Бориды of silicon.

2 chemical connections of silicon with бором B3Si and B6Si are known. The crystals B3Si have the form of rhombic plates of black colour with density 2520 kg /м3, B6Si is formed in the form of opaque grains of the wrong form with density 2470кг/м3. Бориды receive by restoration кремнезема in vacuum on reaction:

SiO2 + 8B B6Si + 2BO

Or way of hot pressing of a mix of powders бора and silicon at temperature 1600.. 1800 With. Бориды of silicon differ by high hardness and chemical stability(resistance). They плавятся at 2000 With slowly окисляются at very high temperatures.

The education of firm solutions бора in silicon results in sharp decrease(reduction) to electroresistance last. So the additive 0,0005%уменьгает specific resistance Si in 100 times, and additive 1 % in 1000 times. The additives to application from 0,01 up to 1 % бора cause it(him) дырочную conductivity. Semi-conductor properties of a firm solution бора in silicon is used at creation there of so-called solar batteries - photo cells serving for transformation of a solar energy in electrical. Are applied or силициды бора and to reception special высокоогнеупоров.

Силициды.

With the majority of metals the elementary silicon at high temperatures forms connections парообразного of structure representing crystal substances having metal shine and significant fragility.

Силициды are applied in metallurgy for раскисления of steel and reception кремневодородов, on reaction:

Mg2Si + 4HCl 2MgCl2 + SiH4

At processing силицида кальция the hydrochloric acid on a cold turns out гидраты of the lowest oxides of silicon - лейконы.

Силициды кальция are applied to clearing steel of sulfur and phosphorus. They turn out on reaction:

3СaO + 5 Si 2CaSi2 + CaSiO3

CaC2 + 2SiO2 + 2C CaSi2 + 4CO

2Si + CaO +C = CaSi2 + CO

Силициды кальция it is possible to receive and direct сплавлением Са and Si in an atmosphere of nitrogen or hydrogen. The large technical meaning(importance) in metallurgy have силициды of iron which is included in structure of a technical product - ферросилиций, received or in доменных furnaces or electrical furnaces.

The alloys of silicon with aluminium, are known under the name силуминов, as are applied in engineering as a material to manufacturing products of small densities and large durability.

Now more and more wide application in quality rather жароустойчивого of a material receives дисилицид молибдена, being as by an excellent heat resisting covering for products from a metal layer молибдена, generally speaking, chemically rather unstable at high temperatures.

Questions:

1. Lowest connections of silicon with oxygen. Силиконы and лейконы.

2. Кремнеорганические of connection:

диметилсилан (CH3) 2 SiH2

триметилсилан (CH3) Si (C2H5) 3

тримтилфенилсилан (CH3) 3Si (C6H5)

3. Features of structures силикатов also that lays to a basis of structure силикатов

4. What features of structures боридов, карбидов, нитридов and силицидов?

Лекция № 7.

Тема : Силикаты в жидком состоянии. Теория строения жидкостей. Особенности структуры силикатных расплавов.

1. Силикаты в жидком состоянии.

2. Гипотезы строения жидкости.

3. Особенности структуры силикатных расплавов.

Квазикристаллической – искаженный кристалл

Сиботаксическая группа - сильно деформированная искаженная структура кристаллов

Как известно, ключевой операцией в производстве силикатных и других тугоплавких материалов является высокотемпературная обработка, в процессе которой исходные твердые вещества могут полностью (технология стекла, эмалей, глазури, плавленых цементов, огнеупоров, абразивов) или частично переходить в расплав (портландцементный клинкер, глиноземистый цемент, фарфор, фа­янс, шамотные и динасовые огнеупоры и т. д.). Поэтому весьма важно познание природы расплавов силикатов и их свойств.

Плавление — процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое, совершающийся под действием температуры. Плавление кристаллических веществ является фазовым превращением, обусловленным скачкообразным изменением их внутреннего строе­ния и связанных с ним физико-химических свойств.

Помимо состава на строение расплавов, в частности на состав частиц, из которых они состоят, большое влияние оказывает температура. Согласно

О. В. Мазурину, виды структурных преобразований в расплавах, происходящих при изменении температуры, сводятся к следующим основным типам:

1. Температурные флуктуации плотности.

2. Изменение координации.

3. Образование и диссоциация структурных комплексов.

При изготовлении большинства силикатных продуктов (стекла, керамики, цементного клинкера) в процессе их обжига происходит частное или даже полное плавление материала. Свойства образующихся при этом жидкой фазы оказывает чрезвычайно большое влияние на технологический процесс производства и на конечные свойства готовой продукции. В настоящее время установлено, что между строением веществ, находящихся в кристаллическом, жидком или стеклообразном состоянии, имеются не только различные, но и существенные сходства. В основном существует три гипотезы строения жидкости. Наибольшее признание получили модели строения жидкостей предложенные в разные годы Берналом, И.Я. Френкелем и Г.Стюартом. Согласно Берналу, предложившему гипотезу бездефектной жидкости, жидкость имеет структуру мало отличающуюся от геометрии кристалла, из которого она получена. Модель строения жидкости, предложенная Френкелем, называется квазикристаллической. Согласно этой модели особенно в близи температуры кристаллизации рассматривается как искаженный кристалл, в котором утрачен дальний порядок, но сохранен ближний.

Согласно теории « Роев или сиботаксисов» в жидкости существуют агрегаты называемые сиботаксическими группами представляющие собой псевдокристаллические образования, строение которых приближается к строению соответствующих кристаллов выделяющихся из жидкости при кристаллизации. Структуру сиботаксических групп можно рассматривать как сильно деформированную искаженную структуру кристаллов. Сиботаксические группы являются подвижными, динамическими агрегатами, которые разрушаются при движении и создаются вновь. Эти группы разделены областями беспорядочного расположения частиц, однако резких переходов между областями с частично упорядоченными и неупорядоченными. Эта гипотеза по сравнению с другими гипотезами в настоящее время имеет наибольшее признание.

Строение расплавов силикатов.

Высокая температура плавления силикатов (обычно от 500 ⁰С до 2000 ⁰С) ставит значительные препятствия исследованию их строения в расплавленном состоянии. Числу наиболее важных свойств силикатных расплавов, связанных с их строением и изученных с достаточной полнотой относятся: вязкость, поверхностное натяжение и плотность.

Вязкость силикатных расплавов.

Под вязкостью вещества в частности силикатных расплавов понимается свойство вещества оказывать сопротивление преимущественно одних частей жидкости относительно других. Существующие методы измерения вязкости стекол можно разделить на 2 вида:

1) методы определения вязкости в сравнительно низких температурах:

а) метод растяжения нити;

б)метод прогиба нити;

в)метод закручивания стержня.

2)метод определения вязкости при высоких температурах:

а)метод падающего шарика;

б) метод вращающихся цилиндров.

Роль расплавов при производстве силикатных материалов весьма разнообразна. Определяющее значение имеют свойства силикатных расплавов для технологии стекла — продукта охлаждения расплавов без их кристаллизации. Совершенно очевидна громадная роль расплавов и для технологии различных материалов, получаемых путем их кристаллизации (плавленые огнеупоры, цементы, абразивы, монокристаллы различных оксидов, халькогенидов, галогенидов и т. д.). Вместе с тем необходимо отметить и то большое значение, которое принадлежит расплавам в технологии ряда основных многотоннажных продуктов силикатной технологии, где они являются той средой, в которой происходят многие реакции образования химических сое­динений, определяющих в конечном итоге свойства готовых изде­лий. Жидкая фаза во многом определяет и процессы спекания, т. е. уплотнения материала при обжиге многих силикатных изделий.

Можно привести много примеров из различных областей техно­логии силикатов, которые хорошо иллюстрируют роль расплавов в технологии силикатов.

1. При обжиге портландцементного клинкера во вращающихся печах жидкая фаза, появляющаяся в зоне спекания, полностью контролирует процесс формирования главного цементного минера­ла - трехкальцевого силиката — алита ЗСаО · SiO₂.

2. При производстве одного из наиболее важных огнеупорных материалов — динаса жидкая фаза также играет определяющую роль. Динас — кислый огнеупор, по составу примерно на 90% (мае.) состоящий из SiO₂ и 10% (мае.) СаО. В фазовом отношении представлен в основном тридимитом. 3. При производстве фарфора основная фазовая составляющая этого материала — муллит формируется путем растворения кварца и продуктов разложения каолинита в полевошпатовом расплаве.

Таким образом, природа и свойства расплавов, формирующихся при высокотемпературной обработке сырьевых материалов при производстве различных силикатных материалов, имеют огромное практическое значение, давая возможность выбора оптимальных параметров технологического процесса и получения материалов с заранее заданными свойствами.