- Szerkezet
- Elnevezéstan
- Tulajdonságok
- Fizikai állapot
- Molekuláris tömeg
- Olvadáspont
- Forráspont
- Sűrűség
- Oldhatóság
- Kémiai tulajdonságok
- Jelenlét a természetben
- Más típusú természetes szilícium-dioxid
- beszerzése
- Alkalmazások
- Különböző alkalmazásokban
- Az élelmiszeriparban
- A gyógyszeriparban
- A kozmetikumok és a személyes ápolás területén
- Terápiás alkalmazásokban
- kockázatok
- Irodalom
A szilícium-oxid egy szervetlen szilárd anyag, amely szilícium-atom és két oxigén kötésével képződik. Kémiai képlete SiO 2. Ezt a természetes vegyületet szilícium-dioxidnak vagy szilícium-dioxidnak is nevezik.
A SiO 2 a legkiterjedtebb ásvány a földkéregben, mivel a homok szilícium-dioxidból áll. Szerkezetétől függően a szilícium-dioxid lehet kristályos vagy amorf. Vízben nem oldódik, de feloldódik lúgokban és hidrogén-hidrogén-fluorid-savban.
A homok a szilícium-dioxid SiO 2 forrása. ರವಿಮುಂ. Forrás: Wikimedia Commons.
A SiO 2 bizonyos növények, baktériumok és gombák szerkezetében is jelen van. A tengeri szervezetek csontvázában is. A homokon kívül más típusú kő is készült szilícium-dioxidból.
A szilícium-dioxidot széles körben használják, sokféle funkciót tölt be. A legelterjedtebb alkalmazás szűrőanyagként folyadékok, például olajok és kőolajtermékek, italok, például sör és bor, valamint gyümölcslevek számára.
De sok más alkalmazással is rendelkezik. Az egyik leghasznosabb és legfontosabb a bioaktív poharak gyártásában, amelyek lehetővé teszik az „állványok” elkészítését, ahol a csontsejtek növekednek, hogy csontdarabokat állítsanak elő, amelyek baleset vagy betegség következtében hiányoznak.
Szerkezet
A szilícium-dioxid SiO 2 egy három atomú molekula, amelyben a szilícium atom két kovalensen kötött oxigénatomhoz kapcsolódik.
A SiO 2 molekula kémiai szerkezete. Grasso Luigi. Forrás: Wikimedia Commons.
A szilárd szilícium-dioxid szerkezeti egysége önmagában egy tetraéder, amelyben az egyik szilíciumatomot 4 oxigénatom veszi körül.
Szilárd szilícium-dioxid szerkezeti egysége: szürke = szilícium, piros = oxigén. Benjah-bmm27. Forrás: Wikimedia Commons.
A tetraetra kötődik egymással azáltal, hogy megosztja az oxigénatomokat a szomszédos csúcsokból.
Ez az oka annak, hogy egy szilícium-atom mind a 4 oxigénatomot felére osztja, és ez magyarázza az 1 szilícium-atom vegyületében a 2 oxigénatomhoz (SiO 2) mutatott összefüggést.
A Tetrahedra megosztja az oxigéneket a SiO 2-ben. Benjah-bmm27. Forrás: Wikimedia Commons.
A SiO 2 vegyületeket két csoportra osztják: kristályos szilícium-dioxid és amorf szilícium-dioxid.
A kristályos szilícium-dioxid-vegyületeknek a szilícium és az oxigén ismétlődő mintázatú szerkezete van.
A kristályos szilícium-dioxidnak ismétlődő egységei vannak. Wersję rastrową wykonał użytkownik polskiego projektu wikipedii: Polimerek, Zwektoryzował: Krzysztof Zajączkowski. Forrás: Wikimedia Commons.
Az összes szilícium-dioxid-kristály óriás molekulanak tekinthető, ahol a kristályrács nagyon erős. A tetraetrát különféle módon lehet kapcsolni, különféle kristályos formákat eredményezve.
Amorf szilícium-dioxidban a struktúrák véletlenszerűen kapcsolódnak egymáshoz, anélkül, hogy a molekulák között meghatározott szabályos mintát követnének, és ezek egymástól eltérő térbeli kapcsolatban vannak.
Amorf szilícium-dioxidban a kötés nem ismétlődő vagy egyenletes. Silica.svg: * Silica.jpg: hu: Felhasználó: Jdrewittderivatív munka: Matt. Forrás: Wikimedia Commons.
Elnevezéstan
-Szilikon-oxid
-Szilícium-dioxid
Silica
-Kvarc
-Tridimita
-Christobalite
-Dioxosilane
Tulajdonságok
Fizikai állapot
Színtelen vagy szürke szilárd anyag.
Minta tiszta SiO 2-ból. LHcheM. Forrás: Wikimedia Commons.
Molekuláris tömeg
60,084 g / mol
Olvadáspont
1713 ° C
Forráspont
2230 ºC
Sűrűség
2,17-2,32 g / cm 3
Oldhatóság
Vízben nem oldódik. Az amorf szilícium-dioxid oldódik lúgokban, különösen, ha finoman eloszlatják. Fluor-hidrogénsavban oldódik.
Az amorf szilícium-dioxid kevésbé hidrofil, azaz kevésbé rokon a vízhez, mint a kristályos.
Kémiai tulajdonságok
A SiO 2 vagy a szilícium-dioxid lényegében inert a legtöbb anyaggal szemben, nagyon kevés a reakcióképessége.
Ellenáll megtámadják a klór Cl 2, bróm- Br 2, hidrogénatom, H 2 és a legtöbb savak, szobahőmérsékleten vagy kissé magasabb. Ez megtámadja fluor- F 2, hidrogén-fluorid HF és lúgok, például nátrium-karbonát Na 2 CO 3.
A SiO 2 fém elemekkel és oxidokkal kombinálható szilikátok kialakításához. Ha szilícium-dioxidot megolvasztjuk alkálifém-karbonátokat át körülbelül 1300 ° C-on, alkáli-szilikátok állíthatók elő, és a CO 2 fejlődik.
Nem éghető. Alacsony hővezető képességgel rendelkezik.
Jelenlét a természetben
A természetben a szilícium-dioxid fő forrása a homok.
A SiO 2 vagy a szilícium-dioxid három kristályos változatban van: kvarc (a legstabilabb), tridimit és cristobalite. A szilícium-dioxid amorf formái az achát, a jáspis és az ónix. Az Opal egy amorf hidratált szilícium-dioxid.
Van még az úgynevezett biogenikus szilícium-dioxid is, azaz az élő szervezetek által termelt. Az ilyen típusú szilícium-dioxid forrásai a baktériumok, gombák, diatómák, tengeri szivacsok és növények.
A bambusz és a szalma fényes, kemény részei szilícium-dioxidot tartalmaznak, és egyes tengeri szervezetek csontvázaiban is magas a szilícium-dioxid aránya; a legfontosabbak azonban a diatomaföld.
A diatómaföld a pusztult egysejtű organizmusok (algák) geológiai terméke.
Más típusú természetes szilícium-dioxid
A természetben a következő fajták is léteznek:
- Üveges kovasavak, amelyek vulkanikus üvegek
- Lechaterielitok, amelyek természetes szemüvegek, amelyek szilíciumtartalmú anyagok meteoritok hatására történő összeolvadásával készülnek
- Olvadt szilícium-dioxid, amelyet szilikagélen melegítik a folyékony fázisig és lehűtik anélkül, hogy kristályosodna
beszerzése
A homokból származó szilícium-dioxidot közvetlenül a kőbányákból nyerik.
Homokbánya Kaliforniában. Rufis tuff krém puff. Forrás: Wikimedia Commons.
Diatomitot vagy diatómaföldet is kapnak ilyen módon kotrók és hasonló berendezések segítségével.
Amorf szilika úgy állítják elő vizes oldatai az alkálifém-szilikát (például nátrium-Na) végzett semlegesítéssel savval, például kénsav H 2 SO 4, sósav HCI vagy szén-dioxid CO 2.
Ha az oldat végső pH-ja semleges vagy lúgos, akkor kicsapott szilícium-dioxidot kapunk. Ha a pH savas, akkor szilikagélt kapunk.
A füstölt szilícium-dioxidot illékony szilíciumvegyület, általában szilícium-tetraklorid SiCl 4 égetésével állítják elő. A kicsapott szilícium-dioxidot olyan szilikátok vizes oldatából nyerjük, amelyhez savot adunk.
A kolloid szilícium-dioxid az amorf szilícium-dioxid kolloid méretű részecskéinek stabil diszperziója vizes oldatban.
Alkalmazások
Különböző alkalmazásokban
A szilícium-dioxidnak vagy a SiO 2- nak sokféle funkciója van, például csiszoló, abszorbens, csomósodásgátló, töltőanyagként, homályosítóként és más anyagok szuszpenziójának elősegítésére szolgál számos más felhasználási mód mellett.
Például:
-Üveg, kerámia, tűzálló anyagok, csiszolóanyagok és vízüveg gyártásában
-Olajok és kőolajtermékek elszínezése és tisztítása
- Öntőformák
- Csomósodásgátló szer mindenféle porhoz
- Mint habzásgátló
- Folyadékok, például vegytisztító oldószerek, uszodavíz, valamint kommunális és ipari szennyvíz szűrésére
-Hőszigetelés, tűzálló téglák, tűz- és saválló csomagolóanyagok gyártása során
- töltőanyagként papírok és kartonok gyártásakor, hogy ellenállóbbá váljanak
-A festékek töltőanyaga, hogy javítsák az áramlást és a színt
-A fémek és fa polírozására szolgáló anyagokban, mivel ez kopásálló
-Kémiai elemző laboratóriumokban kromatográfiásan és abszorbensként
- Rovarölő és agrokémiai készítményekben lévő csomósodásgátló hatóanyag, amely elősegíti a viaszos növényvédő szerek őrlését és a hatóanyag hordozójaként
- katalizátor hordozóként
- töltőanyagként szintetikus gumik és gumik megerősítésére
- Folyadék hordozóként takarmányban
- A nyomdafestékekhez
- Szárazító és adszorbens anyagként szilikagél formájában
- Adalékanyagként cementben
- Mint a kedvtelésből tartott homok
-A mikroelektronika szigetelőinek
-Ho-optikai kapcsolók
Szilikagél. KENPEI. Forrás: Wikimedia Commons.
Az élelmiszeriparban
Az amorf szilícium-dioxidot különféle élelmiszertermékekbe építették be, mint multifunkcionális közvetlen összetevő a különféle ételekben. Ez nem haladhatja meg a késztermék 2% -át.
Például csomósodásgátlóként szolgál (bizonyos élelmiszerek tapadásának megakadályozására), stabilizátorként a sörgyártásban, csapadékgátlóként bor, sör, gyümölcs- vagy zöldséglevek kiszűrésére.
Berendezés bor szűrésére kovafölddel (SiO 2). Fabio Ingrosso. Forrás: Wikimedia Commons.
Egyes élelmiszerekben folyadékok abszorbenseként, valamint az olajok aromakapszulájaként működik.
Ezenkívül az amorf SiO 2- t speciális eljárással alkalmazzák az élelmiszer-csomagolóanyagok műanyag felületére, gátként hatva.
A gyógyszeriparban
Csomósodásgátló, sűrítő, gélesítő szerként és segédanyagként adják hozzá, azaz különféle gyógyszerek és vitaminok tablettázási segédanyagaként adják hozzá.
A kozmetikumok és a személyes ápolás területén
Számos termékben alkalmazzák: arcfestékekben, szemhéjfestékekben, szemhéjfestékekben, rúzsokban, arcfestékekben, sminkfestékekben, porokban, lábporban, hajfestékekben és fehérítőkben.
Szintén olajokban és fürdősókban, habfürdőkben, kéz- és testkrémekben, hidratáló szerekben, dezodorokban, arckrémekben vagy maszkokban (a borotvakrémek kivételével), parfümökben, krémekben és tisztító krémekben.
Szintén éjszakai hidratáló krémekben, körömlakkokban és festékekben, bőrfrissítő krémekben, hajfestékekben, fogkrémekben, hajjavító szerekben, barnító gélekben és krémekben.
Terápiás alkalmazásokban
A SiO 2 jelen van a bioaktív üvegekben vagy bioüvegekben, amelynek fő jellemzője az, hogy kémiai reakcióba léphetnek a körülvevő biológiai környezettel, erős és tartós kötődést képezve az élő szövettel.
Az ilyen típusú anyagokat csontpótlók készítésére használják, mint például az arcban, mint "állványokat", amelyeken a csontsejtek növekedni fognak. Jó biokompatibilitást mutattak mind a csontokkal, mind a lágy szövetekkel.
Ezek a bioüvegek lehetővé teszik a csontok visszanyerését azon emberek arcán, akik véletlenül vagy betegség miatt elvesztették őket.
kockázatok
A nagyon finom kovasav-részecskék levegőn átjuthatnak és nem robbanásveszélyes porokat képezhetnek. De ez a por irritálhatja a bőrt és a szemet. Belélegzése irritálja a légutakat.
Ezenkívül a szilícium-dioxid por belégzése a tüdőben hosszú távú progresszív károsodást okoz, amelyet szilikózisnak neveznek.
Irodalom
- Az Egyesült Államok Nemzeti Orvostudományi Könyvtára. (2019). Szilícium-dioxid. Helyreállítva a pubchem.ncbi.nlm.nih.gov webhelyről.
- Cotton, F. Albert és Wilkinson, Geoffrey. (1980). Fejlett szervetlen kémia. Negyedik kiadás. John Wiley & Sons.
- Da Silva, MR et al. (2017). Zöld kitermelési technikák. Szilícium-dioxid-alapú szorbensek. Az átfogó analitikai kémiában. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
- Ylänen, H. (szerkesztő). (2018). Bioaktív szemüveg: Anyagok, tulajdonságok és alkalmazások (második kiadás). Elsevier. Helyreállítva a books.google.co.ve webhelyről.
- Windholz, M. et al. (szerkesztők) (1983) The Merck Index. Egy vegyi anyagok, gyógyszerek és biológiai anyagok enciklopédia. Tizedik kiadás. Merck & CO., Inc.
- Mäkinen, J. és Suni, T. (2015). Vastagrétegű SOI ostya. A Szilícium alapú MEMS anyagok és technológiák kézikönyve (második kiadás). Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
- Sirleto, L. et al. (2010). Termo-optikai kapcsolók. Szilikon nanokristályok. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.