Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
    Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое расписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
    Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
    Чат-бот для мастеров и специалистов, который упрощает ведение записей:
    Сам записывает клиентов и напоминает им о визите;
    Персонализирует скидки, чаевые, кэшбэк и предоплаты;
    Увеличивает доходимость и помогает больше зарабатывать;
    Начать пользоваться сервисом
  • Соединения углерода с азотом. Синильная кислота и цианиды, их получение и свойства. Роданистоводородная кислота и ее соли; получение и свойства.






    Взаимодействие углерода с азотом с получением циана (CN)2 происходит при пропускании электрического разряда между угольными электродами в атмосфере азота. Среди азотсодержащих соединений углерода важное практическое значение имеют цианистый водород HCN (синильная кислота) и его многочисленные производные.

    Сини́ льная (циа́ нистоводородная) кислота́, цианистый водород, HCN — бесцветная, очень летучая, легкоподвижная ядовитая жидкость, имеющая характерный запах миндаля.

    Молекула HCN сильно полярна (μ = 0, 96·10− 29 Кл·м).

    Безводный цианистый водород является сильно ионизирующим растворителем, растворенные в нём электролиты хорошо диссоциируют на ионы. Его относительная диэлектрическая проницаемость при 25 °C равна 107 (выше, чем у воды). Это обусловлено линейной ассоциацией полярных молекул HCN за счет образования водородных связей.

    Очень слабая одноосновная кислота К = 1, 32·10− 9 (18 °C). Образует с металлами соли — цианиды. Взаимодействует с оксидами и гидроксидами щелочных и щёлочноземельных металлов.

    В настоящий момент существуют три наиболее распространенных метода получения синильной кислоты в промышленных масштабах:

    · Метод Андрусова: прямой синтез из аммиака и метана в присутствии воздуха и платинового катализатора при высокой температуре:

    · Метод BMA (Blausä ure aus Methan und Ammoniak), запатентованный фирмой Degussa: прямой синтез из аммиака и метана в присутствии платинового катализатора при высокой температуре:

    · Побочный продукт при производстве акрилонитрила путем окислительного аммонолиза пропилена.

    Соли синильной кислоты называются цианидами. Цианиды подвержены сильному гидролизу. При хранении водных растворов цианидов при доступе диоксида углерода они разлагаются:

    Ион CN (изоэлектронный молекуле СО) входит как лиганд в большое число комплексных соединений d-элементов. Комплексные цианиды в растворах очень стабильны.

    Цианиды тяжёлых металлов термически неустойчивы; в воде, кроме цианида ртути (Hg(CN)2), нерастворимы. При окислении цианиды образуют соли —цианаты:

    Многие металлы при действии избытка цианида калия или цианида натрия дают комплексные соединения, что используется, например, для извлечения золота и серебра из руд:

    Роданистоводородная кислота — желтоватая, маслянистая, резко пахнущая жид-кость. Химическая формула HNCS.

    Физико-химические свойства.

    Роданистоводородная кислота устойчива только при низких температурах (около − 90 °C) или в разбавленныхводных растворах (менее чем в 5%-ных). Является сильной кислотой — её растворы почти полностью диссоциированы. Хорошо растворяется в воде и ряде органических растворителей (этанол, диэтиловыйэфир, бензол)

    В интервале от − 90 °C до − 85 °C полимеризуется в бесцветную кристаллическую массу. При слабомнагревании в вакууме образуется родануровая кислота (HNCS)3, которая переходит обратно в HNCS при 3-5 °C. Водные растворы устойчивы до 5 % концентрации, в более концентрированных растворах разлагается, переходя в т. н. ксантогеновый водород и ряд других продуктов.

    Реагирует со щелочными металлами. Восстанавливается цинком в соляной кислоте до метиламина и 1, 3, 5-тритиана (тример тиоформальдегида). Окисляется перманганатом калия до серной кислоты, пероксидом водорода — до синильной кислоты, бромом — до цианида брома. Медленное окисление приводит к родану (SCN)2. Сероводородом разлагается до сероуглерода и аммиака. Присоединяется к ненасыщенным соединениям. Соли этой кислоты называются тиоцианатами.

    Практическое применение находят только её соли, а также сложные эфиры, используемые как инсектициды и фунгициды.

     

    17. Кремний – нахождение в природе, методы получения кремния, свойства и применение.

    Кре́ мний — элемент главной подгруппы четвёртой группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 14. Обозначается символом Si, неметалл.

    Содержание кремния в земной коре составляет по разным данным 27, 6—29, 5 % по массе. Таким образом, по распространённости в земной коре кремний занимает второе место после кислорода. Концентрация в морской воде 3 мг/л.

    Чаще всего в природе кремний встречается в виде кремнезёма — соединений на основе диоксида кремния (IV) SiO2 (около 12 % массы земной коры). Основные минералы и горные породы, образуемые диоксидом кремния, — это песок (речной и кварцевый), кварц и кварциты, кремень, полевые шпаты. Вторую по распространённости в природе группу соединений кремния составляют силикаты и алюмосиликаты.

    Отмечены единичные факты нахождения чистого кремния в самородном виде.

    Свободный кремний получается при прокаливании мелкого белого песка (диоксида кремния) с магнием:

    При этом образуется аморфный кремний, имеющий вид бурого порошка.

    В промышленности кремний технической чистоты получают, восстанавливая расплав SiO2 коксом при температуре около 1800 °C в руднотермических печах шахтного типа. Чистота полученного таким образом кремния может достигать 99, 9 % (основные примеси — углерод, металлы).

    Кремний хрупок, только при нагревании выше 800 °C он становится пластичным веществом.

    При нормальных условиях кремний химически малоактивен и активно реагирует только с газообразным фтором, при этом образуется летучий тетрафторид кремния SiF4. Такая «неактивность» кремния связана с пассивацией поверхности наноразмерным слоем диоксида кремния, немедленно образующегося в присутствии кислорода, воздуха или воды (водяных паров).

    При нагревании до температуры свыше 400—500 °C кремний реагирует с кислородом с образованием диоксида SiO2, процесс сопровождается увеличением толщины слоя диоксида на поверхности, скорость процесса окисления лимитируется диффузией атомарного кислорода сквозь плёнку диоксида.

    При нагревании до температуры свыше 400—500 °C кремний реагирует с хлором, бромом и иодом — с образованием соответствующих легко летучих тетрагалогенидов SiHal4 и, возможно, галогенидов более сложного состава.

    С водородом кремний непосредственно не реагирует, соединения кремния с водородом — силаны с общей формулой SinH2n+2 — получают косвенным путем.

    С азотом и бором кремний реагирует при температуре около 1000 °C, образуя соответственно нитрид Si3N4 и термически и химически стойкие боридыSiB3, SiB6 и SiB12.

    Сверхчистый кремний преимущественно используется для производства одиночных электронных приборов (нелинейные пассивные элементы электрических схем) и однокристальных микросхем. Чистый кремний, отходы сверхчистого кремния, очищенный металлургический кремний в виде кристаллического кремния являются основным сырьевым материалом для солнечной энергетики.

    Монокристаллический кремний — помимо электроники и солнечной энергетики, используется для изготовления зеркал газовых лазеров.

    Соединения кремния служат основой для производства стекла и цемента. Производством стекла и цемента занимается силикатная промышленность. Она также выпускает силикатную керамику — кирпич, фарфор, фаянс и изделия из них.

    Широко известен силикатный клей, применяемый в строительстве как сиккатив, а в пиротехнике и в быту для склеивания бумаги.

    Получили широкое распространение силиконовые масла и силиконы — материалы на основе кремний органических соединений.

     

    18. Кремниевые кислоты. Силикагель. Силикаты и алюмосиликаты. Кремнекислородный тетраэдр – основа структуры кристаллических решеток силикатов. Ситаллы. Цеолиты.

    Кремниевые кислоты — очень слабые, малорастворимые в воде кислоты общей формулы nSiO2•mH2O.

    Кремниевые кислоты растворяются в растворах и расплавах щелочей, образуя силикаты:

    Растворы кремниевых кислот получают растворением аморфного диоксида кремния в воде, действием сильных кислот на растворимые силикаты натрия или калия:

    гидролизом хлорсиланов:

    а также методами электродиализа и ионного обмена.

    Гидрозоли кремниевых кислот используются как наполнители и связующие материалы в производстве керамических изделий, различных покрытий. Они используются как носители катализаторов и светочувствительных слоёв в фотоматериалах. Они служат сырьём для получения кварцевого стекла, различных адсорбентов, поглотителей паров воды и газов, фильтров очистки воды и масел.

    Силикаге́ ль представляет собой высушенный гель, образующийся из перенасыщенных растворов кремниевых кислот (n SiO2· m H2O) при pH > 5—6. Твёрдый гидрофильный сорбент.

    Получается при подкислении растворов силикатов щелочных металлов с последующей промывкой и высушиванием образовавшегося геля:

    Основное применение силикагели находят при осушке воздуха, углекислого газа, водорода, кислорода, азота, хлора и других промышленных газов.

    Силикаты и алюмосиликаты представляют собой обширную группу минералов. Для них характерен сложный химический состав и изоморфные замещения одних элементов и комплексов элементов другими.

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

    Силикаты — важные неметаллические полезные ископаемые: асбест, тальк, слюды, каолин, керамическое и огнеупорное сырьё, строительные материалы. Кроме того они широко известны как драгоценные и поделочные камни: изумруд, аквамарин, топаз, нефрит, родонит и др.

    Кристаллохимические исследования силикатов показали, что они не имеют молекул, а их структура образована ионами, то есть силикаты обладают ионными кристаллическими решетками.

    1. В основе структур силикатов лежит кремнекислородный тетраэдр [SiO4]. Различные по форме сочетания взаимосвязанных кремнекислородных тетраэдров называют кремнекислородными мотивами.

    2. Кремнекислородные тетраэдры соединяются друг с другом вершинами через кислород, образуя силоксановую связь Si – O – Si. Эта связь на 50% ионная; энергия связи составляет 470 кДж/моль. Связь тетраэдров осуществляется только через кислородные вершины и это приводит к образованию устойчивых структур.

    3. Для силикатных структур характерным является замещение катиона кремния на катион алюминия. При координационном числе 4 алюминий может замещать кремний в кремнекислородном мотиве, алюминий с координационным числом 6 играет роль связующего катиона между мотивами. В первом случае силикаты получили название алюмосиликатов, во втором – силикатов алюминия.

    4. В силикатных структурах развит изовалентный и гетеровалентный изоморфизм.

    5. Большинство структур силикатов не подчиняются закону плотнейших упаковок.

    Ситаллы — стеклокристаллические материалы, полученные объёмной кристаллизацией стекол, и состоящие из одной или нескольких кристаллических фаз, равномерно распределённых в стекловидной фазе.

    Ситаллы обладают малой плотностью, высокой механической прочностью, особенно на сжатие, твердостью, жаропрочностью, термической стойкостью, химической устойчивостью и другими ценными свойствами. Ситаллы имеют большинство положительных свойств, которые есть у стекла, в том числе и технологичность.

    Подбором состава стекла, содержащего в большинстве случаев добавки, ускоряющие объёмную кристаллизацию (катализаторы, нуклеаторы), можно спроектировать соответствующие кристаллические и стекловидную фазы. Кристаллы спроектированных фаз возникают и растут равномерно по всему объёму в результате термической обработки. Технология производства изделий из ситаллов незначительно отличается от производства изделий из стекла. В некоторых случаях изделия можно формовать методами керамической технологии. Иногда для зарождения кристаллов в состав стекла вводят фоточувствительные добавки. Для производства отдельных видов ситаллов используют шлаки.

    Существуют литиевые, борно-бариевые, магниевые, титановые и другие ситаллы.

    Ситаллы применяются для изготовления деталей, требующих прочности и термостойкости (корпуса приборов, шкалы, образцовые меры, подложкимикросхем и др.).

    Цеолиты — большая группа близких по составу и свойствам минералов, водные алюмосиликаты кальция и натрия из подкласса каркасных силикатов, со стеклянным или перламутровым блеском, известных своей способностью отдавать и вновь поглощать воду в зависимости от температуры и влажности. Другим важным свойством цеолитов является способность к ионному обмену — они способны селективно выделять и вновь впитывать различные вещества, а также обменивать катионы.

    Наиболее распространённые представители группы цеолитов — натролит, шабазит, гейландит, стильбит (десмин), морденит, томсонит, ломонтит.

    Кристаллическая структура цеолитов природных и искусственных образована тетраэдрическими группами SiO2/4 и AlO2/4, объединёнными общими вершинами в трёхмерный каркас, пронизанный полостями и каналами (окнами) размером 2-15 ангстрем. Открытая каркасно-полостная структура цеолитов [AlSi]O4 имеет отрицательный заряд, компенсирующийся противоионами (катионами металлов, аммония, алкиламмония и др. ионов, введённых по механизму ионного обмена) и легко дегидратирующимися молекулами воды.

    Искусственно синтезированные цеолиты (пермутиты) находят широкое применение в водоочистительных приборах в качестве адсорбентов, ионообменников, молекулярных сит; применяют в качестве доноров и акцепторов электронов. Используются в вакуумных насосах сорбционного типа. Также цеолиты получили весьма широкое применение как катализаторы многих процессов нефтехимии и нефтепереработки и как гетерогенные катализаторы.

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.