Кремний. Силикаты и алюмосиликаты

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 4

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

В свободном состоянии кремний в природе не встречается и находится в земной коре в виде оксида кремния SiO₂, силикатов и алюмосиликатов, например таких, как каолинит Al₂[Si₂O₅](OH)₄ (в составе глины), ортоклаз К[AlSi₃O₈], анортит Ca[Al₂Si₂O₈].

По распространенности кремний занимает второе место после кислорода.

Высокочистый кремний, содержащий 99.999999% основного вещества, – материал, используемый в полупроводниковой технике (интегральные схемы, диоды, транзисторы, солнечные батареи).

Оксид кремния SiO₂ встречается в земной коре (кремнезем) в разнообразных формах. При разрушении горных пород возникают кварцевые пески, уплотнение которых приводит к образованию песчаников и кварцитов. Чистый оксид кремния (кварц) встречается редко, в основном в виде бесцветных и прозрачных кристаллов (горный хрусталь) или окрашенных в фиолетовый цвет кристаллов (аметист). Существуют также другие виды кристаллических образований SiO₂.

Природные кварцевые пески – это неорганические полимеры:

или или

Стекло получают из чистого кварцевого песка SiO₂, соды Na₂CO₃, известняка СаСО₃ (рис. 65).

Эти вещества тщательно перемешивают и подвергают в специальных печах сильному нагреванию в интервале температур 1100 – 1500 ^оС. Происходят реакции:

Na₂CO₃(т) + SiO₂(ж) ® Na₂SiO₃(ж) + CO₂(г),

CaCO₃(т) + SiO₂(ж) ® CaSiO₃(ж) + CO₂(г).

Расплав Na₂SiO₃ и CaSiO₃ при охлаждении застывает и образует аморфную и прозрачную массу.

Аморфные состояние – это конденсированное состояние вещества, для которого отсутствует трехмерная периодичность структуры, характерная для кристаллов. Аморфные вещества не имеют четко выраженной температуры плавления. При нагревании стекло последовательно размягчается в некотором температурном интервале, превращаясь сначала в вязкую массу, а затем в подвижную жидкость.

Рис. 65. Реакции образования стекла и плоская модель структуры стекла, состоящего из цепочек силикатных тетраэдров

Формование изделий из расплава осуществляется различными способами в специальных стеклоформующих машинах (оконное стекло, стеклянная посуда, бутылки и т.д.) или вручную специалистами-стеклодувами, способными изготовить из стекла уникальные изделия.