Кремний оксиді, кремнезем SіО2

Алюмосиликаттар
Силикаттардың химиялық құрамы
Кремний оксиді, кремнезем SіО₂
Түсті шынылар

Силикаттар — бұл кремнеземмен (кремний оксиді) әр түрлі элементтердің қосылысы. Кремнезем мұнда қышқыл рөлін атқарады. Силикаттардың кұрамында жер қыртысында таралуы бойынша үшінші орынды алатын (оттек пен кремнийден кейін) элемент — алюминий жиі кездеседі. Олар алюмосиликаттар деп аталады. Алюмосиликаттар ауа және судың әсерінен мүжіліп, бұзылады да, олардан сілтілік металдар оксидтерінің орнына суы бар өнімдер алынады. Мысалы, каолинит А1₂О₃. SіО₂. 2Н₂О саздың негізі бөлігін құрайды. Табиғи кремнеземдер, силикаттар жөне саздар — силикат өнеркәсібі үшін шикізат болып табылады.

Силикаттардың қасиеттері олардың құрамына, кристалдық торының құрылысына, иондар арасында әсер ететін күштердің табиғатына тәуелді. Көптеген силикаттар қаттылығымен, қиын балқитындығымен жөне отка төзімділігімен ерекшеленеді, олардың балқу температурасы 770° С-тан 2130° С-ка дейін өзгереді. Көптеген силикаттар ылғал тарт-кыш емес және қышқылғаға төзімді, техника мен құрылыстың өр түрлі саласында кеңінен қолданылады.

Силикаттардың химиялық құрамын элементтердің валенттіктерінің өсу ретімен немесе осы ретте оксидтердің формулаларымен бейнелеу қабылданған.

Барлық силикаттарды табиғи (минералдар) және синтездік (силикатты материалдар) деп екіге бөледі. Белгілі табиғи силикаттардың жалпы саны 1500-ден астам. Силикатты материалдар әр түрлі химиялық өндірістің ірі масштабты өнімдері және олар шаруа-шылықта кеңінен қолданылады. Табиғи минералдарды (кварцты құм, саз, далалық шпат, әктас), өнеркәсіптік өнімдерді (натрий карбонаты, бура, натрий сульфаты, әр түрлі металдардың тұздары мен оксидтері) және қалдықтарды (шлактар, шламдар, күлдер) силикат өндірісінде кеңінен қолданады.

Кремний оксиді, кремнезем SіО₂ табиғатта кварц, кристобалит жөне тридимит түрінде кездеседі. Кварцтың мөлдір, әдемі қалыптаскан кристалдары тау хрусталі деген атпен белгілі. Оның түсті түрлері көптеп кездеседі: қызгылт кварц, күлгін (аметист), қою қоңыр (дымқыл топаз), жасыл (хризопраз) және басқа заттармен қоспа түріндегі ұсак кристалды түрлері: халцедон, агат, яшма.

Кремнеземнің балқымасын баяу салқындатканда аморфты кварц шыны түзіледі. Ол табиғатта да кездеседі.

Кремнеземді өндірісте өңдеу аркылы шыны және цементтің бірнеше түрін алады

Адамдар шыны өндірумен ертеден айналыскан. Кәдімгі шыныны (құрамы Nа ₂О • СаО • 6 Sі О₂) сода, ақ құм жөне әктастың қоспасын 1400°С-та балқыту арқылы газдарынан айырып алады:

Шынының белгілі бір физикалық-химиялық касиеттерін жаксарту үшін барий, корғасын жөне бор оксидтерін қосу аркылы арнайы сорттарын, яғни отка төзімді, "сынбайтын", т.б. түрлерін алады. Егер шыныны қайнатканда сода орнына сақар К₂СО₃ қосса, онда қиын балқитын шыны алынады. Одан лабораторияда пайдаланатын ыдыстар жасайды. Ал кальций оксидінің орнына қорғасын оксидін косса, онда сыну көрсеткіші жоғары — хрусталъ алынады. Хрустальдан оптикалық шынылар, көркем бұйымдар, люстра, әдемі ыдыстар, т.б. жасайды. Түсті шынылар алу үшін ауыспалы металдардың әр түрлі оксидтерін қосады: кобальт оксидін СоО қосу аркылы көк түсті, хром оксидін Сг₂О₃ қосқанда — жасыл, марганец диоксидін МпО₂ қосқанда — қызгылт түсті шыны алады. Түсті шыныларды пайдаланып, түрлі мозаикалар, көркем витриналар, т.б. жасайды. Егер кремний диоксидінің шамалы бөлігін бор оксидімен В₂О₃ алмастырса, онда жоғары температура мен химиялық заттарға тұрақты шыны алынады. Олар химиялық өндірістерде түтіктер, кұбырлар, түрлі құралғылар жасауға пайдаланылады. Беріктігі жөнінен шойыннан кем емес ситалл деп аталатын осындай шыны кристалл өндіріледі.