Силикатная промышленность

4.7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 571.

Производством материалов из соединений кремния занимается силикатная промышленность. Основные направления – изготовление стекла, цемента и керамики.

Свойства элемента

Кремний – твёрдый элемент тёмно-серого цвета с металлическим блеском. Проявляет свойства полупроводника. В природе находится в составе песка, кварца, глины.

В реакциях с металлами кремний выполняет функцию окислителя (принимает электроны), с неметаллами – восстановителя (отдаёт электроны). При обычных условиях кремний реагирует только с фтором. С остальными веществами взаимодействует при нагревании.

Кремний образует сложные вещества:

оксиды SiO и SiO₂;
простые соли – хлорид (SiCl₄), нитрид (Si₃N₄), карбид SiC, силициды (Mg₂Si, CsSi₈, Cu₈Si);
кислородные соли (Na₂SiO₃).

Взаимодействуя с углеродом, кремний образует карборунд или карбид. Это вещество близкое по твёрдости алмазу. В промышленности используются силикаты – соли кремниевых кислот. Кремниевые кислоты весьма слабые и неустойчивые. Водород легко вытесняется 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 используют в составе песка (SiO₂), глины и других природных материалов для изготовления прочных материалов – цемента, стекла, керамики. В таблице кратко описаны изготовление и использование материалов.

Материал	Сырьё	Использование
Стекло (Na₂O ∙ CaO ∙ 6SiO₂)	Сода, известняк, белый песок. Сырьё спекают в специальных печах. Процесс состоит из трёх этапов: – SiO₂ + Na₂CO₃ → Na₂SiO₃ + CO₂↑; – SiO₂ + CaCO₃ → CaSiO₃ + CO₂↑; – Na₂SiO₃ + CaSiO₃ + 4SiO₂ → Na₂O ∙ CaO ∙ 6SiO₂. Могут добавляться дополнительные соединения для придания прочности или, наоборот, пластичности и хрупкости. Например, поташ К₂СО₃, добавленный вместо соды, делает стекло жаропрочным. Добавление оксидов придаёт стеклу окраску: CoO – синюю, Cr₂O₃ – зелёную, MnO₂ – красную	Изготовление стеклянных листов для окон, нитей для оптоволокна, посуды
Керамика	Глина, состоящая из кристаллов каолинита Al₂O₃ ∙ 2SiO₂ ∙ 2Н₂О. Сначала глину готовят для формовки, смешивая её с водой. Затем придают форму изделиям, обсушивают и обжигают	Производство кафеля, кирпичей, посуды
Цемент	Глина, известняк. Получившуюся после спекания массу размалывают в порошок, который при смешивании с водой образует цемент	Изготовление строительного материала – щебня, бетона, железобетона

Кремний используется в производстве фотоэлементов, транзисторов, диодов, микросхем. Элемент добавляют при производстве стали для повышения прочности.

Что мы узнали?

Из урока химии 9 класса узнали об особенностях кремния и его соединений, а также о производстве материалов на основе кремния. Кремний в природе находится в составе песка, глины, известняка. Эти природные материалы используются в качестве сырья для изготовления стекла, цемента, керамики. Кремний также применяется в производстве электроники и электротехники.