nekrasovI (1114433), страница 206
Текст из файла (страница 206)
Лля получения подобным образом 1 и' водорода требуется затратить только 0,63 кг кремния, тогда как, например, железа потребовалось бы 2,5 кг (да к тому же еще большее количество необходимой для реакции кислоты). 14) Очень химически активный элементарный кремниА может быть получен действием при 30'С хлора (без избытка) на взвесь Са51, в СС!э по реакции: Са5!з+С!з — —. = СаС1,+ 255 Такой кремннА бурно реагирует ие только с водой, ио и с СН,ОН. 15) Подобно свободному кремнию, реагируют со щелочамн н многие силнцнды, в частности силицнд железа.
Особенно удобна для быстрого получения водорода в полевых >словиях смесь порошка высокопроцеитиого ферросилиция с сухнмн Са(ОН), и (чаОН. Прн поджиганни она начинает тлеть с эиергячным выделением Нз по схеме: 51+ Са(ОН), + 2(цаОН = Ыаз5!Оэ+ СаО -1-2Н,. Смесь зта носит техническое название г и д р о г е и и т. 16) Каждый атом кремния в кристаллах 510, тетраэдрическн окружен четырьмя атомами кислорода (г((510) = 1,6! А), а каждый атом кислорода является одновременно составной частью двух тетраэдров. Плоская схема такой полимерной структуры показана на рис. Х-50. 17) Оснонной прнролной формой двуокиси кремния является минерал кварц (плотность 2,65 г,'см', показатель преломления 1,55). Гораздо реже встречаются характеризующиеся несколько иными кристаллическими структурамн н меньшей плотностью (2,3) минералы трндимнт н кристобалит.
При меллеином нагревании кварца сначала (573'С) происходит некоторое изменение его собстнеииой кристаллической структуры (и-кварц- !>-кварц), после чего ои последовательно переходит в две другие формы н лишь затем плавится: аат ! 470 >Гэл кварц — ч- тридимит — з. кристобалит — э- жидкая 5!Оз с зисов аз г, с. сзлзачли в зх асаольэаззаче зтехнвке. квзз, иэл-во Ан уссР, >%э. зез с.
589 6 4. Кремний Быстрым нагреванием можно расплавить кварц при 1610'С, а тридилзнт при 1680'С. У крнстобалита существует н низкотемпературная модификация (ниже 272'С), а у триднмпта — даже восемь таких модификаций (все ниже 475'С). Для точки кипения 5(О» дается значение 2590'С (но в высоком вакууме кремнезем заметно испаряется уже выше 1200'С).
Пары двуокиси кремния сильно диссоциированы па схеме: 51О» 510+ О. Энергия такой диссоциацни О, . т. оценивается в Н2 кпал/моль. 18) Под высоким давлезшсч чогут быть получены еше две кристаллические модификации 510» — козсит (плотность 2,9 г/с.ззз, (~п †, -(3'г'тжел показатель преломления 1,60) и стишоеит (платность 4,3 г/ем*, показатель преломления 1,80). По внутренней структуре кри. сталла коэсит отличается от кварпа лишь иным взаимным расположение«т сопряженных лруг с другом тетраэлров 5РОь т.
е. характерная для кремния тетраэдрнческая координация атомами кигзорола в нем сохраняется. Напротзгв, в стншавнте имеет место совершенно необычная для кислородных соединений кремния актаэзри. ческая координация его атома (рнс. Х-51). По тверлостн рассматриваемые формы 5(О» располагаются в ряд: стишавнт > ковент > кварц. Область устойчивости каэспта лежит выше 20 агм, спшзавнта — выше 100 атм. Под обычным давлением стшиовнт переходит в кварц при 400'С, а коэснт — ири !21Ю'С.
!9) Кристаллы нварца иногда встречаются громалной величины (самый крупиьш, лзассай около 70 т, был обиаруигеи в 1958 г. в Казахстане). Они врзгца~от плоскость полярггзацнн света, причем могут быть образцы право- н левоврашаюшие. Тс н другие отличаются по форме, как предмет от своего зеркальнога изображения (рис. \.52).
Подобные кригталличеснне модификации назыаа!ется э н а н т нам ар ф и зп ы и. Рне. Х-61 С»еззз «порп»«зппп Печппп п »гззшопззт» ГР ГУЛ Ц)з Лр З Гйд Частота, гц Рпс. К 53. Зптл» «зп и папи» ~ппп гь чеппп»пз. Рпе. Ч З'. Капе»»злы пр.зппгп п п»ппгп лпзгпз. 20) Некоторые минералогические разновидности кварца носят особзле папаша!и. Например, его большие прозрачные кристаллы часто называют г о р н ы лз х р у с т а. л е м, окрашенную в фяолетовый цвет разновидность — а м е т и с т о и, К мел«аьрп. сталличсским молификацням кремнезема (с примесями других веществ) относятся агат н яшма.
2!) Кварц используется в различных областях тсхянкн, н большие его кристаллы часто вырашнпают иск)сствсано. В частности, аи явтяется обычным исходным матерналаз| при конструировании аппаратуры для получения чльтразаукопыз полн. Г!рнмепимость нварца в этой области основана аа его пьезоэлектрических свойствах (6 2 дап. 90) — особом отношении вырезанной нз кристалла пластинки к быстропсрсмснпочу элсктри зескал~у полю: пад его действием пластинка начинает периодически сжиматься и расширяться с частотой, равной частоте наложенного поля.
Благодаря этому в окружзюшсй пластинку среде возбуждаются ватны, аналогичные обычным звуковым, ио характеразуюгцнеся иной частотой. 22) с1еловсчсскас ухо воспринимает звуковые волны с частатамн в прслслах примерно ат 16 герц до 20 тыс. герц (колебаний в секунду). Звукгг с частотами батсе низкими (т. и.
инфразпуки) и более высокнмн (т. н. ультразвуки) нашему непосрелствеииаму восприятию иелоступны. Из рис. Х-53 видно, что наиболее слабые звуки Х. Четвертая группа периодической системы воспрнннмаются намн в области около 3 тыс. гц. Звуки выше известной силы не васпрнннмаются как таковые, а вызывают болевые ощущення. Обычный звуковой интер. вал человеческой речн составляет от 120 гц до 400 гц, а используемый в музыке— от 50 гц до 8 тыс. гц. Самый ннзинй певческнй голос имеет частоту 80 гц, а самый высокий — 1300 гц.
Снла звука обычно оценнвается по шкале децибелов (дб), в которой нулевая отметка соответствует самому слабому звуку, воспримнмаемому нормальным ухом. Представление об этой (имеющей логарнфмнческнй характер) шкале дают следующие ее средине оценкн (в дб): нормальное дыханке (1О), шепот (25), разговорная речь (60), среднее уличное двнжение (70), поезд метро (95), реактивный самолет на высоте 150 и (115), порог болевой чувствнтельности человека (125). Шум городского дома оценивается в 30 †: 55 дб.
Счнтается, что постоянный шум с уровнем более 85 дб может повести к частичной потере слуха. 23) Некоторые жквотные только потому н кажутся нам емемымн», что используе. мый пмя ннтервал звуковых частот лежнт вне пределов слышимости человека. Устанавчено, например, что рыбы ояснвленно персговарнваются друг с другом, прнчем отдельным андам соответствуют различные говоры. Благодаря тому, что вода мало поглощает звук, а скорость его распрострамення в ней велика (около 1500 м/сек), этн *рыбьи разговоры» могут провсходнть иа большнх расстояниях.
У дельфинов макснмум имтемснвностн нспускаемых звуков прнходнтсн на интервал 20иэ60 кгц, во диапазон нх возможного воспрнятнн гораздо шнре (18 гц —: 280 кгц). Известно также, что орментнровка летучих мышей арм полете основана на нспусканнн нмн ультразвуков н воспрнятнн нх отраженнй от окружающих предметов. За секумду нспускаетсн до 60 звуковых импульсов с наиболее ннтенснанымн частотами в пределах 35— 70 тыс.
гц. Улавливание этнх звуковых импульсов ночными бабочкамн помогает им спасаться от летучих мышей. Интересно, что может быть сконструирован свнсток, снгналы которого слышнт собака (воспрнннмающая звуки до 100 тыс. гц), но не слышнт человек. 24) В настоящее время удается возбуждать ультразвуковые волны с частотами порядка десятков мнллнардав герц.
Так как скорость распространення звука в воздухе (о = 20'г' Т м/сек, где Т вЂ” абсолютная температура) прн обычных условиях составляет окало 340 м/сек, длины подобных ультразвуковых волн меиыпе длин волн видимого света. Подобно последнему, ультразвуковые волны можно собирать и направлять на определенные объекты мрн помон!я рефлекторов. Энергия звуковых коле. банмй растет пропорциональна квадрату нх частоты.
Уже нмсются устаиовкн, способные создавать ннтенсмвнастн )льтразвука более 100 квг/си*. 25) Короткие ультразвуковые волны обладают рядом нмтересных свойств. Оми разрушают многие сложные молекулы, убнвают мелкнх рыб, стнмулнруют прорастание семян. позволвют получать устойчнвые змульснн, вызывают протеканне некоторых хнмнческнх реакцнй. Осмоаной прнчниой всех этих эффектов являются резкие местные колебания давления н температуры, обусловленные быстраперемениым возннкновеннем н нсчсзновеннем пустот (чкавнтацнй») н подвергаемой действню ультразвука среде При помошн )льтразвукавых волн можно легко и удобно контролнровать однородность толстых металлнческнх блоков, пронзводнть разнообразную механическую обработку самых твердых матерналов (вплоть до алмаза), пайку трудно спанваемых металлов (мапрнмер, алюмнння), мойку шерстн, создавать эхолоты для намеренна марсннх глубин, гядролакаторы для обнаруживания косяков рыб н т.
д. В общем, трудно найти сейчас такую отрасль техннкн, где бы не прнменился нлн не мог с успехов применяться ультразвук. Весьма перспективно н его меднцниское нспользованме. Гыл также сконструнрован ультразвуковой микроскоп, позволяющнй получать нзображения предметов, маходящнхсн в непрозрачных средах, с увелнчемнем до несколькнх тысяч раз. Имеется интересное сообщение, что частота 19,5 кгц оказалась непереносимой для крыс и генератор мощностью всего в 35 вг надежно освобождает от нкх площадь Ыб ма. б 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
