SILICON OXIDE (SIO2): ISTRAKTURA, MGA KATANGIAN, GAMIT, PAGKUHA - PISIKAL - 2025

Ang silikon na oksido ay isang hindi tulagay na solid na nabuo sa pamamagitan ng pag-bonding ng isang silikon na atom at dalawang oxygen. Ang formula ng kemikal nito ay SiO ₂ . Ang natural na compound na ito ay tinatawag ding silica o silicon dioxide.

Ang SiO ₂ ay ang pinaka-masaganang mineral sa crust ng lupa, dahil ang buhangin ay binubuo ng silica. Depende sa istraktura nito, ang silica ay maaaring maging mala-kristal o amorphous. Ito ay hindi matutunaw sa tubig, ngunit natutunaw sa alkalis at HF ​​hydrofluoric acid.

Ang buhangin ay isang mapagkukunan ng silicon dioxide SiO ₂ . ರವಿಮುಂ. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang SiO ₂ ay naroroon din sa istraktura ng ilang mga halaman, bakterya at fungi. Gayundin sa mga balangkas ng mga organismo ng dagat. Bukod sa buhangin, mayroon ding iba pang mga uri ng mga bato na gawa sa silica.

Malawakang ginagamit ang Silica, na tinutupad ang iba't ibang mga pag-andar. Ang pinakalat na paggamit ay bilang isang filter na materyal para sa mga likido tulad ng mga langis at produktong petrolyo, inumin tulad ng serbesa at alak, pati na rin ang mga fruit juice.

Ngunit mayroon itong maraming iba pang mga aplikasyon. Ang isa sa mga pinaka kapaki-pakinabang at mahalaga ay sa paggawa ng bioactive baso, na ginagawang posible upang gumawa ng "scaffolds" kung saan lumalaki ang mga cell cells upang makabuo ng mga piraso ng buto na nawawala sa aksidente o sakit.

Istraktura

Ang Silicon dioxide SiO ₂ ay isang molekulang three-atom, kung saan ang atom ng silikon ay nakasalalay sa dalawang mga atom na oxygen na covalently bonded.

Kemikal na istraktura ng SiO _{2 na} molekula . Grasso Luigi. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang yunit ng istruktura ng solidong silika tulad ng isang tetrahedron kung saan ang isang atom ng silikon ay napapalibutan ng 4 na mga atomo ng oxygen.

Ang yunit ng istruktura ng solidong silika: kulay abo = silikon, pula = oxygen. Benjah-bmm27. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang bono ng Tetrahedra sa pamamagitan ng pagbabahagi ng mga atomo ng oxygen mula sa kanilang magkakasamang mga vertice.

Iyon ang dahilan kung bakit ibinahagi ng isang silikon na atom ang bawat isa sa 4 na mga atomo ng oxygen sa kalahati at ipinapaliwanag nito ang ugnayan sa compound ng 1 silicon atom sa 2 mga atom na oxygen (SiO ₂ ).

Ibinahagi ni Tetrahedra ang mga oxygen sa SiO ₂ . Benjah-bmm27. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang mga compound ng SiO ₂ ay nahahati sa dalawang pangkat: mala-kristal na silica at amorphous silica.

Ang mga kristal na silica compound ay may paulit-ulit na mga pattern ng istruktura ng silikon at oxygen.

Ang crystalline silica ay may paulit-ulit na mga yunit. Wersję rastrową wykonał użytkownik polskiego projektu wikipedii: Polimerek, Zwektoryzował: Krzysztof Zajączkowski. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang lahat ng silica crystal ay maaaring isaalang-alang bilang isang higanteng molekula kung saan ang kristal na lattice ay napakalakas. Ang Tetrahedra ay maaaring maiugnay sa iba't ibang mga paraan, na nagbibigay ng pagtaas sa iba't ibang mga form ng mala-kristal.

Sa amorphous silica, ang mga istraktura ay nakalakip nang sapalarang, nang hindi sumusunod sa isang tinukoy na regular na pattern sa pagitan ng mga molekula at ito ay nasa ibang magkakaibang relasyon sa bawat isa.

Sa amorphous silica ang mga bono ay hindi paulit-ulit o uniporme. Silica.svg: * Silica.jpg: en: Gumagamit: Jdrewittderivative na gawa: Mat. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Pangngalan

-Silicon oxide

-Silicon dioxide

-Silica

-Quartz

-Tridimita

-Christobalite

-Dioxosilane

Ari-arian

Pisikal na estado

Walang kulay hanggang sa kulay-abo na solid.

Halimbawang purong SiO ₂ . LHcheM. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang bigat ng molekular

60.084 g / mol

Temperatura ng pagkatunaw

1713 ºC

Punto ng pag-kulo

2230 ºC

Density

2.17-2.32 g / cm ³

Solubility

Hindi matutunaw sa tubig. Ang amphous silica ay natutunaw sa alkalisal, lalo na kung ito ay pinahati nang maayos. Natutunaw sa hydrofluoric acid HF.

Ang amphous silica ay hindi gaanong hydrophilic, iyon ay, hindi gaanong nauugnay sa tubig kaysa sa mala-kristal.

Mga katangian ng kemikal

Ang SiO ₂ o silica ay mahalagang likha sa karamihan ng mga sangkap, napakaliit na reaktibo.

Ito ay lumalaban sa pag-atake ng chlorine Cl ₂ , bromine Br ₂ , hydrogen H ₂ at karamihan sa mga acid sa temperatura ng silid o bahagyang mas mataas. Inatake ito ng fluorine F ₂ , hydrofluoric acid HF at sa pamamagitan ng alkalis tulad ng sodium carbonate Na ₂ CO ₃ .

Ang SiO _{2 ay} maaaring pagsamahin sa mga elemento ng metal at mga oxide upang makabuo ng silicates. Kung ang silica ay pinagsama sa mga alkali na carbon carbonates sa tungkol sa 1300 ° C, ang mga alkali na silicate ay nakuha at ang CO ₂ ay nagbago .

Hindi ito masusunog. Ito ay may mababang thermal conductivity.

Pagharap sa kalikasan

Ang pangunahing mapagkukunan ng silica sa kalikasan ay buhangin.

Ang SiO ₂ o silica ay nasa anyo ng tatlong mga uri ng crystalline: kuwarts (ang pinaka-matatag), tridymite, at cristobalite. Ang mga amphous form ng silica ay agate, jasper, at onyx. Ang opal ay isang amorphous hydrated silica.

Mayroon ding tinatawag na biogenic silica, iyon ay, na nabuo ng mga nabubuhay na organismo. Ang mga mapagkukunan ng ganitong uri ng silica ay mga bakterya, fungi, diatoms, sponges ng dagat at halaman.

Ang makintab, matigas na bahagi ng kawayan at dayami ay naglalaman ng silica, at ang mga balangkas ng ilang mga organismo ng dagat ay mayroon ding isang mataas na proporsyon ng silica; gayunpaman, ang pinakamahalaga ay mga diatomaceous na lupa.

Ang mga diatomaceous na lupa ay mga geological na produkto ng nabubulok na mga organismo na single-celled (algae).

Iba pang mga uri ng likas na silika

Sa kalikasan mayroon ding mga sumusunod na varieties:

- Vitreous silicas na mga baso ng bulkan

- Mga lechaterielites na likas na baso na gawa ng pagsasanib ng siliceous material sa ilalim ng epekto ng meteorite

- Fused silica na kung saan ay silica na pinainit sa likido na phase at pinalamig nang hindi pinapayagan itong crystallize

Pagkuha

Ang Silica mula sa mga sands ay nakuha nang direkta mula sa mga quarry.

Mga quarry ng buhangin sa California. Ruff tuff cream puff. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang diatomite o diatomaceous earth ay nakuha din sa ganitong paraan, gamit ang mga excavator at mga katulad na kagamitan.

Ang Amorphous silica ay inihanda simula sa may tubig na solusyon ng alkali metal silicate (tulad ng sodium Na) sa pamamagitan ng neutralisasyon sa acid, tulad ng sulfuric acid H ₂ SO ₄ , hydrochloric acid HCl o carbon dioxide CO ₂ .

Kung ang pangwakas na pH ng solusyon ay neutral o alkalina, ang nakuha na silica ay nakuha. Kung ang pH ay acidic, ang silica gel ay nakuha.

Ang hinang silica ay inihanda sa pamamagitan ng pagkasunog ng isang pabagu-bago ng selyo compound, karaniwang silikon tetrachloride SiCl ₄ . Ang precipitated silica ay nakuha mula sa isang may tubig na solusyon ng silicates kung saan idinagdag ang acid.

Ang kolokyal na silica ay isang matatag na pagpapakalat ng mga colloidal size na mga particle ng amorphous silica sa isang may tubig na solusyon.

Aplikasyon

Sa iba't ibang mga aplikasyon

Ang Silica o SiO ₂ ay may malawak na iba't ibang mga pag-andar, halimbawa ito ay nagsisilbing isang nakasasakit, sumisipsip, anti-caking, tagapuno, opacifier at upang maisulong ang pagsuspinde ng iba pang mga sangkap, bukod sa maraming iba pang mga mode ng paggamit.

Ginagamit ito halimbawa:

-Sa paggawa ng baso, keramika, refractories, abrasives at baso ng tubig

-Decolorasyon at pagdalisay ng mga langis at produktong petrolyo

-Sa paghahagis ng mga hulma

-Ang isang anti-caking ahente para sa mga pulbos ng lahat ng uri

-Ang defoamer

-Upang filter ng likido tulad ng mga dry solvent na paglilinis, tubig sa swimming pool, at munisipalidad at pang-industriya na wastewater

-Sa paggawa ng pagkakabukod ng init, mga retardant na bricks, at sunog- at mga materyales na lumalaban sa acid

-Ang isang tagapuno sa paggawa ng mga papel at karton, upang mas mapigil ang mga ito

-Ang isang tagapuno para sa mga pintura upang mapabuti ang kanilang daloy at kulay

-Sa mga materyales para sa buli ng mga metal at kahoy, dahil pinipigilan nito ang abrasiveness

-Sa mga laboratoryo sa pagtatasa ng kemikal sa chromatography at bilang isang sumisipsip

-Ang isang anti-caking ahente sa mga pormula ng insecticidal at agrochemical, upang matulungan ang paggiling ng mga pestisidyo ng waxy at bilang isang tagadala ng aktibong tambalan

-Ang isang suportang katalista

-Ang isang tagapuno upang mapalakas ang mga sintetikong rubbers at rubbers

-Ang isang carrier ng likido sa feed ng hayop

-Sa pag-print ng mga inks

-Ang desiccant at adsorbent, sa anyo ng silica gel

-Ang isang additive sa semento

-Like pet buhangin

-Sa mga insulators para sa microelectronics

-Ang mga switch ng thermo-optic

Silica gel. KENPEI. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Sa industriya ng pagkain

Ang Amorphous silica ay isinama sa iba't ibang mga produktong pagkain bilang isang multifunctional na direktang sangkap sa iba't ibang uri ng pagkain. Hindi ito dapat lumampas sa 2% ng tapos na pagkain.

Halimbawa, nagsisilbing isang anti-caking ahente (upang maiwasan ang ilang mga pagkain mula sa pagdikit), bilang isang pampatatag sa paggawa ng serbesa, bilang isang anti-precipitant, upang mai-filter ang alak, beer, at mga prutas o gulay.

Kagamitan para sa pag-filter ng alak na may diatomaceous earth (SiO ₂ ). Si Fabio Ingrosso. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ito ay gumaganap bilang isang sumisipsip para sa mga likido sa ilang mga pagkain at isang bahagi ng mga microcapsule para sa mga lasa ng langis.

Bilang karagdagan, ang amorphous SiO ₂ ay inilalapat sa pamamagitan ng isang espesyal na proseso sa ibabaw ng plastik ng mga artikulo ng mga packaging ng pagkain, na kumikilos bilang isang hadlang.

Sa industriya ng parmasyutiko

Ito ay idinagdag bilang isang anti-caking, pampalapot, ahente ng gelling at bilang isang excipient, iyon ay, bilang isang tableting aid para sa iba't ibang mga gamot at bitamina.

Sa industriya ng kosmetiko at personal na pangangalaga

Ginagamit ito sa maraming mga produkto: sa mga pulbos ng mukha, paningin ng mata, eyeliner, lipstick, blushes, makeup removers, pulbos, mga pulbos ng paa, mga tina ng buhok at mga bleach.

Gayundin sa mga langis at asing-gamot, paliguan ng bula, kamay at body cream, moisturizer, deodorants, face creams o mask (maliban sa pag-ahit ng mga krema), pabango, lotion at paglilinis ng mga cream.

Gayundin sa gabi moisturizing creams, kuko polishes at paints, pagre-refresh ng balat lotion, hair toners, toothpaste, hair conditioner, tanning gels at creams.

Sa mga therapeutic application

Ang SiO ₂ ay naroroon sa bioactive baso o bioglasses na ang pangunahing katangian ay maaari silang umepekto sa chemically sa biological environment na nakapaligid sa kanila, na bumubuo ng isang matatag at pangmatagalang bono na may buhay na tisyu.

Ang ganitong uri ng materyal ay ginagamit upang gumawa ng mga kahalili ng buto tulad ng mga nasa mukha, bilang "scaffolds" kung saan ang mga cell ng buto ay lalago. Nagpakita sila ng magandang biocompatibility sa parehong mga buto at malambot na tisyu.

Ang mga bioglasses na ito ay magbibigay-daan upang mabawi ang mga buto ng mukha sa mga taong nawala sa kanila sa aksidente o sakit.

Mga panganib

Ang napakahusay na mga particle ng silica ay maaaring maging airborne at bumubuo ng mga hindi sumasabog na mga alikabok. Ngunit ang alikabok na ito ay maaaring makagalit sa balat at mata. Ang paglanghap nito ay nagdudulot ng pangangati ng respiratory tract.

Bilang karagdagan, ang paglanghap ng dust ng silica ay nagdudulot ng pangmatagalang progresibong pinsala sa baga, na tinatawag na silicosis.

Mga Sanggunian

1. US National Library of Medicine. (2019). Silicon dioxide. Nabawi mula sa pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Cotton, F. Albert at Wilkinson, Geoffrey. (1980). Advanced na Diorganikong Chemistry. Pang-apat na Edisyon. John Wiley at Mga Anak.
3. Da Silva, MR et al. (2017). Mga Diskarte sa Green Extraction. Silica-Based Sorbents. Sa Comprehensive Analytical Chemistry. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
4. Ylänen, H. (editor). (2018). Mga Bioactive Salamin: Mga Materyales, Mga Katangian at Aplikasyon (Pangalawang Edisyon). Elsevier. Nabawi mula sa books.google.co.ve.
5. Windholz, M. et al. (Mga editor) (1983) Ang Merck Index. Isang Encyclopedia ng Chemical, Gamot at Biological. Ikasampung Edisyon. Merck & CO., Inc.
6. Mäkinen, J. at Suni, T. (2015). Makapal-Pelikula SOI Wafers. Sa Handbook ng Mga Materyal at Teknolohiya na Batay sa Silicon Based (Second Edition). Nabawi mula sa sciencedirect.com.
7. Sirleto, L. et al. (2010). Mga switch ng Thermo-optical. Mga nanocrystals ng Silikon. Nabawi mula sa sciencedirect.com.