SILIKON OKSIT (SIO2): YAPI, ÖZELLIKLER, KULLANIMLAR, ELDE ETME - FIZIKSEL - 2024

Silikon oksit , bir silikon atomu ve iki oksijen bağlanması ile oluşan inorganik bir katıdır. Kimyasal formülü SiO _2'dir . Bu doğal bileşiğe silika veya silikon dioksit de denir.

Kum silisten oluştuğu için SiO ₂ yer kabuğunda en bol bulunan mineraldir. Yapısına bağlı olarak silika kristal veya amorf olabilir. Suda çözünmez, ancak alkali ve HF hidroflorik asitte çözünür.

Kum, silikon dioksit SiO ₂ kaynağıdır . ರವಿಮುಂ. Kaynak: Wikimedia Commons.

SiO ₂ ayrıca bazı bitki, bakteri ve mantarların yapısında da bulunur. Ayrıca deniz organizmalarının iskeletlerinde. Kumun yanı sıra silisten yapılmış başka taş türleri de vardır.

Silika, çeşitli işlevleri yerine getirmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. En yaygın kullanım, yağlar ve petrol ürünleri gibi sıvılar, bira ve şarap gibi içecekler ile meyve suları için filtre malzemesi olarak kullanılmaktadır.

Ancak başka birçok uygulaması var. En kullanışlı ve en önemlilerinden biri, kaza veya hastalık sonucu kaybolan kemik parçalarını üretmek için kemik hücrelerinin büyüdüğü "iskeleler" in yapılmasına izin veren biyoaktif camların üretimidir.

yapı

Silikon dioksit SiO ₂ silikon atomu, iki kovalent bağlı oksijen atomlarına bağlı olan bir üç atom molekülüdür.

SiO ₂ molekülünün kimyasal yapısı . Grasso Luigi. Kaynak: Wikimedia Commons.

Katı silikanın yapısal birimi, bir silikon atomunun 4 oksijen atomuyla çevrili olduğu bir tetrahedrondur.

Katı silikanın yapısal birimi: gri = silikon, kırmızı = oksijen. Benjah-bmm27. Kaynak: Wikimedia Commons.

Tetrahedra, oksijen atomlarını bitişik köşelerinden paylaşarak birbirine bağlanır.

Bir silikon atomunun 4 oksijen atomunun her birini ikiye bölmesinin nedeni budur ve bu, 1 silikon atomunun bileşiğinin 2 oksijen atomuna (SiO ₂ ) olan ilişkisini açıklar .

Tetrahedra, oksijenleri SiO _2'de paylaşır . Benjah-bmm27. Kaynak: Wikimedia Commons.

Kalıntı ₂ bileşikleri, kristalli silis ve amorf silika: iki gruba ayrılır.

Kristal silika bileşikleri, silikon ve oksijenin tekrar eden model yapılarına sahiptir.

Kristal silika, tekrar eden birimlere sahiptir. Daha fazlası Kaynak: Wikimedia Commons.

Tüm silis kristali, kristal kafesinin çok güçlü olduğu dev bir molekül olarak düşünülebilir. Tetrahedra çeşitli şekillerde bağlanabilir ve çeşitli kristal formlara yol açar.

Amorf silikada yapılar, moleküller arasında belirli bir düzenli model izlenmeden rastgele bağlanır ve bunlar birbirleriyle farklı bir uzamsal ilişki içindedir.

Amorf silikada bağlar tekrarlayan veya tek tip değildir. Silica.svg: * Silica.jpg: en: Kullanıcı: Jdrewittderivative work: Matt. Kaynak: Wikimedia Commons.

terminoloji

-Silikon oksit

-Silikon dioksit

-Silika

-Kuvars

-Tridimita

-Kristobalit

-Diokzosilan

Özellikleri

Fiziksel durum

Renksiz ila gri katı.

Saf SiO ₂ örneği . LHcheM. Kaynak: Wikimedia Commons.

Moleküler ağırlık

60.084 g / mol

Erime noktası

1713ºC

Kaynama noktası

2230ºC

Yoğunluk

2.17-2.32 g / cm ³

Çözünürlük

Suda çözünmez. Amorf silika, özellikle ince bölünmüşse alkalilerde çözünür. Hidroflorik asit HF'de çözünür.

Amorf silika daha az hidrofiliktir, yani suyla kristalden daha az ilgilidir.

Kimyasal özellikler

Kalıntı ₂ veya silis en maddelere, çok az reaktif olan nötr bir problem.

Dayanıklıdır klor Cl saldırı ₂ , Br bromin ₂ , hidrojen H ₂ ve oda sıcaklığında ya da biraz daha yüksek asitlere. Flor F ₂ , hidroflorik asit HF ve sodyum karbonat Na ₂ CO ₃ gibi alkaliler tarafından saldırıya uğrar .

Kalıntı ₂ formu silikatlar metalik elementler ve oksitler ile birleştirebilir. Silis 1300 ° C ila yaklaşık olarak alkali metal karbonatlar birlikte eritilirse, alkali silikatlar elde edilir ve CO ₂ gelişti .

Yanıcı değildir. Düşük ısı iletkenliğine sahiptir.

Doğada varlık

Doğadaki ana silis kaynağı kumdur.

SiO ₂ veya silika, üç kristalli çeşit formundadır: kuvars (en kararlı), tridimit ve kristobalit. Amorf silis biçimleri akik, jasper ve onikstir. Opal, amorf bir hidratlanmış silikadır.

Ayrıca canlı organizmalar tarafından üretilen biyojenik silika da vardır. Bu tür silikanın kaynakları bakteriler, mantarlar, diatomlar, deniz süngerleri ve bitkilerdir.

Bambu ve samanın parlak, sert kısımları silika içerir ve bazı deniz organizmalarının iskeletleri de yüksek oranda silika içerir; ancak, en önemlileri diyatomlu topraklardır.

Diyatomlu topraklar, çürümüş tek hücreli organizmaların (algler) jeolojik ürünleridir.

Diğer doğal silika türleri

Doğada aşağıdaki çeşitler de vardır:

- Volkanik cam olan camsı silikalar

- Meteorların etkisi altında silisli malzemenin füzyonu ile üretilen doğal camlar olan lechaterielitler

- Sıvı faza ısıtılan ve kristalleşmesine izin verilmeden soğutulan silika eritilmiş silika

edinme

Kumlardan silika doğrudan taş ocaklarından elde edilir.

Kaliforniya'da kum ocağı. Fırfırlı tüf kremalı puf. Kaynak: Wikimedia Commons.

Diyatomit veya diyatomlu toprak da bu şekilde ekskavatörler ve benzeri ekipmanlar kullanılarak elde edilir.

Amorf silis, sülfürik asit H gibi bir asit ile nötralizasyon ile (örneğin, sodyum, Na gibi), alkali metal silikat sulu solüsyonlardan başlamak sureti ile hazırlanır ₂ SO ₄ , hidroklorik asit HCI ya da karbon dioksit CO ₂ .

Çözeltinin son pH'ı nötr veya alkali ise çökelmiş silika elde edilir. PH asidik ise silika jel elde edilir.

İsli silis, uçucu bir silikon bileşiği, trietilamonyum tetraklorür, genellikle silikon yanma hazırlanır ₄ . Çökeltilmiş silika, asidin eklendiği sulu bir silikat çözeltisinden elde edilir.

Kolloidal silika, sulu bir çözelti içinde koloidal boyutta amorf silis partiküllerinin stabil bir dispersiyonudur.

Uygulamalar

Çeşitli uygulamalarda

Silis ya da SiO ₂ bir aşındırıcı, emici, bir anti-kekleşme, dolgu maddesi, opaklaştırıcı olarak işlev görür ve bir çok kullanım için diğer modlar arasında diğer maddelerin süspansiyon, teşvik etmek, örneğin bir fonksiyon çeşitli vardır.

Örneğin kullanılır:

-Cam, seramik, refrakter, aşındırıcı ve su camı imalatında

-Yağların ve petrol ürünlerinin renklerinin giderilmesi ve saflaştırılması

-Döküm kalıplarında

-Her tür toz için topaklanmayı önleyici ajan olarak

Köpük giderici olarak

-Kuru temizleme solventleri, yüzme havuzu suyu, belediye ve endüstriyel atık su gibi sıvıları filtrelemek için

-Isı yalıtımı, ateşe dayanıklı tuğla, yangına ve aside dayanıklı ambalaj malzemesi imalatında

-Kağıt ve karton imalatında dolgu maddesi olarak, daha dayanıklı hale getirmek için

Boyaların akışını ve rengini iyileştirmek için dolgu maddesi olarak

-Aşındırıcılık sağladığı için metal ve ahşabı parlatmak için kullanılan malzemelerde

-Kromatografide kimyasal analiz laboratuvarlarında ve absorban olarak

- Böcek öldürücü ve agrokimyasal formüllerde topaklanmayı önleyici bir ajan olarak, mumsu pestisitlerin öğütülmesine yardımcı olmak ve aktif bileşiğin bir taşıyıcısı olarak

Katalizör desteği olarak

-Sentetik kauçuk ve kauçukları güçlendirmek için dolgu maddesi olarak

-Hayvan yeminde sıvı taşıyıcı olarak

-Baskı mürekkeplerinde

-Silika jel formunda kurutucu ve adsorban olarak

-Çimentoda katkı maddesi olarak

- Evcil hayvan kumu gibi

-Mikroelektronik için izolatörlerde

-Termo-optik anahtarlarda

Silika jeli. KENPEI. Kaynak: Wikimedia Commons.

Gıda endüstrisinde

Amorf silika, çeşitli gıda türlerinde çok işlevli doğrudan bir bileşen olarak çeşitli gıda ürünlerine dahil edilir. Bitmiş gıdanın% 2'sini geçmemelidir.

Örneğin, bir anti-caking ajanı (belirli yiyeceklerin yapışmasını önlemek için), bira üretiminde bir stabilizatör olarak, bir anti-çöktürücü olarak, şarabı, birayı ve meyve veya sebze sularını filtrelemek için hizmet eder.

_İki atomlu toprakla (SiO ₂ ) şarabı filtrelemek için ekipman . Fabio Ingrosso. Kaynak: Wikimedia Commons.

Bazı gıdalardaki sıvılar için emici ve tatlandırıcı yağlar için mikrokapsüllerin bir bileşeni olarak işlev görür.

Buna ek olarak, amorf SiO ₂ bir bariyer olarak hareket eden, gıda paketleme maddelerinin plastik yüzeyi üzerinde özel bir işlem ile uygulanır.

İlaç endüstrisinde

Topaklanmayı önleyici, koyulaştırıcı, jelleştirici ve yardımcı madde olarak, yani çeşitli ilaç ve vitaminlere tabletleme yardımcısı olarak eklenir.

Kozmetik ve kişisel bakım endüstrisinde

Çok sayıda üründe kullanılır: yüz pudralarında, göz farı, göz kalemi, ruj, allık, makyaj temizleyici, pudralar, ayak pudraları, saç boyaları ve ağartıcılarda.

Ayrıca yağlarda ve banyo tuzlarında, köpük banyolarında, el ve vücut kremlerinde, nemlendiricilerde, deodorantlarda, yüz kremlerinde veya maskelerde (tıraş kremleri hariç), parfümlerde, losyonlarda ve temizleme kremlerinde.

Ayrıca gece nemlendirici kremler, oje ve pırıltılar, cilt tazeleyici losyonlar, saç tonerleri, diş macunu, saç kremleri, jeller ve bronzlaşma kremleri.

Terapötik uygulamalarda

SiO ₂ , biyoaktif camlarda veya biyo-camlarda bulunur; temel özelliği, onları çevreleyen biyolojik çevre ile kimyasal olarak reaksiyona girerek canlı dokuyla güçlü ve kalıcı bir bağ oluşturabilmeleridir.

Bu tip malzeme, kemik hücrelerinin büyüyeceği "iskeleler" olarak yüzdekiler gibi kemik ikamelerini yapmak için kullanılır. Hem kemiklerle hem de yumuşak dokularla iyi biyouyumluluk göstermişlerdir.

Bu biyo gözlükler, kaza veya hastalık nedeniyle kaybetmiş insanların yüzlerinden kemiklerin kurtarılmasını mümkün kılacaktır.

Riskler

Çok ince silika parçacıkları havada uçuşabilir ve patlayıcı olmayan tozlar oluşturabilir. Ancak bu toz cildi ve gözleri tahriş edebilir. Solunması, solunum yollarının tahriş olmasına neden olur.

Ek olarak, silika tozunun solunması, akciğerlerde silikoz adı verilen uzun vadeli ilerleyici hasara neden olur.

Referanslar

1. ABD Ulusal Tıp Kütüphanesi. (2019). Silikon dioksit. Pubchem.ncbi.nlm.nih.gov'dan kurtarıldı.
2. Cotton, F. Albert ve Wilkinson, Geoffrey. (1980). İleri İnorganik Kimya. Dördüncü baskı. John Wiley & Sons.
3. Da Silva, MR ve diğerleri. (2017). Yeşil Ekstraksiyon Teknikleri. Silika Bazlı Sorbentler. Kapsamlı Analitik Kimyada. Sciencedirect.com'dan kurtarıldı.
4. Ylänen, H. (editör). (2018). Biyoaktif Camlar: Malzemeler, Özellikler ve Uygulamalar (İkinci Baskı). Elsevier. Books.google.co.ve'den kurtarıldı.
5. Windholz, M. vd. (editörler) (1983) The Merck Index. Kimyasallar, İlaçlar ve Biyolojikler Ansiklopedisi. Onuncu Baskı. Merck & CO., Inc.
6. Mäkinen, J. ve Suni, T. (2015). Kalın Film SOI Gofretler. Silikon Tabanlı MEMS Malzemeleri ve Teknolojileri El Kitabında (İkinci Baskı). Sciencedirect.com'dan kurtarıldı.
7. Sirleto, L. vd. (2010). Termo-optik anahtarlar. Silikon nanokristaller. Sciencedirect.com'dan kurtarıldı.