Kremniy. Kremniyning davriy sistemadagi o‘rni va xossalari Reja: Kremniyning davriy sistemadagi o‘rni Tabiatda tarqalishi va biologik ahamiyati
Download 27.24 Kb.
|
Kremniy
|
Kremniy. Kremniyning davriy sistemadagi o‘rni va xossalari Reja: 1.Kremniyning davriy sistemadagi o‘rni 2.Tabiatda tarqalishi va biologik ahamiyati 3.Olinishi va ishlatilishi. Davriy sistemaning IV A gruppasiga uglerod S, kremniy Si, Germaniy Ge , qalay Sn, qо‘rg‘oshin Pb elementlari kiradi. Qо‘shimcha gruppachasiga Titan Ti, sirkoniy Zr, gafniy Hf va kurchatoviy Kn elementlari mansub. Quyidagi jadvalda IV A gruppa elementlarining muhim tavsiflari keltirilgan. Eng muhim xossalari Uglerod S Kremniy Si Germaniy
Ge Qalay
Sn Qо‘rg‘oshin Pb 1 2 3 4 5 6 Tartib nomeri yoki yadro zaryadi 6 14 32 50 82 Nisbiy atom massasi- Ar 12,011 28,086 72,16 118,71 207,2 Zichliklari- ρ,/sm3 3,51(olmos) 2,33 5,35 7,28 11,34 Yer kobigidagi massa mikdori, % 1∙151 27,6 7∙10-4 4∙10-3 1,6∙153 Suyuklanish temperaturasi, 0S 3900 1414 958,5 231,9 327,4 Kaynash temperaturasi, 0S 4347 2630 2690 2337 1754 Nisbiy elektromanfiyligi 2,6 1,9 2,0 1,8 1,7 Oksidlanish darajalari -4,+2,+4 -4,+2,+4 (+2)+4 +2,+4 +2,+4 Atom radiuslari, nμ 0,077 0,118 0,139 0,158 0,175 Ion radiuslari, Me+, nμ
0,26 0,271 0,272 0,294 0,313 Ionlanish potensiallari, I1 64,482 45,141 45,141 40,73 42,32 Ion radiuslar E4+,nm 0,015 0,041 0,053 0,071 0,084 1 2 3 4 5 6 Valent elektron konfigurasiya lari [He]2s22p2 [Ne]3s23p2 [Ar]4s24p2 [Kr]4d105s2 5p2 [Xe]4f145d106s26p2 Dioksidlari SO2 SiO2 GeO2 SnO2 PbO2 Elementlarning GeO2∙H2O SnO2∙nH2O PbO2∙nH2O (IV) gidroksidlari H2CO3
kuchsiz H4SiO4
SiO2∙H2O Juda kuchsiz kislota Amofoter, kislotalik salgina yuqori Elementlarning Ge(OH)2 Sn(OH)2 Pb(OH)2 (II) gidroksidlari Amfoter, asosliklari salgina yuqori Anionlarining nomlanishlari karbonatlar silikatlatlar germanatlar Silikatlar Plyumbatlar Uglerod va kremniy tipik elementlar. Davriy sistemadagi biror- ta gruppa IV gruppa elementlarining ahamiyatliligi bо‘yicha tenglasha olmaydi. Uglerod organik kimyoning asosi bо‘lib, bosh organogen element, hamma tirik organizmlar uchun kerakli komponent. Ikkinchi tipik element- kremniy-anorganik kimyoning va hamma jonsiz tabiatning bosh elementidir. Germaniy birinchi qattiq jismli tranzistor (1948 y) lar olishda radio elektronika sohasida 10 yillar davomida revolyusion burilish qildi. Germaniy faqat kremniydan keyingi ikkinchi yarim о‘tkazgichdir. IV A gruppaning hamma elementlari 4 valent elektronga ega bо‘lgan, almashinish mexanizmi bо‘yicha maxsus muhim tetraedrik bog‘lar hosil qiladigan, valent elektronlari bо‘yicha davriy sistemaning о‘rtasiga joylashgan elementlardir. Elementlarning +4 oksidlanish darajalarining barqarorligi S → Pb qatorida yoki tartib raqamlarining ortib borishi bilan kamayadi. Qо‘rg‘oshin uchun +2 oksidlanish darajasi kо‘proq barqaror. -4 oksidlanish darajalarining barqarorligi aksincha Pb → S о‘tganda ortadi. Qо‘rg‘oshin va qalay -4 oksidlanish darajasidagi gidridlari juda beqaror, ularda zanjir hosil qilish xarakteri yо‘q. Metallik xarakteri oddiy moddalarda ugleroddan qо‘rg‘oshinga to- mon ortadi. Fizikaviy xossalari bо‘yicha uglerod oddiy modda hamda olmos va grafit metalmaslar (grafitda ayrim metallik belgilari namoyon bо‘ladi): kremniy va germaniy oraliq holatlarni (oraliq xossani) egallaydi. Yarim о‘tkazgichlar: qalay va qо‘rg‘oshinlar – metallar. Kimyoviy xossalari bо‘yicha S va Si metalmaslar: Ge, Sn, Pb qatorida metall sifatidagi kimyoviy aktivliklari ortadi, shu bilan birga Ge da metalmaslik xossasi yuqoriroq bо‘lsa Pb – da metallik xossasi kattadir. Uglerod va kremniyning hamda germaniy gruppachasi elementlarning II va IV gidroksidlarini kislota asos xossalarini о‘zgarishi yuqoridagi jadvalda berilgan. Kremniy, uning fizikaviy va kimyoviy xossalari Olinishi. Kremniy birinchi marta erkin holda 1822 yilda (Berselius, Shvesiya) tetraftorid kremniyni kaliy bilan qaytarib ajratilgan. SiF4 + 4K = 4KF + Si Tabiatda tarqalishi. Yerning litosfera qatlamida tarqalishi bо‘yicha ikkinchi element (27,6 massa %). Faqat bog‘langan holda har xil tog‘ jinslarida va ularning yemirilish (tog‘ jinslarining nurashi) mahsulotlarida oksid va silikatlar kо‘rinishida uchraydi. Yer pо‘stining 90% i qumtuproq va silikatlardan iborat. Kremniy jonsiz tabiatning muhim elementlaridan biri bо‘lishiga qaramasdan u о‘simliklar va hayvonlar uchun ham zarur. Kremniy о‘simliklarning poyalarida, tanalarida tо‘planib ularning barqarorligini oshiradi. Kremniy qushlarning patlarida, hayvonlarning junlarida, quyi va suv о‘tlarining qoldiqlarida ham kremniy uchraydi. Tog‘ jinslarining va ularning nurashi qattiq mahsulotlarining asosiy qismi kaliy, natriy, kalsiy, magniy, alyuminiy va temir silikatlaridan tuzilgan. Tog‘ jinslari va minerallari. Tog‘ jinsi – bir qancha har xil tarkibli minerallarning aglomeratidan iborat. Mineral – bu kimyoviy individual modda, yer pо‘stida tabiiy yо‘l bilan hosil bо‘ladi. Tog‘ jinslari va minerallarni о‘rganadigan fanlar: Petrografiya – tog‘ jinslarining paydo bо‘lishi va tarkibi tо‘g‘risidagi fandir; Mineralogiya - minerallarning paydo bо‘lishi va tarkibi tо‘g‘risidagi fandir; Geologiya- yer qobig‘ini paydo bо‘lishi va tuzilishi tо‘g‘risidagi fandir; Geokimyo – yer qobig‘ining kimyoviy tarkibi tо‘g‘risidagi fandir. Asosiy silikatli tog‘ jinslari va ularni tarkibiy minerallari: Granit- dala shpati, kvars, slyuda (asosiy tarkibiy qismi); Gneys - dala shpati, kvars, slyuda (Gneys – granitni qо‘shimcha (ortiqcha) bosim ta’siridan hosil bо‘ladi); Bazalt- avgit, plagioklaz, magnetit va boshqalar. Porfir – har xil tarkibli tog‘ jinslari, ularda yirik kristallar bir jinsli, ba’zan shishasimon asosiy massaga ilashgan bо‘ladi. Eng muhim silikatli minerallarga quyidagilar kiradi. Dala shpatlari – kaliy dala shpati (ortoklaz) K(AlSI3O8), yoki K2O·Al2O3 ·6SiO2 hamda natriyli (albit) Na(AlSi3O8) yoki Na2O·Al2O3·6SiO2 hamda ohaktoshli (anortit), ohakli- natriyli (plagioklaz) dala shpati. Ular yer qobig‘idagi hamma minerallarning 60 % tashkil qiladi. Loy tuproqlar- tarkibida suvi bor minerallar, dala shpatlarini nurashidan hosil bо‘ladi (bunda suv yutiladi eriydigan kaliy birikmalari tabiiy suvga о‘tadi). Loy tuproqlar boshqa usullarda ham hosil bо‘lishi mumkin, ularning tarkibiga sezilarli ta’sir qiladi. Tarki- bi bо‘yicha loy tuproqlar bо‘linadi: suglinok- loy tuproq tarkibida qum va temir (III) oksidi kо‘p bо‘ladi. Mergel- loy tuproqni ohak tosh bilan aralashmasi: Kaolin – (chinni uchun loy tuproq) – maxsus loy tuproq va qum aralashmasi, kaolin asosiy tarkibiy qismi mineral kaolinit Al(Si2O5)(OH)4 yoki Al2O3· 2SiO2 ∙ 2H2O. Slyudalar – tiniq, har xil rangli oqdan – qoragacha kristallar, osonlik bilan alohida qatlamlarga ajraladi, asosiy tarkibiy qism sifatida silikatli minerali bо‘lgan muskovit – KAl2(Al2Si3O10)(OH)2, yoki biotit K(MgFe’’)3(AlSi3O10)(OH)2 – elektroizolyasiyalovchi qoplamalar, issiqlikka chidamli shishalar (oyna) tayyorlashda ishlatiladi.Avgitlar- muhim jins hosil qiluvchi mineralar (bozaltlar tarkibiga kiradi). Tarkibi bо‘yicha bular CaMg(Si2O6), CaO · MgO · 2SiO2 , kalsiy о‘rniga natriy, kaliy, marganes va boshqalar, magniy о‘rniga temir, alyuminiy, marganes bо‘lishlari mumkin. Talk- 3MgO∙4SiO2·N2O yumshoq, ishqalanganda yog‘simon mineral upa kо‘rinishida surkov moyi sifatida rezina materiallarini bir –biriga yopishib qolmasliklari uchun ishlatiladi, kosmetik vositalar tarkibiga kiradi, qog‘ozga va zaharli ximikatlar shimdiriladi. Asbestlar – tarkibi 3MgO·4SiO2· N2O tolasimon tuzilishli minerallar. Laboratoriyada va sanoatda foydalaniladigan issiqlikka chidamli va kimyoviy inert moddalar tayyorlashda ishlatiladi: asbestdan issiqlikka chidamli yopqichlar, tо‘rlar, texnik diafragmalar tayyorlana- di. Asbest changi kasbiy о‘pka kasalligini chiqaradi.
Kremniyni olinish. 1. Kvars va koks yoki dikarbid kalsiy SaS2 aralashmasidan ozroq miqdordagisini elektro pechlarda qizdirib olinadi: SiO2 + 2C = Si + 2CO jarayon 1500 – 17500S da sodir bо‘ladi. 2SiO2 + CaC2 = CaCO3 + CO + 2Si 2. Qum tuproqdan alyumotermiya usuli bilan: 3SiO2 + 4Al = 2Al2O3 + 3Si . bu usullarda olingan kremniyga texnik kremniy deyiladi, unda 93 – 99 % gacha kremniy bо‘ladi. Laboratoriyada kremniy SiO2 magniy kukuni bilan (1:2 nisbatda) aralashmasini qizdirib olinadi. Aralashma yuqori temperaturada qizdiriladi va sovutgandan sо‘ng, aralashmadan Si ni ajratish uchun uni HCl eritmasida solinadi. Bunda reaksiya natijasida ozgina magniy silisid hosil bо‘lganligi uchun aralashma kislota eritmasiga solinganda kislota va magniy silisid ta’siridan silanlar hosil bо‘lganligi sababli eritma ustida chiroyli alanga hosil bо‘lib silan havoda yonadi. SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O Texnik kremniydan zonali suyultirish usulida juda toza kremniy olinadi. Undagi aralashmalar 10-7 – 10-9 mas% gacha bо‘ladi. Fizik xossalari. Tо‘q kulrang kristall, metallsimon yaltiroq, zichligi r =2,33 g/sm3. Qattiq, mо‘rt kristall modda normal sharoitda termodinamik barqaror olmosga о‘xshash kub modifikasiyadagi kremniy kulrang pо‘lat rangli smolasimon yaltiroqlikka ega juda qattiqligi va mо‘rtligi bilan xarakterlanadi. Yuqori temperaturadagi geksaganol kо‘rinishdagi kremniy beqaror va amaliy ahamiyatga ega emas. Amorf kremniy mayda kristallik kub shalkida bо‘ladi. Olmosga о‘xshash shaklidagi kremniyda uning atomlari sp3-gibrilanishda bо‘ladi. Uchlamchi turdagi kremniy kristallaridagi tetraedrik bog‘lanishni quyidagi rasmda kо‘rsatish mumkin. Kremniy qо‘ng‘ir amorf kukun holida ham uchraydi. Amorf kremniy zichligi r =2,0. Kremniy suvda erimaydi, NG‘ va ishqorlarda eriydi: Si + 4HF = SiF4↑ + 2H2↑ Agar kislota mо‘l bо‘lsa; SiF4 + 2HF = H2SiF6 kislotasi hosil bо‘ladi. Si + 4KOH = K4SiO4 + 2H2↑; Si + 2KOH + H2O = K2SiO3 + 2H2↑ Kremniy kimyosining uglerod kimyosiga nisbatan muhim farqi shundaki, kremniy bog‘ hosil bо‘lishida 3d orbitallar ham ishtirok etadi. Nazariy jihatdan kremniyning kovalentligi 9 ga teng bо‘lsa, ugleroda esa 4 ga teng. Amalda kremniyning 6 valentli birikmalari uchraydi, ularda kremniy atomi sp3d2 – gibridlanishda bо‘ladi. Biroq kremniy uchun eng xarakterli struktura k.s. 4 ga teng bо‘lgan birikmalardir, ularda kremniy sp3 gibridlanishda bо‘ladi. Uning sp va sp2 hosilalari kam va beqarordir. Kremniy ugleroddan farqli yakka bog‘li zanjirlar hosil qilishga moyilligi juda kam. Chunki S – S bog‘larga (347,3 Kj/mol) nisbatan, Si – Si (176,6 kj/mol) bog‘ energiyasi ancha kuchsiz, shu sababli kremniy uzun barqaror zanjirlar hosil qila olmaydi. Xulosa Kremniy eng muxim zamonaviy yarim о‘tkazgich materiallardan biri, u elektronika va elektrotexnikada: integral sxemalar, diodlar, tranzistrlar teristorlar, termistorlar, fotoelementlar tayyorlashda ishlatiladi. Kо‘pincha pо‘lat va boshqa qotishmalarda legirlovchi konponentlar (ularning mexanik mustahkamligi va korroziya bardoshligini oshiradi, quyma xossalarini yaxshilaydi). Eng toza holdagi kremniydan kosmik texnikada ishlatiladigan quyosh batareyalarini ishlab chiqarishda foydalaniladi. Kremniy (IV) oksidi silikat kislota. Kremniy dioksid SiO2 qadimdan qumtuproq deb nomlangan, rangsiz kristall modda ts = 17280S nihoyatda qattiq va mustahkam. Download 27.24 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|