nekrasovI (1114433), страница 205
Текст из файла (страница 205)
СОСтаВ «НОР- Кок ЕЕ „тй гае мального» стекла выражается фор- ел . ь оаг катте мулой )вагСаЯоОм или Ыа»О.СаО. 661Ог. Довольно близко к этому крас»ете составу подходит обычное оконное сереге» Золе; »е ле е» стекло, Путем частичной замены!!а, Са и Я па другие элементы улается получать различные специальные сорта, характеризующиеся теми или Рис. Х-4В.
Схема появообразовонкя. иными требуемыми для отдельных применений качествами. Основными исходными продуктами стекольного производства явлюотся сода, известняк и песок. Процесс образования «норзтальногст» с:рекла может быть выражен уравненном Х. Четвертая группа периодическое системы Из химических свойств галидов кремния наиболее характерно для ннх энергичное взаимодействие с водой по схеме: БРГ4+2НзО ч=е Б(Ох+ 4НГ Для С), Вг н ! равновесие практически нацело смещено вправо, тогда как для Г реакция заметно обратима. Вследствие образования при гндролнзе твердых частиц Б(01 (точнее, пБ!Оз !пНзО) пары галндов кремния дымят во влажном воздухе."-'" Прн взаимодействии Б)Г1 с плавнковой кислотой образуется коыплексная фгорокрежневая (иначе, кремнефтористоводород- г н а я) кислота; 2НГ+ Б(Г4= На[8(Г61 Безводная НзБ!Гв не существует.
Напротив, в водном растворе она устойчива и является сильной двухосновной кислотой. Большинство ее солей (кремнефтористых, или фтороснликатов) бесцветно н хорошо растворнмо в воде. Из производных обычных металлов наиболее труднорастворнмы соли калия и особенно бария.м-м Водородные соединения кремния (крем неводороды, илн сил а вы) получаются в смеси друг с другом и с водородом прн действии разбавленной НС! на снлицнд магния (МпзБ!). По своему составу н структурным формулам кремневодороды (Б!Нг, Б(зН6 н т. д. вплоть до последнего известного члена — Б(аН!6) аналогичны углеводородам ряда метана. Большое сходство наблюдается и в отношении фиан ческнх свойств: подобно углеводородам, силаны бесцветны, первые члены гомологического ряда при обычных условиях газообразны, следующие представляют собой жидкости.
Напротив, общая химическая характеристика обоих классов соединений различна: в противоположность инертным углеводородам силаны весьма реакцнонноспособны. В частности, на воздухе онн легко воспламеняются н сгорают до Б(06 н воды, причем горение сопровождается очень большим выделением тепла (34! ккал(моль Б!Н!) з'-!м Дополнения 1) Свободяый кремний впервые получен в 1823 г.
Природный злемеят слагается яз трех, изотопов — з»6! (92,2«(»), з»61 (4,2) я г«Я! (3,1). Его практический атомяый вес дается с точностью до ~0,001. По хямяя кремяяя имеются обворяая статья ° я мояографяя '*. 2) В основном состояяяя атом кремяяя ямеет строение вкешяей электрояяой оболочкя Зг'Зр' я двухвалеятея. Возбуждеяяе его до бляжайжего четырехвавеятяого состояияя (Звзр') требует затраты 95 клал(г-атом, т. е. почти такой же ввергая, как я в случае углерода (71 э 3 доп.
П). Послеловзтельяые энергии яояязацяя этого атома равны 8,16; 1634; 33,46 к 46,13 эв. Его сродство к одному электрояу оценивается в 34 клал/г-атом. 8) Небольюяе количества кремяяя присутствуют праятяческя во всех частях человеческого оргаяязма, прячем яаяболее богаты ям легкие (0.65 ма яа в сухой ткаяк), Относительно якого кремякя содержат волосы я когтя. Имеются указзяяя яа язвы. точное его яакоплепяЕ раковымя опухолями (с одяовремеяяым умевьшеаяем содержа.
яяя в моче). ' Ш за р я Р., У«сесе лакая. 166т. м 6. тм. »» ма в талое л. А., кл ю козс кв 6 Г. и. Фя»в««сказ звяке я славя кремявя. м., «Выс мел масла . !МВ. 3!! с, Ктко лев Г, В, Хвяяя крсмвла в Фвзя«ескза заказ салвкатез, Мч гаысмаа масле» !666. 466 с» б 4. )Грелииб 4) Лля получения больших холнчеств элементарного кремннн обычно используется праваднман в электрнческой печи реакция по уравнению: 5!Ох+ 2С 2СО+5! (что дает продукт не выше 99сй-ной чистоты), Такой кремний иногда применяется длн вы- деления свободных металлов нз нх окислов (т.
н. си ли катеры н я). Значительно более чистый 51 получается прн взаимодействии паров четыреххлорнстого кремния н пинка околп 1000'С (по реакпнн: 5!С1, + 22п = 22пС!а+ 5!), а еше более чнстый— термическим разложением 5!Н, на элементы прн температурах выше 780'С. 3) Кремний частп получают в виде сплава с железом (ф е р р о с и л и ц п н) снльным накаливанием смеси 5~Ох, железной руды н угля. Сплавы, содержащне до 20ей 51, могут быть, таким образом, изготовлены в доменных печах, более высокопро- центные — в электрических. Ферроснлицнй непосредствыено используется для нзготов- лення кнслотоупорных изделий, так как уже прн содержании !5е(е 5! на металл не действуют все обыч. е и есл елеем не а с,' ные кислоты, кроме соланой, а прн 50ей 5! †перестает действовать н НС1. Важнейшее прнмененне ч йа ч ферроснлнцнй находит в металлургии, где он упа.
треблнется длн введения кремния в разлнчные сорта ~д от спецнальных сталей н чугунов. 'ф 6) В кристаллическом состонннн кремний хоро- е рэ шо проводнт тепло. Его электраправодность состав- е пнет 0,007 (длн обычного) — 0,000001 (для особо ця чнстого] от электропроводнастн ртути, причем прн В нагревании она не понижается (как то характерно 2 для металлов), а повышается. Повышается она н с й дс увеличением давления, апра 120 тыс.
аг кремннйпрн- мад ззд аэз гад азд дгд н обретает свойства металла. Теплота плавления кремния равна 11, теплота атомизации — 108 кка.е(г-агом, Плавлеаие сопровождается увелнченнем плотности (приблнзнтельно иа Ос)а), т. е, кремний в этом отношении подобен льду. Резко (в 20 раз) возрастает прн плавлении н электропроводность кремння. 7) Кремннй кристаллизуется по тяпу алмаза (с((5!5!) = 2,35 А, а злектроннан плотность в середние связи 0,25 е/Аа). Его манокрнсталлы получают выращнваннем и вакууме нз расплава (путем медленного вытнгнваннн соприкасающейся с ппверх- ностью жидкости затравки).
Таким путем удавалось выращивать манокрнсталлы диа- метром 2,5 см н длнной 24 см. Подобные монокрнсталлы нз очень чистого кремния с соответственна подабраннымн добавками (И1 9 8 доп. 9) служат длн изготовления различных полупроводннковых устройств (выпрнмнтелей переменного тока н др.). 8) Важное место среди таких устройств занимают фотоэлементы, служащие для прямого преобразования световой энергии в электрическую, На рнс Х-49 показана спектральная характернстнка кремниевого фотоэлемента, нз которой видно, что макси- мум поглощения приходится на ннфракрасные лучи. Коэффициент полезного действня кремнневык фотоэлементов составляет около !Оей. Из инх построены, в частности, солнечные батареи, обеспечивающие питание радиоаппаратуры на нскусственных спут- ннках Земли. В будущем рнсуетсн перспектива масспвого наземного применения таких батарей длк зффектнвного использования солнечной знергни (котпрай Земля ежегодна получает примерно в 100 раз больше, чем могло бы дать сжигание всех известных запасов ископаемого топлива).
9) Длн отвечающих переходам 5!Оа — 5! н 5! — 5!Не окнслительно.восстанови- тельных потенциалов прнводнтсв значения: — 0,88 н +0,10 а (кнслан срела), — 1,73 н — 0,73 в (щелочная среда). Эффективный радиус нона 51" равен 0,39, а ковалентный радиус атома кремния — 1,17 А. 1О) Прн нагреваннн газообразный фторнстый водород реагирует с кремннем по схеме: 5!+4НР = 5!Ге+ 2На. Выше 300'С на мелка раздробленный кремний иачн. наст действовать НС1, а выше 500'С вЂ” НВг.
В обоих случаях образуется смесь водо- рода с 5!Ге н водородногаланднымн пронзводными кремннн (51НГа, 5!НаГт, 51НаГ). пас. Х ЕЭ. Спектральааа характер~ стека «рекааеаеге фетееаемеата. Х. Четвертая грулна периодической системы 11) Подобно карбидам, для с ил иц илов известны только простейшие формулы. Иногда они согласуются с обычными наленткосгями образующих нх металлов я кремния (например, Мйз55 Мпз51, Мп5!.
)се5!), ио в большинстве случаев валентные соотношенкя остаются неяснымя (например, Мпэ51, Мпз51з, Мп5!ь йез51, )(е5!з, Сгэ51, Сгэ5!з, Сг5!, Сг5!з, Моз51, Мо5(з, %з5!з, %з5(з, %5!з, Узбй Чз51, У5!з, ЫЬз51, ЫЬз5!э, ЖЬ5!з, Таз51, Таэ5!з. Та5!з). 12) Как правило, снлицнды характеризуются большоА твердостью н устойчивостью по отношению к нагреванию (например, Мйз5! плавится прн 1035. Мп5!— при 1270, а Та5!з — прн 2200'С). Многие нз ннх очень устойчивы и по отношению к окислению при высоких температурах (например, Ке5!з — до 1600, а Мо5!з — до 1800'С). Днснлицнд молибдена используется в качестне защитного покрытия изделий нз молибдена.
Некоторые снлнциды (например, )!е5!з, Сг5(з) могут быть использованы как высокотемпературные полупроводники. Лишь снлициды наиболее активных металлов (в частности, Ь!з51, Сабй Са5!з, Мйз5!) разлагаются водой и разбавленными кяслотамн, а большинство остальных по отношению к этим реагентам очень устойчиво.
Напротив, щелочамн многие силициды (особенно — с большим содержанием 5!) довольно лег) ! ко разлагаются. По снлнцндам имеется специальная мо— 5! — Π— ьб — Π— 51 — О иографня Ф О О О !3) Лля возможности взанмодеАствия кремния со ! ! ! щелочамн достаточны уже настолько ничтожные концентрации ионов ОН', что реакция медленно идет О О О даже с водой, содержащей только следы щелочей, из1 влечеиные из стекла. Так как образующаяся соль очень рз . „,„, „„, „слабоА кремневой кислоты в разбавленном растворе хлээоэеэч аэзиваз. практически нацело гидролизоваиа, концентрация яонов ОН' по мере протекания реакции не умень. шается, Поэтому рассматриваемый процесс практически сводится к разложению воды кремнием, причем присутствующая в виде следов щелочь играет роль катализатора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
