Silisiumdioksid | ||
![]() | ||
Toppbilde: Lewis-formel for silisiumdioksid. Bunn bilde: grunnleggende strukturelle mønster av et silicon dioxide polymorfer som danner SiO 4 Tetrahedron sammenstillingerbundet til hverandre ved deres toppunkter, hvert oksygenatom som er felles for to tetraedre, derav den generelle formel i SiO 2. |
||
Identifikasjon | ||
---|---|---|
Synonymer |
silika |
|
N o CAS |
utfelt silisiumdioksyd :amorfsilisiumdioksyd :stishovitt :coesite :cristobalite :kvarts :tridymitt :keatite :kvartsglass :silikagel :silikastøv :kolloidalt silika |
:|
N o ECHA | 100.028.678 | |
N o EC | 231-545-4: amorf silisiumdioksyd 238-455-4: cristobalitt 238-878-4: kvarts 239-487-1: tridymite 262-373-8: kvartsglass 273-761-1: silisiumdamp 601-214 -2 : kiselgel 604-037-9: stishovitt 920-837-3: glass |
|
N o RTECS | VV7325000: cristobalitt VV7330000: kvarts VV7335000: tridymitt |
|
PubChem | 24261 | |
ChEBI | 30563 | |
N o E | E551 | |
SMIL |
O = [Si] = O , |
|
InChI |
Std. InChI: InChI = 1S / O2Si / c1-3-2 Std. InChIKey: VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N |
|
Utseende | fargeløst fast, krystallinsk, noen ganger amorf, praktisk talt uløselig i vann | |
Kjemiske egenskaper | ||
Brute formel |
O 2 Si |
|
Molarmasse | 60,0843 ± 0,0009 g / mol O 53,26%, Si 46,74%, |
|
Fysiske egenskaper | ||
T ° fusjon | 1730 ° C | |
T ° kokende | 2230 ° C | |
Løselighet | 10 mg · L -1 til 25 ° C ( kvarts ) | |
Volumisk masse | 2,334 g · cm -3 | |
Optiske egenskaper | ||
Brytningsindeks | 1,458 for λ = 589 nm i silika amorf i tynt lag | |
Forholdsregler | ||
SGH | ||
![]() ![]() |
||
NFPA 704 | ||
0 1 0 | ||
IARC- klassifisering | ||
Gruppe 1: kreftfremkallende for mennesker ( inhalert krystallinsk silisiumdioksyd i form av kvarts eller cristobalitt fra en yrkeskilde) Gruppe 3: kan ikke klassifiseres som kreftfremkallende for mennesker ( amorf silisiumdioksyd ) | ||
Enheter av SI og STP med mindre annet er oppgitt. | ||
Den silisiumdioksyd eller silisiumdioksyd , er en kjemisk forbindelse med formelen SiO 2. Det er et fargeløst fast stoff i overflod i det naturlige miljøet og i forskjellige levende vesener . Den eksisterer gratis i forskjellige krystallinske og amorfe former , og kjemisk kombinert med andre oksider i silikater , som er hovedbestanddelene i jordskorpen og kappen . Gratis eller kombinert representerer den 60,6% av massen av den kontinentale skorpen . Det er spesielt rikelig i form av kvarts , spesielt i granitter . Den eksisterer også som et syntetisk materiale , slik som kvartsglass , avrøket silica , silica gel, og aerogeler . Det brukes som et strukturelt materiale, i mikroelektronikk , som en elektrisk isolator , så vel som en ingrediens for farmasøytisk industri og matindustri .
Den inhalering av findelt krystallinsk silica er giftig og kan føre til alvorlig lungebetennelse, silikose , til bronkitt , den lungekreft og av auto-immune sykdommer slik som systemisk lupus erythematosus og reumatoid artritt . Absorpsjonen av amorf silisiumdioksid forårsaker derimot bare korte reversible betennelser.
Under normale forhold med temperatur og trykk ( T = 0 ° C , P = 0,1 MPa ) er silisiumdioksid ved likevekt i form av α kvarts , et krystallinsk materiale med en trigonal struktur ( Z = 3 SiO 2 mønstre per mesh ).
Ved lavt trykk ( P < 500 MPa ) og økende temperatur T er den stabile fasen suksessivt:
Ved lav temperatur ( T < 600 ° C ) og økende trykk P er den stabile fasen suksessivt:
De faseoverganger av diagrammet er av første orden , med unntak av kvarts α ↔ kvarts β overgang (av andre orden), som er displacive (det skjer ved enkel forskyvning av atomene uten å bryte de kjemiske bindinger ); av denne grunn krever det ikke kimdannelse , og β-kvarts kan ikke slukkes ved lav temperatur.
I alle de ovennevnte faser hvert silisiumatom er i sentrum av et tetraeder [SiO 4], med unntak av silikadamp (SiO 2 molekyler) og stishovitt, der koordinasjonstallet for silisium er 6 (oktahedra [SiO 6]).
Silisiumdioksid er et relativt hardt fargeløst fast stoff (7,0 på Mohs-skalaen for kvarts ) som eksisterer i både krystallinske og amorfe former . Dens tetthet er 2,648 g / cm 3 for α kvarts , men 2,196 g / cm 3 for SiO 2amorf. Den er gjennomsiktig gjennom hele det synlige spekteret , derav dens applikasjoner i optikk , med en brytningsindeks nær 1,46. På den annen side er den mindre gjennomsiktig i infrarødt , noe som delvis forklarer fordelen oppnådd i hagebruk ved bruk av drivhus . Det er en god elektrisk isolator , med en resistivitet på 10 12 til 10 16 Ω cm for krystalliserte former, og større enn 10 18 Ω cm for amorfe former. Dens varmeledningsevne er henholdsvis 1,3 og 1,4 W m -1 K -1 , og Poissons forhold på henholdsvis 0,17 og 0,165 for krystallinske og amorfe former.
I de fleste av silikater , de atomene i silisium har en samordning tetraedrisk med fire atomer av oksygen som omgir en sentral silisiumatom. De polymorfer av kvarts er eksempler på slike strukturer, som danner et tredimensjonalt nettverk hvor hvert silisiumatom er bundet kovalent til fire oksygenatomer i tetraedrisk håndteres.
For eksempel, i krystallgitteret til α kvarts , deler det sentrale tetraederet sine fire hjørner, hver dannet av et oksygenatom, mens de to ansiktssentrerte tetraederne deler to av sine fire hjørner, og de fire tetraederne med sentrerte kanter deler bare en av deres oksygenatomer med SiO 4 tetraedrenaboer. De 7 tetraederne i a-kvartsenhetscellen er således 12 av de 24 oksygenatomer som deles mellom to tilstøtende tetraeder.
Den eneste stabile formen av silisiumdioksid under normale temperatur- og trykkforhold er α kvarts , som er den vanligste krystallinske formen av SiO 2.. Urenheter i krystallgitteret kan gi krystallet forskjellige farger. Overgangen mellom α kvarts og β kvarts skjer brått ved 573 ° C. Ettersom denne overgangen ledsages av en betydelig økning i krystallvolumet, kan den lett knekke bergarter eller keramikk som inneholder silisiumdioksid som krysser denne temperaturen.
Høy temperatur mineraler , kristobalitt og tridymitt har lavere tetthet og brytningsindeks enn α kvarts. Derimot har seifertitt , stishovitt og coesitt , som er høytrykksmineraler, en høyere tetthet og brytningsindeks enn α kvarts.
Bortsett fra stishovitt- og silisiumfibre, består alle polymorfene av krystallisert silisiumdioksid av SiO 4 tetraederforenet av noen av toppunktene i forskjellige tredimensjonale konfigurasjoner. Den lengde av Si - O -binding varierer avhengig av krystallformene. I α kvarts er det for eksempel 161 µm , mens det er 154 til 171 µm i α tridymite . Den Si - O - Si -binding vinkel varierer også fra 140 ° til α tridymitt til 180 ° for β tridymitt, mens den er 144 ° for α kvarts.
Silisiumfibre har en struktur som ligner på silisiumdisulfid SiS 2, med tetraederkjeder som deler noen av kantene. Stishovitt, en stabil form ved høyt trykk, har derimot en rutiltype , der silisiumatomer er heksakoordinert. Den tettheten av stishovite er 4,287 g · cm -3 , mye høyere enn for α kvarts, som bare er 2,648 g · cm -3 . Denne forskjellen i tetthet skal være relatert til variasjonen i koordinasjon , fordi Si - O bindinger er lengre i stishovitt - fire ekvatoriale bindinger på 176 pm og to polare bindinger på 181 pm - enn i α kvarts: fire 161 µm tetraedriske bindinger .
Den faujasitt er en annen form av krystallinsk silika. Det er oppnådd ved dealuminering av ultrastabile Y- zeolitter med lavt natriuminnhold ved anvendelse av varmebehandling i nærvær av en syre. Det resulterende produkt inneholder mer enn 99% silisiumdioksyd med høy krystallinitet og en høy spesifikk overflate (mer enn 800 m 2 · g -1 ). Det er et veldig stabilt materiale med hensyn til temperatur og syrer. Spesielt beholder den sin krystallinitet og sin høye grad av molekylær orden i stor avstand etter å ha blitt plassert i kokende konsentrert saltsyre .
Polymorf | Struktur |
System , Pearson , n o av romgruppen |
ρ g cm –3 |
Merknader |
---|---|---|---|---|
Kvarts α |
![]() |
Trigonal rombohedral hP9, P3 1 21 n o 152 |
2,648 | Spiralkjeder som gjør enkeltkrystaller optisk aktive. Den α kvarts transformeres til kvarts β til 846 K . |
Kvarts β |
![]() |
Sekskantet hP18, P6 2 22, nr . 180 |
2,533 | Nært beslektet med α kvarts , med en Si - O - Si vinkel på 155 ° og optisk aktiv. Den β kvarts transformeres til tridymitt β til 1140 K . |
Α tridymitt |
![]() |
Orthorhombic oS24, C222 1 , n o 20 |
2 265 | Metastabelt ved atmosfærisk trykk . |
Β tridymitt |
![]() |
Sekskantet hP12, P6 3 / mmc, n o 194 |
Nært beslektet med α tridymitt. Tridymitt β er forvandlet til kristobalitt β til 2010 K . | |
Cristobalite α |
![]() |
Tetragonal tP12, P4 1 2 1 2, 92 |
2.334 | Metastabelt ved atmosfærisk trykk . |
Cristobalite β |
![]() |
Cubic cF104, Fd 3 m, n o 227 |
Nært beslektet med α cristobalite . Bakgrunn for 1978 K . | |
Keatite |
![]() |
Tetragonal tP36, P4 1 2 1 2, n o 92 |
3.011 | Sykler Si 5 O 10, Hvis 4 O 14og Si 8 O 16. Produsert av kvarts og alkaliglass 600 til 900 K og 40 til 400 MPa . |
Moganite |
![]() |
Monoklinisk mS46, C2 / c, n o 15 |
Sykler Si 4 O 8og Si 6 O 12. | |
Coesitis |
![]() |
Monoklinisk mS48, C2 / c, n o 15 |
2.911 | Sykler Si 4 O 8og Si 8 O 16. Trening ved 900 K og 3 til 3,5 GPa . |
Stishovite |
![]() |
Tetragonal tP6, P4 2 / mnm, n o 136 |
4.287 | En av de tetteste formene av silisiumdioksid , knapt lavere i tetthet enn seifertitt . Rutile- som krystallstruktur med hexcoordinate silisium . Dannelse av 7,5 til 8,5 GPa . |
Seifertite |
![]() |
Orthorhombic oP, Pbcn |
4.294 | En av de tettere formene av silisiumdioksid , litt høyere i tetthet enn stishovitt . Det dannes ved trykk over 40 GPa . |
Melanoflogitt |
![]() |
Kubikk (cP *, P4 2 32 n o 208) eller tetragonal (P4 2 / NBC) | 2,04 | Sykler Si 5 O 10, Hvis 6 O 12. Tilstede med hydrokarboner i mellomrom. |
Fiberholdig silisiumdioksyd |
![]() |
Ortorhombisk oI12, Ibam, nr . 72 |
1.97 | Struktur lik den for silisiumdisulfid SiS 2består av kjeder av SiO 4 tetraedreforent av noen av kantene. Den smelter ved ca 1700 K |
2D silika |
![]() |
Sekskantet | Dobbeltlagsstruktur av sekskantede kiselplater. |
Det er et bredt utvalg av mineraler som består av en større eller mindre brøkdel av SiO 2amorf . Den viktigste av disse er opal , som er et amorft silisiumdioksyd -hydrat , det vann som generelt ligger mellom 6 og 10 vekt-%, med ekstreme verdier fra 3 til 21%. Den geysérite er en variant av opal dannet rundt de varme kilder og geysirer .
Noen kiselholdige bergarter er av biologisk opprinnelse, slik som radiolarites og diatomites som kiselgur , dannet av diagenese fra skjeletter av myriader av radiolarier , frustules av kiselalger , kiselholdige svamper , og selv thèques av testaceae amøber . Andre, som flint og sandstein , er mer eller mindre krystallinske sedimentære bergarter , og flint er generelt kvalifisert som kryptokrystallinsk, ettersom kvartskrystaller er små og ordnet på en ordentlig måte.
Amorf silisiumdioksyd er også dannet av smeltet og raskt avkjølt krystallinsk silisiumdioksyd. Den finnes således i forskjellige vulkanske bergarter , som obsidian og takylitt , eller i utkast fra slagkratere , som tektitter . Et spesielt utvalg av slike bergarter er dannet av kiselholdig jord som er rammet av lyn : fulguritter og lechateliérite .
De planter produserer phytolith hvorav noen består av silisiumdioksyd. I den grad fytolittene er rike på SiO 2, som fremmer slitasje på tenner og mandibler , finnes spesielt i gress som forbrukes som beite ( gress ) av forskjellige planteetere, alt fra insekter til hovdyr . Det antas å være en forsvarsmekanisme utviklet av disse plantene for å begrense forbruket. Silisium finnes også i risskrogaske , som kan brukes til filtrering og til å lage sement .
SiO 2Molekyl til lineær molekylær geometri O = Si = O fremkommer når silisiummonoksyd SiO kondenseres i en matrise av argon kryogenisk avkjølt med flytende helium i nærvær av atomer av oksygen frigjøres av mikrobølge utladning. Dimerisk silisiumdioksid (SiO 2 ) 2ble oppnådd ved å omsette oksygenmolekyler O tomed dimer silisiummonoksid (SiO) 2. Dimerisk silisiumdioksyd har to brodannende oksygenatomer mellom silisiumatomer med en Si - O - Si vinkel på 94 ° og en bindingslengde på 164,6 um , mens den terminale Si - O binding er på 150,2 mikrometer .
I flytende tilstand har silisiumdioksid visse egenskaper som ligner på vann, slik som en negativ termisk ekspansjonskoeffisient , en maksimal tetthet rundt 5000 ° C , samt en minimal termisk kapasitet . Tettheten avtar fra 2,08 g · cm -3 til Anmeldelse for 1. 950 ° C til 2,03 g · cm -3 til 2200 ° C .
Det løseligheten av silisiumdioksyd i vann er svært avhengig av sin krystallinske form. Det er mye høyere for amorf silisiumdioksyd enn for kvarts - henholdsvis 120 og 10 mg · L -1 ved 25 ° C - og er maksimum ved 340 ° C med 1660 mg · kg -1 ved mettende damptrykk ; denne egenskapen brukes til å dyrke kvarts- enkrystaller ved en hydrotermisk prosess der naturlig kvarts oppløses i overopphetet vann i en trykkbeholder som avkjøles fra toppen: krystaller på 0,5 til 1 kg over en periode på en til to måneder. Slike veldig rene kvartskrystaller kan brukes til elektroniske applikasjoner. Løseligheten til SiO 2er enda høyere i superkritisk vann og når 20% ved 500 ° C og 1000 bar.
SiO 2oppløses i vann danner en kiselsyre H 4 SiO 4, som er en svak syre , med maksimalt 120 mg · L -1 ved 25 ° C i renset vann . Denne verdien øker med temperaturen, trykket, men også det pH , de grunnleggende løsninger faktisk fremme dannelsen av SiO 4 silikat- ioner. 4– . Silisiumsyre danner kolloidale suspensjoner i vann, noe som gir den en viss opasitet. Dette er tilfelle i geysirvann , som Geysir på Island . For en gitt konsentrasjon av kolloid kisel, er den blå fargen desto mer intens når vannet er kaldere, og løseligheten av kiselsyre blir da lavere.
Silisiumdioksid kan gi silisium ved karbotermisk reaksjon i lysovner ved mer enn 2000 ° C, avhengig av reaksjonen:
SiO 2+ 2 C ⟶ Si + 2 CO .Den fluor F 2reagerer med silisiumdioksid for å danne silisiumtetrafluorid SiF 4ved å frigjøre oksygen O 2, mens de andre halogenene ( klor Cl 2, brom Br 2og jod I 2) ikke reagerer med det.
Silisiumdioksid angripes av flussyre HF for å gi heksafluorkiselsyre H 2 SiF 6, Reaksjon brukes særlig i halvlederindustrien for å etse eller fjerne tynne lag av SiO 2 :
SiO 2 (s)+ 6 HF (aq) ⟶ H 2 SiF 6 (aq)+ 2 H 2 O.Silisiumdioksid er et surt oksyd innenfor betydningen av Lux-Flood, som reagerer med basiske oksyder for å gi silikater , for eksempel i form av metasilikatet ioner SiO 3 2– , analogt med karbonationen CO 32– , og ortosilikat SiO 44– . Dermed reagerer kalsiumoksid CaO med silisiumdioksid og gir kalsiumsilikater , for eksempel wollastonitt CaSiO 3. :
CaO + SiO 2⟶ CaSiO 3.Den allestedsnærværende tilstedeværelsen av silikater blant mineraler gjør silisium til det nest mest kjemiske elementet i jordskorpen , etter oksygen .
Silisiumdioksydet oppløses i det varme konsentrerte til baser eller hydroksider av alkalimetaller smeltet, som vist ved eksempel denne idealiserte ligningen:
SiO 2+ 2 NaOH ⟶ Na 2 SiO 3+ H 2 O.Silisiumdioksyd nøytraliserer basiske metalloksyder, slik som natrium-oksyd Na 2 O, Kaliumoksyd K 2 O, bly (II) oksyd PbO eller sinkoksid ZnO, og danner silikater og glass når Si - O - Si bindinger gradvis brytes. Således kan omsetningen av natriumoksyd og silisiumdioksyd produsere natriumortosilikat Na 4 SiO 4Natriumsilikat Na 2 SiO 3og briller , i henhold til proporsjonene til reagensene:
2 Na 2 O+ SiO 2⟶ Na 4 SiO 4 ; Na 2 O+ SiO 2⟶ Na 2 SiO 3 ; (0,25 til 0,8) Na 2 O+ SiO 2⟶ glass .Noen av disse glass er av kommersiell betydning, for eksempel soda-kalkglass (med natriumkarbonat Na 2 CO 3og kalsiumoksid CaO), borsilikatglass (med natriumkarbonat Na 2 CO 3og bor sesquioxide B 2 O 3) og krystall (med bly (II) oksyd PbO).
Silisiumdioksid reagerer varmt med silisium for å gi silisiummonoksid SiO:
SiO 2+ Si ⟶ 2 SiO .Blant de økosystemtjenester som tilbys av kiselholdige svamper (og radiolarier ) er deres rolle i oceanic syklus av silika. Mens havet kontinuerlig mottar kiseldioxid terrigen opprinnelse som begraver kiselholdige skjeletter (spesielt uoppløselige former av biogen silika), spiller en hovedrolle i den geokjemiske syklusen (i) den oceaniske silisiumdioksyden.
Det ble lenge trodd at den marine marinesyklusen var i likevekt takket være begravelsen av kiselholdige skjeletter av alger (kiselalger) eller deres transformasjon til autentisk leire (et fenomen kjent som "omvendt forvitring", men det er vist at isbreer og grunnvann bringer et overskudd av silisiumdioksyd til det globale hav. Kjemisk fordøyelse av sedimentprøver og deres mikroskopiske undersøkelse viser at rollen til å begrave uoppløselige svampskjeletter har vært veldig undervurdert i biogeokjemiske varelager.
Mesteparten av silisiumdioksidet kommer fra gruvedrift, inkludert sandutvinning og kvartsrensing .
Den dampet silika oppnådd som biprodukt prosesser av varme som produksjon av ferrosilisium . Det er mindre rent enn renset silisiumdioksyd og bør ikke forveksles med det, dets fysiske egenskaper og anvendelser er også forskjellige.
Den kolloidalt silika er en form av silika i pulverform eller kolloidal oppnådd ved å brenne siliciumtetraklorid SiCl 4i en hydrogen H 2 flammeoksygen- rik O to :
SiCl 4+ 2 H 2+ O 2⟶ SiO 2+ 4 HC1 .Den utfelte silisiumdioksyd er et skjema amorft silisiumdioksyd som oppnås ved surgjøring av oppløsninger av natriumsilikat Na 2 SiO 3. Det danner et gelatinøst bunnfall , eller kiselgel , først vasket og deretter dehydrert for å gi mikroporøst silika. Den idealiserte ligning som omfatter et natrium- silikat Na 2 Si 3 O 7og svovelsyre H 2 SO 4 kan oppsummeres som følger:
Na 2 Si 3 O 7+ H 2 SO 4⟶ 3 SiO 2+ Na 2 SO 4+ H 2 O.I størrelsesorden en million tonn silisiumdioksyd ble produsert på denne måten i 1999, primært beregnet til bruk i komposittmaterialer ( dekk og skosåler ).
Av tynne lag med silisiumdioksid utvikler seg spontant på oblat av silisium ved oksidasjonsvarme , noe som gir et veldig tynt lag på ca. 1 nm nativt oksid. Det er mulig å dyrke silisiumdioksydlag på silisium, for eksempel ved temperaturer på 600 til 1200 ° C ved bruk av oksygen (tørr oksidasjon) eller vann (våtoksidasjon):
Si + O 2⟶ SiO 2 ; Si + 2 H 2 O⟶ SiO 2+ 2 H 2.Dette opprinnelige oksydlaget er nyttig i mikroelektronikk fordi det fungerer som en elektrisk isolator med høy kjemisk stabilitet. Det kan beskytte silisium, la en elektrisk ladning ( kondensator ) akkumuleres , blokkere elektrisk strøm eller til og med regulere strømstyrken.
Mange prosesser som fører til silisiumdioksid starter fra organosilikonforbindelser som heksametyldisiloksan O [Si (CH 3 ) 3 ] 2(HMDSO) og tetraetylortosilikat Si (OEt) 4(TEOS). Således, bare å varme TEOS fra 680 til 730 ° C gir silisiumdioksid:
Hvis (OEt) 4⟶ SiO 2+ 2 OEt 2.På samme måte brenner TEOS ved rundt 400 ° C :
Si (OC 2 H 5 ) 4+ 12 O 2⟶ SiO 2+ 10 H 2 O+ 8 CO 2.TEOS hydrolyseres av sol-gel-prosessen . Reaksjonsforløpet og produktets art avhenger av katalysatorene , men den idealiserte ligningen kan skrives:
Hvis (OEt) 4+ 2 H 2 O⟶ SiO 2+ 4 EtOH.Siden silisiumdioksid er en veldig stabil forbindelse, vises det under mange kjemiske reaksjoner. Dermed forbrenningen av silanen SiH 4gir silisiumdioksyd på samme måte som forbrenning av metan CH 4gir karbondioksid CO 2 :
SiH 4+ 2 O 2⟶ SiO 2+ 2 H 2 O.Den kjemisk dampavsetning ( CVD ) av SiO 2på overflaten av krystallene fra silan ble utført i en strøm av nitrogen N 2ved en temperatur på 200 for å 500 ° C .
Cirka 95% av produsert silisiumdioksid ( sand ) forbrukes i byggebransjen , for eksempel til produksjon av sementbetong ( Portland sement ). Silisiumdioksid er hovedkomponenten i sandstøpegods som brukes til å lage metalldeler i engineering og andre teknologiske applikasjoner. Det høye smeltepunktet for silisiumdioksyd er spesielt nyttig i denne bruken.
Krystallisert silisiumdioksyd brukes til hydraulisk sprekking av geologiske formasjoner som inneholder olje fra tette reservoarer og skifergass .
Silika er det viktigste råmaterialet som brukes til produksjon av de fleste glassene . Den glassovergangstemperatur av rent silisiumdioksyd omtrent 1 201,85 ° C . Når smeltet silisiumdioksid avkjøles raskt, krystalliserer det ikke, men stivner som et amorft fast stoff, i dette tilfellet et glass. Fraværet av orden i stor avstand innebærer ikke at materialet også forstyrres i mindre skala, og en ordnet organisasjon blir observert i amorf silisiumdioksyd i skalaer som overstiger lengden av Si - O- bindingen ; Dette er for eksempel tilfellet med sykluser av seks SiO 4 tetraedre.
De fleste optiske fibre for telekommunikasjon er laget av silisiumdioksid. Sistnevnte er råmaterialet til mange keramikker , som terrakotta , steintøy og porselen .
Silisiumdioksid gjør det mulig å oppnå rent silisium ved en prosess som involverer en karboterm reaksjon i en lysbueovn :
SiO 2+ 2 C ⟶ Si + 2 CO .Silisiumdioksid er også mye brukt i mikroelektronikkindustrien, hvor det fungerer som et passivasjons- , oksid ( dielektrisk ) portlag for en MOSFET- transistor eller til og med som et antirefleksjonslag . Dens applikasjoner ligner de fra andre beslektede oksider, slik som zirkoniumdioksid ZrO 2, Titandioksid TiO 2eller også hafnium (IV) oksyd hfo 2.
Silisiumdioksid er et tilsetningsstoff (E 551) som ofte brukes i næringsmiddelindustrien , hovedsakelig som et fluidiseringsmiddel for pulveriserte næringsmidler eller for å absorbere fuktighet i hygroskopiske anvendelser . Det finnes som et antiklumpemiddel i pulverisert mat som krydder og kaffekremer.
Kolloidalt silisiumdioksyd brukes som et finingsmiddel ved klaring og stabilisering av vin , øl og fruktjuice ; dens E nummer er E551 .
Silisiumdioksyd brukes i DNA-separasjonsmetoden ved adsorpsjon på silika (en) , anvendelig på DNA så vel som RNA , på grunn av SiO 2- evnenå binde seg til nukleinsyrer i nærvær av kaotroper .
Silisiumdioksid er hovedbestanddelen av kiselgur , eller kiselgur , hvis spesielle mekaniske egenskaper brukes i mange applikasjoner, alt fra slitasje i tannkrem til termisk isolasjon gjennom stabilisering. Av nitroglyserin i pinnene av dynamitt , funksjonen til å absorbere i kullet for katter , de insekt mekaniske (spesielt mot kakerlakker ), bærekatalysatorer i heterogen katalyse , eksperimentell aktivering av blodkoagulering laboratorium, etc..
Det hydrofobe silisiumdioksydet (in) kan brukes som skumdempende middel , eller kan brukes til å produsere det tørre vannet , et stoff som forekommer som et fint hvitt pulver dannet av dråper med vann belagt med en film av silika-nanopartikler.
Den inntak av silisiumdioksyd oralt er i det vesentlige ikke-toksisk, med en LD 50 av 5 g / kg . En studie fra 2008 konkluderte, etter å ha fulgt fag i 15 år, at et nivå på SiO 2høyere i vann ser ut til å redusere risikoen for demens ; en tilsetning av 10 mg / dag av SiO 2 i drikkevann var forbundet med en 11% lavere risiko for demens.
Silisiumdioksid er ikke kjemisk giftig , men krystallinsk silikastøv (spesielt kvarts og cristobalitt ) er giftig på grunn av liten størrelse, hardhet og uforanderlighet, hovedsakelig ved innånding . Selv kort eksponering kan forårsake irritasjon i øynene og luftveiene . De finere partiklene kan inhaleres og når de dypeste delene av lungene ( alveolene ). Disse partiklene elimineres ikke av kroppen og kan føre til alvorlig lungeskade som silikose ( fibroserende pneumokoniose ). De kan aktivere NLRP3- inflammatoren i makrofager og dendritiske celler og dermed føre til produksjon av interleukin , et sterkt proinflammatorisk cytokin i immunsystemet . De fremmer også utbruddet av lungekreft . En enkelt eksponering for høye doser kan forårsake varige og uopprettelige effekter, risikoforebygging er derfor viktig (personlig beskyttelse, bekjempelse av luftforurensning, inneslutning). Innånding av slike partikler i store mengder, for eksempel på arbeidsplassen, øker risikoen for å utvikle autoimmune sykdommer som systemisk lupus erythematosus og revmatoid artritt .
Amorf silisiumdioksid viser ikke denne toksisitetsgraden fordi den har lav biopersistens (den er løselig i biologiske væsker).
Silisiumdioksid er en yrkesfare for personer som sandblåser eller jobber med produkter som inneholder pulverisert krystallinsk silisiumdioksyd. Amorf silisiumdioksyd, slik som pyrogen silika , kan i noen tilfeller indusere irreversibel lungeskade, men er ikke forbundet med utvikling av silikose . Barn, astmatikere i alle aldre, personer med allergi og eldre, som alle har redusert lungekapasitet, kan bli rammet raskere.
Krystallinsk silisiumdioksid er også en yrkesfare for de som produserer benkeplater , fordi prosessen med skjæring og installasjon av benkeplater frigjør store mengder silisiumdioksid i luften. Krystallinsk silisiumdioksyd brukt i hydraulisk brudd utgjør også en helserisiko for arbeidstakere.