Oxid křemičitý | ||
Horní obrázek: Lewisův vzorec pro oxid křemičitý. Dolní obrázek: Základní strukturní vzorec většiny polymorfů oxidu křemičitého, které tvoří čtyřstěnné sestavy SiO 4vzájemně propojeny svými vrcholy, přičemž každý atom kyslíku je společný pro dva čtyřstěny, proto má obecný vzorec SiO 2. |
||
Identifikace | ||
---|---|---|
Synonyma |
oxid křemičitý |
|
N O CAS |
vysrážený oxid křemičitý :amorfníoxid křemičitý :stishovit :coesit :cristobalit :křemen :tridymit :keatit :křemenné sklo :silikagel :výparyoxidu křemičitého :pyrogenní oxid křemičitý |
:|
Ne o ECHA | 100 028 678 | |
Ne o EC | 231-545-4: amorfní oxid křemičitý 238-455-4: cristobalit 238-878-4: křemen 239-487-1: tridymit 262-373-8: křemenné sklo 273-761-1: výpary oxidu křemičitého 601-214-2 : silikagel 604-037-9: stishovite 920-837-3: sklo |
|
N O RTECS | VV7325000: cristobalit VV7330000: křemen VV7335000: tridymit |
|
PubChem | 24261 | |
ChEBI | 30563 | |
N O E | E551 | |
ÚSMĚVY |
O = [Si] = O , |
|
InChI |
Std. InChI: InChI = 1S / O2Si / c1-3-2 Std. InChIKey: VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N |
|
Vzhled | bezbarvá pevná látka, krystalická, někdy amorfní, prakticky nerozpustná ve vodě | |
Chemické vlastnosti | ||
Hrubý vzorec |
O 2 Si |
|
Molární hmotnost | 60,0843 ± 0,0009 g / mol O 53,26%, Si 46,74%, |
|
Fyzikální vlastnosti | ||
T. fúze | 1730 ° C | |
T ° vroucí | 2230 ° C | |
Rozpustnost | 10 mg · L -1 až 25 ° C ( křemen ) | |
Objemová hmotnost | 2,334 g · cm -3 | |
Optické vlastnosti | ||
Index lomu | 1,458 pro λ = 589 nm v amorfním oxidu křemičitém v tenké vrstvě | |
Opatření | ||
SGH | ||
NFPA 704 | ||
0 1 0 | ||
Klasifikace IARC | ||
Skupina 1: karcinogenní pro člověka ( inhalovaný krystalický oxid křemičitý ve formě křemene nebo cristobalitu z pracovního zdroje) Skupina 3: nezařaditelné z hlediska jeho karcinogenity pro člověka ( amorfní oxid křemičitý ) | ||
Jednotky SI a STP, pokud není uvedeno jinak. | ||
Oxid křemičitý nebo oxid křemičitý , je chemická sloučenina podle vzorce SiO 2. Je to bezbarvá pevná látka přítomná v hojném množství v přírodním prostředí a v různých živých bytostech . Existuje zdarma v různých krystalických nebo amorfních formách a chemicky se kombinuje s jinými oxidy v silikátech , které jsou hlavní složkou zemské kůry a pláště . Volný nebo kombinovaný, představuje 60,6% hmotnosti kontinentální kůry . Obzvláště hojný je ve formě křemene , zejména v žulech . Rovněž existuje jako syntetického materiálu , například jak je křemenné sklo , mikronizovaný oxid křemičitý , oxid křemičitý gel, a aerogely . Používá se jako konstrukční materiál v mikroelektronice , jako elektrický izolátor a také jako přísada pro farmaceutický průmysl a potravinářský průmysl .
Inhalace jemně rozemletého krystalického oxidu křemičitého, je toxický a může vést k těžkým zánětem plic, silikózy , aby bronchitidy , na rakovinu plic a onemocnění, auto-imunní , jako je systémový lupus erythematosus a revmatoidní artritidy . Absorpce amorfního oxidu křemičitého naopak způsobuje jen krátké reverzibilní záněty.
Za normálních podmínek teploty a tlaku ( T = 0 ° C , P = 0,1 MPa ) je oxid křemičitý v rovnováze ve formě α křemene , krystalického materiálu s trigonální strukturou ( Z = 3 SiO 2 vzory na síťovinu ).
Při nízkém tlaku ( P < 500 MPa ) a rostoucí teplotě T je stabilní fáze postupně:
Při nízké teplotě ( T < 600 ° C ) a rostoucím tlaku P je stabilní fáze postupně:
Tyto fázové přechody z diagramu jsou prvního řádu , s výjimkou křemenného alfa ↔ křemenného p přechodu (z druhého řádu), který je displacive (to nastane jednoduchým přemístěním atomů bez přerušení chemické vazby ); z tohoto důvodu nevyžaduje nukleaci a β křemen nelze kalit při nízké teplotě.
Ve všech výše uvedených fázích je každý atom křemíku ve středu čtyřstěnu [SiO 4], s výjimkou par oxidu křemičitého (molekuly SiO 2) a stišovit, ve kterém je koordinační číslo křemíku 6 (oktaedra [SiO 6]).
Oxid křemičitý je relativně tvrdá bezbarvá pevná látka (7,0 na Mohsově stupnici pro křemen ), která existuje v krystalické i amorfní formě . Jeho hustota je 2,648 g / cm 3 pro křemen α , ale 2,196 g / cm 3 pro SiO 2amorfní. Je průhledný v celém viditelném spektru , a proto je používán v optice , s indexem lomu blízkým 1,46. Na druhé straně je v infračervené oblasti méně transparentní , což částečně vysvětluje výhodu získanou v zahradnictví používáním skleníků . Je to dobrý elektrický izolátor s měrným odporem 10 12 až 10 16 Ω cm pro krystalizované formy a větším než 10 18 Ω cm pro amorfní formy. Jeho tepelná vodivost je v tomto pořadí 1,3 a 1,4 W m -1 K -1 , a jeho Poissonovo číslo , respektive 0,17 a 0,165 pro krystalických a amorfních forem.
Ve většině silikátů jsou atomy z křemíku mají koordinaci tetrahedrally se čtyřmi atomy kyslíku obklopujících centrální atom křemíku. Tyto polymorfy z křemene , jsou příklady takových struktur, které tvoří trojrozměrnou síť, ve které je každý atom křemíku vázanou kovalentně do čtyř atomů kyslíku v čtyřboký manipuluje.
Například, v krystalové mřížce z α křemen , centrální čtyřstěn sdílí jeho čtyři vrcholy, každý tvořený atomem kyslíku, zatímco dva plošně centrované tetrahedra podílu dvě ze svých čtyř vrcholů, a čtyři čtyřstěny se středem okraje sdílejí pouze jeden z atomů kyslíku s SiO 4 čtyřstěnůsousedé. Sedm čtyřstěnů jednotkové buňky křemenného α je tedy 12 z 24 atomů kyslíku, které jsou sdíleny mezi dvěma sousedními čtyřstěnmi.
Jedinou stabilní formou oxidu křemičitého za normálních teplotních a tlakových podmínek je křemen α , což je nejběžnější krystalická forma SiO 2.. Nečistoty v krystalové mřížce mohou dát krystalu různé barvy. K přechodu mezi křemenem α a křemenem β dochází náhle při 573 ° C. Protože tento přechod je doprovázen významným zvýšením objemu krystalu, může snadno překonat tuto teplotu překonáním hornin nebo keramiky obsahující oxid křemičitý.
Vysokoteplotní minerály , cristobalit a tridymit mají nižší hustotu a index lomu než křemen α. Naproti tomu seifertit , stishovit a coesit , které jsou vysokotlakými minerály, mají vyšší hustotu a index lomu než křemen α.
Kromě stishovite a oxidu křemičitého vláken, všechny polymorfy krystalického oxidu křemičitého jsou tvořeny SiO 4 čtyřstěnsjednocené některým ze svých vrcholů v různých trojrozměrných konfiguracích. Délka Si - O vazby se liší v závislosti na krystalických forem. Například v a křemenu je to 161 um , zatímco v a tridymitu je to 154 až 171 um . Si - O - Si úhel vazba se také mění od 140 ° pro α tridymit až 180 ° pro β tridymit, i když je 144 ° pro α křemen.
Křemičitá vlákna mají strukturu podobnou struktuře disulfidu křemíku SiS 2, přičemž řetězy čtyřstěnů sdílejí některé z jejich okrajů. Stishovite, stabilní forma při vysokém tlaku, má na druhou stranu strukturu rutilového typu , ve které jsou atomy křemíku hexacoordinované. Hustota z stishovite je 4,287 g · cm -3 , mnohem vyšší, než je α křemen, který je jen 2,648 g · cm -3 . Tento rozdíl v hustotě souvisí s variací v koordinaci , protože vazby Si - O jsou delší v stishovitu - čtyři rovníkové vazby o 176 pm a dvě polární vazby o 181 pm - než v α křemenu: čtyři 161 µm čtyřboké vazby .
Faujasit je další forma krystalického křemene. Získává se dealuminací ultra stabilních Y zeolitů s nízkým obsahem sodíku tepelným zpracováním v přítomnosti kyseliny. Výsledný produkt obsahuje více než 99% oxidu křemičitého s vysokou krystalinitou a vysokým specifickým povrchem (více než 800 m 2 · g -1 ). Jedná se o velmi stabilní materiál z hlediska teploty a kyselin. Zejména si po umístění do vroucí koncentrované kyseliny chlorovodíkové zachovává svou krystalinitu a vysoký stupeň molekulárního řádu ve velké vzdálenosti .
Polymorfní | Struktura |
Systém , Pearson , n o z prostorové grupy |
ρ g cm –3 |
Poznámky |
---|---|---|---|---|
Křemen α |
Trigonální romboedrický HP9, P3 1 21 n o 152 |
2648 | Spirálovité řetězce, které opticky aktivují monokrystaly . Α křemen transformuje do křemenného P do 846 K . | |
Křemen β |
Šestihranný hP18, P6 2 22, n o 180 |
2,533 | Úzce souvisí s křemenem α , s úhlem Si - O - Si 155 ° a opticky aktivní. Β křemen transformuje do tridymit β do 1140 K . | |
Α tridymitis |
Kosočtverečné oS24, C222 1 , n O 20 |
2265 | Metastabilní za atmosférického tlaku . | |
Β tridymitis | Šestihranný HP12, P6 3 / MMC, n o 194 |
Úzce souvisí s α tridymitis. Tridymit β je transformován do cristobalitu p do 2010 K . | ||
Cristobalit α |
Tetragonální tP12, P4 1 2 1 2, 92 |
2.334 | Metastabilní za atmosférického tlaku . | |
Cristobalit β |
Krychlový cF104, Fd 3 m, n o 227 |
Úzce souvisí s α cristobalitem . Dosavadní stav techniky 1978 K . | ||
Keatite |
Tetragonální tP36, P4 1 2 1 2, n O 92 |
3.011 | Cykly Si 5 O 10, Pokud 4 O 14a Si 8 O 16. Vyrábí se z křemene a alkalického skla 600 až 900 K a 40 až 400 MPa . | |
Moganit |
Jednoklonné mS46, C 2 / c, n O 15 |
Cykly Si 4 O 8a Si 6 O 12. | ||
Koesitida | Jednoklonné mS48, C 2 / c, n O 15 |
2.911 | Cykly Si 4 O 8a Si 8 O 16. Trénink na 900 K a 3 až 3,5 GPa . | |
Stishovite | Tetragonální TP6, P4 2 / mnm, n o 136 |
4.287 | Jedna z nejhustších forem oxidu křemičitého , sotva nižší hustoty než seifertit . Rutile- jako krystalové struktury s hexcoordinate křemíku . Tvorba 7,5 až 8,5 GPa . | |
Seifertit | Orthorhombic oP, Pbcn |
4,294 | Jedna z hustších forem oxidu křemičitého , o něco vyšší hustoty než stishovit . Tvoří se při tlacích nad 40 GPa . | |
Melanoflogit | Krychlový (cP *, P4 2 32, n O 208) nebo tetragonální (P4 2 / NBC) | 2.04 | Cykly Si 5 O 10, Pokud 6 O 12. Projevit uhlovodíků v intersticiálních prostorech. | |
Vláknitý oxid křemičitý | Kosočtverečné oI12, Ibam, n O 72 |
1,97 | Struktura podobná struktuře disulfidu křemíku SiS 2skládá se z řetězců čtyřstěnů SiO 4spojeny některými z jejich okrajů. Taje při asi 1700 K. | |
2D oxid křemičitý | Šestihranný | Dvouvrstvá struktura hexagonálních křemičitých plechů. |
Existuje široká škála minerálů složených z větší nebo menší frakce SiO 2amorfní . Hlavním z nich je opál , což je amorfní hydrát oxidu křemičitého, jehož voda je obvykle mezi 6 a 10% hmotnostními, s extrémními hodnotami v rozmezí od 3 do 21%. Geyserite je varianta opálu vytvořeného kolem horké prameny a gejzíry .
Některé silicity jsou biologického původu, jako jsou například radiolarites a diatomitu , jako je křemelina , tvořených diagenezi z koster z nesčetných radiolarians , shluky z rozsivek , křemičité houby , a dokonce thèques z testaceae améby . Jiné, jako pazourek a pískovec , jsou víceméně krystalické sedimentární horniny , pazourek je obecně kvalifikován jako kryptokrystalický, protože jeho křemenné krystaly jsou malé a uspořádané neuspořádaně.
Amorfní oxid křemičitý se také vyrábí z roztaveného a rychle chlazeného krystalického oxidu křemičitého. Je tedy nalézt v různých vulkanických hornin , jako obsidián a tachylite , nebo ejecta z impaktních kráterů , jako tektitů . Zvláštní druh těchto hornin je tvořen křemičitými půdami zasaženými bleskem : fulgurity a lechateliérity .
Tyto rostliny produkují fytolitů některé z nich se skládá z oxidu křemičitého. Pokud jde o fytolity bohaté na SiO 2, Které podporují opotřebení a trhliny ve zubů a dolní čelisti , se vyskytují zejména v trav požívány jako pastviny ( trávy ) různými býložravci od hmyzu do kopytníků , má se za to, že je obranný mechanismus od těchto rostlin omezit jejich spotřebu. Oxid křemičitý se také nachází v popelu z rýžových slupek , který lze použít při filtraci a při výrobě cementů .
SiO 2molekulární na lineární molekulární geometrie O = Si = O je produkován, když křemík uhelnatý je SiO kondenzuje v matrici argonu kryogenní chlazeny kapalným heliem v přítomnosti atomů z kyslíku uvolněného mikrovlnném výboji. Dimerický oxid křemičitý (SiO 2 ) 2se získá reakcí kyslíku molekul O 2s dimerickým oxidem křemičitým (SiO) 2. Dimerní oxid křemičitý má dva atomy kyslíku přemostění mezi křemíkovými atomy s poměrem Si - O - Si úhlu 94 ° a délka vazby z 164,6 um , zatímco svorka Si - O vazba je 150,2 um .
V kapalném stavu vykazuje oxid křemičitý určité vlastnosti podobné vlastnostem vody, například negativní koeficient tepelné roztažnosti , maximální hustotu kolem 5 000 ° C a minimální tepelnou kapacitu . Jeho hustota klesá z 2,08 g · cm -3 až 1 950 ° C na 2,03 g · cm -3 až 2200 ° C .
Rozpustnost oxidu křemičitého ve vodě je silně závislá na jeho krystalické formě. U amorfního oxidu křemičitého je mnohem vyšší než u křemene - 120, respektive 10 mg · L -1 při 25 ° C - a je maximální při 340 ° C s 1660 mg · kg -1 při tlaku nasycených par ; Tato vlastnost se využívá k pěstování monokrystalů křemene hydrotermálním procesem, při kterém se přírodní křemen rozpustí v přehřáté vodě v tlakové nádobě, která je ochlazována shora: krystaly 0,5 až 1 kg po dobu jednoho až dvou měsíců. Takové velmi čisté krystaly křemene lze použít pro elektronické aplikace. Rozpustnost SiO 2je ještě vyšší v superkritické vodě a dosahuje 20% při 500 ° C a 1000 barech.
SiO 2rozpustí ve vodou tvoří kyseliny křemičité H 4 SiO 4, což je slabá kyselina , s maximem 120 mg · L -1 při 25 ° C ve vyčištěné vodě . Tato hodnota se zvyšuje s teplotou, tlakem, ale také na hodnotě pH , se základní řešení skutečně podporovat tvorbu SiO 4 křemičitanových iontů. 4– . Kyselina křemičitá vytváří ve vodě koloidní suspenze , což jí dodává určitou neprůhlednost. To je případ vody gejzírů , jako je tomu v Geysiru na Islandu . Pro danou koncentraci koloidního oxidu křemičitého je modrá barva o to intenzivnější, že voda je chladnější a rozpustnost kyseliny křemičité je pak nižší.
Oxid křemičitý může dávat křemík karbotermní reakcí v obloukových pecích při teplotě vyšší než 2 000 ° C v závislosti na reakci:
SiO 2+ 2 C ⟶ Si + 2 CO .Fluor F 2reaguje s oxidem křemičitým za vzniku fluorid křemičitý SIF 4uvolněním kyslíku O 2, Zatímco ostatní halogeny ( chlor Cl 2, Brom Br 2a jód I 2) nereagujte s tím.
Oxid křemičitý je napaden kyselinou fluorovodíkovou HF, čímž se získá kyselina hexafluorokřemičitá H 2 SiF 6, reakce používaná zejména v polovodičovém průmyslu k leptání nebo odstraňování tenkých vrstev SiO 2 :
SiO 2 (s)+ 6 HF (aq) ⟶ H 2 SiF 6 (aq)+ 2 H 2 O.Oxid křemičitý je kyselý oxid ve smyslu Lux-Flood, který reaguje se základními oxidy , čímž se získá silikáty , například ve formě metakřemičitan iontů SiO 3 2– , analogický s uhličitanovým iontem CO 32– a ortokřemičitan SiO 44– . Tak, oxid vápenatý CaO reaguje s oxidem křemičitým a dává křemičitany vápníku , jako je například wollastonit CaSiO 3 :
CaO + SiO 2⟶ CaSiO 3.Díky všudypřítomné přítomnosti křemičitanů mezi minerály je křemík po kyslíku druhým nejhojnějším chemickým prvkem v zemské kůře .
Oxid křemičitý se rozpustí v horké zahustí na bází nebo hydroxidy z alkalických kovů roztaví, jak je znázorněno na příkladu této idealizované rovnice:
SiO 2+ 2 NaOH ⟶ Na 2 SiO 3+ H 2 O.Oxid křemičitý neutralizuje základní oxidy kovů, jako oxid sodný Na 2 O, oxid draselný K 2 O, oxid olovnatý ( PbO) nebo oxid zinečnatý (ZnO), tvořící křemičitany a skla, protože vazby Si - O - Si se postupně rozbíjejí. To znamená, že reakce oxidu sodného a oxidu křemičitého mohou produkovat ortokřemičitanu sodný Na 4 SiO 4, Křemičitan sodný Na 2 SiO 3a sklenice podle poměru reagencií:
2 Na 2 O+ SiO 2⟶ Na 4 SiO 4 ; Na 2 O+ SiO 2⟶ Na 2 SiO 3 ; (0,25–0,8) Na 2 O+ SiO 2⟶ sklo .Některé z těchto skel jsou komerčního významu, například sodnovápenatého skla (s uhličitanu sodného Na 2 CO 3a oxid vápenatý CaO), borosilikátové sklo (s uhličitanu sodného Na 2 CO 3a bor železitý B 2 O 3) A krystal (s vedením (II), PbO oxid).
Oxid křemičitý reaguje za horka s křemíkem za vzniku oxidu křemičitého SiO:
SiO 2+ Si ⟶ 2 SiO .Mezi ekosystémovými službami poskytovanými křemičitými houbami (a radiolariány ) je jejich role v oceánském cyklu oxidu křemičitého. Zatímco oceán nepřetržitě přijímá zemský původ oxidu křemičitého, pohřbívání křemičitých koster (zejména nerozpustných forem biogenního oxidu křemičitého) hraje v geochemickém cyklu (v) oceánském oxidu křemičitého hlavní roli .
Dlouho se věřilo, že mořský cyklus Si byl v rovnováze díky pohřbu křemičitých koster řas (rozsivek) nebo jejich přeměně na autentický jíl (jev známý jako „reverzní zvětrávání“), ale bylo prokázáno, že ledovce a podzemní voda přinášejí přebytek oxidu křemičitého do globálního oceánu. Chemická digesce vzorků sedimentů a jejich mikroskopické vyšetření ukazují, že role pohřbívání nerozpustných koster houby byla v biogeochemických inventářích velmi podhodnocena.
Většina oxidu křemičitého pochází z těžby, včetně těžby písku a čištění křemene .
Pyrogenní oxid křemičitý se získává jako vedlejší produkt procesu za tepla, jako při výrobě ferosilicia . Je méně čistý než mikronizovaný oxid křemičitý a neměl by se s ním zaměňovat, jeho fyzikální vlastnosti a použití se také liší.
Pyrogenní oxid křemičitý je forma oxidu křemičitého ve formě prášku nebo koloidní získané spálením chloridu křemičitého SiCl 4ve vodíku H 2 plamenemna kyslík bohatý O 2 :
SiCl 4+ 2 H 2+ O 2⟶ SiO 2+ 4 HCl .Srážený oxid křemičitý je forma amorfní oxid křemičitý získaný okyselením roztoků křemičitanu sodného Na 2 SiO 3. Tvoří želatinová sraženina , nebo silikagel , nejprve promyje a pak se dehydratuje za vzniku mikroporézní oxid křemičitý. Idealizovaná rovnice zahrnující trisilikát sodný Na 2 Si 3 O 7a kyseliny sírové H 2 SO 4 lze shrnout takto:
Na 2 Si 3 O 7+ H 2 SO 4⟶ 3 SiO 2+ Na 2 SO 4+ H 2 O.V roce 1999 bylo tímto způsobem vyrobeno řádově milion tun oxidu křemičitého, určeného primárně pro použití v kompozitních materiálech ( pneumatiky a podrážky obuvi ).
Z tenkých vrstev oxidu křemičitého vyvinout spontánně na oplatky z křemíku podle oxidačního tepla, což velmi tenkou vrstvu asi 1 nm nativního oxidu. Na křemíku je možné pěstovat vrstvy oxidu křemičitého, například při teplotách 600 až 1200 ° C pomocí kyslíku (suchá oxidace) nebo vody (mokrá oxidace):
Si + O 2⟶ SiO 2 ; Si + 2 H 2 O⟶ SiO 2+ 2 H 2.Tato vrstva nativního oxidu je užitečná v mikroelektronice, protože působí jako elektrický izolátor s vysokou chemickou stabilitou. Může chránit křemík, umožnit akumulaci elektrického náboje ( kondenzátoru ), blokovat elektrický proud nebo dokonce regulovat intenzitu proudu.
Mnoho procesů vedoucích k oxidu křemičitému vychází z organokřemičitých sloučenin, jako je hexamethyldisiloxan O [Si (CH 3 ) 3 ] 2(HMDSO) a tetraethyl ortosilikát Si (OEt) 4(TEOS). Pouhé zahřátí TEOSu z 680 na 730 ° C tedy dává oxid křemičitý:
Pokud (OEt) 4⟶ SiO 2+ 2 OEt 2.Stejně tak TEOS hoří při teplotě kolem 400 ° C :
Si (OC 2 H 5 ) 4+ 12 O 2⟶ SiO 2+ 10 H 2 O+ 8 CO 2.TEOS se hydrolyzuje podle postupu sol-gel . Průběh reakce a povaha produktu závisí na katalyzátorech , ale idealizovaná rovnice může být napsána:
Pokud (OEt) 4+ 2 H 2 O⟶ SiO 2+ 4 EtOH.Vzhledem k tomu, že oxid křemičitý je velmi stabilní sloučenina, objevuje se během mnoha chemických reakcí. Spalování silanu SiH 4 tedyposkytuje oxid křemičitý stejným způsobem jako spalování metanu CH 4dává oxid uhličitý CO 2 :
SiH 4+ 2 O 2⟶ SiO 2+ 2 H 2 O.Ukládání chemických par ( CVD ), SiO 2na povrchu krystalů z silanu se provádí v proudu dusíku N 2při teplotě 200 , aby 500 ° C .
Asi 95% vyrobeného oxidu křemičitého ( písku ) se spotřebuje ve stavebnictví , například na výrobu cementobetonu ( portlandského cementu ). Oxid křemičitý je hlavní složkou pískových odlitků používaných k výrobě kovových dílů ve strojírenství a dalších technologických aplikacích. Při tomto použití je zvláště užitečná vysoká teplota tání oxidu křemičitého.
Krystalizovaný oxid křemičitý se používá při hydraulickém štěpení geologických útvarů obsahujících ropu z těsných nádrží a břidlicového plynu .
Oxid křemičitý je hlavní surovinou používanou pro výrobu většiny sklenic . Teplota skelného přechodu z čistého oxidu křemičitého je asi 1 201.85 ° C . Když se roztavený oxid křemičitý rychle ochladí, nekrystaluje, ale tuhne jako amorfní pevná látka, v tomto případě jako sklo. Absence řádu ve velké vzdálenosti neznamená, že materiál je také narušen v menším měřítku a v amorfním oxidu křemičitém je pozorována uspořádaná organizace v měřítcích, které výrazně přesahují délku vazby Si - O ; To je například případ cyklů šesti SiO 4 čtyřstěnů.
Většina optických vláken pro telekomunikace je vyrobena z oxidu křemičitého. Ta je surovinou mnoha keramik , jako je terakota , kamenina a porcelán .
Oxid křemičitý umožňuje získat čistý křemík procesem zahrnujícím karbotermickou reakci v elektrické obloukové peci :
SiO 2+ 2 C ⟶ Si + 2 CO .Oxid křemičitý je také široce používán v mikroelektronickém průmyslu, kde slouží jako pasivační , oxidová ( dielektrická ) hradlová vrstva pro tranzistor MOSFET nebo dokonce jako antireflexní vrstva . Jeho aplikace jsou podobné jako u jiných souvisejících oxidů, jako je oxid zirkoničitý ZrO 2, oxid titaničitý TiO 2nebo oxid hafnia ( HfO 2).
Oxid křemičitý je přísada (E 551) běžně používaná v potravinářském průmyslu , především jako fluidizační činidlo pro práškové potraviny nebo pro absorpci vlhkosti při hygroskopických aplikacích . Nachází se jako prostředek proti spékání v práškových potravinách, jako je koření a práškové kávové krémy.
Koloidní oxid křemičitý se používá jako čeřící činidlo při čiření a stabilizaci vína , piva a ovocných šťáv ; jeho číslo E je E551 .
Oxid křemičitý se používá v metodě separace DNA adsorpcí na oxidu křemičitém (en) , použitelném na DNA i RNA , díky schopnosti SiO 2vázat se na nukleové kyseliny v přítomnosti chaotropů .
Oxid křemičitý je hlavní složkou křemeliny nebo křemeliny , jejíž speciální mechanické vlastnosti se používají v mnoha aplikacích, od otěru v zubní pastě až po tepelnou izolaci prostřednictvím stabilizace. Nitroglycerinu v tyčinkách dynamitu , funkce absorpce ve vrhu pro kočky , mechanické insekticidy (zejména proti švábům ), podpůrné katalyzátory při heterogenní katalýze , experimentální aktivace laboratoře srážení krve atd.
Hydrofobní oxid křemičitý (v) mohou být použity jako odpěňovadla , nebo mohou být použity pro výrobu suchého vody , látka vyskytující se ve formě jemného bílého prášku vytvořeného z kapiček z vody potažených filmem oxidu křemičitého nanočástic.
Požití oxidu křemičitého orálně je v podstatě netoxická, s LD 50 5 g / kg . Studie z roku 2008 dospěla k závěru, že po 15 letech sledování subjektů byla hladina SiO 2vyšší obsah vody snižuje riziko demence ; přídavek 10 mg SiO 2 za den v pitné vodě bylo spojeno s 11% nižším rizikem demence.
Oxid křemičitý není chemicky toxický , ale prach krystalického oxidu křemičitého (zejména křemen a cristobalit ) jsou toxické kvůli své malé velikosti, tvrdosti a nezměnitelnosti, zejména při vdechování . I krátkodobá expozice může způsobit podráždění očí a dýchacích cest . Jemnější částice mohou být inhalovány a dostat se do nejhlubších částí plic ( alveol ). Tyto částice nejsou tělem vylučovány a mohou vést k vážnému poškození plic, jako je silikóza ( fibrotizující pneumokonióza ). Mohou aktivovat NLRP3 inflammasom makrofágů a dendritických buněk a vést tak k produkci interleukinu , silně prozánětlivého cytokinu imunitního systému . Rovněž podporují nástup rakoviny plic . Jediná expozice vysokým dávkám může mít trvalé a nenapravitelné účinky, proto je nezbytná prevence rizik (osobní ochrana, boj proti kontaminaci vzduchu, zadržování). Vdechování těchto částic ve velkém množství, například na pracovišti, zvyšuje riziko vzniku autoimunitních onemocnění, jako je systémový lupus erythematodes a revmatoidní artritida .
Amorfní křemičitý prach nevykazuje tento stupeň toxicity, protože má nízkou bioperzistenci (je rozpustný v biologických tekutinách).
Oxid křemičitý představuje pracovní riziko pro lidi, kteří pískují nebo pracují s výrobky obsahujícími práškový krystalický oxid křemičitý. Amorfní oxid křemičitý, jako je mikronizovaný oxid křemičitý , může v některých případech vyvolat nevratné poškození plic, ale není spojen s rozvojem silikózy . Děti, astmatici všech věkových skupin, alergici a starší lidé, kteří mají sníženou kapacitu plic, mohou být postiženi rychleji.
Krystalický oxid křemičitý je také pracovním rizikem pro ty, kteří vyrábějí kámen na pracovní desce, protože proces řezání a instalace pracovních desek uvolňuje velké množství oxidu křemičitého v suspenzi ve vzduchu. Krystalický oxid křemičitý používaný při hydraulickém štěpení také představuje zdravotní riziko pro pracovníky.