Цахиур: хэрэглээ, химийн болон физик шинж чанар. Байгаль дахь нүүрстөрөгч ба цахиур

Нүүрстөрөгч ба цахиур нь үелэх системийн IVA бүлгийн химийн элементүүд юм. Тэд тус тус 2 ба 3-р үеүүдэд байна. Нүүрстөрөгч ба цахиур Нүүрстөрөгч ба цахиур нь IVA бүлгийн химийн элементүүд юм
үечилсэн систем. Тэд тус тус 2 ба 3-р үеүүдэд байна.
Нүүрстөрөгч ба цахиур нь металл бус элементүүд юм.

Нүүрстөрөгч нь гаднах энергийн түвшинд 4 электронтой - 2s22p2, цахиур шиг - 3s23p2.

Үүний үр дүнд бусад элементүүдтэй хослуулсан
Нүүрстөрөгч ба цахиурын атомууд ихэвчлэн градусыг харуулдаг
исэлдэлт -4, +2, +4. Энгийн бодисын хувьд исэлдэлтийн төлөв байна
элементүүд нь 0.

Нээлтийн түүх

C
1791 онд Английн химич Теннант
эхлээд чөлөөт нүүрстөрөгч авах; Тэр
фосфорын уурыг шохойжсон дээр дамжуулсан
шохой, үүсэх үр дүнд
кальцийн фосфат ба нүүрстөрөгч. Ямар алмааз вэ
хүчтэй халах үед энэ нь ямар ч шатдаг
үлдэгдэл нь удаан хугацааны туршид мэдэгдэж байсан. 1751 онд
Германы эзэн хаан Франц I зөвшөөрөв
туршилтанд зориулж алмаз, бадмаараг бэлэглээрэй
шатаж, дараа нь эдгээр туршилтууд ч гэсэн
моодонд орж ирсэн. Энэ нь зөвхөн шатдаг нь тогтоогдсон
алмаз, бадмаараг (хөнгөн цагааны исэл
хромын хольц)гүйгээр тэсвэрлэдэг
удаан хугацаагаар халааснаас болж гэмтэл
шатаах линзний фокус. Лавуазье
очир алмаазыг шатаах шинэ туршилт хийсэн
том шатаах машин ашиглан
мөн алмазыг төлөөлдөг гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн
талст нүүрстөрөгч юм. Хоёрдугаарт
нүүрстөрөгчийн аллотроп - бал чулуу - in
алхимийн үеийг авч үзсэн
өөрчлөгдсөн хар тугалга гялбаа болон
plumbago гэж нэрлэдэг; зөвхөн 1740 онд Потт
бал чулуунд хар тугалганы хольц байхгүй болохыг олж мэдсэн.
Си
IN цэвэр хэлбэрэнэ нь түүний анхны тохиолдол байв
1811 онд хуваарилагдсан
Францын эрдэмтэд
Жозеф Луис Гэй-Люссак болон
Луис Жак Тенард.

нэрний гарал үүсэл

C
19-р зууны эхэн үед орос хэл дээр
заримдаа химийн уран зохиол
"нүүрстөрөгч" гэсэн нэр томъёог ашигласан
(Шерер, 1807; Севергин, 1815); -тай
1824 он Соловьев энэ нэрийг танилцуулав
"нүүрстөрөгч". Нүүрстөрөгчийн нэгдлүүд
нүүрс ус (on) хэсгийг тэдний нэр дээр байна
- лат. carbō (ген. carbōnis)
"нүүрс".
Си
1825 онд Шведийн химич Жонс
Жейкоб Берзелиусын үйлдэл
калийн металл тутамд
цахиурын хайлуур жонш SiF4 хүлээн авсан
цэвэр элемент цахиур.
Шинэ элементийг өгсөн
"цахиур" гэж нэрлэх (Латин silex
- цахиур). Орос нэр
1834 онд "цахиур" гарч ирсэн
Оросын химич Герман
Иванович Хэсс. -аас орчуулав
бусад Грек κρημνός - "хад, уул".

Энгийн бодис нүүрстөрөгч ба цахиурын физик шинж чанар.

Нүүрстөрөгч
маш олон аллотроп өөрчлөлттэй байдаг
янз бүрийн физик шинж чанарууд. Төрөл бүрийн өөрчлөлтүүд
нүүрстөрөгч нь янз бүрийн химийн холбоо үүсгэх чадвартай холбоотой
төрөл.
Нүүрстөрөгчийн дараах аллотроп өөрчлөлтүүд мэдэгдэж байна: бал чулуу, алмаз, карбин
ба фуллерен.
а) алмаз
б) бал чулуу
в) лонсдейт
г) фуллерен - buckyball C60
д) фуллерен С540
е) фуллерен С70
g) аморф нүүрстөрөгч
h) нүүрстөрөгчийн нано хоолой

Алмаз бол гэрлийг маш хүчтэй хугардаг өнгөгүй (заримдаа шаргал, хүрэн, ногоон, хар, хөх, улаавтар) тунгалаг бодис юм.

Алмаз – өнгөгүй (заримдаа шаргал, хүрэн, ногоон, хар, хөх, улаавтар)
гэрлийн цацрагийг маш хүчтэй хугардаг тунгалаг бодис.
Энэ нь хатуулагаараа бүх мэдэгдэж буй байгалийн бодисуудаас давж гардаг. Гэхдээ энэ нь эмзэг шинж чанартай байдаг.
Химийн хувьд идэвхгүй, дулаан, цахилгааныг муу дамжуулдаг.
Нягт 3.5 г/см3.
Алмазан бүтэц дэх нүүрстөрөгчийн атом бүр нь оройнхоо хамт тетраэдрийн төвд байрладаг
хамгийн ойрын дөрвөн атом үйлчилдэг. Үүнийг тайлбарладаг нүүрстөрөгчийн атомуудын хүчтэй холбоо юм
өндөр алмааз хатуулаг.
Графит бол хамгийн түгээмэл хэлбэр юм.
Энэ нь сайн дамжуулдаг металл гялбаатай маш зөөлөн хар бодис юм
цахилгаан гүйдэл ба дулаан. Хүрэхэд тослог, үрэхэд тус тусдаа хуваагдана
жинлүүр.
tmelt = 3750 ° C (10 МПа даралтаар хайлдаг, хэвийн даралтаар сублимит).
Нягт 2.22 г/см3.
бал чулуун бүтэц нь бүрдсэн сүлжээний зэрэгцээ давхаргууд үүсдэг
орой дээрээ нүүрстөрөгчийн атомтай зургаан өнцөгт. Давхарга тус бүрийн атомууд
нэлээд нягт холбогдсон боловч давхаргын хоорондын холбоо сул байна.

Карбин бол нүүрстөрөгчийн нийлэг өөрчлөлт юм. Хар нарийн талст нунтаг. Нягт 1.9-2 г/см3. Хагас дамжуулагч.

Фуллерен нь өөр хоорондоо холбогдсон нүүрстөрөгчийн атомын таван өнцөгт ба зургаан өнцөгтөөс үүссэн бөмбөрцөг молекулууд юм. Vn

Фуллерен бол бөмбөрцөг молекулууд,
нүүрстөрөгчийн атомын таван өнцөгт ба зургаан өнцөгтөөс үүссэн,
бие биетэйгээ холбогдсон. Молекулууд нь дотроо хөндий байдаг. IN
Одоогийн байдлаар C60, C70 гэх мэт найрлагатай фуллеренүүдийг олж авсан.

10. Цахиур. Кристал цахиур нь металл гялалзсан хар саарал бодис бөгөөд алмаз шиг куб бүтэцтэй боловч мэдэгдэхүйц юм.

Цахиур.
Кристал цахиур нь хар саарал өнгөтэй металл юм
гялалзсан, очир эрдэнийн куб бүтэцтэй боловч түүнээс хамаагүй доогуур байдаг
хатуулаг, нэлээд эмзэг. Хайлах цэг 1415 ° C, температур
буцлах цэг 2680 ° C, нягт 2.33 г / см3. Хагас дамжуулагчтай
шинж чанар, түүний эсэргүүцэл нь температур нэмэгдэх тусам буурдаг.
Аморф цахиур нь маш эмх замбараагүйт суурилсан бор нунтаг юм
алмаз шиг бүтэц. -ээс илүү реактив чадвартай
талст цахиур.

11. Химийн шинж чанар

ХАМТ
Металл бус металлуудтай харилцан үйлчлэл
C + 2S = CS2. C + O2 = CO2, C + 2F2 = CF4. C + 2H2 = CH4.
азот, фосфортой харьцдаггүй.
Металлуудтай харилцах
Металлуудтай харилцан үйлчилж, карбид үүсгэдэг:
Ca + 2C = CaC2.
Устай харилцах
C + H2O = CO + H2.
Нүүрстөрөгч нь тэдгээрээс олон металлыг багасгах чадвартай
исэлүүд:
2ZnO + C = 2Zn + CO2.
Халах үед баяжуулсан хүхрийн болон азотын хүчлүүд
нүүрстөрөгчийг нүүрстөрөгчийн дутуу исэл болгон исэлдүүлэх (IV):
C + 2H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O;

12.

Си
Металл бус металлуудтай харилцан үйлчлэл
Si + 2F2 = SiF4. Si + 2Cl2 = SiCl4. Si + O2 = SiO2.
Si + C = SiC Si + 3B = B3Si. 3Si + 2N2 = Si3N4.
Устөрөгчтэй харьцдаггүй.
Галоген устөрөгчтэй харилцан үйлчлэл
Si + 4HF = SiF4 + 2H2,
Металлуудтай харилцах
2Ca + Si = Ca2Si.
Хүчилтэй харилцан үйлчлэл
3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2 + 4NO + 8H2O.
Шүлттэй харилцан үйлчлэл
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2.

13. Байгальд тохиолдох байдал Нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хэлбэрээр нүүрстөрөгч нь агаар мандлын нэг хэсэг (эзэлхүүний 0.03%). Нүүрс, хүлэр, газрын тос, байгалийн хий - бүтээгдэхүүн

Байгальд байх
Нүүрстөрөгчийн давхар исэл хэлбэрээр нүүрстөрөгч агаар мандалд ордог (0.03%
эзлэхүүн).
Нүүрс, хүлэр, газрын тос, байгалийн хий нь задралын бүтээгдэхүүн юм
Эрт дээр үед дэлхийн ургамал.

14.

Байгалийн органик бус нэгдлүүд
нүүрстөрөгч - карбонатууд. Ашигт малтмалын кальцит
CaCO3 нь тунамал бодисын суурь юм
чулуулаг - шохойн чулуу. Бусад
кальцийн карбонатын өөрчлөлтүүд
гантиг, шохой гэж нэрлэдэг

15. Байгаль дахь цахиур

Энэ нь цахиур SiO2 болон төрөл бүрийн хэлбэрээр өргөн тархсан
силикатууд.
Жишээлбэл, боржин чулуу нь 60% -иас дээш цахиур, талст
кварц нь байгалийн цахиурын нэгдлүүдээс хамгийн цэвэр
хүчилтөрөгч.
{
Халгайн навч нь цэвэр ислийн нугастай үсээр хучигдсан байдаг.
цахиур (IV) нь 1-2 мм урт хөндий хоолой юм.
Хоолойнууд нь шоргоолжны хүчил агуулсан шингэнээр дүүрсэн байна.

16. Нүүрстөрөгчийн хэрэглээ

Графитыг харандааны үйлдвэрлэлд ашигладаг. Үүнийг бас ашигладаг
ялангуяа өндөр эсвэл бага температурт тосолгооны материал болгон.
Алмаз нь онцгой хатуулагтай тул зайлшгүй зүлгүүрийн материал юм.
Өрөмдлөгийн нунтаглах хавсралтууд нь алмаазаар бүрсэн байна. Түүнээс гадна,
тайрах алмаз - алмазыг эрдэнийн чулуу болгон ашигладаг
үнэт эдлэл. Ховор, гоёл чимэглэлийн өндөр чанараас шалтгаалан
Түүхэн нөхцөл байдлын давхцлаар алмаз хамгийн их байдаг
үнэтэй эрдэнийн чулуу.
{
Төрөл бүрийн нэгдлүүдийг фармакологи, анагаах ухаанд өргөн ашигладаг
нүүрстөрөгч - нүүрстөрөгчийн хүчил ба карбон хүчлийн деривативууд.
Карболен (идэвхжүүлсэн нүүрс), шингээх, зайлуулахад ашигладаг
янз бүрийн хорт бодисуудын бие.

17. Цахиурын хэрэглээ

Цахиур нь хагас дамжуулагчийн хэрэглээг олдог
технологи ба микроэлектроник, металлургийн хувьд зэрэг
ган болон хайлш үйлдвэрлэхэд нэмэлт .
Цахиурын нэгдлүүд нь үйлдвэрлэлийн үндэс болдог
шил, цемент. Шил, цементийн үйлдвэрлэл
силикат үйлдвэрлэл эрхэлдэг. Тэр ч бас
силикат керамик үйлдвэрлэдэг - тоосго, шаазан,
фаянс, тэдгээрээр хийсэн бүтээгдэхүүн.
Силикат цавуу нь өргөн хэрэглэгддэг, хэрэглэгддэг
барилгын ажилд хатаагч, пиротехникийн хэрэгсэл, өдөр тутмын амьдралд
цаас наах зориулалттай.

Байгальд хамгийн түгээмэл элементүүдийн нэг бол цахиур буюу цахиур юм. Ийм өргөн тархалт нь энэ бодисын ач холбогдол, ач холбогдлыг харуулж байна. Үүнийг цахиурыг зорилгодоо хэрхэн зөв ашиглаж сурсан хүмүүс хурдан ойлгож, сурсан. Түүний хэрэглээ нь тусгай шинж чанарууд дээр суурилдаг бөгөөд бид цаашид хэлэлцэх болно.

Цахиур - химийн элемент

Хэрэв бид өгөгдсөн элементийг үелэх систем дэх байрлалаар нь тодорхойлох юм бол дараахь чухал цэгүүдийг тодорхойлж болно.

1. Серийн дугаар - 14.
2. Энэ бол гурав дахь жижиг үе юм.
3. Бүлэг - IV.
4. Дэд бүлэг нь гол бүлэг юм.
5. Гадаад электрон бүрхүүлийн бүтцийг 3s 2 3p 2 томъёогоор илэрхийлнэ.
6. Цахиурын элемент нь "цахиур" гэж дуудагддаг Si химийн тэмдэгээр илэрхийлэгддэг.
7. Түүний үзүүлж буй исэлдэлтийн төлөвүүд нь: -4; +2; +4.
8. Атомын валент нь IV байна.
9. Цахиурын атомын масс 28.086.
10. Байгальд энэ элементийн 28, 29, 30 масстай гурван тогтвортой изотоп байдаг.

Тиймээс, химийн үүднээс авч үзвэл цахиурын атом нь нэлээд судлагдсан элемент юм.

Нээлтийн түүх

Тухайн элементийн янз бүрийн нэгдлүүд нь байгальд маш их алдартай бөгөөд элбэг байдаг тул эрт дээр үеэс хүмүүс тэдгээрийн олон шинж чанарыг ашиглаж, мэддэг байсан. Цэвэр цахиур урт хугацаандхимийн чиглэлээр хүн төрөлхтний мэдлэгээс давсан хэвээр байв.

Эртний соёл иргэншлийн ард түмний (Египетчүүд, Ромчууд, Хятадууд, Оросууд, Персүүд болон бусад) өдөр тутмын амьдрал, үйлдвэрлэлд ашигладаг хамгийн алдартай нэгдлүүд нь цахиурын исэлд суурилсан үнэт болон гоёл чимэглэлийн чулуунууд байв. Үүнд:

• опал;
• ринстон;
• молор;
• хризопраз;
• оникс;
• халцедон болон бусад.

Мөн эрт дээр үеэс барилгын ажилд кварц ашигладаг заншилтай байсан. Гэсэн хэдий ч олон эрдэмтэд катализатор, өндөр температур, тэр ч байтугай цахилгаан гүйдэл ашиглан янз бүрийн нэгдлүүдээс тусгаарлахыг дэмий оролдсон боловч элементийн цахиур өөрөө 19-р зууныг хүртэл нээгдээгүй байв. Эдгээр нь дараахь тод оюун ухаан юм.

• Карл Шееле;
• Гей-Луссак;
• Тенар;
• Хамфри Дэви;
• Антуан Лавуазье.

Йенс Жейкобс Берзелиус 1823 онд цахиурыг цэвэр хэлбэрээр нь олж авч чадсан. Үүний тулд тэрээр цахиурын фтор ба калийн металлын уурыг хайлуулах туршилт хийжээ. Үүний үр дүнд би тухайн элементийн аморф өөрчлөлтийг олж авсан. Үүнтэй ижил эрдэмтэд нээсэн атомын латин нэрийг санал болгосон.

Хэсэг хугацааны дараа, 1855 онд өөр нэг эрдэмтэн Сент-Клэр-Девиль өөр нэг аллотропик төрөл болох талст цахиурыг нэгтгэж чаджээ. Түүнээс хойш энэ элемент болон түүний шинж чанаруудын талаархи мэдлэг маш хурдан өргөжиж эхэлсэн. Энэ нь өөрийн хэрэгцээг хангахын тулд маш ухаалаг ашиглаж болох өвөрмөц онцлогтой гэдгийг хүмүүс ойлгосон. Тиймээс өнөөдөр электроник, технологийн хамгийн алдартай элементүүдийн нэг бол цахиур юм. Түүний хэрэглээ нь зөвхөн хил хязгаараа жил бүр өргөжүүлдэг.

Атомын орос нэрийг эрдэмтэн Гесс 1831 онд өгсөн. Энэ бол өнөөдрийг хүртэл гацсан зүйл юм.

Байгаль дахь элбэг дэлбэг байдлын хувьд цахиур нь хүчилтөрөгчийн дараа хоёрдугаарт ордог. Дэлхийн царцдас дахь бусад атомуудтай харьцуулахад түүний эзлэх хувь 29.5% байна. Нэмж дурдахад нүүрстөрөгч ба цахиур нь бие биетэйгээ холбогдож гинж үүсгэдэг хоёр онцгой элемент юм. Тийм ч учраас литосфер, гидросфер, биомассаас олддог 400 гаруй төрлийн байгалийн ашигт малтмалыг мэддэг.

Цахиур яг хаана байдаг вэ?

1. IN гүн давхаргуудхөрс.
2. Чулуулаг, орд, массивуудад .
3. Усны ёроолд, ялангуяа тэнгис, далайд байдаг.
4. Амьтны ертөнцийн ургамал, далайн амьдралд.
5. Хүний биед болон хуурай газрын амьтдад.

Бид их хэмжээний цахиур агуулсан хамгийн түгээмэл ашигт малтмал, чулуулгийг тодорхойлж чадна. Тэдний химийн найрлага нь цэвэр элементийн массын агууламж 75% хүрдэг. Гэсэн хэдий ч тодорхой тоо нь материалын төрлөөс хамаарна. Тэгэхээр цахиур агуулсан чулуулаг, эрдэс бодис:

• хээрийн жонш;
• гялтгануур;
• амфиболууд;
• опал;
• халцедон;
• силикатууд;
• элсэн чулуу;
• алюминосиликатууд;
• шавар болон бусад.

Далайн амьтдын хясаа, гадна араг ясанд хуримтлагддаг цахиур нь эцэстээ усны савны ёроолд хүчтэй цахиурын ордуудыг үүсгэдэг. Энэ бол энэ элементийн байгалийн эх үүсвэрүүдийн нэг юм.

Нэмж дурдахад цахиур нь цэвэр төрөлх хэлбэрээр - талст хэлбэрээр оршин тогтнох боломжтой болохыг тогтоожээ. Гэхдээ ийм ордууд маш ховор байдаг.

Цахиурын физик шинж чанар

Хэрэв бид авч үзэж буй элементийг физик, химийн шинж чанаруудын дагуу тодорхойлдог бол юуны өмнө физик үзүүлэлтүүдийг тодорхойлох шаардлагатай. Энд хэд хэдэн гол зүйл байна:

1. Энэ нь бүх шинж чанараараа ялгаатай аморф ба талст гэсэн хоёр аллотроп өөрчлөлтийн хэлбэрээр байдаг.
2. Кристал тор нь алмазтай маш төстэй, учир нь нүүрстөрөгч болон цахиур нь энэ талаар бараг ижил байдаг. Гэсэн хэдий ч атомуудын хоорондох зай өөр (цахиур том) тул алмаз нь илүү хатуу, хүчтэй байдаг. Торны төрөл - куб нүүр төвтэй.
3. Уг бодис нь маш хэврэг бөгөөд өндөр температурт хуванцар болдог.
4. Хайлах цэг нь 1415˚C байна.
5. Буцлах цэг - 3250˚С.
6. Бодисын нягт нь 2.33 г/см3 байна.
7. Нэгдлийн өнгө нь мөнгөн саарал өнгөтэй, метал гялбаатай.
8. Энэ нь сайн хагас дамжуулагч шинж чанартай байдаг бөгөөд энэ нь тодорхой бодисыг нэмснээр өөрчлөгдөж болно.
9. Ус, органик уусгагч, хүчилд уусдаггүй.
10. Ялангуяа шүлтлэгт уусдаг.

Цахиурын тодорхойлогдсон физик шинж чанарууд нь хүмүүст үүнийг янз бүрийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд ашиглах боломжийг олгодог. Жишээлбэл, электроникийн цэвэр цахиурыг ашиглах нь хагас дамжуулалтын шинж чанарт суурилдаг.

Химийн шинж чанар

Цахиурын химийн шинж чанар нь урвалын нөхцлөөс ихээхэн хамаардаг. Хэрэв бид стандарт параметрүүдийн талаар ярих юм бол маш их зүйлийг зааж өгөх хэрэгтэй бага идэвхжил. Кристал болон аморф цахиур хоёулаа маш идэвхгүй байдаг. Тэд хүчтэй исэлдүүлэгч бодис (фтороос бусад) эсвэл хүчтэй бууруулагч бодисуудтай харьцдаггүй.

Энэ нь бодисын гадаргуу дээр SiO 2-ийн ислийн хальс шууд үүсдэг бөгөөд энэ нь цаашдын харилцан үйлчлэлээс сэргийлдэгтэй холбоотой юм. Энэ нь ус, агаар, уурын нөлөөн дор үүсч болно.

Хэрэв та стандарт нөхцлийг өөрчилж, цахиурыг 400˚C-ээс дээш температурт халаавал түүний химийн идэвхжил ихээхэн нэмэгдэх болно. Энэ тохиолдолд дараахь хариу үйлдэл үзүүлнэ.

• хүчилтөрөгч;
• бүх төрлийн галоген;
• устөрөгч.

Цаашид температур нэмэгдэх тусам бор, азот, нүүрстөрөгчтэй харилцан үйлчлэлцэх замаар бүтээгдэхүүн үүсэх боломжтой. Carborundum - SiC - энэ нь сайн зүлгүүрийн материал учраас онцгой ач холбогдолтой юм.

Мөн Химийн шинж чанарцахиур нь металлтай урвалд ороход тодорхой харагддаг. Тэдгээрийн хувьд энэ нь исэлдүүлэгч бодис тул бүтээгдэхүүнийг силицид гэж нэрлэдэг. Ижил төстэй нэгдлүүд нь дараахь зүйлийг мэддэг.

• шүлтлэг;
• шүлтлэг шороо;
• шилжилтийн металлууд.

Төмөр, цахиурыг хайлуулах замаар олж авсан нэгдэл нь ер бусын шинж чанартай байдаг. Үүнийг ферросиликон керамик гэж нэрлэдэг бөгөөд үйлдвэрлэлд амжилттай ашигладаг.

Цахиур нь нарийн төвөгтэй бодисуудтай харьцдаггүй тул тэдгээрийн бүх сортуудаас зөвхөн дараахь байдлаар уусдаг.

• aqua regia (азотын болон давсны хүчлийн холимог);
• идэмхий шүлт.

Энэ тохиолдолд уусмалын температур хамгийн багадаа 60˚C байх ёстой. Энэ бүхэн дахин нэг удаа нотлогдож байна физик үндэслэлбодисууд - алмаз шиг тогтвортой болор тор нь хүч чадал, идэвхгүй байдлыг өгдөг.

Олж авах аргууд

Цахиурыг цэвэр хэлбэрээр нь олж авах нь нэлээд үнэтэй процесс юм. Нэмж дурдахад, түүний шинж чанараас шалтгаалан аливаа арга нь зөвхөн 90-99% цэвэр бүтээгдэхүүнийг өгдөг бол метал ба нүүрстөрөгчийн хольц нь бүгд ижил хэвээр байна. Тиймээс зөвхөн бодисыг олж авах нь хангалтгүй юм. Мөн гадны элементүүдээс сайтар цэвэрлэж байх ёстой.

Ерөнхийдөө цахиурын үйлдвэрлэлийг хоёр үндсэн аргаар явуулдаг.

1. Цэвэр цахиурын исэл SiO 2 болох цагаан элсээс. -аар шохойжсон үед идэвхтэй металлууд(ихэнхдээ магнийн хамт) чөлөөт элемент үүсэх нь аморф өөрчлөлтийн хэлбэрээр явагддаг. Энэхүү аргын цэвэршилт өндөр, 99.9 хувийн гарцтай бүтээгдэхүүн авдаг.
2. Аж үйлдвэрийн хэмжээнд илүү өргөн тархсан арга бол хайлсан элсийг тусгай дулааны зууханд коксоор задлах явдал юм. Энэ аргаОросын эрдэмтэн Н.Н.Бекетов боловсруулсан.

Цаашдын боловсруулалт нь бүтээгдэхүүнийг цэвэршүүлэх аргад хамруулах явдал юм. Энэ зорилгоор хүчил эсвэл галоген (хлор, фтор) ашигладаг.

Аморф цахиур

Цахиурын шинж чанар нь түүний аллотропик өөрчлөлт бүрийг тусад нь авч үзэхгүй бол бүрэн бус болно. Тэдний эхнийх нь аморф юм. Энэ төлөвт бидний авч үзэж буй бодис нь нарийн тархсан бор хүрэн нунтаг юм. Энэ нь гигроскопийн өндөр зэрэгтэй бөгөөд халах үед нэлээд өндөр химийн идэвхжилтэй байдаг. Стандарт нөхцөлд энэ нь зөвхөн хамгийн хүчтэй исэлдүүлэгч бодис болох фтортой харилцан үйлчлэх чадвартай.

Аморф цахиурыг талст цахиурын төрөл гэж нэрлэх нь бүрэн зөв биш юм. Түүний тор нь энэ бодис нь талст хэлбэрээр орших нарийн тархсан цахиурын хэлбэр гэдгийг харуулж байна. Тиймээс эдгээр өөрчлөлтүүд нь нэг бөгөөд ижил нэгдэл юм.

Гэсэн хэдий ч тэдгээрийн шинж чанарууд өөр өөр байдаг тул аллотропийн талаар ярих нь заншилтай байдаг. Аморф цахиур нь өөрөө гэрэл шингээх өндөр чадвартай. Үүнээс гадна тодорхой нөхцөлд энэ үзүүлэлт нь талст хэлбэрийнхээс хэд дахин их байдаг. Тиймээс үүнийг техникийн зориулалтаар ашигладаг. Энэ хэлбэрээр (нунтаг) нэгдэл нь хуванцар эсвэл шилэн аль ч гадаргуу дээр амархан хэрэглэгддэг. Ийм учраас аморф цахиур нь хэрэглэхэд маш тохиромжтой. Өөр өөр хэмжээс дээр суурилсан програм.

Хэдийгээр энэ төрлийн батерейнууд маш хурдан элэгддэг бөгөөд энэ нь бодисын нимгэн хальс элэгдэлд орсонтой холбоотой боловч тэдгээрийн хэрэглээ, эрэлт хэрэгцээ улам бүр нэмэгдсээр байна. Эцсийн эцэст, богино хугацаанд ч гэсэн аморф цахиур дээр суурилсан нарны зай нь бүх аж ахуйн нэгжийг эрчим хүчээр хангаж чаддаг. Үүнээс гадна ийм бодис үйлдвэрлэх нь хог хаягдалгүй бөгөөд энэ нь маш хэмнэлттэй байдаг.

Энэхүү өөрчлөлтийг натри эсвэл магни гэх мэт идэвхтэй металлуудтай нэгдлүүдийг багасгах замаар олж авдаг.

Кристал цахиур

Тухайн элементийн мөнгөн саарал гялалзсан өөрчлөлт. Энэ хэлбэр нь хамгийн түгээмэл бөгөөд хамгийн эрэлт хэрэгцээтэй байдаг. Үүнийг энэ бодис эзэмшдэг чанарын шинж чанаруудаар тайлбарладаг.

Кристал тор бүхий цахиурын шинж чанарууд нь түүний төрлүүдийн ангиллыг агуулдаг, учир нь тэдгээрийн хэд хэдэн байдаг.

1. Цахим чанар - хамгийн цэвэр, дээд зэргийн чанар. Энэ төрлийг электроникийн салбарт онцгой мэдрэмтгий төхөөрөмжүүдийг бий болгоход ашигладаг.
2. Нарлаг чанар. Нэр нь өөрөө хэрэглээний талбарыг тодорхойлдог. Энэ нь нэлээд өндөр цэвэршилттэй цахиур бөгөөд үүнийг ашиглах нь өндөр чанартай, удаан эдэлгээтэй нарны эсийг бий болгоход зайлшгүй шаардлагатай. Кристал бүтцийн үндсэн дээр бүтээгдсэн фотоэлектрик хувиргагч нь аморф өөрчлөлтийг ашиглан шүрших замаар бүтээгдсэнээс илүү чанартай, элэгдэлд тэсвэртэй байдаг. янз бүрийн төрөлсубстрат.
3. Техникийн цахиур. Энэ сорт нь 98 орчим хувийг цэвэр элемент агуулсан бодисын дээжийг агуулдаг. Бусад бүх зүйл нь янз бүрийн бохирдолд ордог:

• хөнгөн цагаан;
• хлор;
• нүүрстөрөгч;
• фосфор болон бусад.

Сүүлчийн төрлийн бодисыг цахиурын поликристал олж авахад ашигладаг. Энэ зорилгоор дахин талстжих процессыг явуулдаг. Үүний үр дүнд цэвэр байдлын хувьд нарны болон электрон чанарын гэж ангилж болох бүтээгдэхүүнүүд гарч ирдэг.

Полисиликон нь мөн чанараараа аморф ба талст өөрчлөлтүүдийн хоорондох завсрын бүтээгдэхүүн юм. Энэ сонголт нь ажиллахад илүү хялбар, үүнийг илүү сайн боловсруулж, фтор, хлороор цэвэрлэнэ.

Үүссэн бүтээгдэхүүнийг дараах байдлаар ангилж болно.

• олон цахиур;
• монокристал;
• профилжуулсан талстууд;
• цахиурын хаягдал;
• техникийн цахиур;
• материалын хэлтэрхий, хаягдал хэлбэрээр үйлдвэрлэлийн хаягдал.

Тэд тус бүр нь үйлдвэрлэлд хэрэглээгээ олж, хүн төрөлхтөнд бүрэн ашиглагддаг. Тиймээс цахиурт хүрсэн хүмүүсийг хаягдалгүй гэж үздэг. Энэ нь чанарт нөлөөлөхгүйгээр эдийн засгийн зардлыг эрс бууруулдаг.

Цэвэр цахиур ашиглах

Аж үйлдвэрийн цахиурын үйлдвэрлэл нэлээд сайн тогтсон бөгөөд цар хүрээ нь нэлээд том юм. Энэ нь цэвэр, янз бүрийн нэгдлүүдийн хэлбэрээр байдаг энэхүү элемент нь шинжлэх ухаан, технологийн янз бүрийн салбарт өргөн тархсан бөгөөд эрэлт хэрэгцээтэй байгаатай холбоотой юм.

Талст болон аморф цахиурыг цэвэр хэлбэрээр хаана ашигладаг вэ?

1. Металлургийн хувьд метал ба тэдгээрийн хайлшийн шинж чанарыг өөрчлөх чадвартай хайлшийн нэмэлт болгон ашигладаг. Тиймээс ган, ширэм хайлуулахад ашигладаг.
2. Өөр өөр төрлийн бодисыг илүү цэвэр хувилбар болгохын тулд ашигладаг - polysilicon.
3. Цахиурын нэгдлүүд нь өнөөдөр онцгой алдартай болсон химийн бүхэл бүтэн салбар юм. Цахиурын органик материалыг анагаах ухаанд, аяга таваг, багаж хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
4. Төрөл бүрийн нарны хавтан үйлдвэрлэл. Эрчим хүч олж авах энэ арга нь ирээдүйд хамгийн ирээдүйтэй аргуудын нэг юм. Байгаль орчинд ээлтэй, эдийн засгийн хувьд ашигтай, элэгдэлд тэсвэртэй нь энэ төрлийн цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн гол давуу тал юм.
5. Цахиур нь асаагуурт маш удаан ашиглагдаж ирсэн. Эрт дээр үед ч хүмүүс цахиур чулуугаар гал асаахдаа оч гаргадаг байжээ. Энэ зарчим нь янз бүрийн төрлийн асаагуур үйлдвэрлэх үндэс суурь болдог. Өнөөдөр цахиур чулууг тодорхой найрлагатай хайлшаар сольсон төрөл байдаг бөгөөд энэ нь илүү хурдан үр дүнг өгдөг (очлуур).
6. Электроник ба нарны эрчим хүч.
7. Хийн лазер төхөөрөмжид толь үйлдвэрлэх.

Тиймээс цэвэр цахиур нь маш их давуу талтай, онцгой шинж чанартай бөгөөд үүнийг чухал, шаардлагатай бүтээгдэхүүнийг бий болгоход ашиглах боломжийг олгодог.

Цахиурын нэгдлүүдийн хэрэглээ

Энгийн бодисоос гадна янз бүрийн цахиурын нэгдлүүдийг ашигладаг бөгөөд маш өргөн хэрэглэгддэг. Силикат гэдэг бүхэл бүтэн үйлдвэр бий. Энэ нь энэ гайхалтай элементийг агуулсан янз бүрийн бодисыг ашиглахад суурилдаг. Эдгээр нэгдлүүд юу вэ, тэднээс юу үйлдвэрлэдэг вэ?

1. Кварц, эсвэл голын элс - SiO 2. Цемент, шил зэрэг барилгын болон гоёл чимэглэлийн материал хийхэд ашигладаг. Эдгээр материалыг хаана ашигладаг болохыг хүн бүр мэддэг. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдгүйгээр ямар ч барилгын ажлыг дуусгах боломжгүй бөгөөд энэ нь цахиурын нэгдлүүдийн ач холбогдлыг баталж байна.
2. Шаазан, шаазан, тоосго, тэдгээрт суурилсан бүтээгдэхүүн зэрэг материалуудыг багтаасан силикат керамик. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг анагаах ухаан, аяга таваг үйлдвэрлэх, гоёл чимэглэлийн үнэт эдлэл, гэр ахуйн эд зүйлс, барилга байгууламж, хүний ​​​​үйл ажиллагааны бусад салбарт ашигладаг.
3. - силикон, силикон гель, силикон тос.
4. Силикат цавуу - бичгийн хэрэгсэл, пиротехникийн хэрэгсэл, барилгын ажилд ашигладаг.

Цахиур нь дэлхийн зах зээл дээр үнэ нь харилцан адилгүй боловч дээрээс доошоо нэг кг тутамд 100 орос рубль (талст тутамд) гэсэн тэмдгийг давдаггүй. үнэ цэнэтэй бодис. Мэдээжийн хэрэг, энэ элементийн нэгдлүүд нь өргөн тархсан бөгөөд хэрэглэх боломжтой байдаг.

Цахиурын биологийн үүрэг

Биеийн ач холбогдлын үүднээс цахиур нь чухал юм. Түүний агууламж ба эдэд тархах нь дараах байдалтай байна.

• 0.002% - булчин;
• 0.000017% - яс;
• цус - 3.9 мг/л.

Өдөр бүр нэг грамм цахиурыг залгих ёстой, эс тэгвээс өвчин үүсч эхэлнэ. Тэдгээрийн аль нь ч үхлийн аюултай биш боловч удаан хугацааны цахиурын өлсгөлөн нь дараахь зүйлд хүргэдэг.

• Үс унах;
• батга, батга гарч ирэх;
• ясны хэврэг, хэврэг байдал;
• хялгасан судасны хялбар нэвчилт;
• ядрах, толгой өвдөх;
• олон тооны хөхөрсөн, хөхөрсөн харагдах байдал.

Ургамлын хувьд цахиур нь хэвийн өсөлт, хөгжилд шаардлагатай чухал микроэлемент юм. Амьтан дээр хийсэн туршилтууд нь өдөр бүр цахиурыг хангалттай хэмжээгээр хэрэглэдэг хүмүүс илүү сайн ургадаг болохыг харуулсан.

Оршил

2.1.1 Исэлдэлтийн төлөв +2

2.1.2 Исэлдэлтийн төлөв +4

2.3 Металл карбид

Бүлэг 3. Цахиурын нэгдлүүд

Ном зүй

Оршил

Хими бол байгалийн шинжлэх ухааны салбаруудын нэг бөгөөд судлах зүйл нь химийн элементүүд (атомууд), тэдгээрийн үүсгэдэг энгийн ба нийлмэл бодисууд (молекулууд), тэдгээрийн хувирал, эдгээр өөрчлөлтүүд хамаарах хуулиуд юм.

Тодорхойлолтоор D.I. Менделеев (1871), "Хими нь орчин үеийн байдлаараа ... элементүүдийн судалгаа гэж нэрлэгдэх боломжтой."

"Хими" гэдэг үгийн гарал үүсэл бүрэн тодорхойгүй байна. Олон судлаачид энэ нь Египетийн эртний нэрнээс гаралтай гэж үздэг - Chemia (Грек Chemia, Плутархад олдсон), энэ нь "хаме" эсвэл "хаме" - хар гэсэн үгнээс гаралтай бөгөөд "хар дэлхийн шинжлэх ухаан" (Египет) гэсэн утгатай. Египетийн шинжлэх ухаан".

Орчин үеийн хими нь бусадтай адил нягт холбоотой байдаг байгалийн шинжлэх ухаан, үндэсний эдийн засгийн бүх салбартай.

Материйн хөдөлгөөний химийн хэлбэр, түүний хөдөлгөөний бусад хэлбэрт шилжих чанарын шинж чанар нь химийн шинжлэх ухааны олон талт байдал, түүний доод ба дээд түвшний аль алиныг нь судалдаг мэдлэгийн салбаруудтай уялдаа холбоог тодорхойлдог. дээд хэлбэрүүдхөдөлгөөнүүд. Материйн хөдөлгөөний химийн хэлбэрийн талаархи мэдлэг нь байгалийн хөгжил, орчлон ертөнц дэх материйн хувьслын талаархи ерөнхий сургаалыг баяжуулж, дэлхийн нэгдмэл материалист дүр төрхийг бий болгоход хувь нэмэр оруулдаг. Химийн бусад шинжлэх ухаантай харилцах нь тэдгээрийн харилцан нэвтрэх тодорхой чиглэлүүдийг бий болгодог. Тиймээс хими ба физикийн хоорондын шилжилтийн салбаруудыг физик хими, химийн физикээр төлөөлдөг. Хими ба биологи, хими ба геологийн хооронд геохими, биохими, биогеохими, молекул биологи гэсэн тусгай хилийн бүсүүд гарч ирэв. Химийн хамгийн чухал хуулиудыг математик хэлээр томъёолдог бөгөөд онолын хими нь математикгүйгээр хөгжиж чадахгүй. Хими нь философийн хөгжилд нөлөөлсөн, нөлөөлсөн хэвээр байгаа бөгөөд өөрөө ч нөлөөлсөн, нөлөөлсөн хэвээр байна.

Түүхийн хувьд химийн хоёр үндсэн салбар хөгжиж ирсэн: үндсэндээ химийн элементүүд болон тэдгээрийн үүсгэсэн энгийн ба нийлмэл бодисыг (нүүрстөрөгчийн нэгдлээс бусад) судалдаг органик бус хими ба бусад элементүүдтэй нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийг судлах сэдэв болох органик хими. (органик бодис).

18-р зууны эцэс хүртэл "органик бус хими" ба "органик хими" гэсэн нэр томъёо нь зөвхөн байгалийн "хаант улс" -аас (ашигт малтмал, ургамал, амьтан) тодорхой нэгдлүүдийг олж авсныг илтгэдэг. 19-р зуунаас хойш. Эдгээр нэр томъёо нь тухайн бодис дахь нүүрстөрөгч байгаа эсвэл байхгүй байгааг илтгэх болсон. Дараа нь тэд шинэ, илүү өргөн утгыг олж авсан. Органик бус хими нь үндсэндээ геохимитэй, дараа нь минералоги, геологитой холбогддог, өөрөөр хэлбэл. органик бус байгалийн шинжлэх ухаантай. Органик хими бол хамгийн нарийн төвөгтэй биополимер бодис хүртэл төрөл бүрийн нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийг судалдаг химийн нэг салбар юм. Органик болон биоорганик химигээр дамжуулан хими нь биохими, цаашлаад биологитой хиллэдэг, i.e. амьд байгалийн тухай шинжлэх ухааны нийлбэртэй. Органик бус ба органик химийн хоорондын зааг дээр органоэлементийн нэгдлүүдийн талбар байдаг.

Химийн хувьд бодисын зохион байгуулалтын бүтцийн түвшний талаархи санаа аажмаар бий болсон. Бодисын хүндрэл нь хамгийн доод атомаас эхлээд молекул, макромолекул эсвэл өндөр молекулын нэгдлүүд (полимер), дараа нь молекул хоорондын (цогцолбор, клатрат, катен), эцэст нь янз бүрийн макро бүтэц (болор, мицел) дамждаг. хязгааргүй стехиометрийн бус тогтоц хүртэл. Аажмаар холбогдох салбарууд гарч ирж, тусгаарлагдсан: нийлмэл нэгдлүүдийн хими, полимер, болор хими, тархсан систем ба гадаргуугийн үзэгдлийн судалгаа, хайлш гэх мэт.

Химийн объект, үзэгдлийг судлах физик аргаар, үндэслэн химийн хувиргалтуудын хэв маягийг тогтоох ерөнхий зарчимфизик бол физик химийн үндэс суурь юм. Химийн энэ салбар нь химийн термодинамик, химийн кинетик, электрохими, коллоид хими, квант хими, молекул, ион, радикалуудын бүтэц, шинж чанарыг судлах, цацрагийн хими, фотохими, катализ судлал зэрэг бие даасан хэд хэдэн салбарыг агуулдаг. , химийн тэнцвэрт байдал, уусмал гэх мэт бие даасан шинж чанарыг олж авсан аналитик хими, аргууд нь хими, химийн үйлдвэрлэлийн бүх салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Химийн практик хэрэглээний салбарт химийн технологи, металлурги, хөдөө аж ахуйн хими, эмийн хими, шүүх хими гэх мэт олон салбартай шинжлэх ухаан, шинжлэх ухааны салбарууд гарч ирэв.

Дээр дурьдсанчлан хими нь химийн элементүүд болон тэдгээрийн үүсгэсэн бодисууд, мөн эдгээр өөрчлөлтийг зохицуулдаг хуулиудыг судалдаг. Эдгээр талуудын нэг нь (жишээлбэл, химийн нэгдлүүдцахиур ба нүүрстөрөгч дээр үндэслэсэн) бөгөөд энэ ажилд би авч үзэх болно.

Бүлэг 1. Цахиур ба нүүрстөрөгч - химийн элементүүд

1.1 Нүүрстөрөгч ба цахиурын тухай ерөнхий мэдээлэл

Нүүрстөрөгч (C) ба цахиур (Si) нь IVA бүлгийн гишүүд юм.

Нүүрстөрөгч нь тийм ч түгээмэл элемент биш юм. Гэсэн хэдий ч түүний ач холбогдол асар их юм. Нүүрстөрөгч нь дэлхий дээрх амьдралын үндэс юм. Энэ нь байгальд маш түгээмэл (Ca, Zn, Mg, Fe гэх мэт) карбонатын нэг хэсэг бөгөөд агаар мандалд CO 2 хэлбэрээр байдаг бөгөөд байгалийн нүүрс (аморф бал чулуу), газрын тос хэлбэрээр олддог. болон байгалийн хий, түүнчлэн энгийн бодисууд (алмаз, бал чулуу).

Цахиур нь дэлхийн царцдас дахь хамгийн элбэг (хүчилтөрөгчийн дараа) хоёр дахь элемент юм. Нүүрстөрөгч нь амьдралын үндэс бол цахиур нь дэлхийн царцдасын суурь юм. Энэ нь маш олон төрлийн силикатууд (Зураг 4) болон алюминосиликатууд, элсэнд байдаг.

Аморф цахиур нь бор нунтаг юм. Сүүлийнх нь саарал хатуу боловч хэврэг талст хэлбэрээр талст төлөвт авахад хялбар байдаг. Кристал цахиур нь хагас дамжуулагч юм.

Хүснэгт 1. Нүүрстөрөгч ба цахиурын химийн ерөнхий мэдээлэл.

Энгийн температурт тогтвортой байдаг нүүрстөрөгчийн өөрчлөлт, бал чулуу нь тунгалаг, саарал, өөхний масс юм. Алмаз бол дэлхий дээрх хамгийн хатуу бодис бөгөөд өнгөгүй, тунгалаг юм. Бал чулуу ба алмазын болор бүтцийг 1-р зурагт үзүүлэв.

Зураг 1. Алмазан бүтэц (a); бал чулуун бүтэц (б)

Нүүрстөрөгч ба цахиур нь өөрийн гэсэн өвөрмөц деривативтай байдаг.

Хүснэгт 2. Нүүрстөрөгч ба цахиурын хамгийн ердийн деривативууд

1.2 Энгийн бодисыг бэлтгэх, химийн шинж чанар, хэрэглээ

Цахиурыг нүүрстөрөгчтэй ислийг багасгах замаар олж авдаг; бууруулсаны дараа онцгой цэвэр төлөвийг олж авахын тулд бодисыг тетрахлорид руу шилжүүлж, дахин бууруулна (устөрөгчтэй хамт). Дараа нь тэдгээрийг ембүү болгон хайлуулж, бүсийн хайлуулах аргыг ашиглан цэвэршүүлнэ. Металл ембүүг нэг үзүүрээр нь халааж, дотор нь хайлсан металлын бүс үүснэ. Бүс нь ембүүний нөгөө үзүүр рүү шилжих үед хайлсан металлд хатуу металлаас илүү сайн уусдаг хольцыг зайлуулж, улмаар металыг цэвэрлэнэ.

Нүүрстөрөгч нь идэвхгүй боловч маш өндөр температурт (аморф төлөвт) ихэнх металлуудтай харилцан үйлчилж, хатуу уусмал эсвэл карбид (CaC 2, Fe 3 C гэх мэт), түүнчлэн олон металлоидуудтай, жишээлбэл:

2C+ Ca = CaC 2, C + 3Fe = Fe 3 C,

Цахиур нь илүү идэвхтэй байдаг. Энэ нь ердийн температурт фтортой урвалд ордог: Si+2F 2 = SiF 4

Цахиур нь хүчилтөрөгчтэй маш өндөр холбоотой байдаг:

Хлор, хүхэртэй урвал нь ойролцоогоор 500 К-т явагддаг. Маш өндөр температурт цахиур нь азот, нүүрстөрөгчтэй урвалд ордог:

Цахиур нь устөрөгчтэй шууд харьцдаггүй. Цахиур нь шүлтлэгт уусдаг:

Si+2NaOH+H 2 0=Na 2 Si0 3 +2H 2.

Усны фторын хүчлээс бусад хүчил нь түүнд ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй. ЭМС-ийн урвал байдаг

Si+6HF=H 2 +2H 2.

Төрөл бүрийн нүүрс, газрын тос, байгалийн (гол төлөв CH4), түүнчлэн зохиомлоор үйлдвэрлэсэн хийн найрлага дахь нүүрстөрөгч нь манай гаригийн хамгийн чухал түлшний суурь юм.

Графитыг тигель хийхэд өргөн ашигладаг. Графит савааг электрод болгон ашигладаг. Харандаа хийхэд маш их бал чулуу ашигладаг. Төрөл бүрийн цутгамал төмрийг үйлдвэрлэхэд нүүрстөрөгч, цахиур ашигладаг. Металлургийн хувьд нүүрстөрөгчийг бууруулагч бодис болгон ашигладаг бөгөөд цахиур нь хүчилтөрөгчтэй өндөр хамааралтай тул исэлдүүлэгч бодис болгон ашигладаг. Ялангуяа цэвэр төлөвт (10-9% -иас ихгүй хольц) талст цахиурыг транзистор, термистор (маш нарийн температур хэмжих төхөөрөмж) зэрэг янз бүрийн төхөөрөмж, төхөөрөмжид хагас дамжуулагч болгон ашигладаг. гэрэлтүүлэгтэй үед хагас дамжуулагчийн гүйдэл дамжуулах чадварт суурилсан үйл ажиллагаа.

Бүлэг 2. Нүүрстөрөгчийн химийн нэгдлүүд

Нүүрстөрөгч нь өөрийн атомууд (C-C) болон устөрөгчийн атом (C-H) хоорондын хүчтэй ковалент холбоогоор тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь органик нэгдлүүдийн элбэг дэлбэг байдалд (хэдэн зуун сая) тусгагдсан байдаг. Органик болон органик бус нэгдлүүдийн янз бүрийн ангиллын C-H ба C-C-ийн хүчтэй холбооноос гадна азот, хүхэр, хүчилтөрөгч, галоген, металлтай нүүрстөрөгчийн холбоог өргөнөөр төлөөлдөг (Хүснэгт 5-ыг үз). Бонд үүсэх ийм өндөр боломж нь нүүрстөрөгчийн атомын жижиг хэмжээтэй холбоотой бөгөөд энэ нь түүний 2s 2, 2p 2 валентын орбиталуудыг аль болох давхцах боломжийг олгодог. Хамгийн чухал органик бус нэгдлүүдийг 3-р хүснэгтэд үзүүлэв.

Органик бус нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийн дотроос азот агуулсан деривативууд нь найрлага, бүтцийн хувьд өвөрмөц байдаг.

Органик бус химийн хувьд цууны CH3COOH ба оксалик H 2 C 2 O 4 хүчлүүдийн деривативууд - ацетат (төрөл M "CH3COO) ба оксалатууд (M I 2 C 2 O 4 төрөл) өргөн хэрэглэгддэг.

Хүснэгт 3. Хамгийн чухал органик бус нүүрстөрөгчийн нэгдлүүд.

2.1 Нүүрстөрөгчийн хүчилтөрөгчийн деривативууд

2.1.1 Исэлдэлтийн төлөв +2

Нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн CO (нүүрстөрөгчийн дутуу исэл): молекул орбиталуудын бүтцийн дагуу (Хүснэгт 4).

CO нь N2 молекултай төстэй. Азотын нэгэн адил CO нь диссоциацийн энерги ихтэй (1069 кЖ/моль), хайлах температур бага (69 К), буцлах температур (81.5 К), усанд муу уусдаг, химийн хувьд идэвхгүй байдаг. CO нь зөвхөн өндөр температурт урвалд ордог, үүнд:

CO+Cl 2 =COCl 2 (фосген),

CO + Br 2 = COBg 2, Cr + 6CO = Cr (CO) 6 - хромын карбонил,

Ni+4CO=Ni (CO) 4 - никель карбонил

CO + H 2 0 хос = HCOOH (формин хүчил).

Үүний зэрэгцээ CO молекул нь хүчилтөрөгчтэй өндөр хамааралтай байдаг.

CO +1/202 = C0 2 +282 кЖ/моль.

Хүчилтөрөгчтэй өндөр хамааралтай тул нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (II) нь олон хүнд металлын ислийг (Fe, Co, Pb гэх мэт) бууруулах бодис болгон ашигладаг. Лабораторид CO оксидыг шоргоолжны хүчлийг усгүйжүүлэх замаар гаргаж авдаг

Технологийн хувьд нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (II) нь CO 2-ыг нүүрсээр бууруулах (C + C0 2 = 2CO) эсвэл метаныг исэлдүүлэх (2CH 4 + ZO 2 = 4H 2 0 + 2CO) замаар үүсдэг.

CO-ийн деривативуудын дотроос металл карбонил (цэвэр металл үйлдвэрлэх) онолын болон практикийн хувьд ихээхэн сонирхол татдаг.

Карбонил дахь химийн холбоо нь чөлөөт орбиталуудын улмаас ихэвчлэн донор-хүлээн авагч механизмаар үүсдэг. d- CO молекулын элемент ба электрон хос, мөн датив механизмын дагуу l-давхцал байдаг (метал CO). Бүх металлын карбонил нь бага хүч чадлаар тодорхойлогддог диамагнит бодис юм. Нүүрстөрөгчийн (II) дутуу ислийн нэгэн адил металл карбонил нь хортой байдаг.

Хүснэгт 4. СО молекулын орбитал дээрх электронуудын тархалт

2.1.2 Исэлдэлтийн төлөв +4

Нүүрстөрөгчийн давхар исэл C0 2 (нүүрстөрөгчийн давхар исэл). С0 2 молекул нь шугаман байна. CO 2 молекулын орбитал үүсэх энергийн схемийг 2-р зурагт үзүүлэв. Нүүрстөрөгчийн (IV) дутуу исэл нь аммиактай урвалд орж болно.

Энэ давсыг халаахад үнэ цэнэтэй бордоо олж авдаг - мочевин CO (MH 2) 2:

Мочевин нь усаар задардаг

CO (NH 2) 2 +2HaO= (MH 4) 2CO3.

Зураг 2. С0 2 молекулын орбитал үүсэх энфетик диаграмм.

Технологийн хувьд CO 2 ислийг кальцийн карбонат эсвэл натрийн бикарбонатыг задлах замаар олж авдаг.

Лабораторийн нөхцөлд үүнийг ихэвчлэн урвалын аргаар олж авдаг (Кипп төхөөрөмжид)

CaCO3+2HC1=CaC12+CO2+H20.

CO 2-ийн хамгийн чухал деривативууд нь сул нүүрстөрөгчийн хүчил H 2 CO 3 ба түүний давсууд юм: M I 2 CO 3 ба M I H CO 3 (карбонат ба бикарбонатууд).

Ихэнх карбонатууд усанд уусдаггүй. Усанд уусдаг карбонатууд нь ихээхэн хэмжээний гидролизд ордог.

CO3- +H 2 0 CO3-+OH - (I шат).

Бүрэн гидролизийн улмаас карбонатууд Cr 3+, ai 3+, Ti 4+, Zr 4+ гэх мэтийг усан уусмалаас тусгаарлах боломжгүй.

Ка 2 CO3 (сод), K 2 CO3 (кали) болон CaCO3 (шохой, гантиг, шохойн чулуу) нь чухал ач холбогдолтой юм. Гидрокарбонатууд нь карбонатуудаас ялгаатай нь усанд уусдаг. Гидрокарбонатаас практик хэрэглээ NaHCO 3 ( хужир). Чухал үндсэн карбонатууд нь 2CuCO3-Cu (OH) 2, PbCO 3 X XRb (OH) 2 юм.

Нүүрстөрөгчийн галидын шинж чанарыг 6-р хүснэгтэд үзүүлэв. Нүүрстөрөгчийн галидын дотроос хамгийн чухал нь өнгөгүй, нэлээд хортой шингэн юм. Хэвийн нөхцөлд CCI 4 нь химийн хувьд идэвхгүй байдаг. Энэ нь давирхай, лак, өөх тос, мөн фреон CF 2 CI 2 (T bp = 303 K) үйлдвэрлэхэд шатдаггүй, шатдаггүй уусгагч болгон ашигладаг.

Практикт ашигладаг өөр нэг органик уусгагч бол нүүрстөрөгчийн дисульфид CSa (буцлах температуртай өнгөгүй, дэгдэмхий шингэн = 319 К) - урвалд ордог бодис юм.

CS 2 +30 2 =C0 2 +2S0 2 +258 ккал/моль,

CS 2 +3Cl 2 =CCl 4 -S 2 Cl 2, CS 2 +2H 2 0==C0 2 +2H 2 S, CS 2 +K 2 S=K 2 CS 3 (тиокарбон хүчлийн давс H 2 CS3).

Нүүрстөрөгчийн дисульфидын уур нь хортой байдаг.

Hydrocyanic (hydrocyanic) acid HCN (H-C = N) нь өнгөгүй, хялбар хөдөлгөөнт шингэн бөгөөд 299.5 К-т буцалж, 283 К-т хатуурдаг. HCN ба түүний деривативууд нь маш хортой байдаг. HCN-ийг урвалаар бэлтгэж болно

Гидроцианийн хүчил усанд уусдаг; Гэсэн хэдий ч энэ нь сул хуваагддаг

HCN=H++CN-, K=6.2.10- 10.

Гидроциан хүчлийн давс (цианид) нь зарим урвалд хлоридтой төстэй байдаг. Жишээлбэл, Ag+ ионтой CH -- -ион нь эрдэс хүчилд муу уусдаг AgCN мөнгөний цианидын цагаан тунадас үүсгэдэг. Шүлт ба шүлтлэг шороон металлын цианидууд нь усанд уусдаг. Гидролизийн улмаас тэдгээрийн уусмал нь гидроцианы хүчил (гашуун бүйлсний үнэр) үнэртэй байдаг. Хүнд металлын цианид нь усанд муу уусдаг. CN нь хүчтэй лиганд бөгөөд хамгийн чухал цогцолбор нэгдлүүд нь K 4 ба K3 [Fe (CN) 6] юм.

Цианидууд нь агаарт агуулагдах CO 2-д удаан хугацаагаар өртдөг эмзэг нэгдлүүд бөгөөд цианидууд задардаг

2KCN+C0 2 +H 2 0=K 2 C0 3 +2HCN.

(CN) 2 - цианоген (N=C-C=N) –

өнгөгүй хортой хий; устай урвалд орж циан (HOCN) ба гидроцианик (HCN) хүчил үүсгэдэг.

(HCN) хүчил:

(CN) 2 +H 2 0==HOCN+HCN.

Энэ урвалд доорх урвалын нэгэн адил (CN)2 нь галогентэй төстэй:

CO+ (CN) 2 =CO (CN) 2 (фосгений аналог).

Цианы хүчил нь хоёр таутомер хэлбэрээр байдаг.

H-N=C=O==H-0-C=N.

Изомер нь хүчил H-0=N=C (тэсрэх хүчил) юм. HONC давс нь дэлбэрдэг (тэслэгч болгон ашигладаг). Rhodane хүчил HSCN нь өнгөгүй, тослог, дэгдэмхий, амархан хатуурдаг (Tm=278K) шингэн юм. Цэвэр төлөвт энэ нь маш тогтворгүй, задрах үед HCN ялгардаг. Гидроцианы хүчлээс ялгаатай нь HSCN нь нэлээд хүчтэй хүчил юм (K = 0.14). HSCN нь тавтомер тэнцвэрт байдлаар тодорхойлогддог.

H-N = C = S=H-S-C =N.

SCN нь цусны улаан ион (Fe 3+ ионы урвалж) юм. HSCN-ээс гаргаж авсан роданидын давсыг цианидаас хүхэр нэмж амархан гаргаж авдаг.

Ихэнх тиоцианатууд усанд уусдаг. Hg, Au, Ag, Cu давс нь усанд уусдаггүй. SCN- ион нь CN- шиг M3 1 M" (SCN) 6 төрлийн цогцолборыг өгөх хандлагатай байдаг ба энд M" "Cu, Mg болон бусад зарим. Диродан (SCN) 2 нь 271 К-т хайлдаг цайвар шар өнгийн талстууд юм. Тэдгээрийг (SCN) 2 урвалаар олж авдаг

2AgSCN+Br 2 ==2AgBr+ (SCN) 2.

Азот агуулсан бусад нэгдлүүдийн дунд цианамидыг зааж өгөх хэрэгтэй

ба түүний уламжлал, бордоо болгон ашигладаг кальцийн цианамид CaCN 2 (Ca=N-C=N).

2.3 Металл карбид

Карбидууд нь нүүрстөрөгчийн металл, цахиур, бортой харилцан үйлчлэлийн бүтээгдэхүүн юм. Карбидыг уусах чадвараар нь хоёр ангилдаг: усанд уусдаг карбидууд (эсвэл шингэрүүлсэн хүчилд) ба усанд уусдаггүй карбидууд (эсвэл шингэрүүлсэн хүчилд).

2.3.1 Ус ба шингэрүүлсэн хүчилд уусдаг карбидууд

A. Ууссан үед C 2 H 2 үүсгэдэг карбидууд Энэ бүлэгт эхний хоёр үндсэн бүлгийн металл карбидууд орно; MC 2 найрлагатай Zn, Cd, La, Ce, Th карбидууд (LaC 2, CeC 2, ТhC 2.) мөн тэдгээрт ойр байдаг.

CaC 2 +2H 2 0=Ca (OH) 2 +C 2 H 2, ThC 2 +4H 2 0=Th (OH) 4 +H 2 C 2 +H 2.

ANS3+ 12H 2 0=4Al (OH) 3+3CH 4, Be 2 C+4H 2 0=2Be (OH) 2 +CH 4. Үл хөдлөх хөрөнгийн хувьд Mn 3 C нь тэдгээртэй ойролцоо байна.

Mn 3 C + 6H 2 0 = 3Mn (OH) 2 + CH 4 + H 2.

B. Карбидууд уусахдаа нүүрсустөрөгч ба устөрөгчийн холимог үүсгэдэг. Эдгээрт ихэнх ховор металлын карбидууд орно.

2.3.2 Ус ба шингэрүүлсэн хүчилд уусдаггүй карбидууд

Энэ бүлэгт ихэнх шилжилтийн металл карбид (W, Mo, Ta гэх мэт), мөн SiC, B 4 C орно.

Тэд исэлдүүлэх орчинд уусдаг, жишээлбэл:

VC + 3HN0 3 + 6HF = HVF 6 + CO 2 + 3NO + 4H 2 0, SiC + 4KOH + 2C0 2 = K 2 Si0 3 + K 2 C0 3 + 2H 2 0.

Зураг 3. Икосаэдр В 12

Шилжилтийн металлын карбидууд, мөн цахиурын карбидууд SiC ба бор B 4 C. SiC - карборунд - алмазан тортой өнгөгүй талстууд, хатуулаг нь алмаз руу дөхөж очдог (техникийн SiC нь хольцын улмаас бараан өнгөтэй байдаг). SiC нь галд тэсвэртэй, өндөр температурт дулаан, цахилгаан дамжуулах чадвартай, химийн хувьд маш идэвхгүй; Энэ нь зөвхөн агаарт шүлттэй холилдох замаар л устгагдах боломжтой.

B 4 C нь полимер юм. Бор карбидын тор нь шугаман зохион байгуулалттай гурван нүүрстөрөгчийн атом, 12 В атом агуулсан бүлгүүдээс бүтсэн бөгөөд икосаэдр хэлбэртэй (Зураг 3); B4C-ийн хатуулаг нь SiC-ээс өндөр байдаг.

Бүлэг 3. Цахиурын нэгдлүүд

Цахиур ба нүүрстөрөгчийн химийн ялгаа нь түүний атомын том хэмжээтэй, чөлөөт 3d орбитал ашиглах боломжтой байдагтай холбоотой юм. Нэмэлт холболтын улмаас (донор-хүлээн авагч механизмын дагуу) цахиурын хүчилтөрөгч Si-O-Si ба фтор Si-F (Хүснэгт 17.23) -тай холбоо нь нүүрстөрөгчтэй харьцуулахад илүү бат бөх бөгөөд Si нь том хэмжээтэй байдаг. C Si-H ба Si-Si бондуудтай харьцуулахад атом нь нүүрстөрөгчийнхээс бага бат бөх байдаг. Цахиурын атомууд нь бараг гинж үүсгэх чадваргүй байдаг. Нүүрс устөрөгчтэй төстэй гомолог цуврал Hydrosilica SinH2n+2 (si-lanes)-ийг зөвхөн Si4Hio найрлагад нь авсан. Том хэмжээтэй тул Si атом нь давхцах чадвар багатай байдаг тул зөвхөн гурвалсан төдийгүй давхар холбоо нь түүний хувьд өвөрмөц бус байдаг.

Цахиур нь металлуудтай харилцан үйлчлэхэд силицидүүд (Ca 2 Si, Mg 2 Si, BaSi 2, Cr 3 Si, CrSi 2 гэх мэт) үүсдэг бөгөөд тэдгээр нь карбидуудтай олон талаараа төстэй байдаг. Сицид нь I бүлгийн элементүүдэд (Li-аас бусад) ердийн зүйл биш юм. Цахиурын галогенид (Хүснэгт 5) нь нүүрстөрөгчийн галогенидээс илүү хүчтэй нэгдлүүд юм; Үүний зэрэгцээ тэд усаар задардаг.

Хүснэгт 5. Нүүрстөрөгч ба цахиурын хоорондох зарим холбоосын бат бэх

Хамгийн удаан эдэлгээтэй цахиурын галоген бол SiF 4 (энэ нь зөвхөн цахилгаан цэнэгийн нөлөөн дор задардаг) боловч бусад галидын нэгэн адил гидролизд ордог. SiF 4 нь HF-тэй харилцан үйлчлэхэд гексафторосилицилийн хүчил үүсдэг.

SiF 4 +2HF=H 2.

H 2 SiF 6 нь хүч чадлын хувьд H 2 S0 4-тэй ойролцоо байна. Энэ хүчлийн деривативууд - фторсиликатууд нь дүрмээр бол усанд уусдаг. Шүлтлэг металлын фторсиликатууд (Li ба NH 4-ээс бусад) муу уусдаг. Фторосиликатыг пестицид (шавьж устгах бодис) болгон ашигладаг.

Практик чухал галоген бол SiCO 4 юм. Энэ нь цахиурын органик нэгдлүүдийг үйлдвэрлэхэд хэрэглэгддэг. Тиймээс SiCL 4 нь спирттэй амархан харилцан үйлчилж цахиурын хүчлийн эфир HaSiO 3 үүсгэдэг.

SiCl 4 +4C 2 H 5 OH=Si (OC 2 H 5) 4 +4HCl 4

Хүснэгт 6. Нүүрстөрөгч ба цахиурын галогенид

Цахиурын хүчлийн эфир, гидролиз нь силикон үүсгэдэг - гинжин бүтэцтэй полимер бодисууд:

(R-органик радикал) нь резин, тос, тосолгооны материал үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.

Цахиурын сульфид (SiS 2) n-полимер бодис; хэвийн температурт тогтвортой; усаар задардаг:

SiS 2 + ZN 2 O = 2H 2 S + H 2 SiO 3.

3.1 Цахиурын хүчилтөрөгчийн нэгдлүүд

Цахиурын хамгийн чухал хүчилтөрөгчийн нэгдэл бол цахиурын давхар исэл SiO 2 (цахиур) бөгөөд хэд хэдэн талст өөрчлөлттэй байдаг.

Бага температурын өөрчлөлтийг (1143 К хүртэл) кварц гэж нэрлэдэг. Кварц нь пьезоэлектрик шинж чанартай байдаг. Кварцын байгалийн сортууд: рок болор, молор, аметист. Цахиурын төрөл зүйл нь халцедон, опал, оникс,. хаш, элс.

Цахиур нь химийн хувьд тэсвэртэй; зөвхөн фтор, фторын хүчил, шүлтийн уусмалууд дээр ажилладаг. Энэ нь шилний төлөвт амархан хувирдаг (кварцын шил). Кварцын шил нь эмзэг, химийн болон дулааны хувьд маш тэсвэртэй. Харгалзах SiO 2 цахиурын хүчил нь тодорхой найрлагатай байдаггүй. Ерөнхийдөө цахиурын хүчлийг xH 2 O-ySiO 2 гэж бичдэг. Дараах цахиурын хүчлүүдийг тодорхойлно: H 2 SiO 3 (H 2 O-SiO 2) - метасиликон (три-оксо-цахиур), H 4 Si0 4 (2H 2 0-Si0 2) - орто-цахиур (тетра-оксо- цахиур), H 2 Si2O 5 (H 2 O * SiO 2) - диметациликон.

Цахиурын хүчил нь муу уусдаг бодис юм. Цахиур нь нүүрстөрөгчтэй харьцуулахад бага металлоид шинж чанартай тул электролит болох H 2 SiO 3 нь H 2 CO3-аас сул байдаг.

Цахиурын хүчилд тохирох силикат давс нь усанд уусдаггүй (шүлтлэг металлын силикатаас бусад). Уусдаг силикатууд тэгшитгэлийн дагуу гидролиз болдог

2SiO3 2 -+H 2 0=Si 2 O 5 2 -+20H-.

Уусдаг силикатуудын төвлөрсөн уусмалыг шингэн шил гэж нэрлэдэг. Энгийн цонхны шил - натри ба кальцийн силикат нь Na 2 0-CaO-6Si0 2 найрлагатай. Үүнийг урвалаар олж авдаг

Олон төрлийн силикатууд (илүү нарийвчлалтай, оксосиликатууд) мэдэгдэж байна. Оксосиликатуудын бүтцэд тодорхой хэв маяг ажиглагдаж байна: тэдгээр нь бүгд хүчилтөрөгчийн атомаар дамжуулан бие биетэйгээ холбогдсон Si0 4 тетраэдрээс бүрддэг. Тетраэдрийн хамгийн түгээмэл хослолууд нь (Si 2 O 7 6 -), (Si 3 O 9) 6 -, (Si 4 0 l2) 8-, (Si 6 O 18 12 -) бөгөөд эдгээрийг бүтцийн нэгж болгон нэгтгэж болно. гинж, соронзон хальс, тор, хүрээ болгон (Зураг 4).

Байгалийн хамгийн чухал силикатууд нь жишээлбэл, тальк (3MgO * H 2 0-4Si0 2) ба асбест (SmgO * H 2 O * SiO 2) юм. SiO 2-ийн нэгэн адил силикатууд нь шиллэг (аморф) төлөвөөр тодорхойлогддог. Шилний хяналттай талсжилтын тусламжтайгаар нарийн талст төлөвийг (керамик шил) олж авах боломжтой. Ситалл нь хүч чадал нэмэгдсэнээр тодорхойлогддог.

Силикатаас гадна алюминосиликатууд байгальд өргөн тархсан байдаг. Алюминосиликатууд нь цахиурын атомуудын заримыг гурвалсан Al-аар сольдог суурь оксосиликатууд юм; жишээ нь Na 12 [ (Si, Al) 0 4 ] 12 .

Цахиурын хүчил нь түүний хүчлийн давсанд өртөх үед коллоид төлөвтэй байдаг тул H 2 SiO 3 шууд тунадас үүсгэдэггүй. Цахиурын хүчлийн коллоид уусмалыг тодорхой нөхцөлд (жишээлбэл, халах үед) цахиурын хүчлийн тунгалаг, нэгэн төрлийн желатин масс-гель болгон хувиргаж болно. Гель нь Si0 2 молекулуудаас үүссэн орон зайн маш сул бүтэцтэй өндөр молекулын нэгдлүүд бөгөөд тэдгээрийн хоосон зай нь H 2 O молекулуудаар дүүрдэг бөгөөд цахиурын хүчлийн гелийг усгүйжүүлэхэд цахиурлаг гель - шингээх чадвар өндөртэй сүвэрхэг бүтээгдэхүүн үүсдэг. .

Зураг 4. Силикатын бүтэц.

дүгнэлт

Ажил дээрээ цахиур, нүүрстөрөгч дээр суурилсан химийн нэгдлүүдийг судалж үзээд би нүүрстөрөгч нь тийм ч өргөн тархаагүй тоон элемент болох дэлхийн амьдралын хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болох агаар, тос, түүнчлэн ийм зүйлд байдаг гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн энгийн бодисуудалмаз, бал чулуу шиг. Нүүрстөрөгчийн хамгийн чухал шинж чанаруудын нэг нь атомууд, түүнчлэн устөрөгчийн атом хоорондын хүчтэй ковалент холбоо юм. Хамгийн чухал органик бус нүүрстөрөгчийн нэгдлүүд нь исэл, хүчил, давс, галогенид, азот агуулсан дериватив, сульфид, карбид юм.

Цахиурын тухай ярихдаа дэлхий дээрх их хэмжээний нөөцийг тэмдэглэх нь зүйтэй бөгөөд энэ нь дэлхийн царцдасын үндэс суурь бөгөөд маш олон төрлийн силикат, элс гэх мэт. Одоогийн байдлаар хагас дамжуулагч шинж чанараараа цахиурын хэрэглээ нэмэгдэж байна. Үүнийг электроникийн салбарт компьютерийн процессор, микро схем, чип үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Металлуудтай цахиурын нэгдлүүд нь цахиур үүсгэдэг; цахиурын хамгийн чухал хүчилтөрөгчийн нэгдэл бол цахиурын исэл SiO 2 (цахиурын исэл) Байгальд олон төрлийн силикатууд байдаг - тальк, асбест, алюминосиликатууд бас түгээмэл байдаг.

Ном зүй

1. Зөвлөлтийн агуу нэвтэрхий толь бичиг. Гурав дахь хэвлэл. Т.28. - М.: Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг, 1970 он.

2. Жиряков В.Г. Органик хими 4-р хэвлэл. - М., "Хими", 1971.

3. Химийн товч нэвтэрхий толь. - M. "Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь", 1967 он.

4. Ерөнхий хими / Ed. ИДЭХ. Соколовская, Л.С. Гузея.3-р хэвлэл. - М .: Моск хэвлэлийн газар. Их сургууль, 1989.

5. Амьгүй байгалийн ертөнц. - М., "Шинжлэх ухаан", 1983.

6. Потапов В.М., Татаринчик С.Н. Органик хими. Сурах бичиг.4-р хэвлэл. - М.: "Хими", 1989 он.

• Тэмдэглэл - Si (Цахиур);
• Үе - III;
• Бүлэг - 14 (IVa);
• Атомын масс - 28.0855;
• Атомын дугаар - 14;
• Атомын радиус = 132 pm;
• Ковалентын радиус = 111 pm;
• Электрон тархалт - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2;
• хайлах температур = 1412 ° C;
• буцлах цэг = 2355 ° C;
• Цахилгаан сөрөг чанар (Паулингын дагуу / Альпред ба Рочовын дагуу) = 1.90 / 1.74;
• Исэлдэлтийн төлөв: +4, +2, 0, -4;
• Нягт (үгүй) = 2.33 г / см3;
• Молийн хэмжээ = 12.1 см 3 / моль.

Цахиурын нэгдлүүд:

Цахиурыг анх 1811 онд цэвэр хэлбэрээр нь тусгаарласан (Франц Ж. Л. Гэй-Люссак, Л. Ж. Тенар). 1825 онд цэвэр элементийн цахиур гаргаж авсан (Швед Ж. Ж. Берзелиус). Нэр нь "цахиур" (эртний Грекээс уул гэж орчуулагдсан) химийн элемент 1834 онд хүлээн авсан (Оросын химич Г.И. Гесс).

Цахиур бол дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл (хүчилтөрөгчийн дараа) химийн элемент юм (дэлхийн царцдас дахь агууламж нь жингийн 28-29%). Байгальд цахиур нь ихэвчлэн цахиур (элс, кварц, цахиур, хээрийн жонш), мөн силикат, алюминосиликат хэлбэрээр байдаг. Цэвэр хэлбэрээр цахиур нь маш ховор байдаг. Олон тооны байгалийн силикатууд нь цэвэр хэлбэрээрээ үнэт чулуунууд юм: маргад, молор, аквамари - энэ бүхэн цахиур юм. Цэвэр талст цахиур (IV) исэл нь чулуулгийн болор, кварц хэлбэрээр үүсдэг. Янз бүрийн хольц агуулсан цахиурын исэл нь үнэт ба хагас үнэт чулуу- аметист, оникс, хаш.

Цагаан будаа. Цахиурын атомын бүтэц.

Цахиурын электрон тохиргоо нь 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 (Атомын электрон бүтцийг үзнэ үү). Гадаад энергийн түвшинд цахиур нь 4 электронтой: 2 нь 3s дэд түвшинд хосолсон + 2 нь p-орбиталд хосгүй. Цахиурын атом өдөөгдсөн төлөвт шилжихэд s дэд түвшнээс нэг электрон хосоо орхиж p дэд түвшинд шилждэг ба тэнд нэг чөлөөт тойрог зам байдаг. Тиймээс, өдөөгдсөн төлөвт цахиурын атомын электрон тохиргоо дараах хэлбэртэй байна: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3.

Цагаан будаа. Цахиурын атомыг өдөөгдсөн төлөвт шилжүүлэх.

Тиймээс нэгдлүүд дэх цахиур нь 4 (ихэнхдээ) эсвэл 2 (Валентийг үзнэ үү) валентыг харуулж чаддаг. Цахиур (мөн нүүрстөрөгч) бусад элементүүдтэй урвалд орж, электронуудаасаа татгалзаж, хүлээн авах боломжтой химийн холбоо үүсгэдэг боловч цахиурын атомууд дахь электронуудыг хүлээн авах чадвар нь илүү том цахиурын улмаас нүүрстөрөгчийн атомуудаас бага тод илэрдэг. атом.

Цахиурын исэлдэлтийн төлөв:

• -4 : SiH 4 (силан), Ca 2 Si, Mg 2 Si (металл силикатууд);
• +4 - хамгийн тогтвортой: SiO 2 (цахиурын исэл), H 2 SiO 3 (цахиурын хүчил), силикат ба цахиурын галогенид;
• 0 : Si (энгийн бодис)

Цахиур нь энгийн бодис юм

Цахиур бол хар саарал өнгийн талст бодис бөгөөд метал гялбаа юм. Кристал цахиурхагас дамжуулагч юм.

Цахиур нь алмаз шиг зөвхөн нэг аллотропик өөрчлөлтийг үүсгэдэг, гэхдээ Si-Si холбоо нь алмазын нүүрстөрөгчийн молекул шиг хүчтэй биш тул тийм ч хүчтэй биш юм (Алмазыг үзнэ үү).

Аморф цахиур- бор нунтаг, хайлах температур 1420°С.

Кристал цахиурыг аморф цахиураас дахин талстжуулах замаар гаргаж авдаг. Аморф цахиураас ялгаатай нь нэлээд идэвхтэй байдаг химийн, талст цахиур нь бусад бодисуудтай харилцан үйлчлэлийн хувьд илүү идэвхгүй байдаг.

Цахиурын болор торны бүтэц нь алмазын бүтцийг давтдаг - атом бүр нь тетраэдрийн орой дээр байрладаг өөр дөрвөн атомаар хүрээлэгдсэн байдаг. Атомууд нь алмаз дахь нүүрстөрөгчийн холбоо шиг хүчтэй биш ковалент холбоогоор холбогддог. Энэ шалтгааны улмаас, тэр ч байтугай үгүй. Талст цахиур дахь зарим ковалент холбоо тасарч, зарим электронууд ялгарч, цахиур бага цахилгаан дамжуулах чадвартай болдог. Цахиур халах, гэрэлд эсвэл тодорхой хольц нэмэх үед эвдэрсэн ковалент бондын тоо нэмэгдэж, үүний үр дүнд чөлөөт электронуудын тоо нэмэгдэж, улмаар цахиурын цахилгаан дамжуулах чанар нэмэгддэг.

Цахиурын химийн шинж чанар

Нүүрстөрөгчийн нэгэн адил цахиур нь ямар бодистой урвалд орж байгаагаас хамааран бууруулагч ба исэлдүүлэгч бодис байж болно.

Үгүй. цахиур нь зөвхөн фтортой харилцан үйлчилдэг бөгөөд үүнийг цахиурын нэлээд хүчтэй болор тороор тайлбарладаг.

Цахиур нь 400 хэмээс дээш температурт хлор, бромтой урвалд ордог.

Цахиур нь нүүрстөрөгч, азоттой зөвхөн маш өндөр температурт харилцан үйлчилдэг.

• Төмөр бус бодисуудтай урвалд ороход цахиур нь үүрэг гүйцэтгэдэг бууруулах бодис:
  • Хэвийн нөхцөлд, металл бусаас цахиур нь зөвхөн фтортой урвалд орж, цахиурын галид үүсгэдэг.
    Si + 2F 2 = SiF 4
  • өндөр температурт цахиур нь хлор (400 ° C), хүчилтөрөгч (600 ° C), азот (1000 ° C), нүүрстөрөгч (2000 ° C) -тай урвалд ордог:
    • Si + 2Cl 2 = SiCl 4 - цахиурын галид;
    • Si + O 2 = SiO 2 - цахиурын исэл;
    • 3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 - цахиурын нитрид;
    • Si + C = SiC - карборунд (цахиурын карбид)
• Металлуудтай урвалд ороход цахиур нь исэлдүүлэгч бодис(үүссэн салицид:
  Si + 2Mg = Mg 2 Si
• Шүлтүүдийн төвлөрсөн уусмалуудтай урвалд ороход цахиур нь устөрөгч ялгаруулж, цахиурын хүчлийн уусдаг давс үүсгэдэг. силикатууд:
  Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2
• Цахиур нь хүчилтэй урвалд ордоггүй (HF-ээс бусад).

Цахиурыг бэлтгэх, ашиглах

Цахиур бэлтгэх:

• лабораторид - цахиураас (хөнгөн цагааны эмчилгээ):
  3SiO 2 + 4Al = 3Si + 2Al 2 O 3
• үйлдвэрт - өндөр температурт цахиурын ислийг коксоор (техникийн цэвэр цахиур) ангижруулах замаар:
  SiO 2 + 2C = Si + 2CO
• Хамгийн цэвэр цахиурыг өндөр температурт цахиурын тетрахлоридыг устөрөгчөөр (цайр) ангижруулах замаар гаргаж авдаг.
  SiCl 4 +2H 2 = Si+4HCl

Цахиурын хэрэглээ:

• хагас дамжуулагч радиоэлементийн үйлдвэрлэл;
• халуунд тэсвэртэй, хүчилд тэсвэртэй нэгдлүүдийг үйлдвэрлэхэд металлургийн нэмэлт болгон;
• нарны батерейнд зориулсан фотоэлемент үйлдвэрлэх;
• хувьсах гүйдлийн шулуутгагч болгон.

Цахиур бол элементүүдийн үелэх системийн IV бүлгийн химийн элемент D.I. Менделеев. 1811 онд Ж.Гэй-Лусак, Л.Тернар нар нээсэн. Түүний серийн дугаар 14, атомын масс 28.08, атомын эзэлхүүн 12.04 10 -6 м 3 /моль. Цахиур нь металлоид бөгөөд нүүрстөрөгчийн дэд бүлэгт багтдаг. Түүний хүчилтөрөгчийн валент нь +2 ба +4 байна. Байгаль дээрх элбэг дэлбэг байдлын хувьд цахиур нь хүчилтөрөгчийн дараа ордог. Түүний дэлхийн царцдас дахь массын эзлэх хувь 27.6% байна. Дэлхийн царцдас, V.I. Вернадский, 97 гаруй хувь нь цахиур, силикатаас бүрддэг. Хүчилтөрөгч болон органик цахиурын нэгдлүүд нь ургамал, амьтдад бас байдаг.

Хиймэл аргаар үйлдвэрлэсэн цахиур нь аморф эсвэл талст хэлбэртэй байж болно. Аморф цахиур нь рентген туяаны дифракцийн өгөгдлийн дагуу бор, нарийн тархсан, өндөр гигроскопийн нунтаг бөгөөд энэ нь жижиг цахиурын талстуудаас тогтдог. Үүнийг өндөр температурт цайрын уураар SiCl 4-ийг бууруулах замаар олж авч болно.

Кристал цахиур нь ган саарал өнгөтэй, металл гялбаатай. Талст цахиурын нягт 20°С-т 2.33 г/см3, шингэн цахиур 1723-2.51, 1903К-т - 2.445 г/см3 байна. Цахиурын хайлах цэг нь 1690 К, буцлах температур - 3513 К. Өгөгдлийн дагуу T = 2500÷4000 К дахь цахиурын уурын даралтыг p Si = -20130/ T + 7.736, кПа тэгшитгэлээр тодорхойлсон. Цахиурын сублимацын дулаан 452610, хайлах дулаан 49790, ууршилт 385020 Ж/моль.

Цахиурын поликристалууд нь өндөр хатуулагтай байдаг (20 ° C HRC = 106). Гэсэн хэдий ч цахиур нь маш хэврэг тул шахалтын өндөр бат бэх (σ SZh B ≈690 МПа), маш бага суналтын бат бэх (σ B ≈ 16.7 МПа) байдаг.

Өрөөний температурт цахиур нь идэвхгүй бөгөөд зөвхөн фтортой урвалд орж, дэгдэмхий 81P4 үүсгэдэг. Хүчлүүдээс зөвхөн азотын хүчилтэй холилдон фторын хүчилтэй урвалд ордог. Гэсэн хэдий ч цахиур нь шүлттэй амархан урвалд ордог. Түүний шүлттэй урвалын нэг

Si + NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2

устөрөгч үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Үүний зэрэгцээ цахиур нь металл бус бодисуудтай олон тооны химийн хүчтэй нэгдлүүдийг үүсгэж чаддаг. Эдгээр нэгдлүүдээс галогенид (SiX 4-ээс Si n X 2n+2 хүртэл, X нь галоген ба n ≤ 25), тэдгээрийн холимог нэгдлүүд SiCl 3 B, SiFCl 3 гэх мэт, оксихлоридууд Si 2 зэргийг тэмдэглэх нь зүйтэй. OCl 3, Si 3 O2Cl3 болон бусад, нитридүүд Si 3 N 4, Si 2 N 3, SiN ба гидридүүд Si n H 2n+2 ерөнхий томьёотой, мөн феррохайлш үйлдвэрлэхэд олддог нэгдлүүдийн дунд дэгдэмхий сульфид SiS ба SiS 2 ба галд тэсвэртэй карбид SiC орно.

Цахиур нь металлын нэгдэл - цахиурын нэгдэл үйлдвэрлэх чадвартай бөгөөд тэдгээрийн хамгийн чухал нь төмөр, хром, манган, молибден, циркониум, түүнчлэн газрын ховор металл, шүлтлэг металлын силицид юм. Цахиурын энэхүү шинж чанар - химийн хувьд маш хүчтэй нэгдлүүд ба металлаар уусмал үүсгэх чадвар нь нүүрстөрөгч багатай ферро хайлш үйлдвэрлэх, түүнчлэн бага буцалгах шүлтлэг шороог (Ca, Mg, Ba) багасгахад өргөн хэрэглэгддэг. багасгахад хэцүү металлууд (Zr, Al гэх мэт).

Цахиурын төмөртэй хайлшийг П.В. Гелд болон түүний сургууль Онцгой анхааралнь Fe-Si системийн өндөр агууламжтай хайлштай холбоотой хэсэгт зориулагдсан. Энэ нь Fe-Si диаграммаас (Зураг 1) харахад энэ найрлага дахь хайлшуудад олон тооны өөрчлөлтүүд тохиолддог бөгөөд энэ нь янз бүрийн ангийн ферросиликонын чанарт ихээхэн нөлөөлдөг. Тиймээс FeSi 2 дисилицид нь зөвхөн бага температурт тогтвортой байдаг (< 918 или 968 °С, см. рисунок 1). При высоких температурах устойчива его высокотемпературная модификация - лебоит. Содержание кремния в этой фазе колеблется в пределах 53-56 %. В дальнейшем лебоит будем обозначать химийн томъёо Fe 2 Si 5 бөгөөд энэ нь лебойт дахь цахиурын хамгийн их концентрацтай бараг тохирдог.

> 55.5% Si агуулсан хайлшийг хөргөх үед лебойтыг T< 1213 К разлагается по эвтектоидной реакции

Fe 2 Si 5 → FeSi 2 +Si (2)

ба хайлш 33.86-50.07% Si at T< 1255 К - по перитектоидной реакции

Fe 2 Si 5 + FeSi = 3 FeSi 2 (3)

Завсрын найрлагатай хайлш (50.15-55.5% Si) нь эхлээд 1255 К-т перитектоид (3), дараа нь 1213 К-т эвтектоид (2) хувиралд ордог. (2) ба (3) урвалын дагуу Fe 2 Si 5-ийн эдгээр өөрчлөлтүүд нь цахиурын эзэлхүүний өөрчлөлт дагалддаг. Энэ өөрчлөлт нь урвалын үед ялангуяа их байдаг (2) - ойролцоогоор 14%, тиймээс лебойт агуулсан хайлш нь тасралтгүй чанараа алдаж, хагарч, бүр сүйрдэг. Удаан, тэнцвэрт талстжилтын үед (1-р зургийг үз) лебойт нь FS75 ба FS45 хайлшийн аль алиных нь талстжилтын үед ялгарч болно.

Гэсэн хэдий ч лебойтийн эвтектоид задралтай холбоотой хагарал нь задралын шалтгаануудын зөвхөн нэг юм. Хоёрдахь шалтгаан нь гол шалтгаан нь үр тарианы хил дагуу ан цав үүсэх нь эдгээр хилийн дагуу ялгарах шингэн болох фосфор, хүнцэл, хөнгөн цагаан сульфид, карбид зэрэг нь агаарын чийгтэй урвалд орох боломжийг бий болгодог явдал юм. Үүний үр дүнд H 2, PH 3, PH 4, ASH 4 гэх мэт бодисууд агаар мандалд цацагдах ба хагарлын хэсэгт сул исэл Al 2 O 3, SiO 2 болон тэдгээрийг задалдаг бусад нэгдлүүд байдаг. Хайлшийг задлахаас сэргийлж, тэдгээрийг магнигаар өөрчлөх, үр тариаг боловсронгуй болгох элементийн нэмэлтүүд (V, Ti, Zg гэх мэт) эсвэл илүү хуванцар болгодог. Үр тарианы боловсруулалт нь түүний хил хязгаар дахь хольц ба тэдгээрийн нэгдлүүдийн концентрацийг бууруулж, хайлш дахь хольцын концентраци (P, Al, Ca) ерөнхий бууралттай адил хайлшийн шинж чанарт нөлөөлдөг бөгөөд энэ нь задралд хувь нэмэр оруулдаг. Fe-Si хайлшийн термодинамик шинж чанарыг (холимгийн дулаан, идэвхжил, нүүрстөрөгчийн уусах чадвар) нарийвчлан судалсан бөгөөд бүтээлүүдээс олж болно. Fe-Si хайлш дахь нүүрстөрөгчийн уусах чадварын талаарх мэдээллийг 2-р зурагт, цахиурын идэвхижлийн талаарх мэдээллийг 1-р хүснэгтэд үзүүлэв.

Зураг 1. — Fe-Si системийн төлөвийн диаграмм

Хүчилтөрөгчийн цахиурын нэгдлүүдийн физик-химийн шинж чанарыг P.V. Гелд болон түүний ажилтнууд. Si-O системийн ач холбогдлыг үл харгалзан түүний диаграммыг хараахан бүтээгээгүй байна. Одоогийн байдлаар цахиурын хүчилтөрөгчийн хоёр нэгдэл мэдэгдэж байна - цахиур SiO 2 ба монооксид SiO. Уран зохиолд цахиурын бусад хүчилтөрөгчийн нэгдлүүд - Si 2 O 3 ба Si 3 O 4 байдаг тухай заалтууд байдаг боловч тэдгээрийн химийн болон физик шинж чанарын талаар мэдээлэл байдаггүй.

Байгальд цахиурыг зөвхөн SiO 2 цахиураар төлөөлдөг. Энэхүү цахиурын нэгдэл нь ялгаатай:

1) өндөр хатуулаг (Mohs масштабаар 7) ба галд тэсвэртэй (T pl = 1996 K);

2) буцалгах өндөр цэг (T KIP = 3532 К). Цахиурын уурын даралтыг (Па) тэгшитгэлээр тодорхойлж болно:

3) боловсрол их хэмжээнийөөрчлөлтүүд:

SiO 2-ийн аллотроп хувиргалтын онцлог нь тэдгээр нь бодисын нягтрал, эзэлхүүний мэдэгдэхүйц өөрчлөлтүүд дагалддаг бөгөөд энэ нь чулуулгийн хагарал, бутлах шалтгаан болдог;

4) гипотерми үүсэх өндөр хандлага. Тиймээс хурдан хөргөлтийн үр дүнд шингэн хайлмал (шил) болон β-кристобалит ба тридимитийн өндөр температурын өөрчлөлтийн аль алиных нь бүтцийг засах боломжтой. Эсрэгээр, хурдан халах үед тридимит ба кристобалит бүтцийг алгасаж кварцыг хайлуулах боломжтой. Энэ тохиолдолд SiO 2 хайлах цэг нь ойролцоогоор 100 ° C-аар буурдаг;

5) өндөр цахилгаан эсэргүүцэл. Жишээлбэл, 293 К-т энэ нь 1 10 12 Ом*м байна. Гэсэн хэдий ч температур нэмэгдэх тусам SiO 2-ийн цахилгаан эсэргүүцэл буурч, шингэн төлөвт цахиур нь сайн дамжуулагч болдог;

6) өндөр зуурамтгай чанар. Тиймээс 2073 К-д зуурамтгай чанар нь 1 10 4 Па с, 2273 К-д 280 Па с байна.

Сүүлийнх нь N.V-ийн хэлснээр. Соломин нь органик полимер шиг SiO 2 нь 2073 К-т 700, 2273 К-д 590 SiO 2 молекулаас бүрдэх гинж үүсгэх чадвартай гэдгээр тайлбарлав;

7) өндөр дулааны тогтвортой байдал. Мэдээллийн дагуу тэдгээрийн нэгтгэсэн төлөвийг харгалзан элементүүдээс SiO 2 үүсэх Гиббс энергийг тэгшитгэлээр өндөр нарийвчлалтай дүрсэлсэн болно.

Хүснэгт 2-оос харахад эдгээр өгөгдөл нь зохиогчдын мэдээллээс арай өөр байна. Термодинамик тооцооллын хувьд хоёр гишүүнт тэгшитгэлийг бас ашиглаж болно.

Цахиурын дутуу исэл SiO-ийг 1895 онд Поттер цахилгаан зуухны хийн үе шатанд нээжээ. Одоо SiO нь конденсацлагдсан фазуудад байдаг нь баттай нотлогдсон. P.V-ийн судалгаагаар. Гелда, исэл нь бага нягтралтай (2.15 г / см 3), цахилгаан эсэргүүцэл өндөртэй (10 5 -10 6 Ом*м). Өтгөрүүлсэн исэл нь хэврэг, хатуулаг нь Мохсын хэмжүүрээр ~5 байна. О.Кубашевскийн хэлснээр энэ нь 1875 К-тэй тэнцүү, Бережний дагуу 1883 К. SiO-ийн хайлуулах дулаан нь ΔH 0 SiO2-ээс хэд дахин их, өгөгдлийн дагуу 50242 Дж / моль-тэй тэнцүү байна. Тогтворгүй байдлаас болж хэт өндөр үнэлэгдэж байгаа бололтой. Шилэн хугаралтай, өнгө нь цагаанаас шоколад хүртэл өөр өөр байдаг нь агаар мандлын хүчилтөрөгчөөр исэлдэж байгаатай холбоотой байх. Шинэ SiO хугарал нь ихэвчлэн тослог гялбаатай вандуй шиг өнгөтэй байдаг. Исэл нь зөвхөн SiO(G) хэлбэрээр өндөр температурт термодинамикийн хувьд тогтвортой байдаг. Хөргөх үед исэл нь урвалын дагуу тэнцвэргүй болно

2SiO (G) = SiO (L) + SiO 2 (6)

SiO-ийн буцалгах цэгийг тэгшитгэлээр ойролцоогоор тооцоолж болно.

Цахиурын ислийн хий нь термодинамикийн хувьд маш тогтвортой байдаг. Түүний үүсэх Гиббсийн энергийг тэгшитгэлээр тодорхойлж болно (Хүснэгт 2-ыг үзнэ үү):

Үүнээс үзэхэд CO шиг SiO-ийн химийн хүч нь температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэг бөгөөд энэ нь олон бодисыг маш сайн бууруулагч болгодог.

Термодинамикийн шинжилгээнд хоёр гишүүнт тэгшитгэлийг ашиглаж болно.

SiO 2-аас дээш хийн найрлагыг I.S. Куликов. Температураас хамааран SiO 2-аас дээш SiO-ийн агууламжийг тэгшитгэлээр тодорхойлно.

Silicon карбид нь SiO шиг SiO 2-ыг багасгах явцад үүссэн завсрын нэгдлүүдийн нэг юм. Карбид нь өндөр хайлах цэгтэй байдаг.

Даралтаас хамааран 3033-3103 К хүртэл тэсвэрлэх чадвартай (Зураг 3). Өндөр температурт цахиурын карбид сублимат болдог. Гэхдээ T дахь карбидын дээгүүр Si (G), Si 2 C (G), SiC 2 (G) уурын даралт< 2800К невелико, что следует из уравнения

Карбид нь куб бага температурт β-SiC ба зургаан өнцөгт өндөр температурт α-SiC гэсэн хоёр өөрчлөлтийн хэлбэрээр байдаг. Феррохайлшны зууханд ихэвчлэн зөвхөн β-SiC олддог. Өгөгдлийг ашиглан тооцоолсоноор Гиббс үүсэх энергийг тэгшитгэлээр тодорхойлно.

өгөгдлөөс эрс ялгаатай. Эдгээр тэгшитгэлээс харахад карбид нь 3194 К хүртэл дулаанд тэсвэртэй байдаг. Физик шинж чанарын хувьд карбид нь өндөр хатуулаг (~ 10), өндөр цахилгаан эсэргүүцэл (1273 K p≈0.13 ⋅ 10 4 μОм ⋅ м) -ээр ялгагдана. нэмэгдсэн нягтрал (3.22 г / см 3) ба багасгах болон исэлдүүлэх агаар мандалд өндөр эсэргүүцэлтэй.

Цэвэр карбид нь өнгөгүй, өндөр температурт хадгалагддаг хагас дамжуулагч шинж чанартай байдаг. Техникийн цахиурын карбид нь хольц агуулдаг тул ногоон эсвэл хар өнгөтэй байдаг. Тиймээс ногоон карбид нь 0.5-1.3% хольц агуулдаг (0.1-0.3% C, 0.2-1.2% Si + SiO 2, 0.05-0.20% Fe 2 O 3, 0.01-0.08% Al 2 O 3 гэх мэт). Хар карбид нь хольцын агууламж өндөртэй (1-2%).

Цахиурын хайлш үйлдвэрлэхэд нүүрстөрөгчийг бууруулагч болгон ашигладаг. Энэ нь мөн цахиур болон түүний хайлшийг хайлуулдаг цахилгаан зуухны электрод, доторлогоог хийдэг гол бодис юм. Нүүрстөрөгч нь байгальд нэлээд түгээмэл байдаг бөгөөд дэлхийн царцдас дахь түүний агууламж 0.14% байдаг. Байгальд энэ нь олддог чөлөөт улс, мөн органик болон органик бус нэгдлүүд (гол төлөв карбонатууд) хэлбэрээр байдаг.

Нүүрстөрөгч (графит) нь зургаан өнцөгт куб тортой. Бал чулууны рентген нягт нь 2.666 г/см3, пикнометрийн хувьд 2.253 г/см3 байна. Тэр өөр өндөр температурхайлах (~ 4000 ° C) ба буцалгах (~ 4200 ° C), температурын цахилгаан эсэргүүцэл нэмэгдэхийн хэрээр нэмэгддэг (873 К p≈9.6 μΩ⋅м, 2273 К p≈ 15.0 μΩ⋅m), нэлээд бат бөх. Түүний сахал дээрх түр зуурын эсэргүүцэл нь 480-500 МПа байж болно. Харин электродын бал чулуу нь σ in = 3.4÷17.2 МПа байна. Бал чулууны хатуулаг Mohs масштабаар ~ 1 байна.

Нүүрстөрөгч нь маш сайн бууруулагч бодис юм. Энэ нь түүний аль нэг хүчилтөрөгчийн нэгдлүүдийн хүч чадал (CO) температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэгтэй холбоотой юм. Энэ нь түүний үүсэх Гиббсийн энергиээс тодорхой харагдаж байгаа бөгөөд бидний тооцоолсон өгөгдөл ашиглан үүнийг гурван гишүүнтэй гэж сайн тодорхойлсон байдаг.

ба хоёр гишүүнт тэгшитгэл:

Нүүрстөрөгчийн давхар исэл CO 2 нь термодинамикийн хувьд зөвхөн 1300 К хүртэл хүчтэй байдаг. CO 2 үүсэх Гиббс энергийг тэгшитгэлээр тодорхойлно.