वायुमंडलीय हवा सबसे महत्वपूर्ण जीवन समर्थन है प्रकृतिक वातावरणऔर यह वातावरण की सतह परत की गैसों और एरोसोल का मिश्रण है, जो पृथ्वी के विकास, मानव गतिविधि और आवासीय, औद्योगिक और अन्य परिसर के बाहर स्थित है। रूस और विदेशों दोनों में पर्यावरण अध्ययन के परिणाम स्पष्ट रूप से इंगित करते हैं कि प्रदूषण के दौरान पृथ्वी का वातावरण- किसी व्यक्ति को प्रभावित करने वाला सबसे शक्तिशाली, स्थायी कारक, खाद्य श्रृंखलाऔर पर्यावरण। वायुमंडलीय हवा में असीमित क्षमता होती है और यह जीवमंडल, जलमंडल और स्थलमंडल के घटकों की सतह के निकट संपर्क के सबसे गतिशील, रासायनिक रूप से आक्रामक और सर्व-मर्मज्ञ एजेंट की भूमिका निभाती है।
वातावरण का न केवल मानव और जीव पर, बल्कि जलमंडल, मिट्टी और वनस्पति आवरण, भूवैज्ञानिक पर्यावरण, इमारतों, संरचनाओं और अन्य मानव निर्मित वस्तुओं पर भी गहरा प्रभाव पड़ता है। इसलिए, वायुमंडलीय हवा और ओजोन परत की सुरक्षा सर्वोच्च प्राथमिकता वाली पर्यावरणीय समस्या है और सभी विकसित देशों में इस पर पूरा ध्यान दिया जाता है।
प्रदूषित सतही वातावरण फेफड़ों, गले और त्वचा के कैंसर का कारण बनता है, केंद्रीय का एक विकार तंत्रिका प्रणालीएलर्जी और श्वसन रोग, नवजात शिशुओं में दोष और कई अन्य बीमारियां, जिनकी सूची हवा में मौजूद प्रदूषकों और मानव शरीर पर उनके संयुक्त प्रभाव से निर्धारित होती है। रूस और विदेशों में किए गए विशेष अध्ययनों के परिणामों से पता चला है कि जनसंख्या के स्वास्थ्य और वायुमंडलीय वायु की गुणवत्ता के बीच घनिष्ठ सकारात्मक संबंध है। (चेर्नोवा एन.एम. 1997)
इस काम का उद्देश्य है: वातावरण पर CJSC "चेल्नी खलेब" के प्रभाव का अध्ययन करना।
इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, निम्नलिखित कार्यों को हल किया गया:
1. वायु प्रदूषण के स्रोत के रूप में उद्यम की उत्पादन गतिविधियों का अध्ययन।
2. प्रदूषकों की गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना का अध्ययन।
3. सीजेएससी चेल्नी खलेब के वातावरण की सुरक्षा के उपायों का अध्ययन।
4. सीजेएससी चेल्नी खलेब के पर्यावरण संरक्षण उपायों का अध्ययन।
वायुमंडल के अभाव में पृथ्वी पर जीवन असंभव होगा। जब हम सांस लेते हैं, तो हम वातावरण से ऑक्सीजन खींचते हैं, जो लगभग किसी भी जीव के जीवन के लिए आवश्यक है। सौभाग्य से, वातावरण में ऑक्सीजन की एक बड़ी मात्रा है, जिसे प्रकाश संश्लेषक पौधों द्वारा लगातार भर दिया जाता है।
लेकिन हमें अपने आस-पास के वातावरण की न केवल ऑक्सीजन के स्रोत के रूप में आवश्यकता है। यह विशेष रूप से प्रदान करता है अनुकूल परिस्थितियांसामान्य रूप से पृथ्वी पर जीवन के लिए। पृथ्वी के वायुमंडल की एक शक्तिशाली परत उस जीवन की रक्षा करती है जो उसकी सतह पर क्रोधित होता है, ब्रह्मांड के प्रत्यक्ष प्रभाव से, जिसमें हमारी पृथ्वी रेत के एक तुच्छ दाने की तरह तैरती है।
लीक हो रहा है माहौल सूरज की किरणेजब सूर्य चमक रहा होता है, लेकिन पृथ्वी को सूर्य के अस्त होने पर प्राप्त होने वाली गर्मी से अलग होने की अनुमति नहीं देता है। जिसके चलते औसत तापमानहमारे ग्रह की सतह प्लस 14 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाती है, और तापमान में उतार-चढ़ाव 100 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं होता है।
वायुमण्डल के असमान ताप के फलस्वरूप उसमें वायु धाराएँ तथा पवनें उत्पन्न होती हैं। उनके लिए धन्यवाद, तापमान और आर्द्रता बराबर हो जाती है, बादल और बादल एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित हो जाते हैं, जल चक्र और कई अन्य पदार्थ बनाए रखा जाता है, जो सभी जीवित चीजों के लिए आवश्यक हैं। (मिजुन यू.जी., 1994)
वायुमंडल - वायु कवच पृथ्वी- एक विषम, स्तरित संरचना है। भूमध्य रेखा से 16-18 किमी और ध्रुवों से 1-10 किमी की ऊंचाई तक, हवा सबसे घनी होती है। यह परत, जिसमें वायुमंडल के पूरे द्रव्यमान का 4/5 भाग केंद्रित होता है, क्षोभमंडल कहलाती है। मौसम गले से जुड़ा है। इस परत में, जीवन रूपों की लगभग पूरी विविधता है, और इसलिए यह क्षोभमंडल (अधिक सटीक, इसका निचला भाग) है जिसे जीवमंडल कहा जाता है। भूमि के निवासी क्षोभमंडल के संपर्क में अपना जीवन व्यतीत करते हैं।
क्षोभमंडल के ऊपर, समताप मंडल (लगभग 46-48 किमी की ऊंचाई तक), मेसोस्फीयर (80 किमी तक) और थर्मोस्फीयर (80 किमी से ऊपर) प्रतिष्ठित हैं। जैसे-जैसे ऊंचाई बढ़ती है, वायुमंडलीय दबाव और वायु घनत्व तेजी से घटता है।
जैसे-जैसे ऊंचाई बढ़ती है, हवा का तापमान और रासायनिक संरचना काफी बदल जाती है।
वायुमंडलीय वायु की गैस (रासायनिक) संरचना भी विषमांगी होती है। हमारे लिए सबसे दिलचस्प क्षोभमंडल की निचली, सतही परतों की हवा की संरचना है, जिसे हम सीधे सांस लेते हैं। यह मात्रा के प्रतिशत के रूप में गैसों के निम्नलिखित अनुपात द्वारा निर्धारित किया जाता है: नाइट्रोजन - 78.08; ऑक्सीजन - 20.95; आर्गन - 0.92; कार्बन डाइऑक्साइड - 0.03। 0.02, अशुद्धता स्तर पर गैसें: क्सीनन, हाइड्रोजन, नियॉन, हीलियम, क्रिप्टन, रेडॉन, आयोडीन, ओजोन, मीथेन, कार्बन डाइसल्फ़ाइड।
वायुमंडल की रासायनिक (गैस) संरचना 100 किमी की ऊंचाई तक महत्वपूर्ण रूप से नहीं बदलती है। थोड़ा अधिक, वायुमंडल में भी मुख्य रूप से नाइट्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं, लेकिन 90-100 किमी की ऊंचाई पर परमाणु ऑक्सीजन दिखाई देता है, 110-120 किमी से ऊपर लगभग सभी ऑक्सीजन परमाणु बन जाते हैं।
10-60 किमी की ऊंचाई पर पराबैंगनी किरणों के प्रभाव में, ओजोन बनता है, जिसकी अधिकतम सांद्रता 22-25 किमी की ऊंचाई पर स्थित होती है। यह वह है जो मुख्य रूप से अवशोषित करता है पराबैंगनी किरणेजीवन के अस्तित्व में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहा है।
वायु की संरचना को ध्यान में रखते हुए, इसमें वायुमंडलीय धूल की उपस्थिति पर ध्यान देना आवश्यक है - इसका स्थायी घटक। वायुमंडलीय धूल है बहुत महत्वपौधे और पशु जगत के जीवन के लिए। धूल प्रत्यक्ष सौर विकिरण को अवशोषित करती है और जीवित जीवों को इससे बचाती है। हानिकारक प्रभाव. धूल सीधे सूर्य के प्रकाश को भी बिखेरती है, जिससे पृथ्वी की सतह पर एक समान रोशनी पैदा होती है। इसके अलावा, यह वायुमंडल में जल वाष्प के संघनन में योगदान देता है, और इसलिए वर्षा का निर्माण होता है।
क्षोभमंडल की हवा में पृथ्वी पर जीवन के लिए एक और बहुत महत्वपूर्ण घटक है - पानी, या इसके वाष्प। जल वाष्प की मात्रा समय के साथ बहुत परिवर्तनशील होती है, भौगोलिक अक्षांशऔर जलवायु की एक महत्वपूर्ण विशेषता के रूप में कार्य करता है (मात्रा के अनुसार 0 से 4% तक)। सबसे अधिक बार, हवा में जल वाष्प की सामग्री सापेक्ष आर्द्रता के रूप में व्यक्त की जाती है। तथ्य यह है कि हवा में तरल पदार्थ के वाष्प जमा करने की क्षमता अधिक होती है, उच्च तापमान (30 डिग्री सेल्सियस पर, 1 एम 3 हवा में 30 ग्राम पानी हो सकता है; -20 डिग्री सेल्सियस - 0.5 ग्राम पर)। यदि वाष्प की मात्रा हवा की "क्षमता" से अधिक हो जाती है, उदाहरण के लिए, तापमान में गिरावट के कारण, तो उनकी अधिकता बूंदों के रूप में संघनित होने लगती है, जो कोहरे, बादलों, भाप के गठन की व्याख्या करती है। आमतौर पर, जल वाष्प की मात्रा कुछ कम होती है और सापेक्षिक आर्द्रता किसी दिए गए तापमान पर जल वाष्प की वास्तविक मात्रा का अधिकतम संभव अनुपात होता है, जिसे प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। मनुष्यों के लिए 30 से 60% की आर्द्रता सीमा को इष्टतम माना जाता है। (टोर्सुएव एन.पी., 1997)
वातावरण बनाने वाली तीन गैसें विभिन्न पारिस्थितिक तंत्रों के लिए सबसे महत्वपूर्ण हैं: ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन। ये गैसें मुख्य जैव-भू-रासायनिक चक्रों में शामिल होती हैं।
हमारे ग्रह पर अधिकांश जीवित जीवों के जीवन में ऑक्सीजन एक आवश्यक भूमिका निभाता है। सांस लेना सभी के लिए जरूरी है। आधुनिक वातावरण में हमारे ग्रह पर उपलब्ध ऑक्सीजन का मुश्किल से बीसवां हिस्सा है। ऑक्सीजन का मुख्य भंडार कार्बोनेट में केंद्रित है, कार्बनिक पदार्थों और लोहे के आक्साइड में, ऑक्सीजन का हिस्सा पानी में घुल जाता है। वातावरण में, स्पष्ट रूप से, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में ऑक्सीजन के उत्पादन और जीवित जीवों द्वारा इसके उपभोग के बीच एक अनुमानित संतुलन था। लेकीन मे हाल के समय मेंएक खतरा था कि परिणामस्वरूप मानव गतिविधिवातावरण में ऑक्सीजन की मात्रा घट सकती है। विशेष रूप से खतरा ओजोन परत का विनाश है, जिसे देखा गया है पिछले साल का. अधिकांश वैज्ञानिक इसका श्रेय मानवीय गतिविधियों को देते हैं।
कार्बन डाइऑक्साइड (कार्बन डाइऑक्साइड) का उपयोग प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में कार्बनिक पदार्थ बनाने के लिए किया जाता है। यह इस प्रक्रिया के लिए धन्यवाद है कि जीवमंडल में कार्बन चक्र बंद हो जाता है। ऑक्सीजन की तरह, कार्बन मिट्टी, पौधों, जानवरों का एक हिस्सा है और प्रकृति में पदार्थों के संचलन के विभिन्न तंत्रों में भाग लेता है। विषय कार्बन डाइआक्साइडजिस हवा में हम सांस लेते हैं, वह दुनिया के विभिन्न हिस्सों में लगभग एक जैसी होती है। अपवाद है बड़े शहर, जिसमें हवा में इस गैस की सामग्री आदर्श से ऊपर है।
कुछ उतार-चढ़ाव - क्षेत्र की हवा में कार्बन डाइऑक्साइड की सामग्री दिन के समय, वर्ष के मौसम, वनस्पति बायोमास पर निर्भर करती है। इसी समय, अध्ययनों से पता चलता है कि सदी की शुरुआत के बाद से, वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की औसत सामग्री, हालांकि धीरे-धीरे, लेकिन लगातार बढ़ रही है। वैज्ञानिक इस प्रक्रिया को मुख्य रूप से मानव गतिविधि से जोड़ते हैं।
नाइट्रोजन एक अपरिहार्य बायोजेनिक तत्व है, क्योंकि यह प्रोटीन का हिस्सा है और न्यूक्लिक एसिड. वायुमंडल नाइट्रोजन का एक अटूट भंडार है, लेकिन अधिकांश जीवित जीव सीधे इस नाइट्रोजन का उपयोग नहीं कर सकते हैं: इसे पहले रासायनिक यौगिकों के रूप में बांधा जाना चाहिए।
नाइट्रोजन का एक हिस्सा वातावरण से पारिस्थितिक तंत्र में नाइट्रिक ऑक्साइड के रूप में आता है, जो गरज के साथ विद्युत निर्वहन की क्रिया के तहत बनता है। हालाँकि, नाइट्रोजन का मुख्य भाग अपने जैविक निर्धारण के परिणामस्वरूप पानी और मिट्टी में प्रवेश करता है। कई प्रकार के बैक्टीरिया और नीले-हरे शैवाल (सौभाग्य से बहुत सारे) हैं जो वायुमंडलीय नाइट्रोजन को ठीक करने में सक्षम हैं। उनकी गतिविधियों के परिणामस्वरूप, साथ ही मिट्टी में कार्बनिक अवशेषों के अपघटन के कारण, स्वपोषी पौधे आवश्यक नाइट्रोजन को अवशोषित करने में सक्षम होते हैं।
वायु के अन्य घटक जैव रासायनिक चक्रों में भाग नहीं लेते हैं। (क्रिक्सुनोव ई.ए., 1997.)
समूह IV (IVA समूह) के मुख्य उपसमूह के तत्वों का दूसरा प्रतिनिधि आवधिक प्रणालीडी। आई। मेंडेलीव - सिलिकॉन सी।
प्रकृति में, सिलिकॉन ऑक्सीजन के बाद दूसरा सबसे प्रचुर मात्रा में है। रासायनिक तत्व. पृथ्वी की पपड़ी के एक चौथाई से अधिक भाग में इसके यौगिक हैं। सबसे आम सिलिकॉन यौगिक सिलिकॉन ऑक्साइड (IV) SiO 2 है, इसका दूसरा नाम सिलिका है।
प्रकृति में, यह खनिज क्वार्ट्ज (चित्र। 158) बनाता है, जिनमें से कई किस्में - रॉक क्रिस्टल और इसका प्रसिद्ध बैंगनी रूप - नीलम, साथ ही एगेट, ओपल, जैस्पर, चैलेडोनी, कारेलियन, सजावटी और अर्ध-कीमती के रूप में जाना जाता है। पत्थर सिलिकॉन ऑक्साइड (IV) में साधारण और क्वार्ट्ज रेत भी होती है।
चावल। 158.
डोलोमाइट में एम्बेडेड क्वार्ट्ज क्रिस्टल
सिलिकॉन ऑक्साइड (IV) (चकमक पत्थर, चैलेडोनी, आदि) पर आधारित खनिजों की किस्मों में से आदिम लोगउपकरण बनाया। यह चकमक पत्थर था, यह वर्णनातीत और बहुत टिकाऊ पत्थर नहीं था, जिसने पाषाण युग की शुरुआत को चिह्नित किया - चकमक औजारों का युग (चित्र। 159)। इसके दो कारण हैं: चकमक पत्थर की व्यापकता और उपलब्धता, साथ ही छिल जाने पर तेज काटने वाले किनारों को बनाने की इसकी क्षमता।
चावल। 159.
पाषाण युग के औजार
दूसरे प्रकार के प्राकृतिक सिलिकॉन यौगिक सिलिकेट हैं। उनमें से, एल्युमिनोसिलिकेट्स सबसे आम हैं (यह स्पष्ट है कि इन सिलिकेट्स में रासायनिक तत्व एल्यूमीनियम होता है)। एल्युमिनोसिलिकेट्स में ग्रेनाइट शामिल है, विभिन्न प्रकारमिट्टी, अभ्रक। एक एल्यूमीनियम मुक्त सिलिकेट, उदाहरण के लिए, अभ्रक है, जिससे दुर्दम्य कपड़े बनाए जाते हैं।
सिलिकॉन ऑक्साइड (IV) SiO2 पौधों और जानवरों के जीवन के लिए आवश्यक है। यह पौधों के तनों और जानवरों के सुरक्षात्मक आवरणों को ताकत देता है (चित्र 160)। उसके लिए धन्यवाद, नरकट, नरकट और घोड़े की पूंछ संगीनों की तरह मजबूत खड़े होते हैं, तेज सेज के पत्ते चाकू की तरह कटे हुए होते हैं, एक कटे हुए खेत पर सुइयों की तरह चुभन होती है, और अनाज के डंठल इतने मजबूत होते हैं कि वे खेतों में मकई के खेत को लेटने की अनुमति नहीं देते हैं। बारिश और हवा। मछली के तराजू, कीट के गोले, तितली के पंख, पक्षी के पंख और जानवरों के फर मजबूत होते हैं क्योंकि इनमें सिलिका होता है।
चावल। 160.
सिलिकॉन (IV) ऑक्साइड पौधों के तनों और जानवरों के सुरक्षात्मक आवरण को ताकत देता है
सिलिकॉन यौगिक मानव बालों और नाखूनों को चिकनाई और मजबूती देते हैं।
सिलिकॉन भी निचले जीवों का हिस्सा है - डायटम और रेडिओलेरियन, जीवित पदार्थ की सबसे नाजुक गांठ जो सिलिका से उनके नायाब सौंदर्य कंकाल बनाते हैं (चित्र। 161)।
चावल। 161.
डायटम (ए) और रेडियोलेरियन (बी) के कंकाल सिलिका से बने होते हैं
सिलिकॉन गुण. आप सौर ऊर्जा से चलने वाले माइक्रोकैलकुलेटर का उपयोग करते हैं और इसलिए आपको क्रिस्टलीय सिलिकॉन की समझ है। यह एक अर्धचालक है। धातुओं के विपरीत, इसकी विद्युत चालकता बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है। उपग्रहों पर अंतरिक्ष यान, स्टेशन और रूफटॉप (चित्र 162) सौर पैनल स्थापित करते हैं जो परिवर्तित होते हैं सौर ऊर्जाविद्युत में। सेमीकंडक्टर क्रिस्टल, और मुख्य रूप से सिलिकॉन, उनमें काम करते हैं। सिलिकॉन सौर सेल अवशोषित सौर ऊर्जा के 10% तक विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर सकते हैं।
चावल। 162.
सौर बैटरीघर की छत पर
सिलिकॉन ऑक्सीजन में जलता है, जिससे सिलिकॉन ऑक्साइड (IV) बनता है जो आपको पहले से ही ज्ञात है:
एक अधातु होने के कारण, गर्म होने पर, सिलिकॉन धातुओं के साथ मिलकर सिलिकाइड बनाता है, उदाहरण के लिए:
सिलिसाइड्स पानी या एसिड द्वारा आसानी से विघटित हो जाते हैं, और सिलिकॉन, सिलाने का एक गैसीय हाइड्रोजन यौगिक जारी किया जाता है:
हाइड्रोकार्बन के विपरीत, सिलेन हवा में अनायास प्रज्वलित होता है और सिलिकॉन (IV) ऑक्साइड और पानी बनाने के लिए जलता है:
मीथेन सीएच 4 की तुलना में सिलाने की बढ़ी हुई प्रतिक्रियाशीलता को इस तथ्य से समझाया गया है कि सिलिकॉन का परमाणु आकार कार्बन से बड़ा है, इसलिए रासायनिक बन्धसी-एच बॉन्ड सी-एच बॉन्ड से कम मजबूत होते हैं।
सिलिकॉन क्षार के केंद्रित जलीय घोलों के साथ परस्पर क्रिया करता है, जिससे सिलिकेट और हाइड्रोजन बनते हैं:
सिलिकॉन मैग्नीशियम या कार्बन के साथ सिलिकॉन (IV) ऑक्साइड से इसे कम करके प्राप्त किया जाता है:
सिलिकॉन ऑक्साइड (IV), या सिलिकॉन डाइऑक्साइड, या सिलिका SiO 2, जैसे CO 2, एक एसिड ऑक्साइड है। हालांकि, CO2 के विपरीत, इसमें आणविक नहीं, बल्कि एक परमाणु क्रिस्टल जाली होती है। इसलिए, SiO2 एक ठोस और अपवर्तक पदार्थ है। यह पानी और एसिड में नहीं घुलता है, सिवाय, जैसा कि आप जानते हैं, हाइड्रोफ्लोरिक, लेकिन सिलिकिक एसिड - सिलिकेट्स के लवण बनाने के लिए क्षार के साथ उच्च तापमान पर संपर्क करता है:
धातु ऑक्साइड या कार्बोनेट के साथ सिलिकॉन (IV) ऑक्साइड को फ्यूज करके सिलिकेट भी प्राप्त किया जा सकता है:
सोडियम और पोटैशियम के सिलिकेट घुलनशील ग्लास कहलाते हैं। उनके जलीय घोल प्रसिद्ध सिलिकेट गोंद हैं।
उन पर मजबूत एसिड की कार्रवाई से सिलिकेट्स के समाधान से - हाइड्रोक्लोरिक, सल्फ्यूरिक, एसिटिक और यहां तक \u200b\u200bकि कार्बोनिक, सिलिकिक एसिड H 2 SiO 3 प्राप्त होता है (चित्र। 163):
चावल। 163. सिलिकेट आयन के लिए गुणात्मक प्रतिक्रिया
इसलिए, H 2 SiO 3 एक बहुत ही कमजोर अम्ल है। यह पानी में अघुलनशील है और एक जिलेटिनस अवक्षेप के रूप में प्रतिक्रिया मिश्रण से अवक्षेपित होता है, कभी-कभी घोल की पूरी मात्रा को भरकर, इसे जेली, जेली के समान अर्ध-ठोस द्रव्यमान में बदल देता है। जब यह द्रव्यमान सूख जाता है, तो एक अत्यधिक झरझरा पदार्थ बनता है - सिलिका जेल, जो व्यापक रूप से एक सोखना के रूप में उपयोग किया जाता है - अन्य पदार्थों का अवशोषक।
प्रयोगशाला प्रयोग संख्या 40
सिलिकिक अम्ल प्राप्त करना और उसके गुणों का अध्ययन करना
सिलिकॉन का अनुप्रयोग. आप पहले से ही जानते हैं कि सिलिकॉन का उपयोग प्राप्त करने के लिए किया जाता है अर्धचालक सामग्री, साथ ही एसिड प्रतिरोधी मिश्र। जब क्वार्ट्ज रेत को उच्च तापमान पर कोयले के साथ जोड़ा जाता है, तो सिलिकॉन कार्बाइड SiC बनता है, जो कठोरता में हीरे के बाद दूसरे स्थान पर है। इसलिए, इसका उपयोग मशीन टूल्स के कटर को तेज करने और कीमती पत्थरों को चमकाने के लिए किया जाता है।
पिघला हुआ क्वार्ट्ज विभिन्न प्रकार के क्वार्ट्ज रासायनिक कांच के बने पदार्थ बनाने के लिए उपयोग किया जाता है, जो उच्च तापमान का सामना कर सकता है और अचानक ठंडा होने पर दरार नहीं करता है।
सिलिकॉन यौगिक कांच और सीमेंट के उत्पादन के आधार के रूप में कार्य करते हैं।
सामान्य खिड़की का शीशाएक रचना है जिसे सूत्र Na 2 O CaO 6SiO 2 द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। यह विशेष कांच की भट्टियों में सोडा, चूना पत्थर और रेत के मिश्रण को मिलाकर प्राप्त किया जाता है।
कांच की एक विशिष्ट विशेषता नरम करने की क्षमता है और पिघली हुई अवस्था में, कांच के जमने पर संरक्षित कोई भी आकार ले लेता है। टेबलवेयर और अन्य ग्लास उत्पादों का उत्पादन इसी पर आधारित है।
विभिन्न योजक कांच को अतिरिक्त गुण देते हैं। तो, लेड ऑक्साइड की शुरूआत से, क्रिस्टल ग्लास प्राप्त होता है, क्रोमियम ऑक्साइड ग्लास को रंग देता है हरा रंग, कोबाल्ट ऑक्साइड - नीले रंग में, आदि। (चित्र। 164)।
चावल। 164.
रंगीन कांच उत्पाद
कांच मानव जाति के सबसे पुराने आविष्कारों में से एक है। पहले से ही 3-4 हजार साल पहले, मिस्र, सीरिया, फेनिशिया और काला सागर क्षेत्र में कांच का उत्पादन विकसित किया गया था।
कांच न केवल कारीगरों के लिए बल्कि कलाकारों के लिए भी एक सामग्री है। उच्च पूर्णता गुरु तक पहुँची प्राचीन रोमकौन जानता था कि रंगीन कांच कैसे प्राप्त करें और उनमें से मोज़ेक के टुकड़े कैसे बनाएं।
चावल। 165.
नोट्रे डेम कैथेड्रल, चार्ट्रेस की सना हुआ ग्लास खिड़कियों में सना हुआ ग्लास
कला के कांच के काम किसी के लिए जरूरी हैं प्रमुख संग्रहालय, और चर्चों की रंगीन कांच की खिड़कियां, मोज़ेक पैनल- इसके ज्वलंत उदाहरण (चित्र। 165)। रूसी विज्ञान अकादमी की सेंट पीटर्सबर्ग शाखा के एक परिसर में, पीटर I का एक मोज़ेक चित्र है, जिसे एम. वी. लोमोनोसोव (चित्र। 166) द्वारा बनाया गया है।
चावल। 166.
पीटर I का मोज़ेक चित्र
कांच का दायरा बहुत व्यापक है। यह खिड़की, बोतल, दीपक, दर्पण कांच है; ऑप्टिकल ग्लास - चश्मे के चश्मे से लेकर कैमरा ग्लास तक; अनगिनत के लेंस ऑप्टिकल उपकरण- सूक्ष्मदर्शी से दूरबीनों तक।
दूसरा महत्वपूर्ण सामानएक सिलिकॉन यौगिक के आधार पर प्राप्त सीमेंट है। यह विशेष रोटरी भट्टों में मिट्टी और चूना पत्थर सिंटरिंग द्वारा प्राप्त किया जाता है।
यदि सीमेंट पाउडर को पानी के साथ मिलाया जाता है, तो सीमेंट का पेस्ट बनता है, या, जैसा कि बिल्डर कहते हैं, " सीमेंट मोर्टार”, जो धीरे-धीरे कठोर हो जाता है। जब सीमेंट में रेत या कुचल पत्थर मिलाया जाता है, तो कंक्रीट को भराव के रूप में प्राप्त किया जाता है। कंक्रीट की ताकत बढ़ जाती है अगर लौहे का फ़्रेम, - यह प्रबलित कंक्रीट निकलता है, जिससे वे बने होते हैं दीवार के पैनलों, फर्श ब्लॉक, पुल ट्रस, आदि।
सिलिकेट उद्योग कांच और सीमेंट के उत्पादन में लगा हुआ है। यह सिलिकेट सिरेमिक - ईंट, चीनी मिट्टी के बरतन (चित्र 167), फ़ाइनेस और उनसे बने उत्पादों का भी उत्पादन करता है।
चावल। 167.
चीनी मिटटी
सिलिकॉन की खोज. यद्यपि पहले से ही प्राचीन काल में लोग रोज़मर्रा के जीवन में सिलिकॉन यौगिकों का व्यापक रूप से उपयोग करते थे, सिलिकॉन ही पहली बार 1824 में स्वीडिश रसायनज्ञ जे जे बर्ज़ेलियस द्वारा प्राप्त किया गया था। हालांकि, उनसे 12 साल पहले, जे. गे-लुसाक और एल. टेनार्ड द्वारा सिलिकॉन प्राप्त किया गया था, लेकिन यह अशुद्धियों से बहुत दूषित था।
लैटिन नाम सिलिकियम की उत्पत्ति लैटिन शब्द सिलेक्स - "फ्लिंट" से हुई है। रूसी नाम "सिलिकॉन" ग्रीक क्रेमनोस से आया है - "क्लिफ, रॉक"।
सिलिकॉन की खोज और प्राप्ति 1823 में स्वीडिश रसायनज्ञ जेन्स जैकब बर्जेलियस ने की थी।
पृथ्वी की पपड़ी में ऑक्सीजन के बाद दूसरा सबसे प्रचुर मात्रा में तत्व (द्रव्यमान से 27.6%)। यौगिकों में पाया जाता है।
|
जमीनी अवस्था में सिलिकॉन परमाणु की संरचना 1एस 2 2एस 2 2पी 6 3एस 2 3पी 2 |
उत्तेजित अवस्था में सिलिकॉन परमाणु की संरचना 1एस 2 2एस 2 2पी 6 3एस 1 3पी 3 ऑक्सीकरण कहता है: +4, -4। |
सिलिकॉन की एलोट्रॉपी
अनाकार और क्रिस्टलीय सिलिकॉन ज्ञात हैं।
पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन
क्रिस्टल - एक धातु चमक, उच्च कठोरता, भंगुर, अर्धचालक के साथ गहरे भूरे रंग का पदार्थ; \u003d 2.33 ग्राम / सेमी 3, टी ° pl। =1415 डिग्री सेल्सियस; टी ° उबलता हुआ = 2680 डिग्री सेल्सियस।
इसमें हीरे जैसी संरचना होती है और यह मजबूत सहसंयोजक बंधन बनाता है। निष्क्रिय।
बेढब - भूरा पाउडर, हीड्रोस्कोपिक, हीरे जैसी संरचना, = 2 ग्राम/सेमी 3 , अधिक प्रतिक्रियाशील।
सिलिकॉन प्राप्त करना
1) उद्योग - रेत के साथ कोयला गर्म करना:
2C + SiO 2 t → Si + 2CO
2) प्रयोगशाला - मैग्नीशियम के साथ रेत को गर्म करना:
2Mg + SiO 2 t → Si + 2MgO अनुभव
रासायनिक गुण
विशिष्ट गैर-धातु, अक्रिय।
एक पुनर्स्थापक के रूप में:
1) ऑक्सीजन के साथ
सी 0 + ओ 2 टी → सी +4 ओ 2
2) फ्लोरीन के साथ (बिना गर्म किए)
Si 0 + 2F 2 → SiF 4
3) कार्बन के साथ
सी 0 + सी टी ˚ → सी +4 सी
(SiC - कार्बोरंडम - कठोर; इंगित करने और पीसने के लिए उपयोग किया जाता है)
4) हाइड्रोजन के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है।
सिलाने (SiH 4) धातु के सिलिकाइडों के अम्ल के साथ अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है:
Mg 2 Si + 2H 2 SO 4 → SiH 4 + 2MgSO 4
5) अम्ल के साथ अभिक्रिया नहीं करता है (टीकेवल हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के साथ सी+4 एचएफ= सिफ 4 +2 एच 2 )
यह केवल नाइट्रिक और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के मिश्रण में घुलता है:
3Si + 4HNO 3 + 18HF →3H 2 + 4NO + 8H 2 O
6) क्षार के साथ (गर्म होने पर):
ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में:
7) धातुओं के साथ (सिलिसाइड बनते हैं):
सी 0 + 2एमजी टी →एमजी 2 सी -4
सिलिकॉन का व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स में अर्धचालक के रूप में उपयोग किया जाता है। मिश्रधातुओं में सिलिकॉन मिलाने से उनकी वृद्धि होती है जंग प्रतिरोध. सिलिकेट, एल्युमिनोसिलिकेट्स और सिलिका कांच और चीनी मिट्टी की चीज़ें के उत्पादन के साथ-साथ निर्माण उद्योग के लिए मुख्य कच्चे माल हैं।सिलाने - SiH 4
भौतिक गुण: रंगहीन गैस, जहरीली, t°pl. = -185 डिग्री सेल्सियस, बीपी = -112 डिग्री सेल्सियस।
सिलिकिक एसिड प्राप्त करना
सिलिकेटों पर प्रबल अम्लों की क्रिया - Na 2 SiO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 SiO 3
रासायनिक गुण:
गर्म होने पर, यह विघटित हो जाता है: H 2 SiO 3 t → H 2 O + SiO 2
सिलिकिक अम्ल के लवण - सिलिकेट.
1) एसिड के साथ
ना 2 SiO 3 + H 2 O + CO 2 \u003d Na 2 CO 3 + H 2 SiO 3
2) नमक के साथ
ना 2 SiO 3 + CaCl 2 \u003d 2NaCl + CaSiO 3
3) सिलिकेट्स, जो खनिजों का हिस्सा हैं, में स्वाभाविक परिस्थितियांपानी और कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) की क्रिया के तहत नष्ट हो जाते हैं - चट्टानों का अपक्षय:
(K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2) (फेल्डस्पार) + CO 2 + 2H 2 O → (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O) (काओलाइट (मिट्टी)) + 4SiO 2 (सिलिका (रेत)) + K2CO3
सिलिकॉन यौगिकों का उपयोग
प्राकृतिक सिलिकॉन यौगिक - रेत (SiO2) और सिलिकेट का उपयोग सिरेमिक, कांच और सीमेंट के उत्पादन के लिए किया जाता है।
|
मिट्टी के पात्र |
|
|
चीनी मिटटी= काओलिन + क्ले + क्वार्ट्ज + फेल्डस्पार। चीनी मिट्टी के बरतन का जन्मस्थान चीन है, जहां चीनी मिट्टी के बरतन 220 से जाना जाता है। 1746 में, रूस में चीनी मिट्टी के बरतन का उत्पादन स्थापित किया गया था
|
फैयेंस -इतालवी शहर फ़ैन्ज़ा के नाम से। जहां 14वीं और 15वीं सदी में सिरेमिक हस्तशिल्प विकसित किए गए थे। फ़ाइनेस - मिट्टी की उच्च सामग्री (85%), कम फायरिंग तापमान में चीनी मिट्टी के बरतन से भिन्न होता है। |
सिलिकॉन। प्रकृति में होना
सामान्य तत्व।
यह द्रव्यमान का 27.6% बनाता है पृथ्वी की पपड़ी.
हालांकि, मुक्त में कार्बन के विपरीत
प्रकृति में सिलिकॉन नहीं पाया जाता है।
इसके सबसे आम यौगिक हैं: SiO2 - सिलिकॉन ऑक्साइड (IV) और सिलिकिक एसिड लवण–
सिलिकेट।
वे बनाते हैं पृथ्वी की पपड़ी का खोल, जो चालू है
97% में सिलिकॉन यौगिक होते हैं।
पौधों में सिलिकॉन पाया जाता है और
जानवरों।
सिलिकॉन। रसीद
उद्योग में, सिलिकॉन प्राप्त होता है
मरम्मत SiO2 कोक इन बिजली के ओवन:
SiO2 + 2С = 2СO + Si।
प्रयोगशाला में एजेंटों को कम करने के रूप में
मैग्नीशियम या एल्यूमीनियम का प्रयोग करें:
SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si,
SiO2 + 4Al = 2Al2O3 + 3Si।
शुद्धतम सिलिकॉन अपचयन द्वारा प्राप्त किया जाता है सिलिकॉन टेट्राक्लोराइडजोंड़ों में
जस्ता: |
SiCl4 |
2Zn = 2ZnCl2 + Si. |
सिलिकॉन। भौतिक गुण
क्रिस्टलीय सिलिकॉन एक गहरे भूरे रंग का पदार्थ है जिसमें फौलादी चमक होती है।
हीरा प्रकार क्रिस्टल जाली।
इसमें उच्च कठोरता है: यह कांच को खरोंचता है।
बहुत नाजुक। घनत्व 2.33 ग्राम/सेमी3.
पर अल्ट्राप्योर फॉर्मबनाने के लिए उपयोग किया जाता है अर्धचालकों.
सिलिकॉन अर्धचालक की तरहफायदा है जर्मनी से पहले।
इससे तथाकथित बनाया जाता है सौर पेनल्स,
जो सीधे रूपांतरित करने का काम करते हैं सूरज की रोशनीमें विद्युतीय ऊर्जा (अंतरिक्ष यान के रेडियो प्रतिष्ठानों की बिजली आपूर्ति).
सिलिकॉन में तीन स्थिर समस्थानिक होते हैं:
14 28 सी, 29 14 सी, 30 14 सी।
सिलिकॉन। रासायनिक गुण
कार्बन की तरह सिलिकॉन के रासायनिक गुणों के अनुसार,
एक अधातु है।
लेकिन कार्बन की तुलना में धात्विकता अधिक स्पष्ट है , क्योंकि इसकी एक बड़ी परमाणु त्रिज्या है
(0.118 एनएम)।
बाहरी पर सिलिकॉन परमाणु ऊर्जा स्तर 4 इलेक्ट्रॉन।
इसलिए, सिलिकॉन को -4 और +4 दोनों की ऑक्सीकरण अवस्था की विशेषता है (यौगिक SiO ज्ञात है, जहां सिलिकॉन की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है)।
हालांकि, इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करने की क्षमता सिलिकॉन हैकार्बन से कमजोर।
इसलिए, हाइड्रोजन SiH4 के साथ इसका संबंध कम है
सीएच 4 की तुलना में मजबूती से।
सिलिकॉन। रासायनिक गुण
एसिड (एचएफ और एचएनओ 3 के मिश्रण को छोड़कर) सिलिकॉन पर कार्य नहीं करते हैं। हालाँकि, वह प्रतिक्रिया करता है भंग या पिघला हुआ के साथक्षार:
सी + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2।
उच्च तापमान पर, सिलिकॉन कार्बन के साथ मिलकर सिलिकॉन कार्बाइड SiC (कार्बोरंडम) बनाता है।
यह बहुत ही ठोसजिससे नुकीले और पीसने वाले पत्थर बनाए जाते हैं। बहुत रासायनिक प्रतिरोधी।
गर्म होने पर, सिलिकॉन कई धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है:
सी + 2 एमजी = एमजी 2 सी।
सिलिकॉन के साथ धातु के यौगिकों को सिलिकाइड कहा जाता है।
सिलिकॉन सीधे हाइड्रोजन के साथ नहीं जुड़ता है, लेकिन इसके हाइड्रोजन यौगिकों को जाना जाता है।
सिलिकॉन। रासायनिक गुण
वे एक समजातीय श्रृंखला बनाते हैं सिलिकॉन हाइड्रोजन(सिलेन्स) सामान्य सूत्र SinH2n+2 (कार्बन के साथ सादृश्य)।
हालाँकि, श्रृंखला के केवल आठ सदस्य ही ज्ञात हैं।
सी-एच बांड सी-एच बांड की तुलना में कमजोर हैं।
इसलिए, सिलिकॉन हाइड्रोजन्स की तुलना . से की जाती है
संबंधित हाइड्रोकार्बन कम स्थिर और अधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं।
सबसे सरल हाइड्रोजन यौगिक - सिलाने SiН 4 -
हाइड्रोक्लोरिक मैग्नीशियम सिलसाइड की क्रिया द्वारा प्राप्त किया गया
अम्ल: Mg2 Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4।
सिलेन एक अप्रिय गंध वाली जहरीली गैस है।
हवा में स्वतः प्रज्वलित:
SiH4 + 2O2 \u003d 2H2 O + SiO2।
सिलिकॉन (चतुर्थ) ऑक्साइड
सिलिकॉन ऑक्साइड (IV), या सिलिका, एक ठोस, बहुत ही दुर्दम्य पदार्थ है। प्रकृति में दो रूपों में व्यापक है।
एक । क्रिस्टलीय सिलिका - खनिज क्वार्ट्ज के रूप में और इसकी किस्मेंस्फटिक,
चैलेडोनी, अगेट, जैस्पर, फ्लिंट)।
क्वार्ट्ज निर्माण और सिलिकेट उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली क्वार्ट्ज रेत का आधार है।
2. अनाकार सिलिका - खनिज ओपल के रूप में
रचना SiO 2 nH 2 0.
अनाकार सिलिका के मिट्टी के रूप डायटोमाइट, त्रिपोली (डायटोमेसियस अर्थ) हैं।
सिलिकॉन (चतुर्थ) ऑक्साइड
कृत्रिम अनाकार निर्जल का एक उदाहरण
सिलिका सिलिका जेल के रूप में काम कर सकता है।
1710 डिग्री सेल्सियस पर, क्वार्ट्ज पिघलता है।
पिघला हुआ तेजी से ठंडा होने की स्थिति में
द्रव्यमान बनता है क्वार्ट्ज ग्लास.
हॉट क्वार्ट्ज ग्लास कब नहीं फटता
पानी के साथ तेजी से ठंडा करना, जैसा कि इसमें है
बहुत छोटा विस्तार गुणांक।
क्वार्ट्ज ग्लास से बना है
प्रयोगशाला कांच के बने पदार्थ और वैज्ञानिक उपकरण।
सिलिकॉन (चतुर्थ) ऑक्साइड। रासायनिक गुण
SiO2 के रासायनिक गुणों के अनुसार है मेटासिलिकॉन एनहाइड्राइड, या बस सिलिकिक एसिड H 2 SiO 3।
जब के साथ जुड़ा हुआ है कठोर क्षार, मूल आक्साइडऔर कार्बोनेट और सिलिकेट बनते हैं - सिलिकिक एसिड के लवण:
SiO2 + 2NaOH = Na2 SiO3 + H2 O,
SiO2 + CaO = CaSiO3,
SiO2 + Na2 CO3 = Na2 SiO3 + CO2।
अम्लों से सिलिकॉन ऑक्साइड के साथ(चतुर्थ) केवल बातचीत करता है
हाइड्रोफ्लुओरिक अम्ल:
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O।
यह प्रतिक्रिया कांच की नक़्क़ाशी पैदा करती है।
सिलिकिक अम्ल
सिलिकॉन ऑक्साइड (IV) पानी में और इसके साथ नहीं घुलता है
रासायनिक रूप से परस्पर क्रिया नहीं करता है।
इसीलिए सिलिकिक अम्लअप्रत्यक्ष हो जाओ
सिलिकेट विलयन पर अम्ल के साथ क्रिया करके
पोटेशियम या सोडियम:
SiO3 2 - + 2H+ = H2 SiO3।
इस मामले में, सिलिकिक एसिड ( . के आधार पर)
नमक और एसिड के प्रारंभिक समाधान की सांद्रता)
के रूप में प्राप्त किया जा सकता है जिलेटिनस द्रव्यमानपानी युक्त, और कोलाइडल के रूप में
समाधान (सोल)।
सिलिकिक अम्ल
सिलिकॉन (चतुर्थ) ऑक्साइडसामान्य सूत्र x SiO 2 y H 2 O के कई अम्लों से मेल खाता है जहाँ x और y पूर्णांक हैं। उदाहरण के लिए:
a) x \u003d 1, y \u003d 1 → SiO 2 H 2 O
एच 2 एसआईओ 3 - मेटासिलिक एसिड;
बी) एक्स \u003d मैं, वाई \u003d 2 → SiO 2 2H 2 O
एच 4 एसआईओ 4 - ऑर्थोसिलिक एसिड;
ग) x-2, y \u003d 1 → 2SiO 2 H 2 O
एच 2 सी 2 ओ 5 - दो मेटासिलिक एसिड।
सिलिकिक अम्ल जिसमें x > 1 कहा जाता है
पॉलीसिलिकॉन
पानी में, पॉलीसिलिक एसिड व्यावहारिक रूप से होते हैं
अघुलनशील
सभी सिलिकिक एसिड कार्बोनिक से कमजोर होते हैं।
सिलिकिक अम्ल, उनके लवण
H2 SiO3 एक बहुत ही कमजोर अम्ल है।
गर्म होने पर, कार्बोनिक एसिड के सादृश्य द्वारा,
आसानी से टूट जाता है:
H2SiO3 = H2O + SiO2।
एक डिबासिक एसिड होने के कारण, यह चरणों में अलग हो जाता है: H 2 SiO 3 H + + HSiO - h,
HSiO3 - H+ + SiO3 2 - .
सिलिकॉन और पॉलीसिलिकॉन लवण अम्ल कहलाते हैंसिलिकेट।
उनकी रचना को आमतौर पर के रूप में दर्शाया जाता है तत्वों के आक्साइड के यौगिक.
उदाहरण के लिए, CaSiO 3 को सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है
काओ SiO2.
सिलिकिक अम्ल, उनके लवण
संरचना के सिलिकेट R 2 O nSiO 2, जहाँ R 2 0 सोडियम या पोटेशियम ऑक्साइड हैं, कहलाते हैं पानी का गिलास, और उनके केंद्रित जलीय घोल - तरल ग्लास।
सबसे बड़ा महत्व है सोडा वाटर ग्लास.
प्रौद्योगिकी में, यह सोडा के साथ क्वार्ट्ज रेत को मिलाकर और प्रसंस्करण द्वारा प्राप्त किया जाता है
अनाकार सिलिका केंद्रित
क्षार विलयन:
SiO2 + Na2 CO3 = Na2 SiO3 + CO2,
SiO2 + 2NaOH = Na2 SiO3 + H2 O।
सिलिकिक अम्ल, उनके लवण
तरल कांच का उपयोग किया जाता है:
निर्माण में एक बांधने की मशीन के रूप में एसिड प्रतिरोधी कंक्रीट,
पोटीन बनाने के लिए,
कार्यालय गोंद,
कपड़े, लकड़ी और कागज को आग प्रतिरोधी बनाने के लिए संसेचन और पानी प्रतिरोध.
प्राकृतिक सिलिकॉन यौगिक
पृथ्वी की पपड़ी सिलिकॉन ऑक्साइड (IV) से बनी है और
विभिन्न सिलिकेट।
प्राकृतिक सिलिकेट होते हैं जटिल रचनातथा
संरचना।
उन्हें के रूप में माना जा सकता है पॉलीसिलिक एसिड के लवण.
यहाँ कुछ प्राकृतिक सिलिकेट्स की संरचना है:
फेल्डस्पार: K 2 O A1 2 0 3 6SiO 2;
अभ्रक: K2 O 3A12 03 6SiO2 2H2 O;
अभ्रक: 3MgO 2SiO2 2H2 O;
kaolinite: A12 03 2SiO2 2H2 O.
प्राकृतिक सिलिकॉन यौगिक
सूचीबद्ध सिलिकेट्स में से, एल्युमिनोसिलिकेट्स फेल्डस्पार, काओलाइट और अभ्रक हैं।
प्रकृति में, सबसे आम
एल्युमिनोसिलिकेट्स जैसे फेल्डस्पार।
विभिन्न सिलिकेटों के मिश्रण भी आम हैं।
इसलिए, चट्टानों- ग्रेनाइट और गनीस - क्वार्ट्ज क्रिस्टल, फेल्डस्पार और अभ्रक से मिलकर बनता है।
पृथ्वी की सतह पर चट्टानें और खनिज
तापमान, और फिर नमी और ऑक्साइड की क्रिया से
कार्बन (IV) अपक्षयित, अर्थात। धीरे-धीरे ढह रहे हैं.
प्राकृतिक सिलिकॉन यौगिक
फेल्डस्पार की अपक्षय प्रक्रिया हो सकती है
समीकरण द्वारा व्यक्त करें:
K2 O Al2 O3 6SiO2 + 2H2 O + CO2 =
Al2 O3 2SiO2 2HO + K2 CO3 + 4SiO2।
अपक्षय का मुख्य उत्पाद एक खनिज है kaolinite - घर अवयवसफेद चिकनी मिट्टी।
चट्टानों के अपक्षय के परिणामस्वरूप पृथ्वी पर मिट्टी, रेत और लवणों के निक्षेपों का निर्माण हुआ।
कृत्रिम सिलिकेट से निर्मित उच्चतम मूल्य
कांच, सीमेंट और चीनी मिट्टी की चीज़ें हैं।
ग्लास प्राप्त करना
साधारण खिड़की के शीशे की संरचना लगभग होती है
सूत्र Na 2 O·CaO·6SiO 2 द्वारा व्यक्त किया जाता है।
सोडा Na 2 CO 3, चाक CaCO 3 और सफेद रेत SiO 2 के मिश्रण को विशेष भट्टियों में फ्यूज करके ग्लास प्राप्त किया जाता है।
सबसे पहले, सोडियम और कैल्शियम सिलिकेट बनते हैं:
SiO2 + Na2 CO3 \u003d Na2 SiO3 + CO2, SiO3 + CO2 + 2SO2।
विशेष ग्लास प्राप्त करने के लिए, प्रारंभिक मिश्रण की संरचना बदल जाती है।
सोडा ना 2 सीओ 3 पोटाश के 2 सीओ 3 की जगह, प्राप्त करें
रासायनिक कांच के बने पदार्थ के लिए आग रोक कांच।
ग्लास प्राप्त करना
चाक CaCO 3 को लेड (II) ऑक्साइड PbO से बदलना,
क्रिस्टल ग्लास प्राप्त करें।
प्रारंभिक मिश्रण में धातु आक्साइड के योजक
कांच को एक अलग रंग दें।
तो, क्रोमियम ऑक्साइड (III) Cr 2 O 3 हरा रंग देता है, कोबाल्ट ऑक्साइड (II) CoO - नीला, मैंगनीज (IV) ऑक्साइड MnO 2 - लाल बैंगनी, आदि।
तकनीकी जरूरतों के लिए फाइबर और कपड़े कांच से बनाए जाते हैं।
सीमेंट प्राप्त करना
पोर्टलैंड सीमेंट है कसैला पाउडर, जो, मिश्रित होने पर
हवा और पानी में पानी के साथ कठोर हो जाता है
पत्थर जैसा द्रव्यमान।
आमतौर पर यह भुना हुआ (1400 - 1600 डिग्री सेल्सियस) चूना पत्थर और मिट्टी से युक्त कच्चे मिश्रण से प्राप्त होता है।
विशेष बेलनाकार रोटरी भट्टों में कैल्सीनेशन किया जाता है।
परिणामी sintered दानेदार द्रव्यमान को क्लिंकर कहा जाता है। यह एक अर्ध-तैयार उत्पाद है।
उपयुक्त योजक के साथ क्लिंकर महीन पाउडर में पीस लेंगेंद मिलों में
और अंतिम उत्पाद प्राप्त करें।
सीमेंट प्राप्त करना
प्रकृति में, ऐसी चट्टानें हैं जिनमें शामिल हैं
चूना पत्थर और मिट्टी प्राप्त करने के लिए आवश्यक अनुपात में पोर्टलैंड सीमेंट.
उन्हें मार्स कहा जाता है। वे अपने आधार पर काम करते हैं
बड़े सीमेंट संयंत्र।
अक्सर कच्चा मिश्रण कृत्रिम रूप से तैयार किया जाता है।
मिश्रणों की संरचना को समायोजित करके, विभिन्न प्रकार प्राप्त किए जाते हैं
सीमेंट:
तेजी से सख्त,
ठंढ प्रतिरोधी,
जंग प्रतिरोधी, आदि
सीमेंट प्राप्त करना
सीमेंट, पानी और समुच्चय के मिश्रण से (रेत, बजरी, कुचल पत्थर, लावा) उनके सख्त होने के बाद
एक कृत्रिम पत्थर प्राप्त करें - कंक्रीट।
सख्त होने से पहले इन सामग्रियों के मिश्रण को कंक्रीट मिक्स कहा जाता है।
सख्त होने पर, सीमेंट का पेस्ट समुच्चय के दानों को बांध देता है।
जमना जल में भी होता है।
कंक्रीट के साथ इस्पात सुदृढीकरण (आंतरिक फ्रेम)
प्रबलित कंक्रीट कहा जाता है।
कंक्रीट और प्रबलित कंक्रीट बड़ी मात्राइमारत में जा रहे हैं जलविद्युत ऊर्जा संयंत्र, सड़कें , इमारतों की लोड-असर संरचनाएं.
सीमेंट प्राप्त करना
कंक्रीट भी विकसित और उत्पादित किया गया है, में
जो एक बांधने की मशीन के रूप में उपयोग किया जाता है
कार्बनिक बहुलकया पॉलिमर एक साथ
सीमेंट
ये तथाकथित प्लास्टोकंक्रीट हैं, जिनमें विशेष गुण होते हैं।
कांच, सीमेंट और चीनी मिट्टी की चीज़ें का उत्पादन किससे संबंधित है? सिलिकेट उद्योग,
प्रसंस्करणप्राकृतिक यौगिकसिलिकॉन।
चित्रकला इलेक्ट्रॉनिक संरचनासिलिकॉन परमाणु और उनके विशिष्ट ऑक्सीकरण राज्यों को इंगित करें।
सिलिकॉन के प्राकृतिक यौगिकों के नाम लिखिए।
भौतिक क्या हैं और रासायनिक गुणसिलिकॉन?
सिलिकॉन ऑक्साइड (IV) के सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक गुणों का वर्णन करें।
सिलिकॉन से शुरू करके, सिलिकिक एसिड कैसे प्राप्त करें? संगत अभिक्रियाओं के समीकरण लिखिए।
सिलिकेट क्या होते हैं?
लिखना आयनिक समीकरणसोडियम सिलिकेट का हाइड्रोलिसिस। सिलिकेट उद्योग में कौन से उद्योग शामिल हैं?
आविष्कार का उद्देश्य सिलिकॉन के गलनांक से थोड़ा अधिक तापमान पर ठोस कार्बन के साथ कम सिलिका सामग्री वाले बल्क चार्ज से सिलिकॉन और लोहे के आक्साइड को कम करके लोहे के साथ सिलिकॉन के मिश्र धातु के रूप में अपने ऑक्साइड से सिलिकॉन प्राप्त करना है। विधि में सोडियम फ्लोराइड के आधार पर एक भट्ठी की प्रतिक्रिया मात्रा बनाना, प्रतिक्रिया मात्रा में पिघलने का एक अयस्क-थर्मल मोड बनाना, सिलिकॉन, लौह और एल्यूमिना के थोक ऑक्साइड युक्त चार्ज लोड करना, और प्रतिक्रिया मात्रा में एक कार्बनयुक्त कम करने वाला एजेंट शामिल है। , 1450 - 1550 डिग्री सेल्सियस पर चार्ज को पिघलाना और प्रतिक्रिया मात्रा से पिघले हुए उत्पाद को हटाना। एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइज़र के अस्तर से ग्रेफाइट कचरे का उपयोग कार्बनयुक्त कम करने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है। 1 एस. पी. f-ly, 1 टैब।
आविष्कार पायरोमेटैलर्जी से संबंधित है, विशेष रूप से इसके ऑक्साइड से सिलिकॉन के उत्पादन के लिए, और इसका उपयोग फेरोसिलिकॉन के उत्पादन के लिए किया जा सकता है। कार्बन के साथ सिलिकॉन ऑक्साइड की कमी की प्रतिक्रिया ज्ञात है:
SiO2 +2C--->Si+2CO (1)
कार्यों के अनुसार और गिब्स थर्मोडायनामिक क्षमता में परिवर्तन की गणना समीकरण द्वारा की जा सकती है:
जी 0 टी \u003d 697390-359.07T,
इसलिए G 0 T = 0, और Kp = 1 1943 K (1670 o C) पर। इसका मतलब यह है कि सैद्धांतिक रूप से, प्रतिक्रिया (1) के अनुसार ठोस कार्बन के साथ सिलिका की कमी शुरू करने के लिए, 1670 o C के तापमान की आवश्यकता होती है। कार्बन (सिलिकॉन कार्बाइड) के साथ संयोजन के रूप में सिलिकॉन के उत्पादन के लिए एक इलेक्ट्रोथर्मल विधि ज्ञात है शक्तिशाली विद्युत भट्टियों में कार्बन के साथ सिलिकॉन ऑक्साइड को कम करके। पर ज्ञात तरीकासिलिकॉन कार्बाइड प्राप्त करने के शुल्क में क्वार्ट्ज रेत और पेट्रोलियम कोक के रूप में सिलिकॉन ऑक्साइड होता है। कोक कार्बन द्वारा सिलिकॉन ऑक्साइड की बहाली 2200-2500 o C के तापमान पर की जाती है, जबकि भट्ठी का ताप तत्व ढेलेदार कार्बनयुक्त सामग्री से बना एक कोर होता है। जब SiO2 को कार्बन के साथ कम किया जाता है, तो लक्ष्य उत्पाद के रूप में सिलिकॉन कार्बाइड प्रतिक्रिया के अनुसार ठोस रूप में बनता है:
SiO2 +3C--->SiC+2CO (2)
जी 0 टी \u003d 555615-322.11 टी कैल,
इसलिए G 0 T = 0, और Kp = 1 1725 K (1452 o C) पर। सिलिकॉन कार्बाइड के रूप में सिलिकॉन के उत्पादन के लिए ज्ञात विधि का नुकसान है गर्मीप्रक्रिया। सिलिकॉन और एल्यूमीनियम के कार्बन ऑक्साइड की संयुक्त कमी से एल्यूमीनियम (सिलिकोएल्यूमिनियम) के साथ मिश्र धातु के रूप में सिलिकॉन प्राप्त करने की ज्ञात इलेक्ट्रोथर्मल विधि। एक ज्ञात विधि में, सिलिकोएल्यूमिनियम के उत्पादन के मिश्रण में क्वार्टजाइट (SiO2), एल्यूमिना (Al 2 O 3) और मुलाइट (3Al 2 O 3 2SiO 2) होते हैं, गैस कोयला और पेट्रोलियम कोक को कम करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है। Mullite वसूली समीकरण द्वारा वर्णित है:
2/13(3Al 2 O 3 2SiO 2)+ 2C--->4/13Si+12/13Al+2CO (3)
जी 0 टी = 810828-365.1 टी कैल,
इसलिए 2221 K (1947 o C) पर G 0 T = 0, और Kр = 1। सिलिकोएल्यूमिनियम के रूप में सिलिकॉन प्राप्त करने की इलेक्ट्रोथर्मल विधि का नुकसान प्रक्रिया का उच्च तापमान और अयस्क कमी भट्टियों के उपयोग की संबद्ध आवश्यकता है। धातुओं और मिश्र धातुओं के उत्पादन के लिए एक ज्ञात विधि, जिसमें लोहे के साथ मिश्र धातु के रूप में सिलिकॉन शामिल है, को निकटतम एनालॉग के रूप में चुना गया है। (पेटेंट आरएफ एन 2130500, सी 22 बी 5/10, 1999)। इस विधि में क्षार धातु के हलाइड पर आधारित भट्टी की प्रतिक्रिया मात्रा बनाना, भट्ठी की प्रतिक्रिया मात्रा में अयस्क-थर्मल पिघलने की व्यवस्था बनाना, सिलिकॉन, लोहा और एल्यूमिना के थोक ऑक्साइड युक्त चार्ज लोड करना और एक कार्बोनेसियस कम करने वाला एजेंट शामिल है। प्रतिक्रिया मात्रा में, चार्ज के पिघलने को कम करने और प्रतिक्रिया मात्रा से पिघला हुआ उत्पाद हटा रहा है। आविष्कार का उद्देश्य कम सिलिका सामग्री और उच्च एल्यूमिना सामग्री के साथ एक थोक चार्ज से सिलिकॉन और लोहे के ठोस कार्बन ऑक्साइड को कम करके लोहे (फेरोसिलिकॉन) के साथ सिलिकॉन के मिश्र धातु के रूप में अपने ऑक्साइड से सिलिकॉन प्राप्त करना है। तापमान सिलिकॉन के गलनांक से थोड़ा अधिक होता है। निर्दिष्ट तकनीकी परिणाम इस तथ्य से प्राप्त किया जाता है कि इसके ऑक्साइड से सिलिकॉन के उत्पादन की विधि में, एक क्षार धातु हलाइड पर आधारित भट्ठी की प्रतिक्रिया मात्रा के गठन सहित, प्रतिक्रिया मात्रा में एक अयस्क-थर्मल पिघलने मोड का निर्माण भट्ठी की प्रतिक्रिया मात्रा में सिलिकॉन, लौह और एल्यूमिना के थोक ऑक्साइड युक्त मिश्रण, और एक कार्बनयुक्त कम करने वाला एजेंट, चार्ज की पिघलने में कमी और प्रतिक्रिया मात्रा से पिघलने वाले उत्पाद को हटाने, सोडियम फ्लोराइड का उपयोग किया जाता है क्षार धातु हैलाइड के रूप में, और पिघलने को 1450-1550 o C के तापमान पर किया जाता है, जबकि एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइज़र के अस्तर से ग्रेफाइट कचरे को कम करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है। विधि निम्नानुसार की जाती है। सोडियम फ्लोराइड को एक अयस्क रिडक्शन इलेक्ट्रिक फर्नेस के स्नान में लोड किया जाता है, जो कार्बोनेसियस द्रव्यमान के साथ पंक्तिबद्ध होता है या वाटर-कूल्ड मेटल केसिंग का प्रतिनिधित्व करता है, जिसे आर्क मोड में पिघलाया जाता है और अयस्क-थर्मल मोड में तरल अवस्था में लाया जाता है। फिर, सिलिकॉन और लोहे के ऑक्साइड युक्त एक थोक चार्ज (एल्यूमिना सामग्री कई प्रतिशत तक पहुंच सकती है) भट्ठी के स्नान में लोड की जाती है। उसके बाद, फर्नेस बाथ में कार्बोनेसियस रिड्यूसिंग एजेंट की एक स्टोइकोमेट्रिक मात्रा लोड की जाती है। पिघल की सतह पर तैरने वाला ठोस कार्बन सोडियम फ्लोराइड पिघल में घुले सिलिकॉन और लोहे के ऑक्साइड को कम करता है, जबकि परिणामस्वरूप धातु मिश्र धातु भट्ठी के नीचे तक डूब जाती है। चार्ज को मेल्ट में लोड करने का चक्र - रिकवरी कई बार दोहराई जाती है, जबकि परिणामी फेरोसिलिकॉन भट्टी में रहता है (प्रति ब्लॉक पिघलता है), या भट्टी के आउटलेट के माध्यम से हटा दिया जाता है। 996 o C के गलनांक वाले सोडियम फ्लोराइड का उपयोग इस तथ्य के कारण है कि पिघले हुए रूप में इसका घनत्व 1.961 g/cm 3 है। 2.42 ग्राम/सेमी 3 का घनत्व वाला सिलिकॉन, सोडियम फ्लोराइड में घुली सिलिका से रिकवर होकर भट्टी के चूल्हे में गिर जाता है। (सिलिकॉन को उसके ऑक्साइड से पुनर्स्थापित करने का प्रयास, फ़्लोरस्पार CaF 2 के एक पिघल में घुल गया, इस तथ्य को जन्म दिया कि कम किया गया सिलिकॉन कैल्शियम फ्लोराइड पिघल की सतह पर तैरता है, जिसका घनत्व 2.599 g / cm 3 है, और ऑक्सीकृत - जला दिया गया है। ) प्रस्तावित विधि का एक उदाहरण। प्रयोग में, एक इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस RKZ-2FS-N1 का उपयोग किया गया था, जिसमें 1435 मिमी के व्यास के साथ स्नान होता है, ग्रेफाइट के साथ पंक्तिबद्ध होता है और आवरण के मध्य भाग में एक आउटलेट से सुसज्जित होता है। भट्ठी को वोल्टेज की आपूर्ति तीन ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के माध्यम से 150 मिमी के व्यास के साथ की गई थी, जिसे 2000 केवीए की शक्ति के साथ तीन-चरण ट्रांसफार्मर को खिलाया गया था। सोडियम फ्लोराइड (NaF सामग्री - 80%) चाप के प्रज्वलन के लिए 1000 किग्रा और 50 किग्रा धातुयुक्त छर्रों की मात्रा में भट्ठी के स्नान में लोड किया गया था। सोडियम फ्लोराइड को आर्क मोड में पिघलाया गया और अयस्क-थर्मल मोड में द्रव अवस्था में लाया गया। सोडियम फ्लोराइड पिघल की ऊंचाई 180 मिमी थी। 1370 o C के गलन तापमान तक पहुँचने पर, गलन को निम्न में से 0.1-5.0 मिमी के कण आकार के साथ 1000 किलोग्राम अयस्क के साथ लोड किया गया था रासायनिक संरचना(%): SiO 2 - 70.3; अल 2 ओ 3 - 4.46; सीएओ - 4.39; फे 2 ओ 3 - 3.52; एमजीओ - 0.84; वी 2 ओ 3 - 0.67; पंजाब - 0.05; जेडएन - 0.05; घन - 0.03; कॉर्ग - 7.64; एस कुल - 1.12। 1550 o C के पिघले हुए तापमान तक पहुँचने पर, 500 किलो मिल स्केल के साथ 5-20 मिमी के कण आकार के साथ लोड किया गया था, लगभग पूरी तरह से लौह ऑक्साइड FeO से मिलकर। 10-50 मिमी के कण आकार के साथ धातुकर्म कोक, जिसमें 80% कार्बन होता है, 300 किलोग्राम की मात्रा में कम करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता था। भट्ठी के स्नान पर कार्बन मोनोऑक्साइड के दहन से पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया दर्ज की गई थी। चार्ज की शुरुआत से पिघलने की अवधि 4 घंटे थी। 20 मिनट, जिसके बाद भट्ठी के आउटलेट के माध्यम से धातु और लावा को स्लैग टैंक में डाला गया।
