Характеристика вагонов 81-717(714) 27 страница

При высокой температуре кремний вступает в соединение со многими металлами, образуя силициды. Например, при нагре­вании диоксида кремния с избытком металлического магния вос­станавливающийся кремний соединяется с магнием, образуя сили-. цид магния Mg₂Si;

4Mg + SiO_s = Mg₂Si + 2MgO

179. Соединения кремния с водородом и галогенами. При дей­ствии соляной кислоты на силицид магния Mg2Si получается крем-неводород (силан) SiH₄, подобный метану:

Mg,Si + 4НС1 = 2MgCl₂ + SiH_4T

Силан SiH₄ — бесцветный газ, самовоспламеняющийся на воз-' духе и сгорающий с образованием диоксида кремния и воды:

£Ш₄ + 20₂ = Si0₂ + 2H₂0

Кроме SiH₄, известно несколько других кремневодородов, ко­торые носят общее название силанов, например дисилан Si₂H₆, три-силан Si3H₈. Силаны аналогичны углеводородам, но отличаются от них малой стойкостью. Очевидно, что связь между атомами кремния гораздо менее прочна, чем связь между атомами угле­рода, вследствие чего цепи —Si—Si—Si— легко разрушаются. Непрочна также связь кремния с водородом, что указывает на значительное ослабление у кремния неметаллических свойств.

Хлорид кремния SiCU получается нагреванием смеси диоксида кремния с углем в струе хлора:

Si0₂ + 2С + 2С1₂ = SiCl₄ + 2COf

цли хлорированием технического кремния. Он представляет собой Жидкость, кипящую при 57 °С.

При действии воды хлорид кремния подвергается полному гид­ролизу с образованием кремниевой и соляной кислот!

SiCl₄ + 3H₂0 = H₂Si0₈ + 4НС1

Вследствие этой реакции при испарении SiCl₄ во влажном воз­духе образуется густой дым. Хлорид кремния применяется для синтеза кремнийорганических соединений.

Фторид кремния SiF₄ образуется при взаимодействии фторо­водорода с диоксидом кремния;

Si0₂ + 4HF = SiF₄f + 2Н₂0 Это—бесцветный газ с резким запахом.

Как и хлорид кремния, в водных растворах SiF₄ гидролизуетсяг SiF₄ + ЗН₂0 = H₂Si0₃ + 4HF

Образующийся фтороводород взаимодействует с SiF₄. При этом получается гексафторокремниевая (или кремнефтористоводород* ная) кислота H2SiF₆;

SiF₄ + 2HF =H₂SiF_e Суммарный процесс выражается уравнением!

3SiF₄ + ЗН₂0 = 2H₂SiF_e + H₂Si0₃

По силе гексафторокремниевая кислота близка к серной. Соли ее — кремнефториды, или фторосиликаты, в большин­стве своем растворимы в воде; малорастворимы соли натрия, ка­лия, рубидия, цезия, практически нерастворима соль бария. Сама кислота и все фторосиликаты ядовиты.

Фторосиликат натрия Na₂SiF₆ применяется в качестве инсе­ктицида, а также входит в состав смесей для производства цементов и эмалей. Растворимые фторосиликаты магния, цинка, алю­миния применяют в строительстве. Эти вещества делают поверх­ность строительного камня — известняка, мрамора — водонепрони­цаемой. Такое их действие объясняется образованием малорас­творимых фторидов и кремнезема.

180. Диоксид кремния. Наиболее стойким соединением кремния является диоксид кремния, или кремнезем, Si0₂. Он встречается как в кристаллическом, так и в аморфном виде.

Кристаллический диоксид кремния находится в природе глав­ным образом в виде минерала кварца. Прозрачные, бесцветные кристаллы кварца, имеющие форму шестигранных призм с шести­гранными пирамидами на концах, называются горным хрусталем (рис. 134). Горный хрусталь, окрашенный примесями в лиловый цвет, называется аметистом, а в буроватый— дымчатым топазом. Но чаще кварц встречается в виде сплошных полупрозрачных масс, бесцветных или окрашенных в разные цвета. Одной из раз­новидностей кварца является кремень. К мелкокристаллическим разновидностям кварца относятся агат и яшма. Кварц входит также в состав многих сложных горных пород, например гранита и гнейса.

Из мелких зерен кварца состоит обычный песок. Чистый пе­сок— белого цвета, но чаще он бывает окрашен соединениями железа в желтый или красноватый цвет.

Кристаллический диоксид кремния очень тверд, нерастворим в воде и плавится около 1610°С, превращаясь в бесцветную жид­кость. По охлаждении этой жидкости получается прозрачная стек­ловидная масса аморфного диокси­да кремния, по виду сходного со стеклом.

Аморфный диоксид кремния распро­странен в природе гораздо меньше, чем кристаллический. На дне морей имеются отложения тонкого пористого аморфного кремнезема, называемого трепелом или кизельгуром. Эти отло­жения образовались из Si0₂, входив­шего в состав организмов диатомовых i водорослей и некоторых инфузорий,

Рис. 134, Кристаллы горного хрусталя,

Кислоты, за исключением плавиковой, не действуют на диоксид кремния. Плавиковая же кислота легко вступает с ним в реакцию, образуя фторид кремния и воду (см. стр. 350).

Кремнезем в виде песка широко применяется в строительстве, в производстве стекла (см. § 182), керамики (см. § 183), цемента (см. § 184), абразивов. Особая область применения кварца свя­зана с тем, что он способен деформироваться под действием элек­трического поля. Это свойство кристаллов кварца используется в звукозаписывающей и звуковоспроизводящей аппаратуре и для генерации ультразвуковых колебаний.

181. Кремниевые кислоты и их соли. Диоксид кремния — кислот­ный оксид. Ему соответствуют слабые малорастворимые в воде кремниевые кислоты. Их можно представить общей формулой nSi0₂-mH₂0. В свободном состоянии выделены ортокремниевая HtSiOf, метакремниевая (или кремниевая) H₂Si0₃ и несколько других кислот. Метакремниевая кислота довольно легко образует пересыщенные растворы, в которых она постепенно полимеризуется и переходит в коллоидное состояние. С помощью стабилизаторов можно получить стойкие золи кремниевой кислоты высокой кон­центрации. Эти растворы применяются в некоторых производст­вах, например, при изготовлении бумаги, для обработки воды.

В отсутствие стабилизаторов золь кремниевой кислоты пере­ходит в гель. При его высушивании образуются пористые про­дукты (с и л и к а г е л ь), применяемые в качестве осушителей и адсорбентов.

Соли кремниевых кислот — силикаты — в большинстве своем нерастворимы в воде; растворимы лишь силикаты натрия и калия. Они получаются при сплавлении диоксида кремния с ед­кими щелочами или карбонатами калия и натрия, например: Si0₂ + 2NaOH = Na₂Si0₃ + Н₂0 Si0₂ + K₂C0₃ = K₂Si0₃ + С0_2Т

Благодаря внешнему сходству со стеклом и растворимости в воде силикаты натрия и калия получили название растворимого стекла.

Растворимое стекло в виде водных растворов, называемых жидким стеклом, применяется для изготовления кислотоупорного цемента и бетона (см. § 184), для керосинонепроницаемых штука-турок по бетону, для пропитывания тканей, для приготовления огнезащитных красок по дереву, для химического укрепления сла­бых грунтов.

В растворах Na₂Si0₃ и K₂Si0₃ сильно гидролизованы; эти рас­творы имеют щелочную реакцию.

Силикаты чрезвычайно распространены в природе. Как уже упоминалось, земная кора состоит главным образом из кремне­зема и различных силикатов. К природным силикатам принадле­жат полевые шпаты, слюда, глины, асбест, тальк и многие другие

минералы. Силикаты входят в состав целого ряда горных пород: гранита, гнейса, базальта, различных сланцев и т. д. Многие дра­гоценные камни, например изумруд, топаз, аквамарин, представ­ляют собой хорошо образованные кристаллы природных сили­катов.

Состав природных силикатов выражается в большинстве слу­чаев довольно сложными формулами. Ввиду сложности этих формул, а также недоказанности существования соответствующих поликремниевых кислот, принято писать их несколько иначе, чем обычные формулы солей.

Дело в том, что всякую соль кислородной кислоты можно рас­сматривать как соединение кислотного оксида с основным (или даже с двумя основными оксидами, если это двойная соль). На­пример, СаСОз можно рассматривать как соединение СаО и С0₂, А1₂ (564)3 — как соединение А1₂0₃ и 3SO3 и т. д. На этом основании при изображении состава силикатов обычно пишут отдельно фор­мулы диоксида кремния и всех оксидов, образующих силикат, соединяя их точками.

Приведем формулы некоторых природных силикатов:

Каолин Al₂0₃-2Si0₂-2H₂0 или H₄Al,St₂09 Слюда белая К₂0 • ЗА1₂0₃ • 6Si0₂ • 2Н₂0 или H₄K₂Al₆Sia0₂4 Асбест CaO-3MgO-4Si0₂ или CaMg₃Si₄0,₂

Как уже указывалось ранее, силикаты, содержащие алюминий, называются алюмосиликатами. Самыми важными из них являются полевые шпаты.

В состав полевых шпатов, кроме оксидов кремния и алюминия, входят еще оксиды калия, натрия или кальция. Обычный полевой шпат, или ортоклаз, содержит оксид калия; состав его выражается формулой КгО-А^Оз-бЗЮг. Преобладающий цвет полевых шпа­тов — белый или красный. Полевые шпаты встречаются в природе как в виде сплошных залежей, так и в составе сложных горных пород.

К алюмосиликатам относятся также слюды, отличающиеся способностью раскалываться на тонкие, гибкие листочки. Слюды имеют сложный состав и наряду с кремнием и алюминием содер­жат водород, калий или натрий; в состав некоторых слюд входят также кальций, магний и железо. Обычная белая слюда, большие прозрачные пластинки которой вследствие их тугоплавкости часто применяются для закрывания отверстий в различных печах, пред­ставляет собой силикат калия и алюминия. Слюды, содержащие большое количество железа и магния, имеют черный цвет. Отдель­но слюды встречаются не часто, но они входят в состав многих горных пород. Из кристалликов кварца, полевого шпата и слюды состоят самые распространенные сложные горные породы — грач ниты и гнейсы.

На поверхности Земли минералы и горные породы, соприка­саясь с атмосферой и подвергаясь механическому и химическому действию воды и воздуха, постепенно изменяются и разрушаются. Это разрушение, обусловленное совместной деятельностью воды и воздуха, называется выветриванием. Например, вода, со­держащая диоксид углерода, действует на ортоклаз таким обра­зом, что КгО отщепляется и, соединяясь с С0₂, дает поташ К2СО3; отщепляется также часть Si0₂, а остаток соединяется с водой и образует новый силикат — каолин, составляющий основу различ­ных глин.

Разложение ортоклаза можно выразить уравнением: К₂0 • А1₂0₃ • 6S i0₂ + С0₂ + яН₂0 = = К2СО3 + 4S Ю₂ • (ft - 2)Н₂0 + А1₂0₃ • 2Si0₂ • 2Н₂0

каолин

Чистый каолин встречается сравнительно редко. Он имеет белый цвет и содержит лишь незначительную примесь кварцевого песка. Такой каолин используется для приготовления фарфора. Обычная глина представляет собой смесь каолина с другими веществами, окрашивающими ее в желтовато-бурый или синеватый цвет.

Соединения кремния играют важную роль в народном хозяй­стве. О применении диоксида кремния говорилось в § 180. Ряд силикатных пород, например граниты, применяются в качестве строительных материалов. Силикаты служат сырьем при произ­водстве стекла, керамики и цемента (см. следующие параграфы). Слюда и асбест используются как электроизоляционные и термо­изоляционные материалы. Из силикатов изготовляют наполнители для бумаги, резины, красок.

Некоторые алюмосиликаты обладают рыхлой структурой и спо­собны к ионному обмену. Такие силикаты — природные и особенно искусственные — применяются для водоумягчения (см. §212). Кроме того, благодаря своей сильно развитой поверхности, они используются в качестве носителей катализаторов, т. е. как мате­риалы, пропитываемые катализатором.

182. Стекло. При нагревании смесей многих силикатов с дру­гими силикатами или с диоксидом кремния получаются прозрач­ные аморфные сплавы, называемые стеклами.

По структуре стекла представляют собой переохлажденные системы. Катионы и анионы вещества стекла расположены друг относительно друга как в жидкости, т. е. с соблюдением лишь ближнего порядка (см. § 53). В то же время тип движения ионов в стеклах — в основном колебания — характерен для твердого состояния. Такое строение находит отражение в том, что в отличие от веществ, находящихся в кристаллическом состоянии, стекла не имеют четких температур плавления и затвердевания. При нагре­вании стекло размягчается, постепенно переходя в жидкое состоя­ние. При охлаждении расплавленного стекла затвердевание тоже происходит постепенно,

182. Стекло

Стекло известно человеку с древних времен. Но на протяжении многих столетий им пользовались только для изготовления окон­ных стекол и посуды. В настоящее время получают стекла с раз"-нообразными свойствами и используют их в различных целях. Для получения стекол с определенными свойствами пользуются раз­ными исходными материалами. Кроме того, свойства стекол зави­сят от технологического процесса их изготовления.

Обычное оконное стекло, а также стекло, из которого приго­товляется большая часть стеклянной посуды (бутылки, стаканы и т. п.), состоит главным образом из силикатов натрия и кальция, Сплавленных с диоксидом кремния. Состав такого стекла прибли­зительно выражается формулой Na20-CaO-6Si02. Исходными материалами для его получения служат белый песок, сода и из­вестняк или мел. При сплавлении смеси этих веществ происходят следующие реакции:

СаСОз + Si0₂ = CaSi0₃ + C0₂t Na₂C0₃ + Si0₂ = Na₂Si0₃ + C0₂f

Часто соду заменяют сульфатом натрия Na2S04 и углем. Уголь восстанавливает сульфат натрия в сульфит натрия■ Na2S0₃, кото­рый, вступая в реакцию с песком, образует силикат натрия:

2Na₂S0₄ + 2Si0₂ + С = 2Na₂Si0₃ + 2S0₂f + C0₂f

Если при варке стекла заменить соду поташом, то получается тугоплавкое стекло. Оно применяется для изготовления посуды, способной выдерживать сильное нагревание.

При сплавлении диоксида кремния с поташом и оксидом свинца получается тяжелое стекло, называемое хрусталем и содерл<ащее силикаты калня и свинца. Такое стекло обладает большой лучепреломляющей способностью н прн шли­фовании приобретает сильный блеск; из него делают оптические стекла н худо­жественную посуду.

Большое влияние на свойства стекла оказывает замена части Si0₂ борным ангидридом В₂0₃. Прибавление борного ангидрида увеличивает твердость стекла, делает его более стойким к химическим воздействиям и менее чувствительным к резким изменениям температуры. Из такого стекла изготовляется высокока­чественная химическая посуда.

Стекло обычно причисляют к веществам, нерастворимым в воде. Однако при продолжительном действии воды на обычное стекло вода отчасти извлекает из него силикат натрия. Если, например, взболтать истертое в порошок стекло с водой и затем прибавить несколько капель фенолфталеина, то жидкость окрашивается в розовый цвет, обнаруживая щелочную реакцию (вследствие гидро­лиза Na2Si0₃).

Кроме перечисленных видов стекла, большое значение имеет стекло, приготовленное непосредственно из расплавленного в элек­трической печи кварца.

Кварцевое стекло можно подвергать действию более высоких температур, чем обычное. Оно пропускает ультрафиолетовые лучи, которые обычное стекло задерживает, Очень ценным качеством"

кварцевого стекла является то, что коэффициент его термического расширения весьма мал. Это значит, что при нагревании или охла­ждении объем кварцевого стекла почти не изменяется. Поэтому сделанные из него предметы можно сильно накалить и затем опустить в холодную воду: они не растрескиваются.

Кварцевое стекло применяется для изготовления лабораторной посуды и в химической промышленности. Оно используется также для изготовления электрических ртутных ламп, свет которых со­держит много ультрафиолетовых лучей. Ртутные лампы применяют в медицине, для научных целей и при киносъемках. К недостаткам кварцевого стекла относятся трудность его обработки и хрупкость.

Вытягиванием расплавленного стекла через мелкие отверстия (фильеры) можно получать нити диаметром от 2 до 10 мкм — так называемое стеклянное волокно. Оно не хрупко и имеет очень боль­шую прочность на разрыв. Ткани из этого волокна негорючи, обла­дают тепло-, электро- и звукоизолирующими свойствами, химиче­ски стойки.

Ценные свойства получаемых из стеклянного волокна материа­лов позволяют широко использовать их в различных областях техники. Большое значение при этом имеет доступность и деше­визна основного сырья и сравнительная простота производства стеклянного волокна.

Путем сочетания стеклянного волокна с различными синтети­ческими смолами получают новые конструкционные материалы — стеклопластики. Они в 3—4 раза легче стали, но не уступают ей по прочности, что позволяет с успехом заменять ими как ме­талл, так и дерево. Из стеклопластиков, например, изготовляют трубы, выдерживающие большое гидравлическое давление и не подвергающиеся коррозии. Стеклопластики находят все большее применение в автомобильной, авиационной, судостроительной про­мышленности.

Стеклообразное состояние вещества термодинамически неустойчиво. Стекла существуют лишь благодаря тому, что при охлаждении расплавленного стекла его вязкость возрастает очень быстро, так что кристаллизация не успевает произойти. Вводя в исходные вещества добавки, ускоряющие кристаллизацию, и проводя варку по определенному режиму, можно получать стеклокристалли-ческие материалы — с и т а л л ы.

По своей структуре ситаллы представляют собой мелкие кристаллы, спаян­ные пленками иезакристаллнзовавшегося стекла. Они обладают высокой проч­ностью, твердостью, химической и термической стойкостью. По электрическим свойствам ситаллы относятся к изоляторам. Из ситаллов можно изготовлять дешевые и прочные строительные материалы, электроизоляторы, радиодетали, аппаратуру для химических производств.

183. Керамика. Керамикой называются материалы и изделия, изготовляемые из огнеупорных веществ, например из глины, кар­бидов и оксидов некоторых металлов. В зависимости от примене­ния различают строительную, огнеупорную, химически стойкую, бытовую и техническую керамику. К строительной керамике относятся кирпич, черепица, трубы, облицовочные плитки. Огне­упорные керамические материалы применяются для внутренней об­кладки различных печей, например, доменных, сталелитейных, стеклоплавильных. Химически стойкая керамика устойчива к дей­ствию химически агрессивных сред не только при комнатной, ио и при повышенных температурах; она применяется в химической промышленности. К бытовой керамике относятся фаянсовые и фарфоровые изделия. Техническая керамика применяется для из­готовления изоляторов, конденсаторов, автомобильных и авиацион­ных зажигательных свечей, высокотемпературных тиглей, термо­парных трубок.

Процесс изготовления керамических изделий состоит из приго­товления керамической массы, формования, сушки и обжига. Эти Операции проводятся по-разному в зависимости от природы исход­ных материалов и от требований, предъявляемых к продукту. На­пример, при изготовлении кирпича сырье — глина с добавками других минералов — измельчается, перемешивается и увлажняется. Получающуюся пластичную массу формуют, сушат и подвергают Обжигу (обычно при 900 °С). При обжиге происходит спекание, обусловленное химическими реакциями в твердой фазе. Спекание проводится по строго определенному режиму и приводит к получе­нию материала, обладающего заданными свойствами. Основную реакцию, претекающую при обжиге глины, можно схематически представить уравнением

3[А1₂0₃ • 2Si0₂ • 2Н₂0] = ЗА1₂0₃ ■ 2Si0₂ + 4Si0₂ + 6Н₂О_т

Некоторые керамические изделия покрывают глазурью — тон­ким слоем стекловидного материала. Для этого изделие с нанесен­ным на Него слоем порошка, состоящего из кварца, полевого шпата и некоторых добавок, подвергают повторному обжигу. Гла­зурь делает керамику водонепроницаемой, предохраняет ее от за­грязнений, защищает от действия кислот и щелочей, сообщает ей блеск.

184. Цемент. К важнейшим материалам, изготовляемым сили­катной промышленностью, относится цемент, потребляемый в огромных количествах при строительных работах.

Обычный цемент (силикатцемент) получают путем обжига сме­си глины с известняком. При обжиге цементной смеси карбонат кальция разлагается на диоксид углерода и оксид кальция; по­следний вступает во взаимодействие с глиной, причем получаются силикаты и алюминаты кальция.

Цементная смесь обычно приготовляется искусственно. Но ме­стами в природе встречаются известково-глинистые породы — мергели, которые по составу как раз подходят к цементной смеси.

Химический. состав цементов выражают обычно в процентах содержащихся в них оксидов, из которых главными, являются СаО, А1₂0з, Si0₂ и FeaOa.

При замешивании силикатцемента с водой получается тестообразная, через некоторое время затвердевающая масса. Переход ее из тестообразного состоя­ния в твердое называется «схватыванием».

Процесс затвердевания цемента протекает в три стадии. Первая стадия за­ключается во взаимодействии поверхностных слоев частичек цемента с водой согласно схеме:

ЗСаО • Si0₂ + «Н₂0 = 2СаО • Si0₂ • 2Н₂0 + Са(ОН)₂ + (я - 3)Н₂0

Из содержащегося в цементном тесте раствора, насыщенного гндроксидом кальция, последний выделяется в аморфном состоянии и, обволакивая цемент­ные зерна, превращает их в связную массу. В этом состоит вторая стадия —» собственно схватывание цемента. Затем начинается третья стадия — кристал­лизация или твердение. Частицы гидроксида кальция укрупняются, превращаясь в длинные игольчатые кристаллы, которые уплотняют массу силиката кальция. Вместе с тем нарастает механическая прочность цемента.

При употреблении цемента в качестве вяжущего материала его обычно смешивают с песком и водой; эта смесь называется ц е». ментным раствором.

При смешивании цементного раствора с гравием или щебнем получают бетон. Бетон — важный строительный материал; из него строят своды, арки, мосты, бассейны, жилые дома и т. п. Соору­жения из бетона с основой из стальных балок или стержней назы­ваются железобетонными.

В царской России производилось небольшое количество цемен­та. После Октябрьской революции непрерывно возрастающая потребность народного хозяйства в строительных материалах вы­звала значительный рост цементной промышленности, особенно усилившийся в последние годы, в связи с обширной программой промышленного и жилищного строительства. На цементных заво­дах нашей страны было выработано цемента:

Годы Млн. т Годы Млн. т

1913 1,8 1953 16

1940 5,8 1985 131

Кроме силикатцемента, выпускаются и другие виды цементов, в частности глиноземистый и кислотоупорный.

Глиноземистый цемент получают сплавлением тонко размолотой смеси бок­сита (природного оксида алюминия) с известняком. Этот цемент содержит В процентном отношении больше оксида алюминия, чем силнкатцемент. Глав* ными соединениями, входящими в его состав, являются различные алюминать! Кальция. Глиноземистый цемент затвердевает гораздо быстрее, чем силикат­ный. Кроме того, он лучше противостоит действию морской воды. Глиноземи-стый цемент гораздо дороже силикатцемента, поэтому он применяется в строи­тельстве лишь в специальных случаях.

Кислотоупорный цемент представляет собой смесь тонко размолотого квар-. цевого песка с «активным» кремнеземистым веществом, обладающим высоко* развитой поверхностью. В качестве такого вещества применяют или трепел, подвергнутый предварительно химической обработке, или искусственно получен* «ый диоксид кремния. После прибавления к указанной смеси раствора силиката катрия получается Пластичное тесто, превращающееся в прочную массу, про* тивостоящую всем кислотам, кроме фтороводорода.

Кислотоупорный цемент применяется главным образом в качестве вяжущего вещества при футеровке химической аппаратуры кислотоупорными плитками, JB ряде случаев им заменяют более дорогой свинец.

185. Кремнийорганические соединения. Для кремния известно большое число соединений, а которых атомы кремния химически саязаны с атомами углерода. Эти соединения называются крем* нийорганическими.

В 1936 г. советский ученый К. А. Андрианов разработал метод синтеза высокомолекулярных кремнийорганических соединений, положенный в основу промышленного способа получения ряда продуктов, обладающих ценными свойствами.

Андрианов синтезировал сложные эфиры веществ, являющихся производными ортокремниевой кислоты Si (ОН) 4, в которой одна, две или три гидроксильные группы заменены углеводородными радикалами, например;

СНз СНз О-СНз

¹ I 1

СНз—Si—О—СН₃ СНз—Si—О—СНз СН₃—Si—О—СН₃

СН₃ О—СНз О—СНз

При гидролизе этих эфиров должны были бы получаться соот­ветствующие гидроксилсодержащие соединения кремния, но они тотчас же конденсируются с отщеплением молекул воды и образо­ванием поликонденсатов. Например, вещества, получающиеся при гидролизе смеси (CH₃)₂Si (ОСН₃)₂ и (CH₃)₃SiOCH₃, могут далее конденсироваться согласно схеме:

СНз СНз СНз СНз

СНз—S i— Oi" Н + H0l- s i—о! Н + HO "j— S i—О; Н"+НО"(—Si—СН₃ —*

С Н₃ С Нз С Нз СНз

СНз СНз СНз СНз

| J | ¹

■—> СНз—Si—O—Si—О—Si—О—Si—CH₃ + 3H₂0

I I I I

СНз СНз СНз СНз

^г При небольшой степени конденсации (если молекулы содержат около десяти атомов кремния) получаются жидкости, применяв* мые в качестве смазочных масел. К их ценным свойствам относит* ся незначительное изменение вязкости в широком интервала температур и химическая стойкость. По сравнению с обычными смазочными материалами, представляющими собой смеси пределы ных углеводородов, они значительно более стойки к действию вы*; соких температур.

При более высокой степени конденсации получаются смолооб* разные вещества. Вследствие прочности связей Si—О такие смоль! весьма стойки к нагреванию; они обладают также хорошими элек«троизоляционными свойствами и применяются для изоляции элек* тропроводов там, где обычная изоляция ввиду высокой температуч ры может быстро разрушаться^ На основе кремнийорганические смол получают каучукоподобные материалы, сохраняющие свою эластичность при температурах от —60 до +200 °С и не разрушаю­щиеся даже при 300 °С.

Кремнийорганические соединения применяются для придания несмачиваемости стеклу, бумаге, ткани, строительным материалам.

ГЕРМАНИЙ, ОЛОВО, СВИНЕЦ

186. Германий (Germanium). Этот элемент, существование ко­торого было в 1871 г. предсказано Д. И. Менделеевым на основе периодического закона, открыт в 1886 г. немецким химиком Винк-лером (см. § 19). Общее содержание германия в земной коре составляет около 0,0007 % (масс). Минералы, содержащие герма­ний в сколько-нибудь значительных количествах, крайне редки. Источником получения германия обычно служат побочные про­дукты, получающиеся при переработке руд цветных металлов, а также зола от сжигания некоторых углей.

В компактном состоянии германий имеет серебристый цвет и по внешнему виду похож на металл. При комнатной температуре он устойчив к действию воздуха, кислорода, воды, соляной и раз­бавленной серной кислот. Азотная и концентрированная серная кислоты окисляют его до диоксида Ge02, особенно при нагревании} Ge + 2H2SO4 = Ge0₂| + 2S0_2T + 2Н₂0

Германий взаимодействует также со щелочами в присутствии пероксида водорода. При этом образуются соли германиевой кис~ лоты — германаты, например:

Ge -f 2NaOH + 2Н₂0₂ = Na₂GeO_a + 3H₂0

Соединения германия(II) малоустойчивы. Гораздо более харак­терны для германия соединения, в которых степень его окислен­ности равна +4.

Диоксид германия Ge0₂ — белые кристаллы плотностью 4,703 г/см⁸, за­метно растворимые в воде, причем раствор проводит электрический ток. По­лучают Ge0₂ различными способами; в частности, он может быть получен нагреванием германия в кислороде или окислением его концентрированной азотной кислотой.

Диоксид германия — амфотерное соединение с сильно преобладающими кислотными свойствами, вследствие чего он легко растворяется в щелочах, об­разуя германаты.

Германоводороды. Действуя на хлорид германия GeCl₄ амальгамой натрия в токе водорода или же разлагая кислотами сплав германия с магнием, можно получить тетрагидрид германия GeH₄. Это бесцветный газ, который аналогично гидриду мышьяка при нагревании разлагается, образуя на стенках реакционного сосуда металлическое зеркало.

Дата добавления: 2014-11-16