Silikon dioksit - Silicon dioxide

Silikon dioksit örneği.jpg
İsimler
IUPAC adı
Silikon dioksit
Diğer isimler
tanımlayıcılar
chebi
Kimyasal Örümcek
ECHA Bilgi Kartı 100.028.678 Bunu Vikiveri'de düzenleyin
AT Numarası
E numarası E551 (asitlik düzenleyiciler, ...)
200274
fıçı
silikon+dioksit
RTECS numarası
ÜNİİ
  • InChI=1S/O2Si/c1-3-2 KontrolY
    Anahtar: VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N KontrolY
Özellikler
SiO 2
Molar kütle 60.08 g/mol
Dış görünüş Şeffaf katı (Amorf) Beyaz/Beyazımsı Sarı (Toz/Kum)
Yoğunluk 2.648 (α-kuvars), 2.196 (amorf) g·cm -3
Erime noktası 1.713 °C (3.115 °F; 1.986 K) (amorf) ila
Kaynama noktası 2.950 °C (5.340 °F; 3.220 K)
-29,6 · 10 -6 cm 3 / mol
Termal iletkenlik 12 (|| c ekseni), 6,8 (⊥ c ekseni), 1,4 (am.) W/(m⋅K)
1.544 ( o ), 1.553 (e)
Tehlikeler
NFPA 704 (ateş elmas)
0
0
0
NIOSH (ABD sağlığa maruz kalma sınırları):
PEL (İzin Verilebilir )
TWA 20 mppcf (80 mg/m 3 /%SiO 2 ) (amorf)
REL (Önerilen)
TWA 6 mg / m 3 (şekilsiz),
Ca TWA 0,05 mg / m 3
IDLH (Acil tehlike)
3000 mg / m 3 (şekilsiz),
Ca [25 mg / m 3 (kristobalit, tridimit); 50 mg / m 3 (kuvars)]
Bağıntılı bileşikler
İlgili diyonlar
Karbon dioksit

Germanyum dioksit
Kalay dioksit
Kurşun dioksit

Bağıntılı bileşikler
silikon monoksit

silikon sülfür

Termokimya
Std molar
entropi
( S o 298 )
42 J·mol -1 ·K -1
Std
oluşum entalpisi
f H 298 )
-911 kJ·mol -1
Aksi belirtilmedikçe, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da).
☒n doğrulamak  ( nedir   ?) KontrolY☒n
Bilgi kutusu referansları

Silikon dioksit olarak da bilinir, silika , bir bir oksit ve silikon ile kimyasal formül Si O 2 en yaygın olarak doğada bulunan, kuvars ve çeşitli canlı organizmalarda. Dünyanın birçok yerinde silis kumun ana bileşenidir . Silika, çeşitli minerallerin bir bileşimi ve sentetik bir ürün olarak var olan, en karmaşık ve en bol bulunan malzeme ailelerinden biridir. Kayda değer örnekler arasında erimiş kuvars , füme silika , silika jel ve aerojeller bulunur . Yapısal malzemelerde, mikro elektronikte ( elektrik yalıtkanı olarak ) ve gıda ve ilaç endüstrilerinde bileşen olarak kullanılır.

Yapı

α-kuvarsta bulunan yapısal motif, ancak hemen hemen tüm silikon dioksit formlarında da bulunur.
Düşük basınçlı silikon dioksit için tipik alt birim
Bazı SiO 2 formları için kırılma indisi ve yoğunluk arasındaki ilişki

Silikatların çoğunda , silikon atomu, merkezi bir Si atomunu çevreleyen dört oksijen atomu ile tetrahedral koordinasyon gösterir ( bkz. 3-D Birim Hücre ). Böylece, renksiz bir 2 formlar 3-boyutlu ağ yapılı katı burada her silikon atomu kovalent 4 arası oksijen atomu aracılığı tetrahedral şekilde bağlanır. Bunun aksine, CO 2 lineer molekülüdür. Karbon ve silisyum dioksitlerinin tamamen farklı yapıları, Çift bağ kuralının bir tezahürüdür .

Kalıntı 2 birkaç sahip farklı kristal formları , ancak hemen hemen her zaman Si ve O. olarak yaklaşık aynı yerel yapıya sahip α-kuvars SiO bağ uzunluğu α-tridimit o aralığı 154-171 pm olarak ise 161 pm olan . Si-O-Si açısı ayrıca α-tridimitte 140° gibi düşük bir değer ile β-tridimitte 180°'ye kadar değişir. α-kuvarsta Si-O-Si açısı 144°'dir.

polimorfizm

Alfa kuvars katı SiO stabil formdur 2 oda sıcaklığında karıştırıldı. Yüksek sıcaklık mineralleri, kristobalit ve tridimit , kuvarsa göre hem daha düşük yoğunluklara hem de kırılma indislerine sahiptir. α-kuvarstan beta-kuvarsa dönüşüm 573 °C'de aniden gerçekleşir. Dönüşüme hacimde önemli bir değişiklik eşlik ettiğinden, bu sıcaklık sınırından geçen seramik veya kayaların kolayca kırılmasına neden olabilir. Yüksek basınçlı mineraller, seifertit , stishovite ve koezit , yine de, kuvarstan daha yüksek yoğunluklara ve kırılma indekslerine sahiptir. Stishovite, silikonun 6 koordinatlı olduğu rutil benzeri bir yapıya sahiptir . Sistovit yoğunluğu 4,287 g / cm 3 2.648 g / cm yoğunluğa sahip α-kuvars, düşük basınçlı formlarının yoğun için karşılaştıran, 3 . Yoğunluktaki fark, stishovitteki en kısa altı Si-O bağ uzunluğu (176 pm'lik dört Si-O bağ uzunluğu ve 181 pm'lik diğer ikisi) Si-O bağ uzunluğundan daha büyük olduğu için koordinasyondaki artışa atfedilebilir ( 161 pm) α-kuvars içinde. Koordinasyondaki değişiklik Si-O bağının iyonikliğini arttırır. Daha da önemlisi, bu standart parametrelerden herhangi bir sapma, amorf , camsı veya camsı bir katıya bir yaklaşımı temsil eden mikroyapısal farklılıklar veya varyasyonlar oluşturur .

Faujasit silika, bir polimorf elde edilir dealüminasyonu düşük sodyum, ultra-kararlı-Y ve zeolit birleştirilmiş asit ve ısıl işlem ile. Elde edilen ürün,% 99 silis içeren ve yüksek sahip kristalliğe ve spesifik yüzey alanı (800 m üzerinde 2 / g) eklenmiştir. Faujasit-silika çok yüksek termal ve asit stabilitesine sahiptir. Örneğin, konsantre hidroklorik asitte kaynatıldıktan sonra bile yüksek derecede uzun menzilli moleküler düzen veya kristallik sağlar .

Erimiş SiO 2

Erimiş silika , sıvı suda gözlemlenenlere benzer birkaç özel fiziksel özellik sergiler : negatif sıcaklık genleşmesi, ~5000 °C sıcaklıklarda maksimum yoğunluk ve minimum ısı kapasitesi. Yoğunluğu 2.08 g / cm azaltır 3 2.03 g / cm '1950 ° C de 3 , 2200 ° C de.

Moleküler SiO 2

Moleküler SiO 2 gibi lineer bir yapıya sahiptir CO
2
. Bir argon matrisinde silikon monoksit (SiO) ile oksijenin birleştirilmesiyle üretilmiştir . Dimerik silikon dioksit (SiO 2 ) 2 O reaksiyona sokulması ile elde edilmiş 2 matris izole dimerik silikon monoksit (Si 2 O 2 ). Dimerik silikon dioksitte, Si-O-Si açısı 94° ve bağ uzunluğu 164.6 pm olan silikon atomları arasında köprü oluşturan iki oksijen atomu vardır ve terminal Si-O bağ uzunluğu 150,2 pm'dir. Si-O bağ uzunluğu 148,3 pm'dir ve bu, a-kuvarstaki 161 pm'lik uzunlukla karşılaştırılır. Bağ enerjisinin 621,7 kJ/mol olduğu tahmin edilmektedir.

Doğal oluşum

jeoloji

Si O 2 doğada en yaygın olarak yerkabuğunun kütlece %10'undan fazlasını oluşturan kuvars olarak bulunur . Kuvars, Dünya yüzeyinde kararlı olan tek silika polimorfudur. Çarpma yapıları çevresinde yüksek basınç formlarının yarı kararlı oluşumları koezit ve stishovit bulunmuştur ve ultra yüksek basınçlı metamorfizma sırasında oluşan eklojitlerle ilişkilendirilmiştir . Yüksek sıcaklıklı tridimit ve kristobalit formları, silika bakımından zengin volkanik kayalardan bilinmektedir . Dünyanın birçok yerinde silis kumun ana bileşenidir .

Biyoloji

Az çözünür olmasına rağmen silika, pirinç gibi birçok bitkide bulunur . Yüksek silika fitolit içeriğine sahip bitki materyalleri , çiğneme böceklerinden toynaklılara kadar otlayan hayvanlar için önemli görünmektedir . Silika diş aşınmasını hızlandırır ve otçullar tarafından sıklıkla yenen bitkilerde yüksek seviyelerde silika, yırtıcı hayvanlara karşı bir savunma mekanizması olarak gelişmiş olabilir.

Silika ayrıca, örneğin filtrasyonda ve çimento ve beton üretiminde tamamlayıcı çimentolu malzeme (SCM) olarak kullanılan pirinç kabuğu külünün birincil bileşenidir .

Bir milyar yıldan fazla bir süredir, biyolojik dünyada hücrelerde ve hücrelerde silisleşme yaygın olmuştur. Modern dünyada bakterilerde, tek hücreli organizmalarda, bitkilerde ve hayvanlarda (omurgasızlar ve omurgalılar) oluşur. Öne çıkan örnekler şunları içerir:

Fizyolojik ortamda oluşan kristal mineraller genellikle olağanüstü fiziksel özellikler (örneğin, güç, sertlik, kırılma tokluğu) gösterir ve bir dizi ölçek üzerinde mikroyapısal düzen sergileyen hiyerarşik yapılar oluşturma eğilimindedir. Mineraller, silikon açısından yetersiz doygun bir ortamdan ve nötr pH ve düşük sıcaklık (0-40 °C) koşulları altında kristalize edilir.

Silikanın hayvanların beslenmesinde hangi açılardan önemli olduğu belirsizdir . Bu araştırma alanı zorludur çünkü silika her yerde bulunur ve çoğu durumda sadece eser miktarlarda çözünür. Yine de, kesinlikle canlı vücutta meydana gelir ve araştırma amacıyla silika içermeyen kontroller oluşturma zorluğunu yaratır. Bu, mevcut silikanın ne zaman işlevsel yararlı etkilere sahip olduğundan ve ne zaman varlığının tesadüfi, hatta zararlı olduğundan emin olmayı zorlaştırır. Mevcut fikir birliği, birçok bağ dokusunun büyümesi, gücü ve yönetiminde kesinlikle önemli göründüğü yönündedir. Bu sadece kemik ve diş gibi sert bağ dokuları için değil, muhtemelen hücre altı enzim içeren yapıların biyokimyası için de geçerlidir.

kullanır

Yapısal kullanım

Silikon dioksitin (kum) ticari kullanımının yaklaşık %95'i inşaat sektöründe, örneğin beton üretimi ( Portland çimentosu betonu ) için gerçekleşmektedir.

İstenen parçacık boyutu ve şekli ve istenen kil ve diğer mineral içeriğine sahip belirli silis kumu tortuları , metalik ürünlerin kum dökümü için önemliydi . Silikanın yüksek erime noktası, demir döküm gibi uygulamalarda kullanılmasını sağlar; modern kum dökümü bazen başka nedenlerle diğer mineralleri kullanır.

Kristal silika, sıkı petrol ve şeyl gazı içeren oluşumların hidrolik kırılmasında kullanılır .

Cam ve silikonun öncüsü

Silika, çoğu camın üretiminde birincil bileşendir . Diğer mineraller silika ile eritildiğinden Donma Noktası Depresyonu prensibi karışımın erime noktasını düşürür ve akışkanlığı arttırır. Cam geçiş saf SiO sıcaklığı 2 SiO erimiş silikon dioksit zaman 1475 K yaklaşık 2 hızlı bir şekilde soğutulur, bu kristalleşmemekte, ancak, bir cam olarak katılaşır. Bu nedenle, çoğu seramik sır , ana bileşen olarak silika içerir.

Camdaki silisyum ve oksijenin yapısal geometrisi, kuvars ve silisyumun ve oksijenin düzenli dörtyüzlü oksijen merkezleriyle çevrelenmiş diğer birçok kristalin formlarındakine benzer. Cam ve kristal formlar arasındaki fark, tetrahedral birimlerin bağlanabilirliğinden kaynaklanır: Camsı ağ düzeninde uzun menzilli periyodiklik olmamasına rağmen, Si02 bağ uzunluğunun çok ötesinde uzunluk ölçeklerinde kalır. Bu sıralamaya bir örnek, 6 tetrahedralı halkalar oluşturma tercihidir.

Çoğunluğu fiber optik için telekomünikasyon aynı zamanda, silika yapılır. Çanak çömlek , çömlek ve porselen gibi birçok seramik için birincil hammaddedir .

Silikon dioksit, temel silikon üretmek için kullanılır . Proses, bir elektrik ark ocağında karbotermik indirgemeyi içerir :

füme silika

Füme silika aynı zamanda pirojenik silika olarak da bilinen, yanma hazırlanır trietilamonyum 4 SiO bir "duman" üretilmesi için bir oksijen açısından zengin hidrojen alevde 2 .

Ayrıca kuvars kumunun 3000 °C elektrik arkında buharlaştırılmasıyla da üretilebilir. Her iki işlem dallı zincirlere benzeyen üç boyutlu ikincil partiküllerin yığıntı üçüncül tanecikler halinde, son derece düşük bir kütle yoğunluğuna sahip, beyaz bir toz (0,03-0,15 g / cm, kaynaşık amorf silisin mikroskobik damlacıklar neden 3 ) ve böylece yüksek yüzey alanlı . Parçacıklar, bir tiksotropik koyulaştırıcı madde veya bir topaklanma önleyici madde olarak işlev görür ve onları su veya organik sıvı uygulamaları için hidrofilik veya hidrofobik hale getirmek üzere işlenebilir.

Maksimum 380 m 2 /g yüzey alanına sahip üretilmiş füme silika

Silika dumanı , silikon ve ferrosilikon alaşım üretiminin bir yan ürünü olarak toplanan ultra ince bir tozdur . Pirojenik ürünün dallanması olmadan ortalama partikül çapı 150 nm olan amorf (kristal olmayan) küresel partiküllerden oluşur . Ana kullanım, yüksek performanslı beton için puzolanik malzemedir. Füme silika nanopartiküller, asfalt bağlayıcılarda yaşlanmayı önleyici bir madde olarak başarıyla kullanılabilir.

Gıda, kozmetik ve ilaç uygulamaları

Kolloidal, çökeltilmiş veya pirojenik dumanlı silika, gıda üretiminde yaygın bir katkı maddesidir. Baharatlar ve süt ürünü olmayan kahve kreması gibi toz gıdalarda veya farmasötik tabletler halinde oluşturulacak tozlarda öncelikle bir akış veya topaklanma önleyici madde olarak kullanılır . Higroskopik uygulamalarda suyu adsorbe edebilir . Kolloidal silika , E numarası referansı E551 ile şarap, bira ve meyve suyu için inceltme maddesi olarak kullanılır .

Kozmetikte silika, ışığı yayma özellikleri ve doğal emiciliği için yararlıdır.

Mayınlı bir ürün olan diyatomlu toprak , yüzyıllardır gıda ve kozmetikte kullanılmaktadır. Mikroskobik diatomların silika kabuklarından oluşur ; daha az işlenmiş bir formda "diş tozu" olarak satıldı. Diş macununda sert aşındırıcı olarak üretilen veya çıkarılan hidratlı silika kullanılır .

yarı iletkenler

Silikon dioksit, yarı iletken teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

  • birincil pasivasyon için (doğrudan yarı iletken yüzeyinde),
  • MOS teknolojisinde orijinal bir kapı dielektrik olarak. Günümüzde ölçekleme (MOS transistörünün kapı uzunluğunun boyutu) 10 nm'nin altına düştüğünde, silikon dioksit, silikon dioksit ile karşılaştırıldığında daha yüksek dielektrik sabiti olan hafniyum oksit veya benzeri gibi diğer dielektrik malzemelerle değiştirildiğinde,
  • metal (kablolama) katmanları (bazen 8-10'a kadar) bağlantı elemanları arasında bir dielektrik katman olarak ve
  • ikinci bir pasivasyon katmanı olarak (yarı iletken elemanları ve metalizasyon katmanlarını korumak için) bugün tipik olarak silikon nitrür gibi diğer bazı dielektriklerle katmanlanmıştır .

Silikon dioksit, doğal bir silikon oksit olduğundan, Galyum arsenit veya İndiyum fosfit gibi diğer yarı iletkenlere kıyasla daha yaygın olarak kullanılır .

Silikon dioksit, silikon yarı iletken bir yüzey üzerinde büyütülebilir . Silikon oksit katmanları, difüzyon işlemleri sırasında silikon yüzeyleri koruyabilir ve difüzyon maskeleme için kullanılabilir.

Yüzey pasivasyonu , yarı iletken bir yüzeyin hareketsiz hale getirilmesi ve hava veya kristalin yüzeyi veya kenarı ile temas halinde olan diğer malzemelerle etkileşimin bir sonucu olarak yarı iletken özelliklerini değiştirmemesi işlemidir. Termal olarak büyütülmüş bir silikon dioksit tabakasının oluşumu , silikon yüzeyindeki elektronik durumların konsantrasyonunu büyük ölçüde azaltır . SiO 2 filmleri p-n bağlantılarının elektriksel özelliklerini korur ve bu elektriksel özelliklerin gazlı ortam ortamı tarafından bozulmasını önler. Silikon yüzeyleri elektriksel olarak stabilize etmek için silikon oksit katmanları kullanılabilir. Yüzey pasifleştirme işlemi, elektriğin aşağıdaki iletken silikona güvenilir bir şekilde nüfuz edebilmesi için bir silikon levhanın yalıtkan bir silikon oksit tabakasıyla kaplanmasını içeren önemli bir yarı iletken cihaz imalat yöntemidir . Bir silikon levhanın üzerinde bir silikon dioksit tabakasının büyütülmesi, aksi takdirde elektriğin yarı iletken tabakaya ulaşmasını engelleyen yüzey durumlarının üstesinden gelmesini sağlar .

Termal oksidasyon (silikon dioksit) ile silikon yüzey pasivasyonu süreci , yarı iletken endüstrisi için kritik öneme sahiptir . Metal oksit yarı iletken alan etkili transistörler (MOSFET'ler) ve silikon entegre devre yongaları ( düzlemsel işlemle ) üretmek için yaygın olarak kullanılır .

Başka

Köpük kesici bileşen olarak hidrofobik silika kullanılır .

Refrakter olarak kapasitesinde , yüksek sıcaklıkta termal koruma kumaşı olarak lif formunda faydalıdır .

Silika, kaotropların varlığında nükleik asitlere bağlanma kabiliyeti nedeniyle DNA ve RNA'nın ekstraksiyonunda kullanılır .

Stardust uzay aracında dünya dışı parçacıkları toplamak için silika aerojel kullanıldı .

Saf silika (silikon dioksit), erimiş kuvars olarak gerçek erime noktası olmayan bir cama soğutulduğunda, cam elyafı için cam elyafı olarak kullanılabilir.

Üretme

Silikon dioksit çoğunlukla kum madenciliği ve kuvarsın saflaştırılması dahil madencilikle elde edilir . Kuvars birçok amaç için uygundur, daha saf veya daha uygun (örneğin daha reaktif veya ince taneli) bir ürün yapmak için kimyasal işleme gereklidir.

çökeltilmiş silika

Çökeltilmiş silika veya amorf silika, sodyum silikat çözeltilerinin asitleştirilmesiyle üretilir . Jelatinimsi çökelti veya silika jel , önce yıkanır ve ardından renksiz mikro gözenekli silika üretmek için kurutulur. Bir trisilikat ve sülfürik asit içeren idealleştirilmiş denklem :

Bu şekilde yaklaşık bir milyar kilogram/yıl (1999) silika üretildi, esas olarak polimer kompozitler - lastikler ve ayakkabı tabanları için kullanım için.

mikroçiplerde

İnce silika filmleri, termal oksidasyon yoluyla silikon gofretler üzerinde kendiliğinden büyür ve yaklaşık 1 nm veya 10 A'lik çok sığ bir doğal oksit tabakası üretir . Daha yüksek sıcaklıklar ve alternatif ortamlar 600 ve 1200 ° C arasındaki sıcaklıklarda, örneğin, silikon üzerinde silikon dioksit iyi kontrol tabakalar büyümek için kullanılır, sözde kuru oksidasyonu kullanılarak , O 2

veya H 2 O ile ıslak oksidasyon .

Doğal oksit tabakası, yüksek kimyasal kararlılığa sahip elektrik yalıtkanı görevi gördüğü mikro elektronikte faydalıdır . Silikonu koruyabilir, şarjı depolayabilir, akımı bloke edebilir ve hatta akım akışını sınırlamak için kontrollü bir yol görevi görebilir.

Laboratuvar veya özel yöntemler

Organosilisyum bileşiklerinden

Silikon dioksite giden birçok yol, örneğin HMDSO, TEOS gibi bir organosilikon bileşiği ile başlar. Silika sentezi, tetraetil ortosilikat (TEOS) kullanılarak aşağıda gösterilmektedir . TEOS'u 680–730 °C'de ısıtmak oksitle sonuçlanır:

Benzer şekilde TEOS 400 °C civarında yanar:

TEOS , sözde sol-jel işlemi yoluyla hidrolize uğrar . Reaksiyonun seyri ve ürünün doğası katalizörlerden etkilenir, ancak idealleştirilmiş denklem şöyledir:

Diğer yöntemler. Diğer metodlar

Oldukça kararlı olan silikon dioksit, birçok yöntemden ortaya çıkar. Kavramsal olarak basit, ancak pratik değeri çok az olan silanın yanması silikon dioksit verir. Bu reaksiyon metan gazının yanmasına benzer:

Bununla birlikte silandan kristal yüzey üzerine silisyum dioksitin kimyasal buhar birikimi , 200-500 °C'de taşıyıcı gaz olarak nitrojen kullanılarak kullanılmıştır .

kimyasal reaksiyonlar

Silika, karbon ile indirgenerek silisyuma dönüştürülür.

Silikon dioksit ile reaksiyona girer Flor SIF oluşturmak için 4 ve O 2 başka halojen gazları ise (Cl 2 , Br 2 , I 2 ), esas olarak reaktif değildir.

Silikon dioksitin çoğu formu ( önemli derecede reaksiyona girmeyen stishovit hariç ) hidroflorik asit (HF) tarafından heksaflorosilisik asit üretmek için saldırıya uğrar :

HF, yarı iletken endüstrisinde silikon dioksiti çıkarmak veya modellemek için kullanılır.

Normal koşullar altında, silikon çoğu asitle reaksiyona girmez, ancak hidroflorik asit tarafından çözülür.

Silisyum, silikatlar vermek üzere sulu sodyum hidroksit gibi bazlar tarafından saldırıya uğrar.

Silikon dioksit , belirli koşullar altında bazlarla reaksiyona girebilen bir Lux-Flood asidi gibi davranır . Hidrojen içermediğinden, hidratlanmamış silika, doğrudan bir Brønsted-Lowry asidi olarak hareket edemez . Silikon dioksit sadece zayıf suda çözünür düşük ya da nötr olsa da pH (tipik olarak, 2 x 10 -4 M için kuvars 10'a kadar -3 M için Kriptokristalin kalkedondan ), kuvvetli bazlar cam ile reaksiyona giren ve kolayca çözülür. Bu nedenle, şişe kapağının sıkışmasını önlemek, alıcının bütünlüğünü korumak ve silikat anyonları tarafından istenmeyen kontaminasyonu önlemek için güçlü bazlar plastik şişelerde saklanmalıdır.

Silikon dioksit, bu idealleştirilmiş denklemde açıklandığı gibi, sıcak konsantre alkali veya kaynaşmış hidroksit içinde çözülür:

Silikon dioksit, bazik metal oksitleri (örn. sodyum oksit , potasyum oksit , kurşun(II) oksit , çinko oksit veya oksit karışımları ) nötralize ederek silikadaki Si-O-Si bağları art arda kırıldığından silikatlar ve camlar oluşturur . Bir örnek olarak, sodyum oksit ve SiO Reaksiyon 2 sodyum üretebilir ortosilikat reaktiflerin oranlarda bağlıdır, sodyum silikat, ve gözlük:

.

Bu tür camların örnekleri, örneğin soda-kireç camı , borosilikat camı , kurşun camı gibi ticari öneme sahiptir . Bu camlarda silika ağ oluşturucu veya kafes oluşturucu olarak adlandırılır. Reaksiyon ayrıca yüksek fırınlarda kalsiyum oksit ile nötralizasyon yoluyla cevherdeki kum safsızlıklarını gidermek ve kalsiyum silikat cürufu oluşturmak için kullanılır .

Demet fiber optik , yüksek saflıkta silika oluşan

Isıtılmış Silikon dioksit reaksiyona girerek , geri akış altında dınitrojen ile etilen glikol ve bir alkali metal baz yüksek reaktif üretmek için pentacoordinate yeni silikon bileşiklerinin çeşitli erişim sağlayan silikatlar. Silikatlar, metanol hariç tüm polar çözücülerde esasen çözünmezler .

Silikon dioksit, SiO üretmek için yüksek sıcaklıklarda elementel silikon ile reaksiyona girer:

Su çözünürlüğü

Silisyum dioksitin sudaki çözünürlüğü büyük ölçüde kristal formuna bağlıdır ve silika için kuvarstan üç-dört kat daha fazladır; sıcaklığın bir fonksiyonu olarak, 340 °C civarında zirve yapar. Bu özellik, doğal kuvarsın üstte daha soğuk olan bir basınçlı kapta aşırı ısıtılmış suda çözüldüğü hidrotermal bir işlemde tekli kuvars kristallerini büyütmek için kullanılır. 0,5–1 kg'lık kristaller 1-2 ay boyunca yetiştirilebilir. Bu kristaller, elektronik uygulamalarda kullanım için çok saf kuvars kaynağıdır.

Sağlık etkileri

Ticari cam üretimi için ana hammadde olarak kuvars kumu (silika)

Silika oral yoldan, bir ile esas olarak toksik olmayan LD 50 5000 mg / kg (5 g / kg). 15 yıl boyunca denekleri izleyen 2008 tarihli bir araştırma, sudaki daha yüksek silika seviyelerinin demans riskini azalttığını ortaya çıkardı . İçme suyundaki 10 mg/gün silika artışı, bunama riskinin %11 azalmasıyla ilişkilendirildi.

İnce bölünmüş kristal silika tozunun solunması , toz akciğerlere yerleşip dokuyu sürekli olarak tahriş ederek akciğer kapasitelerini azaltacağından silikoz , bronşit veya akciğer kanserine yol açabilir . İnce silika parçacıkları yeterince büyük miktarlarda solunduğunda (mesela mesleki maruziyet yoluyla), genel popülasyonda beklenen oranlara kıyasla lupus ve romatoid artrit gibi sistemik otoimmün hastalık riskini artırır .

İş tehlikesi

Silika, kumlama yapan veya toz kristal silika içeren ürünlerle çalışan kişiler için mesleki bir tehlikedir . Dumanlı silika gibi amorf silika, bazı durumlarda geri dönüşü olmayan akciğer hasarına neden olabilir, ancak silikoz gelişimi ile ilişkili değildir. Çocuklar, her yaştaki astımlılar, alerjisi olanlar ve yaşlılar (tümü akciğer kapasitesi azalmıştır ) daha kısa sürede etkilenebilir.

Kristal silika, taş tezgahlarla çalışanlar için mesleki bir tehlikedir , çünkü tezgahın kesilmesi ve takılması işlemi büyük miktarlarda havada taşınan silika oluşturur. Hidrolik kırmada kullanılan kristal silika , işçiler için sağlık açısından tehlike arz eder.

patofizyoloji

Vücutta kristal silika partikülleri klinik olarak ilgili periyotlarda çözülmez. Akciğerlerdeki silika kristalleri, makrofajlar ve dendritik hücreler içindeki NLRP3 inflamatuarını aktive edebilir ve böylece bağışıklık sisteminde oldukça proinflamatuar bir sitokin olan interlökin üretimine neden olabilir .

Düzenleme

Silika maruziyetini 'silikoz tehlikesi ile ilgili olarak' kısıtlayan düzenlemeler, bunların yalnızca hem kristal hem de toz oluşturan silika ile ilgili olduğunu belirtir.

2013 yılında, Amerika Mesleki Güvenlik ve Sağlık Dairesi 50 maruz kalma sınırı azalır ug / m 3 havanın. 2013'ten önce 100 µg/m 3'e ve inşaat işçilerinde 250 µg/m 3'e bile izin veriyordu . 2013'te OSHA, maruz kalma sınırını kısıtlamanın yanı sıra kristalin silikaya maruz kalmayı azaltmak için kırık kuyuların "yeşil tamamlanmasını" da gerektirdi.

kristal formlar

Kalıntı 2 , daha çok hemen hemen herhangi bir malzeme yerine, bir çok kristal halinde biçimlerinde mevcuttur. Bu formlara polimorflar denir .

SiO 2'nin kristal formları
Biçim Kristal simetri
Pearson sembolü , grup No.
ρ
g / cm 3
Notlar Yapı
α-kuvars eşkenar dörtgen (üç açılı)
HP9, P3 1 21 No.152
2.648 Tek tek kristalleri optik olarak aktif yapan sarmal zincirler; α-kuvars, 846 K'da β-kuvarsa dönüşür A-kuvars.png
β-kuvars altıgen
hP18, P6 2 22, No. 180
2.533 α-kuvars ile yakından ilgilidir (Si-O-Si açısı 155° ile) ve optik olarak aktiftir; β-kuvars, 1140 K'da β-tridimit'e dönüşür B-kuvars.png
a-tridimit ortorombik
oS24, C222 1 , No.20
2.265 Normal basınç altında yarı kararlı form A-tridimit.png
β-tridimit altıgen
hP12, P6 3 /mmc, No. 194
α-tridimit ile yakından ilgili; β-tridimit, 2010 K'da β-kristobalite dönüşür B-tridimit.png
α-kristobalit dörtgen
tP12, P4 1 2 1 2, No.92
2.334 Normal basınç altında yarı kararlı form A-cristobalite.png
β-kristobalit kübik
cF104, Fd 3 m, No.227
α-kristobalit ile yakından ilgili; 1978 K'da erir B-cristobalite.png
keatit dörtgen
tP36, P4 1 2 1 2, No.92
3.011 Si 5 O 10 , Si 4 O 8 , Si 8 O 16 halkaları; 600–900 K ve 40–400 MPa'da camsı silika ve alkaliden sentezlenir Keatit.png
moganit monoklinik
mS46, C2/c, No.15
Si 4 O 8 ve Si 6 O 12 halkaları Moganit.png
koezit monoklinik
mS48, C2/c, No.15
2.911 Si 4 O 8 Si 8 O 16 halkalar; 900 K ve 3-3,5 GPa Coesite.png
stishovit dörtgen
tP6, P4 2 /mnm, No.136
4.287 Silikanın en yoğun (seifertit ile birlikte) polimorflarından biri; 6 kat koordineli Si ile rutil benzeri; 7.5–8.5 GPa Stishovite.png
seifertit ortorombik
oP, Pbcn
4.294 Silikanın en yoğun (stishovite ile birlikte) polimorflarından biri; 40 GPa üzerindeki basınçlarda üretilir. SeifertiteStructure.png
melanoflojit kübik (cP*, P4 2 32, No.208) veya dörtgen (P4 2 /nbc) 2.04 Si 5 O 10 , Si 6 O 12 halkaları; arayer boşluklarında her zaman hidrokarbonlarla birlikte bulunan mineral - bir klatrasil (silika klatrat ) MelanophlogiteStucture.png
lifli
W-silika
ortorombik
oI12, Ibam, No.72
1.97 Kenar paylaşım zincirlerinden oluşan SiS 2 gibi ~1700 K'de erir SiS2typeSilica.png
2D silika altıgen Levha benzeri iki katmanlı yapı 2D silika yapısı.png

Emniyet

İnce bölünmüş kristal silikanın solunması akciğer dokusunda şiddetli iltihaplanmaya , silikoza , bronşit , akciğer kanserine ve lupus ve romatoid artrit gibi sistemik otoimmün hastalıklara yol açabilir . Amorf silikon dioksitin yüksek dozlarda solunması , tüm etkilerin iyileştiği kalıcı olmayan kısa süreli iltihaplanmaya yol açar.

Diğer isimler

Bu genişletilmiş liste, silikon dioksit için eşanlamlıları sıralar; tüm bu değerler tek bir kaynaktan; kaynaktaki değerler büyük harfle sunuldu.

  • CAS 112945-52-5
  • Asitcel
  • aerosil
  • Amorf silika tozu
  • aquafil
  • KABİN-O-GRIP II
  • KABİN-O-SIL
  • KABİN-O-SPERSE
  • Katalog
  • kolloidal silika
  • kolloidal silikon dioksit
  • dikalit
  • DRI-DIE İnsektisit 67
  • FLO-GARD
  • fosil unu
  • füme silika
  • füme silikon dioksit
  • HI-SEL
  • LO-VEL
  • Ludoks
  • Nalkoag
  • Nyacol
  • Santocel
  • silika
  • silika aerojel
  • Silika, amorf
  • silisik anhidrit
  • silikil
  • sentetik amorf silika
  • vulkasil

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar