Формула диоксида кремния - структура, свойства, использование, примеры вопросов

Диоксид кремния, часто известный как кремнезем, представляет собой оксид кремния с химической формулой SiO ₂ , встречающийся в природе в виде кварца и в различных живых существах. Во многих частях мира кремнезем является важным компонентом песка. Силикагель является минеральным ингредиентом, а также синтетическим продуктом, что делает его одной из самых сложных и распространенных категорий минералов. Некоторые известные примеры включают плавленый кварц, коллоидальный кремнезем, силикагель и аэрогели. Он используется в конструкционных материалах, микроэлектронике (в качестве электрического изолятора), пищевых и фармацевтических компонентах.

Что такое диоксид кремния?

Silicon dioxide (SiO₂) is a covalent molecule with four oxygen atoms connected to each silicon atom and two oxygen atoms bonded to each silicon atom in a tetrahedral structure. Silicon dioxide has a large structure with an eight-membered ring produced by the arrangement of alternate oxygen and silicon atoms. 

Добыча полезных ископаемых, добыча песка и очистка кварца — все это методы получения диоксида кремния. Подкисление растворов силиката натрия дает осажденный кремнезем или аморфный кремнезем. Когда силикагель промывают и обезвоживают, образуется бесцветный микропористый кремнезем. В результате диоксид кремния также известен как кремнезем.

Получение диоксида кремния

Подкисление растворов силиката натрия дает аморфный кремнезем или осажденный кремнезем. Для получения бесцветного микропористого кремнезема силикагель очищают и обезвоживают. Реакция с участием трисиликата и серной кислоты выглядит следующим образом:

Na ₂ Si ₃ O ₇ + H ₂ SO ₄ → 3SiO ₂ + Na ₂ SO ₄ + H ₂ O

Структура SiO ₂

Атом кремния в объеме силикатов координирован тетраэдрически, с четырьмя атомами кислорода вокруг основного атома Si. В результате SiO ₂ образует твердые тела с трехмерной сеткой, в которых каждый атом кремния ковалентно связан с четырьмя атомами кислорода в тетраэдрической форме. CO ₂ представляет собой линейную молекулу. Правило двойной связи демонстрируется существенно различающимися структурами диоксидов углерода и кремния.

Свойства диоксида кремния

1. Диоксид кремния может быть от прозрачного до сероватого, кристаллического, без запаха или аморфного.
2. Температуры плавления и кипения этих материалов составляют 1713°С и 2950°С соответственно.
3. Он растворим в плавиковой кислоте, но нерастворим в кислоте и воде.
4. Поскольку полярность молекулы равна нулю, диоксид кремния не является очень реактивным химическим веществом.
5. С кислородом «Si» образует две двойные связи. В результате это чрезвычайно стабильная молекула.
6. Он также обладает высокой диэлектрической прочностью, что позволяет использовать его в качестве изолятора и полупроводника.

Использование диоксида кремния

• В строительном секторе диоксид кремния используется для изготовления бетона.
• В кристаллической форме он используется при гидроразрыве пласта.
• Он используется в производстве стекла.
• Он используется как успокаивающее средство.
• Он используется в синтезе элементарного кремния.
• Он используется в качестве агента, препятствующего слеживанию, в порошкообразных пищевых продуктах, таких как специи, и в качестве очищающего агента в соках, пиве и вине.
• Используется в зубной пасте для удаления налета с зубов.

Health Hazards of SiO₂

Silica is non-toxic when used orally. A 2008 study discovered that the higher the quantities of silica in water, the lower the incidence of dementia. As the risk of dementia decreased, the dose of silica in drinking water was increased to 10 mg/day. Inhaling finely divided crystalline silica dust can induce bronchitis, lung cancer, or silicosis due to dust lodgement in the lungs. When fine silica particles are inhaled in large quantities, rheumatoid arthritis and lupus become more prevalent.

Примеры вопросов

Вопрос 1: Каково использование диоксида кремния?

Отвечать:

The building industry accounts for approximately 95% of the industrial use of silicon dioxide (sand), for example, in the making of concrete (Portland cement concrete). Silica, in the form of sand, is utilised as a fundamental material in the production of metallic components in engineering and other sand casting applications. Because of silica’s relatively high melting point, it can be used in several applications.

Вопрос 2: Как производится диоксид кремния?

Отвечать:

The majority of silicon dioxide is produced through mining activities such as sand extraction and quartz purification. Quartz is useful for a wide range of applications, but it may require chemical processing to produce a more suitable product (for example, more reactive or fine-grained), or to make it purer. As a byproduct of heated processes such as ferrosilicon manufacturing, silica fume is created.

Вопрос 3: Двуокись кремния токсична?

Отвечать:

When taken orally, silica is largely non-toxic. Inhaling finely divided silica crystalline dust, on the other hand, may contribute to silicosis, bronchitis, or lung cancer because the dust becomes retained in the lungs and continuously irritates the tissue, reducing lung capacity.

Вопрос 4: Какова функция диоксида кремния?

Отвечать:

Silicon dioxide can also be present in a number of other foods and supplements. It works as an anticlumping agent in food to keep clumps from forming. It prevents powdered ingredients from sticking together in supplements.

Вопрос 5: В чем разница между кремнием и диоксидом кремния?

Решение:

Silicon is a naturally occurring element. It is the element with the greatest abundance in the earth’s crust. It has both metal and nonmetal properties. Silicon dioxide is also known as silica. It is created by fusing silicon with oxygen. It is found in plants, water, the earth’s crust, and animals.