Методические указания по изучению темы 2

 

Из всех кислородных соединений кремния наиболее известен и широко распространен диоксид кремния SiO₂. Следует обратить внимание на физические и химические свойства основной кристаллической формы кремнезема-кварца, а также его цветных разновидностей. Важно также понять причины широкого распространения кварца в природе. Необходимо знать основные области использование кварца, особенно в производстве тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий. Для расширения знаний по данной теме рекомендуется использовать учебник Миловского «Минералогия и петрография».

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1 Укажите физические свойства кварца.

2 Укажите химические свойства кварца.

3 В чем причины широкого распространения кварца в природе?

4 Назовите цветные разновидности кварца.

5 Где используется кварц?

6 Где используется кварц, благодаря его пьезоэлектрическим свойствам?

7 Какую продукцию производства тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий можно получить с использованием кварца?

 

 

Тема 3 Полиморфные разновидности кремнезема

 

Полиморфные разновидности кремнезема: b-кварц, a-кварц, a-тридимит, b-тридимит, g-тридимит, a-кристобалит, b-кристобалит. Скрыто кристаллические формы кремнезема: халцедон, агат, яшма, кремень, их свойства и применение. Кремнекислородный тетраэдр-основа кристаллических структур кремнезема.

Практическое занятие №1 - Составление схемы полиморфных превращений кремнезема.

Практическое занятие №2 - Использование схемы превращений кремнезема в технологии производства динасовых изделий.

 

В результате изучения темы обучающийся должен:

- иметь представление о кремнекислородном тетраэдре;

- знать кристаллические и скрытокристаллические формы кремнезема.

 

Методические указания по изучению темы 3

При изучении темы необходимо хорошо представлять одно из свойств минералов - полиморфизм, строение кремнезема. Важно уяснить, чем отличаются друг от друга кристаллические полиморфные разновидности кремнезема – по строению, по свойствам. Следует обратить внимание на условия перехода одной разновидности в другую, роль минерализатора в этих превращениях. Данная схема превращений лежит в основе технологии обжига огнеупорных динасовых изделий, учет полиморфных переходов, их направленное, управляемое проведение позволяет обеспечить выход качественной продукции. Необходимо хорошо знать фазовый состав готовых динасовых изделий, способы его регулирования и влияние состава на свойства. Для ознакомления со скрытокристаллическими формами кремнезема можно использовать учебник Миловского «Минералогия и петрография».

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1 Назовите полиморфные разновидности кремнезема.

2 Что лежит в основе строения всех разновидностей?

3 Чем отличаются по строению разновидности?

4 В чем отличие в свойствах?

5 Составить схему превращений кремнезема при нагревании и охлаждении.

6 Образованием каких разновидностей заканчивается охлаждение?

7 Назовите переходы I порядка. При каких условиях они протекают?

8 Назовите переходы II порядка. При каких условиях они протекают?

9 Назовите температуру переходов.

10 Назовите объемные эффекты превращений.

11 Какой переход является самым опасным с точки зрения изменения объема?

12 Укажите значения плотностей образующихся разновидностей.

13 Какие переходы сопровождаются увеличением объема?

14 Какие переходы сопровождаются уменьшением объема?

15 Какая разновидность (форма) кремнезема наиболее желательна в готовых динасовых изделиях?

16 Какая разновидность (форма) кремнезема нежелательна в готовых динасовых изделиях?

17 Что такое минерализатор?

18 Какова роль минерализатора при переходах кремнезема?

19 Укажите фазовый состав готовых динасовых изделий?

20 Как можно регулировать фазовый состав изделий?

 

Тема 4 Аморфные разновидности кремнезема

 

Кварцевое стекло или лешательерит. Свойства и применение кварцевого стекла.

В результате изучения темы студент должен:

- иметь представление об аморфном строении кремнезема;

- знать свойства и применение кварцевого стекла.

 

Методические указания по изучению темы 4.

Кроме кристаллических разновидностей кремнезем также имеет и аморфную разновидность – кварцевое стекло. При изучении данной темы необходимо уяснить, чем отличается кварцевое стекло от кристаллических форм кремнезема, выделив положительные свойства, являющиеся основой для применения кварцевого стекла в производстве керамики и огнеупоров. Следует подробнее изучить вопрос, связанный с применением кварцевого стекла при получении и разливки стали.

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1 Чем отличаются кристаллические тела от аморфных?

2 Под каким названием встречается кварцевое стекло в природе?

3 Как получить кварцевое стекло в промышленности?

4 Какое свойство кварцевого стекла является причиной его исключительной термостойкости?

5 Имеет ли кварцевое стекло точку плавления?

6 Где используется кварцевое стекло?

 

Тема 5 Водные разновидности кремнезема

 

Монокремневая и дикремневая кислота. Поликремневые кислоты. Золи и гели кремниевой кислоты. Силикагель. Использование силикагеля в качестве адсорбента. Природные гидраты кремнезема: опал, диатомит, трепел, опока.

В результате изучения темы студент должен:

- иметь представление о кремниевых кислотах;

- знать свойства и применение природных гидратов кремнезема.

 

Методические указания по изучению темы 5.

При изучении темы следует обратить внимание на многообразие кремниевых кислот, их общие свойства, золообразное и гелеобразное состояние, условия перехода золя в гель, области применения силикателя (ксерогеля). Дополнительная информация о природных гидратах кремнезема содержится в учебнике Миловского «Минералогия и петрография».

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1 Назовите основные виды кремниевых кислот.

2 Что называется золем?

3 Что называется гелем?

4 Что является условием перехода золя в гель?

5 Основные свойства силикателя (ксерогеля).

6 Где применяется силикагель (ксерогель).

7 Назовите природные гидраты.

8 Характерные свойства природных гидратов кремнезема.

9 Где применяются природные гидраты кремнезема?

 

Тема 6 Силикаты щелочных металлов

 

Силикаты натрия: метасиликаты, ортосиликаты. Силикаты калия. Растворимое жидкое стекло. Получение и применение растворимого стекла.

В результате изучения темы студент должен:

- иметь представление о разновидностях силиката натрия;

- знать свойства и способы получения растворимого стекла.

Методические указания по изучению темы

Тема связана с темой курса «Химия», в которой изучаются соли кремниевой кислоты. При проработке учебного материала по теме следует обратить внимание на многообразие солей – метасиликатов и ортосиликатов щелочных металлов, которые не пригодны для производства ТН и СМиИ вследствие низкой их температуры плавления. Наибольший интерес из содержания темы представляет жидкое (растворимое) стекло, используемое во многих отраслях производства, в том числе и в производстве огнеупорных материалов.

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

 

1 Что такое метасиликаты?

2 Что такое ортосиликаты?

3 Какими свойствами обладают силикаты натрия и калия?

4 Почему силикаты натрия и калия не пригодны для производства огнеупорных материалов?

5 Что называется жидким (растворимым) стеклом?

6 Какими свойствами обладает жидкое стекло?

7 Какие способы используются для получения жидкого стекла?

8 Что собой представляет сухой способ получения?

9 Что собой представляет мокрый способ получения?

10 Где используется жидкое стекло?

11 Приведите примеры использования жидкого стекла в производстве огнеупоров.

 

Тема 7 Силикаты щелочно-земельных металлов

 

Силикаты магния: метасиликат и ортосиликат магния. Форстерит, оливин, энстатит, клиноэнстатит. Гидросиликаты магния: серпентин, тальк, стеатит, асбест. Свойства и применение силикатов и гидросиликатов магния.

Силикаты кальция: метасиликат и ортосиликаты кальция. Волластонит, двухкальциевый силикат (белит), трехкальциевый силикат (алит). Образование силикатов при обжиге портландцементного клинкера. Гидросиликаты кальция. Процессы гидролиза и гидратации, схватывания и твердения цемента. Теория Байкова.

В результате изучения темы студент должен:

- иметь представление о силикатах и гидросиликатах магния и кальция;

- знать свойства и применение силикатов и гидросиликатов;

- роль силикатов и гидросиликатов в технологии производства вяжущих материалов, огнеупоров и керамики.