- Struktur
- nomenklatur
- Ejendomme
- Fysisk tilstand
- Molekylær vægt
- Smeltepunkt
- Kogepunkt
- Massefylde
- Opløselighed
- Kemiske egenskaber
- Tilstedeværelse i naturen
- Andre typer naturligt silica
- Indhentning
- Applikationer
- I forskellige applikationer
- I fødevareindustrien
- I den farmaceutiske industri
- I kosmetik- og personlig plejeindustrien
- I terapeutiske anvendelser
- Risici
- Referencer
Den siliciumoxid er et uorganisk faststof dannes ved binding af et siliciumatom og to oxygen. Dens kemiske formel er SiO 2. Denne naturlige forbindelse kaldes også silica eller siliciumdioxid.
SiO 2 er det mest rigelige mineral i jordskorpen, da sand er sammensat af silica. Afhængig af dens struktur kan silica være krystallinsk eller amorf. Det er uopløseligt i vand, men opløses i alkalier og HF-fluoridsyre.
Sand er en kilde til siliciumdioxid SiO 2. ರವಿಮುಂ. Kilde: Wikimedia Commons.
SiO 2 er også til stede i strukturen af visse planter, bakterier og svampe. Også i skeletter af marine organismer. Udover sand er der også andre typer sten, der er lavet af silica.
Silica er vidt brugt og udfører forskellige funktioner. Den mest udbredte anvendelse er som et filtermateriale til væsker som olier og olieprodukter, drikkevarer som øl og vin samt frugtsaft.
Men det har mange andre applikationer. Et af de mest nyttige og vigtige er i fremstillingen af bioaktive briller, der gør det muligt at fremstille "stilladser", hvor knogleceller vokser til at producere knogler, der mangler ved et uheld eller sygdom.
Struktur
Siliciumdioxid SiO 2 er et tre-atommolekyle, hvor siliciumatomet er bundet til to kovalent bundne oxygenatomer.
SiO 2- molekylets kemiske struktur. Grasso Luigi. Kilde: Wikimedia Commons.
Den strukturelle enhed af fast silica som sådan er en tetrahedron, hvor et siliciumatom er omgivet af 4 oxygenatomer.
Strukturel enhed af fast silica: grå = silicium, rød = ilt. Benjah-bmm27. Kilde: Wikimedia Commons.
Tetrahedra binder sig sammen ved at dele iltatomer fra deres sammenhængende hjørner.
Det er grunden til, at et siliciumatom deler hvert af de 4 oxygenatomer i halvdelen, og dette forklarer forholdet i forbindelsen af 1 siliciumatom til 2 oxygenatomer (SiO 2).
Tetrahedra deler oxygterne i SiO 2. Benjah-bmm27. Kilde: Wikimedia Commons.
SiO 2 forbindelser er opdelt i to grupper: krystallinsk silica og amorft siliciumdioxid.
Krystallinske silicaforbindelser har gentagne mønsterstrukturer af silicium og ilt.
Krystallinsk silica har gentagne enheder. Wersję rastrową wykonał użytkownik polskiego projektu wikipedii: Polimerek, Zwektoryzował: Krzysztof Zajączkowski. Kilde: Wikimedia Commons.
Al silica-krystal kan betragtes som et gigantisk molekyle, hvor krystalgitteret er meget stærkt. Tetrahedra kan forbindes på forskellige måder, hvilket giver anledning til forskellige krystallinske former.
I amorf silica er strukturerne bundet tilfældigt uden at følge et defineret regelmæssigt mønster mellem molekylerne, og disse er i et andet rumligt forhold til hinanden.
I amorf silica er bindingerne ikke gentagne eller ensartede. Silica.svg: * Silica.jpg: da: Bruger: Jdrewittderivative arbejde: Matt. Kilde: Wikimedia Commons.
nomenklatur
-Siliciumoxid
-Siliciumdioxid
-Silica
kvarts
-Tridimita
-Christobalite
-Dioxosilane
Ejendomme
Fysisk tilstand
Farveløs til grå solid.
Prøve af rent SiO 2. LHcheM. Kilde: Wikimedia Commons.
Molekylær vægt
60,084 g / mol
Smeltepunkt
1713 ºC
Kogepunkt
2230 ºC
Massefylde
2,17-2,32 g / cm 3
Opløselighed
Uopløselig i vand. Amorf silica er opløselig i alkalier, især hvis den er fint opdelt. Opløselig i fluorid HF.
Amorf silica er mindre hydrofil, det vil sige mindre relateret til vand end krystallinsk.
Kemiske egenskaber
SiO 2 eller silica er i det væsentlige inert overfor de fleste stoffer, det er meget lidt reaktivt.
Resists angribe blandt chlor Cl 2, brom Br 2, hydrogen H 2 og de fleste syrer ved stuetemperatur eller lidt højere. Det er angrebet med fluor F 2, flussyre HF og af alkalier, såsom natriumcarbonat Na 2 CO 3.
SiO 2 kan kombineres med metalliske elementer og oxider til dannelse af silikater. Hvis silica smeltes med alkalimetalcarbonater ved ca. 1300 ° C, opnås alkalisilicater, og CO 2 udvikles.
Det er ikke brændbart. Det har lav varmeledningsevne.
Tilstedeværelse i naturen
Den vigtigste kilde til silica i naturen er sand.
SiO 2 eller silica er i form af tre krystallinske sorter: kvarts (den mest stabile), tridymit og cristobalit. Amorfe former for silica er agat, jaspis og onyx. Opal er en amorf hydratiseret silica.
Der er også den såkaldte biogene silica, det vil sige den, der genereres af levende organismer. Kilder til denne type silica er bakterier, svampe, kiselalter, havsvampe og planter.
De blanke, hårde dele af bambus og halm indeholder silica, og skeletterne fra nogle marine organismer har også en høj andel silica; det vigtigste er imidlertid diatoméjord.
Diatoméjord er geologiske produkter af forfaldne encellede organismer (alger).
Andre typer naturligt silica
I naturen findes der også følgende sorter:
- Glasagtige silicaer, der er vulkanske briller
- Lechaterielitter, der er naturlige briller, der er produceret ved fusion af siliciumholdigt materiale under påvirkning af meteoritter
- Smeltet silica, der er silica, der opvarmes til den flydende fase og afkøles uden at lade det krystallisere
Indhentning
Silica fra sand fås direkte fra stenbrud.
Sandbrud i Californien. Ruff tuff fløde puff. Kilde: Wikimedia Commons.
Diatomit eller diatoméjord opnås også på denne måde ved hjælp af gravemaskiner og lignende udstyr.
Amorf silica fremstilles ud fra vandige opløsninger af alkalimetalsilicat (såsom natrium Na) ved neutralisation med syre, såsom svovlsyre H 2 SO 4, saltsyre HCI eller kuldioxid CO 2.
Hvis den endelige pH i opløsningen er neutral eller alkalisk, opnås udfældet silica. Hvis pH-værdien er sur, opnås silicagel.
Pyrogen silica fremstilles ved forbrænding af en flygtig siliciumforbindelse, sædvanligvis siliciumtetrachlorid SiCl 4. Præcipiteret silica opnås fra en vandig opløsning af silikater, hvortil der tilsættes syre.
Kolloid silica er en stabil dispersion af partikler af kolloid størrelse af amorf silica i en vandig opløsning.
Applikationer
I forskellige applikationer
Silica eller SiO 2 har en bred vifte af funktioner, f.eks det tjener som et slibemiddel, absorberende, anti-sammenklumpning, fyldstof, opacificerende middel og fremme suspension af andre stoffer, blandt mange andre former for anvendelse.
Det bruges for eksempel:
-I fremstilling af glas, keramik, ildfaste stoffer, slibemidler og vandglas
-Farvning og oprensning af olier og olieprodukter
-I støbeformer
-Som et antikalkningsmiddel til alle slags pulvere
- Som defoamer
-Filter væsker som tørrensningsmidler, swimmingpoolvand og kommunalt og industrielt spildevand
-I fremstilling af varmeisolering, brandhæmmende mursten og brand- og syrebestandigt emballagemateriale
-Som fyldstof til fremstilling af papirer og pap for at gøre dem mere resistente
-Som et fyldstof til maling for at forbedre deres flow og farve
-I materialer til polering af metaller og træ, da det giver slidstyrke
-I kemiske analyselaboratorier i kromatografi og som et absorberende middel
-Som et antiklumpningsmiddel i insekticid og landbrugskemiske formler til at hjælpe med at opmale voksagtige pesticider og som en bærer af den aktive forbindelse
-Som en katalysatorbærer
-Som fyldstof til forstærkning af syntetiske gummier og gummier
-Som en bærer af væsker i dyrefoder
-I trykfarver
-Som tørremiddel og adsorbent i form af silicagel
-Som et tilsætningsstof i cement
-Som kæledyrsand
-I isolatorer til mikroelektronik
-På termo-optiske afbrydere
Silicagel. KENPEI. Kilde: Wikimedia Commons.
I fødevareindustrien
Amorf silica er inkorporeret i en række fødevarer som en multifunktionel direkte ingrediens i forskellige fødevaretyper. Det bør ikke overstige 2% af den færdige mad.
F.eks. Tjener det som et antikalkningsmiddel (for at forhindre, at visse fødevarer klæber), som en stabilisator i produktionen af øl, som et anti-præcipitant, til at filtrere vin, øl og frugt- eller grøntsagssaft.
Udstyr til filtrering af vin med diatoméjord (SiO 2). Fabio Ingrosso. Kilde: Wikimedia Commons.
Det fungerer som et absorberende middel til væsker i nogle fødevarer og som en komponent af mikrokapsler til aromastofferolier.
Derudover amorfe SiO 2 påføres gennem en speciel proces på overfladen af plast af fødevarer emballageartikler, der virker som en barriere.
I den farmaceutiske industri
Det tilsættes som et anti-kagning, fortykning, geleringsmiddel og som et hjælpestof, det vil sige som et tabletterhjælpemiddel til forskellige lægemidler og vitaminer.
I kosmetik- og personlig plejeindustrien
Det bruges i et væld af produkter: i ansigtspulvere, øjenskygger, eyeliners, læbestifter, rødme, makeupfjerner, pulvere, mundpulver, hårfarver og blegemidler.
Også i olier og badesalte, skumbade, hånd- og kropscremer, fugtighedscreme, deodoranter, ansigtscremer eller masker (undtagen barbercremer), parfume, lotions og rensende cremer.
Også i nat fugtighedscremer, neglelak og maling, hudforfriskende lotioner, hårfarve, tandpasta, hårbalsam, solbrun gel og cremer.
I terapeutiske anvendelser
SiO 2 er til stede i bioaktive briller eller bioglas, hvis vigtigste egenskab er, at de kan reagere kemisk med det biologiske miljø, der omgiver dem, og danner en stærk og varig binding til levende væv.
Denne type materiale bruges til at fremstille knoglesubstitutter, såsom dem i ansigtet, som "stilladser", på hvilke knogleceller vil vokse. De har vist god biokompatibilitet med både knogler og blødt væv.
Disse bioglasser vil gøre det muligt at genvinde knogler fra ansigtet til mennesker, der har mistet dem ved et uheld eller sygdom.
Risici
Meget fine silicapartikler kan blive luftbårne og danne ikke-eksplosive støv. Men dette støv kan irritere huden og øjnene. Dets indånding forårsager irritation af luftvejene.
Derudover forårsager indånding af silicastøv langvarig progressiv skade på lungerne, kaldet silicose.
Referencer
- US National Library of Medicine. (2019). Siliciumdioxid. Gendannes fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avanceret uorganisk kemi. Fjerde udgave. John Wiley & sønner.
- Da Silva, MR et al. (2017). Grøn ekstraktionsteknikker. Silica-baserede sorbenter. I omfattende analytisk kemi. Gendannes fra sciencedirect.com.
- Ylänen, H. (redaktør). (2018). Bioaktive briller: Materialer, egenskaber og applikationer (Anden udgave). Elsevier. Gendannes fra books.google.co.ve.
- Windholz, M. et al. (redaktører) (1983) Merck-indekset. En encyklopædi af kemikalier, lægemidler og biologiske stoffer. Tiende udgave. Merck & CO., Inc.
- Mäkinen, J. og Suni, T. (2015). SOI-skiver af tyk film. I håndbog om siliciumbaseret MEMS-materialer og teknologier (anden udgave). Gendannes fra sciencedirect.com.
- Sirleto, L. et al. (2010). Termo-optiske afbrydere. Silicon nanokrystaller. Gendannes fra sciencedirect.com.