Silicijev oksid

Za kemijski element s serijsko številko 14, ki je v periodični tabeli IV skupine tretjega obdobja in tretje vrstice, je mogoče oblikovati dva silikonska oksida, ki sta sestavljeni iz dveh elementov Si in O:

• Silicijev monoksid, v katerem je Si dvovalenten, je lahko kemijska formula tega oksida predstavljena kot SiO;
• Silicijev dioksid je najvišji silicijev oksid, v katerem je Si tetravalenten, njegova kemična formula pa je zabeležena kot SiO2.

Silicijev (IV) oksid po videzu je prozoren kristal. Gostota Si02 je 2.648 g / cm3. Snov se topi v mejah temperatur od 1600 do 1725 ° C, vre pri temperaturi 2230 ° C.

Silikonski oksid SiO2 je znan po trdoti in moči od antičnih časov, ki so najpogostejši v naravi v obliki peska ali kremena, kot tudi v celičnih stenah diatnih alg. Snov ima veliko polimorfnih modifikacij, najpogosteje najdenih v dveh oblikah:

• Kristalina - v obliki naravnega mineralnega kremena, kakor tudi njenih sort (kalcedon, kamen kristal, jasper, agat, kremenček); Kremen je osnova kremenčevega peska, je nepogrešljiv gradbeni material in surovina za silikatno industrijo;
• Amorfno najdemo v obliki naravnega minerala opala, katerega sestavo lahko opišemo s formulo SiO2 • nH2O; Zemeljske oblike amorfnega SiO2 so trifoil (gorski obrok, diatomejska zemlja) ali diatomit; Umetni amorfni brezvodni silicijev dioksid je silikagel, ki je izdelan iz natrijevega metasilikata.

Silicijev oksid SiO2 je kislinski oksid. Ta dejavnik določa njegove kemične lastnosti.

Fluor reagira s silicijevim dioksidom: SiO2 + 4F → SiF4 + O2, da se tvori brezbarvni plin silicijevega tetrafluorida in kisika, drugi plini (halogeni Cl2, Br2, I2) pa manj aktivno reagirajo.

Silicijev oksid IV reagiramo s fluorovodikovo kislino za proizvodnjo fluorosilicne kisline: SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O. Ta lastnost se uporablja v industriji polprevodnikov.

Silicijev (IV) oksid se raztopi v vročem koncentriranem ali staljenem alkalnem sestavku, da se tvori natrijev silikat: 2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O.

Silicijev dioksid reagira z osnovnimi kovinskimi oksidi (npr. Z oksidi natrija, kalija, svinca (II), cinka ali zmesi oksidov, ki se uporablja pri proizvodnji stekla). Na primer reakcije natrijevega oksida in SiO2, kar lahko povzroči nastanek natrijevega ortosilikata 2Na2O + SiO2 → Na4SiO4, natrijevega silikata Na2O + SiO2 → Na2SiO3 in stekla Na2O + 6SiO2 + XO → Na2O: XO: 6SiO2. Primeri takšnega stekla, ki imajo komercialno vrednost, so natrijev kalcijevo steklo, borosilikatno steklo, svinčeno steklo.

Silicijev dioksid reagira s silicijem pri visokih temperaturah, kar ima za posledico plinasti monoksid: Si + SiO2 → 2SiO ↑.

Najpogosteje se silicijev oksid SiO2 uporablja za proizvodnjo elementarnega silicija. Proces interakcije z elementarnim ogljikom poteka pri visoki temperaturi v elektroobločni peči: 2C + SiO2 → Si + 2CO. To je zelo energetsko intenzivna. Vendar se njegov izdelek uporablja v polprevodniških tehnologijah za proizvodnjo sončnih celic (pretvarjanje svetlobe v električno energijo). Prav tako se uporablja čistega Si-a v metalurgiji (pri proizvodnji toplotno odpornih silikatnih jekel, odpornih proti kislinam). Tako dobljeni elementarni silicij je potreben za proizvodnjo čistega silicijevega dioksida, ki je za številne panoge zelo pomemben. Naravni SiO2 se uporablja v obliki peska v tistih panogah, kjer njena visoka čistost ni potrebna.

Z vdihom fino porazdeljenega prahu kristalnega SiO2 se lahko sčasoma razvije tudi silikoza, bronhitis ali rak tudi v zelo majhnih količinah (do 0,1 mg / m³). Prah postane nevaren, ko vstopi v pljuča, nenehno jih draži in s tem zmanjšuje njihovo funkcijo. V človeškem telesu se silicijev oksid v obliki kristalnih delcev ne raztopi v klinično pomembnih časovnih obdobjih. Ta učinek lahko povzroči tveganje poklicnih bolezni za ljudi, ki delajo s peskalno opremo ali izdelke, ki vsebujejo prašek kristalnega silicijevega oksida. Otroci, astmatiki katere koli starosti, ki trpijo zaradi alergij, pa tudi starejši ljudje lahko postanejo bolni mnogo hitrejši.