Silikon dioksit | ||
Üstteki resim: Silikon dioksit için Lewis formülü . Alttaki resim: SiO 4 tetrahedron düzeneklerini oluşturan çoğu silikon dioksit polimorfunun temel yapısal modelibirbirlerine köşeleriyle bağlı, her oksijen atomu iki tetrahedra için ortaktır, dolayısıyla SiO 2'nin genel formülü. |
||
Kimlik | ||
---|---|---|
Eş anlamlı |
silika |
|
N O CAS |
çöktürülmüş silika :amorfsilika :stishovit :kezit :kristobalit :kuvars :tridimit :keatit :kuvars camı :silika jel :silika dumanı :füme silika |
:|
K O AKA | 100.028.678 | |
N o EC | 231-545-4: amorf silika 238-455-4: kristobalit 238-878-4: kuvars 239-487-1: tridimit 262-373-8: kuvars cam 273-761-1: silis dumanı 601-214-2 : silika jel 604-037-9: stishovite 920-837-3: cam |
|
N O RTECS | VV7325000: kristobalit VV7330000: kuvars VV7335000: tridimit |
|
PubChem | 24261 | |
ChEBI | 30563 | |
K O D | E551 | |
GÜLÜMSEME |
O = [Si] = O , |
|
InChI |
Std. InChI: InChI = 1S / O2Si / c1-3-2 Std. InChIKey: VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N |
|
Görünüm | renksiz katı, kristal, bazen şekilsiz, pratik olarak suda çözünmez | |
Kimyasal özellikler | ||
Kaba formül |
O 2 Si |
|
Molar kütle | 60.0843 ± 0.0009 g / mol O% 53.26, Si% 46.74, |
|
Fiziki ozellikleri | ||
T ° füzyon | 1730 ° C | |
T ° kaynama | 2230 ° C | |
Çözünürlük | 10 mg · L -1 ila 25 ° C ( kuvars ) | |
Hacimsel kütle | 2.334 g · cm -3 | |
Optik özellikler | ||
Kırılma indisi | Λ = için 1.458 589 nm , silika içinde amorf olarak ince bir tabaka | |
Önlemler | ||
SGH | ||
NFPA 704 | ||
0 1 0 | ||
IARC Sınıflandırması | ||
Grup 1: insanlar için kanserojen ( mesleki bir kaynaktan kuvars veya kristobalit formunda solunan kristalin silika ) Grup 3: insanlar için kanserojen özelliği açısından sınıflandırılamaz ( amorf silika ) | ||
Aksi belirtilmedikçe SI ve STP birimleri . | ||
Silikon dioksit veya silis , a, kimyasal bileşik arasında formül SiO 2. Doğal ortamda ve çeşitli canlılarda bol miktarda bulunan renksiz bir katıdır . Bu serbest mevcut çeşitli kristalin ya da amorf formları , ve kimyasal olarak bir biriyle kombine oksitler olarak silikatlar ana bileşenleri olan, yer kabuğunun ve manto . Serbest veya birleşik, kıtasal kabuğun kütlesinin% 60,6'sını temsil eder . Özellikle granitlerde kuvars formunda bol miktarda bulunur . Aynı zamanda kuvars camı , füme silika , silika jel ve aerojeller gibi sentetik bir malzeme olarak da mevcuttur . Bu yapısal bir madde olarak kullanıldığında, mikroelektronik olarak, bir elektrik yalıtkan , hem de bir bileşen olarak farmasötik endüstrisinde ve gıda endüstrisi .
İnhalasyon ince bölünmüş kristal silika toksiktir ve akciğerler, şiddetli yangı yol açabilir silikozis için, bronşit , akciğer kanseri ve oto-immün hastalıklar gibi sistemik lupus eritematozus ve romatoid artrit . Öte yandan amorf silikon dioksitin emilmesi, yalnızca kısa süreli geri dönüşümlü iltihaplanmalara neden olur.
Altında sıcaklık ve basınç normal koşullar ( T = 0 ° C , P = 0.1 MPa ), en silikon dioksit denge formundadır α kuvars , bir kristal halinde malzeme ile bir üç köşeli bir yapı ( Z = 3SiO 2 desen başına örgü ).
Düşük basınçta ( P < 500 MPa ) ve artan sıcaklık T'de , kararlı faz sırayla:
Düşük sıcaklıkta ( T < 600 ° C ) ve artan basınç P'de , kararlı faz art arda:
Faz geçişleri diyagramı olan birinci derece dışında, kuvars α ↔ kuvars β geçiş (ikinci düzen), Displacive (bu bozmadan atomlu basit yer değiştirmesi ile meydana kimyasal bağları ); Bu nedenle o gerektirmez nükleasyonu ve β kuvars edilemez söndürüldü düşük sıcaklıkta.
Yukarıdaki tüm fazlarda, her silikon atomu bir tetrahedronun [SiO 4], silika buharı (SiO 2 molekülleri) ve silikon koordinasyon sayısının 6 (oktahedra [SiO 6]).
Silikon dioksit, nispeten olan sert renksiz katı (7.0 Mohs için kuvars hem de var) kristal halinde ve amorf formlar . Bu yoğunluğu olan 2.648 g / cm ' 3 için α kuvars , fakat 2.196 g / cm' 3 için SiO 2amorf. Görünür spektrum boyunca şeffaftır , dolayısıyla optikteki uygulamaları 1,46'ya yakın bir kırılma indisine sahiptir . Öte yandan kızılötesinde daha az şeffaftır , bu da seraların kullanımıyla bahçecilikte elde edilen avantajı kısmen açıklamaktadır . Bu iyi bir elektriksel olarak yalıtkan bir ile özdirenç 10 12 10 bulundunuz 16 Ω cm kristalize formları için ve 10'dan daha büyük 18 Ω cm amorf formlar için. Bu ısı iletkenliği , sırasıyla 1.3 ve 1.4 olan W m -1 K -1 , ve Poisson oranı , sırasıyla kristal ve amorf formlar için 0.17 ve 0.165.
Çoğunda silikatlar , atomlar arasında silikon bir olması koordinasyon yüzlü dört atomlu oksijen merkezi bir silikon atomu çevresindeki. Polimorfları ve kuvars her silikon atomu bağlı olduğu, üç boyutlu bir ağ oluşturan bu tür yapıların örnekleridir kovalent ele yüzlü dört oksijen atomuna sahiptir.
Örneğin, kristal kafesinin arasında α kuvars , merkezi tetrahedron, dört köşe iki ve ortalanmış kenarlı dört tetrahedra sadece bir paylaşan iki yüzey merkezli tetrahedra payı ise dört köşe, bir oksijen atomu tarafından oluşturulan her bir paylaşır oksijen atomlarının SiO 4 tetrahedralıkomşular. A kuvars birim hücresinin 7 tetrahedrası, bu nedenle, iki bitişik tetrahedra arasında paylaşılan 24 oksijen atomundan 12'sidir.
Silikon dioksit, sadece kararlı bir şekilde , normal sıcaklık ve basınç koşulları altında bir α kuvars SiO en yaygın bir kristal formudur, 2.. Kristal kafesteki safsızlıklar kristale farklı renkler verebilir. Α kuvars ve β kuvars arasındaki geçiş 573 ° C'de aniden gerçekleşir . Bu geçiş, kristal hacminde önemli bir artışa eşlik ettiğinden, bu sıcaklığı geçen silikon dioksit içeren kayaları veya seramikleri kolayca kırabilir .
Yüksek sıcaklık mineralleri , kristobalit ve tridimit , α kuvarsdan daha düşük yoğunluğa ve kırılma indisine sahiptir. Buna karşılık, yüksek basınçlı mineraller olan seifertit , stişovit ve koezit , α kuvartzdan daha yüksek yoğunluk ve kırılma indisine sahiptir.
Stişovit ve silika liflerinin yanı sıra , kristalize silikon dioksitin tüm polimorfları SiO 4 tetrahedradan yapılmıştır.farklı üç boyutlu konfigürasyonlarda bazı köşeleriyle birleşti. Uzunluğu Si - O bağı kristal formuna bağlı olarak değişir. Α kuvars, örneğin, öyle 161 mikron o iken, 154 -e doğru 171 mikron içinde α Tridimit . Si - O - Si bağı açısı o α kuvars için ° 144 iken, aynı zamanda, α tridimit için β tridimit için 180 ° 'ye ° 140 arasında değişir.
Silika lifleri , silikon disülfür SiS 2'ye benzer bir yapıya sahiptir ., bazı kenarlarını paylaşan dörtyüzlü zincirleriyle. Yüksek basınçta stabil bir form olan stishovite ise silikon atomlarının heksoordineli olduğu rutil tipte bir yapıya sahiptir. Yoğunluk sistovit ait 4,287 g · cm -3 , α kuvars, sadece olan çok daha yüksek bir 2.648 g · cm -3 . Yoğunluktaki bu fark koordinasyondaki varyasyonla ilişkili olacaktır , çünkü Si - O bağları stishovitte daha uzundur - dört ekvator bağları 176 pm ve iki kutup bağları 181 pm - α kuvars: dört 161 µm dört yüzlü bağ .
Bu bağlamda fojasit kristal silika başka bir şeklidir. Düşük sodyum içeriğine sahip ultra kararlı Y zeolitlerinin bir asit varlığında bir ısıl işlem kullanılarak dağıtılmasıyla elde edilir . Elde edilen ürün, yüksek kristal özelliğine ve sahip olan% 99'dan fazla silis içeren , yüksek spesifik yüzeyi (fazla 800 m 2 · gr -1 ). Sıcaklık ve asitler açısından oldukça stabil bir malzemedir. Özellikle, kaynayan konsantre hidroklorik asit içine yerleştirildikten sonra kristalliğini ve yüksek moleküler düzenini büyük bir mesafede muhafaza eder .
Polimorfik | Yapısı |
Sistem , Pearson , n O ve boşluk grubunda |
ρ g cm –3 |
Uyarılar |
---|---|---|---|---|
Kuvars α |
Trigonal paralelkenar HP9, P3 1 21 , n O 152 |
2.648 | Tek kristalleri optik olarak aktif hale getiren sarmal zincirler . Α kuvars dönüşümü içine kuvars p için 846 K . | |
Kuvars β |
Altıgen hP18, P6 2 22, n o 180 |
2.533 | 155 ° Si - O - Si açısına sahip ve optik olarak aktif α kuvarsla yakından ilişkilidir . Β kuvars dönüşümleri içine Tridimit β için 1140 K . | |
Α tridimit |
Ortorombik oS24, C222 1 , n o 20 |
2.265 | Yarı dengeli olarak atmosfer basıncında . | |
Β tridimit | Altıgen hP12, P6 3 / mmc, n o 194 |
Α tridimit ile yakından ilişkilidir. Tridimit β, kristobalite β dönüşerek 2010 K'ye dönüşür . | ||
Kristobalit α |
Tetragonal Tp12, P4 1 2 1 2, 92 |
2.334 | Yarı dengeli olarak atmosfer basıncında . | |
Kristobalit β |
Kübik cF104, Fd 3 m, n o 227 |
Α kristobalit ile yakından ilişkilidir . Arka plan 1978 K . | ||
Keatit |
Tetragonal tP36 P4 1 2 1 2, n O 92 |
3.011 | Döngüler Si 5 O 10, 4 O 14 iseve Si 8 O 16. Üretilen kuvars ve alkali cam , 600 için 900 K ve 40 için 400 MPa . | |
Moganit |
Monoklinik mS46, C2 / c, n o 15 |
Döngüler Si 4 O 8ve Si 6 O 12. | ||
Koezit | Monoklinik mS48, C2 / c, n o 15 |
2.911 | Döngüler Si 4 O 8ve Si 8 O 16. En eğitmek 900 K ve gelen 3 için 3,5 GPa . | |
Stişovit | Tetragonal TP6 P4 2 / mnm, n O 136 |
4.287 | En yoğun silikon dioksit formlarından biri , yoğunluğu seifertite göre çok az daha düşük . Rutile- gibi kristal yapısı ile hexcoordinate silikon . 7.5 ila 8.5 GPa'nın oluşumu . | |
Seifertit | Ortorombik oP, Pbcn |
4.294 | Bir yoğun silikon dioksit formları , biraz daha yüksek olarak yoğunluğu daha sistovit . 40 GPa'nın üzerindeki basınçlarda oluşur . | |
Melanoflojit | Kübik (cP *, P4 2 32, n o 208) veya dörtgen (P4 2 / nbc) | 2.04 | Döngüler Si 5 O 10, 6 O 12 ise. Geçiş boşluklarında hidrokarbonlarla birlikte bulunur . | |
Lifli silika | Ortorombik oI12, Ibam, n o 72 |
1.97 | Silikon disülfür SiS 2'ye benzer yapıSiO 4 tetrahedra zincirlerinden oluşurbazı kenarlarıyla birleşmiş. Yaklaşık 1700 K'da erir | |
2D silika | Altıgen | Altıgen silika tabakaların iki katmanlı yapısı. |
SiO 2'nin daha büyük veya daha küçük bir fraksiyonundan oluşan çok çeşitli mineraller vardır.amorf . Bunlardan en önemlisi , suyu genellikle kütlece% 6 ile% 10 arasında olan ve uç değerleri% 3 ile% 21 arasında değişen amorf silikon dioksit hidrat olan opaldir. Geysérite etrafında oluşan opal bir varyantı olan kaplıcalar ve sıcak su kaynakları .
Bazı silisli kayalar gibi, biyolojik kökenli radyolaritler ve diyatomitlerden gibi, kieselguhr oluşturduğu, diyajenezini gelen iskeletlerin onbinlerce ait ışınlılardan , Früstüllerin ait diyatom , silisli süngerler ve hatta thèques ait testaceae amoebae'dan . Diğerleri, çakmaktaşı ve kumtaşı , olan veya daha az kristalli tortul kayalar , çakmak genelde nitelikli olan Kriptokristalen onun kadar kuvars kristalleri küçük ve düzensiz bir şekilde düzenlenir.
Amorf silika ayrıca eritilmiş ve hızla soğutulmuş kristalin silikadan oluşur. Bu nedenle, çeşitli bulunan volkanik kaya gibi obsidiyen ve tachylite , veya ejecta gelen etki kraterler gibi tektites . Yıldırımın çarptığı silisli topraklardan bu tür kayaların özel bir çeşidi oluşur : fulguritler ve lechateliérite .
Bitkiler üretmek phytolith bazıları silikon dioksit oluşur. SiO 2 bakımından zengin fitolitler kadarTeşvik olan aşınma ve yıpranma ve diş ve çeneleriyle , özellikle bulunan otların olarak tüketilen mera ( otları çeşitli ile) otçul kadar böcekler için toynaklı , tüketimini sınırlamak üzere bu bitkiler tarafından geliştirilen bir savunma mekanizması olduğu düşünülmektedir. Silika ayrıca filtrasyonda ve çimento yapımında kullanılabilen pirinç kabuğu külünde de bulunur .
SiO 2Moleküler için moleküler geometri doğrusal O = Si = O zaman üretilen silikon monoksit SiO bir matrisi içinde yoğunlaştırılır , argon kriyojenik soğutulmuş sıvı helyum mevcudiyetinde atomu arasında oksijen mikro-dalga boşalması ile açığa çıkarılır. Dimerik silikon dioksit (SiO 2 ) 2oksijen molekülleri O 2 reaksiyona sokularak elde edildidimerik silikon monoksit (SiO) 2 ile. Dimerik silikon dioksit, Si - O - Si açısı 94 ° ve bağ uzunluğu 164.6 µm olan silikon atomları arasında iki köprü oksijen atomuna sahipken, terminal Si - O bağı 150.2 µm'dir .
Sıvı haldeyken silikon dioksit, negatif termal genleşme katsayısı, 5000 ° C civarında maksimum yoğunluk ve minimum termal kapasite gibi suya benzer bazı özellikler sergiler . Yoğunluğu azalır 2.08 g · cm -3 için 1 950 ° C ile 2.03 g · cm -3 için 2200 ° C .
Çözünürlük su içinde silikon dioksit, kristalli formuna büyük ölçüde bağımlıdır. - Bu çok daha yüksek kuvars daha amorf silisyum dioksit için 120 ve 10 mg · L -1 az 25 ° C , sırasıyla - ve en yüksek olan 340 ° C ile 1660 mg · kg -1 de doygun buhar basıncı ; Bu özellik, doğal kuvarsın üstten soğutulan basınçlı bir kapta aşırı ısıtılmış suda çözündürüldüğü hidrotermal bir işlemle kuvars tekli kristallerini büyütmek için kullanılır : bir ila iki aylık bir süre içinde 0,5 ila 1 kg kristaller . Bu tür çok saf kuvars kristalleri elektronik uygulamalar için kullanılabilir. SiO 2'nin çözünürlüğüsüper kritik suda daha da yüksektir , 500 ° C ve 1000 barda % 20'ye ulaşır .
SiO 2suda çözünerek silisik asit oluşturur H 4 SiO 4Bir olan zayıf asit bir maksimum ile 120 mg · L -1 de 25 ° C ' de saf su . Bu değer sıcaklık, basınç ve aynı zamanda pH ile artar , bazik çözeltiler gerçekten SiO 4 silikat iyonlarının oluşumunu destekler . 4– . Silisik asit , su içinde koloidal süspansiyonlar oluşturarak ona belirli bir opaklık kazandırır. Bu su olduğu Gayzerleriyle olduğu gibi, Geysir içinde İzlanda . Belirli bir koloidal silika konsantrasyonu için, mavi renk, su daha soğuk olduğundan, silisik asidin çözünürlüğü daha düşük olduğundan, daha da yoğundur.
Silisyum dioksit, reaksiyona bağlı olarak 2000 ° C'nin üzerinde ark fırınlarında karbotermal reaksiyonla silisyum verebilir :
SiO 2+ 2 C ⟶ Si + 2 CO .Florin F 2silikon tetraflorür SiF 4 oluşturmak için silikon dioksit ile reaksiyona gireroksijen O 2 salgılayarakdiğer halojenler ise ( klor Cl 2, brom Br 2ve iyot I 2) onunla reaksiyona girmeyin.
Silikon dioksit, heksaflorosilik asit H 2 SiF 6 vermek için hidroflorik asit HF tarafından saldırıya uğrar., özellikle yarı iletken endüstrisinde ince SiO 2 katmanlarını aşındırmak veya çıkarmak için kullanılan reaksiyon :
SiO 2 (ler)+ 6 HF (sulu) ⟶ H 2 SiF 6 (sulu)+ 2 H 2 O.Silikon dioksit bir bir asidik oksit ile reaksiyona girer Lux-Flood, anlamı içindeki temel oksitleri vermek üzere silikatlar formunda, örneğin metasilikat iyonları SiO 3 2– , karbonat iyonu CO 3'e benzer2– ve ortosilikat SiO 44– . Böylece, kalsiyum oksit CaO silikon dioksit ile reaksiyona girer ve kalsiyum silikatlar verir , örneğin wollastonite CaSiO 3 :
CaO + SiO 2⟶ CaSiO 3.Mineraller arasında silikatların her yerde bulunması, silikonu yer kabuğunda oksijenden sonra en çok bulunan ikinci kimyasal element yapar .
Silikon dioksit veya bazlar için konsantre edildi, sıcak olarak çözündürülür hidroksitler arasında alkali metallerin erimiş örneğin bu ideal denklem ile gösterildiği gibi,:
SiO 2+ 2 NaOH ⟶ Na 2 SiO 3+ H 2 O.Silikon dioksit , sodyum oksit Na 2 O gibi bazik metal oksitleri nötralize eder, potasyum oksit K 2 O, kurşun (II) oksit PbO veya çinko oksit ZnO, Si - O - Si bağları yavaş yavaş kırılırken silikatlar ve camlar oluşturur . Bu nedenle, sodyum oksit ve silikon dioksitin reaksiyonu, sodyum ortosilikat Na 4 SiO 4 üretebilir., sodyum silikat Na 2 SiO 3ve reaktiflerin oranlarına göre camlar :
2 Na 2 O+ SiO 2⟶ Na 4 SiO 4 ; Na 2 O+ SiO 2⟶ Na 2 SiO 3 ; (0,25–0,8) Na 2 O+ SiO 2⟶ bardak .Bu camların bazı örnek için, ticari öneme sahip olan soda-kireç camı ile ( sodyum karbonat , Na 2 CO 3ve kalsiyum oksit CaO), borosilikat cam ( sodyum karbonat Na 2 CO 3 ileve bor seskioksit B 2 O 3) ve kristal ( kurşun (II) oksit PbO ile).
Silikon dioksit silikon ile sıcak reaksiyona girerek silikon monoksit SiO verir:
SiO 2+ Si ⟶ 2 SiO .Arasında ekosistem hizmetlerine silisli süngerler (ve sağladığı ışınlılardan ) rolleri olduğunu okyanus döngüsü silis. Okyanus sürekli olarak silisli karasal kökenli silisli iskeletleri (özellikle çözünmeyen biyojenik silika formları) alırken, okyanus silikasının jeokimyasal döngüsünde (içinde) önemli bir rol oynar .
Uzun zamandır Si deniz döngüsünün, silisli alg iskeletlerinin (diyatomlar) gömülmesi veya bunların otjenik kile ("ters ayrışma" olarak bilinen bir fenomen) dönüşmesi sayesinde dengede olduğuna inanılıyordu, ancak buzulların ve yeraltı sularının Küresel okyanusa silika fazlası Çökelti örneklerinin kimyasal sindirimi ve bunların mikroskobik incelemeleri, biyojeokimyasal envanterlerde çözünmeyen sünger iskeletlerinin gömülme rolünün çok az tahmin edildiğini göstermektedir Silisli süngerler artık deniz silikasının ilk lavabosu olarak kabul edilmektedir.
Silikon dioksitin çoğu, kum çıkarma ve kuvars saflaştırma dahil olmak üzere madencilikten gelir .
Füme silika olarak elde edilir , yan ürün üretimi gibi sıcak süreçleri ferrosilikon . Füme silisten daha az saftır ve karıştırılmaması gerekir, fiziksel özellikleri ve uygulamaları da farklıdır.
Füme silis , silis şeklidir toz içinde ya da koloidal yanma ile elde edilen silisyum tetraklorür trietilamonyum 4Bir de , hidrojen , H 2 alevoksijen bakımından zengin O 2 :
SiCl 4+ 2 H 2+ O 2⟶ SiO 2+ 4 HCl .Çökeltilmiş silis şeklidir amorf çözeltilerinin asitleştirilmesiyle elde silikon dioksit , sodyum silikat , Na 2 SiO 3. Bu oluşturan jelatinimsi bir çökelti ya da silika jel , ilk olarak yıkandı ve daha sonra susuz mikro gözenekli silis elde edildi. Sodyum trisilikat içeren idealize edilmiş denklem Na 2 Si 3 O 7ve sülfürik asit H 2 SO 4 şu şekilde özetlenebilir:
Na 2 Si 3 O 7+ H 2 SO 4⟶ 3 SiO 2+ Na 2 SO 4+ H 2 O.1999 yılında bir milyon tonluk silika bu şekilde üretildi, bu da öncelikle kompozit malzemelerde ( lastikler ve ayakkabı tabanları ) kullanılmak üzere tasarlandı .
Of ince tabakalar silikon dioksit kendiliğinden geliştirmek gofret bir silikon ile oksidasyonu ile ilgili bir çok ince bir tabaka vererek ısı 1 nm doğal oksit. Silisyum üzerinde silikon dioksit tabakaları yetiştirmek mümkündür, örneğin oksijen (kuru oksidasyon) veya su (ıslak oksidasyon) kullanarak 600 ila 1200 ° C arasındaki sıcaklıklarda :
Si + O 2⟶ SiO 2 ; Si + 2 H 2 O⟶ SiO 2+ 2 H 2.Bu doğal oksit tabakası mikroelektronikte kullanışlıdır çünkü yüksek kimyasal stabiliteye sahip bir elektrik yalıtkanı görevi görür . Silikonu koruyabilir, bir elektrik yükünün ( kapasitör ) birikmesine izin verebilir , elektrik akımını engelleyebilir ve hatta akımın yoğunluğunu düzenleyebilir.
Silikon dioksite yol açan birçok işlem , hekzametildisiloksan O [Si (CH 3 ) 3 ] 2 gibi organosilikon bileşiklerinden başlar.(HMDSO) ve tetraetil ortosilikat Si (OEt) 4(TEOS). Bu nedenle, sadece gelen TEOS ısıtılması 680 için 730 ° C silikon dioksit verir:
Eğer (OEt) 4⟶ SiO 2+ 2 OEt 2.Aynı şekilde, TEOS yaklaşık 400 ° C'de yanar :
Si (OC 2 H 5 ) 4+ 12 O 2⟶ SiO 2+ 10 H 2 O+ 8 CO 2.TEOS, sol-jel prosesi ile hidrolize edilir . Reaksiyonun seyri ve ürünün doğası katalizörlere bağlıdır , ancak idealize edilmiş denklem yazılabilir:
Eğer (OEt) 4+ 2 H 2 O⟶ SiO 2+ 4 EtOH.Silikon dioksit çok kararlı bir bileşik olduğu için birçok kimyasal reaksiyon sırasında ortaya çıkar. Böylece silan SiH 4'ün yanmasımetan CH 4 yanmasıyla aynı şekilde silikon dioksit verirkarbondioksit CO 2 verir :
SiH 4+ 2 O 2⟶ SiO 2+ 2 H 2 O.Kimyasal buhar biriktirme ( CVD SiO) 2silan kristallerin yüzeyinde bir akış içinde gerçekleştirilmiştir azot N 2arasındaki bir sıcaklıkta , 200 bulundunuz 500 ° C .
Üretilen silikon dioksitin ( kum ) yaklaşık% 95'i inşaat sektöründe , örneğin çimento betonu ( Portland çimentosu ) üretimi için tüketilmektedir . Silikon dioksit ana bileşenidir kum döküm yapmak için kullanılan metal parçalar olarak mühendislik ve teknolojik uygulamalarda. Yüksek erime silis nokta, bu kullanımda yararlıdır.
Kristalize silika, sıkı rezervuarlardan ve şeyl gazından petrol içeren jeolojik oluşumların hidrolik kırılmasında kullanılır .
Silika, çoğu camın üretiminde kullanılan ana hammaddedir . Cam geçiş sıcaklığı , saf silikon dioksit yaklaşık 1 201,85 ° C . Erimiş silikon dioksit hızla soğutulduğunda kristalleşmez ancak amorf bir katı, bu durumda bir cam olarak katılaşır. Büyük bir mesafede düzenin olmaması, malzemenin daha küçük ölçekte de düzensiz olduğu anlamına gelmez ve Si - O bağının uzunluğunu büyük ölçüde aşan ölçeklerde amorf silikada düzenli bir organizasyon gözlemlenir ; bu örneğin altı SiO 4 tetrahedra döngüleri durumudur..
Telekomünikasyon için kullanılan optik fiberlerin çoğu silikon dioksitten yapılmıştır. İkincisi, pişmiş toprak , taş ve porselen gibi birçok seramiğin hammaddesidir .
Silikon dioksit, bir elektrik ark fırınında bir karbotermik reaksiyonu içeren bir işlemle saf silikon elde etmeyi mümkün kılar :
SiO 2+ 2 C ⟶ Si + 2 CO .Silikon dioksit ayrıca , bir MOSFET transistörü için pasifleştirme , oksit ( dielektrik ) geçit katmanı veya hatta yansıma önleyici katman olarak hizmet ettiği mikroelektronik endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır . Uygulamaları, zirkonyum dioksit ZrO 2 gibi diğer ilgili oksitlere benzerdir. , Titanyum dioksit TiOz 2veya hafniyum (IV) oksit HfO 2.
Silikon dioksit, gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bir katkı maddesidir (E 551) , esas olarak toz gıda maddeleri için bir akışkanlaştırıcı madde olarak veya higroskopik uygulamalarda nemi emmek için . Bu bir şekilde bulunursa topaklanmayı önleyici baharatlar ve toz kahve kremler gibi toz gıdalarda ajan.
Kolloidal silika , bir şekilde kullanılan inceltici madde içinde açıklama ve şarap stabilizasyonu , bira ve meyve suyu ; Bunu E numarası olan E551 .
Silikon dioksit, SiO 2 kabiliyetinden dolayı DNA ve RNA için geçerli olan silika (en) üzerine adsorpsiyon ile DNA ayırma yönteminde kullanılır.kaotropların varlığında nükleik asitlere bağlanmak için .
Silikon dioksit ana bileşeni olan kizelgur veya silisli toprak olan özel mekanik özellikler arasında değişen pek çok uygulamada kullanılmaktadır, aşınmaya olarak diş macunu için ısı yalıtımı stabilizasyonu yoluyla. Arasında nitrogliserin sopa dinamit , işlevi emici olarak çöp için kediler , böcek öldürücü (özellikle karşı mekanik hamamböceği ), destek katalizörler olarak , heterojen kataliz , deneysel aktivasyonu kan pıhtılaşma laboratuar, vb.
Bir hidrofobik silika (in) olarak kullanılabilir köpük giderici veya üretmek için kullanılabilen , kuru su , oluşturulan ince beyaz bir toz olarak ortaya çıkan bir madde damlacıklarının bir su silika nano partiküllerinin bir film ile kaplanır.
Besleme silikon dioksit oral a, esas olarak non-toksik LD 50 5 g / kg . 2008 yılında yapılan bir çalışmada, konuları 15 yıl takip ettikten sonra, bir SiO 2 seviyesininyüksek su oranı demans riskini azaltır ; 10 mg / gün SiO 2 ilavesi içme suyunda% 11 daha düşük demans riski ile ilişkiliydi.
Silikon dioksit kimyasal olarak toksik değildir , ancak kristalin silika tozu (özellikle kuvars ve kristobalit ) küçük boyutları, sertlikleri ve esas olarak soluma yoluyla değiştirilemez olmaları nedeniyle toksiktir . Kısa süreli maruz kalma bile gözleri ve solunum sistemini tahriş edebilir . Daha ince parçacıklar solunabilir ve akciğerlerin en derin kısımlarına ( alveoller ) ulaşabilir. Bu partiküller vücut tarafından elimine edilmez ve silikoz ( fibrozan pnömokonyoz ) gibi ciddi akciğer hasarına yol açabilir . Makrofajların ve dendritik hücrelerin NLRP3 inflamasyonunu aktive edebilirler ve böylece bağışıklık sisteminin güçlü bir proinflamatuar sitokin olan interlökin üretimine yol açabilirler . Ayrıca akciğer kanserinin başlamasını da teşvik ederler . Yüksek dozlara tek bir maruz kalma, kalıcı ve giderilemez etkilere neden olabilir, bu nedenle riskin önlenmesi önemlidir (kişisel koruma, hava kirliliğine karşı mücadele, kontrol altına alma). Bu tür partiküllerin büyük miktarlarda, örneğin işyerinde solunması , sistemik lupus eritematozus ve romatoid artrit gibi otoimmün hastalıkların gelişme riskini artırır .
Amorf silika tozu , düşük biyoçeşitliliğe sahip olduğundan (biyolojik sıvılarda çözünür) bu derecede toksisite göstermez.
Silika, kumlama yapan veya toz kristal silika içeren ürünlerle çalışan kişiler için mesleki bir tehlikedir . Füme silika gibi amorf silika, bazı durumlarda geri döndürülemez akciğer hasarına neden olabilir, ancak silikoz gelişimi ile ilişkili değildir . Akciğer kapasitesi azalmış çocuklar, her yaştan astımlılar , alerjisi olanlar ve yaşlılar daha hızlı etkilenebilir.
Kristal silika, aynı zamanda tezgah taşı üreten kişiler için mesleki bir tehlikedir , çünkü kesme ve tezgah montajı işlemi havada asılı halde büyük miktarlarda silika açığa çıkarır. Hidrolik kırılmada kullanılan kristalin silika , işçiler için de bir sağlık riski oluşturmaktadır.