Mundarija : kirish I. Bob. Silikatlar hozirda asosiy struktura turiga qarab tasnif qilinishi

2.1.Kremniy jonsiz tabiatning muhim elementlari
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.
Boshqa silikatlardan – aldama shox, olivin, dengiz kо‘prigi, topaz, granitlar, berill, izumrud, sirkon, serpentin, ultramarin, permutit va boshqalar ma’lum.
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. Bulardan
tashqari kremniyni tipik metalmaslar bilan hosil qilgan birikmalari, uglerodning shu tipdagi birikmalariga nisbatan kо‘proq qutblangan. Bu hol kremniyning kо‘proq metalligi va kichikroq nisbiy elektromanfiyligi bilan asoslanadi.
Kremniy eng barqaror birikmalarida +4, 0 va -4 oksidlanish darajalarida bо‘ladi. Kremniy uchun +2 oksidlanish darajasi kam xarakterli nihoyat kremniy kimyosi uchun kislorodga bо‘lgan moyilligi juda yuqoriligi katta ahamiyatga ega. Si – O orasidagi bog‘lanish energiyasi
Si – Si orasidagi bog‘lanish energiyasiga nisbatan deyarli 2,5 marta kattadir. Yer qobig‘ining 60 % qumtuproq, uning gidrat shakli SiO2 · H2O va har xil silikatlardan alyumosilikatli jinslardan tuzilganligi bejiz emasdir.
Kremniyning kimyoviy aktivligi faqat uning yuza sirtini holatiga bog‘liq. Amorf kremniyning kimyoviy aktivligi kompakt holidagi kristallik kremniydan kuchli. Kremniy ftor bilan sovuqda ham birikadi:
2G‘2 + Si = SiG‘4↑
Boshqa metalmaslar – xlor, brom, kislorod, oltingugurtlar bilan juda qizdirilganda birikadi. Kremniy, uglerod, azot, borlar bilan juda yuqori temperaturada ta’sirlashadi. Qizdirilganda kremniy metallar bilan silisidlar hosil qiladi. Ftorid kislotasi kremniy
bilan odatdagi sharoitda birikadi, qolgan vodorod galogenidlar bilan 400-5000S da birikadi: Si + 4NG‘ = SiF4 + 2H2 ↑
Kremniy HNO3 va NG‘ aralashmasida yaxshi eriydi
3Si + 4HNO3 +18HF = 3H2[SiF6] + 4NO + 8H2O
Ishqor eritmalarida yaxshi eriydi:
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑
Bu omillarning hammasi kremniyni metalmaslik tabiatini uning yarim о‘tkazuvchanlik xossasi bilan yaxshi korrellyasiya qiladi.
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.