1-Ma`ruza. Mavzu: Metallmaslar. Vodorod. Suv. Reja. Metallmaslarning davriy jadvalda tutgan o`rni. Metallmaslarning umumiy xossalari

3. Kremniy, uning olinishi, xossalari, oksidlari,

silikat kislota va uning tuzlari.

Tabiatda uchrashi. Kremniy kisloroddan keyin Yerda eng ko`p tarqalgan element. U yer po`stlog`i massasining 27,6 % ni tashkil etadi. Tabiatda asosan SiO<sub>2</sub> va silikat kislotaning tuzlari–silikatlar holida uchraydi. Kremniy birikmalari o`simlik va hayvonlar organizmida bo`ladi.

Olinishi. Sanoatda kremniy elektr pechlarda SiO₂ ni koks bilan qaytarish orqali olinadi: SiO₂ + 2C = Si + 2CO

Laboratoriyalarda qaytaruvchilar sifatida Mg yoki Al lardan foydalaniladi:

SiO₂ + 2Mg = Si + 2MgO 3SiO₂ + 4Al = 3Si + 2Al₂O₃

Eng toza kremniy kremniy tetraxloridni rux bug`lari bilan qaytarish orqali olinadi: SiCl₄ + 2Zn = Si + 2ZnCl₂

Fizik–kimyoviy xossalari. Kristall kremniy–shishadek yaltiroq, to`q kulrang modda. Kremniy juda mo`rt, zichligi 2,33 g/sm³. Ko`mir kabi qiyin suyuqlanadi. Kremniy uchta barqaror izotopdan–²⁸Si (92,27 %), ²⁹Si (4,68 %) va ³⁰Si (3.05 %) lardan tarkib topgan.

Kremniy odatdagi sharoitda ancha inert, bevosita ftor bilan reaksiyaga kirishadi: Si + 2F₂ = SiF₄

Kislotalar bilan ta`sirlashmaydi, lekin u ishqoriy metallarning gidroksidlarida erib, silikat hamda vodorod hosil qiladi:

Si + 2NaOH + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂↑

Elektr pechda yuqori haroratda qum bilan koks aralashmasidan kremniy karbid SiC (karborund) olinadi: SiO₂ + 2C = SiC + CO₂

Kremniyning metallar bilan hosil qilgan birikmalari silitsidlar deyiladi. Silitsidga HCl ta`sir ettirilganda kremniyning vodorodli birikmasi–silan SiH<sub>4</sub> olinadi. Silan–qo`lansa hidli zaharli gaz, havoda o`z-o`zidan alangalanib ketadi.

Si + 2Mg = Mg₂Si Mg₂Si + 4HCl = 2MgCl₂ + SiH₄↑

SiH₄ + 2O₂ = SiO₂ + 2H₂O

Maydalangan kremniy kislorod bilan qizdirilganda yonnib, kremniy (IV)–oksid hosil qiladi: Si + O₂ = SiO₂

Yuqori haroratlarda kremniy ko`pcilik metallarni ularning oksidlaridan qaytaradi.

Kremniy (IV)–oksid qumtuproqham deyiladi. Bu qiyin suyuqlanadigan qattiq modda, tabiatda ikki xil ko`rinishda keng tarqalgan:

1) kristall qumtuproq–kvars minerali va uning har xil turlari (tog` billuri, xalsedon, agat, yashma, kremen) holida bo`ladi; kvars qurilishda va silikat sanoatida keng ko`lamda foydalaniladigan kvarsli qumlarning asosini tashkil etadi;

2) amorf qumtuproq tarkibi SiO₂•nH₂O bo`lgan opal minerali holida bo`ladi; uning tuproq shaklidagilari diatomit, trepel (infuzor tuproq); suvsiz sun`iy amorf qumtuproqqa silikagel misol bo`la oladi, u natriy metasilikatdan olinadi:

Na₂SiO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂SiO₃ H₂SiO₃ = H₂O + SiO₂

1710 ⁰C da kvars suyuqlanadi. Suyuqlangan massa tez sovitilganda kvars shisha hosil bo`ladi. Kengayish koeffitsiyenti kichik, shuning uchun cho`g` holigacha qizdirilgan kvars shisha suv bilan tez sovitilganda darz ketmaydi. Undan laboratoriya shisha idishlari va ilmiy tadqiqotlar uchun asboblar tayyorlanadi.

Kimyoviy xossalari jihatidan SiO₂ kislotali oksidlar qatoriga kiradi. U qattiq ishqorlar, asosli oksidlar va karbonatlar bilan birga suyuqlantirilganda silikat kislotaning tuzlari hosil bo`ladi:

SiO₂ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + H₂O SiO₂ + CaO = CaSiO₃

SiO₂ + Na₂CO₃ = Na₂SiO₃ + CO₂

Kremniy (IV)–oksid bilan faqat ftorid kislotagina reaksiyaga kirishadi, shu reaksiya yordamida shishaga ishlov beriladi:

SiO₂ + 4HF = SiF₄ + 2H₂O

Suvda SiO₂ erimaydi va suv bilan reaksiyaga kirishmaydi. Shining uchun silikat kislota silikat kislota tuzlariga kislotalar ta`sir ettirib olinadi:

Na₂SiO₃ + 2HCl = H₂SiO₃ + 2NaCl K₂SiO₃ + H₂SO₄ = H₂SiO₃ + K₂SO₄

H₂SiO₃–juda kuchsiz kislota, suvda kam eriydi. Qizdirilganda karbonat kislota kabi oson parchalanadi. Ikki asosli kislota bo`lgani sababli bosqich bilan dissotsilanadi: H₂SiO₃ = H₂O + SiO₂

H₂SiO₃ ↔ H⁺ + HSiO₃^- HSiO₃^- ↔ H⁺ + SiO₃^2-

Silikat kislotaning tuzlari silikatlar deyiladi, masalan, CaSiO₃ yoki CaO•SiO₂–kalsiy silikat, Na₂SiO₃ yoki Na₂O•SiO₂–natriy silikat.

R₂O•SiO₂ tarkibli silikatlar (bunda R₂O–Na₂O yoki K₂O) eruvchan shisha deyiladi, ularning suvdagi konsentrlangan eritmalari esa suyuq shisha deb ataladi.

SiO₂ + Na₂CO₃ = Na₂SiO₃ + CO₂ SiO₂ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + H₂O

Yer qobig`i SiO<sub>2</sub> bilan turli xil silikatlardan tarkib topgan. Tabiiy silikatlarning tarkibi va tuzilishi murakkab bo`ladi. Ba`zi tabiiy silikatlarning tarkibi quyidagicha: dala shpati K₂O•Al₂O₃•6SiO₂, asbest 3MgO•2SiO₂•H₂O, slyuda K₂O•3Al₂O₃•6SiO₂•2H₂O, kaolinit Al₂O₃•2SiO₂•2H₂O

Tarkibida Al₂O₃ ham bo`ladigan silikatlar alyumosilikatlar deyiladi. Tog` jinslari va yer yuzasidagi minerallar harorat, so`ngra namlik va karbonat angidrid ta`sirida nuraydi, yani asta-sekin yemiriladi. Masalan, dala shpatining yemirilishi:

K₂O•Al₂O₃•6SiO₂ + 2H₂O + CO₂ = Al₂O₃•2SiO₂•2H₂O + K₂CO₃ + 4SiO₂

Yemirilishning asosiy mahsuloti kaolinit–oq gilning asosiy tarkibiy qismi. Tog` jinslarining nurashi natijasida gil, qum va tuzlarning qatlamlari hosil boo`ladi.