Цахиурын нүүрстөрөгчтэй хоёртын нэгдлүүдэд цахиурын атом бүр нь тетраэдрийн орой дээр байрладаг дөрвөн хөрш нүүрстөрөгчийн атомтай шууд холбогддог бөгөөд тэдгээрийн төв нь цахиурын атом юм. Үүний зэрэгцээ нүүрстөрөгчийн атом бүр нь тетраэдрийн орой дээр байрладаг дөрвөн хөрш цахиурын атомуудтай холбогддог бөгөөд тэдгээрийн төв нь нүүрстөрөгчийн атом юм. Цахиур ба нүүрстөрөгчийн атомуудын харилцан зохион байгуулалт нь Si - C- цахиур-нүүрстөрөгчийн холбоонд суурилж, нягт, маш хүчтэй талст бүтэц үүсгэдэг.

Одоогоор цахиур ба нүүрстөрөгчийн хоёр төрлийн нэгдлүүд л мэдэгдэж байна. Энэ бол нэн ховор ашигт малтмалын моиссанит бөгөөд одоогоор практик хэрэглээгүй бөгөөд зохиомлоор үйлдвэрлэсэн карборунд SiC бөгөөд үүнийг заримдаа силунд, рефракс, карбофракс, кристалл гэх мэт нэрлэдэг.

Лабораторийн практикт болон технологид карборундыг урвалын тэгшитгэлийн дагуу цахиурын давхар ислийг нүүрстөрөгчөөр ангижруулж авдаг.

SiO 2 + 3C = 2СО + SiC

Нилээд нунтагласан кварц эсвэл цэвэр кварцын шугам, коксоос гадна хоолны давс, модны үртэс зэргийг хольж, карборунд гаргаж авдаг. Шатаах явцад модны үртэс нь цэнэгийг сулруулж, ширээний давс нь төмөр, хөнгөн цагааны хольцтой урвалд орж, тэдгээрийг дэгдэмхий хлоридууд FeCl 3 ба AlC1 3 болгон хувиргадаг бөгөөд энэ нь 1000-1200 ° C-д урвалын бүсээс зайлуулдаг. цахиур ба кокс нь 1150 хэмд аль хэдийн эхэлдэг боловч маш удаан үргэлжилдэг. Температур нь 1220 ° C хүртэл өсөхөд түүний хурд нэмэгддэг. 1220-1340 хэмийн температурт энэ нь экзотермик болж, хүчтэй явагддаг. Урвалын үр дүнд эхлээд жижиг талстууд болон аморф төрлийн карборундаас бүрдэх хольц үүсдэг. Температур 1800-2000 хэм хүртэл нэмэгдэхэд хольц нь дахин талстжиж, сайн хөгжсөн, хүснэгт хэлбэртэй, ховор өнгөгүй, ихэвчлэн ногоон өнгөтэй, саарал, бүр хар өнгөтэй, алмазан гялалзсан, цахилдаг зургаан өнцөгт талстууд болж хувирдаг. 99.5% карборунд. Цэнэгээс карборунд авах процессыг 2000-2200 ° C-т шатаж буй цахилгаан зууханд хийдэг. Химийн цэвэр карборундыг авахын тулд цэнэгийг шатааж гаргаж авсан бүтээгдэхүүнийг шүлтээр боловсруулж, урвалд ороогүй цахиурыг уусгана.

Кристал карборунд бол маш хатуу бодис юм; түүний хатуулаг нь 9. Поликристал карборундын ом эсэргүүцэл нь температур нэмэгдэх тусам буурч, 1500 0 С-т ач холбогдолгүй болно.

Агаарт 1000 0 С-ээс дээш температурт карборунд нь эхлээд аажмаар, дараа нь 1700 хэмээс дээш температурын өсөлтөөр хүчтэй исэлдэж эхэлдэг. Энэ тохиолдолд цахиур ба нүүрстөрөгчийн дутуу исэл үүсдэг.

2SiC + ZO 2 = 2SiO 2 + 2CO

Карборундын гадаргуу дээр үүссэн цахиурын давхар исэл нь хамгаалалтын хальс бөгөөд карборундын цаашдын исэлдэлтийг тодорхой хэмжээгээр удаашруулдаг. Усны уурын орчинд ижил нөхцөлд карборунд исэлдэлт илүү эрчимтэй явагддаг.

Ортофосфорын хүчлээс бусад ашигт малтмалын хүчил нь карборунд ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй, 100 хэмд хлор нь урвалын тэгшитгэлийн дагуу задалдаг.

SiC + 2Cl 2 = SiCl 4 + C

1000 ° C-т нүүрстөрөгчийн оронд CC1 4 ялгардаг.

SiC + 4C1 2 = SiCl + CC1 4

Хайлсан металлууд нь карборундтай урвалд орж, зохих силицидийг үүсгэдэг.

SiC + Fe = FeSl + C

810 ° C-аас дээш температурт карборунд нь шүлтлэг металлын ислийг металл болгон бууруулж, 1000 ° C-аас дээш температурт төмрийн (III) исэл Fe 2 O 3 ба 1300-1370 ° C, төмрийн (II) исэл FeO, никель (II) -ийг бууруулдаг. ) исэл NiO ба манганы исэл MnO.

Хайлсан идэмхий шүлтүүд ба тэдгээрийн карбонатууд нь агаар мандлын хүчилтөрөгчийн оролцоотойгоор карборундыг бүрэн задалж, зохих силикатуудыг үүсгэдэг.

SiC + 2KOH + 2O 2 = K 2 SiO 3 + H 2 O + CO 2

SiC + Na 2 CO 3 + 2O 2 = Na 2 SiO 3 + 2CO 2

Карборунд нь натрийн хэт исэл, хар тугалга (II) исэл, фосфорын хүчилтэй урвалд орж болно.

Карборунд нь өндөр хатуулагтай тул металл нунтаглах, түүнчлэн карборунд зүлгүүрийн дугуй, чулуу, зүлгүүрийн цаас үйлдвэрлэхэд зүлгүүрийн нунтаг болгон өргөн ашигладаг. Өндөр температурт карборундыг цахилгаан дамжуулах чадвар нь цахилгаан зуухны эсэргүүцлийн элемент болох силит саваа гэж нэрлэгддэг гол материал болгон ашиглах боломжийг олгодог. Энэ зорилгоор карборунд ба цахиурын холимогийг глицерин эсвэл бусад органик цементлэх бодисоор хольж, үүссэн массаас саваа үүсгэдэг бөгөөд үүнийг нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн агаар мандалд эсвэл азотын агаар мандалд 1400-1500 ° C-т шатаадаг. Шатаах явцад цементлэх органик бодис задарч, ялгарсан нүүрстөрөгч нь цахиуртай нийлж, карборунд болж хувирч, саваа шаардлагатай хүчийг өгдөг.

Тусгай галд тэсвэртэй тигелийг карборундаас хийдэг
халуун шахаж гаргаж авсан металл хайлуулах зориулалттай
карборундыг 2500°С температурт 42-70 МПа даралтаар . Мөн мэдэгдэж байна
Манайд карборунд ба нитридын холимогоор хийсэн галд тэсвэртэй материал бий
бор, стеатит, молибден агуулсан бонд болон бусад бодисууд
амьтад.

ЦАХИУРЫН ГИДРИД БУЮУ СИЛАНУУД

Цахиурын устөрөгчийн нэгдлүүдийг ихэвчлэн цахиурын гидрид буюу силан гэж нэрлэдэг. Ханасан нүүрсустөрөгчийн нэгэн адил цахиурын гидридүүд нь цахиурын атомууд хоорондоо нэг холбоогоор холбогдсон нэгэн төрлийн цуваа үүсгэдэг.

Si-Si -Si -Si -Si- гэх мэт.

Хамгийн энгийн.төлөөлөгч

Энэхүү гомолог цувралын молекулын бүтэц нь метантай төстэй, дараа нь моносилан буюу зүгээр л силан SiH 4 юм.

Молекулын бүтэц нь этантай төстэй дисилан H 3 Si-SiH 3, дараа нь трисилан H 3 Si-SiH 2 -SiH 3,

тетрасилан H 3 Si-SiH 2 -SiH 2 -SiH 3,

pentasilane H 3 Si-SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 ^--SiH 3 ба энэ гомологийн цувралын хамгийн сүүлийн олж авсан силанууд.

hexasilane H 3 Si-SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 3. Силанууд байгальд цэвэр хэлбэрээр байдаггүй. Тэдгээрийг зохиомлоор олж авдаг:

1. Металл силицидийг урвалын тэгшитгэлийн дагуу хүчил эсвэл шүлтээр задлах

Mg 2 Si+ 4HCI = 2MgCl 2 + SiH 4

Энэ нь силануудын хольцыг үүсгэдэг бөгөөд дараа нь маш бага температурт бутархай нэрэх замаар тусгаарлагддаг.

2. Галогенозиланыг литийн гидрид эсвэл литийн хөнгөн цагаан гидридээр багасгах:

SiCl 4 + 4 LiH = 4LiCl + SiH 4

Сил үйлдвэрлэх энэ аргыг анх 1947 онд тодорхойлсон.

3. Галогенозиланыг устөрөгчөөр багасгах. Урвал нь 300 - 400 ° C температурт цахиур, зэс металл, 1 - 2% хөнгөн цагаан галогенийг катализатор болгон агуулсан контакт хольцоор дүүргэсэн урвалын хоолойд явагдана.

Ситан ба ханасан нүүрсустөрөгчийн молекулын бүтэц ижил төстэй боловч тэдгээрийн физик шинж чанар нь өөр өөр байдаг.

Нүүрс устөрөгчтэй харьцуулахад силан нь тогтвортой бус байдаг. Тэдгээрийн хамгийн тогтвортой нь зөвхөн улаан халуунд цахиур, устөрөгч болж задардаг моносилан SiH4 юм. Цахиурын өндөр агууламжтай бусад силанууд нь хамаагүй бага температурт бага дериватив үүсгэдэг. Жишээлбэл, disilane Si 2 H 6 нь 300 ° C-д силан ба хатуу полимерийг өгдөг бөгөөд гексосилан Si 6 H 14 нь хэвийн температурт ч удаан задардаг. Хүчилтөрөгчтэй харьцах үед силанууд амархан исэлддэг бөгөөд тэдгээрийн зарим нь, жишээ нь моносилан SiH 4 нь -180 ° C-д аяндаа гал авалцдаг. Силанууд нь цахиурын давхар исэл ба устөрөгч рүү амархан гидролиз болдог.

SiH 4 + 2H 2 0 = SiO 2 + 4H 2

Өндөр силануудад энэ үйл явц нь хуваагдах үед тохиолддог

холбоо - Si - Si - Si - цахиурын атомуудын хооронд. Жишээлбэл, гурав

silane Si 3 H 8 нь SiO 2-ийн гурван молекул ба устөрөгчийн хийн арван молекулыг өгдөг.

H 3 Si - SiH 2 - SiH 3 + 6H 3 O = 3SiO 2 + 10H 2

Идэмхий шүлтүүд байгаа тохиолдолд силануудын гидролиз нь холбогдох шүлтлэг металл ба устөрөгчийн силикат үүсэхэд хүргэдэг.

SiH 4 + 2NaOH + H 2 0 = Na 2 Si0 3 + 4H 2

ЦАХИУРЫН ГАЛИДИД

Хоёртын цахиурын нэгдлүүд нь галогенозилануудыг агуулдаг. Цахиурын гидридүүдийн нэгэн адил силанууд нь галидын атомууд нь цахиурын атомуудтай шууд холбогддог гомолог цуврал химийн нэгдлүүдийг үүсгэдэг.

гэх мэт зохих урттай гинжээр . Ийм ижил төстэй байдлаас шалтгаалан галогенозилануудыг силан дахь устөрөгчийг тохирох галогенээр солих бүтээгдэхүүн гэж үзэж болно. Энэ тохиолдолд солих нь бүрэн эсвэл бүрэн бус байж болно. Сүүлчийн тохиолдолд силануудын галоген деривативуудыг олж авдаг. Өнөөдрийг хүртэл мэдэгдэж байгаа хамгийн өндөр галогенозилан бол хлоросилан Si 25 Cl 52 гэж тооцогддог. Галогенозилан ба тэдгээрийн галоген деривативууд нь байгальд цэвэр хэлбэрээр байдаггүй бөгөөд зөвхөн зохиомлоор олж авах боломжтой.

1. Элемент цахиурыг галогентэй шууд хослуулах. Жишээлбэл, SiCl 4-ийг 35-50% цахиур агуулсан ферросиликоноос гаргаж аваад 350-500 хэмд хуурай хлороор эмчилдэг. Энэ тохиолдолд урвалын тэгшитгэлийн дагуу SiCl 4-ийг бусад илүү төвөгтэй галогенозиланууд Si 2 C1 6, Si 3 Cl 8 гэх мэт холилдсон үндсэн бүтээгдэхүүн болгон авдаг.

Si + 2Cl 2 = SiCl 4

Цахиур, коксын холимогийг өндөр температурт хлоржуулж ижил нэгдлийг гаргаж авч болно. Урвал нь схемийн дагуу явагдана

SiO 2 + 2C=Si +2CO

Si + 2C1 2 = SiС1 4

SiO 2 + 2C + 2Cl 2 = 2CO + SiCl 4

Тетрабромосиланыг улаан халуунд элементийн цахиурыг бромын уураар бромжуулах замаар гаргаж авдаг.

Si + 2Br 2 = SiBr 4

эсвэл цахиур ба коксын холимог:

SiO 2 + 2C = Si+2CO

Si + 2Br 3 = SiBi 4

SiO 2 + 2C + 2Br 2 = 2CO + SiBr 4

Энэ тохиолдолд тетрасилануудтай нэгэн зэрэг өндөр зэрэглэлийн силан үүсэх боломжтой. Жишээлбэл, магнийн цахиурыг хлоржуулах үед 80% SiCI 4, 20% SiCl 6, 0.5-1% Si 3 Cl 8; кальцийн цахиурыг хлоржуулах үед урвалын бүтээгдэхүүний найрлагыг дараах байдлаар илэрхийлнэ: 65% SiC1 4; 30% Si 2 Cl 6; 4% Si 3 Cl 8 .

2. 100° С-ээс дээш температурт AlBr 3 катализаторын оролцоотойгоор силаныг галоген устөрөгчтэй галогенжүүлэх. Урвал схемийн дагуу явагдана.

SiH 4 + HBr = SiH 3 Br + H 2

SiH 4 + 2HBr = SiH 2 Br 2 + 2H 2

3. AlCl 3 катализаторын оролцоотойгоор силаныг хлороформоор галогенжүүлэх:

Si 3 H 8 + 4СН1 3 = Si 3 H 4 Cl 4 + 4СН 2 С1 3

Si 3 H 8 + 5CHCl 3 = Si 3 H 3 C1 5 + 5CH 2 C1 2

4. Цахиурын тетрафторидыг цахиурыг фторын хүчлээр боловсруулан гаргаж авдаг.

SiO 2 + 4HF= SiF 4 + 2H 2 0

5. Зарим полигалосиланыг хамгийн энгийн галогенозиланаас тохирох галогенээр галогенжүүлж бэлтгэж болно. Жишээлбэл, битүүмжилсэн хоолойд 200-300 хэмийн температурт тетрайодосилан мөнгөтэй урвалд орж, гексаиодосиланыг ялгаруулдаг.

Иодосиланыг нүүрстөрөгчийн тетрахлорид эсвэл хлороформ дахь силантай иодыг урвалд оруулах замаар олж авч болно. Всилан устөрөгчийн иодидтой харилцан үйлчлэх үед AlI 3 катализатор байгаа эсэх

Галогенозиланууд нь бүтцийн хувьд ижил төстэй галогенжүүлсэн нүүрсустөрөгчөөс бага бат бөх байдаг. Тэд амархан гидролиз болж, цахиурлаг гель ба гидрохаль хүчил үүсгэдэг.

SiCl 4 + 2H 2 O = Si0 2 + 4HCl

Галогенозилануудын хамгийн энгийн төлөөлөгчид нь SiF 4, SiCl 4, SiBr 4, SiI 4 юм. Эдгээрээс тетрафторосилан ба тетрахлоросиланыг технологид голчлон ашигладаг. Tetrafluorosilane SiF 4 нь өнгөгүй, хурц үнэртэй, агаарт утаа ялгаруулж, гидролизийн хүчил, цахиурын гель болж хувирдаг хий юм. SiF 4-ийг урвалын тэгшитгэлийн дагуу цахиурт устөрөгчийн хүчлийн үйлчлэлээр олж авна.

SiO 2 + 4HF = SlF 4 + 2H 2 0

Аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлийн зориулалттай. SiF 4 нь хайлуур жонш CaF 2, цахиур SiO 2, хүхрийн хүчил H 2 SO 4 зэргийг ашигладаг. Урвал нь хоёр үе шаттайгаар явагдана:

2CaF 2 + 2H 3 SO 4 = 2CaSO 4 + 4HF

SiO 2 + 4HF = 2H 2 O + SiF 4

2CaF 2 + 2H 2 S0 4 + SiO 2 = 2CaSO 4 + 2H 2 O + SiF 4

Тетрафторсиланы хийн төлөв ба тогтворгүй байдлыг устөрөгчийн фтороор натрийн шохойн силикат шилийг сийлэхэд ашигладаг. Устөрөгчийн фтор нь шилтэй урвалд ороход тетрафторсилан, кальцийн фторид, натрийн фтор, ус үүсдэг. Тетрафторосилан нь ууршуулж, устөрөгчийн фтортой урвалд орохын тулд шилний шинэ гүн давхарга үүсгэдэг. Урвалын талбайд CaF 2 ба NaF үлддэг бөгөөд тэдгээр нь усанд уусдаг бөгөөд ингэснээр шинэхэн ил гарсан шилэн гадаргуу руу цааш нэвтрэхийн тулд фтор устөрөгчийн хандалтыг чөлөөлдөг. Сийлсэн гадаргуу нь царцсан эсвэл ил тод байж болно. Матт сийлбэрийг шилэн дээр хийн устөрөгчийн хайлуур жоншны үйлчлэлээр, тунгалаг - фторын хүчлийн усан уусмалаар сийлбэрлэх замаар олж авдаг. Хэрэв та тетрафторосиланыг усанд оруулбал H 2 SiF 6 ба цахиурын ислийг гель хэлбэрээр авна.

3SiF 4 + 2H 2 O = 2H 2 SiF 6 + Si0 2

Гидрофтор цахиурын хүчил нь хүчтэй хоёр суурьт хүчил бөгөөд үүнийг чөлөөт төлөвт олж авдаггүй, ууршуулах үед SiF 4 ба 2HF болж задарч, ууршдаг; идэмхий шүлтүүд нь хүчиллэг ба хэвийн давс үүсгэдэг.

H 2 SlF 6 + 2NaOH.= Na 2 SiF 6 + 2H 2 O

Илүүдэл шүлтүүд нь шүлтлэг металлын фтор, цахиур, усыг өгдөг.

H 2 SiF 6 + 6NaOH = 6NaF + SiO 2 + 4H 2 O

Энэ урвалд ялгарах цахиур нь идэмхий бодистой урвалд ордог
манан үүсч, силикат үүсэхэд хүргэдэг:

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

Гидрофтор цахиурын хүчлийн давсыг цахиурын флуорид буюу лимбэ гэж нэрлэдэг. Одоогоор мэдэгдэж байгаа цахиурын фторидууд нь Na, H, Rb, Cs, NH 4, Cu, Ag, Hg, Mg, Ca, Sr, Ba, Cd, Zn, Mn, Ni, Co, Al, Fe, Cr, Pb гэх мэт.

Технологийн хувьд янз бүрийн зориулалтаар натрийн цахиурын фторид Na 2 SiF 6, магнийн MgSiF 6 * 6HgO, цайр ZnSiF 6 * 6H 2 O, хөнгөн цагаан Al 2 (SiF 6) 3, хар тугалга PbSiF 6, барийн BaSiF 6 гэх мэтийг ашигладаг. Цахиурын фторууд нь ариутгах, битүүмжлэх шинж чанартай байдаг; Үүний зэрэгцээ тэдгээр нь галд тэсвэртэй бодис юм. Ийм учраас тэдгээрийг дутуу ялзрахаас сэргийлж, галын үед гал асаахаас хамгаалахын тулд модыг шингээхэд ашигладаг. Барилгын зориулалттай хиймэл болон байгалийн чулууг нягтруулахын тулд цахиурын фторидоор шингээдэг. Нэвчилтийн мөн чанар нь чулууны нүх сүв, ан цав руу нэвтэрч буй цахиурын фторидын уусмал нь кальцийн карбонат болон бусад зарим нэгдлүүдтэй урвалд орж, нүхэнд хуримтлагдсан уусдаггүй давс үүсгэдэг. Энэ нь чулууны өгөршилд тэсвэртэй байдлыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Кальцийн карбонат огт агуулаагүй эсвэл бага зэрэг агуулсан материалыг аванфлуатаар урьдчилан эмчилдэг, өөрөөр хэлбэл. ууссан кальцийн давс, шүлтлэг металлын силикат болон лимбэтэй хамт уусдаггүй тунадас үүсгэх чадвартай бусад бодис агуулсан бодисууд. Магни, цайр, хөнгөн цагааны цахиурын фторидыг лимбэ болгон ашигладаг. Угаах үйл явцыг дараах байдлаар илэрхийлж болно.

MgSiF 6 + 2CaCO 3 = MgF 2 + 2CaF 2 + SiO 2 + 2CO 2

ZnSiF 6 + ZCaС0 3 = 3CaF 6 + ZnCO 3 + SiO 2 + 2CO 2

Al 2 (SiF 6) 3 + 6CaCO 3 =. 2A1F 3 + 6CaF 2 + 3SiO 2 + 6CO 2

Шүлт металлын цахиурын фторидыг эдгээр металлын давсны уусмалтай гидрофторцахиурын хүчлийг урвалд оруулах замаар олж авдаг.

2NaCl + H 2 SiF 6 = Na 2 SlF 6 + 2HC1

Эдгээр нь усанд уусдаг, үнэмлэхүй спиртэнд бараг уусдаггүй желатин хурдас юм. Тиймээс цахиурыг эзэлхүүний аргаар тодорхойлохдоо тоон шинжилгээнд ашигладаг. Техникийн зорилгоор натри цахиурын фторидыг суперфосфат үйлдвэрлэхэд нэмэлт бүтээгдэхүүн болгон цагаан нунтаг хэлбэрээр олж авдаг. Na 2 SiF 6 ба A1 2 O 3-ийн холимогоос 800 ° C-ийн температурт криолит 3NaF٠AlF 3 үүсдэг бөгөөд энэ нь шүдний цементийн үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд шилний үйлдвэрлэл, тунгалаг бүрхүүлийн үйлдвэрлэлд сайн тунгалагжуулагч юм. паалангууд.

Натрийн цахиурын фторидыг бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг болгон шингэн шилэн дээр үйлдвэрлэсэн химийн тэсвэртэй шаваасны найрлагад оруулдаг.

Na 2 SiF 6 + 2Na 2 SiO 3 = 6NaF + 3SiO 2

Энэ урвалаар ялгарах цахиур нь хатуурсан шаваасыг химийн эсэргүүцлийг өгдөг. Үүний зэрэгцээ Na 2 SiF 6 нь хатууруулах хурдасгуур юм. Цахиурт натрийг мөн цементийн үйлдвэрлэлд түүхий хольц болгон эрдэсжүүлэгч болгон нэвтрүүлдэг.

Tetrachlorosilane SiCl 4 нь өндөр температурт силан дээр үйлчилж карборунд эсвэл ферросиликоныг хлоржуулж гаргаж авдаг өнгөгүй, агаарт утаа гаргадаг, амархан гидролиз болдог шингэн юм.

Тетрахлоросилан бол цахиурын олон төрлийн нэгдлүүдийг үйлдвэрлэх үндсэн бүтээгдэхүүн юм.

Тетрабромосилан SiBr 4 нь агаарт ялгардаг өнгөгүй шингэн бөгөөд SiO 2 ба HBr-д амархан гидролиз болж, бромын уурыг халуун элементийн цахиураар дамжуулахад улаан-халуун температурт гаргаж авдаг.

Tetraiodosilane SiI 4 нь иодын уур, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хольцыг халуун элементийн цахиураар дамжуулж гаргаж авсан цагаан талст бодис юм.

Цахиурын борид ба нитрид

Цахиур боридууд нь цахиур, борын нэгдлүүд юм. Одоогоор цахиурын хоёр бор мэдэгдэж байна: цахиурын триборид B 3 Si ба цахиурын гексаборид B 6 Si. Эдгээр нь маш хатуу, химийн тэсвэртэй, галд тэсвэртэй бодис юм. Тэдгээрийг цахилгаан гүйдэлд 5 жингээс бүрдэх нарийн нунтагласан хольцыг хайлуулах замаар олж авдаг. элементийн цахиурын хэсгүүд ба 1 жин. х.бор. Эдгэрсэн массыг хайлсан калийн карбонатаар цэвэрлэнэ. Г.М.Самсонов, В.П.Латышев нар 1600-1800 0 С-т халуун шахаж цахиурын триборидыг гаргаж авсан.

Цахиурын триборид нь pl. 2.52 г/см 3 хар ялтсуудыг үүсгэдэг -
нарийн бүтэцтэй ромбо талст, тунгалаг
шар хүрэн өнгөтэй нимгэн давхаргад. Цахиурын гексаборид нь pl.
2.47 г/см 3-ийг тунгалаг бус мөхлөг хэлбэрээр авна
сэрээ хэлбэр.

Цахиурын боридууд нь ойролцоогоор 2000 хэмд хайлдаг боловч өндөр температурт ч маш удаан исэлддэг. Энэ нь тэдгээрийг тусгай галд тэсвэртэй материал болгон ашиглах боломжтой болгодог. Цахиурын боридуудын хатуулаг нь маш өндөр бөгөөд энэ талаараа карборундтай ойролцоо байдаг.

Азот бүхий цахиурын нэгдлүүдийг цахиурын нитрид гэж нэрлэдэг. Дараахь нитридүүд мэдэгдэж байна: Si 3 N 4, Si 2 N 3 ба SIN. Цахиурын нитридыг 1300-1500 хэмийн температурт цэвэр азотын агаар мандалд элементийн цахиурыг шохойжуулах замаар олж авдаг. Хэвийн цахиурын нитрид Si 3 N 4-ийг цэвэр азотын агаар мандалд шохойжуулсан кокстой цахиурын хольцоос гаргаж авч болно. 1400-1500 хэмд:

6С + 3Si0 2 + 2N 3 ͢ Si 3 N 4 + 6CO

Si 3 N 4 нь саарал цагаан галд тэсвэртэй, хүчилд тэсвэртэй нунтаг бөгөөд зөвхөн 1900 ° C-аас дээш температурт ууршдаг. Цахиурын нитрид нь цахиур, аммиакийг ялгаруулахын тулд гидролиз үүсгэдэг:

Si 3 N 4 + 6H 2 O = 3SiO 2 + 4NH 3

Баяжуулсан хүхрийн хүчил нь халах үед Si 3 N 4 аажмаар задарч, шингэрүүлсэн гидрофторцахиурын хүчил нь илүү эрч хүчтэй задалдаг.

Si 2 N 3 найрлагатай цахиурын нитридыг элементийн цахиур эсвэл нүүрстөрөгчийн цахиур C 2 Si 2 N + N 2 = 2C + Si2N 3 дээр өндөр температурт азотын үйлчлэлээр олж авдаг.

Цахиурын азоттой хоёртын нэгдлүүдээс гадна цахиурын атомуудын азотын атомтай шууд холбоонд суурилсан бусад олон нарийн төвөгтэй нэгдлүүд одоогоор мэдэгдэж байна, жишээлбэл: 1) аминосиланууд SiH 3 NH 2, SiH 2 (NH 2) 2, SiH(NH 2) 3, Si(NH 2) 4; 2) силиламинууд NH 2 (SiH 3), NH (SiH 3) 2, N (SiH 3) 3; 3) илүү төвөгтэй найрлагатай азот агуулсан цахиурын нэгдлүүд.

ЕРӨНХИЙ ҮЗЭЛТ

усанд ууссан хүчилтөрөгчийг шингээдэг өсөлт, улмаар загас болон бусад амьтад үхдэг.Үүнээс гадна организмын үлдэгдлийн агааргүй (өөрөөр хэлбэл O2-д нэвтрэхгүйгээр) задрал нь усны биетийг намаг болгон хувиргадаг бодис үүсэхэд хүргэдэг.

Нитратыг хэтрүүлэн хэрэглэх нь ялангуяа аюултай, учир нь Тэдгээрийг шингээдэг ургамлаар 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 нийлэгжилтэнд цэвэр фосфорыг шатаах замаар олж авсан H3 PO4 хүчлийг ашигладаг (дараа нь P2 O5 усжуулах), учир нь байгалийн ашигт малтмал нь фторидион гэх мэт малд хортой хольц агуулдаг.

Бүлэг 6. НҮҮрстөрөгч ба цахиур

6.1. Ерөнхий шинж чанар. Байгальд байх. 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 харьцангуй цөөн байдаг (жишээлбэл,

гэхдээ 10-4%).

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

Үүнээс гадна С нь дэлхий дээр энгийн бодис хэлбэрээр (ялангуяа нүүрсэнд25) байдаг. Нүүрстөрөгчийн аналогийн байгалийн нэгдлүүд - нарийн төвөгтэй бодисууд, жишээ нь: SnO2 (касситерит эрдэс) ба PbS (хар тугалганы гялбаа гэж нэрлэгддэг).

Хэдийгээр С-г (1797 онд) нүүрстөрөгч (нүүрстөрөгч үүсгэдэг) гэж нэрлэдэг байсан ч түүний байгалийн гол нөөц нь нүүрс биш, харин акарбонатууд (шохойн чулуу, гантиг, шохой гэх мэт) юм.

Цахиур нь дэлхийн царцдасын 58.3% -ийг бүрдүүлдэг хүчилтөрөгчийн нэгдлээр илэрхийлэгддэг. Эдгээр нь цахиур SiO2 (элс, кварц26, молор, аметист), силикатууд (асбест MgSiO3, гялтгануур, хээрийн жонш гэх мэт) юм. Мөн боржин чулуу, сиенит27, i.e. байгальд шахагдсан элс, гялтгануур, хээрийн жоншны хольц. Цахиур нь микроэлементийн хувьд хүний ​​биед агуулагддаг бөгөөд биологийн чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд нас ахих тусам түүний дотор Si бага байдаг.

Үйлдвэрийн зориулалттай (харьцангуй бохир) цахиурыг байгалийн исэлээс гаргаж авдаг карботермик, түүний аналогуудтай адил боловч PbS эхлээд галлах замаар PbO болж хувирдаг.

6.2. Энгийн бодисын бүтэц, физик шинж чанар

Нүүрстөрөгчийн шинж чанар. Бүх энгийн бодис С нь өдөөгдсөн sp3 төлөвт нүүрстөрөгчийн атомуудаас үүсдэг ба С-ийн атомын радиус нь бас нэлээд бага тул C-C холбоо үүсдэг.

аль болох бат бөх болж хувирдаг.

Нэмж дурдахад нүүрстөрөгчийн атомууд нь N-ээс бага давхцдаг (том С радиустай тул). Тиймээс C2 бөөмс байдаг ч N2-ээс ялгаатай нь тогтворгүй байдаг. Эсрэгээрээ их байна

илүү хүртэл Гомонуклеар полимерууд тогтвортой байдаг, үүнд нүүрстөрөгчийн атомууд байдаг

Хос бүр дөрвөн бондтой. Энэ бол алмазын энгийн бодис ба олон тооны органик нэгдлүүд юм.

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

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 нь нэлээд үр дүнтэй - бие биентэйгээ давхцаж чаддаг бөгөөд нүүрстөрөгчийн атомуудын хоорондын холболтын үр дүнгээс (c.s.) хамааран C-ийн хэд хэдэн аллотроп хэлбэрийг ялгадаг: алмаз (c.s. = 1), бал чулуу (c.s. = 1.3), карбин (к.с. = 2) гэх мэт тэдгээрийг илүү нарийвчлан авч үзье.

Карбин. Энэхүү энгийн нүүрстөрөгчийн бодис нь хуванцар хүхэр шиг утаслаг бүтэцтэй боловч утас нь зигзаг биш, шугаман хэлбэртэй байдаг.

Тэд ижил хэлбэртэй байдаг - ша-

ром ба дамббелл. (Зураг 7, а, 8-д ГЗ-ийн аль нэгийг тодорхой болгохын тулд бүдүүн шугамаар зурсан). Энэ процессыг холих s тойрог зам болон

нэг р орбиталыг sp эрлийз 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 давхцдаг (8-р зурагт үзүүлсэн шиг тэдэнтэй -бонд үүсгэх үед) үүсдэг.

Тэд илүү бат бөх CS-ийг шаарддаг.

SP эрлийзжих үед хоёр бондын тэнхлэгүүдийн хоорондох өнцөг нь 180 ° -тай тэнцүү байна гэдгийг онцлон тэмдэглэв. эрлийз тойрог замууд нь тэдгээрийн дээр байрлах электронуудын сөрөг цэнэгийн улмаас харилцан няцаах болно.

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

C C C (C C C).

Графит. Бал чулуунд бүх нүүрстөрөгчийн атомууд нь s-, px- болон pz-орбиталуудыг ашиглан гурван хөрш С-тэй 3 холбоо үүсгэдэг (Зураг 7б). Энэ нь бид sp2 эрлийзжилттэй гэсэн үг бөгөөд үүнд холболтын тэнхлэг хоорондын өнцөг нь 120 ° -тай тэнцүү байна. Тиймээс дөрвөн атомын фрагментийг төлөөлдөг хавтгай гурвалжин(9-р зургийг үз). Гурвалжин хэсгүүд нь хоорондоо нийлж, зургаан өнцөгтөөс бүрдэх хавтгай давхаргыг өгдөг бөгөөд тэдгээрийн өнцөг нь яг 120 ° байна.

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

Ерөнхийдөө бал чулууны 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 байдаг тул бал чулууг маш амархан хальслах боломжтой. Ялангуяа цаасан дээр дарахад саарал ул мөр нь үлддэг. Тиймээс бал чулуу (түүний нэрийг Герман хэлнээс орчуулсан) гэсэн үг

"бичих" гэж нэрлэдэг) нь харандаа үйлдвэрлэх, мөн технологид үрэлтийн хэсгүүдийн хооронд хатуу тосолгооны материал болгон ашигладаг.

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

Сүүлийн үед шинэ энгийн бодис С-г олж авсан:

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

(жишээ нь, "бөмбөлөг" C60 эсвэл C70-аас бүрддэг) гэх мэт. Тэд бүгдээрээ графит шиг гурвалжнаас бүтээгдсэн боловч хавтгай биш, учир нь тэдгээрийн доторх С атомууд нь тойрог замын зөвхөн sp2 эрлийзжилттэй 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-) нь дөрвөн хөрш С атомын давхцалд оролцдог.Энэ нь бидэнд sp3 эрлийзжилт (Зураг 7в) байгаа гэсэн үг бөгөөд холболтын хоорондох өнцөг нь ≈ байна. 109 0, ийм байдлаар холбогдсон нүүрстөрөгчийн таван атом нь тетраэдр үүсгэдэг, өөрөөр хэлбэл. эзэлхүүн хэлбэр.

Алмазан дахь С атом бүр (гадаргуугаас бусад) дөрвөн холбоотой байдгийн үр дүнд тетраэдрүүд хоорондоо зөвхөн химийн холбоогоор холбогддог бөгөөд иймээс үүсдэг. тогтвортой зохицуулалтсараалжтай. Тэгээд -С бондоос хойш аль болох удаан эдэлгээтэй(зөвхөн Н2 молекулд илүү хүчтэй гэдгийг санаарай), үр дүнд нь алмаз байдаг хамгийн хатуу бодисДэлхий дээр алдартай (арабаар түүний нэр нь "хамгийн хэцүү" гэсэн утгатай).

Ийм өндөр хатуулагтай учраас алмазыг үйлдвэрлэлд ашиглах нь тоног төхөөрөмжийн хүч чадал, ашиглалтын хугацааг 2-3 дахин нэмэгдүүлдэг. 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 чулуунд хэт өндөр даралт үзүүлэх бөгөөд энэ нь бал чулууны давхаргыг маш ихээр ойртуулж, тэдгээрийн хооронд холболт үүсдэг (py-орбиталуудыг давхцуулах замаар).

Энэ тохиолдолд sp2 - эрлийзжилт нь sp3 - болж хувирдаг тул давхаргат торыг солино. зохицуулалт(үр дүнд нь цахилгаан дамжуулах чанар ба "будалт" шинж чанар алга болдог), i.e. алмаз үүсдэг. Энэ нь бодит мэт хатуу боловч гадна талаасаа сонирхол татахуйц биш юм (бал чулууны хольцтой учраас). Тиймээс гоёл чимэглэлд зөвхөн байгалийн алмааз тохиромжтой байдаг. Тэдний хамгийн том нь 600 гр жинтэй.

Бие даасан химийн элементийн хувьд цахиур нь зөвхөн 1825 онд хүн төрөлхтөнд мэдэгдэв. Энэ нь мэдээжийн хэрэг цахиурын нэгдлүүдийг маш олон газарт ашиглахад саад болоогүй тул элемент ашиглаагүй газруудыг жагсаахад хялбар болно. Энэ нийтлэлд цахиурын физик, механик болон ашигтай химийн шинж чанарууд, түүний нэгдлүүд, хэрэглээ, мөн цахиур нь ган болон бусад металлын шинж чанарт хэрхэн нөлөөлдөг талаар ярих болно.

Эхлээд цахиурын ерөнхий шинж чанарыг авч үзье. Дэлхийн царцдасын массын 27.6-29.5% нь цахиур юм. Далайн усанд элементийн агууламж нэлээд их байдаг - 3 мг / л хүртэл.

Литосфер дэх элбэг дэлбэг байдлын хувьд цахиур нь хүчилтөрөгчийн дараа хоёрдугаарт ордог. Гэсэн хэдий ч түүний хамгийн алдартай хэлбэр болох цахиур нь давхар исэл бөгөөд түүний шинж чанар нь ийм өргөн хэрэглээний үндэс болсон юм.

Энэ видео нь цахиур гэж юу болохыг танд хэлэх болно.

Үзэл баримтлал ба онцлог

Цахиур нь металл биш боловч өөр өөр нөхцөлд хүчиллэг болон үндсэн шинж чанарыг харуулж чаддаг. Энэ нь ердийн хагас дамжуулагч бөгөөд цахилгааны инженерчлэлд маш өргөн хэрэглэгддэг. Физик болон химийн шинж чанар нь түүний аллотроп төлөв байдлаас ихээхэн хамаардаг. Ихэнхдээ тэд талст хэлбэртэй байдаг, учир нь түүний чанар нь үндэсний эдийн засагт илүү их эрэлт хэрэгцээтэй байдаг.

• Цахиур бол хүний ​​биеийн үндсэн макро элементүүдийн нэг юм. Түүний дутагдал нь ясны эд, үс, арьс, хумсны байдалд сөргөөр нөлөөлдөг. Үүнээс гадна цахиур нь дархлааны тогтолцооны үйл ажиллагаанд нөлөөлдөг.
• Анагаах ухаанд элемент, эс тэгвээс түүний нэгдлүүд анхны хэрэглээгээ яг энэ хүчин чадлаараа олсон. Цахиураар бүрсэн худгийн ус цэвэрхэн байснаас гадна халдварт өвчнийг тэсвэрлэхэд сайнаар нөлөөлсөн. Өнөөдөр цахиур агуулсан нэгдлүүд нь сүрьеэ, атеросклероз, үе мөчний үрэвслийн эсрэг эмийн үндэс болдог.
• Ерөнхийдөө металл бус нь бага идэвхжилтэй боловч цэвэр хэлбэрээр нь олоход хэцүү байдаг. Энэ нь агаарт давхар ислийн давхаргаар хурдан идэвхгүй болж, хариу үйлдэл үзүүлэхээ больсонтой холбоотой юм. Халах үед химийн идэвхжил нэмэгддэг. Үүний үр дүнд хүн төрөлхтөн өөрөөсөө илүү материйн нэгдлүүдийг илүү сайн мэддэг болсон.

Тиймээс цахиур нь бараг бүх металл - силицидтэй хайлш үүсгэдэг. Эдгээр нь бүгд галд тэсвэртэй, хатуулаг шинж чанартай бөгөөд зохих газруудад ашиглагддаг: хийн турбин, зуухны халаагуур.

Металл бусыг Д.И.Менделеевийн хүснэгтийн 6-р бүлэгт нүүрстөрөгч, германий хамт байрлуулсан нь эдгээр бодисуудтай тодорхой нийтлэг шинж чанартай болохыг харуулж байна. Тиймээс нүүрстөрөгчтэй нийтлэг зүйл нь органик төрлийн нэгдлүүд үүсгэх чадвар юм. Үүний зэрэгцээ цахиур нь германий нэгэн адил нийлэгжүүлэхэд хэрэглэгддэг зарим химийн урвалд металын шинж чанарыг харуулж чаддаг.

Давуу болон сул талууд

Цахиур нь үндэсний эдийн засагт ашиглах үүднээс бусад аливаа бодисын нэгэн адил тодорхой ашигтай эсвэл тийм ч ашигтай бус шинж чанартай байдаг. Эдгээр нь ашиглалтын талбайг яг нарийн тодорхойлоход чухал ач холбогдолтой.

• Бодисын чухал давуу тал нь түүний чанар юм олдоц. Байгалийн хувьд энэ нь чөлөөт хэлбэрээр олддоггүй нь үнэн боловч цахиур үйлдвэрлэх технологи нь эрчим хүч зарцуулдаг хэдий ч тийм ч төвөгтэй биш юм.
• Хоёр дахь хамгийн чухал давуу тал бол олон нэгдлүүд үүсэхер бусын ашигтай шинж чанартай. Үүнд силан, силицид, диоксид, мэдээжийн хэрэг, олон төрлийн силикатууд орно. Цахиур ба түүний нэгдлүүдийн нарийн төвөгтэй хатуу уусмал үүсгэх чадвар нь бараг хязгааргүй бөгөөд энэ нь шил, чулуу, керамикийн олон төрлийн өөрчлөлтийг эцэс төгсгөлгүй авах боломжийг олгодог.
• Хагас дамжуулагчийн шинж чанарметалл бус нь түүнийг цахилгаан ба радио инженерийн суурь материал болгон байрлуулдаг.
• Төмөр бус юм хоргүй, энэ нь аль ч салбарт ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд үүний зэрэгцээ технологийн процессыг болзошгүй аюултай процесс болгон хувиргадаггүй.

Материалын сул талууд нь зөвхөн сайн хатуулагтай харьцангуй эмзэг байдлыг агуулдаг. Цахиур нь даацын байгууламжид ашиглагддаггүй боловч энэ хослол нь талстуудын гадаргууг зохих ёсоор боловсруулах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь багаж хэрэгсэл хийхэд чухал ач холбогдолтой юм.

Одоо цахиурын үндсэн шинж чанаруудын талаар ярилцъя.

Шинж чанар ба шинж чанарууд

Талст цахиурыг үйлдвэрлэлд ихэвчлэн ашигладаг тул түүний шинж чанарууд нь илүү чухал бөгөөд техникийн үзүүлэлтүүдэд өгөгдсөн байдаг. Бодисын физик шинж чанар нь дараах байдалтай байна.

• хайлах цэг - 1417 С;
• Буцлах цэг - 2600С;
• нягт нь 2.33 г/куб. см, энэ нь эмзэг байдлыг илтгэнэ;
• Дулааны багтаамж, дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь хамгийн цэвэр дээж дээр ч тогтмол байдаггүй: 800 Дж / (кг К), эсвэл 0.191 кал / (г градус) ба 84-126 Вт / (м К), эсвэл 0.20-0, 30 кал/(см·сек·град) тус тус;
• хэт улаан туяаны оптикт ашигладаг урт долгионы хэт улаан туяанд ил тод;
• диэлектрик тогтмол - 1.17;
• Mohs масштабын хатуулаг - 7.

Төмөр бус материалын цахилгаан шинж чанар нь хольцоос ихээхэн хамаардаг. Аж үйлдвэрт энэ функцийг хүссэн төрлийн хагас дамжуулагчийг модуляцлах замаар ашигладаг. Хэвийн температурт цахиур нь хэврэг байдаг боловч 800 С-ээс дээш халах үед хуванцар деформаци үүсэх боломжтой.

Аморф цахиурын шинж чанар нь гайхалтай ялгаатай: энэ нь өндөр гигроскоптой бөгөөд ердийн температурт ч илүү идэвхтэй урвалд ордог.

Цахиурын бүтэц, химийн найрлага, мөн шинж чанарыг доорх видеон дээр авч үзнэ.

Найрлага ба бүтэц

Цахиур нь хоёр аллотроп хэлбэрээр байдаг бөгөөд тэдгээр нь хэвийн температурт адилхан тогтвортой байдаг.

• Болорхар саарал нунтаг хэлбэртэй байна. Уг бодис хэдийгээр алмаз шиг болор тортой ч атомуудын хоорондын хэт урт холбооноос болж эмзэг байдаг. Түүний хагас дамжуулагч шинж чанар нь сонирхол татдаг.
• Маш өндөр даралттай үед та авч болно зургаан өнцөгт 2.55 г/куб нягттай өөрчлөлт. см.Гэхдээ энэ үе шат нь практик ач холбогдлыг хараахан олж чадаагүй байна.
• Аморф- бор хүрэн нунтаг. Кристал хэлбэрээс ялгаатай нь энэ нь илүү идэвхтэй урвалд ордог. Энэ нь эхний хэлбэрийн идэвхгүй байдлаас биш, харин агаарт бодис нь давхар ислийн давхаргаар бүрхэгдсэнтэй холбоотой юм.

Үүнээс гадна бодисыг бүрдүүлдэг цахиурын болорын хэмжээтэй холбоотой өөр төрлийн ангиллыг харгалзан үзэх шаардлагатай. Мэдэгдэж байгаагаар болор тор нь зөвхөн атомуудын дарааллыг төдийгүй эдгээр атомуудын бүрдүүлдэг бүтцийг урт хугацааны дараалал гэж нэрлэдэг. Энэ нь том байх тусам бодис нь шинж чанараараа илүү нэгэн төрлийн байх болно.

• Нэг талст– дээж нь нэг болор. Түүний бүтэц нь хамгийн дээд цэгцтэй, шинж чанар нь нэгэн төрлийн, урьдчилан таамаглах боломжтой байдаг. Энэ бол цахилгаан инженерчлэлд хамгийн их эрэлт хэрэгцээтэй материал юм. Гэсэн хэдий ч үүнийг олж авах үйл явц нь нарийн төвөгтэй бөгөөд өсөлтийн хурд бага байдаг тул энэ нь хамгийн үнэтэй зүйлийн нэг юм.
• Олон талст– дээж нь хэд хэдэн том талст ширхэгээс бүрдэнэ. Тэдгээрийн хоорондох хил хязгаар нь нэмэлт согогийн түвшинг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь дээжийн хагас дамжуулагчийн гүйцэтгэлийг бууруулж, илүү хурдан элэгдэлд хүргэдэг. Олон талстыг ургуулах технологи нь илүү энгийн тул материал нь хямд байдаг.
• Поликристалл– бие биенээсээ санамсаргүй байдлаар байрладаг олон тооны мөхлөгүүдээс бүрдэнэ. Энэ бол микроэлектроник болон нарны энергид ашиглагддаг үйлдвэрлэлийн цахиурын хамгийн цэвэр төрөл юм. Олон талст болон нэг талстыг ургуулах түүхий эд болгон ихэвчлэн ашигладаг.
• Аморф цахиур нь энэ ангилалд тусдаа байр суурь эзэлдэг. Энд атомуудын дарааллыг зөвхөн хамгийн богино зайд хадгалдаг. Гэсэн хэдий ч цахилгаан инженерчлэлд энэ нь нимгэн хальс хэлбэрээр ашиглагдаж байна.

Металл бус үйлдвэрлэл

Цэвэр цахиурыг олж авах нь түүний нэгдлүүдийн идэвхгүй байдал, ихэнх нь хайлах температур өндөр байдаг тул тийм ч хялбар биш юм. Аж үйлдвэрийн хувьд тэд ихэвчлэн давхар исэлээс нүүрстөрөгчийг бууруулах арга хэрэглэдэг. Урвалыг нуман зууханд 1800 С-ийн температурт явуулдаг.Ингэж 99,9%-ийн цэвэршилттэй металл бус металлыг авдаг бөгөөд энэ нь түүнийг ашиглахад хангалтгүй юм.

Үүссэн материалыг хлоржуулж, хлорид ба гидрохлорид үүсгэдэг. Дараа нь нэгдлүүдийг бүх боломжит аргаар хольцоос цэвэрлэж, устөрөгчөөр багасгадаг.

Мөн бодисыг магнийн силицид авах замаар цэвэршүүлж болно. Цахиур нь давсны хүчил эсвэл цууны хүчилд өртдөг. Силаныг олж авдаг бөгөөд сүүлийнх нь янз бүрийн аргаар цэвэршүүлдэг - сорбци, залруулга гэх мэт. Дараа нь силаныг 1000 С-ийн температурт устөрөгч, цахиур болгон задалдаг.Энэ тохиолдолд 10 -8 -10 -6% -ийн хольцын фракцтай бодисыг олж авна.

Бодисын хэрэглээ

Аж үйлдвэрийн хувьд металл бус бодисын электрофизик шинж чанар нь хамгийн их сонирхол татдаг. Түүний нэг талст хэлбэр нь шууд бус цоорхойтой хагас дамжуулагч юм. Түүний шинж чанарыг хольцоор тодорхойлдог бөгөөд энэ нь тодорхой шинж чанартай цахиурын талстыг авах боломжтой болгодог. Тиймээс бор, индий нэмснээр нүх дамжуулах чадвартай болор, фосфор эсвэл хүнцэл оруулснаар электрон дамжуулалттай болор ургах боломжтой болдог.

• Цахиур нь орчин үеийн цахилгааны инженерийн үндэс суурь болж өгдөг. Үүнээс транзистор, фотоэлел, нэгдсэн хэлхээ, диод гэх мэтийг хийдэг. Түүгээр ч зогсохгүй төхөөрөмжийн ажиллагааг бараг үргэлж зөвхөн гадаргуугийн гадаргуугийн давхаргаар тодорхойлдог бөгөөд энэ нь гадаргууг боловсруулахад маш тодорхой шаардлагыг тодорхойлдог.
• Металлургийн салбарт техникийн цахиурыг хайлшийн хувиргагч болгон ашигладаг - энэ нь илүү их хүч чадал өгдөг, жишээлбэл, цутгамал төмрийн үйлдвэрлэлд бүрэлдэхүүн хэсэг болгон исэлдүүлэгч бодис болгон ашигладаг.
• Хэт цэвэр, цэвэршүүлсэн металлургийн материалууд нь нарны энергийн үндэс суурь болдог.
• Төмөр бус давхар исэл нь байгальд янз бүрийн хэлбэрээр байдаг. Түүний болор сортууд - опал, оникс, карнелиан, аметист, рок болор нь үнэт эдлэлд байр сууриа олсон. Гаднах төрхөөрөө тийм ч сонирхол татахуйц биш өөрчлөлтүүд - цахиур, кварц - металлурги, барилга, радио электроникийн салбарт ашиглагддаг.
• Металл бус нүүрстөрөгчтэй карбидын нэгдэл нь металлурги, багаж хэрэгсэл, химийн үйлдвэрт ашиглагддаг. Энэ нь өргөн зурвасын хагас дамжуулагч бөгөөд өндөр хатуулагтай - Mohs масштабаар 7, хүч чадал нь түүнийг зүлгүүрийн материал болгон ашиглах боломжийг олгодог.
• Силикатууд - өөрөөр хэлбэл цахиурын хүчлийн давс. Тогтворгүй, температурын нөлөөн дор амархан задардаг. Тэдний гайхалтай онцлог нь олон тооны, олон төрлийн давс үүсгэдэг. Гэхдээ сүүлийнх нь шил, керамик, вааран эдлэл, болор гэх мэтийг үйлдвэрлэх үндэс суурь болдог. Орчин үеийн барилгын ажил нь янз бүрийн силикатууд дээр суурилдаг гэж бид баттай хэлж чадна.
• Шил нь энд хамгийн сонирхолтой тохиолдлыг төлөөлдөг. Үүний үндэс нь алюминосиликатууд боловч бусад бодисын өчүүхэн хольц - ихэвчлэн оксидууд нь материалд маш олон янзын шинж чанар, түүний дотор өнгө өгдөг. -, шавар, шаазан нь үнэндээ ижил томъёотой боловч бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харьцаа өөр, олон янз байдал нь бас гайхалтай юм.
• Металл бус нь өөр нэг чадвартай: цахиурын атомын урт гинж хэлбэрээр нүүрстөрөгч шиг нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Ийм нэгдлүүдийг цахиурын органик нэгдлүүд гэж нэрлэдэг. Тэдний хэрэглээний хамрах хүрээ нь тийм ч сайн мэддэггүй - эдгээр нь силикон, чигжээс, тосолгооны материал гэх мэт.

Цахиур бол маш түгээмэл элемент бөгөөд үндэсний эдийн засгийн олон салбарт ер бусын чухал ач холбогдолтой юм. Түүнээс гадна, зөвхөн бодис нь өөрөө төдийгүй түүний бүх төрөл бүрийн, олон тооны нэгдлүүдийг идэвхтэй ашигладаг.

Энэ видео нь цахиурын шинж чанар, хэрэглээний талаар танд хэлэх болно.

Цахиурын тодорхойлолт ба шинж чанар

Цахиур - элемент, дөрөв дэх бүлэг, элементүүдийн хүснэгтийн гурав дахь үе. Атомын дугаар 14. Цахиурын томъёо- 3s2 3p2. Энэ нь 1811 онд элемент гэж тодорхойлогдсон бөгөөд 1834 онд өмнөх "сицили" биш харин Оросын "цахиур" гэсэн нэрийг авсан. 1414ºС-т хайлж, 2349ºС-т буцалгана.

Энэ нь молекулын бүтэцтэй төстэй боловч хатуулаг нь түүнээс доогуур байдаг. Маш эмзэг, халах үед (дор хаяж 800º C) хуванцар болно. Хэт улаан туяаны цацраг бүхий тунгалаг. Нэг талст цахиур нь хагас дамжуулагч шинж чанартай байдаг. Зарим шинж чанарын дагуу цахиурын атомнүүрстөрөгчийн атомын бүтэцтэй төстэй. Цахиурын электронууднүүрстөрөгчийн бүтэцтэй ижил валентын тоотой байна.

Ажилчид цахиурын шинж чанардоторх тодорхой агуулгын агуулгаас хамаарна. Цахиур нь өөр өөр төрлийн дамжуулалттай байдаг. Ялангуяа эдгээр нь "нүх" ба "цахим" төрөл юм. Эхнийхийг авахын тулд борыг цахиурт нэмнэ. Хэрэв та нэмбэл фосфор, цахиурхоёр дахь төрлийн дамжуулагчийг олж авдаг. Хэрэв цахиурыг бусад металлуудтай хамт халаавал "силицид" гэж нэрлэгддэг тусгай нэгдлүүд үүсдэг. магнийн цахиур«.

Электроникийн хэрэгцээнд ашигладаг цахиурыг үндсэндээ дээд давхаргын шинж чанараар үнэлдэг. Тиймээс тэдний чанарт онцгой анхаарал хандуулах шаардлагатай бөгөөд энэ нь ерөнхий гүйцэтгэлд шууд нөлөөлдөг. Үйлдвэрлэсэн төхөөрөмжийн ажиллагаа нь тэдгээрээс хамаарна. Цахиурын дээд давхаргын хамгийн хүлээн зөвшөөрөгдсөн шинж чанарыг олж авахын тулд тэдгээрийг янз бүрийн химийн аргаар боловсруулж эсвэл цацрагаар эмчилдэг.

Нийлмэл "хүхэр-цахиур"ус, хүчилтөрөгчтэй амархан харьцдаг цахиурын сульфид үүсгэдэг. Хүчилтөрөгчтэй урвалд ороход 400ºС-ээс дээш температурт энэ нь гарч ирдэг цахиур.Үүнтэй ижил температурт хлор, иод, түүнчлэн бромтой урвалд орох боломжтой бөгөөд энэ үед дэгдэмхий бодисууд - тетрахалидууд үүсдэг.

Цахиур ба устөрөгчийг шууд харьцах замаар нэгтгэх боломжгүй, үүний тулд шууд бус аргууд байдаг. 1000ºC температурт азот, бортой урвалд орох боломжтой бөгөөд үүний үр дүнд цахиурын нитрид ба борид үүсдэг. Үүнтэй ижил температурт цахиурыг нүүрстөрөгчтэй хослуулснаар үйлдвэрлэх боломжтой цахиурын карбид, "карборунд" гэж нэрлэгддэг. Энэ найрлага нь хатуу бүтэцтэй, химийн идэвхжил нь удаан байдаг. Зүлгүүр болгон ашигладаг.

-тай холбогдуулан төмөр, цахиуртусгай хольц үүсгэдэг бөгөөд энэ нь ферросиликон керамик үйлдвэрлэдэг эдгээр элементүүдийг хайлуулах боломжийг олгодог. Түүнээс гадна хайлах цэг нь тус тусад нь хайлснаас хамаагүй бага байдаг. 1200ºС-ээс дээш температурт үүсэх цахиурын исэл, мөн тодорхой нөхцөлд энэ нь гарч ирдэг цахиурын гидроксид. Цахиурыг сийлбэрлэхдээ усанд суурилсан шүлтлэг уусмалыг ашигладаг. Тэдний температур хамгийн багадаа 60ºС байх ёстой.

Цахиурын ордууд ба уул уурхайн

Элемент нь манай гараг дээр хамгийн элбэг байдаг хоёрдугаарт ордог бодис. Цахиурдэлхийн царцдасын эзлэхүүний бараг гуравны нэгийг бүрдүүлдэг. Зөвхөн хүчилтөрөгч илүү түгээмэл байдаг. Энэ нь үндсэндээ цахиурын давхар ислийг агуулсан цахиураар илэрхийлэгддэг. Цахиурын давхар ислийн үндсэн деривативууд нь цахиур, төрөл бүрийн элс, кварц, талбайн . Тэдний дараа цахиурын силикат нэгдлүүд гарч ирдэг. Цахиурын хувьд уугуул байдал нь ховор үзэгдэл юм.

Цахиурын хэрэглээ

Цахиур, химийн шинж чанартүүний хэрэглээний хамрах хүрээг тодорхойлдог бөгөөд хэд хэдэн төрөлд хуваагддаг. Бага хэмжээний цэвэр цахиурыг металлургийн хэрэгцээнд ашигладаг: жишээлбэл, нэмэлт бодисуудад хөнгөн цагаан, цахиуртүүний шинж чанарыг идэвхтэй өөрчилдөг, исэлдүүлэгч гэх мэт. Энэ нь металлын шинж чанарыг нэмэх замаар идэвхтэй өөрчилдөг нэгдэл. Цахиуртэдгээрийг хайлуулж, ажлыг өөрчилдөг шинж чанар, цахиурМаш бага хэмжээ нь хангалттай.

Түүнчлэн өндөр чанартай деривативуудыг түүхий цахиур, тухайлбал моно болон поликристалл цахиур, мөн органик цахиураас үйлдвэрлэдэг - эдгээр нь силикон ба төрөл бүрийн органик тос юм. Мөн цементийн үйлдвэрлэл, шилний үйлдвэрлэлд ч хэрэглээгээ олсон. Энэ нь тоосгоны үйлдвэрлэлийг тойрсонгүй, шаазан үйлдвэрлэдэг үйлдвэрүүд ч үүнгүйгээр хийж чадахгүй.

Цахиур нь засварын ажилд хэрэглэгддэг алдартай силикат цавууны нэг хэсэг бөгөөд өмнө нь илүү практик орлуулагч гарч ирэх хүртэл оффисын хэрэгцээнд ашиглагддаг байсан. Зарим пиротехникийн бүтээгдэхүүнд мөн цахиур агуулагддаг. Үүнээс устөрөгч болон төмрийн хайлшийг задгай агаарт гаргаж авах боломжтой.

Илүү сайн чанарыг юунд ашигладаг вэ? цахиур? ХавтсуудНарны батерейнд мөн цахиур агуулагддаг бөгөөд байгалиасаа техникийн бус. Эдгээр хэрэгцээг хангахын тулд хамгийн тохиромжтой цэвэршилттэй цахиур эсвэл хамгийн багадаа хамгийн өндөр цэвэршилттэй техникийн цахиур шаардлагатай.

Гэж нэрлэдэг "электрон цахиур"бараг 100% цахиур агуулсан, илүү сайн гүйцэтгэлтэй. Тиймээс хэт нарийн электрон төхөөрөмж, нарийн төвөгтэй микро схемийг үйлдвэрлэхэд илүүд үздэг. Тэдний үйлдвэрлэл нь өндөр чанартай үйлдвэрлэл шаарддаг хэлхээ, цахиурүүний төлөө зөвхөн хамгийн дээд ангилал л явах ёстой. Эдгээр төхөөрөмжүүдийн ажиллагаа нь хэр их байгаагаас хамаарна цахиур агуулсанхүсээгүй хольц.

Цахиур нь байгальд чухал байр суурь эзэлдэг бөгөөд ихэнх амьд биетүүдэд үүнийг байнга шаарддаг. Тэдний хувьд энэ нь булчингийн тогтолцооны эрүүл мэндэд маш чухал ач холбогдолтой тул барилгын нэг төрлийн бүтэц юм. Өдөр бүр хүн 1 г хүртэл шингээнэ цахиурын нэгдлүүд.

Цахиур хортой байж болох уу?

Тиймээ, цахиурын давхар исэл нь тоосжилтод маш их өртөмтгий байдаг. Энэ нь биеийн салст бүрхэвчийг цочроох нөлөөтэй бөгөөд уушгинд идэвхтэй хуримтлагдаж, силикоз үүсгэдэг. Энэ зорилгоор цахиурын элементүүдийг боловсруулахтай холбоотой үйлдвэрлэлд амьсгалын аппаратыг заавал хэрэглэх шаардлагатай. Цахиурын дутуу ислийн тухайд тэдний оршихуй онцгой чухал юм.

Цахиурын үнэ

Харилцаа холбооноос эхлээд компьютерийн технологи хүртэлх орчин үеийн бүх электрон технологи нь хагас дамжуулагч шинж чанарыг ашиглан цахиурын хэрэглээнд суурилдаг гэдгийг та мэднэ. Түүний бусад аналогийг бага хэмжээгээр ашигладаг. Цахиур болон түүний деривативуудын өвөрмөц шинж чанарууд нь олон жилийн турш өрсөлдөгчгүй хэвээр байна. 2001 онд үнэ буурсан ч цахиур, борлуулалтхурдан хэвийн байдалдаа орсон. Мөн аль хэдийн 2003 онд худалдааны эргэлт жилд 24 мянган тонн байсан.

Цахиурын бараг талст цэвэршилтийг шаарддаг хамгийн сүүлийн үеийн технологийн хувьд түүний техникийн аналогууд тохиромжгүй байдаг. Мөн түүний нарийн төвөгтэй цэвэрлэгээний системээс болж үнэ нь мэдэгдэхүйц нэмэгддэг. Цахиурын олон талст хэлбэр нь илүү түгээмэл байдаг бөгөөд түүний монокристалл загвар нь эрэлт хэрэгцээ багатай байдаг. Үүний зэрэгцээ хагас дамжуулагчдад ашигладаг цахиурын эзлэх хувь нь худалдааны эргэлтийн арслангийн хувийг эзэлдэг.

Бүтээгдэхүүний үнэ нь цэвэршилт, зориулалтаас хамааран өөр өөр байдаг цахиур, худалдаж аваарайЭнэ нь нэг кг түүхий эдийг 10 центээс эхэлж, "цахим" цахиурыг 10 доллар ба түүнээс дээш үнээр авах боломжтой.