khimie.ru

Занимательная викторина по химии

1. Какой элемент является основой всего минерального мира нашей планеты?

Кремний составляет 26 % доступной нашему исследованию земной коры и является главным элементом в царстве минералов и горных пород, они почти исключительно состоят из соединений кремния.

2. Что произошло бы, если бы исчез элемент кремний?

Соединения кремния с кислородом и алюминием составляют 82 % состава земной коры. Из них состоят песок, глина, граниты, гнейсы, слюда и полевой шпат.

Если бы исчез элемент кремний, который составляет 26 % земной коры, то исчезли бы стекла, не было бы домов из кирпича, глины, гранита, исчезли бы все горные породы в верхнем слое земной коры. При этом освободился бы весь кислород, что составляет 49,13 % земной коры, и перешел бы в атмосферу. Вся вода из океанов превратилась бы в пар, остыла и снова упала на землю. Это продолжалось бы до тех пор, пока не остыла поверхность земли и не образовалась вновь новая земная кора из оксидов металлов.

3. Какое значение имеет кремний в организме человека и животных?

Кремний в организме человека и животных входит в состав кожи, волос, ногтей, зубов, костей. По сравнению с растениями организмы животных содержат меньше кремния.

4. Благодаря чему тонкие стволы бамбука и стебли колосовых растений крепкие?

Стебли бамбука и колосовых растений — овса, ячменя, ржи, пшеницы и др., содержащие кремний, чем и обусловливается их прочность, несмотря на тонкость и высоту. Кремний играет роль скелета, что придает прочности растениям.

5. Какое значение имеет кремний в новой технике?

Сверхчистый кристаллический кремний ‒ полупроводник. В последнее время кремний стали применять в радиотехнической, электротехнической и других отраслях промышленности для изготовления полупроводниковых приборов.

На бортах ракет и искусственных спутников источником энергии для аппаратуры являются солнечные батареи, состоящие из пластинок из чистого кремния.

Одну сторону этих пластинок покрывают испарениями бора, а вторую ‒ металлической пластинкой. Если на одну из этих поверхностей падает солнечный свет, то создается разность потенциалов, в результате чего образуется электрический ток.

Солнечные батареи очень легкие, небольшие по размерам и могут работать в течение многих лет, тогда как аккумуляторные батареи действуют сравнительно недолго.

6. Какое значение имеет карборунд ‒ соединение кремния с углеродом?

Карбид кремния, или карборунд, имеет вид черных или зеленых зерен, образующиеся в результате нагрева в электрической печи смеси кварцевого песка с антрацитом или коксом:

SіO₂ + 3С = SіС + 2СО.

Карборунд используют как абразивный материал для электронагревательных элементов, для производства огнеупорных и кислотоупорных изделий. Он заменяет шамотные футеровки и имеет срок службы 7 лет.

Карборунд применяется в народном хозяйстве в качестве конструкционного материала. Из него производят лестницы и полы в метро и вокзалах. Детали машин из карборунда отмечаются высокой прочностью, стойкостью против срабатывания и выдерживают температуру 1700 °С.

7. Для чего применяют сплавы кремния?

Сплавы кремния с алюминием и магнием используют для облицовки зданий, изготовления обоев, корпусов часов, ювелирных изделий.

Из них изготавливают лопасти вертолетов, легкие полярные домики.

Важнейший сплав кремния с алюминием — силумин — применяется для изготовления точных и прочных отливок.

Кремний применяют и для легирования сталей.

Добавление небольшого количества кремния в углеродную сталь повышает ее упругость и устойчивость к окислению. Трансформаторная сталь, содержащая 4 % кремния, имеет особые электрические и магнитные свойства. Кислотоупорная сталь содержит 12-14 % кремния.

8. Что такое увиольове стекло?

Прохождению ультрафиолетовых лучей в обычном стекле мешают оксиды железа. Этого можно избежать, применяя для выплавки стекла чистые исходные материалы. Так изготавливают увиольове стекло, которое хорошо пропускает ультрафиолетовые лучи.

Увиольовым стеклом остекляют окна больниц, санаториев, оранжерей. Лучшим увиольовым стеклом является кварцевое стекло, которое делают из расплавленного кварца.

9. Что такое кварцевое стекло?

Кварцевое стекло называют «стеклом современности». Оно имеет много преимуществ по сравнению с обычным. Кварцевое стекло пропускает ультрафиолетовые лучи. Его можно подвергать воздействию высокой температуры, поскольку точка плавления кварца — около 1500 °С. При нагревании или охлаждении объем кварцевого стекла почти не меняется. Кварц имеет очень малый коэффициент теплового расширения.

Кварцевое стекло применяют для изготовления лабораторной посуды, в химической промышленности, атомной энергетике, металлургии, в блоках стекловаренных печей.

Недостатками кварцевого стекла является высокая стоимость, хрупкость, сложность обработки.

10. Кто первый в России открыл способ производства фарфора?

Секрет производства белого фарфора открыл современник Ломоносова Дмитрий Иванович Виноградов.

11. Какой драгоценный камень во время длительного хранения иногда превращается в песок?

Драгоценный камень опал по химическому составу представляет собой кремниевый ангидрид SіО₂. Он содержит очень мелкие капельки воды, которые придают ему матово-молочного цвета. Во влажном воздухе или на коже человека он сохраняет свой красивый вид, но в сухом воздухе при длительном хранении опал теряет воду и рассыпается на песок.

12. Который ангидрид у нас под ногами и в виде каких драгоценных камней он встречается в природе?

Кварцевый песок по химическому составу является ангидридом кремниевой кислоты. Он встречается в природе в виде прозрачного горного хрусталя, матового опалу, яшмы. Горный хрусталь — это кристаллы природного кварца. Горный хрусталь, окрашенный примесями в бурый цвет, называется дымчатым топазом.

13. Кто был основоположником теории стекловарения в России?

М. В. Ломоносов был основателем теории и практики стекловарения. Он раскрыл секрет изготовления золотого рубина, научно объяснил его строение. В основанной им первой русской лаборатории М. В. Ломоносов провел большую исследовательскую работу в этой области. Он поставил огромное количество опытов и подробно разработал теоретические основы стекловарения, окраски стекла и изготовления смальты.

Гениальный ученый уже тогда предвидел, что стекло будет играть важную роль в жизни человека, понял его ценные качества и пропагандировал его применения.

14. Какой состав имеет оптическое стекло?

Для изготовления оптического стекла подбирают материалы особой чистоты.

Примерный состав так называемых оптических стекол: от 20 до 80 % оксида свинца при отсутствии оксида натрия и сниженном количестве по сравнению с обычным стеклом, кремнезема (20-40 %). Лучше оптическое бесцветное стекло изготавливают с добавкой селена. Селен образует химические соединения с железом и изымает его из расплава. Особую ценность имеет стекло, в состав которого входит таллий, что повышает показатель лучепреломления.

Оптические стекла применяются в оптических приборах (микроскопах, телескопах, биноклях) и отмечаются большими лучепреломлениями, однородностью и прозрачностью, чем обычное стекло.

16. Какое стекло поглощает нейтроны?

Примеси лантаноидов в стекле, особенно церия, придают ему свойства задерживать нейтроны и, следовательно, защищать глаза от пагубной атомной радиации. Сквозь отверстия, покрытые таким стеклом, можно наблюдать, что творится в глубинах атомных реакторов.

17. Каким стеклом надо застеклить иллюминаторы космических кораблей?

Для космических кораблей изготавливают стекло с примесью лантаноидов, защищающие человека от космического и радиоактивного излучения.

Благодаря особым методам варки, а также различным примесям это стекло не боится высоких и низких температур, большого давления и вибрации.

18. Какое стекло растапливает толстые узоры мороза зимой?

В городах Севера, где окна покрываются толстыми ледяными узорами, их можно застеклить специальным электропроводящим стеклом, покрытым тонкой пленкой олова. Это почти не влияет на его прозрачность.

Если такое стекло включения в электрическую цепь, то пленка олова излучать тепло и стекло не покрываться льдом.

19. Из чего сделано солнцезащитное стекло?

Дом Ашхабадского банка на две трети состоит из стекла, но, несмотря на палящее солнце Туркмении, в помещении прохладно. Это объясняется тем, что стекло покрыто пленкой оксида кобальта, толщина которой составляет долю микрона. Такое стекло отражает тепловые, а пропускает только световые лучи.

20. Как окрашивают стекло?

Во время выплавки в стекло вносят соли различных металлов или их окислы. Если добавить в распахнутое стекло немного серебра, образуется стекло, окрашенное в желтый цвет, ‒ желтое серебряное стекло. Добавляя медь и золото подобно им, добывают, «медный» и «золотой» рубины ‒ стекла красивого красного-цвета. Красная окраска образуется также, если добавить в расплавленное стекло селена. Оксид хрома окрашивает стекло в ярко-зеленый цвет, диоксид марганца — в красно-фиолетовый, закись кобальта — в синий цвет.

Соответствующую окраску стекла объясняется образованием окрашенных силикатов металлов.

Непрозрачное молочное стекло получают, добавляя в расплавленное стекло фосфорнокислого кальция или криолита.

21. Какая кислота может превращать стекло на газ?

Плавиковая кислота, взаимодействуя с диоксидом кремния, входящего в состав стекла, образует газообразное соединение — SіF₄ фторид кремния. Поэтому хранить ее в стеклянном сосуде нельзя. Прежде чем налить плавиковую кислоту в стеклянный сосуд, внутреннюю поверхность ее следует покрыть слоем парафина.

22. Какой длины волокно можно извлечь из стеклянного шарика диаметром 20 мм?

Из стеклянного шарика диаметром 20 мм можно вытянуть волокно длиной 200 км. Технология изготовления стеклянного волокна основана на скоростном растяжении цевья жидкой стекломассы диаметром около 1-2 мм, что выходит из стеклянного шарика со скоростью растяжения 129 км/час.

23. Можно ли из стекла изготовить ткань?

Из стекла изготавливают тончайшие нити, которые примерно в 20 раз тоньше человеческого волоса. Они значительно крепче шерстяных и хлопчатобумажных нитей. Стеклянные нити можно покрасить в разные цвета, внося в расплавленное стекло различные минеральные краски, металлы и окислы металлов. Из стеклянных нитей изготавливают ткани, используемые как электроизоляционный материал, для утепления, звукоизоляции, фильтрации, изготовления стеклопластиков.

24. Которая вата не горит?

Не горит стекловата и шлаковата.

25. Какое волокно и какая ткань не горят?

Стеклянное волокно и ткань из стекловолокна не горят.

26. Каким стеклом нельзя стеклить окна? Какое стекло растворяется в воде?

Силикат натрия или калия в смеси с диоксидом кремния называется растворимым стеклом, его добывают, сплавляя песок с сирчистокислым или сернокислым натрием и углем. При этом образуется «силикат-глыба», похожие на обычное стекло. От обработки кипятком под давлением это стекло переходит в растворимое состояние. Растворимое стекло широко применяется в технике для изготовления мыла, если нет жиров, для проклейки бумаги, пропитки водонепроницаемых и огнеупорных тканей.

27. Бумага помогает улавливать дым и пыль в промышленных очистных установках?

Бумага из стекловолокна не разлагается, не горит, не впитывает влаги. Его производят из стеклянных волокон диаметром от 0,05 до 9 мкм. Он способен улавливать мельчайшие частицы дыма и пыли. С такой бумаги изготавливают высококачественные фильтры для задержания пыли.

28. Какие отходы металлургических заводов стали ценным сырьем?

В дореволюционные времена шлак был отходом производства. На чугунолитейных заводах вырастали горы шлака высотой 15-20 м и до нескольких километров в ширину, достигая в объеме десятки миллионов кубометров.

Для современной химии нет отходов. Шлак металлургического производства стал ценным промышленным сырьем. Теперь огненная жидкость доменного шлака ‒ это готовая силикатная расплавленная масса, из которой производят кирпич для жилищного строительства, брусчатку для дорог, минеральную шерсть, стекло, цемент, бетон, удобрения для сельского хозяйства. С отвального шлака добывают также лучший полупроводник — германий.

29. По какой шерсти нельзя шить костюм и вязать перчаток?

Для этого нельзя использовать минеральную шерсть, которая касаясь к коже, вызывает мелкие нарывы на ней. Минеральную шерсть изготавливают из расплавленного шлака, продувая струю воздуха под большим давлением сквозь струю расплавленного шлака, который, разлетаясь, застывает в виде тончайших ниточек, похожих на паутину. Минеральная шерсть, или, как ее еще называют, шлаковата, является хорошим теплоизоляционным материалом, ее используют для утепления домов.

30. Чем можно заглушить в кабинетах и салонах реактивных самолетов грохот турбореактивных двигателей?

Для этого перегородки толщиной в несколько сантиметров заполняют базальтовым ультратонким волокном, толщиной в доли микрона. Волокна базальта представляют собой миниатюрные экраны, отражающие звук.