Кремнезем

Кремнезем
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.

Синонимы:

Смотреть что такое "Кремнезем" в других словарях:

  • кремнезем — кремнезем …   Орфографический словарь-справочник

  • Кремнезем — (кремнистый ангидрид SiO2) – соединение кремния с кислородом. Весьма распространен в природе в виде кварца, аметиста, агата, горного хрусталя, песка и других. Применяется в производстве стекла. [Воробьев В. А., Комар А. Г.Строительные… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • КРЕМНЕЗЕМ — син. двуокиси кремния SiO2, применяющийся в минералогической лит. Широко распространен в природе в виде β кварца. Редко встречаются или получены искусственно лишь при высоких температурах: α кварц, β , и γ тридимит, α и… …   Геологическая энциклопедия

  • КРЕМНЕЗЕМ — то же, что кремния диоксид …   Большой Энциклопедический словарь

  • кремнезем — сущ., кол во синонимов: 4 • кремнезём (1) • минерал (5627) • опал (10) • опалит (1) …   Словарь синонимов

  • КРЕМНЕЗЕМ С — син. коэсита (коусита). Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 …   Геологическая энциклопедия

  • кремнезем — Диоксид кремния, являющийся составной частью большинства горных пород. [ГОСТ Р 52918 2008] Тематики огнеупоры EN silica …   Справочник технического переводчика

  • Кремнезем — [silica, silicon dioxide] SiO2 в форме минерала кварца и других разновидностей составляет ≈ 12 % массы земной коры. Кремнезем широко применяют в силикатной промышленности в производстве стекла (кварцевое стекло и др.); керамики, абразивов,… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Кремнезем — кремнезём м. Соединение кремния с кислородом, встречающееся в природе обычно в виде кварца, горного хрусталя, аметиста. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 …   Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

  • кремнезем — Кремнийның кислород белән кушылмасы, икеле оксиды (кварц, ахак, тау бәллүре, ком һ. б. хәлендә табыла һәм силикат индустриясендә кулл.) …   Татар теленең аңлатмалы сүзлеге

Книги

Другие книги по запросу «Кремнезем» >>


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.