Siliciumoxid
For et kemisk element med serienummeret 14, som er i det periodiske bord i IV-gruppen i 3. periode og tredje række, er det muligt at danne to siliciumoxider bestående af to elementer Si og O:
- siliciummonoxid, hvori Si er divalent, kan den kemiske formel af dette oxid være repræsenteret som SiO;
- Siliciumdioxid er det højeste siliciumoxid, hvori Si er tetravalent, dets kemiske formel registreres som SiO2.
Silicon (IV) oxid i udseende repræsenterergennemsigtige krystaller. Tætheden af Si02 er 2.648 g / cm3. Stoffet smelter inden for grænserne for temperaturer fra 1600 til 1725 ° C, koger ved en temperatur på 2230 ° C.
Siliciumoxid Si02 var kendt for sin hårdhedog styrke siden oldtiden, er mest almindelig i naturen i form af sand eller kvarts, såvel som i cellevægge af diatomalger. Stoffet har mange polymorfe modifikationer, der oftest findes i to former:
- krystallinsk - i form af et naturligt mineralkvarts, samt dets sorter (chalcedon, rockkrystal, jaspis, agat, flint); Kvarts er grundlaget for kvartssand, det er et uundværligt byggemateriale og råmateriale til silikatindustrien;
- amorfe forekommer som et naturligt mineralopal, hvis sammensætning kan beskrives med formlen SiO2 • nH20; jordiske former af amorf Si02 er skovl (bjergemel, diatoméjord) eller diatomit; Kunstigt amorft vandfrit silica er silicagel, som er fremstillet af natriummetasilikat.
Siliciumoxid Si02 er et surt oxid. Det er denne faktor, der bestemmer dets kemiske egenskaber.
Fluor reagerer med siliciumdioxid: SiO2 + 4F → SiF4 + O2 til dannelse farveløs siliciumtetrafluorid gas og oxygen, medens de andre gasser (halogener Cl2, Br2, I2) responsive mindre aktive.
Siliciumoxid IV omsættes med flussyre til frembringelse fluorkiselsyre: SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O. Denne ejendom anvendes i halvlederindustrien.
Silicium (IV) oxid opløses i varm koncentreret eller smeltet alkali til dannelse af natriumsilicat: 2NaOH + Si02 → Na2SiO3 + H20.
Siliciumdioxid reagerer med basiske oxidermetaller (fx natrium, kalium oxid, bly (II), eller en blanding af zinkoxid, der anvendes i produktion af glas). For eksempel omsætning af natriumoxid og SiO2, et resultat, som kan dannes: natrium orthosilicat 2Na2O + SiO2 → Na4SiO4, natriumsilicat Na2O + SiO2 → Na2SiO3, og glas Na2O + 6SiO2 + XO → Na2O: XO: 6SiO2. Eksempler på sådanne briller af kommerciel betydning er natrium-calciumglas, borosilicatglas, blyglas.
Siliciumdioxid reagerer med silicium ved høje temperaturer, hvilket resulterer i en gasmonoxid: Si + SiO2 → 2SiO ↑.
Oftest anvendes SiO2 tilproduktion af elementært silicium. Processen med interaktion med elementært carbon forløber ved høj temperatur i en lysbueovn: 2C + Si02 → Si + 2CO. Det er ret energiintensive. Produktet anvendes dog i halvlederteknologi til fremstilling af solceller (omdanne lysenergi til elektrisk energi). Også rent Si anvendes til metallurgi (ved produktion af varmebestandige og syrefaste siliciumholdige stål). Det således opnåede elementære silicium er nødvendigt til fremstilling af rent siliciumdioxid, hvilket er af stor betydning for en række industrier. Naturlig SiO2 anvendes i form af sand i de industrier, hvor den høje renhed ikke er nødvendig.
Ved indånding af fint opdelt støvkrystallinsk Si02, selv i meget små mængder (op til 0,1 mg / m³), med tiden, kan silikose, bronkitis eller kræft udvikle sig. Støv bliver farligt, når det kommer ind i lungerne, irriterer dem konstant og derved reducerer deres funktion. I menneskekroppen opløses siliciumoxidet i form af krystallinske partikler ikke under klinisk signifikante tidsperioder. Denne effekt kan skabe risiko for erhvervssygdomme for personer, der arbejder med sandblæsningsudstyr eller produkter, der indeholder et pulver af krystallinsk siliciumoxid. Børn, astmatikere i alle aldre, der lider af allergi, og også ældre mennesker kan blive syge meget hurtigere.
