Номер 4, страница 118 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 24. Соединения кремния. Глава 1. Неметаллы - номер 4, страница 118.

Условие.

4. Расскажите о применении оксида кремния.

Решение.

Решение 2.

Оксид кремния(IV), также известный как диоксид кремния или кремнезём, имеет химическую формулу $SiO_2$. Это одно из самых распространённых соединений в земной коре, встречающееся в природе в виде кварца, песка, и множества других минералов. Благодаря своим уникальным свойствам — высокой твёрдости, тугоплавкости, химической стойкости, а также диэлектрическим и пьезоэлектрическим (у кварца) характеристикам — оксид кремния нашёл широчайшее применение в различных отраслях промышленности и науки.

Производство стекла, керамики и оптоволокна

Это одна из ключевых сфер применения $SiO_2$. Обычный кварцевый песок является главным сырьём для производства большинства видов стекла, включая оконное, бутылочное и посудное. Для создания специальных материалов используют особо чистый оксид кремния. Например, из него изготавливают кварцевое стекло, которое благодаря низкому коэффициенту теплового расширения устойчиво к резким перепадам температур и используется для изготовления лабораторной посуды и УФ-ламп. Также из сверхчистого $SiO_2$ производят оптическое волокно, являющееся основой современных телекоммуникаций. В керамической промышленности диоксид кремния входит в состав масс и глазурей, придавая изделиям прочность и термостойкость.

Строительство

Песок, состоящий в основном из $SiO_2$, является незаменимым компонентом в строительной индустрии. Его используют в качестве основного заполнителя для бетона и различных строительных растворов. Кроме того, из смеси песка и извести производят распространённый строительный материал — силикатный кирпич. Некоторые природные формы кремнезёма, например диатомит, применяются для изготовления лёгких огнеупорных материалов и в качестве эффективной теплоизоляции.

Электроника и полупроводниковая промышленность

В микроэлектронике используется диоксид кремния сверхвысокой чистоты. Он выполняет критически важную роль диэлектрика (изолятора) в интегральных схемах. Тончайший слой $SiO_2$ является ключевым элементом затвора в МОП-транзисторах (металл-оксид-полупроводник), которые служат строительными блоками для всех современных процессоров и микросхем памяти. Его способность пассивировать поверхность кремния, защищая её от внешних воздействий, обеспечивает надёжность и долговечность полупроводниковых приборов.

Химическая промышленность и металлургия

Оксид кремния служит сырьём для промышленного получения чистого кремния, абразивного материала карбида кремния ($SiC$), а также силикатов, например, силиката натрия, известного как «жидкое стекло». В виде высокодисперсного порошка (аэросил, белая сажа) он используется как активный наполнитель при производстве резины, пластмасс, красок и клеев для улучшения их механических свойств. В металлургии кремнезём применяют как флюс для ошлакования пустой породы и как основной компонент огнеупорных материалов для футеровки доменных и сталеплавильных печей.

Другие важные области применения

Сферы использования $SiO_2$ многообразны. В пищевой промышленности он известен как добавка E551, предотвращающая слёживание и комкование сухих продуктов (соли, специй). В фармацевтике и косметике его применяют как наполнитель в таблетках, загуститель в мазях и гелях, а также как мягкий абразив в зубных пастах. Силикагель, пористая форма $SiO_2$, является одним из самых популярных сорбентов в лабораторной хроматографии и эффективным осушителем для защиты товаров от влаги. Кристаллы кварца благодаря пьезоэлектрическому эффекту используются в часах и электронике для создания высокостабильных генераторов частоты. Наконец, его красивые кристаллические разновидности, такие как аметист, горный хрусталь и агат, широко используются в ювелирном деле.

Ответ: Оксид кремния ($SiO_2$) является фундаментальным материалом, который используется в производстве стекла, керамики и оптоволокна; в строительстве как компонент бетона и силикатного кирпича; в электронике в качестве изолятора в микросхемах; в химической промышленности для получения кремния, силикатов и в качестве наполнителя; в металлургии как флюс и огнеупорный материал; а также в пищевой, фармацевтической, косметической промышленности, в качестве сорбента, осушителя и в ювелирном деле.