Урок № 27 9 класс (химия) Дата________________
Тема занятия: Кремний и его соединения. Силикаты. Полупроводниковые материалы на основе кремния. Силикатная промышленность Казахстана.
Общие цели:
Сформировать знания о строении атома кремния. Изучить его физические и химические свойства, распространении в природе и способы получения. Познакомить учащихся с различными видами соединений кремния, их свойствами. Рассмотреть область силикатной промышленности Казахстана.
Ресурсы:
Учебник, дополнительный материал, коллекция природных соединений кремния, химическое оборудование (пробирки, штатив для пробирок, штатив, спиртовка, индикаторная бумага), реактивы (гидроксид натрия, азотная кислота, оксид кремния, углерод(уголь), вода), песок, презентация, интерактивная доска.
Содержание урока
Деятельность учителя
Деятельность учащихся
Орг.момент.
Приветствие класса. Создание коллаборативной среды - Приветствие, определение отсутствующих, проверка готовности учащихся к уроку, готовность наглядных пособий.
Приветствие, проверка наличия необходимого к уроку, включение в ритм урока
Деление класса на 5 рабочие группы – по номерам.
После выбора номеров на презентации указываются темы, которые скрываются за каждым номером
Учащиеся выбирают случайным образом номер. Учащиеся с одинаковыми номерами образуют рабочую группу.
Вызов
Актуализация знаний – выполнение тестовых заданий по теме «углерод и его соединения»
Учащиеся самостоятельно выполняют тестовые задания (приложение 1)
Целепологание
На доске записаны слова: речной песок, горный хрусталь, кварц, агат, аметист, яшма, глина, бетон, стекло, цемент. Одновременно высвечивается слайд с картинками данных веществ, материалов.
Вопросы:
- Что общего для всех этих понятий? (все вещества, материалы, содержат кремний).
- Какой будет тема урока? (Кремний и его соединения?)
- Какие вопросы вы ставите для себя при изучении данной темы?
Учащиеся внимательно изучают слайд презентации.
Отвечают на вопросы учителя
Формируют тему урока и критерии успеха.
Основная часть
Работа в группах
Каждой группе предлагается изучить материал учебника и дополнительный материал касающийся темы, которая была присвоена номером каждой группы и составить кластер.
Составление критериев оценивания кластера.
1 группа (3 ч) – нахождение кремния в природе (виды соединений) и способы получения кремния. (приложение 2)
2 группа (3ч)– характеристика атома кремния по положению в ПСХЭ и его физические свойства.(приложение 3)
3 группа (2ч)– химические свойства кремния и его оксидов (практическая деятельность)
4 группа (3ч)– оксиды кремния и их характеристика, способы получения (кроме химических свойств) (приложение 4)
5 группа (3)ч– характеристика кремниевой кислоты и ее солей. (приложение 5)
Учащиеся, совместно с учителем определяют критерии оценивания каждой группы.
Учащиеся анализируют материал учебника и раздаточный материал, составляют кластер (кроме 3 группы) подготавливают выступление для защиты своего кластера
3 группа готовится провести демонстрационные опыты касающиеся химических свойств оксидов кремния и самого кремния
Выступление учащихся – взаимообучение
Учащиеся 1,2, 4 и 5 группы выступают – защищают свои работы – клатер.
Учащиеся 3 группы демонстрируют опыты показывающие химические свойства кремния и его соединений – записывают на доске химические реакции.
Оценивание работы учащихся по критериям используя пятибалльную систему оценивания
Закрепление
Работа с тестовыми заданиями (приложение 6)
Учащиеся выполняют работу по тестовым заданиям
Рефлексия
Учащимся предлагается выбрать один из трех рисунков, который соответствует их ощущению в конце урока
[pic] [pic] [pic]
время прошло нормальное отличное
впустую настроение настроение
Учащиеся на стикере пишут своё имя и прикрепляют к соответствующей картинке
Д/з
Параграф №…., написать доклад на тему «Полупроводниковые материалы на основе кремния. Силикатная промышленность Казахстана.»
Учащиеся записывают домашнее задание в дневник
Приложение 1
Углерод и его соединения
Вариант I
Выберите один или два правильных ответа.
Число электронов на внешнем уровне атома углерода 1)6 2)2 3)3 4)4 5)12
Кристаллическая решетка у алмаза...
1) молекулярная ' 3) атомная
2) ионная 4) металлическая
Оксид углерода (II) в реакциях проявляет свойство...
только окислителя
2) только восстановителя
3) окислителя и восстановителя
4) не участвует в окислительно-восстановительных реакциях
4. Оксид углерода (II) взаимодействует с ... и ...
водой 3) оксидами металлов
щелочами 4) кислородом
5. Свойства, характерные для оксида углерода (IV):
поддерживает горение
реагирует с щелочами
разлагается при нагревании
в его водном растворе слабокислая среда
6. Какое из веществ не может взаимодействовать с кислородом?
1) углерод 3) оксид серы (IV)
2)оксид углерода(IV) 4)водород
7. Оксид углерода (IV) не образуется при ...
неполном сгорании углерода
полном сгорании углерода
действии кислот на карбонаты
разложении карбоната кальция
8. Наличие оксида углерода (IV) можно доказать с помощью
раствора...
l)NaCl 2)Са(ОН)2 3) H2S04 4)Na2C03
9. Какие реакции осуществимы?
СаСОз 3) СаСОз + 2NaCI→
СаСОз + 2НС1 → 4) СаС03 + 2NaOH →
10. При добавлении к карбонатам раствора ... выделяется углекислый газ
1)щелочи 3) кислоты
2) соли бария 4) гидроксида кальция
11. Выберите характеристики карбоната кальция:
взаимодействует с водой
разлагается при высокой температуре
в природе встречается в виде известняка, мрамора, мела
не реагирует с кислотами
12. Сокращенному ионному уравнению 2Н+ + СОз2– = Н20 + С02
соответствует взаимодействие между...
НС1 и Na2C03 (раствор) 3) Na2C03 и H2Si03
СаСОз и НС1 (раствор) 4) ВаС03 и HN03
Укажите X в схеме превращения: СаСОз + X → Са(НС03)2: 1)Са(ОН)2 2)Н20 3)С02 4) С02 и Н20
Какие из газов собирают в пробирку, перевернутую вверх дном?
1)Н2 2)С02 3)NH3 4)02
Углерод и его соединения
Вариант II
Выберите один или два правильных ответа
Число электронов на внешнем уровне атома кремния ... 1)2 2)4 3)6 4)14
Кристаллическая решетка у графита ...
молекулярная 3) атомная
ионная 4) металлическая
3. Исходными веществами в процессе фотосинтеза являются
вода и...
1)кислород 3)оксид углерода(IV)
2) водород 4) углерод
4. Вещества, с которыми может взаимодействовать оксид углерода (II):
оксид меди (II) 3) вода
кислород 4) гидроксид натрия
5. Какие характеристики относятся к оксиду углерода (IV)?
восстановитель
бесцветный газ
тяжелее воздуха
взаимодействует с кислотными оксидами
6. Какое из веществ не горит в атмосфере кислорода?
1) углекислый газ 3) аммиак
2)водород 4)сера
7. Вещество, с которым взаимодействует оксид углерода (TV):
гидроксид натрия
хлороводородная кислота 3)кислород
4) сульфат калия
8. Углекислый газ распознают ...
гидроксидом натрия 3) фенолфталеином
хлоридом бария 4) известковой водой
9. Углекислый газ образуется при взаимодействии ... и ...
1)СО и О2 3)Н20 и СаС03
2) К2С03 и HC1 4) Na2C03 и Са(0Н)2
Определить карбонат-анион можно добавлением раствора ... 1)КОН 2)NaCl 3)HC1 4) KN03
Кремниевую кислоту можно получить из ...
Si02 и Н20 3) CaSi03 и С02
Na2Si03 и HC1 4) CaSi03 и Н20
Укажите X в схеме превращения: MgC03 + X → Mg(HC03)2 1) Mg(OH)2 2) Н20 3) С02 и Н20 4) С02
Какие из газов можно собирать методом вытеснения воды? 1)Н2 2)02 3)С02 4)NH3
14. Растворы карбонатов превращаются в гидрокарбонаты при ...
нагревании 3) действии раствора НС1
пропускании С02 4) охлаждении
Приложение 2
Кремний – ведущий современный полупроводниковый материал, который широко применяется в электронике, в электротехнике для изготовления интегральных схем, диодов, транзисторов, тиристоров, фотоэлементов и т. д. Технический кремний – легирующий компонент в производстве стали (например, трансформаторная сталь), а также в цветной металлургии (кремневые бронзы). Природные соединения кремния обычно представляют собой производные не метакремниевой, а группы так называемых п о л и к р е м н е в ы х к и с л о т. Состав этих кислот в общем виде mSiO2. nH2O, где n и m целые числа. K природным силикатам относятся полевые шпаты, слюда, глины, асбест и др. Состав этих минералов сложен. Для удобства их часто условно выражают как соединения оксидов, например: Ортоклаз (минерал из группы полевых шпатов)…………………… K2 Al2Si6O16 = K2O. Al2O3. 6SiO2 Слюда (мусковит)………………………………KH2Al3(SiO4)3 или K2O. 3Al2O3. 6SiO2. 2H2O Каолин (белая глина)………………………… H4Al2Si2O9=Al2O3. 2SiO3. 2H2O Асбест ………………………………………….H4Mg3Si2O9=3MgO. 2SiO2. 2H2O Наибольшее распространение в природе имеют силикаты, содержащие алюминий и называемые а л ю м о с и л и к а т а м и. Как показывают форумы приведенных выше минералов, к числу алюмосиликатов принадлежит слюда, ортоклаз и др. Моноксид кремния – вещество темно-коричневого цвета. При высокой температуре в результате самоокисления-самовосстановления распадается на Si и SiO2 (реакция диспропорционирования). Вообще же SiO легко окисляется до SiO2. Используя эту реакцию, искусственно получают тончайшие кварцевые прозрачные покрытия – при обработке препаратов для электронной микроскопии, для поверхностных покрытий алюминиевых зеркал. Если студень кремневой кислоты частично обезводить, то образуется твердая белая, очень пористая масса, обладающая большой адсорбционной способностью. Этот продукт под названием с и л и к а г е л я имеет разнообразное применение в промышленности: для улавливания газов, водяных паров, для отчистки нефти, керосина. Наконец, крупнопористый силикагель – незаменимый носитель для многих катализаторов. При полном высушивании и прокаливании кремневой кислоты образуется кремневый ангидрид SiO2. Кремневые кислоты с большой степенью конденсации сравнительно устойчивы. Но и выделять их в индивидуальном состоянии химики еще не научились. В быту и промышленности используется смесь этих кислот в виде силикатного клея. Если говорить точнее, силикатный клей – это калиевые или натриевые соли поликремневых кислот. Но так как эти кислоты слабые, а соли слабых кислот сильно гидролизуются, то фактически в растворе силикатного клея имеется смесь конденсированных кремниевых кислот. Нитрид кремния используется в качестве компонента жаростойких и химически устойчивых композиционных материалов. Оп нашел также применение в микроэлектронике в качестве диэлектрика и высокотемпературного полупроводника. Карбид кремния – абразивный материал для шлифованных кругов, матрица для порошковой металлургии, компонент для огнеупоров. К тому же, карбид кремния является основой полупроводниковых диодов и фотодиодов. Природные силикаты и алюмосиликаты являются сырьем для силикатной промышленности, которая в основном объединяет производства керамическое, цементное и стекольное.
Получение кремния
Получение кремния основано на восстановлении магнием, алюминием или углем диоксида кремния или галогенидов кремния при нагревании. Щелочные металлы менее пригодны для этого восстановления, хотя впервые кремний был получен при помощи калия. В зависимости от условий опыта получают продукты, довольно различные по внешнему виду и по свойствам. Раньше рассматривали их как различные модификации кремния. В действительности их кристаллические решетки одинаковы. Однако они различаются величиной частиц, развитием поверхностей и содержанием примесей (главным образом SiO2). Относительно чистым и в виде красивых кристаллических пластинок кремний получают алюмотермическим восстановлением кремнефтористого калия К2[SiF6]:
3К2[SiF6] + 4Al → 3Si + 2K[AlF4] + 2K2[AlF5]
Метод Велера заключается в следующем: смесь 125 г алюминиевых стружок с 40 г К2[SiF6] энергично нагревают около получаса до ярко-красного каления и затем медленно охлаждают. Отделенный от шлака и грубо истолченный королек, состоящий из сплава алюминия с кремнием, обрабатывают (сначала разбавленной, затем концентрированной) соляной кислотой. В результате кремний остается нерастворенным. Следует брать избыток алюминия, так как он в расплавленном состоянии действует на кремний как растворитель, из которого при охлаждении выкристаллизовывается кремний. Так называемый «аморфный» кремний можно порекристаллизовывать путем сплавления с алюминием.
SiO2 при подходящих условиях также можно восстановить алюминием. Согласно патенту Кюна, смешивают 400 г алюминиевых стружек, 500 г порошка серы и 360 г кварцевого песка; полученную смесь покрывают сворху смесью порошка алюминия и серы или другой подходящей воспламеняющей смесью и поджигают раскаленной докрасна железной палочкой.
Очень реакционноспособную форму кремния получают по способу Гаттермана-Винклера восстановлением диоксида кремния магнием
SiO2 + 2Мg = Si + 2МgO.
Для предотвращения бурной реакции к рассчитанному по уравнению количеству смеси добавляют четвертую часть оксида магния. Следует избегать избытка металлического магния, так как в этом случае происходит образование силицида. Очень важно, чтобы вещества были чистыми и абсолютно сухими. Глиняный или шамотный тигель с реакционной смесью помещают в заранее нагретую до красного каления печь (печь Росслера или другая подходящая). Реакция начинается через несколько минут при сильном разогревании массы. Таким способом получают коричневый порошок, который ранее был назван «аморфным кремнием». Однако по структуре он не отличается от кристаллического кремния, лишь всегда загрязнен в значительной степени диоксидом кремния SiO2. Действительно, аморфный кремний, как показал Шварц, можно получить термическим разложением монохлорида кремния.
В технике кремний получают восстановлением кварца в электрической печи углем в присутствии железа. Так как кремний с железом дает сплав ферросилиций, образование карбида ограничено; однако этим способом получают не чистый кремний, а сплавы железа с кремнием. Продукт, называемый в технике чистым кремнием или металлическим кремнием, содержит по меньшей мере 2, а обычно 3-5 % железа. Чаще получают ферросилиций, содержащий 25 % и больше железа. Ферросилиций с содержанием кремния менее 20 % можно расплавить в обычной пламенной печи.
Для получения кремния электротермическим способом используют обычные печи, так же как и для получения карбида и карборунда. Иногда к реакционной смеси добавляют еще СuО. В этом случае образуется промежуточный продукт СаС2, который является прекрасным восстановителем и значительно облегчает получение кремния.
Ферросилиций находит применение главным образом в производстве железа и стали. Он понижает способность железа растворять углерод и таким образом увеличивает выделение последнего в виде графита. Это иногда бывает нужно при выработке чугуна. При бессемеровском процессе ферросилиций применяют как раскислитель для восстановления образующейся при горении оксида железа. Богатые кремнием сплавы железа применяют в большом количестве благодаря их исключительной кислотоустойчивости.
Технически чистый кремний пригоден для расчисления медных сплавов. В полевых условиях кремний применяли для получения водорода. Было предложено также использовать его в качестве восстановителя вместо алюминия.
Приложение 3 физические свойства
Кристаллическая решётка кремния кубическая гранецентрированная типа алмаза, параметр а = 0,54307 нм, но из-за большей длины связи между атомами Si—Si по сравнению с длиной связи С—С твёрдость кремния значительно меньше, чем алмаза. Кремний хрупок, только при нагревании выше 800 °C он становится пластичным веществом. Интересно, что кремний прозрачен для инфракрасного излучения начиная с длины волны 1,1 мкм. Собственная концентрация носителей заряда — 5,81×10 м
Электрофизические свойства
Элементарный кремний в монокристаллической форме является непрямозонным полупроводником. Ширина запрещённой зоны при комнатной температуре составляет 1,12 эВ, а при Т = 0 К составляет 1,21 эВ. Концентрация собственных носителей заряда в кремнии при нормальных условиях составляет порядка 1,5×10 см
На электрофизические свойства кристаллического кремния большое влияние оказывают содержащиеся в нем примеси. Для получения кристаллов кремния с дырочной проводимостью в кремний вводят атомы элементов III-й группы, таких, как бор, алюминий, галлий, индий). Для получения кристаллов кремния с электронной проводимостью в кремний вводят атомы элементов V-й группы, таких, как фосфор, мышьяк, сурьма.
При создании электронных приборов на основе кремния задействуется преимущественно приповерхностный слой материала, поэтому качество поверхности кристалла может оказывать существенное влияние на электрофизические свойства кремния и, соответственно, на свойства готового прибора. При создании некоторых приборов используются приёмы, связанные с модификацией поверхности, например, обработка поверхности кремния различными химическими агентами.
Приложение 4
Оксид кремния
Для химического элемента с порядковым номером 14, находящегося в таблице Менделеева в IV группе 3 периода и III ряда, возможно образование двух оксидов кремния, состоящих из двух элементов Si и O: моноксид кремния, в котором Si двухвалентен, химическая формула этого окисда может быть представлена, как SiO; диоксид кремния — это высший оксид кремния, в котором Si четырехвалентен, химическая формула его записывается, как SiO2. Кремний (IV) оксид по внешнем виду представляет собой прозрачные кристаллы. Плотность SiO2 равняется 2,648 г/см³. Вещество плавится в пределах температур от 1600 до 1725 °С, кипит при температуре 2230 °С. Оксид кремния SiO2 был известен своей твердостью и прочностью с древних времен, наиболее распространен в природе в виде песка или кварца, а также в клеточных стенках диатомовых водорослей. Вещество имеет много полиморфных модификаций, наиболее часто встречается в двух видах: кристаллический - в виде природного минерала кварца, а также его разновидностей (халцедон, горный хрусталь, яшма, агат, кремень); кварц является основой кварцевых песков, это незаменимый строительный материал и сырье для силикатной промышленности; аморфный встречается в виде природного минерала опала, состав которого можно описать формулой SiO2 • nH2O; землистыми формами аморфного SiO2 являются трепел (горная мука, инфузорная земля) или диатомит; искусственный аморфный безводный кремнезем — это силикагель, который изготавливают из метасиликата натрия. Оксид кремния SiO2 является кислотным окислом. Именно этот фактор определяет его химические свойства. Фтор реагирует с двуокисью кремния: SiO2 + 4F → SiF4 +O2 с образованием бесцветного газа тетрафторида кремния и кислорода, в то время как другие газы (галогены Cl2, Br2, I2) реагируют менее активно. Оксид кремния IV взаимодействует с плавиковой кислотой с получением кремнефтористоводородной кислоты: SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O. Это свойство используется в полупроводниковой промышленности. Кремний (IV) оксид растворяется в горячей концентрированной или расплавленной щелочи с образованием силиката натрия: 2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O. Двуокись кремния реагирует с основными оксидами металлов (например, с оксидами натрия, калия, свинца (II), цинка или смесью оксидов, что используется в производстве стекла). Для примера можно привести реакции окиси натрия и SiO2, в результате которых могут образовываться: ортосиликат натрия 2Na2O + SiO2 → Na4SiO4, силикат натрия Na2O + SiO2 → Na2SiO3, и стекло Na2O + 6SiO2 + XO → Na2O : XO : 6SiO2. Примерами такого стекла, имеющего коммерческое значение, являются натрий-кальциевое стекло, боросиликатное стекло, свинцовое стекло. Двуокись кремния при высоких температурах взаимодействует с кремнием, в результате получается газообразный монооксид: Si + SiO2 → 2SiO↑. Чаще всего оксид кремния SiO2 используется для производства элементарного кремния. Процесс взаимодействия с элементарным углеродом протекает при высокой температуре в электродуговой печи: 2C + SiO2 → Si + 2CO. Он достаточно энергоемкий. Однако его продукт используется в полупроводниковой технике для изготовления солнечных батарей (превращают световую энергию в электрическую). Также чистый Si применяется в металлургии (в производстве жаростойких и кислотоупорных кремнистых сталей). Полученный таким образом элементарный кремний необходим для получения чистой двуокиси кремния, которая имеет большое значение для ряда отраслей промышленности. Натуральный SiO2 используется в виде песка в тех производствах, где не требуется его высокая чистота. При вдыхании тонко измельченной пыли кристаллического SiO2, даже в очень малых количествах (до 0,1 мг/м³), с течением времени может развиться силикоз, бронхит или рак. Пыль становится опасной при попадании в легкие, постоянно их раздражает, сокращая тем самым их функцию. В организме человека оксид кремния в виде кристаллических частиц не растворяется в течение клинически значимых периодов времени. Этот эффект может создать риск профессиональных заболеваний для людей, работающих с пескоструйной обработкой оборудования или продуктами, которые содержат порошок кристаллического оксида кремния. Дети, астматики любого возраста, страдающие аллергией, а также пожилые люди могут заболеть гораздо быстрее.
Приложение 5
Кремниевая кислота и ее соли
Кремниевая кислота и ее соли (силикаты)
Общая формула кремниевых кислот А ЭЮг • г/Н20. Для ме-такремниевой кислоты Н25Ю3 х — у— 1; для ортокремниевой ТЦБЮ.] х — 1, у = 2; для различных поликремниевых кислот (производными которых являются многие природные силикаты) х > 1. Так называемые простые силикаты являются солями той или иной кремниевой кислоты, в которой водород полностью или частично замещен на металлы. Сложные силикаты являются солями кислот общей формулы яНгОз- ЗЮг •Н20; чаще всего И = А1, и соли таких кислот называются алюмосиликатами.
Физические и химические свойства. Кремниевая кислота относится к слабым кислотам; в ионно-молекулярной форме почти не встречается, а степень полимеризации ее в коллоидных растворах связана с концентрацией последних и с pH (кислая среда способствует полимеризации) и увеличивается по мере старения раствора. Кристаллическая структура силикатов разнообразна: в зависимости от расположения кремнекислородных тетраэдров (БЮ )4- в скелете минералов они могут быть подразделены на несколько основных типов: отдельные тетраэдры, кольца, бесконечные цепочки, бесконечные слои и т. д. Как и на поверхности ЭЮг, при гидратации на поверхности излома силикатов образуются силанольные группы. За исключением простых силикатов щелочных металлов, все силикаты и алюмосиликаты практически нерастворимы в воде, хотя и отдают в раствор определимые количества кремниевой кислоты и ионов металлов; бесцветны; более или менее тугоплавки.
Содероюание в природе. Полевые шпаты, т. е. алюмосиликаты калия (ортоклаз), натрия (альбит) и кальция (анортит), образуют более половины земной коры. В результате их выветривания образуется ЭЮ2 в форме кварца и каолинит (А1203-58Ю2-2Н20), составляющий основу обычных глин, а в более чистом виде — белой глины (каолина)
Применение. Возможность контакта в производственных условиях. Из природных силикатов наибольшее промышленное значение имеют асбесты (см.), тальк (см.), оливин (см.), а из искусственных — стекло. Состав обычного стекла выражается формулой Na20-Ca0-Si02; путем частичной замены Na, Са и Si на другие элементы получают специальные сорта стекла. Из природных алюмосиликатов в промышленности находят применение глины (см. Алюминий), слюды (см.), нефелин (см.) и некоторые другие. Профессиональный контакт человека с пылями, содержащими различные силикаты, имеет место во многих отраслях промышленности в связи с тем, что природные силикаты являются рудами различных металлов (лития, бериллия, никеля, редких металлов), широко используются благодаря собственным ценным свойствам (асбесты, тальк, слюды, глины, некоторые абразивы, драгоценные камни), применяются в качестве сырья в производстве огнеупоров и других искусственных силикатов, а также в качестве строительных материалов (в виде силикатсодержащих горных пород, например гранита); искусственные силикаты, помимо стекла и муллита и специально изготавливаемых синтетических асбестов и слюд, образуются также в составе магнезиальных огнеупоров (форстерит) , цементов, бетонов, металлургических шлаков, искусственных силикатных волокон.
Коллоидный раствор кремниевой кислоты в концентрации порядка 200—250 г/л (кремнезоль) применяется для нанесения защитных, а в смеси с молотым кварцевым стеклом, цирконом или другими минеральными зернами — огнеупорных покрытий на различные трубы, сталеразливочные изложницы и т. п. При нанесении их путем распыления воздух может загрязняться аэрозольными частицами, которые, после потери части воды испарением, превращаются в частицы, аналогичные силикагелю.
В условиях хронического ингаляционного эксперимента кремнезоль вызывает у крыс формирование типичных снлико-тических узелков значительно быстрее, чем кварцевая пыль, и более интенсивное фиброзообразование, и лишь в поздние сроки кварцевый силикоз выражен в более явной форме Подгайко и др.). После прекращения экспозиции силикоз, вызванный кремнезолем, претерпевает обратное развитие. В смеси с цирконом опасность развития силикоза ниже, а в смеси с молотым кварцевым стеклом — выше, чем при ингаляции кремнезоля без наполнителя.
Человек. Общетоксическое действие силикатов выражено очень незначительно, и при отложении их пылевых частиц в органах дыхания развиваются первично местные изменения по типу пневмокониоза и хронического пьГлевого бронхита со свойственными этим заболеваниям общими нарушениями — см. Оксид кремния. Поскольку фибротические изменения в легких (пылевой пневмосклероз) являются одним из наиболее важных последствий отложения в них пыли, о сравнительной пневмоко-ниозоопасности силикатов часто судят по их фиброгенности. Последняя не коррелирует с количеством кремниевой кислоты, отдаваемой в раствор. Имеются данные о связи фиброгенности некоторых силикатов с их кристаллическим строением (Велич-ковский, Кацнельсон). Фиброгенность всех силикатов ниже фиброгенности свободного БЮг. Этому соответствует более доброкачественный характер вызываемых ими разновидностей пневмокониоза — силикатозов: развитие, как правило, более медленное даже при более высоких действующих концентрациях пыли; меньшая склонность к прогрессированию, к осложнению туберкулезом. Рентгенологическая картина, симптоматика, течение силикатозов в общих чертах соответствуют таковым для силикоза (Ковнацкий). Представление о клинической доброкачественности не может быть отнесено к асбестозу — см. Асбесты. Пневмокониоз у рабочих шамотного производства нередко осложняется туберкулезом и проявляет выраженную склонность к прогрессированию, будучи в отношении функциональной патологии даже более тяжелым, чем силикоз у рабочих производства динасовых огнеупоров (свыше 90 % свободного БЮг).
Повышение фиброгенности пыли после обжига некоторых силикатных стройматериалов: керамзита по сравнению с исходной кембрийской глиной; вспученного перлита по сравнению с исходной горной породой, состоящей в основном из вулканического стекла; вспученного вермикулита по сравнению с вермикулитом-сырцом, относящимся к гидрослюдам,— объясняется как повышенным содержанием БЮг, так и увеличением удель>. ной поверхности пыли
Гигиенические нормативы. Для аэрозоля дезинтеграции чистого кремне-золя или кремнезоля с добавлением молотого кварцевого стекла в литературе рекомендуется ПДК в воздухе рабочей зоны 1 мг/м3, с добавлением циркона— 2 мг/м3. При содержании в силикатной пыли свободного Si02 10% или более — 2 мг/м3 (пыли шамота, гранита, слюды-сырца, смешанной глинисто-шамотнографитовой пыли и т. д.).
Методы определения. В воздухе. Идентификация отдельных силикатов в составе пыли затруднительна, об их содержании судят косвенно по разности между количествами общего и свободного Si02. Для определения общего Si02 пробу сплавляют с содой Na2C03, поташом К2СО3 или смесью, переводя как кремнезем, так и Si02 силикатов в растворимые силикаты натрия и калия.
Закрепление ( приложение 6)
ТЕСТ ПО ТЕМЕ «Кремний и его соединения»
1 ВАРИАНТ
1. Из предложенных соединений выберите формулу оксида кремния:
А) Si3О2 Б) SiО2 В) SiО Г) Si3О2
2. Атом кремния проявляет свойства:
А) восстановительные Б) окислительные В) амфотерные
3. О каком элементе идет речь: второй по распространенности в земной коре элемент, в свободном виде не встречается, входит в состав многих горных пород и минералов.
4. Из природных соединений кремния наиболее распространен:
А) оксид кремния Б) силан В) кремневая кислота
5. Как в промышленности получают кремний:
А) восстановлением из оксида кремния Б) разложением силикатов
В) разложением кремневой кислоты
6. Выберите реакцию в которой кремний проявляет восстановительные свойства:
А) Si + О2→SiО2 Б) Si + 2NaОН +Н2О→Na2SiО3+2Н2 В) 2Mg+ Si t→Mg2Si
7. Кто открыл кремний:
А) А.Лавуазье Б) Д. Резерфорд В) Й.Я. Берцелиус
8. По влиянию на организм кремний является:
А) макроэлементом Б) микроэлементом В) ультрамикроэлементом
9. Он придает прочность стеблям растений и защитным покровам животных.
А) слюда Б) асбест В) сердолик
10. Допишите реакцию Si + Nа →….Назовите образующееся вещество
ТЕСТ ПО ТЕМЕ «Кремний и его соединения»
2 ВАРИАНТ
1. Из предложенных соединений выберите формулу силицида магния:
А) MgSi Б) Mg2Si В) Mg3Si Г) MgSi2
2. Кремний в степени окисления +4 проявляет свойства:
А) восстановительные Б) окислительные В) амфотерные
3. К алюмосиликатам не относится:
А) гранит Б) глина В) слюда Г) асбест
4. Придает прочность и гладкость костям человека:
А) азот Б) углерод В) кремний
5. Напишите формулу силана…
6. При сплавлении кварцевого песка с углем при высоких температурах образуется соединение по твердости уступающее только алмазу. Назовите это вещество.
7. Напишите реакцию получения кремневой кислоты.
8. На спутниках, космических кораблях и станциях устанавливают солнечные батареи, преобразующие солнечную энергию в электрическую. В них работают кристаллы полупроводников на основе ….
9. Определите степень окисления кремния в SiС
10. Допишите реакцию СаCl2 + Nа2SiО3→
ТЕСТ ПО ТЕМЕ «Кремний и его соединения»
3 ВАРИАНТ
1. Напишите формулу нерастворимой кислоты…
2. Напишите электронную формулу строения атома кремния…
3. Белый порошок, химически активен. О какой аллотропной модификации атома кремния идет речь?
4. Кремнезем, хрусталь, аметист, яшма, агат, опал, сердолик, халцедон содержат в своем составе одно вещество. Напишите его формулу.
5. Перечислите основные продукты силикатной промышленности.
6. Как переводится латинское название кремния силициум?
7. Дайте характеристику реакции по всем изученным вами признакам: Si + Nа t→ Nа4 Si
8. Назовите источники кремния для человека и животных…
9. В реакции Si + 2NaОН +Н2О→Na2SiО3+2Н2 кремний проявляет свойства:
А) восстановительные Б) окислительные В) амфотерные
10. Допишите реакцию Mg + Si →….Назовите образующееся вещество
Эталоны ответов ПО ТЕМЕ «Кремний и его соединения»
2 + Nа2SiО3→ СаSiО3 + 2NаCl
1
1
1
2
2
2
3
3
4
4
4
5
5
5
