PIIOKSIDI (SIO2): RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ, SAAMINEN - FYYSINEN - 2026

Piioksidi on epäorgaaninen kiinteä aine on muodostettu liimaus piiatomin ja kaksi happea. Sen kemiallinen kaava on SiO ₂. Tätä luonnollista yhdistettä kutsutaan myös piidioksidiksi tai piidioksidiksi.

SiO ₂ on maapallonkuoren runsas mineraali, koska hiekka koostuu piidioksidista. Rakenteestaan ​​riippuen piidioksidi voi olla kiteinen tai amorfinen. Se ei liukene veteen, mutta liukenee alkaliin ja HF fluorivetyhappoon.

Hiekka on piidioksidin SiO ₂ lähde. ರವಿಮುಂ. Lähde: Wikimedia Commons.

SiO ₂ on läsnä myös tiettyjen kasvien, bakteerien ja sienten rakenteessa. Myös meren eliöiden luurankoissa. Hiekan lisäksi on olemassa myös muun tyyppisiä kiviä, jotka on valmistettu piidioksidista.

Piidioksidia käytetään laajalti, ja se täyttää useita toimintoja. Levinnein käyttö on suodatinmateriaalina nestemäisille aineille, kuten öljyille ja öljytuotteille, juomille, kuten oluelle ja viinille, sekä hedelmämehuille.

Mutta sillä on monia muita sovelluksia. Yksi hyödyllisimmistä ja tärkeimmistä on bioaktiivisten lasien valmistuksessa, jotka antavat mahdollisuuden tehdä "telineitä", joissa luusolut kasvavat tuottamaan luunpalasia, jotka puuttuvat vahingossa tai sairauden vuoksi.

Rakenne

Piidioksidi SiO ₂ on kolmen atomin molekyyli, jossa piiatomi on sitoutunut kahteen kovalenttisesti sitoutuneeseen happiatomiin.

SiO _2- molekyylin kemiallinen rakenne. Grasso Luigi. Lähde: Wikimedia Commons.

Kiinteän piidioksidin rakenneyksikkö sellaisenaan on tetraedri, jossa yhtä piiatomia ympäröi 4 happiatomia.

Kiinteän piidioksidin rakenneyksikkö: harmaa = pii, punainen = happi. Benjah-bmm27. Lähde: Wikimedia Commons.

Tetrahedra sitoutuu jakamalla happiatomeja niiden vierekkäisistä kärkistä.

Siksi piiatomi jakaa jokaisen 4 happiatomia puoliksi ja tämä selittää yhden piiatomin yhdistelmän suhteen 2 happiatomiin (SiO ₂).

Tetrahedra jakaa happea SiO _{2: ssa}. Benjah-bmm27. Lähde: Wikimedia Commons.

SiO ₂ yhdisteet on jaettu kahteen ryhmään: kiteisen piidioksidin ja amorfista piidioksidia.

Kiteisillä piidioksidiyhdisteillä on piin ja hapen toistuvat kuviorakenteet.

Kiteisessä piidioksidissa on toistuvia yksiköitä. Sivun alkuun Wikipedia polskiego projekti wikipedii: Polimerek, Zwektoryzował: Krzysztof Zajączkowski. Lähde: Wikimedia Commons.

Kaikkia piidioksidikiteitä voidaan pitää jättiläismolekyylinä, joissa kidehila on erittäin vahva. Tetrahedra voidaan yhdistää eri tavoin, jolloin syntyy erilaisia ​​kiteisiä muotoja.

Amorfisessa piidioksidissa rakenteet kiinnittyvät satunnaisesti, noudattamatta määriteltyä säännöllistä mallia molekyylien välillä, ja nämä ovat erilaisessa spatiaalisessa suhteessa toisiinsa.

Amorfisessa piidioksidissa sidokset eivät ole toistuvia tai yhtenäisiä. Silica.svg: * Silica.jpg: en: User: Jdrewittderivative työ: Matt. Lähde: Wikimedia Commons.

nimistö

- piioksidia

-Piidioksidi

-Piidioksidi

-Kvartsi

-Tridimita

-Christobalite

-Dioxosilane

ominaisuudet

Fyysinen tila

Väritön tai harmaa kiinteä aine.

Näyte puhdasta SiO _{2: ta}. LHcheM. Lähde: Wikimedia Commons.

Molekyylipaino

60,084 g / mol

Sulamispiste

1713 ° C

Kiehumispiste

2230 ° C

Tiheys

2,17-2,32 g / cm ³

Liukoisuus

Liukenematon veteen. Amorfinen piidioksidi liukenee alkaliin, etenkin jos se on hienojakoinen. Liukenee fluorivetyhappoon HF.

Amorfinen piidioksidi on vähemmän hydrofiilinen, ts. Vähemmän verrattuna veteen kuin kiteinen.

Kemiallisia ominaisuuksia

SiO ₂ tai piidioksidi on olennaisesti inertti useimpien aineiden suhteen, se on hyvin vähän reaktiivista.

Estopinnoitteet hyökätä klooria Cl ₂, bromiin Br ₂, vety H ₂ ja useimpia happoja huoneenlämpötilassa tai hieman korkeampi. Se hyökkää fluori F ₂, fluorivetyhappo HF ja emäkset, kuten natriumkarbonaatti Na ₂ CO ₃.

SiO ₂ voi yhdistyä metallielementtien ja oksidien kanssa silikaattien muodostamiseksi. Jos piidioksidi sulatetaan alkalimetallikarbonaatit noin 1300 ° C: ssa, alkalimetalli- silikaatteja saadaan ja CO ₂ on kehittynyt.

Se ei ole palavaa. Sen lämmönjohtavuus on alhainen.

Läsnäolo luonnossa

Luonnon tärkein piidioksidin lähde on hiekka.

SiO ₂ tai piidioksidi on kolmen kiteisen lajikkeen muodossa: kvartsi (vakain), tridimiitti ja kristobaliitti. Piidioksidin amorfiset muodot ovat akaatti, jaspis ja onyx. Opaali on amorfinen hydratoitu piidioksidi.

Siellä on myös ns. Biogeeninen piidioksidi, eli elävien organismien tuottama. Tämän tyyppisen piidioksidin lähteet ovat bakteerit, sienet, piimat, merisienet ja kasvit.

Bambun ja oljen kiiltävät, kovat osat sisältävät piidioksidia, ja joidenkin merieliöiden luurankoissa on myös suuri osuus piidioksidia; tärkeimmät ovat kuitenkin piimaan maat.

Diatomaceous Earths ovat rappeutuneiden yksisoluisten organismien (levien) geologisia tuotteita.

Muun tyyppinen luonnollinen piidioksidi

Luonnossa on myös seuraavia lajikkeita:

- Lasimaiset piidioksidit, jotka ovat vulkaanisia laseja

- Lechaterieliitit, jotka ovat luonnollisia laseja, joita syntyy sulamalla piipitoista ainetta meteoriittien vaikutuksesta

- Sulattu piidioksidi, joka lämmitetään piidioksidiksi nestefaasiksi ja jäähdytetään antamatta sen kiteytyä

Saada

Hiekkaa sisältävä piidioksidi saadaan suoraan louhoksista.

Hiekkalouhoksen kaliforniassa. Ruff tuff kermapuff. Lähde: Wikimedia Commons.

Diatomiittia tai piimaata saadaan myös tällä tavalla kaivinkoneita ja vastaavia laitteita käyttämällä.

Amorfinen piidioksidi on valmistettu lähtien vesiliuoksia alkalimetallisilikaatin (kuten natrium Na) neutraloimalla hapolla, kuten rikkihappoa H ₂ SO ₄, suolahappoa, tai hiilidioksidia CO ₂.

Jos liuoksen lopullinen pH on neutraali tai emäksinen, saadaan saostunut piidioksidi. Jos pH on hapan, saadaan silikageeli.

Höyrystetty piidioksidi valmistetaan polttamalla haihtuvaa piiyhdistettä, tavallisesti piitetrakloridia SiCl ₄. Saostunut piidioksidi saadaan silikaattien vesiliuoksesta, johon lisätään happoa.

Kolloidinen piidioksidi on amorfisen piidioksidin kolloidikokoisten hiukkasten vakaa dispersio vesiliuoksessa.

Sovellukset

Eri sovelluksissa

Piidioksidilla tai SiO _{2: lla} on laaja valikoima toimintoja, esimerkiksi se toimii hankaavana, imukykyisenä, paakkuuntumisenestoaineena, täyteaineena, hämärtävänä aineena ja muiden aineiden suspension edistämiseksi monien muiden käyttötapojen joukossa.

Sitä käytetään esimerkiksi:

-Lasin, keramiikan, tulenkestävien tuotteiden, hioma-aineiden ja vesilasiin

- Öljyjen ja öljytuotteiden väri ja puhdistus

- Valumuotit

- Kuten paakkuuntumisenestoaine kaikenlaisille jauheille

- Kuten vaahdonestoaine

-Suodata nesteitä, kuten kuivapesuliuottimia, uima-altaan vettä sekä yhdyskunta- ja teollisuusjätevettä

-Lämmöneristysten, palosuojattujen tiilien sekä palo- ja haponkestävien pakkausmateriaalien valmistuksessa

- Täyteaine paperien ja pahvin valmistuksessa niiden kestävyyden parantamiseksi

- Maalien täyteaine parantaa niiden virtausta ja väriä

-Menetelmissä metallien ja puun kiillottamiseen, koska ne antavat hankaavuutta

-Kemiallisissa analyysilaboratorioissa kromatografiassa ja absorboivana aineena

- Kuten paakkuuntumisenestoaine hyönteismyrkkyissä ja agrokemiallisissa koostumuksissa, auttaa jauhemaan vahamaisia ​​torjunta-aineita ja aktiivisen yhdisteen kantajana

-Katalyyttikantajana

-Täyteaineena synteettisten kumien ja kumien lujittamiseen

- Nesteiden kantajana eläinten rehuissa

-Mustepaino

- Kuten kuivausainetta ja adsorbenttia, silikageelin muodossa

- Lisäaineena sementissä

- Kuten lemmikkieläinten hiekkaa

-Mikroelektroniikan eristimet

- Termooptisissa kytkimissä

Silikageeli. KENPEI. Lähde: Wikimedia Commons.

Elintarviketeollisuudessa

Amorfinen piidioksidi sisällytetään moniin erilaisiin ruokatuotteisiin monitoiminnallisena suoran ainesosana erityyppisissä ruokia. Se ei saisi ylittää 2% valmiista ruuista.

Se toimii esimerkiksi paakkuuntumisenestoaineena (estämään tiettyjä ruokia tarttumasta), stabilointiaineena oluen valmistuksessa, saostumisenestoaineena viinin, oluen sekä hedelmä- tai vihannesmehujen suodattamiseksi.

Laitteet viinin suodattamiseksi piimaan kanssa (SiO ₂). Fabio Ingrosso. Lähde: Wikimedia Commons.

Se toimii nesteiden imukykyisenä eräissä elintarvikkeissa ja mikrokapselien komponenttina aromiaineöljyille.

Lisäksi amorfinen SiO ₂ levitetään erityisellä prosessilla elintarvikkeiden pakkaustarvikkeiden muovien pintaan, joka toimii esteenä.

Lääketeollisuudessa

Sitä lisätään paakkuuntumisen estävänä, sakeuttavana, geeliytyvänä aineena ja apuaineena, ts. Tabletoinnin apuna erilaisille lääkkeille ja vitamiineille.

Kosmetiikka- ja henkilökohtaisen hygienian alalla

Sitä käytetään lukuisissa tuotteissa: kasvovoiteissa, luomiväreissä, silmänaarien hoidossa, huulipunissa, punastumissa, meikinpoistoaineissa, jauheissa, jalkajauheissa, hiusvärissä ja valkaisuaineissa.

Myös öljyissä ja kylpysuoloissa, vaahtokylpyissä, käsi- ja vartalovoiteissa, kosteusvoiteissa, deodorantteissa, kasvovoiteissa tai naamioissa (paitsi parranajovoiteet), hajusteissa, voiteissa ja puhdistusvoiteissa.

Myös öisin kosteuttavissa voiteissa, kynsilakoissa ja maaleissa, ihon virkistämisemulsioissa, hiusvärissä, hammastahnassa, hiustenhoitoaineissa, parkitusgeeleissä ja voiteissa.

Terapeuttisissa sovelluksissa

SiO _{2: ta} on läsnä bioaktiivisissa laseissa tai biolasissa, joiden pääominaisuus on, että ne voivat reagoida kemiallisesti niitä ympäröivän biologisen ympäristön kanssa muodostaen vahvan ja kestävän sidoksen elävän kudoksen kanssa.

Tämän tyyppistä materiaalia käytetään luun korvikkeiden, kuten kasvojen, valmistukseen "telineinä", joissa luusolut kasvavat. Ne ovat osoittaneet hyvän biologisen yhteensopivuuden sekä luiden että pehmytkudosten kanssa.

Nämä bioglassit antavat mahdollisuuden palauttaa luut ihmisiltä, ​​jotka ovat menettäneet ne vahingossa tai sairauden vuoksi.

riskit

Hyvin hienot piihappohiukkaset voivat tulla ilmassa ja muodostaa räjähtämättömiä pölyjä. Mutta tämä pöly voi ärsyttää ihoa ja silmiä. Sen hengittäminen aiheuttaa hengitysteiden ärsytystä.

Lisäksi piidioksidipölyn hengittäminen aiheuttaa keuhkoihin pitkäaikaisesti eteneviä vaurioita, joita kutsutaan silikoosiksi.

Viitteet

1. Yhdysvaltain lääketieteellinen kirjasto. (2019). Piidioksidi. Palautettu pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Cotton, F. Albert ja Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kehittynyt epäorgaaninen kemia. Neljäs painos. John Wiley & Sons.
3. Da Silva, MR et ai. (2017). Vihreän louhinnan tekniikat. Piidioksidipohjaiset sorbenttit. Kattavassa analyyttisessä kemiassa. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
4. Ylänen, H. (toimittaja). (2018). Bioaktiiviset lasit: Materiaalit, ominaisuudet ja sovellukset (toinen painos). Elsevier. Palautettu osoitteesta books.google.co.ve.
5. Windholz, M. et ai. (toimittajat) (1983) The Merck Index. Kemikaalien, lääkkeiden ja biologisten aineiden tietosanakirja. Kymmenes painos. Merck & CO., Inc.
6. Mäkinen, J. ja Suni, T. (2015). Paksikalvoiset SOI-kiekot. Piipohjaisten MEMS-materiaalien ja teknologioiden käsikirjassa (toinen painos). Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
7. Sirleto, L. et ai. (2010). Termooptiset kytkimet. Pii nanokiteitä. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.