• 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;
• t хайлах = 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 (н.а.) \u003d 2.33 г / см 3;
• Молийн хэмжээ = 12.1 см 3 / моль.

Цахиурын нэгдлүүд:

Цахиурыг анх 1811 онд цэвэр хэлбэрээр нь ялгаж авсан (Францчууд Ж. Л. Гэй-Люссак, Л. Ж. Тенар). 1825 онд цэвэр элементийн цахиур гаргаж авсан (Швед Ж. Я. Берзелиус). Химийн элемент нь 1834 онд "цахиур" (эртний Грек хэлнээс орчуулсан - уул) нэрээ авсан (Оросын химич Г. И. Хесс).

Цахиур бол дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл (хүчилтөрөгчийн дараа) химийн элемент (дэлхийн царцдас дахь агууламж нь жингийн 28-29%) юм. Байгальд цахиур нь ихэвчлэн цахиур (элс, кварц, цахиур, хээрийн жонш), мөн силикат, алюминосиликат хэлбэрээр байдаг. Цахиур нь цэвэр хэлбэрээр маш ховор байдаг. Олон тооны байгалийн силикатууд нь цэвэр хэлбэрээрээ эрдэнийн чулуу юм: маргад, молор, номин чулуу нь бүгд цахиур юм. Цэвэр талст цахиур (IV) исэл нь чулуулгийн болор, кварц хэлбэрээр үүсдэг. Янз бүрийн хольц агуулагддаг цахиурын исэл нь үнэт ба хагас үнэт чулуу үүсгэдэг - 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). Цахиур нь гаднах энергийн түвшинд 4 электронтой: 2 нь 3s дэд түвшинд хосолсон + 2 нь p орбиталд хосгүй. Цахиурын атом өдөөгдсөн төлөвт шилжихэд s-дэд түвшний нэг электрон хосоо "явж" p-дэд түвшинд очдог бөгөөд 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 (Валенцийг үзнэ үү) валентыг харуулж чаддаг. Цахиур (мөн нүүрстөрөгч) нь бусад элементүүдтэй урвалд орж, электронуудаасаа татгалзаж, хүлээн авах боломжтой химийн холбоо үүсгэдэг боловч том хэмжээтэй тул цахиурын атомаас электрон хүлээн авах чадвар нь нүүрстөрөгчийн атомынхаас бага ажиглагддаг. цахиурын 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 металл гялбаатай хар саарал талст бодис юм. Кристал цахиурхагас дамжуулагч юм.

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

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

Аморф цахиураас талст цахиурыг дахин талстжуулах замаар гаргаж авдаг. Нилээд идэвхтэй химийн бодис болох аморф цахиураас ялгаатай нь 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 хоорондоо ковалент холбоогоор холбогддог бөгөөд энэ нь алмазан дахь нүүрстөрөгчийн холбоо шиг хүчтэй биш юм. Энэ шалтгааны улмаас, тэр ч байтугай n.o.s. талст цахиур дахь зарим ковалент холбоо тасарч, үүний үр дүнд зарим электронууд ялгардаг тул цахиур нь бага цахилгаан дамжуулах чадвартай байдаг. Цахиурыг халаах, гэрэлд эсвэл зарим хольц нэмэхэд устгасан ковалент бондын тоо нэмэгдэж, үүний үр дүнд чөлөөт электронуудын тоо нэмэгддэг тул цахиурын цахилгаан дамжуулах чанар нэмэгддэг.

Цахиурын химийн шинж чанар

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

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

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

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

• Металл бус бодисуудтай урвалд ороход цахиур нь үүрэг гүйцэтгэдэг бууруулах бодис:
  • Хэвийн нөхцөлд, металл бусаас цахиур нь зөвхөн фтортой урвалд орж, цахиурын галидыг 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 галоген;
    • Si + O 2 \u003d SiO 2 - цахиурын исэл;
    • 3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 - цахиурын нитрид;
    • Si + C \u003d 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 \u003d Na 2 SiO 3 + 2H 2
• Цахиур нь хүчилтэй урвалд ордоггүй (ЭМС-ээс бусад).

Цахиурыг олж авах, ашиглах

Цахиур авах:

• лабораторид - цахиураас (хөнгөн цагааны эмчилгээ):
  3SiO 2 + 4Al = 3Si + 2Al 2 O 3
• үйлдвэрт - өндөр температурт цахиурын ислийг коксоор (арилжааны цэвэр цахиур) багасгах замаар:
  SiO 2 + 2C \u003d Si + 2CO
• Хамгийн цэвэр цахиур нь цахиурын тетрахлоридыг устөрөгчөөр (цайр) өндөр температурт ангижруулах замаар гаргаж авдаг.
  SiCl 4 + 2H 2 \u003d Si + 4HCl

Цахиурын хэрэглээ:

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

усанд ууссан хүчилтөрөгчийг шингээдэг ургалтууд нь загас болон бусад амьтад үхдэг.Үүнээс гадна организмын үлдэгдлийн агааргүй (жишээ нь O2 орохгүй) задрал нь усны биетийг намаг болгон хувиргадаг бодис үүсэхэд хүргэдэг.

Нитратыг хэтрүүлэн хэрэглэх нь ялангуяа аюултай, учир нь. тэдгээрийг шингээсэн ургамлуудын хамт нитратууд амьд организмд орж, нитрит болж хувирдаг. Сүүлийнх нь гемоглобиныг хүчилтөрөгч тээвэрлэх чадваргүй болгодог (тиймээс үхэл ч боломжтой), мөн хорт хавдар үүсгэдэг.

Фосфатыг хөдөө аж ахуйн бордоо болгон ашиглахаас гадна угаалгын нунтаг бэлтгэх, малын тэжээлд нэмэлт бодис болгон ашигладаг. Сүүлчийн тохиолдолд кальцийн фосфатын нийлэгжилтэд цэвэр фосфорыг шатаах замаар олж авсан H3 PO4 хүчил хэрэглэдэг (дараа нь P2 O5 усжуулах), учир нь байгалийн эрдэс бодисууд нь фторидион гэх мэт малд хортой хольц агуулдаг.

Бүлэг 6. НҮҮрстөрөгч ба цахиур

6.1. Ерөнхий шинж чанар. Байгальд хайх. Баримт

IV бүлгийн p-элементүүдэд нүүрстөрөгч, цахиур, германий, цагаан тугалга, хар тугалга орно. Цаашилбал, C нь дэлхий дээр нэлээд түгээмэл элемент (0.14%) бөгөөд цахиур (16.7%) нь хүчилтөрөгчийн дараа хоёрдугаарт ордог. Цахиурын аналогууд нь харьцуулашгүй бага байдаг (жишээ нь -

гэхдээ 10-4% -иар).

Энэ бүлгийн элементүүдийн атомууд өдөөгдээгүй төлөвт валентын давхаргын электрон тохиргоотой s2 p2 , өдөөгдсөн үед s1 p3 . Үүний үр дүнд тэд +2, +4, ба -4 исэлдэлтийн төлөвт нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Гэхдээ зөвхөн нүүрстөрөгч нь st-д хангалттай тогтвортой байдаг. -4 нь байгальд - нүүрсустөрөгчийн хэлбэрээр (зөвхөн энэ нь харьцангуй өндөр EO утга нь 2.5, харин бусад нь 1.9 ба түүнээс доош байдаг учраас).

Үүнээс гадна С нь дэлхий дээр энгийн бодис хэлбэрээр (ялангуяа нүүрсний найрлагад25) байдаг. Нүүрстөрөгчийн аналогийн байгалийн нэгдлүүд - нарийн төвөгтэй бодисуудЖишээ нь: SnO2 (эрдсийн касситерит) ба PbS (хар тугалганы гялбаа гэж нэрлэгддэг).

Хэдийгээр С-г (1797 онд) нүүрстөрөгч (нүүрстөрөгч агуулсан) гэж нэрлэсэн боловч түүний байгалийн үндсэн нөөц нь нүүрс, акарбонат (шохойн чулуу, гантиг, шохой гэх мэт) биш гэдгийг бид онцолж байна.

Цахиур нь дэлхийн царцдасын 58.3% -ийг бүрдүүлдэг хүчилтөрөгчийн нэгдлээр илэрхийлэгддэг. Эдгээр нь цахиур SiO2 (элс, кварц26, молор, аметист), силикат (шөрмөсөн чулуу MgSiO3, гялтгануур, хээрийн жонш гэх мэт) юм. Мөн боржин чулуу, сиенит27, i.e. элс, гялтгануур, хээрийн жонш зэрэг байгалийн шахсан хольц. Цахиур нь ул мөр элементийн хувьд хүний ​​биед агуулагддаг бөгөөд биологийн чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд нас ахих тусам түүний доторх Si бага байдаг.

Аж үйлдвэрийн техникийн (харьцангуй бохир) цахиурыг байгалийн исэлээс гаргаж авдаг. карботермаль, түүнчлэн түүний аналогууд боловч PbS эхлээд галлах замаар PbO болгон хувиргадаг.

6.2. Энгийн бодисын бүтэц, физик шинж чанар

Нүүрстөрөгчийн шинж чанар. Бүх энгийн бодис С нь нүүрстөрөгчийн атомуудаар sp3 өдөөгдсөн төлөвт үүсдэг ба атомын радиус С нь маш бага тул C-C холбоо үүсдэг.

хамгийн бат бөх нь бололтой.

Нэмж дурдахад нүүрстөрөгчийн атомууд нь N-ээс бага давхцдаг (илүү том радиустай учир). Тиймээс C2 бөөмс нь хэдийгээр байгаа боловч N2-ээс ялгаатай нь тогтворгүй байдаг. Эсрэгээрээ их

илүү хүртэл тогтвортой гомонуклеар полимерууд, аль нүүрстөрөгчийн атомууд

тус бүр дөрвөн бондтой. Энэ бол энгийн алмааз бодис бөгөөд олон тооны органик нэгдлүүд юм.

25 Антрацит дахь нүүрстөрөгчийн агууламж 96%, хүрэн нүүрсэнд 72%, хуурай модонд агуулагддаг.

цэнхэр - 50%.

26 Чулуулгийн болор нь кварцад хамаардаг - түүний зарим байгалийн талстуудын хэмжээ 2 м хүрдэг.

27 Алдарт Красноярскийн багана нь сиенитээр хийгдсэн байдаг.

Гэсэн хэдий ч С атомууд хоорондоо нэлээд үр дүнтэй давхцал үүсгэж чаддаг бөгөөд нүүрстөрөгчийн атомуудын хоорондын олон тооны холбоо (c.c.) -аас хамааран C-ийн хэд хэдэн аллотроп хэлбэрийг ялгадаг: алмаз (c.c. = 1), бал чулуу (c.c. = 1.3). ), карбин (c.s. = 2) гэх мэт Тэдгээрийг илүү нарийвчлан авч үзье.

Карбин. Энэхүү энгийн нүүрстөрөгчийн бодис нь хуванцар хүхэр шиг утаслаг бүтэцтэй боловч утас нь зигзаг биш, шулуун биш юм.

Тэд ижил хэлбэртэй байдаг - ша-

ром ба дамббелл. (Зураг 7, а, 8-д ГЗ-ийн аль нэгийг тодорхой болгохын тулд бүдүүн шугамаар зурсан). Энэ процесс нь s-орбиталуудыг холих ба

нэг р-орбиталийг sp-гибридизаци гэж нэрлэдэг.

Цагаан будаа. 7. Орбиталуудын эрлийзжилт: a) spb) sp2 c) sp3

GO нь тэгш бус хэлбэртэй байдаг тул тэдгээр нь бусад атомуудын тойрог замуудтай илүү их хэмжээгээр давхцдаг (8-р зурагт үзүүлсэн шиг тэдэнтэй холбоо үүсгэх үед) үүсдэг.

zuyut илүү бат бөхXC.

SP эрлийзжих үед хоёр бондын тэнхлэгүүдийн хоорондох өнцөг нь 180 ° байна гэдгийг онцлон тэмдэглэв. эрлийз тойрог замууд нь тэдгээрийн дээр байрлах электронуудын сөрөг цэнэгийн улмаас бие биенээ харилцан түлхэж өгдөг.

ся, өөрөөр хэлбэл. хандлагатай байна хамгийн их зайбие биенээсээ. Үүний үр дүнд гурван атомын хэлтэрхий шугаман болж хувирдаг (Зураг 8). Карбинд гинжин хэлхээний бүх нүүрстөрөгчийн атомууд тус бүрдээ хоёр холбоо үүсгэдэг тул тойрог замынхаа sp-эрлийзжсэн байдаг тул эдгээр гинж нь мөн шугаман байдаг. Түүнчлэн карбин дахь С атом бүрийн 2pz ба 2py орбитал нь давхар (эсвэл гурвалсан) холбоог үүсгэж, давхцахад оролцдог.

C C C (C C C).

Графит. Бал чулуунд бүх нүүрстөрөгчийн атомууд s-, px-, pz-орбиталуудыг ашиглан хөрш гурван Cs-тэй 3-бод үүсгэдэг (Зураг 7б). Энэ нь бид sp2 эрлийзжилттэй гэсэн үг бөгөөд үүнд холболтын тэнхлэг хоорондын өнцөг тус бүр нь 120 ° байна. Тиймээс дөрвөн атомын хэлтэрхий байна хавтгай гурвалжин(9-р зургийг үз). Гурвалжин хэлтэрхийнүүд нь бие биентэйгээ хослуулан, өнцөг нь яг 120 ° байх зургаан өнцөгтөөс бүрдсэн хавтгай давхаргыг өгдөг.

Тиймээс бал чулуун тор нь давхаргаас баригдсан. Тэд MMS-ийн тусламжтайгаар хоорондоо холбогддог. Бал чулууны С атом бүрийн дөрөв дэх орбитал (py -) нь түүний давхаргын бүх атомуудтай ерөнхий давхцалд оролцдог. Энэхүү нийт давхцал нь py-электроныг металлынхтай бараг ижил хөдөлгөөнтэй болгодог. Үүний үр дүнд бал чулуу нь олон M шиг саарал өнгөтэй бөгөөд гүйдэл дамжуулдаг (гэхдээ зөвхөн давхаргын дагуу, тэдгээрт перпендикуляр биш).

Ерөнхийдөө бал чулуун тор нь хүчтэй тул халуунд тэсвэртэй (mp. 3800 ° C) тул үүнээс галд тэсвэртэй бүтээгдэхүүн, тухайлбал тигель хийдэг. Гэхдээ давхаргын хоорондох MMC нь давхарга дахь CS-ээс хамаагүй сул тул бал чулууг маш амархан хуулж авах боломжтой. Тэр дундаа цаасан дээр дарахад саарал толбо нь үлддэг. Тиймээс бал чулуу (түүний нэр Герман хэлээр

цай "бичих") харандаа үйлдвэрлэх, түүнчлэн үрэлтийн хэсгүүдийн хооронд хатуу тосолгооны материал болгон технологид ашиглагддаг.

Олон энгийн нэгдлүүд С (кокс, хөө тортог, нүүрсний үндсэн бодис гэх мэт) болохыг анхаарна уу нарийн талстбал чулууны сортууд.

Харьцангуй саяхан шинэ энгийн бодис С олж авсан:

хоолой хэлбэрийн нүүрстөрөгч(түүний молекулууд нь хоолой шиг харагддаг), фуллерен

(жишээ нь, "бөмбөлөг" C60 эсвэл C70-аас бүрдэх) гэх мэт. Тэд бүгдээрээ гурвалжингаас бал чулуу шиг бүтээгдсэн боловч хавтгай биш, учир нь тэдгээрийн дотор С атомууд тойрог замын зөвхөн ойролцоогоор sp2 эрлийзтэй байдаг.

Алмаз. Нүүрстөрөгчийн хамгийн үзэсгэлэнтэй хэлбэр бол алмаз (гэрлийн цацрагийг хүчтэй хугардаг тунгалаг бодис) юм. Үүнд нүүрстөрөгчийн атом бүрийн бүх дөрвөн С орбитал (s- ба гурван p-) оролцдог - дөрвөн хөрш С атомаар давхцдаг.Энэ нь бидэнд sp3 эрлийзжилт (Зураг 7 в) байгаа гэсэн үг бөгөөд бондын хоорондох өнцгүүд байдаг. ≈109 0, ийм байдлаар холбогдсон нүүрстөрөгчийн таван атом нь тетраэдр үүсгэдэг, өөрөөр хэлбэл. бөөн хэлбэр.

Алмазан дахь С атом бүр (гадаргуугаас бусад) дөрвөн холбоотой байдгийн үр дүнд тетраэдрүүд хоорондоо зөвхөн химийн холбоогоор холбогддог бөгөөд иймээс үүсдэг. тогтвортой зохицуулалттор. Мөн -C–C бондоос хойш аль болох хүчтэй(илүү хүчтэйгээр бид зөвхөн H2 молекулыг санаж байна), үүний үр дүнд алмаз нь хамгийн хатуу бодисДэлхий дээр алдартай (арабаар түүний нэр нь "хамгийн хэцүү" гэсэн утгатай).

Ийм өндөр хатуулагтай учраас очир алмаазыг үйлдвэрлэлд ашигласнаар тоног төхөөрөмжийн хүч чадлыг 2-3 дахин нэмэгдүүлж, ашиглалтын хугацааг ч нэмэгдүүлнэ. Алмазыг шил огтлох, хатуу материалыг нунтаглах, чулуулаг өрөмдөх гэх мэт ажилд ашигладаг. Түүнээс гадна ашигласан дээжийн бараг тал хувийг бал чулуунаас хиймэл аргаар гаргаж авдаг.

Алмазыг нийлэгжүүлэх аргуудын нэг нь өндөр халсан бал чулуун дээр хэт өндөр даралтын нөлөө үзүүлэх бөгөөд энэ нь бал чулууны давхаргыг нэгтгэж, тэдгээрийн хооронд -бонд (py -орбиталуудыг давхцуулах замаар) үүсгэдэг.

Энэ тохиолдолд sp2 -гибридизаци нь sp3 - болж хувирдаг бөгөөд энэ нь давхаргат торыг солино гэсэн үг юм. зохицуулалт(үр дүнд нь цахилгаан дамжуулах чанар ба "будалт" шинж чанар алга болдог), i.e. алмаз үүсдэг. Хатуу байдлын хувьд энэ нь жинхэнэ шиг боловч гаднах байдлаараа сонирхол татахуйц биш (бал чулуун хольцын улмаас). Тиймээс гоёл чимэглэлд зөвхөн байгалийн алмааз тохиромжтой байдаг. Тэдний хамгийн том нь 600 гр жинтэй.

Чөлөөт хэлбэрийн цахиурыг 1811 онд Ж.Гей-Люссак, Л.Тенард нар цахиурын фторидын уурыг металл калийн дээгүүр дамжуулж тусгаарласан боловч тэд үүнийг элемент гэж тайлбарлаагүй. Шведийн химич Ж.Берцелиус 1823 онд калийн давс K 2 SiF 6-г калийн металлаар өндөр температурт боловсруулснаар олж авсан цахиурын тодорхойлолтыг өгчээ. Шинэ элементийг "цахиур" гэж нэрлэсэн (Латин silex - цахиур чулуу). Оросын "цахиур" гэсэн нэрийг 1834 онд Оросын химич Герман Иванович Гесс нэвтрүүлсэн. Бусад Грек хэлнээс орчуулсан. krhmnoz- "хад, уул".

Байгальд байх нь:

Байгальд цахиур нь янз бүрийн найрлагатай давхар исэл, силикат хэлбэрээр олддог. Байгалийн цахиурын давхар исэл нь ихэвчлэн кварц хэлбэрээр байдаг боловч бусад ашигт малтмал байдаг - кристобалит, тридимит, китит, коузит. Аморф цахиур нь далай ба далай тэнгисийн ёроолд диатомын ордуудаас олддог - эдгээр ордууд нь диатом ба зарим цилиатуудын нэг хэсэг болох SiO 2-аас үүссэн.
Химийн найрлагаар нь бараг цэвэр цахиурын исэл болох SiO 2 +2Mg=2MgO+Si гэсэн нарийн цагаан элсийг магнигаар шохойж, чөлөөт цахиур гаргаж авч болно. Аж үйлдвэрийн зэрэглэлийн цахиурыг нуман зууханд 1800°С орчим температурт SiO 2 хайлмалыг коксоор багасгаж гаргаж авдаг. Ийм аргаар олж авсан цахиурын цэвэршилт 99.9% хүрч чадна (гол хольц нь нүүрстөрөгч, металл).

Физик шинж чанарууд:

Аморф цахиур нь бор нунтаг хэлбэртэй бөгөөд нягт нь 2.0 г/см 3 байна. Кристал цахиур - хар саарал, гялалзсан талст бодис, хэврэг, маш хатуу, алмазан торонд талстждаг. Энэ нь ердийн хагас дамжуулагч (цахилгааныг резинэн төрлийн тусгаарлагчаас илүү сайн дамжуулдаг, дамжуулагчаас муу - зэс) юм. Цахиур нь хэврэг, зөвхөн 800 хэмээс дээш халах үед л хуванцар болдог. Сонирхолтой нь цахиур нь 1.1 микрометрийн долгионы уртаас эхэлдэг хэт улаан туяанд тунгалаг байдаг.

Химийн шинж чанар:

Химийн хувьд цахиур идэвхгүй байдаг. Өрөөний температурт энэ нь зөвхөн хийн фтортой урвалд орж, дэгдэмхий цахиур тетрафлорид SiF 4 үүсгэдэг. 400-500 хэм хүртэл халах үед цахиур нь хүчилтөрөгчтэй урвалд орж, давхар исэл, хлор, бром, иодтой харгалзах амархан дэгдэмхий tetrahalidedes SiHal 4 үүсгэдэг. Ойролцоогоор 1000°С-ийн температурт цахиур нь азоттой урвалд орж, нитрид Si 3 N 4, бор - дулааны болон химийн хувьд тогтвортой SiB 3, SiB 6, SiB 12 боридуудтай. Цахиур нь устөрөгчтэй шууд урвалд ордоггүй.
Цахиурын сийлбэрийн хувьд фтор ба азотын хүчлийн холимогийг хамгийн өргөнөөр ашигладаг.
Шүлтлэгт хандах хандлага ...
Цахиур нь +4 эсвэл -4 исэлдэлтийн төлөвтэй нэгдлээр тодорхойлогддог.

Хамгийн чухал холболтууд:

Цахиурын давхар исэл, SiO 2- (цахиурын ангидрид) ...
...
Цахиурын хүчил- сул, уусдаггүй, гель (желатин бодис) хэлбэрээр силикат уусмалд хүчил нэмснээр үүсдэг. H 4 SiO 4 (orthosilicon) ба H 2 SiO 3 (метасиликон буюу цахиур) нь зөвхөн уусмалд байдаг бөгөөд халааж, хатаах үед эргэлт буцалтгүй SiO 2 болж хувирдаг. Үүссэн хатуу сүвэрхэг бүтээгдэхүүн - цахиурын гель, боловсруулсан гадаргуутай бөгөөд хийн шингээгч, чийгшүүлэгч, катализатор, катализаторын тээвэрлэгч болгон ашигладаг.
силикатууд- цахиурын хүчлийн давс нь ихэнх хэсэг нь (натри, калийн силикатаас бусад) усанд уусдаггүй. Үл хөдлөх хөрөнгө....
Устөрөгчийн нэгдлүүд- нүүрсустөрөгчийн аналогууд, силанууд, цахиурын атомууд нэг холбоогоор холбогдсон нэгдлүүд, Силенсцахиурын атомууд давхар холболттой бол. Нүүрс устөрөгчийн нэгэн адил эдгээр нэгдлүүд нь гинж, цагираг үүсгэдэг. Бүх силан нь өөрөө шатдаг, агаартай тэсрэх хольц үүсгэдэг, устай шууд урвалд ордог.

Хэрэглээ:

Цахиур нь хөнгөн цагаан, зэс, магнийн хүч чадал өгөх хайлш үйлдвэрлэх, ган, хагас дамжуулагч технологид чухал ач холбогдолтой ферросилицидийг үйлдвэрлэхэд хамгийн их ашиглагддаг. Цахиурын талстыг нарны зай, хагас дамжуулагч төхөөрөмж - транзистор, диод зэрэгт ашигладаг. Цахиур нь мөн тос, тосолгооны материал, хуванцар, синтетик резин хэлбэрээр гаргаж авсан цахиурын органик нэгдлүүд буюу силоксануудыг үйлдвэрлэх түүхий эд болдог. Органик бус цахиурын нэгдлүүдийг керамик болон шилэн технологид, тусгаарлагч материал, пьезокристалл болгон ашигладаг.

Зарим организмын хувьд цахиур нь биогенийн чухал элемент юм. Энэ нь ургамлын тулгуур бүтэц, амьтны араг ясны бүтцийн нэг хэсэг юм. Цахиурыг их хэмжээгээр далайн организмууд - диатом, радиолар, хөвөн зэрэгт төвлөрүүлдэг. Их хэмжээний цахиур нь гэзэг, үр тариа, ялангуяа хулс, цагаан будааны дэд бүлгүүдэд, тэр дундаа энгийн будаа зэрэгт төвлөрдөг. Хүний булчингийн эдэд (1-2) 10 -2% цахиур, ясны эд - 17 10 -4%, цус - 3.9 мг / л. Хоол хүнсээр өдөрт 1 г хүртэл цахиур хүний ​​биед орж ирдэг.

Антонов С.М., Томилин К.Г.
KhF Tyumen State University, 571 бүлэг.

Нүүрс бол байгальд хамгийн түгээмэл байдаг. Бал чулууны ордууд ихэвчлэн олддог. Энэ нь алмазтай харьцуулахад илүү тогтвортой аллотропик өөрчлөлт учраас дэлхийн царцдасд алмазаас илүү их байдаг. Графит нь хөрсөнд хайрст үлд, давхаргат масс хэлбэрээр үүсдэг. Өндөр даралтын нөлөөгөөр нүүрснээс үүссэн гэж эрдэмтэд үздэг. Алмаз нь ховор байдаг. Тэд 100 км-ийн гүнд өндөр температур, даралттай нүүрстөрөгчийн бодисоос үүсдэг гэж үздэг.

Нүүрстөрөгч ба түүний нэгдлүүдийн хэрэглээ

1) Эхлээд алмазыг зөвхөн алмаз хийхэд ашигладаг байсан бөгөөд энэ нь үргэлж хамгийн үнэтэй үнэт эдлэл гэж үнэлэгддэг.

Алмазын өндөр хатуулаг нь тэдгээрийг өрөмдөх, зүсэх хэрэгсэл үйлдвэрлэх, бусад чулуу, металл, хатуу материалыг боловсруулахад ашиглах боломжийг олгодог. Алмазан өрөм нь бетонон хавтанг өрөмдөхөд ашиглагддаг. Алмазан багажны тусламжтайгаар цагны хөдөлгөөнд ашигладаг чулууг өндөр нарийвчлалтайгаар боловсруулах боломжтой. Нимгэн алмаазан хавтанг мэс заслын багаж хэрэгсэлд хэрэглэдэг. Технологид алмаз ашиглах нь зардлыг бууруулж, үйлдвэрлэлийн процессыг хурдасгадаг.

Графитыг инженерчлэл, үйлдвэрлэлд өргөн ашигладаг. Дулаан тэсвэртэй, химийн идэвхгүй байдал нь галд тэсвэртэй бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай материал, химийн тэсвэртэй хоолой, аппарат хэрэгсэл болгодог.

Цахилгааны үйлдвэрлэлд бал чулууны цахилгаан дамжуулах чанарыг ашигладаг. Үүнээс электродууд, гальван эсүүд, цахилгаан машинуудын контактуудыг хийдэг. Графит нь маш их эсэргүүцэлтэй байдаг. Тиймээс цахилгаан зуухны халаагуурыг үүнээс хийдэг.

Маш цэвэр бал чулууг цөмийн реакторт ашигладаг.

Графит нь харандааны гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Жингийн хальснаас болж саваа цаасан дээр ул мөр үлдээдэг.

Нүүрсийг түлш болгон ашигладаг. Нүүрсээс бага хольц агуулсан кокс болгон боловсруулдаг.

Кокс нь сайн бууруулагч бодис бөгөөд үүнийг металлургийн үйлдвэрт металл үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

2) Нүүрстөрөгчийн давхар ислийг хөргөлтийн бодис болгон ашигладаг, гал түймэртэй тэмцэх, анагаах ухаанд ашигладаг. Хүнд өвчтэй хүний ​​амьсгалах хүчилтөрөгчийг нэмдэг. Нүүрстөрөгчийн давхар ислийг сод болон бусад ундаа хийхэд хэрэглэдэг.

3) Кальцийн карбонат нь хамгийн их хэрэглээтэй байдаг. Барилгад ашигладаг шохойг түүнээс авдаг. Натрийн карбонат (сод), кали (кали) нь саван үйлдвэрлэх, шилэн үйлдвэрлэл, эмийн үйлдвэр, бордоо зэрэгт ашиглагддаг.

Цахиур

Цахиур нь байгаль болон хүний ​​амьдралд нүүрстөрөгчөөс дутахгүй ач холбогдолтой. Хэрэв нүүрстөрөгч нь амьд байгалийн бодисыг бүрдүүлдэг бол цахиур нь дэлхийг бүхэлд нь бүрдүүлдэг бодисуудын үндэс юм.

Цахиур ба түүний нэгдлүүдийн хэрэглээ

1) Цахиур нь сайн бууруулагч бодис тул металлургийн үйлдвэрт металл авахад ашигладаг.

Цахиур нь тодорхой нөхцөлд цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадвартай тул электроникийн салбарт ашиглагддаг. Цахиур нь радио, телевиз, компьютер үйлдвэрлэхэд зориулж фотоэлел, хагас дамжуулагч төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.

Оршил

2.1.1 +2 исэлдэлтийн төлөв

2.1.2 +4 исэлдэлтийн төлөв

2.3 Металл карбид

Бүлэг 3. Цахиурын нэгдлүүд

Ном зүй

Оршил

Хими бол байгалийн шинжлэх ухааны салбаруудын нэг бөгөөд түүний сэдэв нь химийн элементүүд (атомууд), тэдгээрийн үүсгэдэг энгийн ба нийлмэл бодисууд (молекулууд), тэдгээрийн хувирал, эдгээр өөрчлөлтүүд дагаж мөрддөг хууль юм.

Тодорхойлолтоор D.I. Менделеев (1871), "Одоогийн төлөв байдалд байгаа химийг ... элементүүдийн сургаал гэж нэрлэж болно."

"Хими" гэдэг үгийн гарал үүсэл бүрэн тодорхойгүй байна. Олон судлаачид энэ нь Египетийн эртний нэрнээс гаралтай гэж үздэг - Хемиа (Грек Хемиа, 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 бусад байгалийн шинжлэх ухаан, үндэсний эдийн засгийн бүх салбартай нягт холбоотой байдаг.

Материйн хөдөлгөөний химийн хэлбэр, түүний хөдөлгөөний бусад хэлбэрт шилжих чанарын шинж чанар нь химийн шинжлэх ухааны олон талт байдал, түүний доод болон дээд хэлбэрийн хөдөлгөөний аль алиныг судалдаг мэдлэгийн салбаруудтай уялдаа холбоог тодорхойлдог. Материйн хөдөлгөөний химийн хэлбэрийн талаархи мэдлэг нь байгалийн хөгжил, орчлон ертөнц дэх материйн хувьслын талаархи ерөнхий сургаалыг баяжуулж, ертөнцийн салшгүй материалист дүр төрхийг бий болгоход хувь нэмэр оруулдаг. Химийн бусад шинжлэх ухаантай холбоо тогтоох нь тэдний 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, үзүүлж байгаа бөгөөд өөрөө ч түүний нөлөөг мэдэрсэн, туулж байна.

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

18-р зууны эцэс хүртэл "органик бус хими" ба "органик хими" гэсэн нэр томъёо нь зөвхөн аль байгалийн "хаант улсаас" (эрдэс, ургамал, амьтан) тодорхой нэгдлүүдийг олж авсныг заадаг байв. 19-р зуунаас эхлэн. 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 шинжлэх ухааны цогцоор. Органик бус ба органик химийн нэгдлүүдийн уулзвар нь органик элементийн нэгдлүүдийн талбай юм.

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, мицелл) дамждаг. ) хязгааргүй стехиометрийн бус тогтоц хүртэл. Холбогдох салбарууд аажмаар хөгжиж, тусгаарлагдсан: нийлмэл нэгдлүүдийн хими, полимер, болор хими, тархсан систем ба гадаргуугийн үзэгдлийг судлах, хайлш гэх мэт.

Химийн объект, үзэгдлийг физикийн аргаар судлах, физикийн ерөнхий зарчимд тулгуурлан химийн хувирлын зүй тогтлыг тогтоох нь физик химийн үндэс суурь болдог. Химийн энэ салбар нь химийн термодинамик, химийн кинетик, цахилгаан хими, коллоид хими, квант хими, молекул, ион, радикалуудын бүтэц, шинж чанарыг судлах, цацрагийн хими, фотохими, химийн шинжлэх ухаан зэрэг хэд хэдэн бие даасан салбаруудыг агуулдаг. катализ, химийн тэнцвэрт байдал, уусмал болон бусад.Аналитик хими нь бие даасан шинж чанартай болсон. , түүний аргууд нь хими, химийн үйлдвэрлэлийн бүх салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Химийн практик хэрэглээний салбарт химийн технологи, металлурги, хөдөө аж ахуйн хими, эмнэлгийн хими, шүүх хими гэх мэт олон салбартай шинжлэх ухаан, шинжлэх ухааны салбарууд гарч ирэв.

Дээр дурьдсанчлан, хими нь химийн элементүүд, тэдгээрийн үүсгэсэн бодисууд, мөн эдгээр өөрчлөлтийг зохицуулдаг хуулиудыг авч үздэг. Эдгээр талуудын нэгийг (жишээлбэл, цахиур, нүүрстөрөгч дээр суурилсан химийн нэгдлүүд) энэ нийтлэлд би авч үзэх болно.

Бүлэг 1. Цахиур ба нүүрстөрөгч - химийн элементүүд

1.1 Нүүрстөрөгч ба цахиурын тухай танилцуулга

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 байдаг карбонатын (Ca, Zn, Mg, Fe гэх мэт) нэг хэсэг бөгөөд агаар мандалд CO 2 хэлбэрээр оршдог, байгалийн нүүрс (аморф бал чулуу), газрын тос, байгалийн хэлбэрээр үүсдэг. 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 силикат (Зураг 4) болон aluminosilicates, элсэнд байдаг.

Аморф цахиур нь бор нунтаг юм. Сүүлийнх нь саарал хатуу, гэхдээ 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 нүүрстөрөгчийн өөрчлөлт - бал чулуу нь тунгалаг, саарал өнгийн тослог масс юм. Алмаз - дэлхий дээрх хамгийн хатуу бодис - өнгөгүй, тунгалаг. Бал чулуу ба алмазын болор бүтцийг 1-р зурагт үзүүлэв.

Зураг 1. Очир эрдэнийн бүтэц (a); бал чулуун бүтэц (б)

Нүүрстөрөгч ба цахиур нь өөрийн гэсэн өвөрмөц деривативтай байдаг.

Хүснэгт 2. Нүүрстөрөгч ба цахиурын хамгийн онцлог деривативууд

1.2 Энгийн бодисыг бэлтгэх, химийн шинж чанар, хэрэглээ

Цахиурыг нүүрстөрөгчтэй ислийг багасгах замаар олж авдаг; багасгасны дараа ялангуяа цэвэр төлөвт авахын тулд бодисыг тетрахлорид руу шилжүүлж, дахин багасгадаг (устөрөгчтэй хамт). Дараа нь ембүү болгон хайлуулж, хайлуулах бүсийн цэвэрлэгээнд оруулна. Нэг үзүүрээс нь металлын ембүү халааж, дотор нь хайлсан металлын бүс үүснэ. Бүс нь ембүүний нөгөө үзүүр рүү шилжих үед хайлсан металлд хатуу бодисоос илүү сайн уусдаг хольцыг зайлуулж, улмаар метал цэвэршдэг.

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 \u003d CaC 2, C + 3Fe \u003d Fe 3 C,

Цахиур нь илүү идэвхтэй байдаг. Энэ нь ердийн температурт фтортой урвалд ордог: Si + 2F 2 \u003d SiF 4

Цахиур нь хүчилтөрөгчтэй маш өндөр холбоотой байдаг:

Хлор ба хүхэртэй урвал 500 К-т явагдана. Маш өндөр температурт цахиур нь азот, нүүрстөрөгчтэй харилцан үйлчилдэг.

Цахиур нь устөрөгчтэй шууд харьцдаггүй. Цахиур нь шүлтлэгт уусдаг:

Si + 2NaOH + H 2 0 \u003d Na 2 Si0 3 + 2H 2.

Гидрофтороос бусад хүчил нь түүнд нөлөөлөхгүй. HF-ийн үед хариу урвал байдаг

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

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

Графитыг тигель хийхэд өргөн ашигладаг. Графит савааг электрод болгон ашигладаг. Маш их бал чулуу нь харандаа үйлдвэрлэхэд ордог. Төрөл бүрийн зэрэглэлийн цутгамал төмрийг үйлдвэрлэхэд нүүрстөрөгч болон цахиур ашигладаг. Металлургид нүүрстөрөгчийг бууруулагч бодис болгон, цахиурыг хүчилтөрөгчтэй өндөр холбоотой учраас исэлдүүлэгч бодис болгон ашигладаг. Талст цахиурыг онцгой цэвэр төлөвт (10-9% -иас ихгүй хольц) хагас дамжуулагч болгон янз бүрийн төхөөрөмж, төхөөрөмж, түүний дотор транзистор, термистор (маш нарийн температурыг хэмжих төхөөрөмж), фотоэлемент болгон ашигладаг. Энэ нь хагас дамжуулагчийг гэрэлтүүлэх үед гүйдэл дамжуулах чадварт суурилдаг.

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 хүчтэй C-H, C-C 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 давхцуулах 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. Нүүрстөрөгчийн хамгийн чухал органик бус нэгдлүүд.

2.1 Нүүрстөрөгчийн хүчилтөрөгчийн деривативууд

2.1.1 +2 исэлдэлтийн төлөв

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

CO нь N 2 молекултай төстэй. Азотын нэгэн адил CO нь диссоциацийн энерги ихтэй (1069 кЖ/моль), бага Tm (69 К) ба Tbp (81.5 К), усанд муу уусдаг, химийн хувьд идэвхгүй байдаг. CO нь зөвхөн өндөр температурт урвалд ордог, үүнд:

CO + Cl 2 \u003d COCl 2 (фосген),

CO + Br 2 \u003d SOVg 2, Cr + 6CO \u003d Cr (CO) 6 -хромын карбонил,

Ni + 4CO \u003d Ni (CO) 4 - никель карбонил

CO + H 2 0 хос \u003d HCOOH (формин хүчил).

Үүний зэрэгцээ CO молекул нь хүчилтөрөгчтэй өндөр хамааралтай байдаг.

CO +1/202 \u003d 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 ислийг (II) CO 2-ыг нүүрсээр (C + CO 2 \u003d 2CO) бууруулах эсвэл метаныг исэлдүүлэх замаар (2CH 4 + 3O 2 \u003d 4H 2 0 + 2CO) гаргаж авдаг.

CO-ийн деривативуудын дотроос металл карбонил нь онолын болон тодорхой практикийн сонирхол (цэвэр металл авах) юм.

Карбонил дахь химийн холбоо нь чөлөөт орбиталуудын улмаас ихэвчлэн донор-хүлээн авагч механизмаар үүсдэг. d-элемент ба СО молекулын электрон хосууд нь датив механизмаар (метал CO) n-давхцдаг. Бүх металлын карбонил нь бага хүч чадлаар тодорхойлогддог диамагнит бодис юм. Нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (II) шиг металл карбонил нь хортой байдаг.

Хүснэгт 4. СО молекулын орбитал дээрх электронуудын тархалт

2.1.2 +4 исэлдэлтийн төлөв

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

Энэ давсыг халаахад үнэ цэнэтэй бордоо гаргаж авдаг - карбамидын CO (MH 2) 2:

Мочевин нь усаар задардаг

CO (NH 2) 2 + 2HaO \u003d (MH 4) 2COz.

Зураг 2. CO 2 молекул орбитал үүсэх энергийн диаграмм.

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

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

CaCO3 + 2HC1 = CaC12 + CO2 + H20.

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

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

COz 2- + H 2 0 COz- + OH - (I шат).

Бүрэн гидролизийн улмаас Cr 3+, ai 3 +, Ti 4+, Zr 4+ болон бусад карбонатуудыг усан уусмалаас тусгаарлах боломжгүй юм.

Ка 2 CO3 (сод), K 2 CO3 (кали) болон CaCO3 (шохой, гантиг, шохойн чулуу) чухал ач холбогдолтой. Бикарбонатууд нь карбонатуудаас ялгаатай нь усанд уусдаг. Бикарбонатуудаас NaHCO 3 (хоолны сод) нь практик хэрэглээг олдог. Чухал үндсэн карбонатууд нь 2CuCO3-Cu (OH) 2, PbCO 3 X XPb (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, түүнчлэн фреон CF 2 CI 2 (T bp = 303 K) авахад шатдаггүй, шатдаггүй уусгагч болгон ашигладаг.

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

CS 2 +30 2 \u003d C0 2 + 2S0 2 +258 ккал / моль,

CS 2 + 3Cl 2 \u003d CCl 4 -S 2 Cl 2, CS 2 + 2H 2 0 \u003d\u003d C0 2 + 2H 2 S, CS 2 + K 2 S \u003d K 2 CS 3 (тиокарботын хүчлийн давс) 2 CSz).

Нүүрстөрөгчийн дисульфидын уур нь хортой байдаг.

Hydrocyanic (hydrocyanic) хүчил HCN (H-C \u003d N) нь өнгөгүй, амархан хөдөлгөөнт шингэн бөгөөд 299.5 К-т буцалж, 283 К-т хатуурдаг. HCN ба түүний деривативууд нь маш хортой байдаг. HCN-ийг урвалаар олж авч болно

Гидроцианы хүчил усанд уусдаг; Үүний зэрэгцээ 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 металлын цианид нь усанд уусдаг. Гидролизийн улмаас тэдгээрийн уусмал нь гидроцианы хүчил (гашуун бүйлсний үнэр) үнэртдэг. Хүнд металлын цианид нь усанд муу уусдаг. CN нь хүчтэй лиганд бөгөөд хамгийн чухал цогцолбор нэгдлүүд нь K 4 ба Kz [Re (CN) 6] юм.

Цианид нь эмзэг нэгдлүүд бөгөөд агаарт агуулагдах CO 2-д удаан хугацаагаар өртөхөд цианидууд задардаг.

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

(CN) 2 - цианоген (N=C-C=N) -

өнгөгүй хортой хий; устай харилцан үйлчилж, циан (HOCN) ба гидроциан (HCN) хүчил үүсгэдэг.

(HCN) хүчил:

(CN) 2 + H 2 0 \u003d\u003d HOCN + HCN.

Үүнд, доорх урвалын нэгэн адил (CN) 2 нь галогентэй төстэй:

CO + (CN) 2 \u003d 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 (дэслэгч болгон ашигладаг). Rhodohydrogen acid HSCN нь өнгөгүй, тослог, дэгдэмхий, амархан хатуурдаг шингэн (Tm=278K). Цэвэр төлөвт энэ нь маш тогтворгүй бөгөөд задрахад HCN ялгардаг. Гидроцианы хүчлээс ялгаатай нь HSCN нь нэлээд хүчтэй хүчил юм (K = 0.14). HSCN нь тавтомер тэнцвэрт байдлаар тодорхойлогддог.

H-N \u003d C \u003d S \u003d H-S-C \u003d Н.

SCN - цусны улаан ион (Fe 3+ ионы урвалж). HSCN-ийн гарал үүсэлтэй роданидын давс - цианидаас хүхэр нэмснээр амархан гаргаж авдаг.

Ихэнх тиоцианатууд усанд уусдаг. Hg, Au, Ag, Cu зэрэг давс нь усанд уусдаггүй. SCN- ион нь CN- шиг, M3 1 M "(SCN) 6 төрлийн цогцолборыг өгөх хандлагатай байдаг, энд M" "Cu, Mg болон бусад зарим. Диродан (SCN) 2 - цайвар шар талст, хайлах - 271 К. (SCN) 2-ыг урвалаар авна

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

Бусад азот агуулсан нэгдлүүдээс цианамидыг зааж өгөх ёстой.

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

2.3 Металл карбид

Карбидууд нь нүүрстөрөгчийн металл, цахиур, бортой харилцан үйлчлэлийн бүтээгдэхүүн юм. Уусах чадвараар карбидыг усанд уусдаг карбидууд (эсвэл шингэрүүлсэн хүчил) ба усанд уусдаггүй карбидууд (эсвэл шингэрүүлсэн хүчил) гэсэн хоёр ангилалд хуваадаг.

2.3.1 Ус ба шингэрүүлсэн хүчилд уусдаг карбидууд

A. Ууссан үед C 2 H 2 үүсгэдэг карбидууд Энэ бүлэгт эхний хоёр үндсэн бүлгийн металлын карбидууд; Тэдний ойролцоо MC 2 (LaC 2, CeC 2, ТhC 2) найрлагатай Zn, Cd, La, Ce, Th карбидууд байдаг.

CaC 2 + 2H 2 0 \u003d Ca (OH) 2 + C 2 H 2, ThC 2 + 4H 2 0 \u003d Th (OH) 4 + H 2 C 2 + H 2.

ANSz + 12H 2 0 \u003d 4Al (OH) s + ZSN 4, Be 2 C + 4H 2 0 \u003d 2Be (OH) 2 + CH 4. Тэдний шинж чанарын дагуу Mn z C нь тэдэнд ойрхон байна:

Mn s C + 6H 2 0 \u003d ZMn (OH) 2 + CH 4 + H 2.

B. Ууссан үед нүүрсустөрөгч ба устөрөгчийн холимог үүсгэдэг карбидууд. Эдгээрт ихэнх ховор металлын карбидууд орно.

2.3.2 Ус болон 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 \u003d HVF 6 + CO 2 + 3NO + 4H 2 0, SiC + 4KOH + 2C0 2 \u003d K 2 Si0 3 + K 2 C0 3 + 2H 2 0.

Зураг 3. Икосаэдр В 12

Практик чухал ач холбогдолтой шилжилтийн металл карбидууд, түүнчлэн цахиурын карбидууд SiC болон бор B 4 C. SiC - карборунд - алмазан тортой өнгөгүй талстууд, хатуулаг нь алмаз руу ойртож (техникийн SiC нь хольцын улмаас бараан өнгөтэй байдаг). SiC нь галд тэсвэртэй, дулаан дамжуулалт, өндөр температурт цахилгаан дамжуулах чадвартай, химийн хувьд маш идэвхгүй; Энэ нь зөвхөн агаарт шүлттэй холилдох замаар л устгагдах боломжтой.

B 4 C - полимер. Бор карбидын тор нь шугаман зохион байгуулалттай гурван нүүрстөрөгчийн атом ба икосаэдр хэлбэрээр байрлуулсан 12 В атом агуулсан бүлгүүдээс бүтээгдсэн (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) хүчилтөрөгч Si-O-Si ба фтор Si-F (Хүснэгт 17.23) бүхий цахиурын холбоо нь нүүрстөрөгчөөс илүү хүчтэй бөгөөд Si атомын хэмжээ том учраас харьцуулсан. атом руу Si-H болон Si-Si холбоо нь нүүрстөрөгчийнхээс бага бат бөх байдаг. Цахиурын атомууд нь бараг гинж үүсгэх чадваргүй байдаг. Нүүрс устөрөгчтэй ижил төстэй цахиурын устөрөгчийн SinH2n+2 (силан)-ийн гомолог цувралыг зөвхөн Si4Hio найрлага хүртэл олж авсан. Том хэмжээтэй тул Si атом нь n-давхцах чадвар сул байдаг тул зөвхөн гурвалсан төдийгүй давхар холбоо нь тийм ч чухал биш юм.

Цахиур нь металлуудтай харилцан үйлчлэхэд олон талаараа карбидуудтай төстэй силицидүүд (Ca 2 Si, Mg 2 Si, BaSi 2, Cr 3 Si, CrSi 2 гэх мэт) үүсдэг. Силицид нь I бүлгийн элементүүдийн шинж чанаргүй (Li-аас бусад). Цахиурын галогенид (Хүснэгт 5) нь нүүрстөрөгчийн галогенидээс илүү хүчтэй нэгдлүүд юм; гэхдээ тэдгээр нь усаар задардаг.

Хүснэгт 5. Нүүрстөрөгч ба цахиурын зарим холбооны бат бэх

Хамгийн бат бөх цахиурын галид нь 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. Фторсиликатыг пестицид (шавьж устгах бодис) болгон ашигладаг.

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

SiCl 4 + 4C 2 H 5 OH \u003d Si (OC 2 H 5) 4 + 4HCl 4

Хүснэгт 6. Нүүрстөрөгч ба цахиурын галогенид

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

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

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

SiS 2 + ZN 2 O \u003d 2H 2 S + H 2 SiO 3.

3.1 Хүчилтөрөгчийн цахиурын 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. Шилэн төлөвт амархан шилждэг (кварцын шил). Кварцын шил нь хэврэг, химийн болон дулааны хувьд нэлээд тэсвэртэй. SiO 2-д тохирох цахиурын хүчил нь тодорхой найрлагатай байдаггүй. Цахиурын хүчлийг ихэвчлэн xH 2 O-ySiO 2 гэж бичдэг. Цахиурын хүчлүүдийг тусгаарласан: H 2 SiO 3 (H 2 O-SiO 2) - мета цахиур (tri-oxosolicon), H 4 Si0 4 (2H 2 0-Si0 2) - orthosilicon (tetra-oxosolicon), H 2 Si2O 5 (H 2 O * SiO 2) - диметосиликон.

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 нь тэгшитгэлийн дагуу гидролиз болдог

2SiOz 2 - + H 2 0 \u003d Si 2 O 5 2 - + 20H-.

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

Олон төрлийн силикатууд (илүү нарийвчлалтай, оксосиликатууд) мэдэгдэж байна. Оксосиликатуудын бүтцэд тодорхой тогтмол байдал 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 эдгээр нь бүтцийн нэгжийн хувьд гинж, соронзон хальс, тор, хүрээ болгон нэгтгэнэ (Зураг 4).

Хамгийн чухал байгалийн 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 шилэн (аморф) төлөвөөр тодорхойлогддог. Шилний хяналттай талсжилтын тусламжтайгаар нарийн талст төлөвийг (ситалл) олж авах боломжтой. Ситалл нь хүч чадал нэмэгдсэнээр тодорхойлогддог.

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

Цахиурын хүчлийн хувьд коллоид төлөв байдал нь H 2 SiO 3 хүчлүүдийн давсанд 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 молекулт нэгдлүүд бөгөөд тэдгээрийн хоосон зай нь H 2 O молекулуудаар дүүрсэн байдаг.Цахиурын хүчлийн гелийг усгүйжүүлэхэд цахиурлаг гель - өндөр шингээлттэй сүвэрхэг бүтээгдэхүүн үүсдэг. хүчин чадал.

Зураг 4. Силикатын бүтэц.

дүгнэлт

Ажил дээрээ цахиур, нүүрстөрөгч дээр суурилсан химийн нэгдлүүдийг судалж үзээд нүүрстөрөгч нь тоон хувьд тийм ч түгээмэл биш элемент болох дэлхийн амьдралын хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд түүний нэгдлүүд агаар, тос, түүнчлэн ийм орчинд байдаг гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. алмаз, бал чулуу зэрэг энгийн бодисууд. Нүүрстөрөгчийн хамгийн чухал шинж чанаруудын нэг нь атомууд, түүнчлэн устөрөгчийн атом хоорондын хүчтэй ковалент холбоо юм. Нүүрстөрөгчийн хамгийн чухал органик бус нэгдлүүд нь: исэл, хүчил, давс, галогенид, азот агуулсан дериватив, сульфид, карбид юм.

Цахиурын тухай ярихдаа түүний дэлхий дээрх их хэмжээний нөөцийг тэмдэглэх нь зүйтэй бөгөөд энэ нь дэлхийн царцдасын үндэс суурь бөгөөд маш олон төрлийн силикат, элс гэх мэт зүйлээс олддог. 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 бөгөөд цахиурын хамгийн чухал хүчилтөрөгчийн нэгдэл бол цахиурын исэл SiO 2 (цахиур) юм.Байгаль дээр 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 бичиг", 1967 он.

4. Ерөнхий хими / Ed. ИДЭХ. Соколовская, Л.С. Гузея 3-р хэвлэл. - М .: Москвагийн хэвлэлийн газар. un-ta, 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.