6. IV а топша элементтері. Кремний, оның қосылыстары, химиялық қасиеттері, қолданылуы.

Кремний (Sіlіcіum), Sі – элементтердің периодтық жүйесінің ІV тобындағы элемент. Тұрақты 3 изотопы – 28Sі, 29Sі және 30Sі бар. Жер қыртысындағы мөлшері 29,5%. Табиғатта оттектен кейінгі көп тараған элемент. ^[1]

Химиялық қасиеті:

Жай заттармен:

1. Si + 0₂ = Si0₂ (кремний оксиді)

2. Si + 2F₂= SiF₄ (кремний фториді)

3. Si + C = SiC (карборунд)

4. Si + 2Mg = Mg₂Si (магний силициді)

Күрделі заттармен:

Сілтінің ерітіндісімен қыздырғанда әрекеттеседі. Si + 2NaOH + Н₂0 = Na₂Si0₃ + 2Н₂↑

Қолданылуы

• Техникада шала өткізгіштер ретінде пайдаланылады.

• Si - электроникада жартылай өткізгіш ретінде қолданылады.

• SiC карборунд - бұрғылар, тегістегіш заттар жасауда, стоматологиялық құралдар өндірісінде, отқа, қышқылға тезімді заттар алады.^[2].

Алынуы

• зертханада Si0₂+ 2Mg = Si + 2MgO

• өндірісте Si0₂ + 2C = Si + 2CO

Кремнийдіц оттекті қосылыстары. Кремний оксиді

Кремний оксиді - құм Si0₂, 0 = Si = О силикагель Si0₂ - балқу температурасы жоғары, электр тогын өткізбейтін зат.

Кремний оксиді кремнезем, кварц, т. б. күйінде табиғатта кең таралған.

Құм суда ерімейді, бірақ қыздырғанда сілтімен және содамен қышқылдық оксид ретінде әрекеттеседі:

1. Si0₂+ 2NaOH = Na₂Si0₃ + Н₂0

2. Si0₂+ Na₂CO₃ = Na₂Si0₃+ C0₂ ↑

3. Si0₂ + 4HF→ SiF₄ + 2H₂0 (шыныға өрнек салуда жүретін реакция).

Кремний қышқылы, силикаттар

H₂Si0₃ - метакремний қышқылы H₄Si0₄ - ортокремний қышқылы

Метакремний қышқылы іркілдек (коллоид) күйінде болады.

Кремний қосылыстары– кремний элементі түзетін тұрақты химиялық қосылыстар. Кремний қосылыстары негізінен, 4 валентті, 2 валентті қосылыстары сирек кездеседі. Кремнийдің негізгі қосылысы – кремний (ІV) оксиді суда ерімейді және онымен әрекеттеспейді. Сондықтан кремний қышқылын жанама жолмен калийнемесе натрий силикаттарының ерітіндісіне қышқылмен әсер етіп алады: SіO32-2H+H2SіO3 H2SіO3 – өте әлсіз қышқыл, суда аз ериді. Қыздырғанда көмір қышқылы тәрізді оңай ыдырайды. Кремний қышқылдарының тұздарын силикаттар деп атайды. Жер қыртысы, негізінен, кремний оксиді мен әр түрлі силикаттардан тұрады. Табиғи силикаттардың құрамы мен құрылысы күрделі болады. Табиғи силикаттарға: дала шпаттары, слюда, асбест, каолинит, т.б. жатады. Құрамында алюминий оксиді (Al2O3) бар силикаттарды алюмосиликаттар деп атайды. Жасанды силикаттардың ішінде шыны, цемент және керамиканың маңызы зор. Шыныға қарағанда беріктігі жоғары шыны кристалды материал – ситал алу игерілген. Одан электр оқшаулағыш, ыдыс, т.б. жасалады. Кремнийді металмен қосып қыздырғанда силицидтер түзеді. Силицидке тұз қышқылымен әсер еткенде кремнийдің сутекті қосылысы – силан – SіH4 алынады. Силан – ауада өздігінен тұтанатын, ұнамсыз иісі бар улы газ. Кремнийдің көміртекпен қосылысы кремний карбиді (SіC) деп аталады. Ол таза түрінде түссіз, кристалдық қатты зат. Қаттылығы алмастан ғана кем. Жоғары темп-рада ғана кейбір тотықтырғыштардың әсерінен ыдырайды. Оны электр пешінде кварц құмын кокспен 2000 – 2200С-татотықсыздандыру арқылы алады. Кремний-органикалық қосылыстар – молекулаларында басқа элементтермен қатар кремний – көміртек байланысы бар хим. қосылыстар. Кремний-органик. қосылыстар кіші молекулалы және үлкен молекулалы болып екіге бөлінеді. Кіші молекулалы қосылыстарға – алкил (арил) силандар, алкил (арил) галогенсиландар, алкил (арил) алоксисиландар, алкил (арил) гидроксиландар жатады. Үлкен молекулалы кремний-органикалық қосылыстарға сұйық полиорганосилоксан,полиорганосилоксанды шайырлар және полиорганосилоксанды эластомерлер жатады. Ортокремний қышқылының эфирлері және галогенэфирлер де маңызды кремний-органик. қосылыстар болып табылады. Кремний қосылыстары құрылыс материалы ретінде, шыны өнеркәсібінде, техникада, қола, қалайы, шойын өңдеуде қолданылады.