Силикатная промышленность производит материалы из соединений кремния. Основные направления – производство стекла, цемента и керамики.
Свойства элемента
Кремний – твердый элемент темно-серого цвета с металлическим блеском. Показывает свойства полупроводника. В природе он встречается в песке, кварце и глине.
В реакциях с металлами кремний выступает как окислитель (принимает электроны), а в реакциях с неметаллами — как восстановитель (отдает электроны). В обычных условиях кремний реагирует только с фтором. При нагревании взаимодействует с другими веществами.
Кремний образует сложные вещества:
- оксиды SiO и SiO2;
- простые соли – хлорид (SiCl4), нитрид (Si3N4), карбид SiC, силициды (Mg2Si, CsSi8, Cu8Si);
- кислородные соли (Na2SiO3).
При взаимодействии с углеродом кремний образует карборунд или карбид. Это вещество по твердости близко к алмазу. В промышленности применяют силикаты – соли кремниевых кислот. Кремниевые кислоты очень слабы и нестабильны. Водород легко заменяется металлами. В результате образуются прочные кристаллические вещества.
Из кислот кремний реагирует только с плавиковой кислотой HF. Кроме того, элемент не реагирует непосредственно с водородом. Гидроксид Si(OH)4 в свободном виде неустойчив и быстро превращается в кислоту за счёт потери воды.
Виды производства
Кремний используется в песке (SiO2), глине и других природных материалах для изготовления прочных материалов — цемента, стекла, керамики. В таблице кратко описано производство и использование материалов.
|
Материал |
Сырье |
Использовать |
|
Стекло (Na2O ∙ CaO ∙ 6SiO2) |
Сода, известняк, белый песок. Сырье спекается в специальных печах. Процесс состоит из трёх этапов: – SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2↑; – SiO2 + CaCO3 → CaSiO3 + CO2↑; – Na2SiO3 + CaSiO3 + 4SiO2 → Na2O ∙ CaO ∙ 6SiO2. Дополнительные соединения могут быть добавлены для придания прочности или, наоборот, пластичности и хрупкости. Поташ K2CO3, добавленный вместо соды, делает стекло, например, термостойким. Добавление оксидов придает стеклу цвет: CoO – синий, Cr2O3 – зеленый, MnO2 – красный |
Производство оконных стекол, нитей для оптоволокна, посуды |
|
Керамика |
Глина, состоящая из кристаллов каолинита Al2O3 ∙ 2SiO2 ∙ 2Н2О. Сначала глину готовят к лепке, смешивая ее с водой. Затем изделия формуются, сушатся и обжигаются |
Производство плитки, кирпича, посуды |
|
Цемент |
Глина, известняк. Полученную массу после спекания измельчают в порошок, который при смешивании с водой образует цемент |
Производство строительных материалов — щебень, бетон, железобетон |
Кремний используется в производстве фотоэлементов, транзисторов, диодов, микросхем. Элемент добавляют при производстве стали для повышения прочности.
Что мы узнали?
На уроке химии в 9 классе мы узнали о свойствах кремния и его соединений, а также о производстве материалов на основе кремния. Кремний встречается в природе в песке, глине и известняке. Эти природные материалы используются в качестве сырья для производства стекла, цемента и керамики. Кремний также используется в производстве электроники и электротехники.
Комментирование закрыто