Силикаты и их использование

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Силикаты и их использование

Cтраница 1

Применение силикатов РІ различных отраслях промышленности настолько многообразно, что настоящий РѕР±Р·РѕСЂ РЅРµ РІ состоянии охватить РІСЃРµ области РёС… использования.  [1]

Применение силикатов в недостаточном количестве может вызвать развитие язвенной коррозии.

Особенно вредное влияние на формирование ферросиликатной защитной пленки оказывают хлориды.

Силикат натрия может вводиться периодически.  [2]

Применение силикатов РІ качестве замедлителей РєРѕСЂСЂРѕР·РёРё РЅРµ столь широко распространено, как это изложил докладчик, РЅРѕ РІСЃРµ же успешно используется РЅР° РјРЅРѕРіРёС… крупных установках РІ течение длительного времени; РІ частности, этот метод уже 25 лет применяется фирмой, РІ которой работает автор, РїСЂРё самом различном составе РІРѕРґС‹.  [3]

Масляная окраска бетонной подготовки.  [4]

Применению фтористых силикатов РЅРµ было уделено требуемого внимания, несмотря РЅР° то, что фирменный препарат, прежде носивший название Флюат-Р�стако, Р° теперь Флюат РљР”, вырабатывается уже давно, Р° для ократирования газообразным фтористым кремнием Сѓ нас РЅРµ имеется РЅРё РѕРґРЅРѕР№ ( даже полупроизводственной) установки. Поэтому РјС‹ здесь можем привести результаты только некоторых испытаний, которые описаны РІ проспектах изготовителя этого препарата национального предприятия Р�Р·РѕР» РІ Колине.  [5]

РЁРёСЂРѕРєРёРµ возможности применения силикатов обусловливаются РёС… свойствами, которые сохраняются даже РїСЂРё высоком давлении Рё температуре РґРѕ 200 РЎ.  [6]

РЁРёСЂРѕРєРёРµ возможности применения силикатов обуславливаются РёС… свойствами, которые сохраняются даже РїСЂРё высоком давлении Рё температуре РґРѕ 200 РЎ.  [7]

РЁРёСЂРѕРєРёРµ возможности применения силикатов обуславливаются сохранением СЃРІРѕРёС… свойств РїСЂРё высоком давлении Рё температуре РґРѕ 200 РЎ. Р’ этих условиях большинство полимерных Рё кремнийорганических составов малоэффективны.  [8]

Сообщается Рѕ применении силикатов РІ строительном деле [4126-4140], РІ текстильной [4141-4143] Рё бумажной промышленности [4144-4148], РІ качестве пигментов [4149-4156], клеев [4157-4161], наполнителей [4162-4170], замедлителей РєРѕСЂСЂРѕР·РёРё [4171-4173], компонентов светящихся составов [4174-4180], РІ производстве искусственных камней [4181, 4182] Рё РїСЂРѕС‡.  [9]

H Рі Р›. Рђ. Р�нструкция РїРѕ применению активированного силиката РІ массоулавливаюшдх установках отстойного Рё флотационного типов.  [10]

Третья область относится к применению силикатов щелочных металлов в качестве химических компонентов в составе различных веществ.

Это направление предусматривает использование жидкого стекла РІ синтетических моющих средствах, для отбелки Рё окраски тканей, РїСЂРё производстве бумаги.  [11]

Таким образом, доказано, что применение силиката РІ щелочной композиции анионного РџРђР’ обеспечивает избирательное смачивание РІ двухфазной среде нефть-РІРѕРґР°.  [12]

Применение водорастворимых силикатов основано главным образом РЅР° использовании свойств кремнеземной составляющей, РІ то время как катионы РјРѕРіСѓС‚ быть или заменены РѕРґРёРЅ РґСЂСѓРіРёРј, или выведены РІ конечном продукте РёР· системы, что РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ РІРѕ РјРЅРѕРіРёС… случаях применения силикатов четвертичного аммония. Технологические свойства водных растворов, богатых кремнеземом, существенно отличаются РѕС‚ свойств низкомодульных систем, так же как Рё свойства композиций, образующихся РІ результате высыхания или твердения полисиликатных растворов Рё золей. Поэтому высокомодульные системы имеют СЃРІРѕРё особые области применения, расширяющие возможности использования водных щелочных силикатов РІ хозяйственной деятельности.  [13]

Применение натриевого силиката горячо рекомендуется РІ некоторых местностях для обработки РІРѕРґ, текущих РїРѕ стальным трубам или находящихся РІ сосудах, однако этот ингибитор, РїРѕРґРѕР±РЅРѕ углекислому натрию, РІ случае добавки недостаточного количества может вызвать интенсификацию РєРѕСЂСЂРѕР·РёРё. РџРѕ мнению автора, натриевый силикат имеет РѕСЃРѕР±СѓСЋ ценность РїСЂРё обработке РІРѕРґС‹, которая должна быть РІ контакте СЃРѕ свинцом или его сплавами.  [14]

Следует подчеркнуть, что растворы силикатов, взаимодействуя СЃ металлом относительно слабо, защищают его РѕС‚ гораздо более сильного окислителя – кислорода РІРѕР·РґСѓС…Р°. РќР° этом основано применение силикатов РІ качестве защитных, флюсов, смазок Рё покрытий.  [15]

Страницы:      1    2

Источник: https://www.ngpedia.ru/id316097p1.html

Силикаты

Силикаты и их использование

Природные силикаты образовались в основном из расплавленноймагмы. Предпологается, что при затвердевании магмы из неесначала выкристаллизовывались силикаты, более бедные кремнеземом-ортосиликаты,затем после израсходования катионов выделялисьсиликаты с высоким содержанием кремнезема – полевые шпаты, слюдыи, наконец, чистый кремнезем.

Силикаты – сложные кремнекислородные соединения в виде минералови горных пород, занимают определяющее место в составе земнойкоры (80% по В.И.Вернадскому). А если добавить природный оксидкремния – кварц, то кремнекислородные соединения образуют более90% массы земной коры и практически полностью слагают объемЗемли.

Силикатные минералы являются породообразующими: такиегорные породы, как гранит, базальт, кварцит, песчаник, полевойшрат, глина, слюда и другие, сложены силикатными и алюмо-силикатными минералами.

Абсолютное большинство силикатныхминералов является твердыми кристаллическими телами, и тольконезначительное количество минералов находится в аморфномсостоянии (халцедон, опал, агат и др.)или в коллоидно-дисперсномсостоянии: глины, цеолиты, палыгорскит и др.

https://www.youtube.com/watch?v=scA1Gx8_lJw

Каждый минерал, как извесно, обладает совокупностью физических ихимических свойств, которые всецело определяются егокристаллической структурой и химическим составом. Кристаллические структуры силикатов многообразны, но основуих составляют комбинации атомов самых распространенных элементов- Si (кремния) и O (кислорода). Координатное число кремния 4.

Таким образом, каждый атомкремния находится в окружении четырех атомов кислорода. Еслисоединить центры атомов кислорода, то образуется пространствен-ная кристалическая структура – тетраэдр, в центре которогонаходится атом кремния, соединенный с четырьмя атомами кислородав вершинах. Такая группировка называется кремнекислороднымрадикалом [SiO ] .

Химическая связь Si – O – Si называетсясилоксановой, природа связи – ковалентная, энергия связи Si – Oочень высока и равняется 445 кДж/моль. Поскольку устойчивое координатное число кремния равно 4,силикатные структуры полимерны. Они представлены различнымитипами структур – островной, кольцевой, цепочечной или слоистой,каркасной.

_Состав и строение главных породообразующих минералов определяютих свойства, а следовательно, и поведение в массивах горныхпород при различных механических, физических и физико-химческихвоздействиях в естественных условиях залегания и при проведениигорных работ. Таким образом, химия силикатов является одним изглавных моментов при проектировании и технологии проведениягорных работ.

Кроме того, многочисленные силикатные минералы ипорды широко используются как сырьевые материалы в различныхтехнологических производствах, например, в высокотемпературныхпроцессах (обжиг, спекание, плавление)при производстве:1) цемента (глины, карбонаты, мергели);2) глазурий, стекол (полевые шпаты, пегматиты, нефелины, и другие щелочные, в том цисле литиевые алюмосиликаты, циркон);3) легких заполнителей и (вспучивающиеся при термоизоляционных порошков обжиге вермикулиты, перлиты и т.д.);4) огнеупоров, керамических изделий (глины, каолины, силлиманиты, циркон);5) форстеритовых огнеупоров (дуниты, оливиновые минералы, тальк, асбестовые отходы);6) фарфора (глины, каолины и др.);7) изоляторов (тальк);8) каменных материалов (глины).
Группа силикатов используется без обжига в качестве:1) адсорбентов для очистки газов и вод (бентонитовые глины, цеолиты);2) компонента буровых растворов (бентонитовые высокодисперсные глины);3) наполнителя при производстве бумаги, резины (каолины, тальк);4) драгоценных камней (изумруд, топаз, цветные турмалины, хризотил, голубые аквамарины и др.).Силикатные руды и минералы используют для добычи металлов, их оксидови солей, а также для извлецения Zi (лепидолит, сподумен), CS (поллуцит), Be (берилл) и получения Ni (ревдинкит, гарниерит и др.)и Zr (циркон).

Ъ—В—————————————В—————————————В———————————————————————————————В—————————————ї
і і   Tип       іСиликатные   і         Минералы              і             і
іNіструктуры    і  группы     Г———————————————————В———————————ґ   Свойства  і
і і             і(радикалы)   і   Формула         і Название  і             і
Г—Е—————————————Е—————————————Е———————————————————Е———————————Е—————————————ґ
і1іОстровной    і[SiO ]       і   Be [SiO ]       іФенакит    іХарактерны   і
і і(ортосиликат)і             і   Mg [SiO ]       іФорстерит  івысокие      і
і і             і             і(Mg,Fe) [SiO ]     іОливин     ітемпературы  і
і і             і             і   Zr[SiO ]        іЦиркон     іплавления,   і
і і             Г—————————————Е———————————————————Е———————————ґзначительная і
і і             і[SiO ]  –    іAl O[SiO ]         іДистен     іплотность    і
і і             іанионы (F ,O іCaTiO[SiO ]        іТитанит    і(выше3,2г/см)і
і і             іOH )наряду   іAl (OH,F )[SiO ]   іТопаз      іи частота,   і
і і             іс катионами  і3Mg [SiO ]Mg(OH,F) іГумит      іинтенсивная  і
і і             іметаллов     і                   і           іокраска.     і
Г—Е—————————————Е—————————————Е———————————————————Е———————————Е—————————————ґ
і2іКольцеоб –   і[Si O ]      іNa Ca [Si O ]      і   —     іТе же, что и і
і іразный       і             іCa (OH) [Si O ]    і   —     ідля островныхі
і іа)2 тетраэдраі             іSc [Si O ]         іТройтветит іструктур     і
і і             і             і                   і           і             і
і і             Г—————————————Е———————————————————Е———————————ґ             і
і іб)3 тетраэдраі[Si O ]      іСa [Si O ]         іВолластониті             і
і і             і             іBaTi[Si O ]        іБенитоит   і             і
і і             і             іK Z [Si O ]        іВадеит     і             і
і і             Г—————————————Е———————————————————Е———————————ґ             і
і ів)4 тетраэдраі[Si O  ]     іBa (Ti,Nb)[Si O  ] іБаотит     і             і
і і             Г—————————————Е———————————————————Е———————————ґ             і
і іг)6 тетраэдраі[Si O  ]     іAl Be [Si O  ]     іБерилл     і             і
і і             і             іCr [Si O  ] 6H O   іДиоптаз    і             і
Г—Е—————————————Е—————————————Е———————————————————Е———————————Е—————————————ґ
і3іЛистовой     і[Si O ]      іMg [Si O ](OH)     іТальк      іМалопрочные  і
і і(слоистая    і             і                   А—ї         іхорошо рас-  і
і і решетка)    і[Si O  ]     іMg [Si O ](OH) Mg(OH)іАнтигоритіщепляющиеся  і
і і             і             і                   Ъ—Щ         іструктуры с  і
і і             і             іAl (OH) [Si O ]    іКаолинит   ісовершенной  і
і і             і             іKAl [AlSi O ](OH)  іМусковит   іспайностью   і
А—Б—————————————Б—————————————Б———————————————————Б———————————Б—————————————Щ
_
Ъ—В—————————————В—————————————В———————————————————В———————————В—————————————ї
і4іЦепочечный   і[Si O ]      іMg [Si O ]         іЭнстатит   іНевысокая t Cі
і іили ленточныйі(пироксены)  іCa(Mg,Fe,Al)[Si O ]іАвгит      іплавления,   і
і і(бесконечные,і             іCa(Mg)[Si O ]      іДиопсид    іплотность    і
і іодномерные   і             іLi Al[Si O ]       іСподумен   і(2,7 г/см ), і
і іили двухмер- і             іNa Al[Si O  ]      іЖадеит     інизкая       і
і іные радикалы)Г—————————————Е———————————————————Е———————————ґтвердость.   і
і і             і[Si O  ]     іCa Mg [Si O  ]     іТремолит   і             і
і і             і(амфиболы)   іNaCa [Si O  ]      іРоговая    і             і
і і             і             і                   іобманка    і             і
і і             і             іMg [Si O ] 3Mg(OH) іХризотил   і             і
і і             Г—————————————Е———————————————————Е———————————Е—————————————ґ
і іЦепочечные   і[SiO ]       іCa,Mg[SiO ]        і   —     іпородо –     і
і іметасиликаты і             іMg[SiO ]           і   —     іобразующие   і
і і             і             іLiAl[SiO ]         і   —     іминералы     і
Г—Е—————————————Е—————————————Е———————————————————Е———————————Е—————————————ґ
і5іПростран-    іБесконечные  іSiO                і           іХарактерны   і
і іственный,    ітрехмерные   і                   і-кварц     інебольшая    і
і ікаркасный    ірадикалы     і                   і           іплотность    і
і і             і[SiO ]  или  і                   і-тридимит, іи твердость, і
і і             і[Si O ] ,    і                   ікристобалитісветлая      і
і і             ів том числе  іNa[AlSiO ]         інефелин    іокраска,     і
і і             і    со       Г———————————————————Е———————————ґсравнительно і
і і             ізначительмым іК ркасные алюмо-   іполевые    іневысокие    і
і і             ізамещением   і  силикаты         ішпаты      ітемпературы  і
і і             іSi на Al     і(K,Na)[AlSi O ]    і           іплавления    і
і і             і             Г———————————————————Е———————————ґ(1100-1700 С)і
і і             і[(Si,Al)O ]  іКаркасные алюмоси- іЦеолиты-   і             і
і і             і             іликаты в виде фо-  імолекуляр- і             і
і і             і             інарей с центральнойіные сита   і             і
і і             і             іплотностью, чаще   і           і             і
і і             і             іиз 24 тетраэдров   і           і             і
і і             і             і[(Si,Al)O ]:       і           і             і
і і             і             іNa [Al Si O ]2NaOH і           Аї            і
і і             і             іH O                іГидросодалиті            і
і і             і             іNa Ca [Al Si O ]   і           ЪЩ            і
і і             і             і      30H O        іФожазит    і             і
і і             і             іNa [Al Si O ] 12H OіШабазит    і             і
А—Б—————————————Б—————————————Б———————————————————Б———————————Б—————————————Щ

Многообразие структурных типов силикатных соединений определяетсяважнейшим законом кристаллохимии силикатов: кремнекислородныететраэдры, входящие в состав сложных силикатных радикалов, объединяютсядруг с другом только общими вершинами (а не ребрами или гранями)и сохраняют свой состав и строение.

Это объясняют сильным взаимнымсталкиванием между многозарядными атомами (ионами) кремния, занимающимицентральное положение в каждом соседнем тетраэдре. Так, например,в кристаллах кварца (SiO ) каждый кремнекислородный тетраэдр даетна образование силоксановых связей четыре вершины: і O і ——— O ———Si——— O ——— і O іОбразуется сплошной трехмерный каркас (каркасный тип структуры).

В кристалах более сложных силикатов тетраэдры [SiO ] могут даватьна связь Si – O – Si одну, две или три вершины.Тетраэдры внутри сложных радикалов чаще не самостоятельных:атомы кислорода, через который осуществляется силоксановаясвязь, принадлежат одновременно каждой из объединившийхсяструктурных единиц. Такие атомы кислорода называются поделен-ными.

Например, шесть кремнекислородных групп тетраэдров,имеющих по два общих атома кислорода, могут соединяться в замкнутое кольцо._Так возникает кольцевой тип структуры, которым, в частности, обладает минерал берилл. Во многих силекатах кремнекислородныететраэдры связаны в бесконечно протяжные цепочечные структуры.

Цепочки могут быть толщиной в один тетраэдр, и тогда в нихсоотношение кремния и кислорода равно 1:3, в сдвоенных цепочках(лентах) – 4:11. Одинарные и сдвоенные цепочки соединяются междусобой катионами. Силикаты, структура которых образована одинар-ными цепочками кремнекислордных тетраэдров, называются пироксенами.

Более сложная формула силикатов со сдвоенными цепочками представлена амфиболами.При соединении кремнекислородных тетраэдров тремя вершинамиобразуются плоские слои тетраэдров, у которых свободна только одна вершина. Это слоистый тип структуры. Слои могут по-разномусвязываться между собой.

В структуре слюд два таких слоя,обращенные друг к другу свободными атомами кислорода, соединя-ются катеонами.

Как видно из рисунка,в каждом плоском слое кремнекислородныхтетраэдров на два атома Si приходится по три атома кислорда,общих для соседних тетраэдров, и два свободных кислорода ввершинах тетраэдров. Таким образом, состав слоя отвечаетформуле Si O , а состав двух – [Si O ] .

Островной тип структуры. В этом случае кремнекислордныететраэдры не соединяются друг с другом через вершины, как вдругих структурах, а изолированы, разобщены и связываются вединую структуру двухвалентными катионами магния и железа, укоторых близкий размер радиуса._Поэтому состав минералов с такой структурой можно выразитьформулой (Mg,Fe) [SiO ]. Это формула минерала оливина.

Все структуры характеризуются общими свойствами и преждевсего объемностью, непрерывностью по всем трем измерениямпространства.Изолированные кремне- и алюмокислородные тетраэдрыих кольца, цепи, ленты, листы и каркасы соединены катеомами сотносительно большими радиусами в бесконечно большие конструк-ции.Структура минералов основывается на ионной связи, молекуляр-ные силы отсутствуют.

Изучение структур силикатов позволило совсем недавно правиль-но установить их химические формулы, отвечающие составу в техслучаях, когда правильная формула нарушилась колебаниями в сос-таве вследствие изоморфныхзамещений. Однако оно раскрыло преждевсего важные связи между кристалическими структурами и физически-ми химическими свойствами силикатов.

Такие свойства, как твер-дость, плотность, расщепляемость, термическая устойчивость, незна-чительная растворимость, определенным образом связаны с внутрен-ним строением силикатов. Для силикатных минералов как природных, так и искуственных харак-терны изоморфные замещения (изоморфизм) – взаимное замещениеионов в кристалической структуре без нарушения ее строения.

Сос-тав природных химических соединений меняется не случайно, а за-кономерно – в зависимости от величины радиусов инонов и координа-ционного числа.Если существует определенная структура, в неемогут войти (путем замещения или внедрения) не любые химическиеэлементы, а лиш те, размер ионов которых будет отвечать даннойструктуре.

Минералы группы оливина представляют собой непрерывный изоморф-ный ряд от железистого до магнитного представителя. Такой изо-морфизм называется изовалентным. Ниболее распространен другойтип изоморфизма – гетеровалентный,тпри которм взаимозамещаютсяионы различной валетнтности, но замещение происходит с компен-сацией зарядов, т.е.

при сохранении электростатического балансакристалической решетки. Вывод о том, что этот тип изоморфизма(диагональный) обусловлен близостью размеров (радиусов, оъбемов)у соседних атомов по диагонали в периодической системе элементов,был сделан Д.И.Менделеевым и развит А.Е.Ферсманом.При гетеровалентном изоморфизме чаще возникает необходимость зарядовой компенсации. В структуре при этом образуются вакансии.Для компенсации заряда внедряются дополнительные атомы. Изоморфные замещения влияют на дефектность структур минира-лов, которая, как известно, является одним из существенныхфакторов, приводящих к изменению физических,химических и тех

Источник: https://www.examen.ru/add/manual/school-subjects/natural-sciences/chemistry/referatyi-1400/silikatyi/

ПОИСК

Силикаты и их использование
    Адсорбенты можно разделить на следующие общие категории бокситы (природные минералы, состоящие в основном из А1зОз) активированная окись алюминия (очищенный боксит) гели (вещества, состоящие из окиси кремния или алюмогеля и получаемые с помощью химических реакций) молекулярные сита (натрийкальциевые силикаты, или цеолиты) углерод (древесный уголь), адсорбционные свойства которого получаются в результате активирования. Все эти вещества, кроме угля, применяются для осушки газа. Активированный уголь используется для извлечения углеводородов из природного гааа и очистки газа от некоторых примесей. Активность угля по воде очень незначительна. Первые четыре класса адсорбентов приведены в порядке возрастания их стоимости, определяемой их свойствами. Чем больше поглотительная активность адсорбента, тем он дороже стоит, хотя пропорциональность здесь и не соблюдается. Окончательный выбор адсорбента должен производиться с учетом стоимости оборудования, срока службы адсорбента, эффективности его применения в данном процессе и т. д. Чрезмерное внимание к одной лишь стоимости может [c.240]
    Сплавление проводят в тиглях, сделанных из различного материала. Наиболее устойчивы платиновые тигли, получившие широкое распространение особенно при сплавлении силикатов. Нужно помнить, однако, что щелочи и окислительные плавни действуют на платину, а некоторые металлы образуют с ней сплавы. Это ограничивает применение платиновых тиглей. Вместо них при сплавлении со щелочными плавнями употребляют серебряные, а с окислительными плавнями — никелевые или железные тигли. Конечно, материал, из которого сделан тигель, при сплавлении частично переходит в плав. [c.138]

    Коллоидно-химическую науку, однако, интересуют формы молекулярно связанной воды. Нами ранее [71—74] было показано, что следует выделять сорбционно (прочно) связанную воду, воду граничных слоев и осмотически связанную воду. Свойства и отличительные особенности указанных категорий молекулярно связанной воды удобно рассмотреть применительно к слоистым и слоисто-ленточным силикатам, которые обладают большой вариабельностью коллоидно-химических свойств в зависимости от особенностей строения, состава обменного комплекса, и в последнее время находят все возрастающее применение в качестве эффективных сорбентов, катализаторов, наполнителей полимерных сред, загустителей, пластификаторов, компонентов буровых растворов и т. д. [c.31]

    Контакт олова с железом в промышленной атмосфере нежелателен. Луженые поверхности требуют дополнительной защиты пассивированием в окислителях, обработкой силикатами, применением жировых смазок или ингибиторов. [c.7]

    Исследователей, занимающихся проблемой лиофильности дисперсных систем, всегда интересовало, адсорбция скольких молекулярных слоев воды сопровождается заметным тепловым эффектом и какой вклад в суммарную интегральную теплоту смачивания вносит тепло, выделяющееся при адсорбции первого и последующих слоев воды.

Выбор в качестве объектов исследования слоистых силикатов с расширяющейся структурной ячейкой, для которых характерно ступенчатое заполнение межслоевых промежутков, комплексное применение для их исследования рентгеновского, адсорбционного и термохимического методов анализа позволяет ответить на эти вопросы. [c.

32]

    Силикаты. Применение данного реагента увеличит капитальные затраты на проведение выборочного ремонта подземных металлических [c.23]

    Применение силиката натрия было предложено для снижения коррозионной активности водных сред по отнощению к углеродистой стали.

Считают, что механизм защитного действия силиката связан с увеличением pH среды за счет нейтрализации СОг щелочью и образованием на поверхности стали тонкой защитной пленки, в которой силикатом осаждены железо и компоненты, обусловливающие жесткость воды.

Защитная пленка возникает значительно легче, если на поверхности металла уже имеется покровный слой окислов. При использовании силиката натрия в недостаточном количестве может идти питтинговая коррозия.

Другой недостаток силиката натрия это то, что он образует с солями Са + и Mg + нерастворимые соединения. В связи с этим в условиях хлоркальциевой и хлормагниевой агрессии силикат натрия может оказаться малоэффективным. [c.221]

    После второй мировой войны продолжалось усовершенствование процесса.

Имеются сообщения, что благодаря применению в качестве катализаторов силикатов щелочных металлов и боратов, а также реакторов улучшенной конструкции удалось получить почти количественные выходы продукции [40]. Этот процесс, согласно опубликованным сведениям, находится в стадии промышленной разработки в США. [c.345]

    Несмотря на то, что ингибиторы коррозии начали применять довольно давно, появление высокомолекулярных органических ингибиторов совершило, по словам Дж.

Брегмана, переворот в нефтяной промышленности, так как благодаря их применению стала экономически целесообразной эксплуатация скважин, ранее заброшенных из-за интенсивного коррозионного разрушения оборудования. Некоторые ингибиторы, не относящиеся к высокомолекулярным органическим соединениям, в небольшом объеме используют и сейчас.

К ним относятся хро-маты, ингибиторы-нейтрализаторы (водные растворы аммиака, углекислый натрий, бикарбонат натрия, силикат натрия), полифосфаты и некоторые другие. [c.90]

    Следует отметить что до 1967 г. промышленность выпускала лишь КМЦ-350 и КМЦ-250, термостойкость которых относительно низкая. Повышение термостойкости буровых растворов, стабилизированных КМЦ, являлось актуальной проблемой. С разработкой КМЦ-500 (1964 г.

) Она не потеряла своей остроты. Одним из путей ее решения является применение добавок реагентов, ингибирующих термоокислительную деструкцию КМЦ.

Автором было установлено, что добавки силиката патрия (модуль 2,84) к глинистому раствору, стабилизированному КМЦ, различно влияют на показатели раствора, измеренные после прогрева в течение нескольких часов при температуре 180—190° С.

При этом обнаружили значительное положительное влияние небольших добавок водорастворимых силикатов на водоотдачу и другие показатели таких растворов [3]. [c.192]

    Таким образом, доказано, что применение силиката в щелочной композиции анионного ПАВ обеспечивает избирательное смачивание в двухфазной среде нефть-вода. [c.104]

    Нередко упоминается о применении в качестве стабилизаторов поверхностноактивных веществ, но часто неясно, применяется ли этот термин в наиболее употребительном зиаче1ши и речь идет о благоприятном эффекте, обуслов-лен юм снижением поверхностного натяжения 152], или же под этим термином подразумевается вещество, избирательно адсорбируемое поверхностью сосуда для перекиси или поверхностью катализатора 153]. Часто в эту категорию включаются силикаты. Добавка силиката натрия или магния к щелочным растворам, содержащим перекись водорода, оказывает антикаталитическое действие, которое, по-видимому, следует приписать коллоидам, образующимся в результате гидролиза силикатов. Применение последних часто практикуется ири отбелке хлопчатобумажных и других текстильных изделий. [c.450]

    Необходимо было найти эффективный реагент, способный осаждать сульфат-ион в присутствии силиката натрия.

Лабораторные исследова1[ия показали, что соединения стронция, вследствие близких значений произведения растворимости, практически одновременно осаждают и сульфат- и силикат-ионы и поэтому непригодны для этих целей.

Соединения бария вследствие разности произведения растворимости сульфата бария и силиката бария более подходящи для этих целей. При их применении в первую очередь осаждаются практически нацело сульфат-ионы и лишь затем силикат-ионы. [c.208]

    В настоящее время в литерат5фв по эстонским сланцам нет указаний на прямые аналитические определения конституционной воды минеральной части сланца, не улетучивающейся при стандартной сушке. Не опубликованы также и способы определения этой воды.

Все имеющиеся сведения основаны на сравнении состава некарбонатной минеральной части эстонского сланца с составами сходных природных минералов.

Между тем прямое аналитическое определение конституционной влаги некарбонатной составляющей минеральной части сланцев, в частности кукерсита, представило бы несомненный теоретический и практический интерес.

Основная трудность решения этой задачи заключается, очевидно, в том, что имеющимися средствами анализа нока невозможно нацело удалить из сланца минеральную часть, не разрушая керогена и, что более важно, невозможно целиком удалить кероген, не нарушая целостности минеральной части.

При этом термическое окисление керогена влечет за собой улетучивание части конституционной влаги глинистых силикатов, применение же мокрого окисления бихроматом, перманганатом и т. д. неизбежно связано с применением сильных кислот, приводящим к выделению свободной кремнекислоты из силикатов (Жукова, 1955).

При сжигании навески сланца в печи для элементарного анализа к весу воды, соответствующему содержанию водорода в керогене, частично или полностью прибавляется вес улетучившейся конституционной влаги некарбонатной составляющей минеральной части сланца. В настоящей работе предпринята попытка разработать метод прямого аналитического определения конституционной воды минеральной части сланца, годный для оценки, хотя бы, порядка величин содержания этой воды в сланце. [c.143]

    Для сплавов, которые склонны к окислению, кривые охлаждения можно снимать в атмосфере водорода. Однако в водороде ввиду опасности загрязнения при высоких температурах нельзя применять платиновые термопары, если огнеупор содержит кремнезем или силикаты, а также следы углерода и серы.

Мак Куилан [90] утверждает, что при отсутствии кремнезема и силикатов применение платиновой термопары в водороде дает вполне удовлетворительные результаты. Если в огне-упоре присутствует минерал, содержащий кремнезем, платиновые термопары могут применяться только в том случае, если соблюдаются специальные предосторожности для устранения серы и углерода.

Необходимо также иметь в виду опасность [c.167]

    Большое применение находят природные силикаты магния тальк 3MgO-45102-HqO и особенно асбест a0-3Mg0-4Si02. Последний, благодаря своей огнестойкости, малой теплопроводности и волокнистой структуре, является прекрасным теплоизоляционным материалом. [c.614]

    В составе силикат-глыбы и готового катализатора и адсорбента содержится свыше 70% окиси кремния.

Пыль, образующаяся в сырьевом отделении при разгрузке, хранении и размоле силикат-глыбы, в сушильно-прокалочном отделении и на складе готовой продукцпи, представляет собой большую опасность для организма, чем всякая другая пыль, например коксовая, гумбриновая или сульфатная.

Применение устройств по герметизации аппаратуры и осуществление механизации процессов является одним из основных мероприятий по технике безопасности и охране труда в производстве алюмосиликатных катализаторов, адсорбентов и силикагелей.

Мероприятия по борьбе с пылевыделением на разных участках технологического процесса производства катализаторов и адсорбентов в основном сводятся к следующему. Перед разгрузкой вагонов или платформ с силикат-глыбой последнюю обрызгивают водой из резинового шланга с лейкой на конце.

Увлажняют силикат-глыбу и на площадке дробилки перед началом дробления. Увлажнение силикат-глыбы почти полностью ликвидирует основные очаги выделения силикатной пыли. В настоящее время на ряде катализаторных фабрпк очистку катализаторной крошки и пыли из-под конвейерных лент проводят методом вытяжной венти.

пяции, который позволяет проводить уборку одному рабочему быстро и не вдыхая пыли. При транспортировании вертикальными и наклонными элеваторами образующуюся силикатную пыль отсасывают вентилятором действующего дымососа. В прокалочном отделении крошку и мелочь собирают в специальный монжус, из которого содержимое сплошным потоком транспортируется сжатым воздухом в бункер аэробильной мельницы. [c.163]

    Никелевый катализатор является лучшим катализатором для конверсии метана [132]. Важным фактором, влияющим на активность никелевого катализатора, является подбор носителя, обеспечивающего большую механическую прочность и высокоразвитую каталитическую поверхность.

Наибольшее применение в качестве носителя нашли окислы алюминия и магния, портландцемент, шамот, природные глины. Лучшими промоторами никелевого катализатора, нанесенного па окись алюминия, оказались MgO, rjO , ThO. никеля в различных катализаторах колеблется от 4 до 20%.

окиси кремния в катализаторе не должно превышать 0,5%, так как при температуре выше 800° С никель взаимодействует с окисью кремния, образуя неактивный силикат никеля [133]. [c.185]

    Хорошие результаты могут быть получены при комбинированном применении полифосфата и силиката натрия для агрессивных сред, в которых каждый из этих реагентов не был эффективным.

Интересно также отметить, ЧТО прибавление солей, диосоциирующнх с образованием двухвалентных ионов цинка, может усилить ингибирующее действие силиката натрия в водных растворах, содержащих ионы хлора.

[c.222]

    Силикатными материалами называются материалы из смесей или сплавов силикатов, полисиликатов и алюмосиликатов.

Они представляют широко распространенную группу твердофазных материалов, то есть веществ, обладающих совокупностью свойств, которые определяют то или иное их пргистическое применение (И.В. Тананаев).

Так как главным в этом определении материала является признак его применимости, то к группе силикатных материалов относят и некоторые бессиликатные системы, применяемые для тех же целей, что и собственно силикаты. [c.304]

    Классическим примером получения гидро. золси является производство водных кремиезолей. или коллоидного кремнезема, который находит широкое применение. Метод основан на конденсации кремневой кислоты при увеличении кислотности раствора силиката. Образующиеся частицы могут иметь размеры от 5 до 100 нм [c.107]

    Лучшие результаты с точки зрения сохранения устойчивости ствола скважины следует ожидать нри применении композиции реагентов КМЦ -Ь КССБ, КМЦ + силикат натрия, гуматы или гипан + силикат натрия. [c.78]

    И больше) повышение величины обобш енного показателя устойчивости глин. Это полностью согласуется с практикой применения малосиликатных растворов, стабилизированных КМЦ-600 и ги-паном, при бурении в осложненных осыпями и обвалами условиях. Добавки хлористого кальций к раствору КМЦ-600 менее эффективны (см.

табл. 54), чем добавки силиката натрия. При добавках хлористого кальция до 0,5% величина обобщенного показателя устойчивости глин повышается, а при больших добавках снижается. Это объясняется снижением стабилизирующего действия КМЦ-600 при к энцентрациях хлористого кальция выше 0,75%. [c.

99]

    Очевидно, что чем больше по величине обобщенный показатель С VI С, тем выше ингибирующее действие промывочной жидкости, оказываемое на веустойчивость глинистых пород. При этом необходимо стремиться, чтобы все соотношения, входящие в обобщенный показате.ть, были больше единицы.

Даже при большем значении С, если одно из соотношений меньше единицы, то такая промывочная жидкость не может обладать высоким ингибирующим действием на неустойчивость глинистых пород или оказывать кратковременное действие при соотношении средних скоростей набухания меньше единицы.

Например, для ВКР, стабилизированного КССБ, обобщенный показатель С равен 11,2, при соотношении средних скоростей набухания равном 0,63. Такая система хотя и оказывает ингибирующее действие на неустойчивость глинистых пород, но оно кратковременно. Осыпи не предотвращаются, а лишь изменяется их характер.

То же относится и к силикатным промывочным жидкостям, содержащим более 10% водорастворимых сили катов. Б то же время обобщенный показатель 7 в фильтратах малосиликатных промывочных жидкостей, стабилизированных КМЦ, содержащих 2—5% силиката натрия, при различных температуре и давлении остается достаточно высоким.

Такие системы оказывают ингибирующее действие на неустойчивость глинистых пород в течение длительного времени, что подтверждается практикой бурения с применением таких систем. [c.101]

    Для сильноувлажненных глинистых пород также весьма ваншо, чтобы оба множителя были больше единицы, и, кроме того, действие фильтрата бурового раствора не должно вызывать изменение объема набухших глинистых пород.

Например, при применении ВКР, хотя величина С при атмосферных условиях достигает 60—150 (в зависимости от реагента-стабилизатора), происходит уменьшение объема набухших проб глин за счет коагуляции, а следовательно, и массе глины возможны участки с нарушенной связностью.

При действии силиката натрия (2,0—5,0%) или малосиликатных промывочных жидкостей не происходит изменение объема набухших проб при высокой величине С”, равной при атмосферных условиях нескольким сотням единиц. [c.101]

    Применение в качестве ршгибитора деструкции КМЦ, в частности для сохранения степени иолимеризацни, силиката натрия выгодно отличается от известных ингибиторов (фенолов, анилина [c.142]

    В результате проведенных работ было рекомендовано несколько рецептур буровых растворов, в том числе, как наиболее эффективная, система — силикатно-солевой раствор.

В состав одной из рецептур силикатно-солевого раствора входили 15— 50% силиката натрия или калия (модуль 2,бО—2,70), до 26% различных солей натрия или калия (чаще Na l или КС1), до 1,5% каустика, глина и воды.

Бурение одной скважины в районе Кара-булак (Чечено-Ингушская АССР) с применением силикатно-солевого раствора, содержащего на 1 м раствора 0,6 т жидкого стекла 0,1 т хлористого калия 0,1 т хлористого натрия и до [c.189]

    Мало силикатный глинистый раствор, стабилизированный КМЦ, — термо- и солестойкая система. силиката натрия от 2,0 до 5,0%. Оптимальная величина pH = 8,5 — 9,5. При повышеином содержании твердой фазы требуется применение реагентов-понизителей вязкости.

При оптимальном содергкании твердой фазы и отсутствии в открытой части ствола скважины высококоллоидальных глин, как правило, реагенты-понизители вязкости не требуются. Тиксотропность малосиликатных буровых растворов регулируется н широких пределах очередностью ввода Силиката натрия и КМЦ. Ввод силиката натрия вызывает рост тиксотропии, а ввод.

КМЦ — ее снижение. Поэтому обработку мало силикатных растворов следует проводить следуюш им образом ввести часть силиката натрия, необходимое количество КМЦ, а затем оставшуюся часть силиката натрия, которая и обеспечивает заданную величину тиксотропии. Термостойкость системы снижается при накоплении сульфат-ионов более 350 мг/л.

Для восстановления термостойкости в этом случае необходимо применение хлористого бария. [c.198]

    В с лучае применения модифицирование го крахмала термо-стойко( ть системы несколько выше. Послз прогрева раствора при 160° С в течение 2 ч показатели сохранились в приемлемых пределах.

силиката натрия от 2 до 5%, и оптимальные значения pH находятся в пределах 8,5—9,5. Обработку бурового раствора модифицированным крахмалом предпочтительнее производить реагентом воздушно-сухой влажности.

Вязкостные и стру) турно-механические показатели системы при оптимальном [c.199]

    Как было показано ранее [3], малосиликатные буровые растворы с содержанием от 2 до 5% силиката натрия мало чувствительны нефтепродуктов до 12%.

В то же время буровые растворы с высоким содержанием (до 50%) нефтепродуктов или так называемые нефтеэмульсионные растворы (эмульсии первого и второго рода) все шире находят применение при бурении глубоких скважин.

Нефтеэмульсионные буровые растворы (эмульсии первого рода) имеют суш,ественный недостаток, выражающийся в основном в том, что фильтрат их представлен водной средой, не оказывающей или мало оказывающей крепящее действие на сильноувлажненные потенциально неустойчивые глинистые породы. [c.202]

    Во всех случаях, когда содержание силиката натрия выдерживалось в рекомендуемых автором пределах от 2,0 до 5,0%, а водоотдача не превышала 8 см , получен положительный результат. При этом резко снизились кавернообразование и время проработок.

Ни в одной из бурившихся скважин при длительном применении малосиликатных растворов не наЗлюдалось прихвата бурильного инструмента, даже в случаях слома инструмента и оставления сломанной части в скважине н ,1 длительное время. [c.

215]

    Имеется опыт применения малосиликаи ого раствора при разбурив шии гипсосодержащих пород в скв. Т-1 Аралсор в интервале 3132—6401 и 6699—6806 м (забойнг я температура около 180° С) [31].

Расчетная (по сульфат-иопу) 1Л0щн0сть гипса составила 170 м. Было израсходовано дополни гельно на связывание кальций-ионов 38 т силиката натрия.

В следствие- накопления в растворе сульфат-ионов термостойкость резко снизилась. [c.229]

    В лабораторных условиях расход КМИ-бОО на стабилизацию гипсоного раствора при температуре 180° С в 5 раз и более выше, чем на стабилизацию малосиликатного ра твора с применением метода восстановления его термостойкости Стоимость реагентов па осаждение гинса (силиката натрия и хл< ристого бария) составляет несколько (до 7) процентов стоимост КМЦ. [c.231]

    Автором для этих целей рекомендовано применение водораст-воримь X силикатов в виде добанюк к буровому раствору в количестве 2—5% по объему (малосиликатные буровые растворы) или в виде установки ванн различной концентрации. [c.255]

    Для выделения органических суперэкотоксикантов из экарак-гов применяют различные сорбенты силикагель, кремниевую кислоту, оксид алюминия, флоризил(силикат магния), фосфат кальция, активный уголь, целлюлозу, полимерные смолы и др Классическим примером могут служить методы разделения ХОП и ПХБ с помощью флоризила [90,9 П и арохлора [92,93] Большое число работ посвящено вьщелению ХОС и ПАУ с применением колоночной хроматографии на силикагелях [36,94-96]. Установлено, что степень ра аделения ПХБ и ХОП зависит от пористости и удельной поверхности силикагелей, условий их активации и содержания воды Интересные результаты получены при использовании двух колонок, заполненных оксидами алюминия и кремния [97] (рис. 6 4) Для удаления остаточных количеств воды наряду с сорбентами в каждую колонку добавляют по 0,2 г безводного сульфата натрия [c.221]

    Обычно эти два явления рассматриваются в совокупности с дефлокуляцией или пептизацией.

Собственно говоря, единственной причиной их раздельного рассмотрения является желание авторов особо подчеркнуть, что степень защитного действия, достигнутая во время процесса чистки моющими средствами, должна быть достаточной, чтобы можно было поддерживать частицы пят-нообразующего вещества в состоянии дисперсии до тех пор, пока они смогут быть удалены из непосредственного соседства с тканью. Эту отличительную особенность защитного действия обычно называют суспензирующим действием очищающего раствора. Так, например, принято говорит об увеличении суспензирующего действия мыльных растворов путем применения силикатов и фосфатов. Частицы первоначальной дисперсии пятнообразующего вещества должны быть защищены с целью предотвращения флокуляции во время последующих стадий процесса чистки. [c.73]

Источник: https://www.chem21.info/info/552702/

Силикаты и их использование

Силикаты и их использование

Введение

1. Становление науки о силикатах

2. Кристаллохимическая систематика силикатов

3. Процессы образования силикатов в земной коре

4. Яркие представители группы силикатов

5. Применение и искусственное происхождение силикатов

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Силикаты и алюмосиликаты представляют собой обширную группу минералов. Для них характерен сложный химический состав и изоморфные замещения одних элементов и комплексов элементов другими. Главными химическими элементами, входящими в состав силикатов, являются O, Si, Al, Fe2+, Fe3+, Mg, Mn, Ca, Na, K, а также Li, B, Be, Zr, Ti, F, H, в виде (OH)1- или H2O и др.

Общее количество минеральных видов силикатов около 800. По распространённости на их долю приходится более 90% минералов литосферы. Силикаты и алюмосиликаты являются породообразующими минералами.

Из них сложена основная масса горных пород: полевые шпаты, кварц, слюды, роговые обманки, пироксены, оливин и др.

Самыми распространёнными являются минералы группы полевые шпаты и затем кварц, на долю которого приходится около 12% от всех минералов.

1. Становление науки о силикатах

Хотя история развития человеческого общества тесно переплетена с использованием силикатов как природного, так и искусственного происхождения, научный подход к изучению этих соединений сформировался относительно поздно – в конце XVIII – начале XIX столетия вместе со становлением химической науки. Это объясняется и специфическими особенностями силикатов: сложностью строения, вариациями химического состава, нерастворимостью и химической пассивностью, способностью к переходу в нестабильные состояния и высокой температурой плавления.

Первой научной теорией по систематике силикатов была так называемая поликремневая теория силикатов, которая на протяжении длительного времени (конец первой половины XIX ‑ 20-е годы XX века) играла важную роль в химии силикатов. Согласно этой теории, силикаты рассматривались как соли кремниевых кислот общей формулы nSiO2 ” mH2O (n, m – целые числа).

Значениям n > 1 соответствовали поликремневые кислоты. Простейшими представителями кремниевых кислот являются метакремневая H2SiO3 (n = 1, m = 1), ортокремневая Н4SiO4 (n = 1, m = 2), двуметакремневая H2Si2O5 (n = 2, m = 1), пирокремневая H6Si2O7 (n = 2, m = 3). Соли этих кислот получили названия мета-, двумета-, орто- и пиросиликатов соответственно.

Для простых силикатов такие названия общеприняты и в настоящее время. Невозможность выделения кремниевых кислот в чистом виде из-за их коллоидного характера оставляла открытым вопрос о солеобразной природе силикатов. Более того, многообразие силикатов не укладывалось в рамки этой теории.

Например, минералы жадеита NaAlSi2O6 и лейцита KAlSi2O6 относятся, казалось бы, к солям метакремниевой кислоты, но по своим свойствам сильно отличаются друг от друга. В приведенном случае поликремневая теория не смогла дать ответ о связи между химическим составом силикатных соединений и их строением, что является основной задачей любой систематики.

Однако при формировании поликремневой теории была высказана гениальная догадка о полимеризации атомов кремния через атомы кислорода.

В своих трудах, посвященных природе силикатов, Д.И. Менделеев указывал на противоречия поликремневой теории. Он высказал идею об изоморфном замещении в силикатах не только оксидов одинакового типа, но и разных, таких, как SiO2 и Al2O3. Это наводило на мысль о сходстве и химических свойств этих оксидов.

Далее на основании достаточно широкой вариации соотношения между основными и кислотными оксидами в силикатах Д.И. Менделеев отмечал, что нельзя объяснить все многообразие силикатов только существованием полимерных форм кремниевых кислот.

По его мнению, силикаты представляют собой не соли, а «неопределенные соединения», такие, например, как сплавы, но не простых тел, а близких по своим свойствам оксидов. Д.И.

Менделеев объяснял особенности силикатных «неопределенных соединений» не существованием различных видов поликремневых кислот, а полимеризацией большинства соединений кремния. Учение Д.И. Менделеева сыграло большую роль в дальнейшем понимании природы силикатов.

В конце XIX века химические методы исследования (аналитические и синтетические) исчерпали свои возможности в познании силикатов. Исследователи начали искать новые пути решения проблем силикатов. Наиболее значительные результаты были достигнуты в физико-химическом и геохимическом направлениях.

Метод физико-химического анализа, созданный Н.С. Курнаковым в 20-е годы XX столетия, представляет собой синтез идей химической термодинамики и топологии. В рамках этого метода наиболее информативным оказалось рассмотрение диаграммы температура-состав (диаграмма состояния).

Диаграммы состояния позволяют судить о температурно-концентрационных интервалах существования кристаллических и жидких силикатов, их превращениях (плавление, кристаллизация, разложение или соединение).

Результаты многочисленных исследований диаграмм состояния (бинарных, тройных и более компонентных систем) обобщаются в соответствующих справочниках, в компьютерных банках данных, монографиях и учебных пособиях. Особенный интерес диаграммы состояния представляют для понимания процессов минералообразования, в материаловедении и технологии силикатов.

В настоящее время использование термодинамического метода позволяет корректировать экспериментально полученные диаграммы состояния, предсказывать диаграммы состояния неизученных систем, судить о возможности протекания тех или иных процессов превращений силикатов, рассчитывать энергоемкость этих процессов, сравнивать устойчивость образовавшихся соединений по отношению к распаду на близлежащие по диаграмме состояния. Эти выводы делаются как на базе экспериментальных данных, так и с помощью разнообразных модельных представлений. В этой области автором и его сотрудниками получены интересные результаты, касающиеся устойчивости силикатных соединений, определения областей кристаллизации из расплавов тех или иных силикатов.

Видным представителем геохимического направления является В.И. Вернадский, который интересовался именно строением силикатов. Он создал свою теорию строения алюмосиликатов (1891–1937 годы). В.И. Вернадский так же, как и Д.И.

Менделеев, говорил о близости химических функций SiO2 и Al2O3 и отвергал мысль о том, что алюмосиликаты есть соли кремниевых кислот. По его мнению, алюмосиликаты являются производными сложных алюмосиликатных радикалов, «каолиновых ядер».

Гипотеза о «каолиновом ядре» как о замкнутой группировке атомов Si, Al и O оказалась актуальной при расшифровке структуры полевых шпатов.

2. Кристаллохимическая систематика силикатов

По хим. природе С. и в особенности С. сложного состава и строения (в т.ч. цементные гидросиликаты, цеолиты, С. с добавочными анионами и комплексными катионами) относятся к типичным гетеродесмич. соединениям, в к-рых реализуются одновременно разл. типы хим. связи-ионная, ковалентная, ионно-ковалентная, координационная, водородная и др. многоцентровые связи.

Структурная классификация С. базируется на рентгено-структурных расшифровках кристаллич. строения важнейших породообразующих силикатных минералов (преим. с мелкими катионами Be, Mg, Al, Zn, Fe, отчасти Na и К), выполненных начиная с кон.

20‑х гг. У. Брэггом, Л. Полин-гом, Нараи Сабо. В основу структурной систематики С. (Брэгг, Ф.

Махачки) было положено строение анионных группировок-способ сочленения между собой элементарных звеньев-правильных кремнекислородных тетраэдров

(рис. 1) в анионные радикалы конечных размеров или же в бесконечные одно-, двух- и трехмерные группировки. С 1950 в рентгеноструктурных исследованиях преим. школы Н.В. Белова были расшифрованы мн. кристаллич. структуры С. и их неорг. аналогов с крупными катионами Na, К, Са, Ва, РЗЭ и др. В основе систематики кремнекислородных группировок по Брэггу лежит размерное соответствие ребер тетраэдров SiO4 и октаэдров MgO6. По Белову для кристаллохимии С. характерно стерич. соответствие ребра октаэдра СаО6 с расстоянием между вершинами диорто-группы . Это наиб. наглядно иллюстрируется сочленением кремнекислородных цепочек с октаэдрич. колонками Са- и Mg‑октаэдров в структурах пироксена энстатита Mg2(Si, O6), (рис. 2, а) и пироксеноида волластонита Са3 (Si3O9), (рис. 2, б).

Рис. 1. Элементарный правильный кремне-кислородный тетраэдр SiO44-

Для кристаллохимии С. по Белову определяющим критерием конструирования или формирования типа кристаллич. структуры С. и их неорг. аналогов явился принцип «приспособляемости» кремнекислородных анионных группировок к существенно более крупным полиэдрам катионов. При классификации С. выделяют элементарное звено, участвующее в построении кремнекислород-ного

анионного каркаса, – орто-, диорто- и триортогруппы.

Рис. 2. Элементарные кремнекислородные единицы-ортогруппы

в структуре Mg‑пироксена энстатите (а) и диортогруппы в Са-пироксеноиде волластоните (б).

В целом С.

могут быть подразделены на два класса: соединения с конечными размерами кремнекислородных группировок (островные структуры) и с бесконечными повторениями кремнекислородных тетраэдров при самых разл.

способах их сочленения (полимерные, или конденсир., структуры). Причем анионный остов кристаллич. решетки, наряду с кремнекислородными анионами, может включать И дополнит. анионы-О2-, ОН-, Cl-, F-,

, и нек-рые др.

Источник: https://mirznanii.com/a/24145/silikaty-i-ikh-ispolzovanie

Урок №42. Кремний и его соединения. Стекло. Цемент. – ХиМуЛя.com

Силикаты и их использование

КРЕМНИЙ

Кремний открыл и получил в 1823 году шведский химик Йенс Якоб Берцелиус.

Второйпо распространённости элемент в земной коре после кислорода (27,6% по массе).Встречается в соединениях.

Строение  атома кремния в основном состоянии

1s22s22p63s23p2

Строение атома кремния в возбуждённом  состоянии

1s22s22p63s13p3

 

Степени окисления: +4, -4.

Аллотропия кремния

Известен аморфный и кристаллический кремний.

Поликристаллический кремний

Кристаллический– тёмно-серое вещество сметаллическим блеском, большая твёрдость, хрупок, полупроводник; ρ = 2,33 г/см3,t°пл. =1415°C; t°кип. = 2680°C.

Имееталмазоподобную структуру и образует прочные ковалентные связи. Инертен.

Аморфный– бурый порошок, гигроскопичен,алмазоподобная структура, ρ = 2 г/см3, более реакционноспособен.

Получениекремния

1) Промышленность – нагревание угля с песком:

2C+ SiO2 t˚→ Si + 2CO

2) Лаборатория – нагревание песка с магнием:

2Mg + SiO2  t˚→ Si + 2MgO    Опыт

Химические свойства

Типичныйнеметалл, инертен.

Каквосстановитель:

1)     Скислородом

Si0+ O2  t˚→  Si+4O2

2)     Сфтором (без нагревания)

Si0+ 2F2 →  SiF4­

3)     Суглеродом

Si0+ C  t˚→  Si+4C

(SiC – карборунд – твёрдый;используется для точки и шлифовки)

4)     Сводородом не взаимодействует.

Силан(SiH4) получают разложением силицидов металлов кислотой:

Mg2Si+ 2H2SO4 → SiH4­ + 2MgSO4

5)     Скислотами не реагируетолько с плавиковой кислотойSi+4HF=SiF4+2H2)

Растворяетсятолько в смеси азотной и плавиковой кислот:

3Si + 4HNO3 + 18HF →  3H2[SiF6] + 4NO­ + 8H2O

6)     Сощелочами (при нагревании):

Si0 + 2NaOH + H2O t˚→  Na2Si+4O3+2H2­

Какокислитель:

7)     Сметаллами (образуются силициды):

Si0+ 2Mg  t˚→ Mg2Si-4

Применениекремния

Кремний широко используется в электронике как полупроводник. Добавки кремния к сплавам повышают их коррозионную стойкость. Силикаты, алюмосиликаты и кремнезем – основное сырье для производства стекла и керамики, а также для строительной промышленности.
Кремний в технике
 Применение кремния и его соединений

Силан – SiH4

Физические свойства: Бесцветный газ, ядовит, t°пл. =-185°C, t°кип. = -112°C.

Получение: Mg2Si + 4HCl → 2MgCl2+ SiH4­↑

Химические свойства:

1)     Окисление: SiH4 + 2O2 t˚→   SiO2 + 2H2O

2)     Разложение: SiH4 → Si + 2H2­

Оксид кремния (IV) – (SiO2)n

SiO2- кварц, горный хрусталь, аметист, агат, яшма, опал, кремнезём (основная частьпеска):

Кристаллическаярешётка оксида кремния (IV)– атомная и имеет такое строение:

Al2O3 •2SiO2 • 2H2O – каолинит (основная часть глины)

 

K2O • Al2O3• 6SiO2 – ортоклаз (полевой шпат)

Физические свойства:Твёрдое, кристаллическое,тугоплавкое вещество, t°пл.= 1728°C, t°кип.= 2590°C

Химическиесвойства: 

Кислотный оксид. При сплавлении взаимодействует с основными оксидами,щелочами, а также с карбонатами щелочных и щелочноземельных металлов:

Изучение свойств оксида кремния (IV)

1)     Сосновными оксидами:

SiO2+ CaO t˚→    CaSiO3

2)     Сощелочами:

SiO2+ 2NaOH t˚→    Na2SiO3+ H2O

3)     Сводой не реагирует

4)     Ссолями:

SiO2 + CaCO3 t˚→    CaSiO3 + CO2­

SiO2 + K2CO3 t˚→    K2SiO3 + CO2­

5)     С плавиковойкислотой:

SiO2+ 4HF t˚→     SiF4­+ 2H2O

SiO2+ 6HF t˚→    H2[SiF6] (гексафторкремниевая кислота) + 2H2O

 (реакциилежат в основе процесса травления стекла).

Применение:

1.Изготовление силикатного кирпича

2.Изготовление керамических изделий

3.Получение стекла

Кремниевые кислоты

x •SiO2 • y H2O

x =1, y = 1     H2SiO3- метакремниевая кислота

x =1, y = 2     H4SiO4- ортокремниевая кислота и т.д.

Физическиесвойства: H2SiO3- очень слабая (слабее угольной), непрочная, в воде малорастворима (образуетколлоидный раствор), не имеет кислого вкуса.

Получение:

Получение геля кремниевой кислоты

Получение кремниевой кислоты

 Действиесильных кислот на силикаты – Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3↓

Химическиесвойства:

Принагревании разлагается: H2SiO3  t˚→ H2O + SiO2

Соликремниевой кислоты – силикаты.

 1) с кислотами

Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3

2) с солями

Na2SiO3+CaCl2=2NaCl+CaSiO3↓

3)Силикаты, входящие в состав минералов, в природных условиях разрушаются поддействием воды и оксида углерода (IV) – выветривание горных пород:

(K2O •Al2O3 • 6SiO2)(полевой шпат)  +CO2 + 2H2O → (Al2O3 • 2SiO2• 2H2O)(каолинит (глина)) + 4SiO2(кремнезём (песок)) + K2CO3

Применениесоединений кремния


Природные соединения кремния – песок (SiO2) исиликаты используются для производства керамики, стекла и цемента. 

Керамика

Фарфор = каолин+ глина + кварц + полевой шпат. Родина фарфора – Китай, где фарфор известен уже в 220г. В 1746 г – налажено производство фарфора в России

 Фаянс – от названия итальянского города Фаэнца. Где в 14-15веках было развито керамическое ремесленничество. Фаянс – отличается от фарфора большим содержанием глины (85%), более низкой температурой обжига.

Стекло – хрупкий, прозрачный материал, способенразмягчаться и при застывании принимает любую форму. Стекло получают варкойшихты (сырьевой смеси, состоящей из песка, соды и известняка) в специальныхстекловаренных печах. 

“Производство стекла”

Основные реакции, протекающие при плавке шихты

1. Na2CO3+ SiO2 = Na2SiO3 + CO2
2. CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2
3. Na2SiO3 + CaSiO3 + 4SiO2= Na2O* CaO* 6SiO2 – формулаоконного стекла

При добавленииоксида свинца получают хрусталь.

Сравнение свойств кварцевого и обычного стекла

Цемент


Цемент – мелко измельчённый клинкер с минеральнымидобавками.

Клинкер – шарики тёмно-серого цвета получают спеканиемглины и известняка в специальных вращающихся печах

  “Производство бетона”

ТРЕНАЖЁРЫ

Тренажёр№1 – Характеристика кремния по положению в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева

Тренажёр№2 – Тестовые задания по теме: “Углерод и кремний, их соединения”

Тренажёр№3 – Задания для контроля и самопроверки по теме “Углерод и кремний вприроде. Применение углерода и кремния и их соединений”

Задания для закрепления

Осуществите превращения по схеме:

1) Si → SiO2 → Na2SiO3 → H2SiO3 →SiO2

2) Si → Mg2Si → SiH4 → SiO2

3) Si → Na2SiO3

Источник: https://www.sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/9-klass---vtoroj-god-obucenia/urok-no42-kremnij-i-ego-soedinenia-steklo-cement

Vse-referaty
Добавить комментарий