Кремний

Из получаемых на специальных машинах очень тонких (диаметром до долей микрона) стеклянных нитей выделывают ткани, которые используются для ряда технических целей и изготовления спецодежды. Стеклянное волокно обладает высокой удельной прочностью на разрыв, которая тем выше, чем оно тоньше. Даже у “толстых” волокон диаметром 50 мк (что примерно равно диаметру человеческого волоса) она превышает прочность и естественных (хлопок, шерсть), и искусственных (вискоза, капрон) волокнистых материалов. В сочетании с синтетическими полимерами стеклянное волокно даёт легко формуемые при получении материалы (“стеклопластики”), которые примерно в четыре раза легче стали, но могут превосходить её по прочности и практически не подвергаются атмосферной коррозии.

Если стеклянная нить покрыта тончайшим слоем иного стекла с подходяще подобранным показателем преломления, то поступающий в неё с одного конца свет практически без изменения доходит до другого конца. Как бы ни была нить изогнута, закручена и т. д., свет не может из неё “вырваться”, так как постоянно испытывает полное внутреннее отражение. Пучки таких нитей образуют световоды, которые начинают находить использование в самых разнообразных областях. Например, освещая какой-либо труднодоступный объект через часть нитей гибкого световода, можно через другую часть нитей того же световода получить изображение этого объекта. Основанная на свойствах световодов (стеклянных и пластмассовых) волоконная оптика является одним из важных достижений современной техники.

Из стёкол общего типа xNa2O·yB2O3·zSiO2 кислотной обработкой могут быть вымыты окислы щелочного металла и бора, причём образуется пористое стекло, сохраняющее форму исходного. Диаметр пор в таком стекле (состоящем после обработки примерно на 96% из SiО2) может равняться 1500—2000 пм. Подобно цеолитам, оно обладает большой сорбционной активностью.

Сравнительно недавно началось производство кварцевого стекла, представляющего собой по химическому составу почти чистый кремнезём (SiO2). Процесс его выработки в принципе несложен, так как заключается просто в плавлении кварца (обычно — горного хрусталя). Однако поддержание необходимой для этого высокой температуры связано с рядом технических трудностей, обусловливающих высокую стоимость кварцевых изделий.

Плотность кварцевого стекла равна 2,2 г/см3, т. е. она меньше, чем у всех кристаллических модификаций кремнезёма. Выше 200 °С кварцевое стекло начинает заметно пропускать водород и гелий, а выше 1000 °С — и другие газы. Интересной особенностью плавленого кварца является почти полное отсутствие у него упругого последействия, вследствие чего нити и спирали из этого материала незаменимы в производстве ряда точных измерительных приборов.

Наиболее ценным преимуществом кварцевого стекла перед обычным является примерно в 15 раз меньший и почти не изменяющийся с температурой коэффициент термического расширения. Благодаря этому кварцевая посуда переносит без растрескивания весьма резкие изменения температуры: её можно, например, нагреть до красного каления и тотчас опустить в воду. С другой стороны, кварцевое стекло почти вовсе не задерживает ультрафиолетовые лучи и поэтому применяется в аппаратах для их получения. Если плавленый кварц окрасить солями никеля, то получается чёрное стекло, задерживающее все видимые лучи, но пропускающее ультрафиолетовые. Вода и кислоты (кроме HF и Н3РО4) практически не действуют на кварцевое стекло, тогда как щёлочи довольно легко его разъедают. Другим недостатком кварцевого стекла является его большая по сравнению с обычным хрупкость.

Галогениды кремния имеют общую формулу SiГ4 и могут быть получены прямым синтезом по схеме:

Si + 2 Г2 = SiГ4.

Copyright © 2025 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru