KRZEM JEGO ZWIĄZKI I Opracowała:Grażyna Rdzanek

Nazwa łacińska pochodzi od słowa SILEX co znaczy krzemień. PIERWIASTEK WYIZOLOWANY W 1823 ROKU PRZEZ SZWEDZKIEGO CHEMIKA J. J. BERZELIUSA. Nazwa łacińska pochodzi od słowa SILEX co znaczy krzemień. Nazwa polska wywodzi się od łacińskich słów lapis cremaus, co oznacza kamień dający ogień.

Zawartość wybranych pierwiastków w różnych formach materii (%). Pierwiastki Litosfera Woda oceaniczna Człowiek Lucerna tlen 49,42 85,90 62,8 67,9 krzem 25,75 0,0003 0,004 0,009 żelazo 4,7 0,000001 0,005 0,003 wapń 3,39 0,040 1,38 0,58 wodór 0,88 10,80 9,31 8,72 węgiel 0,09 0,03 19,40 11,30 azot 0,03 0,00005 5,14 8,25

WYSTĘPOWANIE w stanie rodzimym nie występuje w stanie związanym w postaci krzemianów, glinokrzemianów oraz wolnego tlenku krzemu IV stanowi 27% litosfery

Si 14 Ne 3s23p2 [ ] IV II Masa atom.28,0855 SILICIUM blok:p Okres 3 Grupa 14 Masa atom.28,0855 blok:p Si [ Ne 3s23p2 ] 14 IV II SILICIUM Elektroujemność 1,8 WĘGLOWCE

IZOTOPY KRZEMU 29Si 28Si 30Si 32Si 3 naturalne trwałe T1/2=160 lat 92,23% 4,6% 3,1% 11 sztucznych promieniotwórczych np. 32Si T1/2=160 lat

KONFIGURACJA ELEKTRONOWA 1s2 2s2p6 3s2p2 M L K

2 2 METODY OTRZYMYWANIA KRZEMU redukcja SiO2 magnezem SiO2 + Mg Si + MgO 2 2 redukcja mieszaniny piasku i rudy żelaza węglem-żelazokrzem do celów metalurgicznych termiczny rozkład SiHCl3- preparaty o wysokiej czystości

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE krystaliczne ciało stałe o metalicznym połysku pierwiastek bardzo twardy i kruchy wysoka temperatura topnienia półmetal i półprzewodnik

BUDOWA KRYSZTAŁU KRZEMU W sieci krystalicznej krzemu występują wiązania atomowe. Atomy w sieci są rozmieszczone w takich odległościach, że ich powłoki zachodzą na siebie. ,

WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE w temperaturze pokojowej mało aktywny po podgrzaniu reaguje z tlenem, metalami, zasadami Si + O2 SiO2 tlenek krzemu (IV) Si + 2Mg Mg2Si krzemek magnezu Si + 2NaOH Na2SiO3 + 2H2 metakrzemian sodu

KRZEM JAKO MIKROELEMENT występuje w gruczołach dokrewnych-grasicy, nadnerczach i przysadce mózgowej odgrywa ważną rolę w gospodarce hormonalnej ludzi starszych obniża poziom cholesterolu we krwi wpływa na elastyczność, wygląd i zdrowie skóry, włosów i paznokci uczestniczy w tworzeniu tkanki łącznej i chrząstek

Produkty spożywcze bogate w krzem: Dawka krzemu z pożywieniem 18-1200mg/dzień Produkty spożywcze bogate w krzem: otręby, fasola, groch, warzywa korzeniowe Zioła zawierające dużą ilość rozpuszczalnej krzemionki : skrzyp polny, pokrzywa, perz, podbiał, rdest ptasi, poziewnik Przy chorobach, szczególnie skóry, zaleca się stosowanie wewnętrzne i zewnętrzne odwarów z tych ziół.

Kryształy krzemu służą do produkcji: tranzystorów układów scalonych laserów diod emitujących światło ogniw słonecznych

Krzem stosowany też jest: jako odtleniacz do stopów miedzi jako dodatek do stali stopowych w celu polepszenia ich właściwości mechanicznych i odporności na korozje do wytwarzania detektorów fal krótkich do wytwarzania soczewek do promieni podczerwonych

kwarc krystobalit trydymit - KRZEMIONKA tlenek krzemu (IV) SiO2 występuje w trzech odmianach polimorficznych model struktury kwarcu kwarc krystobalit trydymit -

DOBRZE WYKSZTAŁCONE KRYSZTAŁY KWARCU CYTRYN DOBRZE WYKSZTAŁCONE KRYSZTAŁY KWARCU AMETYST KRYSZTAŁ GÓRSKI

CZYSTA BEZPOSTACIOWA KRZEMIONKA TO OPAL. ODMIANA OPALU -AGAT

REAKCJE SiO2 z wodorotlenkiem sodu z węglem z kwasem fluorowodorowym SiO2 + HF SiF4 + H2O 4 2 z wodorotlenkiem sodu SiO2 + NaOH Na2SiO3 + H2O 2 z węglem SiO2 + C Si + CO2

glin gleb skał (granity, gnejsy) piasku KRZEMIONKA JEST PODSTAWOWYM SKŁADNIKIEM: glin gleb skał (granity, gnejsy) piasku

schemat ułożenia atomów w stanie szklistym Stopiony SiO2 po szybkim oziębieniu zastyga w sztywną bezpostaciową masę-szkło kwarcowe. schemat ułożenia atomów w stanie szklistym Struktura szkła kwarcowego wg. Zachariasena

SZKŁA KRZEMIANOWE szkło sodowo-wapniowe Na2O . CaO . 6 SiO2 to szkło okienne szkło potasowo-ołowiowe to tzw. szkło kryształowe i optyczne szkło flint szkło jenajskie to szkło trudnotopliwe np. Pyrex, Duran, Supremax

Szkła otrzymywane w technice „ zol-żel” Technika „zol-żel”polega na syntezie szkieł poprzez reakcje chemiczne w temperaturach zbliżonych do pokojowej. układ PbO2 /SiO2 stosowany jest w światłowodach układ ZnO/SiO2 stosowany jest w dyskach optycznych ROM układ TiO2/SiO2 stosowany jest w laserach i koncentratorach światła słonecznego

SiO2.H2O H2SiO3 SiO2 . 2H2O H4SiO4 KWASY KRZEMOWE Kwas metakrzemowy Kwas ortokrzemowy 2 SiO2 .H2O H2Si2O5 Kwas metadwukrzemowy

6 2 6 Ciekawe nieorganiczne związki krzemu SiO2 + C + N2 Si3N4 + CO azotek krzemu Si3N4 związek o twardości diamentu i znacznej odporności chemicznej stosowany do konstrukcji ceramicznych silników samochodowych i turbin gazowych SiO2 + C + N2 Si3N4 + CO kat 6 2 6 T

SiO2 + C SiC + CO 3 2 WĘGLIK KRZEMU SiC techniczny SiC KARBORUND –substancja bardzo twarda(9,5-9,7 w skali Mohra), należąca do beztlenkowych materiałów ceramicznych, stosowana do wyrobu materiałów ściernych.

Czterochlorek krzemu SiCl4 ciecz bezbarwna o ostrym zapachu, bardzo łatwo hydrolizuje tworząc białe dymy uwodnionego dwutlenku krzemu SiO2 oraz kwas solny. Stosowany jest w wojsku do wytwarzania zasłon dymnych.

Silany reagują gwałtownie z tlenem i wybuchowo z fluorowcami. Krzem tworzy z wodorem krzemowodory zwane silanami. SiH4 MONOSILAN Si2H6 DWUSILAN( krzemoetan) Silany reagują gwałtownie z tlenem i wybuchowo z fluorowcami. SiH4 + 2O2 SiO2 + 2 H2O SiH4 + Cl SiH3Cl + HCl chlorosilan

H3SiCl + H2O H3Si-O-SiH3 + HCl 2 2 W wyniku kondensacji pochodnych chlorowych silanów otrzymuje się siloksany. H3SiCl + H2O H3Si-O-SiH3 + HCl 2 2 Z chlorosilanów i siloksanów otrzymuje się polimery krzemoorganiczne (polisiloksany) potocznie zwane silikonami. R R R-grupa alkilowa lub aromatyczna Si O Si R R n n-liczba merów

Kopolimery silikonowo –organiczne mają właściwości ciekłokrystaliczne i stosowane są w elektrooptyce, magnetooptyce i termooptyce. Emulsje wodne silikonów oraz poliolefin i różnych środków sieciujących stosowane są do usuwania rysunków graffiti bez niszczenia tynków. Kompozyty organiczno-nieorganiczne zwane silseskwioksanami mają właściwości ciekłokrystaliczne i świecące.