Tabiatda uchrashi. Kremniy kisloroddan keyin Yerda eng ko`p tarqalgan element. U yer po`stlog`i massasining 27,6 % ni tashkil etadi. Tabiatda asosan SiO2 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 SiH4 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+ + SiO32–
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 SiO2 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.
Odatdagi deraza oynasining tarkibi taxminan ushbu formula bilan ifodalanadi: Na2O•CaO•6SiO2. Shisha soda, ohaktosh va oq qum aralashmasini maxsus pechlarda birga suyuqlantirish orqali olinadi. Suyuqlantirishda dastlab natriy va kalsiy silikatlari hosil bo`ladi. Bu silikatlar bilan qumtuproq suyuqlanib bir butun massa hosil bo`ladi va u asta–sekin sovitiladi:
SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2
Na2SiO3 + CaCO3 + 4SiO2 = Na2O•CaO•6SiO2
Shisha ishlab chiqarishda Na2CO3 o`rniga ko`pincha Na2SO4 va ko`mir ishlatiladi. Bu holda Na2SiO3 quyidagi reaksiya tenglamasiga muvofiq hosil bo`ladi:
2SiO2 + C + Na2SO4 = 2Na2SiO3 + CO2↑ + 2SO2↑
Maxsus shisha olish uchun boshlang`ich aralashmaning tarkibi o`zgartiriladi. Soda Na2CO3 o`rniga potash K2CO3 ishlatib, qiyin suyuqlanadigan shisha (kimyoviy idishlar uchun) olinaadi. Bo`r CaCO3 o`rniga qo`rg`oshin (II)–oksid PbO, soda o`rniga potash ishlatib, billur shisha olinadi.
Boshlang`ich aralashmaga metall oksidlarini qo`shish shishaga turlicha rang beradi: Cr2O3 yashil, CoO ko`k, MnO2 to`q qizil. Shishadan texnika ehtiyojlari uchun tola va to`qimalar tayyorlanadi. Shishakristall materiallar, ya`ni sitallar ishlab chiqariladi. Ulardan elektr izolyator, idishlar va boshqalar tayyorlanadi.
Odatdagi silikat sement, ya`ni portlandsement yashilroq–kilrang kukun bolib, suvga qorilganda havoda yoki suvda toshsimon massa bo`lib qotadi. Odatda u ohaktosh bilan gildan iborat xomashyo massani qovushgunga qadar kuydirish (1400–1600 0C) yo`li bilan olinadi.
Qizdirish aylanib turadigan silindrsimon maxsus pechlarda amalga oshiriladi. Hosil bo`ladigan qovushgan donador massa klinker deb ataladi. Bu chala mahsulot. Unga tegishli qo`shimchalar qo`shib, sharli tegirmonlarda mayin kukun holigacha maydalanadi va oxirgi mahsulot olinadi.
Tabiatda tarkibida portlandsement olish uchun zaruriy nisbatlarda ohaktosh bilan gil bo`ladigan jinslar uchraydi, ular mergellar deb ataladi. Yirik sement zavodlari ana shu mergellar asosida ishlaydi. Aralashmaning tarkibini o`zgartirib, sementning turli xillari–tez qotadigan, sovuqqa chidamli, korroziyabardosh va boshqa turlari olinadi.
Sement, suv va to`ldirgichlar (qum, mayda tosh, chaqiqtosh, shlak) aralashmasi qottganidan keyin sun`iy tosh–beton hosil bo`ladi. Bu materiallarning aralashmasi qotguniga qadar beton qorishmasi deyiladi. Orasiga po`lat armatura (ichki karkas) qo`yilgan beton temir–beton deyiladi. Beton va temir–betonlar gidroelektrstansiyalar, yo`llar, binolarning yuk tushadigan qismlarini qurishga ko`plab miqdorlarda sarflanadi.
Bog`lovchi material sifatida organik polimerlar yoki polimerlar bilan sementdan foydalanilgan betonlar ham tayyorlanadi. Bular alohida xossalarga ega bo`lgan plastobetonlardir.
Shisha, sement va keramika ishlab chiqarish silikat sanoatiga kiradi, bu sanoat kremniyning tabiiy birikmalarini qayta ishlaydi.
Do'stlaringiz bilan baham: |