว ทรายควอทซ์ ตะกอนเนฟีลีน) และแข็งตัวเมื่อแปรรูปในหม้อนึ่งความดัน (6-10 ชั่วโมง แรงดันไอน้ำ 0.9-1.3 MPa) สิ่งเหล่านี้ยังรวมถึงซีเมนต์ปอร์ตแลนด์แบบทรายและสารยึดเกาะอื่นๆ ที่มีปูนขาว เถ้า และตะกอนที่มีฤทธิ์ต่ำ ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์คอนกรีตซิลิเกต (บล็อก อิฐปูนทราย ฯลฯ)

5. สารยึดเกาะฟอสเฟต:

ประกอบด้วยซีเมนต์พิเศษ พวกเขาถูกผนึกด้วยกรดฟอสฟอริกเพื่อสร้างมวลพลาสติกที่ค่อยๆ แข็งตัวเป็นวัตถุเสาหินและคงความแข็งแรงไว้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 °C โดยปกติจะใช้ไททาโนฟอสเฟต, ซิงค์ฟอสเฟต, อลูมิโนฟอสเฟตและซีเมนต์อื่น ๆ ใช้สำหรับการผลิตมวลบุผิวทนไฟและสารเคลือบหลุมร่องฟันสำหรับการปกป้องชิ้นส่วนและโครงสร้างโลหะที่อุณหภูมิสูงในการผลิตคอนกรีตทนไฟ ฯลฯ

สารยึดเกาะอินทรีย์(โอบีเอ็ม)– สารที่มีต้นกำเนิดอินทรีย์ที่สามารถเปลี่ยนจากสถานะพลาสติกไปเป็นสถานะของแข็งหรือความเป็นพลาสติกต่ำอันเป็นผลมาจากการเกิดพอลิเมอไรเซชันหรือโพลีคอนเดนเซชัน

เมื่อเปรียบเทียบกับ MVM พวกมันจะเปราะน้อยกว่าและมีความต้านทานแรงดึงมากกว่า ซึ่งรวมถึงผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการกลั่นน้ำมัน (แอสฟัลต์ น้ำมันดิน) ผลิตภัณฑ์ การสลายตัวด้วยความร้อนไม้ (ทาร์) รวมถึงโพลีเอสเตอร์เทอร์โมเซตติงสังเคราะห์ อีพอกซี เรซินฟีนอลฟอร์มาลดีไฮด์ ใช้ในการก่อสร้างถนน สะพาน พื้น สถานที่ผลิต, วัสดุมุงหลังคาแบบม้วน, แอสฟัลต์โพลีเมอร์คอนกรีต ฯลฯ

สไลด์ 2

อยู่ในธรรมชาติ

ในบรรดาองค์ประกอบทางเคมีมากมายซึ่งหากปราศจากสิ่งมีชีวิตบนโลกก็เป็นไปไม่ได้ คาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก คาร์บอนมากกว่า 99% ในบรรยากาศอยู่ในรูปแบบ คาร์บอนไดออกไซด์. คาร์บอนประมาณ 97% ในมหาสมุทรมีอยู่ในรูปแบบที่ละลาย () และในเปลือกโลก - อยู่ในรูปแบบของแร่ธาตุ ธาตุคาร์บอนมีอยู่ในชั้นบรรยากาศในปริมาณเล็กน้อยในรูปของกราไฟท์และเพชร และในดินในรูปของถ่าน

สไลด์ 3

ตำแหน่งใน PSHE ลักษณะทั่วไปขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยคาร์บอน

กลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่ 4 ของตารางธาตุของ D.I. Mendeleev ประกอบด้วยธาตุ 5 ชนิด ได้แก่ คาร์บอน ซิลิคอน เจอร์เมเนียม ดีบุก และตะกั่ว เนื่องจากรัศมีของอะตอมเพิ่มขึ้นจากคาร์บอนเพื่อนำไปสู่ขนาดของอะตอมเพิ่มขึ้นความสามารถในการยึดเกาะอิเล็กตรอนและด้วยเหตุนี้คุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะจึงลดลงและความสะดวกในการให้อิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้น .

สไลด์ 4

วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์

ในสภาวะปกติองค์ประกอบของกลุ่มย่อยนี้จะมีความจุเท่ากับ 2 เมื่อเปลี่ยนเป็นสถานะที่ตื่นเต้นพร้อมกับการเปลี่ยนหนึ่งใน s - อิเล็กตรอนของชั้นนอกเป็นเซลล์อิสระของ p - ระดับย่อยของเดียวกัน ระดับอิเล็กตรอนทั้งหมดของชั้นนอกจะกลายเป็น unpaired และความจุเพิ่มขึ้นเป็น 4

สไลด์ 5

วิธีการผลิต: ห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรม

คาร์บอน การเผาไหม้มีเทนที่ไม่สมบูรณ์: CH4 + O2 = C + 2H2O คาร์บอนมอนอกไซด์ (II) ในอุตสาหกรรม: คาร์บอนมอนอกไซด์ (II) ผลิตในเตาเผาพิเศษที่เรียกว่าเครื่องกำเนิดก๊าซอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาต่อเนื่องสองครั้ง ในส่วนล่างของเครื่องกำเนิดก๊าซซึ่งมีออกซิเจนเพียงพอ จะเกิดการเผาไหม้ถ่านหินโดยสมบูรณ์และเกิดคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV): C + O2 = CO2 + 402 kJ

สไลด์ 6

เมื่อคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) เคลื่อนจากล่างขึ้นบน จะสัมผัสกับถ่านหินร้อน: CO2 + C = CO – 175 kJ ก๊าซที่ได้ประกอบด้วยไนโตรเจนอิสระและคาร์บอนมอนอกไซด์ (II) ส่วนผสมนี้เรียกว่าแก๊สเจเนอเรเตอร์ ในเครื่องกำเนิดก๊าซ บางครั้งไอน้ำจะถูกเป่าผ่านถ่านหินร้อน: C + H2O = CO + H2 – Q, “CO + H2” - ก๊าซน้ำ ในห้องปฏิบัติการ: ออกฤทธิ์กับกรดฟอร์มิกด้วยกรดซัลฟิวริกเข้มข้นซึ่งจับกับน้ำ: HCOOH  H2O + CO

สไลด์ 7

คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) ในอุตสาหกรรม: ผลพลอยได้จากการผลิตปูนขาว: CaCO3 CaO + CO2 ในห้องปฏิบัติการ: เมื่อกรดทำปฏิกิริยากับชอล์กหรือหินอ่อน: CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2+ H2O คาร์ไบด์ คาร์ไบด์ผลิตโดยการเผาโลหะหรือออกไซด์ของโลหะด้วยถ่านหิน

สไลด์ 8

กรดคาร์บอนิกเตรียมโดยการละลายคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) ในน้ำ เนื่องจากกรดคาร์บอนิกเป็นสารประกอบที่อ่อนแอมาก ปฏิกิริยานี้จึงสามารถย้อนกลับได้: CO2 + H2O H2CO3 ซิลิคอนในอุตสาหกรรม: เมื่อให้ความร้อนส่วนผสมของทรายและถ่านหิน: 2C + SiO2Si + 2CO ในห้องปฏิบัติการ: เมื่อส่วนผสมของทรายบริสุทธิ์ทำปฏิกิริยากับผงแมกนีเซียม: 2Mg + SiO2  2MgO + Si

สไลด์ 9

กรดซิลิซิกได้มาจากการกระทำของกรดกับสารละลายของเกลือ ในเวลาเดียวกัน มันจะตกตะกอนในรูปของตะกอนที่เป็นวุ้น: Na2SiO3 + HCl  2NaCl + H2SiO3 2H+ + SiO32- H2SiO3

สไลด์ 10

การดัดแปลงคาร์บอนแบบ Allotropic

คาร์บอนมีอยู่ในการดัดแปลงแบบ allotropic สามแบบ: เพชร กราไฟท์ และคาร์ไบน์

สไลด์ 11

กราไฟท์

กราไฟท์แบบอ่อนมีโครงสร้างเป็นชั้นๆ ทึบแสงสีเทาพร้อมเงาเมทัลลิก ดำเนินการได้ค่อนข้างดี ไฟฟ้าเนื่องจากการมีอยู่ของอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ ลื่นเมื่อสัมผัส หนึ่งในสิ่งที่อ่อนที่สุดในบรรดาของแข็ง รูปที่ 2 แบบจำลองของตะแกรงกราไฟท์

สไลด์ 12

เพชร.

เพชรเป็นสารธรรมชาติที่แข็งที่สุด คริสตัลเพชรมีมูลค่าสูงทั้งในฐานะวัสดุทางเทคนิคและของประดับตกแต่งอันล้ำค่า เพชรที่ขัดเงาอย่างดีก็คือเพชร เมื่อหักเหรังสีแสงจะส่องประกายด้วยสีรุ้งที่บริสุทธิ์และสดใส เพชรที่ใหญ่ที่สุดที่เคยพบ หนัก 602 กรัม มีความยาว 11 ซม. กว้าง 5 ซม. สูง 6 ซม. เพชรเม็ดนี้ค้นพบในปี 1905 และมีชื่อว่า “คาลเลียน” รูปที่ 1 โมเดล Diamond Lattice

สไลด์ 13

คาร์ไบน์และมิเรอร์คาร์บอน

Carbyne เป็นผงสีดำลึกสลับกับอนุภาคขนาดใหญ่กว่า คาร์ไบน์เป็นธาตุคาร์บอนที่มีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์มากที่สุด กระจกคาร์บอนมีโครงสร้างเป็นชั้นๆ หนึ่งใน คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดกระจกคาร์บอน (ยกเว้นความแข็ง ความต้านทานต่อ อุณหภูมิสูงฯลฯ ) - ความเข้ากันได้ทางชีวภาพกับเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต

สไลด์ 14

คุณสมบัติทางเคมี.

อัลคาลิสเปลี่ยนซิลิคอนเป็นเกลือของกรดซิลิซิกด้วยการปล่อยไฮโดรเจน: Si + 2KOH + H2O = K2Si03 + 2H2 คาร์บอนและซิลิคอนทำปฏิกิริยากับน้ำที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น: C + H2O ‚ CO + H2 Si + 3H2O = H2SiO3 + 2H2 คาร์บอน ไม่เหมือน ซิลิคอนทำปฏิกิริยาโดยตรงกับไฮโดรเจน: C + 2H2 = CH4

สไลด์ 15

คาร์ไบด์

สารประกอบของคาร์บอนกับโลหะและองค์ประกอบอื่นๆ ที่มีอิเล็กโทรบวกสัมพันธ์กับคาร์บอนเรียกว่าคาร์ไบด์ เมื่ออะลูมิเนียมคาร์ไบด์ทำปฏิกิริยากับน้ำ จะเกิดมีเทน Al4C3 + 12H2O = 4Al (OH)3 + 3CH4 เมื่อแคลเซียมคาร์ไบด์ทำปฏิกิริยากับน้ำ จะเกิดอะเซทิลีนขึ้น: CaC2 + 2H2O = Ca (OH)2 + C2H2

ลักษณะองค์ประกอบ

14 ศรี 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2

ไอโซโทป: 28 ศรี (92.27%); 29 ศรี (4.68%); 30 ศรี (3.05%)

ซิลิคอนเป็นองค์ประกอบที่มีมากเป็นอันดับสองในเปลือกโลก รองจากออกซิเจน (27.6% โดยมวล) ไม่พบในสถานะอิสระโดยธรรมชาติ โดยส่วนใหญ่พบอยู่ในรูปของ SiO 2 หรือซิลิเกต

สารประกอบศรีเป็นพิษ การสูดดมอนุภาคขนาดเล็กของ SiO 2 และสารประกอบซิลิกอนอื่น ๆ (เช่นแร่ใยหิน) ทำให้เกิดโรคที่เป็นอันตราย - ซิลิโคซิส

ในสถานะพื้น อะตอมของซิลิคอนมีวาเลนซ์ = II และในสถานะตื่นเต้น = IV

สถานะออกซิเดชันที่เสถียรที่สุดของ Si คือ +4 ในสารประกอบที่มีโลหะ (ซิลิไซด์) S.O. -4.

วิธีการรับซิลิคอน

ที่พบมากที่สุด สารประกอบธรรมชาติซิลิคอน คือ ซิลิกา (ซิลิคอนไดออกไซด์) SiO 2 . เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตซิลิคอน

1) การลด SiO 2 ด้วยคาร์บอนในเตาอาร์คที่ 1800 "C: SiO 2 + 2C = Si + 2CO

2) ได้รับ Si ที่มีความบริสุทธิ์สูงจากผลิตภัณฑ์ทางเทคนิคตามโครงการ:

ก) Si → SiCl 2 → Si

b) Si → Mg 2 Si → SiH 4 → Si

คุณสมบัติทางกายภาพของซิลิคอน การดัดแปลงซิลิคอนแบบ Allotropic

1) ผลึกซิลิคอน - สารสีเทาเงินที่มีความเงาของโลหะ, โครงตาข่ายคริสตัลชนิดเพชร MP 1415"C จุดเดือด 3249"C ความหนาแน่น 2.33 g/cm3; เป็นสารกึ่งตัวนำ

2) ซิลิคอนอสัณฐาน - ผงสีน้ำตาล

คุณสมบัติทางเคมีของซิลิคอน

ในปฏิกิริยาส่วนใหญ่ Si ทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์:

ที่ อุณหภูมิต่ำซิลิคอนเป็นสารเฉื่อยทางเคมี เมื่อถูกความร้อน ปฏิกิริยาของมันจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

1. ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่อุณหภูมิสูงกว่า 400°C:

Si + O 2 = SiO 2 ซิลิคอนออกไซด์

2. ทำปฏิกิริยากับฟลูออรีนแล้วที่อุณหภูมิห้อง:

Si + 2F 2 = SiF 4 ซิลิคอนเตตราฟลูออไรด์

3. ปฏิกิริยากับฮาโลเจนอื่นๆ เกิดขึ้นที่อุณหภูมิ = 300 - 500°C

ศรี + 2 ฮัล 2 = ซีฮาล 4

4. เมื่อไอกำมะถันที่อุณหภูมิ 600°C จะเกิดซัลไฟด์:

5. ปฏิกิริยากับไนโตรเจนเกิดขึ้นเหนือ 1,000°C:

3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 ซิลิคอนไนไตรด์

6. ที่อุณหภูมิ = 1150°C ทำปฏิกิริยากับคาร์บอน:

SiO 2 + 3C = SiC + 2CO

คาร์บอรันดัมมีความแข็งใกล้เคียงกับเพชร

7. ซิลิคอนไม่ทำปฏิกิริยาโดยตรงกับไฮโดรเจน

8. ซิลิคอนทนทานต่อกรด ทำปฏิกิริยาเฉพาะกับส่วนผสมของกรดไนตริกและกรดไฮโดรฟลูออริก (ไฮโดรฟลูออริก):

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

9. ทำปฏิกิริยากับสารละลายอัลคาไลเพื่อสร้างซิลิเกตและปล่อยไฮโดรเจน:

ศรี + 2NaOH + H 2 O = นา 2 SiO 3 + 2H 2

10. คุณสมบัติการบูรณะซิลิคอนใช้ในการแยกโลหะออกจากออกไซด์:

2MgO = ศรี = 2Mg + SiO 2

ในการทำปฏิกิริยากับโลหะ Si เป็นตัวออกซิไดซ์:

ซิลิคอนก่อตัวเป็นซิลิไซด์ด้วยโลหะ s และโลหะ d ส่วนใหญ่

องค์ประกอบของซิลิไซด์ของโลหะที่กำหนดอาจแตกต่างกันไป (ตัวอย่างเช่น FeSi และ FeSi 2 ; Ni 2 Si และ NiSi 2 .) หนึ่งในซิลิไซด์ที่รู้จักกันดีที่สุดคือแมกนีเซียมซิลิไซด์ซึ่งสามารถได้มาจากปฏิกิริยาโดยตรงของสารง่าย ๆ:

2มก. + ศรี = มก. 2 ศรี

ไซเลน (โมโนไซเลน) SiH 4

ไซเลน (ไฮโดรเจนซิลิกา) Si n H 2n + 2, (เทียบกับอัลเคน) โดยที่ n = 1-8 ไซเลนเป็นอะนาลอกของอัลเคนซึ่งแตกต่างไปจากความไม่เสถียรของโซ่ -Si-Si-

Monosilane SiH 4 เป็นก๊าซไม่มีสีมีกลิ่นอันไม่พึงประสงค์ ละลายได้ในเอทานอล, น้ำมันเบนซิน

วิธีการได้รับ:

1. การสลายตัวของแมกนีเซียมซิลิไซด์ด้วยกรดไฮโดรคลอริก: Mg 2 Si + 4HCI = 2MgCI 2 + SiH 4

2. การลดลงของ Si เฮไลด์ด้วยลิเธียมอลูมิเนียมไฮไดรด์: SiCl 4 + LiAlH 4 = SiH 4 + LiCl + AlCl 3

คุณสมบัติทางเคมี.

ไซเลนเป็นตัวรีดิวซ์ที่แข็งแกร่ง

1.SiH 4 ถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนแม้ที่อุณหภูมิต่ำมาก:

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

2. SiH 4 ไฮโดรไลซ์ได้ง่าย โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง:

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

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

ซิลิคอน (IV) ออกไซด์ (ซิลิกา) SiO 2

ซิลิกามีอยู่ในรูปแบบ รูปแบบต่างๆ: ผลึก อสัณฐานและเป็นแก้ว รูปแบบผลึกที่พบมากที่สุดคือควอตซ์ เมื่อหินควอทซ์ถูกทำลาย จะเกิดทรายควอทซ์ขึ้นมา ผลึกเดี่ยวของควอตซ์มีความโปร่งใส ไม่มีสี (คริสตัลหิน) หรือมีสีที่มีสิ่งเจือปนเป็นสีต่างๆ (อเมทิสต์ อาเกต แจสเปอร์ ฯลฯ)

SiO 2 ที่เป็นอสัณฐานพบได้ในรูปของแร่โอปอล โดยซิลิกาเจลถูกผลิตขึ้นมาอย่างเทียม ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคคอลลอยด์ของ SiO 2 และเป็นตัวดูดซับที่ดีมาก Glassy SiO 2 เรียกว่าแก้วควอตซ์

คุณสมบัติทางกายภาพ

SiO 2 ละลายในน้ำได้เล็กน้อยมาก และแทบไม่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์อีกด้วย ซิลิกาเป็นอิเล็กทริก

คุณสมบัติทางเคมี

1. SiO 2 เป็นออกไซด์ที่เป็นกรด ดังนั้น ซิลิกาอสัณฐานจะละลายช้าๆ ในสารละลายด่างที่เป็นน้ำ:

SiO 2 + 2NaOH = นา 2 SiO 3 + H 2 O

2. SiO 2 ยังทำปฏิกิริยากับออกไซด์พื้นฐานเมื่อถูกความร้อน:

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

SiO 2 + CaO = CaSiO 3

3. เนื่องจากเป็นออกไซด์ที่ไม่ระเหย SiO 2 จะแทนที่คาร์บอนไดออกไซด์จาก Na 2 CO 3 (ระหว่างฟิวชั่น):

SiO 2 + นา 2 CO 3 = นา 2 SiO 3 + CO 2

4. ซิลิกาทำปฏิกิริยากับกรดไฮโดรฟลูออริกทำให้เกิดกรดไฮโดรฟลูออโรซิลิก H 2 SiF 6:

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

5. ที่อุณหภูมิ 250 - 400°C SiO 2 ทำปฏิกิริยากับก๊าซ HF และ F 2 ทำให้เกิดเป็นเตตราฟลูออโรซิเลน (ซิลิคอนเตตราฟลูออไรด์):

SiO 2 + 4HF (แก๊ส) = SiF 4 + 2H 2 O

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

กรดซิลิซิก

เป็นที่รู้จัก:

กรดออร์โธซิลิก H 4 SiO 4 ;

กรดเมตาซิลิคอน (ซิลิซิก) H 2 SiO 3 ;

ได-และโพลี กรดซิลิซิก.

กรดซิลิซิกทั้งหมดละลายได้ในน้ำเล็กน้อยและเกิดเป็นสารละลายคอลลอยด์ได้ง่าย

วิธีการรับสินค้า

1. การตกตะกอนด้วยกรดจากสารละลายของซิลิเกตโลหะอัลคาไล:

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

2. การไฮโดรไลซิสของคลอโรซิเลน: SiCl 4 + 4H 2 O = H 4 SiO 4 + 4HCl

คุณสมบัติทางเคมี

กรดซิลิซิกเป็นกรดอ่อนมาก (อ่อนกว่ากรดคาร์บอนิก)

เมื่อถูกความร้อน พวกมันจะคายน้ำออกเพื่อสร้างซิลิกาเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

H 4 SiO 4 → H 2 SiO 3 → SiO 2

ซิลิเกต - เกลือของกรดซิลิซิก

เนื่องจากกรดซิลิซิกมีความอ่อนมาก เกลือของกรดในสารละลายที่เป็นน้ำจึงถูกไฮโดรไลซ์อย่างมาก:

นา 2 SiO 3 + H 2 O = NaHSiO 3 + NaOH

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

ด้วยเหตุผลเดียวกัน เมื่อคาร์บอนไดออกไซด์ถูกส่งผ่านสารละลายซิลิเกต กรดซิลิซิกจะถูกแทนที่:

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

ปฏิกิริยานี้ถือได้ว่าเป็น ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพให้เป็นซิลิเกตไอออน

ในบรรดาซิลิเกตมีเพียง Na 2 SiO 3 และ K 2 SiO 3 เท่านั้นที่ละลายน้ำได้สูงซึ่งเรียกว่าแก้วที่ละลายน้ำได้และ สารละลายที่เป็นน้ำ- แก้วเหลว

กระจก

กระจกหน้าต่างธรรมดามีองค์ประกอบ Na 2 O CaO 6 SiO 2 นั่นคือเป็นส่วนผสมของโซเดียมและแคลเซียมซิลิเกต ได้มาจากการผสมโซดา Na 2 CO 3 หินปูน CaCO 3 และทราย SiO 2

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

ปูนซีเมนต์

วัสดุยึดเกาะที่เป็นผงซึ่งเมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ จะก่อตัวเป็นมวลพลาสติกที่เปลี่ยนเมื่อเวลาผ่านไปเป็นวัตถุแข็งคล้ายหิน วัสดุก่อสร้างหลัก

องค์ประกอบทางเคมีของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่พบมากที่สุด (เป็น% โดยน้ำหนัก) คือ 20 - 23% SiO 2; แคลเซียมคาร์บอเนต 62 - 76%; 4 - 7% อัล 2 O 3; 2-5% เฟ 2 โอ 3; 1-5% MgO