Двуокись кремния


Двуокись кремния
Кварц
Кварцевое стекло

Диокси́д кре́мния (оксид кремния (IV), кремнезём, SiO2) — бесцветные кристаллы, tпл 1713—1728 °C, обладают высокой твёрдостью и прочностью.

Содержание

Свойства

Полиморфизм

Диоксид кремния имеет несколько полиморфных модификаций.

Самая распространенная из них на поверхности земли — α-кварц — кристаллизуется в тригональной сингонии

При нормальных условиях диоксид кремния чаще всего находится в полиморфной модификации α-кварца, которая при температуре выше 573 °C обратимо переходит в β-кварц. При дальнейшем повышении температуры кварц переходит в тридимит и кристобалит. Эти полиморфные модификации устойчивы при высоких температурах и низких давлениях. При высоких температуре и давлении диоксид кремния сначала превращается в коэсит, а затем в стишовит (который впервые был обнаружен на месте эпицентра ядерного взрыва). Согласно некоторым исследованиям стишовит слагает значительную часть мантии, так что вопрос о том какая разновидность SiO2 наиболее распространена на Земле, пока не имеет однозначного ответа.

Также имеет аморфную модификацию — кварцевое стекло.

Химические свойства

Диоксид кремния SiO2 — кислотный оксид, не реагирующий с водой.

Химически стоек к действию кислот, но реагирует с плавиковой кислотой:

SiO2 + 6HF → H2[SiF6] + 2H2O,

и газообразным фтороводородом HF:

SiO2 + 4HF → SiF4↑ + 2H2O.

Эти две реакции широко используют для травления стекла.

При сплавлении SiO2 с щелочами и основными оксидами, а также с карбонатами активных металлов образуются силикаты — соли не имеющих постоянного состава очень слабых, нерастворимых в воде кремниевых кислот общей формулы xH2O·ySiO2 (довольно часто в литературе упоминаются не кремниевые кислоты, а кремниевая кислота, хотя фактически речь при этом идет об одном и том же).

Например, может быть получен ортосиликат натрия:

SiO2 + 4NaOH → (2Na2O)·SiO2 + 2H2O,

метасиликат кальция:

SiO2 + СаО → СаО·SiO2,

или смешанный силикат кальция и натрия:

Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 → Na2O·CaO·6SiO2 + 2CO2↑.

Из силиката Na2O·CaO·6SiO2 изготовляют оконное стекло.

Следует отметить, что большинство силикатов не имеет постоянного состава. Из всех силикатов растворимы в воде только силикаты натрия и калия. Растворы этих силикатов в воде называют растворимым стеклом. Из-за гидролиза эти растворы характеризуются сильно щелочной средой. Для гидролизованных силикатов характерно образование не истинных, а коллоидных растворов. При подкислении растворов силикатов натрия или калия выпадает студенистый белый осадок гидратированных кремниевых кислот.

Главным структурным элементом как твердого диоксида кремния, так и всех силикатов выступает группа [SiO4/2], в которой атом кремния Si окружен тетраэдром из четырех атомов кислорода О. При этом каждый атом кислорода соединен с двумя атомами кремния. Фрагменты [SiO4/2] могут быть связаны между собой по-разному. Среди силикатов по характеру связи в них фрагментов [SiO4/2] выделяют островные, цепочечные, ленточные, слоистые, каркасные и другие.

Получение

Синтетический диоксид кремния получают нагреванием кремния до температуры 400—500°C в атмосфере кислорода, при этом кремний окисляется до диоксида SiO2.

В лабораторный условиях синтетический диоксид кремния может быть получен действием кислот на силикатные соли. Например:

Na2SiO3 + 2CH3COOH → 2CH3COONa+H2SiO3,

кремниевая кислота сразу разлагается на воду и SiO2, выпадающий в осадок.

Натуральный диоксид кремния в виде песка используется там, где не требуется высокая чистота материала.

Применение

Диоксид кремния применяют в производстве стекла, керамики, абразивов, бетонных изделий, для получения кремния, как наполнитель в производстве резин, при производстве кремнезёмистых огнеупоров, в хроматографии и др. Кристаллы кварца обладают пьезоэлектрическими свойствами и поэтому используются в радиотехнике, ультразвуковых установках, в зажигалках.

Диоксид кремния — главный компонент почти всех земных горных пород, в частности, кизельгура. Из кремнезёма и силикатов состоит 87% массы литосферы.

Аморфный непористый диоксид кремния применяется в пищевой промышленности в качестве вспомогательного вещества E551, препятствующего слёживанию и комкованию, парафармацевтике (зубные пасты), в фармацевтической промышленности в качестве вспомогательного вещества (внесён в большинство Фармакопей), а также пищевой добавки или лекарственного препарата в качестве энтеросорбента.

Искусственно полученные плёнки диоксида кремния используются в качестве изолятора при производстве микросхем и других электронных компонентов.

Также используется для производства волоконно-оптических кабелей. Используется чистый плавленый диоксид кремния с добавкой в него некоторых специальных ингредиентов.

Пористые кремнезёмы

Пористые кремнезёмы получают различными методами.

Силохром получают путём агрегирования аэросила, который, в свою очередь, получают сжиганием силана (SiH4). Силохром характеризуется высокой чистотой, низкой механической прочностью. Характерный размер удельной поверхности 60—120 м²/г. Применяется в качестве сорбента в хроматографии, наполнителя резин, катализе.

Силикагель получают путём высушивания геля кремневой кислоты. В сравнении с силохромом обладает меньшей чистотой, однако может обладать чрезвычайно развитой поверхностью: до 320 м²/г.

Кремниевый аэрогель приблизительно на 99,8 % состоит из воздуха может иметь плотность до 1,9 кг/м³ (всего в 1,5 раза больше плотности воздуха).


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Двуокись кремния" в других словарях:

  • ДВУОКИСЬ КРЕМНИЯ — SiO2, см. Кремнезем. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 …   Геологическая энциклопедия

  • двуокись кремния — кремнезём, кремнёвый ангидрид …   Cловарь химических синонимов I

  • легированная синтетическая двуокись кремния — СЛДК Синтетическая двуокись кремния, полученная путем химического соединения двуокиси кремния с легирующими компонентами. [ГОСТ 16548 80] Тематики оптика, оптические приборы и измерения Синонимы СЛДК EN synthetic doped silica DE synthetisches… …   Справочник технического переводчика

  • синтетическая двуокись кремния — СДК Полидисперсная аморфная двуокись кремния, являющаяся продуктом технологического процесса. [ГОСТ 16548 80] Тематики оптика, оптические приборы и измерения Синонимы СДК EN synthetic silica DE synthetisches Siliziumdioxyd FR silice synthétique …   Справочник технического переводчика

  • материалы, не содержащие двуокись кремния — rus материалы (мн), не содержащие двуокись кремния eng non siliceous materials (pl) fra matériaux (m pl) non silicieux deu nicht kieselhaltiges Material (n) spa materiales (m pl) no silíceos …   Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки

  • кристаллическая свободная двуокись кремния — rus кристаллическая свободная двуокись (ж) кремния, кристаллический свободный кремнезем (м) eng free crystalline silica fra silice (f) libre cristalline deu freie kristalline Kieselsäure (f) spa sílice (f) cristalina libre, sílice (f) libre… …   Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки

  • Кремния двуокись — Кварц Кварцевое стекло Диоксид кремния (оксид кремния (IV), кремнезём, SiO2)  бесцветные кристаллы, tпл 1713 1728 °C, обладают высокой твёрдостью и прочностью …   Википедия

  • Кремния двуокись —         кремнезём, SiO2, соединение кремния с кислородом. Кремнезём в форме минерала кварца и др. разновидностей составляет около 12% массы земной коры (см. Кремнезёма минералы). К. д. широко применяется в силикатной промышленности в производстве …   Большая советская энциклопедия

  • Двуокись — Оксид (окисел, окись)  соединение химического элемента с кислородом, в котором сам кислород связан только с менее электроотрицательным элементом. Химический элемент кислород по электроотрицательности второй после фтора, поэтому к оксидам… …   Википедия

  • кремнезём — двуокись кремния, кремнёвый ангидрид …   Cловарь химических синонимов I


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.