1 KRZEM JEGO ZWIĄZKI I Opracowała:Grażyna Rdzanek
2 Nazwa łacińska pochodzi od słowa SILEX co znaczy krzemień.PIERWIASTEK WYIZOLOWANY W 1823 ROKU PRZEZ SZWEDZKIEGO CHEMIKA J. J. BERZELIUSA. Nazwa łacińska pochodzi od słowa SILEX co znaczy krzemień. Nazwa polska wywodzi się od łacińskich słów lapis cremaus, co oznacza kamień dający ogień.
3 Zawartość wybranych pierwiastków w różnych formach materii (%).Pierwiastki Litosfera Woda oceaniczna Człowiek Lucerna tlen , , , ,9 krzem , , , ,009 żelazo , , , ,003 wapń , , , ,58 wodór , , , ,72 węgiel , , , ,30 azot , , , ,25
4 WYSTĘPOWANIE w stanie rodzimym nie występujew stanie związanym w postaci krzemianów, glinokrzemianów oraz wolnego tlenku krzemu IV stanowi 27% litosfery
5 Si 14 Ne 3s23p2 [ ] IV II Masa atom.28,0855 SILICIUM blok:pOkres 3 Grupa 14 Masa atom.28,0855 blok:p Si [ Ne 3s23p2 ] 14 IV II SILICIUM Elektroujemność 1,8 WĘGLOWCE
6 IZOTOPY KRZEMU 29Si 28Si 30Si 32Si 3 naturalne trwałe T1/2=160 lat92,23% 4,6% 3,1% 11 sztucznych promieniotwórczych np. 32Si T1/2=160 lat
7 KONFIGURACJA ELEKTRONOWA1s2 2s2p6 3s2p2 M L K
8 2 2 METODY OTRZYMYWANIA KRZEMU redukcja SiO2 magnezemSiO Mg Si MgO 2 2 redukcja mieszaniny piasku i rudy żelaza węglem-żelazokrzem do celów metalurgicznych termiczny rozkład SiHCl3- preparaty o wysokiej czystości
9 WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE krystaliczne ciało stałe o metalicznym połyskupierwiastek bardzo twardy i kruchy wysoka temperatura topnienia półmetal i półprzewodnik
10 BUDOWA KRYSZTAŁU KRZEMUW sieci krystalicznej krzemu występują wiązania atomowe. Atomy w sieci są rozmieszczone w takich odległościach, że ich powłoki zachodzą na siebie. ,
11 WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNEw temperaturze pokojowej mało aktywny po podgrzaniu reaguje z tlenem, metalami, zasadami Si + O SiO2 tlenek krzemu (IV) Si + 2Mg Mg2Si krzemek magnezu Si + 2NaOH Na2SiO H2 metakrzemian sodu
12 KRZEM JAKO MIKROELEMENTwystępuje w gruczołach dokrewnych-grasicy, nadnerczach i przysadce mózgowej odgrywa ważną rolę w gospodarce hormonalnej ludzi starszych obniża poziom cholesterolu we krwi wpływa na elastyczność, wygląd i zdrowie skóry, włosów i paznokci uczestniczy w tworzeniu tkanki łącznej i chrząstek
13 Produkty spożywcze bogate w krzem: Dawka krzemu z pożywieniem mg/dzień Produkty spożywcze bogate w krzem: otręby, fasola, groch, warzywa korzeniowe Zioła zawierające dużą ilość rozpuszczalnej krzemionki : skrzyp polny, pokrzywa, perz, podbiał, rdest ptasi, poziewnik Przy chorobach, szczególnie skóry, zaleca się stosowanie wewnętrzne i zewnętrzne odwarów z tych ziół.
14 Kryształy krzemu służą do produkcji:tranzystorów układów scalonych laserów diod emitujących światło ogniw słonecznych
15 Krzem stosowany też jest:jako odtleniacz do stopów miedzi jako dodatek do stali stopowych w celu polepszenia ich właściwości mechanicznych i odporności na korozje do wytwarzania detektorów fal krótkich do wytwarzania soczewek do promieni podczerwonych
16 kwarc krystobalit trydymit - KRZEMIONKA tlenek krzemu (IV) SiO2występuje w trzech odmianach polimorficznych model struktury kwarcu kwarc krystobalit trydymit -
17 DOBRZE WYKSZTAŁCONE KRYSZTAŁY KWARCUCYTRYN DOBRZE WYKSZTAŁCONE KRYSZTAŁY KWARCU AMETYST KRYSZTAŁ GÓRSKI
18 CZYSTA BEZPOSTACIOWA KRZEMIONKA TO OPAL.ODMIANA OPALU -AGAT
19 REAKCJE SiO2 z wodorotlenkiem sodu z węglem z kwasem fluorowodorowymSiO2 + HF SiF4 + H2O 4 2 z wodorotlenkiem sodu SiO NaOH Na2SiO3 + H2O 2 z węglem SiO2 + C Si + CO2
20 glin gleb skał (granity, gnejsy) piaskuKRZEMIONKA JEST PODSTAWOWYM SKŁADNIKIEM: glin gleb skał (granity, gnejsy) piasku
21 schemat ułożenia atomów w stanie szklistymStopiony SiO2 po szybkim oziębieniu zastyga w sztywną bezpostaciową masę-szkło kwarcowe. schemat ułożenia atomów w stanie szklistym Struktura szkła kwarcowego wg. Zachariasena
22 SZKŁA KRZEMIANOWE szkło sodowo-wapniowe Na2O . CaO . 6 SiO2 to szkło okienne szkło potasowo-ołowiowe to tzw. szkło kryształowe i optyczne szkło flint szkło jenajskie to szkło trudnotopliwe np. Pyrex, Duran, Supremax
23 Szkła otrzymywane w technice „ zol-żel”Technika „zol-żel”polega na syntezie szkieł poprzez reakcje chemiczne w temperaturach zbliżonych do pokojowej. układ PbO2 /SiO2 stosowany jest w światłowodach układ ZnO/SiO2 stosowany jest w dyskach optycznych ROM układ TiO2/SiO2 stosowany jest w laserach i koncentratorach światła słonecznego
24 SiO2.H2O H2SiO3 SiO2 . 2H2O H4SiO4 KWASY KRZEMOWE Kwas metakrzemowyKwas ortokrzemowy 2 SiO2 .H2O H2Si2O5 Kwas metadwukrzemowy
25 6 2 6 Ciekawe nieorganiczne związki krzemu SiO2 + C + N2 Si3N4 + COazotek krzemu Si3N4 związek o twardości diamentu i znacznej odporności chemicznej stosowany do konstrukcji ceramicznych silników samochodowych i turbin gazowych SiO C N Si3N CO kat 6 2 6 T
26 SiO2 + C SiC + CO 3 2 WĘGLIK KRZEMU SiCtechniczny SiC KARBORUND –substancja bardzo twarda(9,5-9,7 w skali Mohra), należąca do beztlenkowych materiałów ceramicznych, stosowana do wyrobu materiałów ściernych.
27 Czterochlorek krzemu SiCl4ciecz bezbarwna o ostrym zapachu, bardzo łatwo hydrolizuje tworząc białe dymy uwodnionego dwutlenku krzemu SiO2 oraz kwas solny. Stosowany jest w wojsku do wytwarzania zasłon dymnych.
28 Silany reagują gwałtownie z tlenem i wybuchowo z fluorowcami.Krzem tworzy z wodorem krzemowodory zwane silanami. SiH4 MONOSILAN Si2H6 DWUSILAN( krzemoetan) Silany reagują gwałtownie z tlenem i wybuchowo z fluorowcami. SiH4 + 2O SiO H2O SiH4 + Cl SiH3Cl + HCl chlorosilan
29 H3SiCl + H2O H3Si-O-SiH3 + HCl 2 2W wyniku kondensacji pochodnych chlorowych silanów otrzymuje się siloksany. H3SiCl + H2O H3Si-O-SiH HCl 2 2 Z chlorosilanów i siloksanów otrzymuje się polimery krzemoorganiczne (polisiloksany) potocznie zwane silikonami. R R R-grupa alkilowa lub aromatyczna Si O Si R R n n-liczba merów
30 Kopolimery silikonowo –organiczne mają właściwości ciekłokrystaliczne i stosowane są w elektrooptyce, magnetooptyce i termooptyce. Emulsje wodne silikonów oraz poliolefin i różnych środków sieciujących stosowane są do usuwania rysunków graffiti bez niszczenia tynków. Kompozyty organiczno-nieorganiczne zwane silseskwioksanami mają właściwości ciekłokrystaliczne i świecące.