Laboratoriya ishi kremnezemni modifikatsiyalarga o‘tish darajasini aniqlash

5/6/7/8-LABORATORIYA ISHI
Kremnezemni modifikatsiyalarga o‘tish darajasini aniqlash

Ishning maqsadi va vazifalari

Laboratoriya ishini bajarishdan maqsad kremnezem asosidagi bir komponentli sistemalarning diagrammasini batafsil ravishda o‘rganib chiqish, kremnezemning kristal va amorf turdagi modifikatsiyalari bilan tanishish, modifikatsiyalarning bir-biriga o‘tish sharoitlarini o‘rganish xamda ularning silikatlar texnologiyasidagi tutgan o‘rni va axamiyati xaqidagi ma’lumotlarni egallashdan iboratdir.
Laboratoriya mashg‘uloti uchun 6 soat ajratilgan bo‘lib, u ikkita qismga ajratilgan xolda o‘tiladi. Birinchi qismda mashg‘ulotga doir nazariy qism bo‘yicha ma’ruza darslarida egallangan nazariy bilimlar chuqurlashtiriladi (2 soat), ikkinchi qismda laboratoriya ishini bajarish bo‘yicha qo‘nikma va malakalar shakllantiriladi (4 soat).
1-qism
Nazariy qism
Kremniyning normal xoldagi va amaliy jixatdan eng muxim xisoblangan oksidi - bu kremniy dioksidi yoki kremnezemdir - SiO₂. Kremnezemda murakkab polimorfizm xodisasi mavjud. Polimorfizm deb, bir xil kimyoviy tarkibga ega bo‘lgan moddalarning turli kristall tuzilishga ega bo‘lishiga aytiladi.
Xozirgi kunda SiO₂ ning 14 ta kristall xolatdagi ko‘rinishi va bitta amorf xolati, ya’ni kvars shishasi mavjud. Kremnezemning ko‘pgina kristall ko‘rinishlari tabiatda uchraydi, lekin eng ko‘p tarqalgani kvars va uning turlaridir. Ushbu minerallarning yer qobig‘idagi miqdori 12 mas.% ni tashkil etadi.
Silikatlar texnologiyasining maxsulotlarida ko‘pincha kremnezemning 3 turi ya’ni kvars, tridimit va kristobalitlar uchraydi.
Rasm 4 da SiO₂ ning bir komponentli gipotetik diagrammasi berilgan, u Fenner tomonidan tuzilgan. Diagrammada SiO₂ ning eng asosiy, ko‘p tarqalgan shakllari keltirilgan. Ularning 3 tasi, ya’ni kvars, tridimit va kristobalitlar enantiotrop polimorf shakllari bo‘lib, xar biri past temperaturali modifikatsiyalarga ega.
SiO₂ sistemasidagi faza o‘zgarishlarining ketma-ketligini quyidagi sxema bo‘yicha tasvirlash mumkin:


-kvars -tridimit -kristobalit kremnezem suyultmasi
-kvars -tridimit -kristobalit

120⁰С

- tridimit

Sxemada ko‘rsatilgan barcha o‘zgarishlar enantiotrop ya’ni qaytarma bo‘lib, ularning namoyon bo‘lish xarakteri turlichadir. Bunda vertikal chiziq bo‘ylab bir xil nomlanuvchi modifikatsiyalarning bir-biriga o‘tishi oson va tez boradi, chunki ularning struktura tuzilishi bir-biriga o‘xshashdir. Aksincha, gorizontal chiziq bo‘ylab joylashgan modifikatsiyalarning bir-biriga o‘tishi qiyin va juda sekin kechib, bunda struktura tuzilishida chuqur o‘zgarishlar yuz beradi. Yuqori temperaturali modifikatsiyaning past temperaturaga o‘tishida struktura chuqur tarzda o‘zgarmaydi, tetraedpik guruxlarning bir-biriga nisbatan biroz ko‘chishi va aylanishi kuzatilib, ularning simmetriyasi o‘zgaradi, xolos.
SiO₂ ning asosiy modifikatsiyalarining bir-biriga o‘tishi ba’zi-bir qo‘shimchalar kiritilganda sezilarli darajada tezlashadi, ular mineralizatorlar deb ataladilar. Mineralizatorlar sifatida ishqoriy va ishqoriy-yer metallarining birikmalari ishlatiladi.
SiO₂ modifikatsiyalarining bir-biriga o‘tish jarayonida ular zichligining o‘zgarishi sababli xajmning ortishi yoki kamayishi kuzatiladi. Past temperaturali modifikatsiya yuqori temperaturali modifikatsiyaga o‘tganda zichlik kamayadi va solishtirma xajmi oshadi. SiO₂ ning oddiy shakllari ichida eng zich xisoblangan modifikatsiya bu -kvarsdir, zichligi 2650 kg/m³ va eng bo‘sh modifikatsiya bu - kristobalitdir, zichligi 2200 kg/m³. Sio₂ cistemasidagi xajm o‘zgarishlari ya’ni qizdirish davridagi kengayish va sovutish davridagi qisqarish ancha katta miqdorni, 16% atrofini egallab, buyumlarning sinib ketishiga sabab bo‘lishi mumkin.
Bunda -kvars -kvars; -kvars -tridimit -kristobalit; -tridimit -tridimit ko‘rinishidagi o‘tishlar juda xavfli xisoblanadi. SiO₂

1-Rasm . SiO₂ cistemasining xolat diagrammasi
ning barcha modifikatsiyalari sinch strukturasida bo‘ladi, ular bir-biridan [SiO₄]^4- tetraedrlarining uch yo‘nalishdagi fazoda joylashishi bilan ajralib turadi.
Kvars-SiO₂. Strukturasi bo‘yicha yuqori temperaturali - kvars -kvarsdan yuqori darajadagi simmetriyasi bilan ajralib turadi. Past temperaturali kvarsning yuqori temperaturali kvarsga enantiotrop o‘tish davrida zichlik, sindirish ko‘rsatkichi va termik kengayish koeffitsiyentining keskin sur’atda o‘zgarish kuzatiladi. Bunda o‘tish issiqligi 360 KDJ/mol ga teng.
Tridimit-SiO₂. Bunda kristallar uchlanib o‘sishi sababli ushbu nom berilgan.
Kristobalit-SiO₂. Modifikatsiyaning nomi Meksikadagi Syerra-san-Kristobal joyi bilan bog‘liqdir. Past temperaturali kristobalitning yuqori temperaturaliga o‘tishi 218⁰+2⁰S da ro‘y berib, bunda xajm 3.7% ga ortadi. Kremnezem modifikatsiyalarining xossalari 2-jadvalda berilgan.

Ishni bajarish tartibi

Kremnezemning modifikatsiyalarga o‘tishi uning xossalarini, masalan, zichligini o‘zgarishi bilan borar ekan, u xolda modifikatsiyaga o‘tish darajasini kremnezemning kuydirishdan avvalgi va undan keyingi zichligini aniqlash yordamida topish mumkin.