KISELOXID (SIO2): STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGAR, ERHÅLLANDE - FYSISK - 2025

Den kiseloxid är en oorganisk fast substans bildad genom bindning av en kiselatom och två syre. Dess kemiska formel är SiO ₂ . Denna naturliga förening kallas också kiseldioxid eller kiseldioxid.

SiO ₂ är det vanligaste mineralet i jordskorpan, eftersom sand består av kiseldioxid. Beroende på dess struktur kan kiseldioxid vara kristallint eller amorft. Det är olösligt i vatten, men upplöses i alkalier och HF-fluorvätesyra.

Sand är en källa till kiseldioxid SiO ₂ . ರವಿಮುಂ. Källa: Wikimedia Commons.

SiO ₂ finns också i strukturen för vissa växter, bakterier och svampar. Även i skelett av marina organismer. Förutom sand finns det också andra typer av stenar som är gjorda av kiseldioxid.

Kiseldioxid används ofta och uppfyller olika funktioner. Den vanligaste användningen är som filtermaterial för vätskor som oljor och petroleumprodukter, drycker som öl och vin, samt fruktjuicer.

Men det har många andra applikationer. En av de mest användbara och viktiga är tillverkningen av bioaktiva glasögon, som gör det möjligt att göra "byggnadsställningar" där benceller växer för att producera benstycken som saknas av misstag eller sjukdom.

Strukturera

Kiseldioxid SiO ₂ är en tre-atommolekyl, i vilken kiselatomen är bunden till två kovalent bundna syreatomer.

SiO _2- molekylens kemiska struktur . Grasso Luigi. Källa: Wikimedia Commons.

Strukturenheten för fast kiseldioxid som sådan är en tetrahedron där en kiselatom är omgiven av 4 syreatomer.

Strukturenhet av fast kiseldioxid: grå = kisel, röd = syre. Benjah-bmm27. Källa: Wikimedia Commons.

Tetrahedra binds samman genom att dela syreatomer från deras sammanhängande toppar.

Det är därför en kiselatom delar var och en av de fyra syreatomerna i hälften och detta förklarar förhållandet i föreningen av 1 kiselatom till 2 syreatomer (SiO ₂ ).

Tetrahedra delar oxygnen i SiO ₂ . Benjah-bmm27. Källa: Wikimedia Commons.

SiO ₂ föreningar är uppdelade i två grupper: kristallin kiseldioxid och amorf kiseldioxid.

Kristallina kiseldioxidföreningar har upprepande mönsterstrukturer av kisel och syre.

Kristallin kiseldioxid har upprepande enheter. Wersję rastrową wykonał użytkownik polskiego projektu wikipedii: Polimerek, Zwektoryzował: Krzysztof Zajączkowski. Källa: Wikimedia Commons.

All kiseldioxidkristall kan betraktas som en gigantisk molekyl där kristallgitteret är mycket starkt. Tetrahedra kan kopplas på olika sätt, vilket ger upphov till olika kristallina former.

I amorf kiseldioxid är strukturerna fästa slumpmässigt utan att följa ett definierat regelbundet mönster mellan molekylerna och dessa är i ett annat rumsligt förhållande med varandra.

I amorf kiseldioxid är bindningarna inte repetitiva eller enhetliga. Silica.svg: * Silica.jpg: sv: Användare: Jdrewittderivative work: Matt. Källa: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

-Kiseloxid

-Kiseldioxid

-Silica

-Kvarts

-Tridimita

-Christobalite

-Dioxosilane

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Färglös till grå fast.

Prov av ren SiO ₂ . LHcheM. Källa: Wikimedia Commons.

Molekylvikt

60,084 g / mol

Smältpunkt

1713 ºC

Kokpunkt

2230 ºC

Densitet

2,17-2,32 g / cm ³

löslighet

Olöslig i vatten. Amorf kiseldioxid är löslig i alkalier, särskilt om den är finfördelad. Löslig i fluorvätesyra HF.

Amorf kiseldioxid är mindre hydrofil, det vill säga mindre släkt med vatten än kristallint.

Kemiska egenskaper

SiO ₂ eller kiseldioxid är väsentligen inert för de flesta ämnen, det är väldigt lite reaktivt.

Resister attackera från klor Cl ₂ , brom Br ₂ , väte H ₂ och de flesta syror vid rumstemperatur eller något högre. Det attackeras av fluor F ₂ , fluorvätesyra HF och av alkalier såsom natriumkarbonat Na ₂ CO ₃ .

SiO ₂ kan kombineras med metallelement och oxider för att bilda silikater. Om kiseldioxid smälts med alkalimetallkarbonater vid cirka 1300 ° C erhålles alkalisilikat och CO ₂ utvecklas .

Det är inte brännbart. Den har låg värmeledningsförmåga.

Närvaro i naturen

Den huvudsakliga källan till kiseldioxid i naturen är sand.

SiO ₂ eller kiseldioxid är i form av tre kristallina sorter: kvarts (den mest stabila), tridymit och cristobalite. Amorfa former av kiseldioxid är agat, jaspis och onyx. Opal är en amorf hydratiserad kiseldioxid.

Det finns också den så kallade biogena kiseldioxiden, det vill säga den som genereras av levande organismer. Källor till denna typ av kiseldioxid är bakterier, svampar, kiselarter, havssvampar och växter.

De glänsande, hårda delarna av bambu och halm innehåller kiseldioxid, och skelettet hos vissa marina organismer har också en hög andel kiseldioxid; emellertid är de viktigaste diatomacejordarna.

Kiseljordar är geologiska produkter av förfallna encelliga organismer (alger).

Andra typer av naturlig kiseldioxid

I naturen finns det också följande sorter:

- Glashaltiga kiseldioxid som är vulkaniska glasögon

- Lechaterieliter som är naturliga glas som produceras genom fusion av kiselhaltigt material under påverkan av meteoriter

- Smält kiseldioxid som kiseldioxid upphettas till vätskefasen och kyls utan att låta den kristallisera

Erhållande

Kiseldioxid från sand fås direkt från stenbrott.

Sandbrott i Kalifornien. Ruff tuff grädde puff. Källa: Wikimedia Commons.

Diatomit eller kiselgur erhålls också på detta sätt med hjälp av grävmaskiner och liknande utrustning.

Amorf kiseldioxid framställs utgående från vattenhaltiga lösningar av alkalimetallsilikat (såsom natrium Na) genom neutralisering med syra, såsom svavelsyra H ₂ SO ₄ , saltsyra HCl eller koldioxid CO ₂ .

Om lösningens slutliga pH är neutralt eller alkaliskt erhålles utfällt kiseldioxid. Om pH är surt erhålles kiselgel.

Pyrogen kiseldioxid framställs genom förbränning av en flyktig kiselförening, vanligen kiseltetraklorid SiCl ₄ . Utfällt kiseldioxid erhålles från en vattenhaltig lösning av silikater till vilka syra tillsätts.

Kolloidal kiseldioxid är en stabil dispersion av partiklar av kolloidal storlek av amorf kiseldioxid i en vattenlösning.

tillämpningar

I olika applikationer

Kiseldioxid eller SiO ₂ har en mängd olika funktioner, till exempel fungerar det som ett slipmedel, absorberande, antikakning, fyllmedel, opacifierare och för att främja suspensionen av andra ämnen, bland många andra användningsmetoder.

Det används till exempel:

-I tillverkning av glas, keramik, eldfast material, slipmedel och vattenglas

-Färgning och rening av oljor och petroleumprodukter

-I gjutformar

-Et ett antikroppmedel för alla slags pulver

-Som defoamer

-Filtera vätskor som torra rengöringsmedel, poolvatten och kommunalt och industriellt avloppsvatten

-I tillverkning av värmeisolering, brandhämmande tegelstenar och brand- och syrafast material

-Som fyllmedel vid tillverkning av papper och kartong för att göra dem mer motståndskraftiga

-Som ett fyllmedel för färger för att förbättra deras flöde och färg

-I material för polering av metaller och trä, eftersom det ger slipmedel

-I kemiska analyslaboratorier i kromatografi och som ett absorberande medel

-Et ett antikakningsmedel i insekticidala och agrokemiska formler, för att hjälpa till att slipa vaxartade bekämpningsmedel och som bärare av den aktiva föreningen

-Som ett katalysatorstöd

-Som fyllmedel för att förstärka syntetiska gummin och gummin

-Som en bärare av vätskor i djurfoder

-I tryckfärger

-At torkmedel och adsorbent, i form av kiselgel

-Som tillsats i cement

-Som husdjurssand

-I isolatorer för mikroelektronik

-Om termo-optiska switchar

Silikagel. KENPEI. Källa: Wikimedia Commons.

Inom livsmedelsindustrin

Amorf kiseldioxid införlivas i en mängd livsmedelsprodukter som en multifunktionell direkt ingrediens i olika typer av livsmedel. Den får inte överstiga 2% av den färdiga maten.

Till exempel fungerar det som ett antikroppmedel (för att förhindra att vissa livsmedel fastnar), som en stabilisator i produktionen av öl, som ett anti-utfällningsmedel, för att filtrera vin, öl och frukt- eller grönsakssaft.

Utrustning för filtrering av vin med kiselgur (SiO ₂ ). Fabio Ingrosso. Källa: Wikimedia Commons.

Det fungerar som ett absorberande medel för vätskor i vissa livsmedel och en komponent av mikrokapslar för smaksättande oljor.

Dessutom kan den amorfa SiOa ₂ matas genom en speciell process på ytan av plasten för livsmedelsförpackningsartiklar, som agerar som en barriär.

Inom läkemedelsindustrin

Det tillsätts som ett antikroppsmedel, förtjockning, gelningsmedel och som hjälpämne, det vill säga som ett tabletteringshjälpmedel för olika läkemedel och vitaminer.

Inom kosmetika- och personlig vårdbranschen

Det används i en mängd produkter: i ansiktspulver, ögonskuggor, eyeliners, läppstift, rodnad, sminkborttagare, pulver, fotpulver, hårfärger och blekmedel.

Också i oljor och badsalter, skumbad, hand- och kroppskräm, fuktighetskräm, deodoranter, ansiktscremer eller masker (utom rakkrämer), parfymer, lotioner och rengöringskräm.

Även i nattfuktande krämer, nagellack och färger, hudförfriskande lotioner, hårfärger, tandkräm, hårbalsam, garvningsgeler och krämer.

I terapeutiska tillämpningar

SiO ₂ finns i bioaktiva glasögon eller bioglass vars huvudsakliga kännetecken är att de kan reagera kemiskt med den biologiska miljön som omger dem och bildar en stark och varaktig bindning med levande vävnad.

Denna typ av material används för att göra benersättningar som de i ansiktet, som "byggnadsställningar" på vilka bencellerna kommer att växa. De har visat bra biokompatibilitet med både ben och mjuka vävnader.

Dessa bioglasser kommer att göra det möjligt att återhämta ben från människor som har tappat dem av misstag eller sjukdom.

risker

Mycket fina kiseldioxidpartiklar kan bli luftburna och bilda icke-explosiva damm. Men detta damm kan irritera huden och ögonen. Dess inandning orsakar irritation i luftvägarna.

Dessutom orsakar inandning av kiseldioxid långvarig progressiv skada på lungorna, kallad silikos.

referenser

1. US National Library of Medicine. (2019). Kiseldioxid. Återställs från pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Cotton, F. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
3. Da Silva, MR et al. (2017). Gröna extraktionstekniker. Kiseldioxidbaserade sorbenter. I omfattande analytisk kemi. Återställs från sciencedirect.com.
4. Ylänen, H. (redaktör). (2018). Bioactive Glasses: Material, Properties and Applications (Second Edition). Elsevier. Återställs från books.google.co.ve.
5. Windholz, M. et al. (redaktörer) (1983) Merck Index. En encyklopedi av kemikalier, läkemedel och biologiska. Tionde upplagan. Merck & CO., Inc.
6. Mäkinen, J. och Suni, T. (2015). Tjockfilm SOI-skivor. I Handbook of Silicon Based MEMS Materials and Technologies (andra upplagan). Återställs från sciencedirect.com.
7. Sirleto, L. et al. (2010). Termo-optiska switchar. Kisel nanokristaller. Återställs från sciencedirect.com.