Silīcija savienojumi, kas plaši izplatīti uz zemes, ir zināmi cilvēkiem kopš akmens laikmeta. Akmens instrumentu izmantošana darbam un medībām turpinājās vairākus gadu tūkstošus. Silīcija savienojumu izmantošana, kas saistīta ar to apstrādi – stikla ražošanu – sākās ap 3000. gadu pirms mūsu ēras. e. (Senajā Ēģiptē). Agrākais zināmais silīcija savienojums ir SiO 2 oksīds (silīcija dioksīds). 18. gadsimtā silīcija dioksīds tika uzskatīts par vienkāršu cietu vielu un tika saukts par "zemēm" (kā atspoguļots tā nosaukumā). Silīcija dioksīda sastāva sarežģītību noteica I. Ja. Pirmo reizi 1825. gadā viņš ieguva elementāru silīciju no silīcija fluorīda SiF 4, pēdējo reducējot ar kālija metālu. Jaunajam elementam tika dots nosaukums “silīcijs” (no latīņu valodas silex - krams). Krievu vārdu ieviesa G. I. Hess 1834. gadā.
Silīcija izplatība dabā. Silīcijs ir otrs visbiežāk sastopamais elements zemes garozā (pēc skābekļa), tā vidējais saturs litosfērā ir 29,5% (pēc masas). Zemes garozā silīcijam ir tāda pati galvenā loma kā ogleklim dzīvnieku un augu pasaulē. Silīcija ģeoķīmijai ir svarīga tā ārkārtīgi spēcīga saikne ar skābekli. Apmēram 12% no litosfēras ir silīcija dioksīds SiO 2 minerālu kvarca un tā šķirņu veidā. 75% litosfēras veido dažādi silikāti un aluminosilikāti (laukšpats, vizlas, amfiboli u.c.). Kopējais silīcija dioksīdu saturošo minerālu skaits pārsniedz 400.
Magmatisko procesu laikā notiek vāja Silīcija diferenciācija: tas uzkrājas gan granitoīdos (32,3%), gan ultrabāziskajos iežos (19%). Augstā temperatūrā un augstā spiedienā SiO 2 šķīdība palielinās. Iespējama arī tā migrācija ar ūdens tvaikiem, tādēļ hidrotermālo dzīslu pegmatītiem raksturīgas ievērojamas kvarca koncentrācijas, kas bieži vien ir saistītas ar rūdas elementiem (zelta-kvarca, kvarca-kasiterīta un citām dzīslām).
Silīcija fizikālās īpašības. Silīcijs veido tumši pelēkus kristālus ar metālisku spīdumu, ar seju centrētu kubiskā dimanta tipa režģi ar periodu a = 5,431 Å un blīvumu 2,33 g/cm 3 . Pie ļoti augsta spiediena tika iegūta jauna (šķiet, sešstūra) modifikācija ar blīvumu 2,55 g/cm 3. Silīcijs kūst 1417 °C un vārās 2600 °C. Īpatnējā siltumietilpība (pie 20-100 °C) 800 J/(kg K) vai 0,191 cal/(g deg); siltumvadītspēja pat tīrākajiem paraugiem nav nemainīga un ir diapazonā (25 °C) 84-126 W/(m K) vai 0,20-0,30 cal/(cm sek deg). Lineārās izplešanās temperatūras koeficients ir 2,33·10 -6 K -1, zem 120 K tas kļūst negatīvs. Silīcijs ir caurspīdīgs garo viļņu infrasarkanajiem stariem; laušanas koeficients (λ = 6 µm) 3,42; dielektriskā konstante 11.7. Silīcijs ir diamagnētisks, atomu magnētiskā jutība ir -0,13-10 -6. Silīcija cietība pēc Mosa 7.0, pēc Brinela 2.4 Gn/m2 (240 kgf/mm2), elastības modulis 109 Gn/m2 (10 890 kgf/mm2), saspiežamības koeficients 0.325·10 -6 cm2/kg. Silīcijs ir trausls materiāls; manāma plastiskā deformācija sākas temperatūrā virs 800°C.
Silīcijs ir pusvadītājs, kam ir daudz pielietojumu. Silīcija elektriskās īpašības ir ļoti atkarīgas no piemaisījumiem. Tiek pieņemts, ka silīcija īpatnējā tilpuma elektriskā pretestība istabas temperatūrā ir 2,3 · 10 3 omi · m (2,3 · 10 5 omi · cm).
Pusvadītāju silīcijam ar p tipa vadītspēju (B, Al, In vai Ga piedevas) un n-tipa (P, Bi, As vai Sb piedevām) ir ievērojami zemāka pretestība. Elektriski izmērītā joslas sprauga ir 1,21 eV pie 0 K un samazinās līdz 1,119 eV pie 300 K.
Silīcija ķīmiskās īpašības. Saskaņā ar Silīcija stāvokli Mendeļejeva periodiskajā tabulā 14 Silīcija atoma elektroni ir sadalīti pa trim apvalkiem: pirmajā (no kodola) 2 elektroni, otrajā 8, trešajā (valence) 4; elektronu apvalka konfigurācija 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. Secīgās jonizācijas potenciāli (eV): 8,149; 16.34; 33.46 un 45.13. Atomu rādiuss 1,33Å, kovalentais rādiuss 1,17Å, jonu rādiuss Si 4+ 0,39Å, Si 4- 1,98Å.
Savienojumos silīcijs (līdzīgs ogleklim) ir 4-valentais. Tomēr atšķirībā no oglekļa, silīcijam kopā ar koordinācijas skaitli 4 ir koordinācijas skaitlis 6, kas izskaidrojams ar tā atoma lielo tilpumu (šādu savienojumu piemērs ir silicofluorīdi, kas satur 2-grupu).
Silīcija atoma ķīmiskā saite ar citiem atomiem parasti tiek veikta caur hibrīda sp 3 orbitālēm, taču ir iespējams iesaistīt arī divas no tā piecām (vakantajām) 3D orbitālēm, it īpaši, ja silīcijs ir seškoordinēts. Ar zemu elektronegativitātes vērtību 1,8 (pret 2,5 ogleklim; 3,0 slāpeklim utt.), Silīcijs savienojumos ar nemetāliem ir elektropozitīvs, un šie savienojumi ir polāri. Si - O augstā saistīšanās enerģija ar skābekli, kas vienāda ar 464 kJ/mol (111 kcal/mol), nosaka tā skābekļa savienojumu (SiO 2 un silikātu) stabilitāti. Si-Si saites enerģija ir zema, 176 kJ/mol (42 kcal/mol); Atšķirībā no oglekļa, silīcijam nav raksturīga garu ķēžu un dubultsaišu veidošanās starp Si atomiem. Gaisā silīcijs ir stabils pat paaugstinātā temperatūrā, jo veidojas aizsargājoša oksīda plēve. Skābeklī tas oksidējas, sākot no 400 °C, veidojot silīcija oksīdu (IV) SiO 2. Ir zināms arī silīcija (II) oksīds SiO, stabils augstā temperatūrā gāzes veidā; ātras dzesēšanas rezultātā var iegūt cietu produktu, kas viegli sadalās plānā Si un SiO 2 maisījumā. Silīcijs ir izturīgs pret skābēm un šķīst tikai slāpekļskābes un fluorūdeņražskābes maisījumā; viegli šķīst karstos sārmu šķīdumos ar ūdeņraža izdalīšanos. Silīcijs reaģē ar fluoru istabas temperatūrā un ar citiem halogēniem, kad to karsē, veidojot savienojumus ar vispārējo formulu SiX 4 . Ūdeņradis tieši nereaģē ar silīciju, un ūdeņraža silīcija dioksīdus (silānus) iegūst, sadalot silicīdus (skatīt zemāk). Ūdeņraža silikoni ir zināmi no SiH 4 līdz Si 8 H 18 (sastāvs ir līdzīgs piesātinātajiem ogļūdeņražiem). Silīcijs veido 2 skābekli saturošu silānu grupas - siloksānus un siloksēnus. Silīcijs reaģē ar slāpekli temperatūrā virs 1000 °C Si3N4 nitrīds, kas neoksidējas gaisā pat 1200 °C, ir izturīgs pret skābēm (izņemot slāpekļskābi) un sārmiem, kā arī pret izkausētiem metāliem un sārņiem. nozīme , kas padara to par vērtīgu materiālu ķīmiskajai rūpniecībai, ugunsizturīgo materiālu ražošanai un citiem. Silīcija savienojumiem ar oglekli (silīcija karbīdu SiC) un boru (SiB 3, SiB 6, SiB 12) raksturīga augsta cietība, kā arī termiskā un ķīmiskā izturība. Silīcijs karsējot reaģē (metālu katalizatoru, piemēram, vara klātbūtnē) ar hlororganiskajiem savienojumiem (piemēram, CH 3 Cl), veidojot organosilānus [piemēram, Si(CH 3) 3 Cl], ko izmanto sintēzei. no daudziem silīcija organiskajiem savienojumiem.
Silīcijs veido savienojumus ar gandrīz visiem metāliem - silicīdus (savienojumi tikai ar Bi, Tl, Pb, Hg nav atrasti). Ir iegūti vairāk nekā 250 silicīdi, kuru sastāvs (MeSi, MeSi 2, Me 5 Si 3, Me 3 Si, Me 2 Si un citi) parasti neatbilst klasiskajām valencēm. Silicīdi ir ugunsizturīgi un cieti; Ferosilīcijs (reducētājs īpašu sakausējumu kausēšanā, sk. Ferrosakausējumi) un molibdēna silicīds MoSi 2 (elektriskie krāsns sildītāji, gāzes turbīnu lāpstiņas utt.) ir vislielākā praktiskā nozīme.
Silīcija iegūšana. Tehniskas tīrības silīciju (95-98%) iegūst elektriskā loka veidā, starp grafīta elektrodiem reducējot silīcija dioksīdu SiO 2. Saistībā ar pusvadītāju tehnoloģiju attīstību ir izstrādātas metodes tīra un ļoti tīra silīcija iegūšanai. Tam nepieciešama tīrāko sākotnējo silīcija savienojumu iepriekšēja sintēze, no kuriem silīciju iegūst, reducējot vai termiski sadalot.
Tīru pusvadītāju silīciju iegūst divos veidos: polikristālisko (reducējot SiCl 4 vai SiHCl 3 ar cinku vai ūdeņradi, termiski sadalot SiI 4 un SiH 4) un monokristālu (bez tīģeļa zonas kausēšana un monokristāla “izvilkšana” no izkausēts silīcijs - Čočraļska metode).
Silīcija pielietojums. Speciāli leģēts silīcijs tiek plaši izmantots kā materiāls pusvadītāju ierīču (tranzistori, termistori, jaudas taisngrieži, tiristori; kosmosa kuģos izmantojamie saules fotoelementi utt.) ražošanai. Tā kā silīcijs ir caurspīdīgs stariem ar viļņu garumu no 1 līdz 9 mikroniem, to izmanto infrasarkanajā optikā,
Silīcijam ir daudzveidīgs un paplašinās pielietojums. Metalurģijā silīciju izmanto izkausētajos metālos izšķīdušā skābekļa noņemšanai (deoksidācija). Silīcijs ir daudzu dzelzs un krāsaino metālu sakausējumu sastāvdaļa. Parasti silīcijs sakausējumiem palielina izturību pret koroziju, uzlabo to liešanas īpašības un palielina mehānisko izturību; tomēr augstākos līmeņos silīcijs var izraisīt trauslumu. Vissvarīgākie ir dzelzs, vara un alumīnija sakausējumi, kas satur silīciju. Arvien lielāks daudzums silīcija tiek izmantots silīcija organisko savienojumu un silicīdu sintēzei. Silīcija dioksīdu un daudzus silikātus (mālus, laukšpats, vizla, talks u.c.) apstrādā stikla, cementa, keramikas, elektriskās un citās nozarēs.
Silīcijs organismā atrodams dažādu savienojumu veidā, galvenokārt iesaistīts cieto skeleta daļu un audu veidošanā. Daži jūras augi (piemēram, kramaļģes) un dzīvnieki (piemēram, silīcija sūkļi, radiolāri) var uzkrāt īpaši lielu silīcija daudzumu, veidojot biezas silīcija (IV) oksīda nogulsnes, mirstot uz okeāna dibena. Aukstajās jūrās un ezeros tropos dominē biogēnās nogulsnes, kas bagātinātas ar silīciju. jūras - kaļķainas nogulsnes ar zemu silīcija saturu. No sauszemes augiem graudaugi, grīšļi, palmas un kosas uzkrāj daudz silīcija. Mugurkaulniekiem silīcija (IV) oksīda saturs pelnu vielās ir 0,1-0,5%. Lielākajā daudzumā silīcijs ir atrodams blīvos saistaudos, nierēs un aizkuņģa dziedzerī. Cilvēka ikdienas uzturā ir līdz 1 g silīcija. Ja gaisā ir liels silīcija (IV) oksīda putekļu saturs, tie nokļūst cilvēka plaušās un izraisa slimību – silikozi.
Silīcijs ķermenī. Silīcijs organismā atrodams dažādu savienojumu veidā, galvenokārt iesaistīts cieto skeleta daļu un audu veidošanā. Daži jūras augi (piemēram, kramaļģes) un dzīvnieki (piemēram, silīcija sūkļi, radiolāri) var uzkrāt īpaši lielu silīcija daudzumu, veidojot biezas silīcija (IV) oksīda nogulsnes, mirstot uz okeāna dibena. Aukstajās jūrās un ezeros tropos dominē biogēnās nogulsnes, kas bagātinātas ar silīciju. jūras - kaļķainas nogulsnes ar zemu silīcija saturu. No sauszemes augiem graudaugi, grīšļi, palmas un kosas uzkrāj daudz silīcija. Mugurkaulniekiem silīcija (IV) oksīda saturs pelnu vielās ir 0,1-0,5%. Lielākajā daudzumā silīcijs ir atrodams blīvos saistaudos, nierēs un aizkuņģa dziedzerī. Cilvēka ikdienas uzturā ir līdz 1 g silīcija. Ja gaisā ir liels silīcija (IV) oksīda putekļu saturs, tie nonāk cilvēka plaušās un izraisa saslimšanu ar silikozi.
Fizikālās īpašības. Silīcijs ir trausls. Sildot virs 800°C, tā elastība palielinās. Tas ir izturīgs pret skābēm. Skābā vidē tas ir pārklāts ar nešķīstošu oksīda plēvi un pasivēts.
Mikroelements ir caurspīdīgs infrasarkanajam starojumam, sākot ar viļņa garumu 1,1 mikrons.
Ķīmiskās īpašības. Silīcijs mijiedarbojas:
- ar halogēniem (fluoru) ar reducējošu īpašību izpausmi: Si + 2F2 = SiF4. Reaģē ar hlorūdeņradi 300°C, ar bromūdeņradi – 500°C;
- ar hloru, karsējot līdz 400–600°C: Si + 2Cl2 = SiCl4;
- ar skābekli, uzkarsējot līdz 400–600° C: Si + O2 = SiO2;
- ar citiem nemetāliem. 2000° C temperatūrā tas reaģē ar oglekli (Si + C = SiC) un boru (Si + 3B = B3Si);
- ar slāpekli 1000° C temperatūrā: 3Si + 2N2 = Si3N4;
- ar metāliem, veidojot silicīdus: 2Ca + Si = Ca2Si;
- ar skābēm - tikai ar fluorūdeņražskābes un slāpekļskābes maisījumu: 3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2 + 4NO + 8H2O;
- ar sārmu. Silīcijs izšķīst un veidojas silikāts un ūdeņradis: Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2.
Nesadarbojas ar ūdeņradi.
Mijiedarbība organismā ar vitamīniem un minerālvielām
Silīcijs mijiedarbojas ar vitamīniem, un. Par veselīgāko tiek uzskatīta graudaugu kombinācija ar citrusaugļiem un zaļajiem dārzeņiem.
Silīcijs ir iesaistīts cīņā pret brīvajiem radikāļiem. Mijiedarbojoties ar smagajiem metāliem (svinu), mikroelements veido stabilus savienojumus. Tie tiek izvadīti caur uroģenitālās sistēmas palīdzību. Tas pats notiek ar atkritumiem un toksiskām vielām.
Silīcijs uzlabo dzelzs (Fe) un kalcija (Ca), kobalta (Cb), mangāna (Mn), fluora (F) uzsūkšanos.
Silīcija koncentrācijas samazināšanās saistaudos izraisa asinsvadu bojājumus, aterosklerozi un kaulu audu stiprības traucējumus.
Silīcija loma dažādu slimību rašanās un norisēs
Ar silīcija trūkumu organismā palielinās holesterīna koncentrācija asinīs. Sakarā ar to veidojas holesterīna plāksnes un pasliktinās aizplūšana.
Patērējot silīciju mazāk par 20 mg dienā, imūnsistēma vājinās. Parādās alerģiski izsitumi, āda kļūst sausa un pārslveida, attīstās sēnīte.
Mati kļūst plānāki, galvas āda kļūst pārslveida un niezoša. Nagu plāksnes deformējas.
Veiktspēja un garīgais stāvoklis pasliktinās, jo ir traucēta asins plūsma un smadzeņu piesātinājums ar skābekli.
Kad silīcija daudzums organismā samazinās līdz 1,2-1,6%, tas ir pilns ar insultu, sirdslēkmi, diabētu, hepatīta vīrusu un onkoloģiju.
Silīcija pārpalikums izraisa sāļu nogulsnēšanos urīnceļos un locītavās, fibrozi un asinsvadu patoloģijas. Sliktākajā gadījumā palielinās aknas, uzbriest ekstremitātes, āda kļūst zila un parādās elpas trūkums.
Silīcija funkcionālais potenciāls
Silīcija galvenais uzdevums organismā ir kaulu, skrimšļa audu un asinsvadu sieniņu veidošanās. 90% minerālvielas atrodas saistaudos un kaulaudos, limfmezglos, vairogdziedzerī, matos un ādā. Tomēr ķīmiskā elementa funkcionālais potenciāls neaprobežojas ar to. Pateicoties silīcijam:
- tiek stiprināti kauli un saites. Jo vairāk minerālvielu ir pirmajā, jo spēcīgāka tā ir. Silīcija koncentrācijas samazināšanās kaulu audos ir saistīta ar osteoporozi un aterosklerozi. Skrimšļa audiem svarīga ir glikozaminoglikānu sintēze;
- tiek novērsta starpskriemeļu disku deģenerācija. Pēdējie sastāv no skrimšļa audu plāksnēm. Jo mazāk silīcija, jo ātrāk plāksne nolietojas. Ja tajā veidojas plaisa, sāks izplūst cerebrospinālais šķidrums. Tas ir pilns ar izvirzījumiem un trūci;
- kaulu audi tiek atjaunoti. Kauli, saites un cīpslas aug kopā ļoti grūti un aizņem ilgu laiku;
- uzlabojas ādas, nagu un matu stāvoklis. Tie satur vislielāko ķīmiskā elementa koncentrāciju. Sausa un zvīņojoša āda, trausli un blāvi mati, nolobīti nagi ir silīcija deficīta pazīmes;
- vielmaiņa stabilizējas. Pateicoties silīcijam, tiek absorbētas trīs ceturtdaļas 70% ķīmisko elementu. Minerāls ir iesaistīts olbaltumvielu un ogļhidrātu metabolismā;
- imunitāte ir nostiprināta. Pateicoties silīcijam, tiek paātrināta fagocitoze - īpašu imūnsistēmas šūnu veidošanās. To galvenā funkcija ir svešu olbaltumvielu struktūru sadalīšana. Ja organismā nokļūst vīrusu infekcija, fagocīti apņem ienaidnieku un iznīcina tos;
- Tiek izvadīti smagie metāli un toksīni. Silīcija oksīds reaģē ar tiem, pārvērš tos organismam neitrālos savienojumos, kas izdalās ar urīnu;
- tiek nostiprinātas asinsvadu sienas, sirds vārstuļi un kuņģa-zarnu trakta odere. Asinsvadu sienas pamatā ir elastīns, kas tiek sintezēts ar silīcija palīdzību;
- samazinās asinsvadu sieniņu caurlaidība, samazinās varikozu vēnu, tromboflebīta un vaskulīta pazīmes;
- vēža slimības tiek novērstas. C, A, E vitamīnu antioksidanta īpašības tiek pastiprinātas, mijiedarbojoties ar silīciju. Organismam ir vieglāk cīnīties ar brīvajiem radikāļiem;
- tiek novērstas smadzeņu slimības. Ar silīcija trūkumu asinsvadu sienas kļūst mīkstākas un slikti transportē asinis uz smadzenēm, kas izraisa hipoksiju - skābekļa badu, kā rezultātā smadzenes nedarbojas ar pilnu jaudu. Smadzeņu neironi nevar dot un saņemt komandas bez silīcija. Tā rezultātā tiek traucēta motorika, sašaurinās asinsvadi, rodas galvassāpes un reiboņi, pasliktinās veselība.
Silīcija avoti
| Kategorija | Produkts | Aptuvenais silīcija saturs |
| Dārzeņu eļļa | Ciedrs, sezams, sinepes, mandeles, olīvas, zemesrieksti, ķirbis, lini, soja | |
| Dzīvnieku eļļas | Jēra gaļa, liellopu gaļa, cūkgaļas tauki, speķis, margarīns, sviests Zivis: butes, paltuss, činook lasis | Neliels, pēc apstrādes nav silīcija |
| Sula | Vīnogas, bumbieri, dzērvenes | Glāzē – 24% no mikroelementa ikdienas nepieciešamības |
| Rieksti | Valrieksti, lazdu rieksti, pistācijas, saulespuķu sēklas | Sauja riekstu satur no 12 līdz 100% no dienas vērtības. Visvairāk silīcija ir valriekstos un lazdu riekstos (100% 50 g), vismazāk pistācijās (25% 50 g) |
| Graudaugi | Brūnie rīsi, auzu pārslas, prosa, kviešu klijas, kukurūza, mieži | Porcija putras (200 g) satur ikdienas nepieciešamību pēc silīcija |
| Dārzeņi | Baltie kāposti, sīpoli, selerijas, gurķi, burkāni, spināti, kartupeļi, redīsi, bietes. Un arī tomāti, paprika, rabarberi; pupiņas, zaļās pupiņas un sojas pupiņas | |
| Augļi un ogas | Aprikozes, banāni, āboli; zemeņu, ķiršu, plūmju | 200 g augļu satur līdz 40% no ikdienas silīcija nepieciešamības, un tikpat daudz ogu satur līdz 30% |
| Žāvēti augļi | Dateles, vīģes, rozīnes | |
| Piena | Skābpiens, kefīrs, olas | |
| Gaļa un jūras veltes | Vistas gaļa, liellopu gaļa; jūraszāles, jūraszāles |
- brūnie rīsi – 1240;
- auzu pārslas – 1000;
- prosa – 754;
- mieži – 600;
- sojas pupiņas – 177;
- griķi – 120;
- pupiņas – 92;
- Zirņi – 83;
- Topinambūrs – 80;
- Kukurūza - 60;
- Lazdu rieksti – 51;
- Spināti – 42;
- Rjaženka – 34;
- Pētersīļi - 31;
- Ziedkāposti – 24;
- Zaļo lapu salāti – 18;
- Persiks – 10;
- Sausserdis – 10.
Padoms! Vai vēlaties ātri papildināt silīcija rezerves organismā? Aizmirstiet par gaļu ar sānu ēdieniem. Pati gaļa, lai gan satur pietiekamu daudzumu silīcija (30-50 mg uz 100 g), traucē tās uzsūkšanos no citiem produktiem. Atsevišķs uzturs ir pretējs. Apvienojiet brūnos rīsus, miežus, prosu, prosu, griķus ar dārzeņiem un augļiem. Sakārtojiet “gavēņa” dienas aprikozēm, bumbieriem un ķiršiem
Kombinācija ar citām uzturvielām
Izvairieties no silīcija apvienošanas ar alumīniju. Pēdējā darbība ir pretēja silīcija darbībai.
Silīcijs kopā ar citiem mikroelementiem piedalās ķīmiskās reakcijās kolagēna un elastīna sintēzē, kas ir daļa no ādas, matu un nagu saistaudu.
Silīcijs uzlabo vitamīnu C, A, E antioksidanta īpašības. Pēdējie cīnās ar brīvajiem radikāļiem, kas izraisa vēzi.
Lai novērstu vēzi, ēdiet kopā šādus pārtikas produktus (aprakstīti tabulā)
| Pārtikas produkti, kas bagāti ar A vitamīnu: | Pārtikas produkti, kas bagāti ar C vitamīnu: | Pārtikas produkti, kas bagāti ar E vitamīnu: |
|
|
|
Silīcija oksīds organismā mijiedarbojas ar smagajiem metāliem (svinu) un toksīniem. Ķīmiskās reakcijas rezultātā veidojas stabili savienojumi, kas no organisma izdalās caur nierēm.
Dienas norma
Silīcija dienas deva (norādīta tālāk) ir aprēķināta tikai pieaugušajiem. Augšējais pieļaujamais silīcija uzņemšanas līmenis bērniem un pusaudžiem nav noteikts.
- Bērni līdz 6 mēnešiem un pēc 7 mēnešiem – nav.
- No 1 līdz 13 gadiem – prombūtnē.
- Pusaudži (vīrieši un sievietes) – nav.
- Pieaugušie - 20-50 mg.
Lietojot silīciju saturošas zāles (Atoxil), dienas deva bērniem, kas vecāki par 7 gadiem, un pieaugušajiem ir 12 g Maksimālā zāļu deva ir 24 grami dienā. Bērniem no viena gada līdz 7 gadiem - 150-200 mg zāļu uz kilogramu ķermeņa masas.
Silīcija trūkums un pārpalikums
Silīcija deficītu var izraisīt:
Silīcija trūkums organismā ir bīstams šādu apstākļu dēļ:
- augsta holesterīna koncentrācija asinīs. Holesterīns nosprosto asinsvadus (veidojas zolesterīna “plāksnes”), asinis kļūst viskozākas un pasliktinās to aizplūšana;
- nosliece uz sēnīšu slimībām. Jo mazāk silīcija, jo vājāka imūnsistēma. Kad vīrusu infekcija nonāk organismā, fagocīti (īpašas imūnsistēmas šūnas) tiek ražoti nepietiekamā daudzumā;
- blaugznas, matu izkrišana un retināšana. Matu un ādas elastība ir elastīna un kolagēna nopelns, kas tiek sintezēti, pateicoties silīcijam. Tā trūkums ietekmē ādas, matu un nagu stāvokli;
- garastāvokļa maiņas. No smadzeņu piesātinājuma ar skābekli ir atkarīgs ne tikai sniegums, bet arī cilvēka garīgais stāvoklis. Vājinātu asinsvadu sieniņu dēļ asinis slikti plūst smadzenēs. Parasto garīgo operāciju veikšanai nepietiek skābekļa. Garastāvokļa svārstības un veiktspējas pasliktināšanās ir silīcija trūkuma rezultāts. Tas pats notiek, mainoties laikapstākļiem;
- sirds un asinsvadu slimības. Iemesls ir viens - novājinātas asinsvadu sienas;
- cukura diabēts Iemesls ir glikozes koncentrācijas palielināšanās asinīs un organisma nespēja to samazināt.
- no 1,2 līdz 4,7% – insults un infarkts;
- 1,4% vai mazāk – cukura diabēts;
- 1,6% vai mazāk – hepatīta vīruss;
- 1,3% - vēzis.
Padoms! Silīcijs ir iesaistīts visu veidu apmaiņā. Uzglabājas asinsvadu sieniņās, mikroelements pasargā tos no tauku iekļūšanas asins plazmā un bloķē asinsriti.
Palieliniet silīciju saturošu pārtikas produktu daudzumu savā uzturā šādos gadījumos:
- fiziskais un emocionālais nogurums. Pārslu porcija brokastīs, liels zaļo salātu šķīvis pusdienās un glāze raudzēta cepta piena vai kefīra pirms gulētiešanas garantē enerģijas lādiņu;
- grūtniecība un zīdīšanas periods Bērna un mātes imunitāte ir atkarīga no pareiza uztura. 20-50 mg silīcija dienā padarīs kaulus stiprus un ādu elastīgu;
- gatavošanās sacensībām. Jo lielāks enerģijas patēriņš, jo vairāk silīciju saturošu produktu vajadzētu būt uzturā. Tie novērsīs trauslus kaulus un saišu un cīpslu sastiepumu;
- puberitāte. Sāpes ceļos (Šlatera slimība) ir izplatītas. Kaulu šūnas dalās ātrāk nekā saistaudu šūnas. Pēdējais ne tikai uztur kaulu anatomiski pareizā stāvoklī, bet arī pasargā no mehāniskiem bojājumiem. Dzērvenes, valrieksti un bumbieri ir lieliskas uzkodas pusaudžiem.
Ja jūsu ādas, matu un nagu stāvoklis nav apmierinošs, paļaujieties uz graudaugiem un sulām. Vīnogu sula rītdienai, dzērveņu sula pusdienās un bumbieru sula vakariņās ir pirmais solis uz elastīgu un savelkamu ādu.
Kādas ir silīcija pārpalikuma briesmas?
Silīcija pārpalikuma dēļ uzturā saslimt nav iespējams, taču apdraudēti ir iedzīvotāji apgabalos ar augstu silīcija saturu augsnē vai ūdenī.
Sakarā ar augstu silīcija koncentrāciju organismā:
- sāļi nogulsnējas urīnceļos, locītavās un citos orgānos;
- fibroze attīstās asinsvados un visā ķermenī kopumā. Simptomi: ātra elpošana ar vieglu piepūli, samazināta vitalitāte, zems asinsspiediens;
- labais kambara paplašinās un hipertrofējas ("cor pulmonale");
- aknas palielinās, ekstremitātes uzbriest, āda kļūst zila;
- palielinās aizkaitināmība, attīstās astēnisks sindroms;
- palielinās augšējo elpceļu slimību risks. Visizplatītākā no tām ir silikoze. Slimība attīstās silīcija dioksīdu saturošu putekļu ieelpošanas dēļ un notiek hroniskā formā. Slimībai progresējot, pacienta plaušās aug saistaudi. Tiek traucēta normāla gāzu apmaiņa, un uz tās fona attīstās tuberkuloze, emfizēma vai plaušu vēzis.
Risks ir strādnieki raktuvēs, lietuvēs, kā arī ugunsizturīgo materiālu un keramikas izstrādājumu ražotāji. Par slimību liecina apgrūtināta elpošana, elpas trūkums un klepus. Simptomi pasliktinās ar fiziskām aktivitātēm. Porcelāns un māla izstrādājumi, stikla ražošana, krāsaino un dārgmetālu rūdu atradnes, lējumu apstrāde ar smilšu strūklu ir potenciāli bīstami priekšmeti.
Par silīcija pārpalikumu liecina ķermeņa temperatūras pazemināšanās un paaugstināšanās, depresija, vispārējs nogurums un miegainība.
Lai novērstu šādus simptomus, savā uzturā iekļaujiet burkānus, bietes, kartupeļus, topinambūru, kā arī aprikozes, ķiršus, banānus un zemenes.
Preparāti, kas satur silīciju
Neskatoties uz to, ka pieaugušā ķermenī ir 1-2 g silīcija, papildu porcija nekaitēs. Pieaugušais patērē apmēram 3,5 mg silīcija dienā kopā ar pārtiku un ūdeni. Pieaugušais bazālajam metabolismam tērē trīs reizes vairāk – aptuveni 9 mg. Palielināta silīcija patēriņa iemesli ir slikta ekoloģija, oksidatīvie procesi, kas provocē brīvo radikāļu veidošanos, un stress. Ar silīciju saturošiem produktiem vien neiztikt – uzkrājiet medikamentus vai ārstniecības augus.
Silīcija satura rekordisti ir kadiķis, kosa, biškrēsliņi, vērmeles un ginkgo biloba. Un arī lauka kumelītes, timiāns, Ķīnas valrieksts un eikalipts.
Silīcija deficītu var papildināt ar silīcija ūdeni. Viena no mikroelementa īpašībām ir ūdens molekulu strukturēšana. Šāds ūdens nav piemērots patogēno mikroorganismu, vienšūņu, sēnīšu, toksīnu un svešzemju ķīmisko elementu dzīvībai.
Silīcija ūdens pēc garšas un svaiguma atgādina kausētu ūdeni.
Lai mājās attīrītu un bagātinātu ūdeni ar silīciju, jums ir nepieciešams:
- pērciet krama oļus aptiekā - jo mazāks, jo labāk (jo lielāks krama un ūdens saskares laukums);
- ielieciet ūdenī ar ātrumu 50 g akmeņu uz 3 litriem ūdens;
- Uzliet ūdeni stikla traukā istabas temperatūrā tumšā vietā 3-4 dienas. Jo ilgāk ūdens tiek ievadīts, jo izteiktāks ir terapeitiskais efekts;
- gatavo ūdeni ielej citā traukā, atstājot 3–4 cm dziļu apakšējo slāni (to nevar izmantot toksīnu uzkrāšanās dēļ).
- Hermētiskā traukā ūdens tiek uzglabāts līdz pusotram gadam.
- Jūs varat dzert silīcija ūdeni jebkurā daudzumā, lai novērstu aterosklerozi, hipertensiju un urolitiāzi, ādas patoloģijas un diabētu, infekcijas un onkoloģiskās slimības, varikozas vēnas un pat neiropsihiskas slimības.
Atoksils. Atoksila aktīvā sastāvdaļa ir silīcija dioksīds.
Izlaišanas forma:
- pulveris suspensijas pagatavošanai;
- pudeles ar 12 g zāļu;
- pudeles ar 10 mg zāļu;
- paciņu maisiņi pa 2 g, 20 paciņas iepakojumā.
Farmakoloģiskais efekts. Darbojas kā enterosorbents, tai ir brūču dzīšanas, pretalerģiska, pretmikrobu, bakteriostatiska un detoksikācijas iedarbība.
Kuņģa-zarnu trakta orgānos zāles absorbē eksogēnos un endogēnos toksīnus (baktēriju un pārtikas alergēnus, mikroorganismu endotoksīnus, toksiskas vielas) un izvada tos.
Paātrina toksīnu transportēšanu no asinīm, limfas un audiem gremošanas traktā.
Indikācijas: caureja, salmoneloze, vīrusu hepatīts A un B, alerģiskas slimības (diatēze, atopiskais dermatīts), apdegumi, trofiskas čūlas, strutojošas brūces.
Lieto nieru slimībām, enterokolītu, toksisku hepatītu, aknu cirozi, hepatoholecistītu, narkotiku un alkohola intoksikāciju, ādas slimībām (ekzēmu, dermatītu, neirodermītu), intoksikāciju strutojošu-septisku procesu laikā un apdegumu slimībām.
Kā izmantot:
- Pudele. Atveriet pudeli (flakonu) ar pulveri, pievienojiet līdz 250 ml atzīmei tīrā dzeramajā ūdenī, sakratiet līdz gludai.
- Paciņas maisiņš. Izšķīdiniet 1-2 paciņas 100-150 ml tīra dzeramā ūdens. Lietojiet vienu stundu pirms ēšanas vai zāļu lietošanas.
Akūtu zarnu infekciju ārstēšanas ilgums ir 3-5 dienas. Terapijas kurss ir līdz 15 dienām. Ārstējot vīrusu hepatītu – 7-10 dienas.
Blakusparādības: aizcietējums.
Kontrindikācijas: divpadsmitpirkstu zarnas un kuņģa čūlas saasināšanās, resnās un tievās zarnas gļotādas erozijas un čūlas, zarnu aizsprostojums, paaugstināta jutība pret silīcija dioksīdu.
Zāles nav parakstītas bērniem līdz viena gada vecumam, grūtniecēm un sievietēm, kas baro bērnu ar krūti.
Mijiedarbība ar zālēm:
- ar acetilsalicilskābi (Aspirīnu) - palielināta trombocītu sadalīšanās;
- ar simvastatīnu un nikotīnskābi - lipīdu spektra indikatoru aterogēno frakciju samazināšanās asinīs un VP lipoproteīnu un holesterīna līmeņa paaugstināšanās;
- ar antiseptiķiem (Trifurāns, Furacilīns, Hlorheksidīns, Bifurāns uc) – paaugstinot strutojošu-iekaisuma procesu terapijas efektivitāti.
Silīcijs (Si) - atrodas periodiskās sistēmas galvenās apakšgrupas IV grupā 3. periodā. Fizikālās īpašības: Silīcijs pastāv divās modifikācijās: amorfā un kristāliskā. Amorfais silīcijs ir brūns pulveris ar blīvumu 2,33 g/cm3, šķīst metāla kausējumos. Kristāliskais silīcijs ir tumši pelēki kristāli ar tērauda spīdumu, cieti un trausli, ar blīvumu 2,4 g/cm3. Silīcijs sastāv no trim izotopiem: Si (28), Si (29), Si (30).
Ķīmiskās īpašības: elektroniskā konfigurācija: 1s22s22p63 s23p2 . Silīcijs ir nemetāls. Ārējā enerģijas līmenī silīcijam ir 4 elektroni, kas nosaka tā oksidācijas pakāpes: +4, -4, -2. Valence – 2.4. Amorfajam silīcijam ir lielāka reaktivitāte nekā kristāliskajam silīcijam. Normālos apstākļos tas mijiedarbojas ar fluoru: Si + 2F2 = SiF4. 1000 °C temperatūrā Si reaģē ar nemetāliem: CL2, N2, C, S.
No skābēm silīcijs reaģē tikai ar slāpekļskābes un fluorūdeņražskābes maisījumu:
Tas uzvedas atšķirīgi pret metāliem: izkausētā Zn, Al, Sn, Pb labi šķīst, bet nereaģē ar tiem; Silīcijs mijiedarbojas ar citiem metālu kausējumiem - ar Mg, Cu, Fe - veidojot silicīdus: Si + 2Mg = Mg2Si. Silīcijs deg skābeklī: Si + O2 = SiO2 (smiltis).
Silīcija dioksīds vai silīcija dioksīds- stabils savienojums Si, plaši izplatīts dabā. Tas reaģē, sakausējot to ar sārmiem un bāziskiem oksīdiem, veidojot silīcijskābes sāļus - silikātus. Kvīts: rūpniecībā silīciju tīrā veidā iegūst, reducējot silīcija dioksīdu ar koksu elektriskās krāsnīs: SiO2 + 2C = Si + 2CO?.
Laboratorijā silīciju iegūst, kalcinējot baltas smiltis ar magniju vai alumīniju:
SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si.
3SiO2 + 4Al = Al2O3 + 3Si.
Silīcijs veido skābes: H2 SiO3 – metasilīcijskābe; H2 Si2O5 ir dimetasilīcijskābe.
Meklēšana dabā: kvarca minerāls – SiO2. Kvarca kristāli ir veidoti kā sešstūra prizma, bezkrāsaini un caurspīdīgi, un tos sauc par kalnu kristāliem. Ametists ir kalnu kristāla krāsa purpursarkanā krāsā ar piemaisījumiem; dūmu topāzs ir brūnganā krāsā; ahāts un jašma ir kristāliskas kvarca šķirnes. Amorfs silīcija dioksīds ir retāk sastopams un pastāv opāla minerāla – SiO2 nH2O formā. Diatomīts, tripoli vai diatomīta zeme (diatomīta zeme) ir amorfā silīcija zemes formas.
42. Koloidālo šķīdumu jēdziens
Koloidālie šķīdumi– augsti dispersas divfāžu sistēmas, kas sastāv no dispersijas vides un dispersās fāzes. Daļiņu izmēri ir vidēji starp īstiem šķīdumiem, suspensijām un emulsijām. U koloidālās daļiņas molekulārais vai jonu sastāvs.
Ir trīs primāro daļiņu iekšējās struktūras veidi.
1. Suspensoīdi (vai neatgriezeniski koloīdi)– neviendabīgas sistēmas, kuru īpašības var noteikt pēc izstrādātās starpfāzu virsmas. Salīdzinot ar suspensijām, tās ir vairāk izkliedētas. Tie nevar pastāvēt ilgu laiku bez dispersijas stabilizatora. Tos sauc neatgriezeniski koloīdi sakarā ar to, ka to nogulumi pēc iztvaikošanas atkal neveido solus. To koncentrācija ir zema - 0,1%. Tie nedaudz atšķiras no izkliedētās vides viskozitātes.
Suspensoīdus var iegūt:
1) izkliedēšanas metodes (lielu ķermeņu sasmalcināšana);
2) kondensācijas metodes (nešķīstošu savienojumu iegūšana, izmantojot apmaiņas reakcijas, hidrolīzi utt.).
Spontāna dispersijas samazināšanās suspensijā ir atkarīga no brīvās virsmas enerģijas. Lai iegūtu ilgstošu suspensiju, ir nepieciešami apstākļi tās stabilizēšanai.
Stabilas dispersās sistēmas:
1) dispersijas vide;
2) izkliedētā fāze;
3) izkliedētās sistēmas stabilizators.
Stabilizators var būt jonu, molekulārs, bet visbiežāk augstmolekulārs.
Aizsargājoši koloīdi– lielmolekulārie savienojumi, kurus pievieno stabilizēšanai (olbaltumvielas, peptīdi, polivinilspirts utt.).
2. Asociatīvie (vai micelārie koloīdi) – semikoloīdi, kas rodas, ja ir pietiekama molekulu koncentrācija, kas sastāv no zemas molekulmasas vielu ogļūdeņražu radikāļiem (difilām molekulām), kad tās savienojas molekulu agregātos (micellās). Micelles veidojas mazgāšanas līdzekļu (ziepju), organisko krāsvielu ūdens šķīdumos.
3. Molekulārie koloīdi (atgriezeniski vai liofili koloīdi) – dabiskas un sintētiskas lielmolekulāras vielas ar augstu molekulmasu. To molekulām ir koloidālo daļiņu (makromolekulu) izmērs.
Augstas molekulmasas savienojumu koloīdu atšķaidīti šķīdumi ir viendabīgi šķīdumi. Ja šie šķīdumi ir ļoti atšķaidīti, tie atbilst atšķaidītu šķīdumu likumiem.
Nepolārās makromolekulas šķīst ogļūdeņražos, polārās - polāros šķīdinātājos.
Atgriezeniski koloīdi– vielas, kuru sausais atlikums, pievienojot jaunu šķīdinātāja daļu, atkal izšķīst.
Silīciju 1823. gadā atklāja un ieguva zviedru ķīmiķis Jenss Džeikobs Berzēliuss.
Otrs visbiežāk sastopamais elements zemes garozā pēc skābekļa (27,6 masas%). Atrodas savienojumos.
|
Silīcija atoma uzbūve pamatstāvoklī 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 |
Silīcija atoma struktūra ierosinātā stāvoklī 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 Oksidācijas pakāpes: +4, -4. |
Silīcija allotropija
Ir zināms amorfs un kristālisks silīcijs.
Polikristālisks silīcijs
Kristāls – tumši pelēka viela ar metālisku spīdumu, augstu cietību, trausla, pusvadītāja; ρ = 2,33 g/cm 3, t°pl. =1415°C; t° uzvāra. = 2680°C.
Tam ir dimantam līdzīga struktūra un tas veido spēcīgas kovalentās saites. Inerts.
Amorfs - brūns pulveris, higroskopisks, dimantam līdzīga struktūra, ρ = 2 g/cm 3, reaģētspējīgāks.
Silīcija iegūšana
1) Rūpniecība - ogļu sildīšana ar smiltīm:
2C + SiO 2 t ˚ → Si + 2CO
2) Laboratorija – sildot smiltis ar magniju:
2Mg + SiO 2 t ˚ → Si + 2MgO Eksperiments
Ķīmiskās īpašības
Tipisks nemetāls, inerts.
Kā reducētājs:
1) Ar skābekli
Si 0 + O 2 t ˚ → Si +4 O 2
2) Ar fluoru (bez sildīšanas)
Si 0 + 2F 2 → SiF 4
3) Ar oglekli
Si 0 + C t ˚ → Si +4 C
(SiC — karborunds — ciets; izmanto smailei un slīpēšanai)
4) Nesadarbojas ar ūdeņradi.
Silānu (SiH 4) iegūst, sadalot metālu silicīdus ar skābi:
Mg2Si + 2H2SO4 → SiH4 + 2MgSO4
5) Nereaģē ar skābēm (Ttikai ar fluorūdeņražskābi Si+4 HF= SiF 4 +2 H 2 )
Izšķīst tikai slāpekļskābes un fluorūdeņražskābes maisījumā:
3Si + 4HNO3 + 18HF → 3H2 + 4NO + 8H2O
6) Ar sārmiem (karsējot):
Kā oksidētājs:
7) Ar metāliem (veidojas silicīdi):
Si 0 + 2Mg t ˚ →Mg 2 Si -4
Silīciju plaši izmanto elektronikā kā pusvadītāju. Silīcija pievienošana sakausējumiem palielina to izturību pret koroziju. Silikāti, aluminosilikāti un silīcija dioksīds ir galvenās izejvielas stikla un keramikas ražošanā, kā arī būvniecības nozarē.Silīcijs tehnoloģijā
Silīcija un tā savienojumu pielietojums
Silāns - SiH 4
Fizikālās īpašības: Bezkrāsaina gāze, indīga, mp. = -185°C, t° vārās. = -112°C.
Silīcijskābes sagatavošana
Stipro skābju ietekme uz silikātiem - Na 2 SiO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 SiO 3 ↓
Ķīmiskās īpašības:
Sildot, tas sadalās: H 2 SiO 3 t ˚ → H 2 O + SiO 2
Silīcijskābes sāļi - silikāti.
1) ar skābēm
Na 2 SiO 3 + H 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 SiO 3
2) ar sāļiem
Na 2 SiO 3 +CaCl 2 =2NaCl+CaSiO 3 ↓
3) Silikāti, kas veido minerālus, tiek iznīcināti dabiskos apstākļos ūdens un oglekļa monoksīda (IV) ietekmē - iežu laikapstākļi:
(K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2) (laukšpats) + CO 2 + 2H 2 O → (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O) (kaolinīts (māls)) + 4SiO 2 (silīcija dioksīds (smiltis)) + K2CO3
Silīcija savienojumu pielietošana
Keramikas, stikla un cementa ražošanā tiek izmantoti dabīgie silīcija savienojumi - smiltis (SiO 2) un silikāti.
|
Keramika |
|
|
Porcelāns= kaolīns + māls + kvarcs + laukšpats. Porcelāna dzimtene ir Ķīna, kur porcelānu pazina jau 220. gadā. 1746. gadā Krievijā tika izveidota porcelāna ražošana.
|
Fajanss - no Itālijas pilsētas Faencas nosaukuma. Kur keramikas meistarība attīstījās 14. un 15. gadsimtā. Māla trauki no porcelāna atšķiras ar lielāku mālu saturu (85%) un zemāku apdedzināšanas temperatūru. |
Elementu īpašības
14 Si 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2
Izotopi: 28 Si (92,27%); 29 Si (4,68%); 30 Si (3,05%)
Silīcijs ir otrs visbiežāk sastopamais elements zemes garozā pēc skābekļa (27,6% pēc masas). Dabā tas nav atrodams brīvā stāvoklī, galvenokārt SiO 2 vai silikātu veidā.
Si savienojumi ir toksiski; sīku SiO 2 un citu silīcija savienojumu (piemēram, azbesta) daļiņu ieelpošana izraisa bīstamu slimību - silikozi
Pamatstāvoklī silīcija atomam ir valence = II, bet ierosinātā stāvoklī = IV.
Visstabilākais Si oksidācijas stāvoklis ir +4. Savienojumos ar metāliem (silicīdiem) S.O. -4.
Silīcija iegūšanas metodes
Visizplatītākais dabiskais silīcija savienojums ir silīcija dioksīds (silīcija dioksīds) SiO 2 . Tā ir galvenā izejviela silīcija ražošanai.
1) SiO 2 reducēšana ar oglekli loka krāsnīs pie 1800 °C: SiO 2 + 2C = Si + 2CO
2) Augstas tīrības pakāpes Si no tehniskā produkta iegūst saskaņā ar shēmu:
a) Si → SiCl 2 → Si
b) Si → Mg 2 Si → SiH 4 → Si
Silīcija fizikālās īpašības. Silīcija allotropās modifikācijas
1) Kristāliskais silīcijs - sudrabpelēka viela ar metālisku spīdumu, dimanta tipa kristāla režģis; m.p. 1415"C, viršanas temperatūra 3249"C, blīvums 2,33 g/cm3; ir pusvadītājs.
2) Amorfs silīcijs - brūns pulveris.
Silīcija ķīmiskās īpašības
Lielākajā daļā reakciju Si darbojas kā reducētājs:
Zemā temperatūrā silīcijs ir ķīmiski inerts, tā reaģētspēja strauji palielinās.
1. Reaģē ar skābekli temperatūrā virs 400°C:
Si + O 2 = SiO 2 silīcija oksīds
2. Reaģē ar fluoru jau istabas temperatūrā:
Si + 2F 2 = SiF 4 silīcija tetrafluorīds
3. Reakcijas ar citiem halogēniem notiek temperatūrā = 300 - 500°C
Si + 2Hal 2 = SiHal 4
4. Ar sēra tvaikiem 600°C temperatūrā veidojas disulfīds:
5. Reakcija ar slāpekli notiek virs 1000°C:
3Si + 2N 2 = Si 3 N 4 silīcija nitrīds
6. Temperatūrā = 1150°C reaģē ar oglekli:
SiO 2 + 3C = SiC + 2CO
Karborunds pēc cietības ir tuvu dimantam.
7. Silīcijs tieši nereaģē ar ūdeņradi.
8. Silīcijs ir izturīgs pret skābēm. Mijiedarbojas tikai ar slāpekļskābes un fluorūdeņražskābes (fluorūdeņražskābes) maisījumu:
3Si + 12HF + 4HNO3 = 3SiF4 + 4NO + 8H2O
9. reaģē ar sārmu šķīdumiem, veidojot silikātus un izdalot ūdeņradi:
Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2
10. Silīcija reducējošās īpašības izmanto, lai izolētu metālus no to oksīdiem:
2MgO = Si = 2Mg + SiO 2
Reakcijās ar metāliem Si ir oksidētājs:
Silīcijs veido silicīdus ar s-metāliem un lielāko daļu d-metālu.
Konkrēta metāla silicīdu sastāvs var atšķirties. (Piemēram, FeSi un FeSi 2 ; Ni 2 Si un NiSi 2 .) Viens no pazīstamākajiem silicīdiem ir magnija silicīds, ko var iegūt, tiešā veidā mijiedarbojoties vienkāršām vielām:
2Mg + Si = Mg 2 Si
Silāns (monosilāns) SiH 4
Silāni (silīcija dioksīds) Si n H 2n + 2, (sal. alkāni), kur n = 1-8. Silāni ir alkānu analogi, tie atšķiras no tiem ar -Si-Si- ķēžu nestabilitāti.
Monosilāns SiH 4 ir bezkrāsaina gāze ar nepatīkamu smaku; šķīst etanolā, benzīnā.
Iegūšanas metodes:
1. Magnija silicīda sadalīšana ar sālsskābi: Mg 2 Si + 4HCI = 2MgCI 2 + SiH 4
2. Si halogenīdu reducēšana ar litija alumīnija hidrīdu: SiCl 4 + LiAlH 4 = SiH 4 + LiCl + AlCl 3
Ķīmiskās īpašības.
Silāns ir spēcīgs reducētājs.
1.SiH 4 oksidējas ar skābekli pat ļoti zemā temperatūrā:
SiH 4 + 2O 2 = SiO 2 + 2H 2 O
2. SiH 4 ir viegli hidrolizējams, īpaši sārmainā vidē:
SiH4 + 2H2O = SiO2 + 4H2
SiH4 + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 4H2
Silīcija (IV) oksīds (silīcija dioksīds) SiO 2
Silīcija dioksīds pastāv dažādās formās: kristāliskā, amorfā un stiklveida. Visizplatītākā kristāliskā forma ir kvarcs. Kvarca iežiem sadaloties, veidojas kvarca smiltis. Kvarca monokristāli ir caurspīdīgi, bezkrāsaini (kalnu kristāls) vai krāsoti ar dažādu krāsu piemaisījumiem (ametists, ahāts, jašma u.c.).
Amorfs SiO 2 ir atrodams opāla minerāla veidā: mākslīgi iegūst silikagelu, kas sastāv no SiO 2 koloidālām daļiņām un ir ļoti labs adsorbents. Stiklveida SiO 2 ir pazīstams kā kvarca stikls.
Fizikālās īpašības
SiO 2 ļoti nedaudz šķīst ūdenī, kā arī praktiski nešķīst organiskajos šķīdinātājos. Silīcija dioksīds ir dielektrisks.
Ķīmiskās īpašības
1. SiO 2 ir skābs oksīds, tāpēc amorfs silīcija dioksīds lēnām šķīst sārmu ūdens šķīdumos:
SiO 2 + 2NaOH = Na 2 SiO 3 + H 2 O
2. Sildot, SiO 2 mijiedarbojas arī ar pamata oksīdiem:
SiO 2 + K 2 O = K 2 SiO 3;
SiO 2 + CaO = CaSiO 3
3. Tā kā SiO 2 ir negaistošs oksīds, tas izspiež oglekļa dioksīdu no Na 2 CO 3 (sintēzes laikā):
SiO 2 + Na 2 CO 3 = Na 2 SiO 3 + CO 2
4. Silīcija dioksīds reaģē ar fluorūdeņražskābi, veidojot hidrofluorsilicskābi H 2 SiF 6:
SiO 2 + 6HF = H 2 SiF 6 + 2H 2 O
5. 250–400°C temperatūrā SiO 2 mijiedarbojas ar gāzveida HF un F 2, veidojot tetrafluorsilānu (silīcija tetrafluorīdu):
SiO 2 + 4HF (gāze.) = SiF 4 + 2H 2 O
SiO 2 + 2F 2 = SiF 4 + O 2
Silīcijskābes
Zināms:
ortosilīcijskābe H 4 SiO 4 ;
metasilīcija (silīcija) skābe H 2 SiO 3 ;
Di- un polisilīcijskābes.
Visas silīcijskābes nedaudz šķīst ūdenī un viegli veido koloidālus šķīdumus.
Saņemšanas metodes
1. Nogulsnēšana ar skābēm no sārmu metālu silikātu šķīdumiem:
Na 2 SiO 3 + 2HCl = H 2 SiO 3 ↓ + 2NaCl
2. Hlorsilānu hidrolīze: SiCl 4 + 4H 2 O = H 4 SiO 4 + 4HCl
Ķīmiskās īpašības
Silīcijskābes ir ļoti vājas skābes (vājākas par ogļskābi).
Sildot, tie dehidrē, veidojot silīcija dioksīdu kā galaproduktu.
H 4 SiO 4 → H 2 SiO 3 → SiO 2
Silikāti - silīcijskābes sāļi
Tā kā silīcijskābes ir ārkārtīgi vājas, to sāļi ūdens šķīdumos ir ļoti hidrolizēti:
Na 2 SiO 3 + H 2 O = NaHSiO 3 + NaOH
SiO 3 2- + H 2 O = HSiO 3 - + OH - (sārma vide)
Tā paša iemesla dēļ, kad oglekļa dioksīds tiek izvadīts caur silikātu šķīdumiem, no tiem tiek izspiesta silīcija skābe:
K 2 SiO 3 + CO 2 + H 2 O = H 2 SiO 3 ↓ + K 2 CO 3
SiO 3 + CO 2 + H 2 O = H 2 SiO 3 ↓ + CO 3
Šo reakciju var uzskatīt par kvalitatīvu reakciju uz silikātu joniem.
No silikātiem labi šķīst tikai Na 2 SiO 3 un K 2 SiO 3, ko sauc par šķīstošo stiklu, un to ūdens šķīdumus sauc par šķidro stiklu.
Stikls
Parastajam logu stiklam ir sastāvs Na 2 O CaO 6 SiO 2, t.i., tas ir nātrija un kalcija silikātu maisījums. To iegūst, sakausējot Na 2 CO 3 soda, CaCO 3 kaļķakmeni un SiO 2 smiltis;
Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 = Na 2 O CaO 6SiO 2 + 2СO 2
Cements
Pulverveida saistviela, kas, mijiedarbojoties ar ūdeni, veido plastisku masu, kas laika gaitā pārvēršas par cietu akmenim līdzīgu ķermeni; galvenais būvmateriāls.
Visbiežāk sastopamā portlandcementa ķīmiskais sastāvs (masas %) ir 20 - 23% SiO 2; 62 - 76% CaO; 4 - 7% Al 2 O 3; 2-5% Fe2O3; 1-5% MgO.