Кремний қышқылы

Сабақтың тақырыбы: Кремний қышқылы. Силикаттар. Силикат өнеркәсібі.

Сабақтың мақсаты: Тақырып бойынша теориялық білімдерін қолдануда оқушылардың жоспар бойынша өздігінен білім алуларына бағыт бере отырып, олардың қосымша әдебиеттермен жұмыс жасауға, топтық жұмыста бір-біріне көмектесуге, бірін-бірі бағалай білуге жағдай жасау.

а) білімділігі: кремний қышқылының қасиеттерін білу, оның қосылыстарының халық шаруашылығындағы маңызын түсіну;
ә) тәрбиелігі: өндірісте қолданылатын заттардың қасиеттерін біле отырып, қоршаған ортаны ластанудан қорғай білуге, Қазақстан экономикасының дамуына силикат өндірістерінің қосқан үлесін білуге бағыттау;
б) дамытушылығы: қосымша әдебиеттерді қолдана отырып, өздігінен білім алу, білік, білім дағдыларын қалыптастыру, өз жұмыстарын бағалауды, қорытынды жасай алуды дамыту.

Сабақтың түрі: семинар-конференция

Әдісі: түсіндіру, ізденіс, сұрақ-жауап

Формасы: ұжыммен, топпен, жекелеме

Жабдығы: сынауықтар, натрий силикаты, тұз қышықылының ерітіндісі, шыныдан жасалған бұйымдар.

Пәнаралық байланыс: география, экология, экономика, математика, информатика, қазақ тілі, биология.

Қолданылған әдебиеттер:

Б. Бірімжанов, Н. Нұрахметов «Жалпы химия» Алматы 1992ж.
Химия: оқушы анықтамасы, Алматы, «Арман-ПВ», 2005 ж.
Химия: «Энциклопедия для детей» Алматы 2007 ж.
// «Химик анықтамалығы» 2008 ж. № 1; 3; 4; 5-6 ; 2009 ж. № 4; 5; 6;

Сабақтың барысы:

І этап Ұйымдастыру

Біз өткен сабақта кремний, кремний диоксидінің қаситтерін оқып, түсіндік. Осыған байланыста сіздерге мынадай тапсырма.

Тапсырма: Мына айналуларды жүзеге асыратын реакция теңдеулерін жазыңыздар:
кремний → кремний оксиді → натрий силикаты → кремний қышқылы → кремний оксиді

Si → SiO ₂ → Na ₂ SiO ₃ → H ₂ SiO ₃ → SiO ₂

Si + O2= SiO2
SiO2+ 2NaOH = Na2SiO3+ H2O
Na2SiO3+ 2HCl = H2SiO3↓ + 2 NaCl
H2SiO3→ SiO2+ H2O

(тақырыппен, мақсатымен, семинардың жоспарымен таныстыру. )

Жоспар:

Кремний қышқылы. Силикаттар. І топ
Шыны өндірісі. ІІІ топ
Цемент өндірісі. ІҮ топ
Қыш өндірісі. ІІ топ
Өндірістік есептер.

ІІ этап Әр топ берілген тақырыптарды талдайды, оны көпшілік алдында қорғайды. Сұрақтар қойылып, пікір алмасу жүргізіледі. Дәптермен жұмыс жасайды, керек қосымша мәліметтерді жазып алып отырады. Есептерді шығарады.

Кремний қышқылы. Силикаттар. І топ

Кремний диоксиді - қышқылдық оксид. Оған суда аз еритін әлсіз кремний қышқылдары сәйкес келеді. Кремний қышқылының жалпы формуласы nSiO ₂ ·mH ₂ O деп белгілейді. Бұл жерде n-нің мәні бірден көп болса, поликремний қышқылы деп аталады.

SiO ₂ · H ₂ O→H ₂ SiO ₃ метакремний қышқылы

SiO ₂ ·2H ₂ O→H ₄ SiO ₄ ортакремний қышқылы

3SiO ₂ ·2H ₂ O→H ₄ Si ₃ O ₈ трикремний қышқылы

Бос күйде ортакремний қышқылы мен метакремний қышқылы бөлініп алынғаны белгілі. Метакремний қышқылының аса қанық ерітіндісі біртіндеп өзара бірігеді де, қоймалжың коллоидты күйге айналады. Кремний қышқылдарын 100˚С-қа дейін қыздырса, судың біраз мөлшерін жоғалтып, ақ түсті қатты затқа айналады. Сәл мөлдірлеу, арасында көптеген жұқа кеуектері бар ондай затты силикагель деп атайды. Оны белсендірілген көмір сияқты газдарды және су буларын сіңіре алатын адсорбент ретінле қолданады.

Қышқылдың алынуы. Кремний (ΙV) оксидіне SiO ₂ су қосып кремний қышқылын тікелей алуға болмайды. Бірақ оның ерімтал тұздарына күшті қышқылмен әсер еткенде, қоймалжың тұнба түзіледі. Ол кремний қышқылының тузілуі:

Na ₂ SiO ₃ + H ₂ SO ₄ = Na ₂ SO ₄ + H ₂ SiO ₃ ↓

SiO ^2- ₃ + 2H ⁺ = H ₂ SiO ₃

Кремний қышқылы көмір қышқылынан да әлссіз қышқыл, оңай айырылады

H ₂ SiO ₃ → SiO ₂ + Н ₂ О

Есеп
Құрамында 50% қоспасы бар 240 г техникалық натрий силикаты тұз қышқылымен әрекеттескенде түзілетін кремний қышқылының зат мөлшерін есептеңіздер.

Берілгені: m(Na ₂ SiO ₃ ) тех. = 240г 120г

W(қоспа) = 50% Na ₂ SiO ₃ + 2HCl = H ₂ SiO ₃ ↓ + 2 NaCl

Табу керек: m(Н ₂ SiO ₃ ) -? 1 моль 1 моль

Mr (Na ₂ SiO ₃ ) = 122 122г/моль 78г/моль

Mr (H ₂ SiO ₃ ) = 78 122г 78г

m(Na ₂ SiO ₃ ) = 50% * 240/100= 120

ν(Na ₂ SiO ₃ ) = 120г/122г/моль = 0, 98моль

реакция теңдеуі бойынша ν (Na ₂ SiO ₃ ) = ν(Н ₂ SiO ₃ ) ендеше

ν (Н ₂ SiO ₃ ) = 0. 98 моль

Жауабы: ν (Н ₂ SiO ₃ ) = 0. 98 моль

Кремний қышқылдарының тұздары

Силикаттар

жай күрделі

Na ₂ SiO ₃ Табиғи силикаттар

K ₂ SiO ₃ kЭ ₂ O ₃ · nSiO ₂ · mH ₂ O

СаSiO ₃

Алюмосиликаттар:

ортоклаз К2О · Al2O3· 6SiO2(дала шпаты)
альбит Na2О · Al2O3· 6SiO2
анортит СaО · Al2O3· 2SiO2
слюда 2Э2О·2Н2О · 3Al2O3· 6SiO2(Э=Na, K)
Каолин Al2O3· 2SiO2·2Н2О
Асбест СaО · 3MgO · 4SiO2
Тальк 3MgO · 4SiO2·Н2О

Шыны өндірісі. ІІІ топ

Шыны өндірісі адамға ертеден белгілі. Шыны деп натрий мен калий силикатының артық мөлшеріндегі кремнеземмен аморфты мөлдір құймасын айтады.

Na ₂ CO ₃ +SiO ₂ =Na ₂ SiO ₃ +CO ₂
CaCO ₃ +SiO ₂ +CaSiO ₃ +CO ₂

Кәдімгі шынының формуласы Na ₂ O · CaO · 6SiO ₂

Шыны - тұтқырлығы жоғары оттексіз қосылыстар мен оксидтер қоспаларының балқымасын салқындату нәтежиесінде алынатын аморфты қатты зат. Кристалдық заттарға тән торлар шыныда жоқ. Шынының белгілі бір балқу температурасы жоқ. Қыздырғанда 450˚С - тан бастап біртіндеп жұмсарады, 1000-1400˚С арасында сұйықтыққа айналады. Шыны бірден қатпайды, тек біртіндеп қоюланып қатады.

Шыны өндірісі үшін қолданылатын шикізаттар :

Негізгі шикізаттар Қосымша шикізаттар

Құм (SiO2), Бояғыштар:
сода (Na2CO3), алтын, күміс, марганец оксидтері - күлгін
натрий сульфаты кобальт (ІІ) оксиді - көк түсті
поташ (К2CO3), Хром (ІІІ) оксиді - жасыл
бор (СаCO3), Никель (ІІ) оксиді - көк күлгін түс береді
қорғасын жосасы (Pb3O4),
мырышты ақ сырлар(ZnO),
каолин (Al2O3·2SiO2·2H2O),
доломит (СаCO3, MgCO3)

Құрамы: Na ₂ O·CaO·6SiO ₂ Шынының бұл түрінен тұрмыстық, асханалық
ыдыстарды дайындайды.

Құрамы: K ₂ O · CaO · 6SiO ₂ Натрий оксидін калий оксидіне алмастырсақ шыныға мөлдірлік, беріктілік және сәулелендіру қабілеті жоғары болады.

Шынының бұл түрінен терезе әйнектері мен жоғарғы сортты химиялық шыны түрлерін алуға болады.

Құрамы: SiO ₂ ·K ₂ O·PbO. Шынының бұл түрінің сәулелендіру қабілеттілігі
жоғары. Егер:24-30% аралығында болса қорғасынды хрусталь деп атайды.
18-24% арлығында болса төменгі хрусталь деп атайды.

Есеп

Кәдімгі шынының құрамында 13% натрий оксиді, 11, 7% кальций оксиді және 75, 3% кремний (ІҮ) оксиді болады. Осы берілгендерге сүйене отырып, шынының құрамын өрнектеңіздер.

Берілгені: w(Na ₂ O) = 13% Шешуі:

W(CaO) = 11. 7% x:y:z = 13/62: 11, 7/56 : 75, 3/60 =

W(SiO ₂ ) = 75, 3% 0, 2097 : 0, 2089 : 1, 255 = 1 : 1 : 6

Табу керек: x Na ₂ O∙ y CaO ∙z SiO ₂ Na ₂ O∙ CaO ∙6 SiO ₂

Цемент өндірісі. ІҮ топ

Силикат өнеркәсібінің маңызды бір өнімі құрылысқа өте көп пайдаланылатын - цемент. Оны алу үшін сваз балшық пен әк тасты күйдіреді. Осы кезде кальций карбонаты кальций оксиді мен көміртек диоксидіне ыдырайды. Ал негіздік оксид сазбен әрекеттесіп силикат пен кальций алюминатын түзеді.

Al ₂ O ₃ · 2SiO ₂ ·2Н ₂ О = Al ₂ O ₃ ·2SiO ₂ + 2Н ₂ О↑
СаСО ₃ = СаО + СО ₂ ↑
СаО + SiO ₂ = СаSiО ₃
СaO · Al ₂ O ₃ ·SiO ₂

Қазақстанда цемент өндіру зауыты Қазақстанның бүкіл 14 облысында бар. Мысалы: Шымкент, Өскемен, Қарағанды, Семей т. б.

«Бұқтырма цемент компаниясы» АҚ 1997 жылы Өскемен цемент зауыты негізінде құрылған. Ұйымдағы цемент сапасының мінсіздігі теңдессіз шикізаттың (батпақ және әк) қоры есебінен қамтамасыз етіледі. Тек осындай сападағы шикізаттан құрылыста жоғарғы маңыздылығымен кеңінен қолданылатын 500-маркалы және одан да жоғарғы сападағы цемент алынуы мүмкін. «БЦК» АҚ кеңінен тараған қоспасыз портландцемент шығарады, сульфатқатұрақты цемент шығарылымы жетілдерілген, 2008 жылдың сәуір айынан ішкі ауыр бетондардың гидротехникалық құралдары үшін цементтің жаңа түрі - шлакопортландцемент (ШПЦ 400) шығарады. Оңтүстік Қазақстан облысы, Шымкент қаласында орналасқан Шымкентцемент АҚ 1958 жылы негізі қаланды. Шымкентцемент» АҚ 1. 3 млн тонна цемент өндіруге қабілетті. Зауытпен өндірілген цемент Байқоңыр космос кешенінің, Алматы және Тәшкент әуежайының, Қашыр және Нүрек ГЭСі, Қарақұм каналының құрылысында, сондай-ақ Қазақстанның және көрші елдердің басқа да әйгілі нысандарында қолданылған. Бүгінде біздің цементіміз бүкіл Қазақстанның көптеген ірі нысандарында бұрынғыдай талап етіледі. Шымкент цемент зауытының жоғары сапалы цементінің қолданылуымен «Асар» ықшамуданында тарихи отанына оралған оралмандар үшін үйлер салынып жатыр. Сонымен бірге «Шымкентцемент» АҚ цементтің арнайы түрін - Көксарай құрылысына арналған сульфатқа төзімді цемент шығарып жатыр.

Тәуелсіздік күніне орай Жамбыл облысында, Мойынқұм ауданында, Мыңарал ауданында “Мыңарал Тас Компани” серіктестігі салған цемент зауыты іске қосылды.

2007 жылда Қазақстанда цементтін бағасы өте жоғары болды. Елге сондықтан Ресей, Қырғыстан, Өзбекстан, Қытай елдерінен 3млн. Тонна цемент әкелінді. Осы жылы 9млн. Тонна цемент өндірілді. Бірақ, цементтін бағасы (25-30 мың теңге), ал қазір (9-12мың теңге) . Ал, қазақстандықтардың сол кездегі цемент өндіруі 4, 5-5 млн. Тоннаға дейін жетті. Цементтін бағасы 2008-2009 жылы өз қалпына келді.

Есеп
Құрылыста қолданылатын цемент ерітіндісін даярлау үшін цемент ұны, құм, суды 1, 5:6, 0:2, 5 қатынасында араластыру керек. Осындай ерітіндінің

2 тоннасын алу үшін әр заттың қандай массасы керек екенін есептеңіздер.

Қыш өндірісі. ІІ топ

Саз балшықтан және кейбір металл оксидтерінен тұратын заттарды қыш дейді. Қолданылуына қарай отқа төзімді, химиялық берік, техникалық, тұрмыстық және құрылыстық қыш бұйымдар жасалады. Мысалы, құрылыстық қышқа кірпіш, шифер, түрлі түтіктер, беттік қаптау плткалары жатады. Техникалық қыштан түрлі оқшаулағыштар, конденсаторлар, атомобиль және аиацияға қажет от тұтатқыш шырақтар, отқа төзімді ыдыстар дайындайды. Қыш бұйымдар жасау процессі бірнеше сатыдан тұрады. Алдымен біраз су қосып сазды илеп, созылғыш масса даярлайды, оған тиісті пішін береді де, одан соң кептіріп күйдіреді.

Пікір талас сұрақтары:

Ұқсас жұмыстар

Кремний және оның қосылыстарының химиялық қасиеттерінің сипаттайтын реакция теңдеулерін жаза білу

Кремний және оның қосылыстары. Химия

Қышқылдардың химиялық қасиеттері, алынуы және жіктелуі тақырыбын қорытындылау

Кремний қышқылы. силикаттар

Силикаттар. Кремний негізінде жасалған жартылай өткізгіш материалдар

Фосфор қышқылынына жалпы сипаттама

Кремний және оның қосылыстары. Силикат өнеркәсібі

Органикалық заттар

Бейметалдар, металдар және олардың қосылыстарының генетикалық байланысы

Органикалық заттардың ерекшеліктері мен маңызы. органикалық қосылыстардың химиялық құрылысы изомерия