Repozitorij
Repozitorij je prazan
Anketa
Na ovoj stranici trenutno nije odabrana niti jedna anketa!
Kemija silikata
Šifra: 46957
ECTS: 6.0
Nositelji: prof. dr. sc. Stanislav Kurajica
Prijava ispita: Studomat
Opterećenje:

1. komponenta

Vrsta nastaveUkupno
Predavanja 30
Laboratorijske vježbe 30
* Opterećenje je izraženo u školskim satima (1 školski sat = 45 minuta)
Opis predmeta:
KEMIJA SILIKATA

CILJ KOLEGIJA
Stjecanje znanja o vrstama, strukturama, svojstvima i primjeni silikata i ostalih silicijevih spojeva. Shvaćanje fenomena vezanih uz uporabu silikata kao sirovina, uz proizvodnju pojedinih silikatnih materijala te njihovu uporabu.

IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA
1. Značaj silikata, razlozi brojnosti i raznovrsnosti silikata. Sredina uvjeti i procesi nastanka silikatnih minerala.
2. Silicij: dobivanje i svojstva. Tehnički silicij. Poluvodički silicij, CVD proces, Chochralski proces, zonsko taljenje. Solarni silicij.
3. Priroda kemijske veze silicija i kisika, (SiO4)-tetraedar, Načela i načini povezivanja (SiO4)-tetraedara. Kriteriji stabilnosti kompleksnih silikatnih struktura.
V. Rendgenska difrakcijska analiza silikata.
4. Klasifikacija silikata: kemijska, prirodna i strukturna, ostale metode klasifikacije silikata. Nomenklatura silikata. Strukturne formule silikata.
V. FTIR spektroskopska analiza silikata.
5. Otočni silikati: olivin, cirkon, granati, grupa silimanita.
V. Određivanje sastava mulita iz parametara jedinične ćelije.
6. Grupni silikati, prstenasti silikati. Lančani silikati: pirokseni, piroksenoidi, amfiboli. Drago i poludrago kamenje.
7. Slojeviti silikati: kaoliniti, serpentini, pirofiliti, talk, dioktaedrijski smektiti, liskuni, lomljivi liskuni, kloriti.
V. Određivanje stupnja aktivacije bentonita rendgenskom difrakcijom.
I. kolokvij.
8. Geneza slojevitih silikata, fenomen ionske izmjene glina. Sustav glina-voda: plastičnost, viskoznost i svojstva tečenja.
V. Stabilnost suspenzije glina.
9. Tektosilikati: feldspati, feltspatoidi, zeoliti.
10. Polimorfne modifikacije SiO2, Fennerov dijagram. Kvarc, kvarcne sirovine.
11. Sintetski finodisperzni SiO2: prirogeni SiO2, silika-sol, silika-gel, taloženi SiO2.
V. Priprava SiO2 sola i gela
12. Anorganski spojevi silicija: Topivi alkalijski silikati, Slitine silicija, Silicidi, SiO, silicij-karbid, silicij-nitrid, slicij-hidridi, silani, silicij halogenidi.
V. Formiranje i svojstva hidrata metalnih silikata
13. Organosilicijevi spojevi: organo-silani, organo-klorsilani, organo-alkoksisilani, organo-siloksani. Silikoni: silikonska ulja, smole i gume.
V. Priprava silikonske gume.
II. kolokvij.

RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA
Poznavanje silikatnih minerala i silikatnih materijala. Uočavanje različitosti struktura silikata te utjecaja strukture na svojstva silikata. Razumijevanje utjecaja strukture na svojstva. Stjecanje znanja o fenomenima vezanim uz uporabu silikata kao sirovina. Poznavanje tehnologija dobivanja silicija i spojeva silicija. Upoznavanje s područjima i specifičnostima uporabe silikatnih materijala. Upoznavanje s trendovima istraživanja silikatnih materijala.

OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA:
Studentima se preporučuje prisustvovati predavanjima, a obvezni su pohađati vježbe i pristupiti kolokvijima.

UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA:
Uredno prisustvovanje predavanjima i vježbama.

NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE:
Nastava će se provoditi usmenim izlaganjem uz PowerPoint prezentaciju. Vježbe su laboratorijskog tipa.

NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
Kolokvij, pismeni ispit samo ukoliko student znanjem ne zadovolji na kolokvijima. Pri ocjenjivanju će se, pored uspjeha na kolokvijima, odnosno ispitu, uzimati u obzir cjelokupan rad studenta.

NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA:
Studentska anketa

METODIČKI PREDUVJETI:

ISHODI UČENJA KOLEGIJA:
1. Poznavanje temeljnih pojmova vezanih uz prirodne i sintetske silikatne materijale.
2. Primjena znanstvenih principa znanosti i inženjerstva materijala pri razumijevanju svojstava silikata te procesa do kojih dolazi tijekom proizvodnje i uporabe silikata.
3. Povezati znanja iz kemije, kemijskog inženjerstva te strukture i svojstava materijala u cilju identifikacije, formuliranja i rješavanja problema iz područja kemije silikata.
4. Analizirati ponašanje silikata na makro razini imajući u vidu strukturu i mikrostrukturu materijala te fenomene na mikro razini
5. Razviti kritički način razmišljanja o strukturi, svojstvima, proizvodnji i uporabi silikata.
6. Spoznati profesionalne standarde i unaprijediti radnu etiku te steći motivaciju za daljnje obrazovanje i intelektualni razvoj.
7. Unaprijediti sposobnost analitičkog razmišljanja i sinteze znanja, komunikacijske vještine, kritičnost i sposobnost zaključivanja.
8.Koristiti instrumentalne tehnike analize materijala te unaprijediti vještine rada na računalu, analize i sinteze podataka.

ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA
1. Poznavanje i razumijevanje znanstvenih principa važnih za kemiju i inženjerstvo materijala.
2. Poznavanje i razumijevanje četiri temeljna elementa kemije i inženjerstva materijala: strukture, svojstava, proizvodnje i uporabe materijala.
3. Znanje o različitim vrstama materijala.
4. Poznavanje rada na računalu, osnove programiranja, korištenja baza podataka i programa za analizu i modeliranje.
5. Spoznaja potrebe za daljnjim usavršavanjem.
6. Sposobnost primjene stečenog znanja u proizvodnom procesu i kontroli kvalitete-
7. Sposobnost selekcije i primjene prikladnih metoda i opreme analize povezane s proizvodnjom i uporabom materijala te kritička analize rezultata.
8. Sposobnost identifikacije, definiranja i rješavanja problema u području kemije i inženjerstva materijala

NASTAVNE JEDINICE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA

NASTAVNA JEDINICA: Silicij, [SiO4]-tetraedar, silikati, klasifikacija silikata
ISHODI UČENJA:
- Poznavanje osnovnih pojmova kemije silikata
- Razumijevanje procesa nastanka silikatnih minerala
- Uočavanje značaja silikata, razloge brojnosti i raznovrsnosti silikata
- Uočavanje sličnosti i razlike kemije silicija i ugljika
- Poznavanje svojstava silicija
- Interpretacija procesa dobivanja tehničkog i poluvodičkog silicija, CVD procesa, Czochralski procesa i zonskog taljenja
- Razlikovanje tipa solarnih ćelija
- Interpretacija procesa dobivanja polikristalnih ćelija
- Objasniti prirodu kemijske veze silicija i kisika te načine povezivanja [SiO4]-tetraedara
- Primjena Poulingovih pravila izgradnje ionskih kristala na silikate
- Klasificirati silikate i prepoznati u koju grupu pripada određeni silikat
- Reproducirati pojmove dimenzijskog broja, multipliciteta, periodičnosti i razgranatosti i odrediti ove veličine za jednostavnije silikate
KRITERIJI VREDNOVANJA:
Definirati:
- silikate
- segregacijski koeficijent
Razlikovati
- dimenzijski broj, multiplicitet, periodičnost
Objasniti:
- sličnosti i razlike kemije silicija i ugljika
- razlike u reaktivnosti silicija u masivnoj kristalnoj formi i u talini.
- prirodu veze Si-O
- načine povezivanja [SiO4] tetraedara
Navesti
- četiri osnovna razloga raznovrsnosti silikata
- oblike u kojima se Si pojavljuje na tržištu i njihov približan stupanj čistoće.
- tipove solarnih ćelija
- kordinacijske poliedre u kojima se u silikatima najčešće nalaze ioni karakteristični za silikate
- tri osnovna načina podjele silikata i na čemu se temelje.
- vrste silikata prema strukturnoj podjeli
Opisati
- proces dobivanja tehničkog Si
- proces dobivanja ultra-čistog polikristaliničnog silicija
- metode konverzije polikristaliničnog Si u monokristal.

NASTAVNA JEDINICA: Otočni, grupni i prstenasti silikati
ISHODI UČENJA:
- Poznavanje važnih grupa otočnih, grupnih i prstenastih silikata
- Razumijevanje strukture olivina
- Razumijevanje veze strukture i svojstava otočnih silikata
- Objasniti razlike u strukturi, posebice koordinaciji aluminija u mineralima grupe silimanita
- Uočavanje uloge i važnosti mulita u kemijskoj industriji
- Razumijevanje strukture berila
- Objasniti strukturu lančanih silikata kroz način slaganja T-O-T jedinica
- Uočavanje sličnosti i razlike strukture piroksena i amfibola
- Uočiti razloge uporabe minerala kao dragog ili poludragog kamenja
- Poznavanje osnovnih pojmova obrade i vrednovanja dragog kamenja
KRITERIJI VREDNOVANJA:
Definirati
Olivin
Navesti
Koordinacijske brojeve aluminija u silimanitu, andaluzitu i distenu
Čime je određena periodičnost lančanih silikata
Opisati
Značaj i funkcija mulita u mikrostrukturi porculana i svojstva za koja je zaslužan?
Strukturu berila
Osnovnu strukturu piroksena i amfibola
Objasniti
Kako su [SiO4] tetraedri povezani u olivinu te kako su koordinirani Mg2+ ioni u odnosu na O2- ione i obratno.
Kako se 2. Paulingovo pravilo o jakosti veze u ionskim strukturama primjenjuje na olivin.
Utjecaj kationa u poliedrima na mehanička svojstva silikata
Utjecaj strukture lančanih silikata na njihova svojstva
Razlikovati
ortopiroksene i klinopiroksene

NASTAVNA JEDINICA: Slojeviti silikati
ISHODI UČENJA:
- Poznavanje važnih grupa slojevitih silikata
- Razumjevanje strukture slojevitih silikata
- Opisati tetraedarski i oktaedarski sloj
- Razlikovati T-O te T-O-T slojeve
- Objasniti pojmove dioktaedarske i trioktaedarske strukture
- Razlikovati načine povezivanja slojeva kod različitih slojevitih silikata
- Interpretirati podjelu slojevitih silikata
- Opisati strukture kaolinita, serpentina, pirofilita, talka, liskunia, klorita, vermikulita, montmorilonita i ilita - Objasniti genezu slojevitih silikata
- Interpretirati podjelu glina
- Poznavati načine oplemenjivanja bentonita
- Razumijevanje koloidnih svojstava glina, te znati kontrolirati stabilnost supenzije, plastičnost, viskoznost i svojstva tečenja
- Razumjeti pojmove poput ravnoteža izmjene, koeficijent selektivnosti, kapacitet izmjene kationa i koristiti ih pri kontroli procesa ionske izmjene
KRITERIJI VREDNOVANJA:
Definirati
Navesti
koji od tipova strukture ima kaolinit a koji serpentin.
Koja su tipična svojstva vermikulita i montmorilonita, koje su karakteristike njihove strukture i po čemu se razlikuju?
Navedite nekoliko područja uporabe kaolina.
O čemu ovisi sedimentacijska a o čemu koagulacijska stabilnost glinenih suspenzija?
Opisati:
Kako se međusobno povezuju slojevi kaolinita, kako slojevi talka a kako slojevi muskovita?
Što su uzroci postojanja svojstva ionske izmjene kod glina te o čemu ovisi afinitet gline prema ionu
Objasniti
razliku između trioktaedarske i dioktaedarske strukture slojevitih silikata
Kako će na difraktogram montmorilonita utjecati dodatak etilen-glikola a kako zagrijavanje do 400°C? A na difraktogram kaolinita? Zašto?
Što je zeta-potencijal, o čemu ovisi i kako se na njega može utjecati. Detaljno obrazložite oba načina utjecaja.
Razlikovati
glina primarnih i sekundarnih ležišta

NASTAVNA JEDINICA: Tektosilikati i sintetski finodisperzni SiO2
ISHODI UČENJA:
- Poznavanje važnih grupa tektosilikata
- Objasniti utjecaj različitih čimbenika na uređenost strukture glinenaca
- Razumijevanje strukture zeolita
- Interpretacija klasifikacije zeolita
- Razumjeti mehanizme primjene zeolita za sušenje, separaciju i katalizu
- Interpretirati proces proizvodnje zeolita
- Poznavati polimorfne modifikacije SiO2 te varijetete kvarca
- Interpretirati fennerov dijagram
- Poznavati kvarcne sirovine
- Svijest o utjecaju SiO2 na zdravlje
- razlikovati vrste sintetskog finodisperznog SiO2,
- Interpretirati procese proizvodnje pirogenog SiO2, silika-sola, silika-gela, taloženog SiO2 te metode naknadne obrade SiO2
KRITERIJI VREDNOVANJA:
Definirati
Čimbenike koji pri stvaranju čvrstih otopina između različitih glinenaca određuju kompatibilnost
Hidrogel, kserogel, aerogel
Navesti
Najvažnije glinence te čimbenike koji definiraju uređenost njihove strukture
Profesionalne bolesti vezane uz rad s kristalnim SiO2
Podjelu finodisperznog amorfnog SiO2
Opisati:
Aerosil postupak
Proces dobivanja silika-sola, silika-gela i taloženog SiO2
Definirati
Objasniti
Ulogu glinenaca u procesu pečenja porculana
Zašto se zeolite naziva i molekularnim sitima i zbog čega su dobri ionski izmjenjivači?
Opisati
Strukturu zeolita kroz hijerarhiju strukturnih građevnih elemenata
Nabrojiti modifikacije SiO2 prikazane u Fennerovom dijagramu.
Razlikovati
Stabilne u metastabilne modifikacije SiO2
rekonstruktivne i displazivne fazne transformacije SiO2.

NASTAVNA JEDINICA: Ostali anorganski spojevi silicija te organosilicijevi spojevi
ISHODI UČENJA:
Navesti, opisati i razlikovati ostale anorganske spojeve silicija
Interpretirati proces proizvodnje topivih alkalijskih silikata
Opisati i razlikovati silane, halogen silane, siloksane, silanole i alkoksisilane te poznavati njihova kemijska svojstva
Interpretirati proces proizvodnje silana
Poznavati organosilicijeve spojeve, posebice organo-halogensilane i organo-alkoksisilane i njihova kemijska svojstva
Interpretirati procese proizvodnje organosilicijevih spojeva
Poznavati svojstva silikona
Interpretirati procese proizvodnje silikona
Razlikovati industrijske silikonske proizvode, posebice silikonska ulja, silikonke gume, silikonske smole
Uočiti potrebu i načine zaštite okoliša u procesima eksploatacije, oplemenjivanja i prerade silikata
Interpretirati termičke procese u silikatnoj kemiji te važne reakcije silikata u čvrstom stanju
Primijeniti metode strukturne karakterizacije, termičke analize, elektronske mikroskopije i mikroanalize pri karakterizaciji silikata
KRITERIJI VREDNOVANJA:
Definirati
Vodeno staklo
Navesti
Podjelu industrijskih silikonskih proizvoda
Najvažnija svojstva silicij-karbida
silani, siloksani, silanoli, alkoksisilani
silikone
Opisati:
Načine dobivanja umreženih silikonskih polimera
Opisati načine ugrožavanja okoliša procesima eksploatacije, oplemenjivanja i prerade silikata te uočiti načine zaštite okoliša
Opisati važne reakcije silikata u čvrstom stanju
Nabrojiti i opisati različite metode karakterizacije silikata
Literatura:
  1. F. Liebau, Structural Chemistry of Silicates, Springer-Verlag, Berlin, 1985
    D. T. Griffen, Silicate Crystal Chemistry, Oxford University Press, Oxford, 1992.
    P. J. Chenier, Survey of Industrial Chemistry, Kluwer Academic/Plenum Pub., New York, 2002.
    C. Klein, C. S. Hurlbut, Manual of Mineralogy, John Wiley & Sons, New York, 1985.
  2. A. Petzold, Physikalische Chemie der Silicate und nichtoxidichen Siliciumverbindungen, Deutscher Verlag fuer Grundstoffindustrie, Leipzig, 1991.
    W. E. Worrall, Clays and Ceramic Raw Materials, 2nd ed., Elsevier, London, 1986.
    M. Grayson, Encyclopedia of Glass, Ceramics and Cement, J. Wiley & Sons, New York, 1985.
2. semestar
Obavezni predmet - Redovni studij - Kemija i inženjerstvo materijala

Poštovane kolegice i kolege

Čini se da je vjerojatnost da održimo kolokvij po modelu papir i olovka vrlo mala.

Zato predlažem održavanje kolokvija on-line putem sustava Merlin.

Siguran sam da u tome imate više iskustva nego ja.

Predlažem termin slijedeći četvrtak, 21. 5. od 10 do 11:30. Nije malo, 90 minuta je i previše vremena.

Kolokvij bi se sastojao od 30 pitanja na zaokruživanje i dopunjavanje, odabrana slučajnim odabirom iz baze od nekoliko stotina pitanja. Kolokvij bi obuhvatio prvih 7 cjelina zaključno sa cjelinom Filosilikati 1.

Primjer pitanja:

Pri zagrijavanju u oksidacijskoj atmosferi Si:

a) Gori

b) Stvara tanki sloj SiO2

c) Uopće ne dolazi do oksidacije Si

Slažete li se s mojim prijedlogom i terminom? Možete se dogovoriti između sebe pa da mi netko javi u ime svih, ali možete mi se javiti i pojedinačno pa ću ja prosuditi koje je većinsko mišljenje.

S poštovanjem

S. Kurajica

Autor: Stanislav Kurajica
Popis obavijesti
Forum
Sortiraj prema: naslovu | vremenu zadnjeg odgovora | vremenu otvaranja teme
Naslov Odgovori Zadnji odg.
Česta pitanja