Kiseloxid (SiO2) struktur, egenskaper, användningsområden, produktion

1415
Robert Johnston

De kiseloxid Det är ett oorganiskt fast ämne som bildas genom förening av en kiselatom och två syre. Dess kemiska formel är SiOtvå. Denna naturliga förening kallas också kiseldioxid eller kiseldioxid..

SiOtvå Det 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 löser sig i alkalier och i fluorvätesyra HF.

Sand är en källa till kiseldioxid SiOtvå. ರವಿಮುಂ [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]. Källa: Wikimedia Commons.

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

Kiseldioxid används ofta och uppfyller en mängd olika funktioner. Den mest utbredda användningen är som ett filtermaterial för vätskor såsom oljor och petroleumprodukter, drycker som öl och vin samt fruktjuicer..

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

Artikelindex

  • 1 Struktur
  • 2 Nomenklatur
  • 3 fastigheter
    • 3.1 Fysiskt tillstånd
    • 3.2 Molekylvikt
    • 3.3 Smältpunkt
    • 3.4 Kokpunkt
    • 3.5 Densitet
    • 3.6 Löslighet
    • 3.7 Kemiska egenskaper
  • 4 Närvaro i naturen
    • 4.1 Andra typer av naturlig kiseldioxid
  • 5 Skaffa
  • 6 användningsområden
    • 6.1 I olika applikationer
    • 6.2 Inom livsmedelsindustrin
    • 6.3 Inom läkemedelsindustrin
    • 6.4 Inom kosmetika- och personlig vårdindustrin
    • 6.5 I terapeutiska tillämpningar
  • 7 risker
  • 8 Referenser

Strukturera

Kiseldioxid SiOtvå är en molekyl med tre atomer, i vilka kiselatomen är bunden till två syreatomer med kovalenta bindningar.

Kemisk struktur av SiO-molekylentvå. Grasso Luigi [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]. Källa: Wikimedia Commons.

Den strukturella enheten av fast kiseldioxid som sådan är en tetraeder där en kiselatom omges av 4 syreatomer.

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

Tetrahedra sammanfogas genom att dela syreatomerna i deras angränsande hörn.

Det är därför en kiselatom delar var och en av de 4 syreatomerna i hälften och detta förklarar förhållandet i föreningen av 1 kiselatom till 2 syreatomer (SiOtvå).

Tetrahedra delar oxygener i SiOtvå. Benjah-bmm27 [Allmän domän]. Källa: Wikimedia Commons.

SiO-föreningartvå är indelade i två grupper: kristallin kiseldioxid och amorf kiseldioxid.

Kristallina kiseldioxidföreningar har upprepade mönsterstrukturer av kisel och syre.

Kristallin kiseldioxid har upprepande enheter. Wersję rastrową wykonał użytkownik polskiego projektu wikipedii: Polimerek, Zwektoryzował: Krzysztof Zajączkowski [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)]. Källa: Wikimedia Commons.

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

I amorf kiseldioxid fästs strukturerna slumpmässigt utan att följa ett definierat regelbundet mönster mellan molekylerna och dessa har ett annat rumsligt förhållande till varandra..

I amorf kiseldioxid är bindningarna inte repetitiva eller enhetliga. Silica.svg: * Silica.jpg: sv: Användare: Jdrewittderivativt arbete: Matt [Public domain]. Källa: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

-Kiseloxid

-Kiseldioxid

-Kiseldioxid

-Kvarts

-Tridymite

-Cristobalita

-Dioxosilan

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Färglös till grå fast.

SiO-provtvå ren. LHcheM [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]. Källa: Wikimedia Commons.

Molekylvikt

60,084 g / mol

Smältpunkt

1713 ºC

Kokpunkt

2230 ºC

Densitet

2,17-2,32 g / cm3

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 relaterad till vatten än kristallin.

Kemiska egenskaper

SiOtvå o Kiseldioxid är i huvudsak inert mot de flesta ämnen, det är väldigt lite reaktivt.

Motstår attacken av klor Cltvå, brom Brtvå, väte Htvå och från de flesta syror vid rumstemperatur eller något högre. Det attackeras av fluor Ftvå, fluorvätesyra HF och alkalier såsom natriumkarbonat NatvåCO3.

SiOtvå Det kan kombineras med metalliska element och oxider för att bilda silikater. Om kiseldioxid smälts samman med alkalimetallkarbonater vid cirka 1300 ° C erhålls alkalisilikater och CO frisätts.två.

Det är inte brännbart. Har låg värmeledningsförmåga.

Närvaro i naturen

Den viktigaste källan till kiseldioxid i naturen är sand.

SiOtvå eller kiseldioxid har formen av tre kristallina sorter: kvarts (den mest stabila), tridymit och cristobalit. 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, kiselalger, havssvampar och växter.

De glänsande, hårda delarna av bambu och halm innehåller kiseldioxid, och skelett från vissa marina organismer har också en hög andel kiseldioxid; det viktigaste är emellertid kiselgur.

Diatomaceous earths är geologiska produkter från förfallna encelliga organismer (alger).

Andra typer av naturlig kiseldioxid

I naturen finns också följande sorter:

- Glasögon som är vulkaniska glasögon

- Lechaterieliterna är naturliga glasögon 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 erhålls direkt från stenbrott.

Sandbrott i Kalifornien. Rufftuffkrämpuff [CC0]. Källa: Wikimedia Commons.

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

Amorf kiseldioxid framställs av vattenlösningar av alkalimetallsilikat (såsom natrium-Na) genom neutralisering med syra, såsom svavelsyra HtvåSW4, saltsyra HCl eller koldioxid COtvå.

Om lösningens slutliga pH är neutralt eller alkaliskt erhålls utfälld kiseldioxid. Om pH är surt erhålls kiselgel.

Rökad kiseldioxid framställs genom förbränning av en flyktig kiselförening, vanligtvis kiseltetraklorid SiCl4. Utfällt kiseldioxid erhålls från en vattenlösning av silikater till vilken syra tillsätts.

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

Applikationer

I olika applikationer

Kiseldioxid eller SiOtvå Den har en mängd olika funktioner, till exempel fungerar den som ett slipande, absorberande, antiklumpningsmedel, fyllmedel, opacifier och för att främja suspensionen av andra ämnen, bland många andra användningsmetoder..

Den används till exempel:

-Vid tillverkning av glas, keramik, eldfasta material, slipmedel och vattenglas

-Missfärgning och rening av oljor och petroleumprodukter

-I gjutformar

-Som ett antiklumpmedel för pulver av alla slag

-Som en skumdämpare

-För filtrering av vätskor som kemtvättmedel, poolvatten och kommunalt och industriellt avloppsvatten

-Vid tillverkning av värmeisolering, brandhämmande tegelstenar och brand- och syrabeständiga förpackningsmaterial

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

-Som färgfyllmedel för att förbättra flöde och färg

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

-I laboratorier för kemisk analys i kromatografi och som ett absorberande ämne

-Som ett antiklumpmedel i insektsmedel och agrokemiska formler, för att hjälpa till att mala upp vaxartade bekämpningsmedel och som bärare av den aktiva föreningen

-Som ett katalysatorstöd

-Som fyllmedel för att förstärka syntetiskt gummi och gummi

-Som en flytande bärare i djurfoder

-I tryckfärger

-Som torkmedel och adsorbent i form av kiselgel

-Som tillsats i cement

-Som husdjurskull

-I isolatorer för mikroelektronik

-På termo-optiska omkopplare

Silikagel. KENPEI [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]. Källa: Wikimedia Commons.

I livsmedelsindustrin

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

Till exempel fungerar det som ett antiklumpmedel (för att förhindra att vissa livsmedel klibbar), som en stabilisator vid ölproduktion, som ett antifällmedel, för att filtrera vin, öl och frukt- eller grönsaksjuice.

Utrustning för filtrering av vin med kiselgur (SiOtvå). Fabio Ingrosso [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)]. Källa: Wikimedia Commons.

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

Dessutom har SiOtvå Amorf appliceras genom en speciell process på ytan av plasten i livsmedelsförpackningsartiklar, som fungerar som en barriär.

Inom läkemedelsindustrin

Det tillsätts som ett antiklumpningsmedel, förtjockningsmedel, gelningsmedel och som hjälpämne, det vill säga som ett hjälpmedel för tabletter av olika läkemedel och vitaminer..

Inom kosmetika- och personlig vårdindustrin

Det används i en mängd olika produkter: i ansiktspulver, ögonskuggor, ögonlinser, läppstift, rodnader, sminkborttagare, pulver, fotpulver, hårfärgningsmedel och blekmedel.

Även i oljor och badsalter, skumbad, hand- och kroppskräm, fuktighetskräm, deodoranter, ansiktskrämer eller masker (utom rakkrämer), parfymer, lotioner och rengöringskrämer.

Även i nattfuktighetskrämer, nagellack och glitter, huduppfriskande lotioner, hårfärgare, tandkräm, hårbalsam, garvningsgeler och krämer.

I terapeutiska tillämpningar

SiOtvå Det finns i bioaktiva glasögon eller bioglasögon vars huvudsakliga kännetecken är att de kan reagera kemiskt med den biologiska miljön som omger dem och bildar ett starkt och varaktigt band med levande vävnad.

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

Dessa bioglasögon gör det möjligt att återställa ansiktsbenet till människor som har tappat dem av misstag eller sjukdom.

Risker

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

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

Referenser

  1. USA National Library of Medicine. (2019). Kiseldioxid. Återställd 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, M.R. et al. (2017). Gröna extraktionstekniker. Kiseldioxidbaserade sorbenter. I omfattande analytisk kemi. Återställd från sciencedirect.com.
  4. Ylänen, H. (redaktör). (2018). Bioaktiva glasögon: material, egenskaper och applikationer (andra upplagan). Elsevier. Återställd från books.google.co.ve.
  5. Windholz, M. et al. (redaktörer) (1983) Merck Index. En encyklopedi av kemikalier, läkemedel och biologiska ämnen. Tionde upplagan. Merck & CO., Inc..
  6. Mäkinen, J. och Suni, T. (2015). Tjockfilm SOI Wafers. I Handbook of Silicon Based MEMS Materials and Technologies (andra upplagan). Återställd från sciencedirect.com.
  7. Sirleto, L. et al. (2010). Termo-optiska omkopplare. Silikon nanokristaller. Återställd från sciencedirect.com.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.