Tema: Kremniý elementi.

Tema:Kremniý.

Meýilnamasy:

1.Kremniýniň açylyşy.

2.Kremniýniň fiziki häsiýetleri.

3.Kremniýniň himiki häsiýetleri.

4.Kremniýniň izotoplary.

5.Kremniýniň alnyşy.

6.Kremniýniň ulanylyşy.

7.Kremniýniň elementiniň önümleri.

Ýer gabygynda ýaýraýşy boýunça kremniý kisloroddan soň ikinji orunda durýar. Ýer gabygynyň27,6% massasy kremniý elementinden ybaratdyr. Ol tebigatda diňe birleşmeler görnüşinde duş gelýär.

Kremniý tebigatda kremnezýom SiO2 (çäge), silikatlar(meýdan şpaty– NaAlSi3O8, KAlSi3O8, nefelin– M(AlSiO₄) (şu ýerde M – Na, K), slýuda– KAl₃(Si₃O₁₀)(OH)₂, talk – 3MgO•2SiO₂•2H₂O we beýlekiler) we alýumosilikatlar görnüşinde duş gelýär. Türkmenistanda çöl çägesi, kwars çägesi we derýa çägesi, toýun(oglanly toýny) duş gelýär.

Kremniý elementiniň tebigy birleşmeleriniň düzüminde onuň²⁸Si, ²⁹Si, ³⁰Si ýaly izotoplary bardyr. Onuň ortaça atom massasy28,0855. Kremniý atomynyň daşky elektron gatlagynyň konfigurasiýasy uglerodyňka çalymdaşdyr. Ýöne ondan tapawutlylykda, üçünji gatlakda boş 3d-orbital bardyr. Şol boş orbitalyň bardygy sebäpli kremniý ugleroddan tapawutlylykda, Si–Si baglanyşykly organiki birleşmelere derek, Si–O–Si baglanyşykly kremniý organiki birleşmeleri emele getirip bilýär(olary IX synpda«Organiki himiýa» dersi geçilende jikme- jik öwreneris). Kremniý, edil uglerod ýaly, birleşmelerinde(II) we (IV) walentlidir. Birleşmelerinde kremniý–4, 0, +2, +4 okislenme derejeli ýagdaýda bolup bilýär.

Kremniý ilkinji gezek şwed alymy Bersellius tarapyndan aşakdaky usul bilen alynýar:

SiF4 + 4K → Si + 4KF.

Häzirki wagtda kremniý birnäçe usullar bilen alynýar.

Arassa kremniý elektrik peçlerinde, kremniý(IV) oksidini uglerod bilen gaýtaryp ýa-da oňa beýleki gaýtaryjylar täsirleşdirilip alynýar:

Şonda alnan kremniý elementiniň düzüminde2-5% garyndy bolýar. Uglerod bilen gaýtarylanda kristal ýagdaýdaky kremniý, magniý bilen gaýtarylanda bolsa, amorf kremniý alynýar. Kremniý elementiniň alnyşy we arassalanyşy aşakdaky yzygiderlilikde amala aşyrylýar(28-nji surat).

Kremniý elementiniň fiziki häsiýetleri. Arassa kristal kremniý metal ýalpyldyly, garamtyl- çal reňkli, gaty maddadyr. Kristal kremniý ýarymgeçiriji häsiýetli maddadyr. Kremniý elementiniň kristallarynyň gurluşy almazyň gurluşyna meňzeşdir, ýagny ol kub şekilli kristallary emele getirýär. Ýöne almazdan tapawutlylykda, kremniý atomlarynyň arasyndaky baglanyşygyň energiýasy

kiçidir. Kremniý atomlarynyň möçberiniň uglerod atomyna garanda uludygy hem-de şol atomlaryň arasyndaky baglanyşygyň energiýasynyň kiçidigi sebäpli, kremniý kristallarynyň gatylygy almaza

garandapesdir we portdur. Kremniý atomlarynyň arasyndaky baglanyşyklaryň käbirleri bozulandyr.Şonuň üçin onuň kristal gözenekleriniň arasynda erkin elektronlar nhem bardyr.Şol erkin elektronlaryň hasabyna onuň käbir elektrik geçirijilik häsiýeti hem bardyr. Onuň elektrik geçirijiligi arassalygynyň artmagy bilen kemelýär. Ýagtylandyrylanda we gyzdyrylanda kremniý kristallarynyň elektrik geçirijiligi artýar. Absolýut nol temperaturada kristal kremniý elektrik toguny geçirmeýär. Arassa kremniý adatdaky şertlerde ýarymgeçirijidir. Kremniý kristallarynyň dykyzlygy2,3 g/sm3-e deň.

Amorf kremniý garamtyl- goňur reňkli gaty maddadyr. Ol hem tetraedr gurluşly maýdaja kristallardan ybaratdyr. Amorf kremniý onuň kristal ýagdaýyndakysyndan dykyzdyr. Onuň dykyzlygy2,33 g/sm3-e deň. Kremniý hiç bir eredijide eremeýär. Ýöne ol aşgarlaryň suwdaky ergininde ereýär. Şonda ol aşgarlar bilen reagirleşýär.

Kremniý elementiniň himiki häsiýetileri. Kristal kremniý pes temperaturada inertdir, ýagny ol maddalaryň hiç haýsysy bilen hem reagirleşmeýär. Amorf kremniý kristal ýagdaýyndakysyndan himiki taýdan işjeňdir. Ol adatdaky otag temperaturada ftor bilen reagirleşýär. Ol gyzdyrylanda birnäçe sada we çylşyrymly maddalar bilen reagirleşýär.

Kremniý birleşmelerinde (II) we (IV) walentli bolup bilýär. Onuň birleşmelerinde ýüze çykarýan okislenme derejesi–4, 0, +2 we +4 bolup bilýär.

Kremniý atomynyň daşky elektron gatlagynda elektronlar bilen doldurylmadyk d-orbitalynyň bolmagy bilen baglanyşykly şol häsiýetleri boýunça ugleroddan tapawutlanýar.

Kremniý kislorod bilen II we IV walentli ýagdaýyndaky oksidleri emele getirip okislenýär. Reaksiýalaryň geçiş şertleri uglerod bilen kislorodyň reaksiýasyna çalymdaşdyr, ýagny kislorod artykmaç mukdarda alnanda kremniý(IV) oksidi emele gelýär:

Si(amorf) + O2 (artyk) → SiO2.

Kislorodyň mukdary az bolanda hem-de emele gelen kremniý(IV) oksidi kremniý bilen reagirleşdirilende kremniý(II) oksidi emele gelýär:

2Si(amorf) + O2 (az) → 2SiO;

Si(amorf) + SiO2 → 2SiO.

Kremniý galogenler, kükürt, uglerod ýaly metal däl elementler hem-de I A we II A toparçalaryň metallary bilen gös-göni reagirleşip bilýär. Reaksiýa netijesinde kremniý galogenidleri, karbidi

(karborund) hem-de metallaryň silisidleri emele gelýärler.

Adaty şertlerde ftor bilen reagirleşýär.

Si + 2F2 → SiF4.

Kremniý gyzdyrylanda birnäçe metal däl elementler bilen reagirleşýär:

Kremniý çylşyrymly maddalardan kremniý oksidi bilen reagirleşip, edil uglerod ýaly, kremniý(II) oksidini emele getirýär. Ol otag temperaturasynda ftorowodorod bilen reagirleşip, kremniý tetraftoridini emele getirýär. Kremniý otag temperaturasynda aşgarlaryň suwdaky ergini bilen täsirleşende, wodorody we aşgar metallarynyň silikatlaryny emele getirýär:

Si + 2KOH + H2O → K2SiO3 + 2H2↑.

Silisidler kremniý elementi bilen metallaryň oksidleriniň we gidridleriniň reaksiýasy netijesinde hem emele gelýärler:

2Si + 2MgO → Mg2Si + SiO2;

Si + 2CaH2 → Ca2Si + 2H2

Şeýlelikde, kremniý metal däl elementler bilen reagirleşende gaýtaryjy, metallar bilen reagirleşende bolsa, okislendiriji häsiýetleri ýüze çykarýar.

Kremniý (II) oksidi SiO goňur reňkli gaty maddadyr. Ol suwda eremeýär. Kremniý (II) oksidi duz emele getirmeýän bitarap oksiddir.

Kremniý (II) oksidi SiO gyzdyrylanda (500°C), howada okislenýär. Reaksiýa netijesinde kremniý (IV) oksidi emele gelýär:

Kremniý (II) oksidi SiO otag temperaturasynda aşgarlaryň suwdaky ergininde aňsatlyk bilen ereýär:

SiO + 4NaOH (kons. ergin) → Na4SiO4+ H2O + H2↑.

Kremniý (IV) oksidi suwda we kislotalarda (HF başga) eremeýän gaty maddadyr (çöl, derýa we kwars çägeleri görnüşinde ol Türkmenistanda köp). Kremniý oksidiniň suwuklyga geçmek temperaturasy 1713°C-ä deňdir.

Kremnezýomyň kristallik modifikasiýalaryndan başga amorf kremnezýom hem bardyr. Kristallik kremnezýom we amorf kremnezýom geterozynjyrly organiki däl polimer maddalardyr. Olaryň gurluşyny tekizlikde şeýle göz öňüne getirmek bolar(29-njy surat):

Kristal kremnezýomyň tebigatda duş gelýän birnäçe görnüşleri gymmat bahaly daşlara degişlidirler.

Kremniý(IV) oksidi suwda örän az ereýär. Ýöne ýokary basyşda we 100°C temperaturadan ýokarda kremniý oksidiniň suwda ereýjiligi artýar. Şonda alynýan ergin sowadylanda kremniý

oksidiniň monokristallary emele gelýär(kwars aýnasy).

Kremniý(IV) oksidi hem birnäçe sada we çylşyrymly maddalar bilen reagirleşýär.

Kremniý(IV) oksidi gyzdyrylanda(250–400°C), ftor bilen reagirleşýär. Şonda kremniý(IV) ftoridi emele gelýär we kislorod bölünip çykýar:

SiO2 + 2F2 → SiF4 + О2.

Kremniý(IV) oksidi gyzdyrylanda(900–1000°C), uglerod we hlor bilen reagirleşýär. Şonda kremniý

hloridi emele gelýär:

SiO2+ 2С + 2Сl2 → SiCl4 + 2CO.

Kremniý(IV) oksidi otag temperaturasynda plawik kislotasy bilen gyzdyrylanda bolsa, ftorowodorod bilen reagirleşýär:

SiO2 + 6HF (kons. ergin) →H2[SiF6] + 2Н2О (

Amorf kremniý otag temperaturasynda, kristal kremniý bolsa, gyzdyrylanda(900–1000°C), aşgaryň ergini bilen reagirleşýärler. Şonda dürli hili duzlar emele gelýärler:

SiO2 (amorf) + 4NaOH (kons. ergin) → Na4SiO4 + 2Н2О;

SiO2 (kristal)+ 2NaOH(gowş. ergin) → Na2SiO3 + Н2О.

Kremniý (IV) oksidi gyzdyrylanda, metal oksidi bilen reagirleşip, duz emele getirýär:

Ýokary temperaturada(1150°C) aşgar metallarynyň karbonatlary bilen reagirleşdirilende, degişli silikatlar we uglerod(IV) oksidi emele gelýär.

Kremniý kislotasy iki esasly gowşak kislota bolup, onuň duzlaryna silikatlar diýilýär. Kremniý kislotasy suwda kolloid ergin emele getirýär(suwda eremeýär).

Kremniý kislotalarynyň alnyşy. Ony birnäçe usullar bilen alyp bolýar.

1. Amorf kremnezýom suwda az mukdarda ereýär we suw bilen täsirleşýär. Şonda kremniý kislotalarynyň gidrogeli emele gelýär:

SiO2 _{(amorf, gaty)} + nH2O_(suwuk) → SiO2•nH2O_(gidrogel) E H4SiO4 _(ergin).

2. Kremniý kislotasy silikatlara kislota täsir etdirmek usuly bilen hem alynýar:

Na2SiO3 (ergin) + 2HCl (ergin) →H2SiO3 (kolloid ergin) + 2NaCl(ergin).

Kremniý kislotalarynyň fiziki häsiýetleri. Kremniý kislotalary ak reňkli aýna şekilli amorf polimer maddalardyr. Ol polimerleriň zynjyr(sapak), lenta ýa-da tor şekilli dürli giňişlik gurluşlary bar. Olar suwda örän az ereýärler. Şonda monomer görnüşinde ortokremniý kislotasy H4SiO4 ergine geçýär. Emele gelýän kislota kolloid ergin görnüşinde bolýar, onuň düzümini xSiO2•yH2O formula görnüşinde aňlatmak bolar. Iň sada ýagdaýda x = y = 1 mol bolanda, H2SiO3 – metakremniý kislotasy hem-de x = 1 mol, y = 2 mol bolanda, oňa ortokremniý kislotasy H4SiO4 gabat gelýär. Şonda ergine geçen kislota ortokremniý kislotasy H4SiO4 bolup, ol az mukdarda suwda ereýär. Monokremniý kislotalary erkin halynda alynmadykdyr. Emele gelen gidrogeli

gyzdyryp, bölekleýin degidrirlense, onda silikogel diýip atlandyrylýan ak reňkli port amorf madda emele gelýär. Silikogeliň örän güýçli adsorbent häsiýeti bar. Bu maddanyň özüne gazlary we suw buglaryny adsorbirlemek häsiýeti bolup, ol durmuşda adsorbent(toplaýjy) madda hökmünde giňden peýdalanylýar.

Olardan başga- da, birnäçe polikremniý kislotalary bar. Umumy formuladaky x 1 bolsa, şeýle kislotalaryň ählisi polikremniý kislotalary diýip atlandyrylýar. Polikremniý kislotalary hem erkin halynda alynmadykdyr.

Kremniý kislotalarynyň himiki häsiýetleri. Kremniý kislotalarynyň ählisi gowşak kislotalardyr. Olaryň duzlary silikatlar diýip atlandyrylýar. Silikatlar durnuklydyrlar.

Kremniý kislotalary900–1000°C gyzdyrylsa, onda olar dargaýarlar:

Kremniý kislotalaryna aşgaryň ergini täsir etdirilende, silikatlar emele gelýärler:

SiO2•nH2O(kolloid ergin) + 4NaOH(ergin) → Na4SiO4 (ergin)+ (n+2) H2O(suwuk).