СИЛИЦИЈУМ ОКСИД (СИО2): СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, УПОТРЕБА, ДОБИЈАЊЕ - ФИЗИЧКИ - 2025

Силицон окиде је неорганска чврста формиран лепљење атома силицијума и два кисеоника. Његова хемијска формула је СиО ₂ . Ово природно једињење се такође назива силика или силицијум-диоксид.

СиО ₂ је најзаступљенији минерал у земљиној кори, јер је песак састављен од силицијума. У зависности од структуре, силицијум-диоксид може бити кристални или аморфни. Нерастворљив је у води, али се раствара у алкалима и ХФ флуороводичној киселини.

Песак је извор силиконског диоксида СиО ₂ . ರವಮುಂ Извор: Викимедиа Цоммонс.

СиО ₂ је такође присутан у структури одређених биљака, бактерија и гљивица. Такође у костурима морских организама. Осим песка, постоје и друге врсте камења које су направљене од силике.

Силицијум се широко користи, испуњавајући различите функције. Најраширенија употреба је филтрирни материјал за течности као што су уља и нафтни деривати, пића као што су пиво и вино, као и воћни сокови.

Али има и много других примена. Једна од најкориснијих и најважнијих је у производњи биоактивних чаша, које омогућавају прављење "скела" тамо где коштане ћелије расту како би се произвели делови кости који недостају случајно или због болести.

Структура

Силицијум диоксид СиО ₂ је три атом молекула, у којој је атом силицијум везан за два ковалентно везаних атома кисеоника.

Хемијска структура СиО ₂ молекула . Грассо Луиги. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Структурна јединица чврстог силицијума као таква је тетраедар у коме је један атом силицијума окружен са 4 атома кисеоника.

Структурна јединица чврстог силицијума: сива = силицијум, црвена = кисеоник. Бењах-бмм27. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Тетрахедре се споје дијелећи атоме кисеоника из њихових суседних врхова.

Зато један силиконски атом акције сваки од 4 атома кисеоника на пола и то објашњава однос у једињењу атома 1 силицијум до 2 атома кисеоника (СиО ₂ ).

Тетрахедра деле окигенс у СиО ₂ . Бењах-бмм27. Извор: Викимедиа Цоммонс.

СиО ₂ једињења су подељени у две групе: кристалног силицијум диоксида и аморфне силике.

Кристална једињења силицијума имају понављајуће структуре силицијума и кисеоника.

Кристални силицијум-диоксид има понављајуће јединице. Версје растрова виконаł узитковник полскиего пројекта википедии: Полимерек, Звекторизоваł: Крзисзтоф Зајацзковски. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Сав кристални раствор силика може се сматрати џиновским молекулом где је кристална решетка врло јака. Тетраедре се могу повезати на различите начине, стварајући различите кристалне облике.

У аморфном силицијуму, структуре су повезане насумично, без праћења одређеног правилног обрасца између молекула и оне су у различитом просторном односу једни са другима.

У аморфном силицијум диоксиду везе се не понављају или су једнолике. Силица.свг: * Силица.јпг: хр: Корисник: Јдревиттдеривативе ворк: Матт. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Номенклатура

-Силијум оксид

-Силицијум-диоксид

-Силица

-Куартз

-Тридимита

-Христобалит

-Диоксосилан

Својства

Физичко стање

Безбојна до сива чврста супстанца.

Узорак чистог СиО ₂ . ЛХцхеМ. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Молекуларна тежина

60.084 г / мол

Тачка топљења

1713 ºЦ

Тачка кључања

2230 ºЦ

Густина

2,17-2,32 г / цм ³

Растворљивост

Нерастворљив у води. Аморфни силицијум-диоксид је растворљив у алкалијама, посебно ако је фино подељен. Растворљив у ХФ флуороводоничне киселине.

Аморфни силицијум-диоксид је мање хидрофилни, то јест мање је повезан са водом него кристални.

Хемијска својства

СиО ₂ или силика је у основи инертан према већини супстанци, врло је мало реактиван.

Одолева нападају од хлора Цл ₂ , брома Бр ₂ , водоник Х ₂ и већина киселина на собној температури или нешто виши. Он је нападнут са флуором Ф ₂ , флуороводонична киселине ХФ и алкалија као што је натријум-карбонат На ₂ ЦО ₃ .

СиО _{2 се} може комбиновати са металним елементима и оксидима и формирати силикате. Ако се силицијум диоксид растопи са карбонатима алкалних метала на око 1300 ° Ц, добијају се алкални силикати и развија се ЦО ₂ .

Није запаљив. Има ниску топлотну проводљивост.

Присуство у природи

Главни извор силика у природи је песак.

СиО ₂ или силика је у облику три кристалне сорте: кварц (најстабилнији), тридимит и кристобалит. Аморфни облици силикагела су ахат, јаспис и оникс. Опал је аморфни хидратизовани силицијум-диоксид.

Постоји и такозвани биогени силицијум-диоксид, тј. Који стварају живи организми. Извори ове врсте силицијума су бактерије, гљивице, диатоми, морске сунђере и биљке.

Сјајни, тврди дијелови бамбуса и сламе садрже силицијум диоксид, а скелети неких морских организама такође имају висок удио силика; међутим, најважније су дијатомејске земље.

Дијатоматска земља је геолошки продукт распаднутих једноћелијских организама (алги).

Остале врсте природног силицијума

У природи постоје и следеће сорте:

- Стакласти силикони који су вулканске чаше

- Лехатериелити су природне чаше настале фузијом силицијумског материјала под утицајем метеорита

- Спојени силика који се силика загрева до течне фазе и хлади без да се дозволи кристализацији

Прибављање

Силицијум из песка добија се директно из каменолома.

Каменолом песка у Калифорнији. Руфф туфф крем пуфф. Извор: Викимедиа Цоммонс.

На овај начин се добија и дијатомејска или дијатомејска земља, користећи багере и сличну опрему.

Аморфни силицијум диоксид је припремљен полазећи од водених раствора силиката алкалног метала (као што је натријум На) неутрализацијом са киселином, као што је сумпорна киселина Х ₂ СО ₄ , хлороводоничне киселине ХЦл или угљен диоксидом ЦО ₂ .

Ако је крајњи пХ раствора неутралан или лужнат, добија се исталожени силицијум диоксид. Ако је пХ кисео, добија се силика гел.

Засићени силика је припремљен сагоревањем испарљивог силицијума једињења, обично силицијум тетрахлорид СиЦл ₄ . Исталожени силицијум-диоксид добија се из водене растворе силиката којима је додата киселина.

Колоидни силика је стабилна дисперзија честица колоидне величине аморфног силицијума у ​​воденом раствору.

Апликације

У разним апликацијама

Силицијум или СиО ₂ има широк избор функција, на пример, служи као абразивно, упијајуће, средство против лепљења, пунило, опацификатор и подстиче суспензију других супстанци, међу многим другим начинима употребе.

Користи се на пример:

-У производњи стакла, керамике, ватросталних материјала, абразива и воденог стакла

-Обојење и пречишћавање уља и нафтних деривата

-У калупе за ливење

-Као средство за лечење свих врста праха

-Као пешкир

- За филтрирање течности као што су растварачи за хемијско чишћење, вода у базену и комуналне и индустријске отпадне воде

-Производња топлотне изолације, опеке отпорне на ватру и амбалаже отпорне на ватру и киселину

-Као пунило у производњи папира и картона, како би били отпорнији

-Као пунило за боје за побољшање протока и боје

-У материјалу за полирање метала и дрвета, јер даје абразивност

-У лабораторијама за хемијску анализу у хроматографији и као апсорбент

-Као средство против лечења у инсектицидним и агрохемијским формулама, за помоћ у млевењу воштаних пестицида и као носачу активног једињења

-Као подршка катализатора

-Као пунило за ојачавање синтетичких гума и гума

- Као носилац течности у храни за животиње

-У масти за штампање

-Као сушило и адсорбент, у облику силика гела

-Као додатак у цементу

-Као песак за кућне љубимце

-У изолаторе за микроелектронику

-На термо-оптичким прекидачима

Силицијумски гел. КЕНПЕИ. Извор: Викимедиа Цоммонс.

У прехрамбеној индустрији

Аморфни силицијум-диоксид укључен је у различите прехрамбене производе као мултифункционални директни састојак у различитим врстама хране. Не би требало да прелази 2% готове хране.

На пример, служи као средство против лечења (да спречи лепљење одређених намирница), као стабилизатор у производњи пива, као средство против таложења, за филтрирање сокова од вина, пива и воћа или поврћа.

Опрема за филтрирање вина са дијатомејском земљом (СиО ₂ ). Фабио Ингроссо. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Дјелује као абсорбент за течности у неким намирницама и као компонента микрокапсула за уља за ароме.

Поред тога, аморфни СиО ₂ се примењује кроз посебан процес на површини пластике чланака паковање хране, делује као баријера.

У фармацеутској индустрији

Додаје се као средство против згрушавања, згушњавање, гелирање и помоћно средство, то јест као помоћ у облику таблета за различите лекове и витамине.

У козметици и индустрији личне неге

Користи се у мноштву производа: у пудерима за лице, сјенилима, капцима за усне, шминкама, руменилима, средствима за уклањање шминке, у пудерима, пудерима за стопала, бојама за косу и избјељивачима.

Такође у уљима и солима за купање, пјенастим купкама, кремама за руке и тело, хидратантним кремама, дезодорансима, кремама за лице или маскама (осим креме за бријање), парфемима, лосионима и кремама за чишћење.

Такође у ноћним хидратантним кремама, лаковима за нокте и бојама, освежавајућим лосионима за косу, тонерима за косу, пастама за зубе, балзамима за косу, геловима за сунчање и кремама.

У терапијским примјенама

СиО ₂ је присутан у биоактивним чашама или биогласницима чија је главна карактеристика то да хемијски могу реагирати са биолошким окружењем које их окружује, формирајући чврсту и трајну везу са живим ткивом.

Ова врста материјала користи се за израду замена за кости као што су оне на лицу, као "скеле" на којима ће расти костију. Показали су добру биокомпатибилност и са костима и са меким ткивима.

Помоћу ових биогласа могуће је опоравити кости са лица људи који су их изгубили случајно или болести.

Ризици

Врло ситне честице силицијума могу се пренети у ваздух и формирати неексплозивне прашине. Али ова прашина може да иритира кожу и очи. Његово удисање изазива иритацију дисајних путева.

Поред тога, удисање силикатне прашине узрокује дуготрајно прогресивно оштећење плућа, које се назива силикоза.

Референце

1. Америчка национална медицинска библиотека. (2019). Силицијум-диоксид. Опоравак од пубцхем.нцби.нлм.них.гов.
2. Цоттон, Ф. Алберт и Вилкинсон, Геоффреи. (1980). Напредна неорганска хемија. Четврто издање. Јохн Вилеи & Сонс.
3. Да Силва, МР и др. (2017). Технике зелене екстракције. Сорбенти на бази силицијума. У свеобухватној аналитичкој хемији. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
4. Иланен, Х. (уредник). (2018). Биоактивне чаше: Материјали, својства и примене (друго издање). Елсевиер. Опоравак од боокс.гоогле.цо.ве.
5. Виндхолз, М. и др. (уредници) (1983) Тхе Мерцк Индек. Енциклопедија хемикалија, лекова и биолошких средстава. Десето издање. Мерцк & ЦО., Инц.
6. Макинен, Ј. и Суни, Т. (2015). Дебело-филмски вафли СОИ. У Приручнику МЕМС-ови материјали и технологије (друго издање). Опоравак од сциенцедирецт.цом.
7. Сирлето, Л. и др. (2010). Термо-оптичке склопке. Нанокристали силицијума. Опоравак од сциенцедирецт.цом.