Silicij

Svojstva, dobivanje i upotrebaSiv, sjajan polumetal visokog talitaisti silicij ima dijamantnu strukturuDobivanje elementarnog silicija je teko, a upotrijebljava se nekoliko postupaka od kojih je najea redukcija silicijeva (IV) oksida koksom u elektrinim peima: SiO2(s)+2C(s) Si(l)+2CO(g)

Silicijev (IV) oksid mogue je reducirati elementarnim aluminijem: 3SiO2 (s) + 4Al(l) 3Si(l)+ 2Al2O3

Ima poluvodika svojstva, a njegova vodljivost se poveava dodatkom (dopiranjem) nekog od elemenata 13. ili 15. skupineZamijenjeni element stvara manjak ili viak valentnih elektrona u odnosu na etiri valentna elektrona silicija

Silicijevi spojeviSilicijev (IV) oksid - SiO2Kristalna tvar, tvrda i netopljiva u vodiU prirodi se nalazi u pijesku (zlatosme zbog eljezovih oksida koji su prisutni ) te u sastavu razliitih minerala dragog i poludragog kamenja, kao na primjer ametista i oniksaKristalizira trodimenzionalnom mreom SiO4 - tetraedra

U prirodi dolazi u tri oblika: - kremenu ili kvarcu - tridimitu -kristobalituPrijelaz iz jedne modifikacije u drugu je spor i zahtjevan jer trai kidanje veza Si-O-SiHlaenjem rastaljenog SiO2 nastaje kremeno ili kvarcno staklo

Ono ima mali temperaturni koeficijent irenja te se koristi za izradu specijalnog laboratorijskog posua koje podnosi nagle promjene temperatureZa razliku od obinog stakla, kremeno staklo proputa ultraljubiastu svjetlost te se upotrebljava za izradu ivinih ultraljubiastih svjetiljki , ali i izvoenje eksperimenata koji zahtijevaju ozraivanje UV-zrakama

Silicijev (IV) oksid je kemijski inertan, on ne reagira s kiselinama , samo sa fluorovodinomOtopine hidroksida ga lagano otapaju, a tek taljenjem s alkalijskim hidroksidima, sa sodom (Na2CO3) ili bazinim oksidima stvara silikate SiO2(s)+2NaOH(l) Na2SiO3(l)+H2O(g) SiO2(s)+Na2CO3(l) Na2SiO3(l)+CO2(g) SiO2(s)+Na2CO3(l) Na2Si2O5(l)+CO2(g)

Ortosilicijeva kiselina , H4SiO4, slaba je kiselina koja je u molekulskom obliku nepostojanaNjega struktura osnovna oblika trebala bi biti tetraedarskaU monomolekulskom obliku postoji u pH podruju oko 3.2Kod niih i viih pH-vrijednosti poinje polimerizirati (kondenzacija), pa nastaju lanaste, listaste i mreaste strukture polisilicijevih kiselinaPolimerizacija silicijevih kiselina brza je i bez kontrole , a to vrijedi i za silikate

Samo su silikati alkalijskih metala topljivi u vodi , silikati svih ostalih metala u vodi su netopljiviOhlaena taljevina natrijeva silikata u kojem je mnoinski udio Na2O priblino jednak mnoinskom udjelu SiO2 potpuno se otapa u vruoj vodi , a ta nastala viskozna tekuina naziva se vodeno stakloUpotrebljava se kao vezivo (graevinarstvo) i kao sredstvo za impregnaciju poroznih materijala (drvo,papir)Ako se vodenom staklu doda HCl , dobiva se elatinozna smjesa razliitih silicijevih kiselina koja se naziva gel silicijevih kiselina

Njegovim suenjem (kontinuirana dehidratacija) se dobiva suha tvar silikagel koja slui kao sredstvo za suenje i nosa razliitih katalizatora

Struktura silikataTumai se kristalnom strukturom meusobno povezanih tetraedarskih oksianiona silicijaRazlike u strukturama proizlaze iz broja negativnih naboja na svakom ionu, iz broja kisikovih atoma koje tetraedri meusobno dijele , te iz naina na koji su tetraedri povezani Zbog toga se u ovoj skupini nalazi vrlo velik broj minerala razliitih struktura i svojstava

Najjednostavniji silikati su ortosilikati , graeni od iona SiO4(-4)U ovoj skupini se nalazi mineral cirkon ZrSiO4 koji se koristi kao zamjena za dijamante pri izradi nakita

Skupini silikata lanaste i vlaknaste strukture pripada i mineral termolit Ca2Mg5[ (OH,F)(Si4O11)2]Pripada joj i azbest iji je glavni sastojak mineral hrizotil ili vlaknasti serpentin , Mg6Si4O10(OH)8, pa se iz azbesta rade tkanine Zbog velike otpornosti na temperature, azbest se upotrebljavao za izradu zatitnih odijela i kao termoizolatorUtvreno je da izaziva abestozu , te je karcionogen , pa se njegova upotreba naputa i u mnogim je zemljama zakonom zabranjena

Alumosilikati nastaju zamjenom nekih silicijevih iona, u strukturama silikata , aluminijevim ionimaToj skupini pripadaju tincij ili liskuni, glinenci ili feldpati i zeoliti

ZeolitiAlumosilikati koji zbog svoje prostorne mreaste strukture lako gube i primaju vodu, pri emu ne dolazi do promjene struktureUmjesto vode mogu adsorbirati druge stvari(ugljikov dioksid, amonijak, alkohol, ivu, razliite ione)Zeoliti se koriste kao izmjenjivai u procesu omekavanja tvrde vode (ioni Na+ u njihovoj se strukturi zamjenjuju ionima Ca2+ ili Mg2+ iz vode)

SilikoniSadre duge lance -O-Si-O- u kojima su pojedine OH-skupine zamjenjene nekom organskom skupinom, na primjer metilnom skupinom (-Ch3)Oni su otporni na zagrijavanje , oksidaciju, djelovanje kiselina i imaju izolacijska svojstvaUpotrebljavaju se za izradu vodootpornih materijala i kao sredstva za brtvljenjeBudui da su bioloki inertni, upotrebljavaju se kao vezivo pri rekonstrukciji eljusti