Kremniy (Silicium), Si Mendeleyev davriy sistemasining IV guruhiga mansub kimyoviy element, tartib raqami 14, atom massasi 28,0855. Uchta barqaror izotopi bor: 28Si (92,27%), msi

Kremniy (Silicium), Si — Mendeleyev davriy sistemasining IV guruhiga mansub kimyoviy element, tartib raqami 14, atom massasi 28,0855. Uchta barqaror izotopi bor: 28Si (92,27%), MSi (4,68%) va 30Si (3,05%). Kremniy kisloroddan soʻng tabiatda eng koʻp tarqalgan element. Yer poʻstining massasi jihatidan 27,6% ini tashqil etadi. Tabiatda birikmalar [koʻpincha kremniy (1U)-oksid SiO2” qumtuproq va silikatlar] qolida boʻladi. Kremniy SiO2 holida oʻsimlik va xayvon toʻqimalarida ham uchraydi. Sof Kremniyni ilk bor 1911 yil fransuz kimyogari Kremniy Kremniy Gey-Lyussak va Kremniy Kremniy Tevarlar ajratib olishgan . Kremniy — kulrang , kumushdek yal-tiroq modda. Amorf va kristall holda boʻladi. Kristall holdagi Kremniyning suyuqlanish temperaturasi 1423° (suyuqlanganda hajmi 9% ga kamayadi), qayvash temperaturasi 3249° , zichligi 3,33 g/sm³- Poling boʻyicha elektromanfiyligi 1,8, at. radiusi 0,133, ion radiusi (qavslarda koordinatsion sonlar keltirilgan) 0,040 nm (4), 0,054 nm (6), diamagnetik. Oddiy sharoitda Kremniy moʻrt modda, 8000" dan yuqorida plastik holatga oʻtadi. Kimyoviy birikmalarda, asosan, toʻrt valentli, inert, qizdirilsa faolroq holatga oʻtadi. Odatdagi temperaturada faqat ftor bilan birikadi. Yuzasida himoya pardasi (oksid parda) hosil boʻlishi sababli Kremniy yuqori haroratda ham barqaror boʻladi.

Kremniy 400° dan yuqorida kislorod taʼsirida SiO2 gacha oksidlanadi. Kislotalar taʼsiriga chidamli, faqat nitrat va ftorid kislotalar aralashmasi bilan reaksiyaga kirishadi. Kremniy ishqorlar bilan reaksiyaga kirishib, vodorodni ajratib chiqaradi va silikatlar hosil qiladi:Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2T.

300—500° da galogenlar bilan birikib galogenidlar (SiX4 yoki SinX2n+2), 600° da oltingugurt bugʻlari taʼsirida disulfid (SjS2)hh beradi, 600° dan yuqorida u monosulfid (SiS)ra aylanadi. Kremniy yuqori temperaturada koʻpgina metallar bilan birikib, silitsidlar hosil qiladi. Amorf holdagi Kremniy koʻp miqdordagi turli gazlarni eritish xossasiga ega. Mac, Kremniy vodorod bilan qattik, eritma (47 at.% N2) beradi. SiO2 Kremniy ning eng oddiy va barkaror birikmasidir. Amorf holdagi SiO2 silikat kislota hosil qiladi.

Sanoatda texnik Kremniy 1800° da qumtuproqni koks bilan, uta sof holdagi Kremniy esa kremniy tetraxloridni 1200—1300° da oʻta sof qoddagi vodorod yordamida qaytarib olinadi. Ozroq miqdordagi Kremniyni Na2SiF6 yoki K^Gʻ^eritmalarini elektroliz qilish usuli bilan olish mumkin. Kremniy — elektronikada asosiy yarimoʻtkazgich metallaridan biri. Uning asosida tayyorlangan asboblar 200° temperaturagacha chidaydi. Kremniy intefal sxemalar, diodlar, tranzistorlar, quyosh batareyalari, fotopriyomniklar, yadro fizikasida dedektorlar va turli linzalar tayyorlashda ishlatiladi. Kremniy va uning birikmalari kremniyorganik hosilalar, silitsidlar olishda qoʻllaniladi. Kremniy— biogen element. U inson, hayvon, oʻsimlik va mikroorganizmlarning normal oʻsishi va rivojlanishi uchun zarur. Odam organizmida Kremniy yetishmasa, uning koʻzi ogʻriydi, tish emali yemiriladi, tirnoq yupqalashib, sinuvchan boʻladi, teri, soch oʻzgaradi.

Kimyoviy xossasi bо‘yicha shisha - inert material. Ular kimyoviy ta’sirga chidamli, faqat NG‘ va ishqoriy metallarning gidroksidlarining suyuqlanmalari shishani buzadi. Shishaga gul solishda va surat yoki naqsh berishda plavik kislotasi, vodorod ftorid (gaz holida) va qattiq gidroftoridlar ishlatiladi. Shishalar tarkibiga kо‘ra quyidagi muhim turlarga bо‘linadi:

Shisha xom ashyoni (qum, soda va SaSO3) suyuqlantirib olinadi:

Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 = Na2O ∙ CaO∙ 6SiO2 + 2CO2↑

Soda о‘rniga natriy sulfat va kо‘mir aralashmasi ham ishalatiladi:

Na2SO3 + 3C + CaCO3 + 6SiO2= Na2O∙CaO∙6SiO2 + 2CO2↑ + SO2↑ + 3CO↑

Bu uncha qimmat bо‘lmagan «normal deraza» oynasi. Butilkalar shishasi yanada arzonroq bо‘lib, u unchalik toza emas, suyuqlangan silikatga alyuminiy va temir oksidlari aralashgan bо‘ladi. Temir oksidi shishaga yashil rang beradi.

Bu turdagi shishalarga ohak natriyli shisha deyiladi.

Ohak –kaliyli shisha; qum, ohaktosh va potashdan tayyorlanadi.

Ohak – natriyli shishaga nisbatan qiyinroq suyuqlanadi:

K2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 = K2O ∙ CaO∙ 6SiO2 + 2CO2↑

Bu shishaning boshqacha turi – bogemsk- xrustali va kron (optikada foydalaniladi).

Qо‘rg‘oshin – kaliyli shisha qum, qо‘rg‘oshinli surik va potashdan tayyorlanadi. Yuqori suyuqlanuvchan material, yuqori nur tarqatish koeffisentiga ega:

PbCO3 + CaCO3 + 6SiO2 = PbO ∙ CaO∙ 6SiO2 + 2CO2↑

Optikada, yuvelir ishlarida qimmatbaho toshlarni imitasiya qilishda va qо‘rg‘oshinli xrustal sifatida uy-rо‘zg‘or buyumlarini tayyorlashda ishlatiladi.

Alyumoborsilikatli shisha. Bu shishada SiO2 qisman Al2O3 va V2O3 bilan almashtirilganda, buning uchun suyuqlangan massaga bor gidroksidi (yoki bura Na2B4O7) va kaolin (yoki dala shpati) qо‘shiladi.

Yensk shishasi nomi bilan ham ma’lum. U juda issiq bardosh va undan kimyoviy hamda uy rо‘zg‘or idishlari tayyorlashda foydalaniladi.

Maxsus shishalar. Masalan termometrlar uchun shisha, ultrabinafsha nurlanishlar uchun tiniq shisha, kо‘k (kobaltli) shisha, suyuqlanmaga SoO, So2O3 qо‘shib olinadi, sutdek oq shisha- loyqa hosil qilish uchun TiO2 qо‘shiladi, qо‘yosh nuridan himoyalovchi shisha (AgCl qо‘shiladi).

Xavfsiz shishalar. (oskolkasiz – siniqsiz, parchasiz shisha) – singanda mayda parchalar hosil bо‘lmaydi, kо‘p qatlamli xavfsiz shisha, bir necha qavatdan iborat, qavatlar orasida plastmassali plyonkalar bо‘ladi.

Agar suyuqlangan shishaga MnO2 qо‘shilsa qizg‘ish gunafsha rangli shisha, So2O3 – qо‘shilsa izumrud yashil shisha, oltin birikmalari qо‘shilsa tо‘q qizil rangli qimmat baho, elektronika va fotografiyada ishlatiladigan shishalar olinadi.

Hozirgi vaqtda shisha asosida yangi anorganik shishalar sinfiga mansub materiallar sitallar ya’ni, shisha kristallar olinmoqda va foydalanilmoqda. Agar shishada kichik mikrokristallar sohasi bо‘lsa sitallar nozik qoldiq shisha qatlami bо‘lgan shishaning deyarli tо‘liq kristalanish mahsulotlaridir.

Shishaning tо‘liq kristalanishi uchun unga mineralizatorlar (metall oksidlari) qо‘shiladi. Ular shishaning kristallanish uchun о‘ziga xos katalizatorlar bо‘ladi. Sitalldagi ayrim kristallitlarning о‘lchami 30 nm gacha shisha qatlami 5 % gacha bо‘ladi. Sitallar yuqori mexanik mustahkam ular kimyoviy va issiqlikka chidamli, 1400-15000S dagina yumshaydilar. Masalan, magniyli sitallar (MgO – Al2O3-SiO2) obolit oynaga nisbatan 10 baravar mustahkam, alyuminiydan yengil, yuqori uglerodli pо‘latga nisbatan qattiq, termik barqarorligi kvarsday.

Silikat keramikasi- bu formaga qо‘yilgan xom loyni (ichida kvars qumi va dala shpati bо‘ladi) kuydirib olinadigan materiallar va buyumlardir. Keramik materiallar, asosan, alyuminiy silikat (3Al2O3 – 2SiO2) dan iborat bо‘ladi. Yupqa devorli keramika bu har xil kimyoviy

va texnik idishlardir. Qalin devorli keramika bu issiqlikka chidamli qurilish buyumlaridir.

Silikat keramika materiallari orasida eng ahamiyatlisi va eng kо‘p ishlatiladigani –chinnidir. Chinni kо‘rinadigan oq, qattiq jaranglaydigan material, eng nodir keramik mahsulot. Xitoyda eramiznig VI asridan beri ma’lum, Yevropada 1709 yildan beri ma’lum.

Chinni olish uchun xom ashyo toza, elangan kaolin, kvars qumi va dala shpati (2:1:1 nisbatda) xizmat qiladi. Aralashma ma’lum vaqt ushlab turilgandan keyin unga ma’lum shakl beriladi sekin quritiladi va dastlabki kuydirish 9000S da qilinadi va glazur suyuqligiga botirila-

di, yoki gul (naqsh) beriladi, keyin 14000Sda kuydiriladi.

Sement silikat sanoatining eng muhim materialaridan biridir.

Sement kulrang kam hollarda oq kukun, kalsiy alyumosilikati, u namlanganda suv bilan kimyoviy bog‘lanadi va toshdek massa bо‘lib qotadi.

Qattiqlik xossasi bо‘yicha eng qimmatlisi portland sementdir.

Uni maydalangan ohaktosh va qumtuproq (gil) aralashmasini 14500S da kuydirib olinadi. Sement uzunligi ℓ = 40 – 50 m, diametri d =2,5 – 3,5 m, <70 qiya qilib joylashtirilgan maxsus truba pechlarida olinadi. Sement tabiatda uchraydigan klinker yoki migrel SaO∙SiO2∙Al2O3∙Fe2O3 dan olinadi. Sementning kimyoviy tarkibi odatda unda bо‘ladigan oksidlarning foiz miqdorlari bilan ifodalanadi.

Sementdagi SaO – og‘irligining qolgan uchta oksidlar og‘irliklarining yig‘indisi nisbatiga sementning gidromoduli deyiladi va uning qiymati sementning texnik sifatini kо‘rsatadi:

Sement, qum va suv aralashmasidan sementli eritma olinadi. Sement eritmasini tо‘ldiruvchilar (yirik shag‘al, mayda toshlar) bilan aralashmasi betonni hosil qiladi. Beton eng muhim qurilish materialidir.

Agar beton qorishmasiga temir armatura solinsa yoki temir setkalarga quyilsa yuqori mustahkamlikka ega temir beton hosil bо‘ladi.

Agar beton qо‘pik hosil qiluvchilar (sirt–aktiv moddalar)dan foydalanib olinsa penobeton deyiladi. U juda g‘ovak strukturaga ega, shu sababli yaxshi issiqlik izolyasion xossaga ega.

Beton, nordon jumladan, karbonat angidridli eritmalar ta’siridan, hamda sulfatli eritmalar bilan buziladi.

Ultramarin. Yorqin kо‘k, zaharsiz pigment- olitingugurtli natriy alyumosilikat. Kaolin, kvars, natriy sulfat va kо‘mir aralashmalarini 7300S da qizdirib olinadi. Tabiatda mineral lazurit kо‘rinishida uchraydi.

Kremniyning vodorodli birikmalari. Kremniy vodorodlar yoki silanlar- aktiv metallarning silisidlariga kislota ta’sir ettirib olinadi: Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4↑

Monosilan SiH4 bilan bir qatorda vodorod va polisilanlardan geksasilangacha Si6H14 ajraladi. Strukturasi va fizikaviy xossalari bо‘yicha silanlar, metanning gomologik qatori uglevodorodlariga о‘xshaydi. Monosilanni gomologlaridan Si8H18 gacha ma’lum. Silanlar

olishning texnikadagi eng muhim amaliy ahamiyatga ega bо‘lgan usullari SiG4 vodorod yoki litiy alyumogidrid bilan qaytarish usularidir.

SiG4 + 4N2 = SiH4 + 4HCl

SiCl4 + Li[AlH4] = SiH4 + LiCl + AlCl3

Hamma silanlar xarakterli qо‘lansa hidli va zaharli, uglevodorodlarga nisbatan silanlar zichligi kattaligi, yuqori temperaturada suyuqlanishlari va qaynashlari, termik beqarorliklari bilan farq qiladilar. Ular havoda oson oksidlanadi, ya’ni qaytaruvchilardir.

SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O

Silanlar KMnO4 ni MnO2 gacha, G‘ye+3 ni G‘ye+2 gacha qaytaradi. Bulardan tashqari silanlar uchun gidroliz xarakterli. Kislota izlari ayniqsa ishqorlar ishtirokida silanlar buziladi:

SiH4 + 2H2O = SiO2 + 4H2↑

SiH4 + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 4H2↑

Polisilanlar bо‘lganda gidroliz natijasida kremniy atomlari orasidagi bog‘lar uziladi:

H3Si – SiH2 – SiH3 + 6H2O →3SiO2 + 10H2 ↑

Gidroliz natijasida silanlardan qumtuproq va silikatlarning hosil bо‘lishi ular kislota tabiatli ekanligini kо‘rsatadi. Silanlarni galogenlar bilan aralashmasi portlaydi:

SiH4 + 4G2 = SiG4 + 4NG.

Kremniy tо‘yinmagan vodorodli birikmalaridan polisilenlar (SiH4)n va polisilinlar (SiH)n lar ham ma’lum. Ularning hammasi –qattiq moddalar, qizdirishga beqaror va juda reaksion qobiliyatli.

Ular havoda alangalanadi va suvda tо‘liq parchalanadi.

Kremniyni galogenidlari- SiG4. ular elementlardan sintez yо‘li bilan olanadi.

Si + 2G2 = SiG4

SiG4 olishni eng qulay va arzon usuli, qumli uglerod va tegishli galogen bilan qizdirib olishdir.

SiO2 + 2C + 2G2 = SiG4 + 2SO

Ularning hammasi suv bilan shiddatli birikadilar. Ftoridli gidroliz qaytar, qolgan galogenidlari gidrolizi amalda tо‘liq о‘ngga siljiydi.

SiG4 + 2N2O = SiO2 + 4HG

Kremniy galogenidlarni kremniy bilan 10000S dan yuqori temperaturada qizdirilsa digalogenid kremniy hosil bо‘ladi.

SiG4 + Si ↔2SiG2

Ular sovutilganda disproporsionirlash reaksiyasiga kirishadi:

2SiG2→SiG4 + Si

Bu usulda eng toza kremniy olinadi.

SiF4 – gaz, suvda tutaydi.

SiCl4 – rangsiz suyuqlik, bо‘g‘uvchi hidli

SiBr4 va SiJ4 lar qattiq moddalar.

SiF4 – 2 mol NG‘ biriktirib H2[SiF6] – geksaftorosilikat kislotasiga о‘tadi.

SiF4 + 2NG‘ = H2[SiF6]

H2[SiF6] – individual birikma sifatida ajratib olingan, kuchi bо‘yicha sulfat kislotaga yaqin. Bir qancha suv molekulalari tutgan beqaror kristallogidratlari ma’lum. Uning tuzlari geksaftorsilikatlar birmuncha termik barqaror, biroq qizdirilganda SiF4 va metall

ftoridlariga parchalanadi:

Na2[SiF6] t0 2NaF + SiF4↑

[SiF6]2- ioni oktaedrik strukturada bо‘lib kremniy atomi sp3d2 gibridlanish holatida va uning koordinasion soni 6 ga teng. Boshqa galogenidlari uchun shunga о‘xshash tarkibli birikmalari ma’lum emas.

Trixlorsilan gidrolizlanganda dastlabki modda sifatida SiH3OH –silanol – metanol anologi hosil bо‘ladi:

SiH3Cl + HOH = SiH3OH + HCl

2 molekula silanoldan 1 molekula suv tortib olinganda:

2SiH3OH → H2O + H3Si – O – SiH3

Disiloksan hosil bо‘ladi. Disiloksan barqaror 6000S dan yuqorida parchalanadi. Suvda gidrolizlanadi, polikondensasiyalanish mahsuloti hosil bо‘ladi:

SiH2G2 + 2H2O = SiH2(OH)2 + 2HG

nSiH2(OH)2 → - O – SiH2 – O – SiH2 –

kremniy va kislorod atomlari takrorlanadigan yuqori molekuyar birikmadagi vodorod о‘rinlari organik radikallarni almashinishidan hosil bо‘ladigan mahsulotga silikon deyiladi.