¿Cuáles son las propiedades químicas del silicio?
El silicio tiene dos alótropos: el silicio cristalino y el silicio amorfo. El silicio cristalino es un sólido metálico duro y quebradizo de color gris negruzco (consulte el diagrama de cristal grande del silicio elemental). Su estructura es similar a la del diamante, con altos puntos de fusión y ebullición y elevada dureza. Otra propiedad importante del silicio cristalino es que su conductividad eléctrica se sitúa entre la de un conductor y la de un aislante, lo que lo convierte en un buen material semiconductor.
Sabemos que el carbono es químicamente estable a temperatura ambiente y puede reaccionar con el oxígeno y otras sustancias a altas temperaturas. Como elemento afín del carbono, ¿cuáles son las propiedades químicas del silicio?
Discusión 2 Basándose en el conocimiento del carbono y la ley periódica de los elementos, resuma algunas propiedades químicas del silicio.
El número de electrones en la capa electrónica más externa de los átomos de silicio es el mismo que el número de electrones en la capa electrónica más externa de los átomos de carbono, los cuales son 4 electrones. Por lo tanto, muchas propiedades químicas del silicio. son similares a los del carbono. A temperatura ambiente, el silicio es químicamente inactivo. A excepción del gas flúor, el ácido fluorhídrico y los álcalis fuertes, el silicio no reacciona con otras sustancias, como oxígeno, cloro, ácido sulfúrico, ácido nítrico, etc. El silicio puede reaccionar con algunos no metales en condiciones de calentamiento. Por ejemplo, cuando se calienta, el silicio finamente molido puede arder en oxígeno, produciendo sílice y liberando grandes cantidades de calor.
Silicio Oxígeno Sílice
El silicio es un importante elemento no metálico con una amplia gama de usos. Como buen material semiconductor, el silicio se puede utilizar para fabricar dispositivos semiconductores como circuitos integrados, transistores y rectificadores de silicio. Además, las aleaciones de silicio también tienen una amplia gama de usos. Por ejemplo, el acero con un contenido de silicio de 4 (fracción de masa) tiene buena permeabilidad magnética y puede usarse para fabricar núcleos de transformadores. El acero con un contenido de silicio de aproximadamente 15 (fracción de masa) tiene buena resistencia a los ácidos y puede usarse para fabricar equipos resistentes a los ácidos.
Debido a que no existe silicio simple en la naturaleza, el silicio que utilizamos se extrae de sus compuestos. Industrialmente, el silicio bruto que contiene una pequeña cantidad de impurezas se puede obtener reduciendo el sílice con carbono a altas temperaturas.
Sílice 2C Silicio 2CO
Una vez purificado el silicio bruto, se puede obtener silicio de alta pureza utilizado como material semiconductor.
Dos. Sílice
La sílice es un óxido de silicio, que se encuentra ampliamente en la naturaleza y forma rocas junto con otros minerales. La sílice natural, también conocida como sílice, es un sólido duro y refractario.
La sílice es químicamente inactiva y no reacciona con agua ni ácidos (excepto el ácido fluorhídrico), pero puede reaccionar con óxidos alcalinos o bases fuertes para formar sales. Por ejemplo,
Óxido de calcio y sílice
Sílice 2 hidróxido de sodio = silicato de sodio H2O
Discusión 3 ¿Por qué florece en el laboratorio? ¿Utiliza lejía un tapón de goma en lugar de un tapón de vidrio (el vidrio contiene SiO2)?
La sílice es un óxido ácido, y su correspondiente hidrato es el ácido silícico (H2SiO3). El ácido silícico no se puede producir directamente a partir de sílice, sino que sólo se puede producir haciendo reaccionar silicatos solubles con ácidos. El ácido silícico es insoluble en agua y es un ácido débil, más débil que el ácido carbónico.
La sílice tiene muchos usos. En la actualidad, la principal materia prima de la fibra óptica, material de comunicación de alto rendimiento, es la sílice.
El componente principal de la sílice también es sílice, y se puede utilizar sílice relativamente pura para fabricar vidrio de sílice. Algunos de los instrumentos químicos de alta temperatura utilizados en nuestro laboratorio están hechos de vidrio de temporada. Los relojes electrónicos de cuarzo y los relojes de cuarzo fabricados en temporada también son muy populares.
Los cristales estacionales transparentes son lo que solemos llamar cristales (como se muestra a continuación). Los cristales se utilizan a menudo en la fabricación de piezas e instrumentos ópticos importantes en la industria electrónica, así como en artesanías y vidrio de alta gama.
Tres. Silicatos
El silicato es el componente principal de las rocas de la corteza terrestre. Existen varios minerales de silicato naturales en la naturaleza, que representan aproximadamente el 5% de la corteza terrestre. Existen muchos tipos de silicatos con estructuras muy complejas. Normalmente, su composición se puede expresar en términos de sílice y óxidos metálicos.
Por ejemplo,
Silicato de sodio (Na2O SiO2)
Caolinita Al _ 2(Si _ 2O _ 5)(OH)_ 4(Al _ 2O _ 3,2 SiO _ 2,2 H2O)
El silicato de sodio es el silicato más común, y su solución acuosa se conoce comúnmente como silicato de sodio. El vidrio soluble es un líquido viscoso e incoloro, un pegamento mineral que se utiliza como adhesivo de construcción. El silicato de sodio no se quema, no se corroe fácilmente y puede usarse como conservante. Cuando la madera y los textiles se sumergen en silicato de sodio, pueden ser antisépticos y es menos probable que se incendien.
El principal componente de la arcilla es el silicato. Hay muchos tipos de arcilla, las más comunes son la arcilla caolín y la arcilla común. La arcilla es la principal materia prima para la elaboración de cerámica.
Lea los peligros del polvo de sílice
La sílice juega un papel importante en la vida diaria, la producción y la investigación científica, pero a veces también puede causar daños al cuerpo humano. Si las personas inhalan polvo que contiene sílice durante mucho tiempo, desarrollarán silicosis (porque el silicio se llama sílice y la silicosis se llama silicosis). La silicosis es una enfermedad profesional cuya aparición y gravedad dependen de la cantidad de polvo en el aire, la cantidad de sílice en el polvo y la duración del contacto humano. Las personas que trabajan en lugares con alto contenido de polvo de sílice durante mucho tiempo, como minería, fundición de arena, limpieza con chorro de arena, fabricación de cerámica, fabricación de materiales refractarios, etc., son propensas a esta enfermedad. Por lo tanto, en estos lugares de trabajo polvorientos, se deben tomar medidas estrictas de protección laboral y se deben utilizar diversas tecnologías y equipos para controlar el contenido de polvo en el lugar de trabajo para garantizar la salud de los trabajadores.
Pequeño experimento familiar
Colocar una capa de arena fina lavada (de aproximadamente 1 cm de espesor) en el fondo de un fregadero o recipiente grande de vidrio, y luego colocar una piedra con forma de rocalla o escoria. Verter el 20% del producto filtrado en el recipiente.
Solución de Na_2SiO_3 (aproximadamente 3/4 del volumen del recipiente), utilizar una varilla de vidrio para esparcir arena en el fondo. Después de que el nivel del líquido deje de temblar, use pinzas para separar varios sólidos de sal (del tamaño de frijoles rojos), como CuSO4, MnCl2, CaCl2, CoCl2 (cloruro de cobalto), etc., y colóquelos en el tanque de sedimentación en sedimentos. diferentes ubicaciones. Se puede ver rápidamente que donde se coloca la sal, los cristales "crecen" lentamente hacia arriba desde la arena fina en el fondo del agua. Después de unas horas, se convertirán en "plantas acuáticas" de varios colores, formando un hermoso "jardín submarino".
(Ver arriba)
Sección 2 Introducción a la industria de los silicatos
En nuestra vida diaria, a menudo entramos en contacto con algunos materiales de silicato. los platos que utilizamos y las casas en las que vivimos. Los materiales de silicato se fabrican calentando materiales que contienen silicio. Esta industria manufacturera se llama industria de los silicatos, como el cemento, el vidrio, la cerámica y otros productos. La industria del silicato ocupa una posición importante en la economía nacional.
1. Cemento
El cemento es un material de construcción muy importante y un material indispensable para edificios de gran altura y diversos proyectos de construcción. El cemento es hidráulico y se endurece fácilmente cuando se mezcla con agua. Debido a esta excelente propiedad, el cemento se utiliza como material de construcción. Debido a que también se endurece en el agua, también es un material esencial para proyectos submarinos.
Utilizando arcilla y piedra caliza como principales materias primas, después de triturarlas y mezclarlas, se calcinan en un horno rotatorio de cemento, luego se agrega una cantidad adecuada de yeso y se muelen hasta obtener un polvo fino para obtener cemento común.
Los principales componentes del cemento ordinario son el silicato tricálcico (3CaO SiO2), el silicato dicálcico (2CaO SiO2) y el aluminato tricálcico (3CaO Al2O3).
Una mezcla de cemento, arena y agua llamada mortero de cemento es un adhesivo de construcción que une ladrillos y piedras.
Se llama hormigón a una mezcla de cemento, arena y grava. El hormigón suele estar hecho de barras de acero, que es lo que solemos llamar estructuras de hormigón armado. El hormigón armado tiene una gran resistencia y se utiliza a menudo en la construcción de edificios de gran altura, como edificios de gran altura y puentes.
Antes de la liberación, China dependía principalmente del cemento importado. Después de la fundación de la Nueva China, la industria del cemento se desarrolló rápidamente. En la actualidad, la producción de cemento de China ha saltado a la vanguardia mundial.
Datos de la etiqueta del cemento
Después de que el cemento se endurece en el aire, tiene resistencia a la compresión y la resistencia a la compresión se calcula en kg/cm2.
Se mezclaron cemento y arena en una proporción de 1:2,5 para preparar muestras de mortero. La resistencia a la compresión de la muestra después de 28 días en agua se denomina grado de cemento. Por ejemplo, una muestra de mortero hecha mezclando 1 parte de cemento y 2,5 partes de arena tiene una resistencia a la compresión de 425 kg/cm2 después de endurecerse en agua durante 28 días. El número de cemento es 425. Cuanto mayor sea la calidad del cemento, mejor será el rendimiento. Los cementos Portland de uso común incluyen el No. 325, No. 425, No. 525 y No. 625. Algunos cementos de alta resistencia tienen grados superiores a 1000.
2. Vidrio
El vidrio es un producto de silicato que vemos todos los días.
El vidrio para ventanas es el tipo de vidrio más común y se denomina vidrio común. Las materias primas para la fabricación de vidrio ordinario son la carbonato de sodio, la piedra caliza y la piedra caliza. Durante la producción, las materias primas se trituran, se mezclan en proporciones adecuadas y se colocan en un horno de vidrio para aumentar el calor. Una vez fundidas las materias primas se producen cambios físicos y químicos complejos. Las principales reacciones son:
Na2CO3 SiO2 Na2SiO3 CO2 ↑
CaCO3 SiO2 CaSiO3 CO2 ↑
In. producción Durante el proceso del vidrio, si se añaden algunos óxidos metálicos, se puede fabricar vidrio coloreado. Por ejemplo, el vidrio que contiene Co2O3 (óxido de cobalto) es azul y el vidrio que contiene Cu2O es rojo. El vidrio común que vemos es generalmente de color verde claro, porque las materias primas están dopadas con hierro ferroso.
Existen muchos tipos de vidrio Además del vidrio ordinario mencionado anteriormente, existen otros tipos de vidrio, como el vidrio de temporada, el vidrio óptico, etc.