Proprietà di diossido di silicio

Tutti ricordiamo la visita spiagge di sabbia nella nostra infanzia. Che cosa facciamo allora? Bene, abbiamo usato per scolpire castelli di sabbia e la trave nei nostri creazioni! Ma vi siete mai chiesti cosa la sabbia potrebbe essere simile, a livello molecolare? Cosa potrebbe accadere, ad esempio, se bruciato la sabbia o disciolto in un acido forte o alcali? Se queste domande hanno suscitato la vostra curiosità, quindi continuare a leggere per informazioni sulle molte proprietà di diossido di silicio, e come queste proprietà ne fanno un composto utile in più di uno.

Il biossido di silicio si trova in natura in due forme: principalmente cristallini e amorfi. La silice è anche un costituente di pietre preziose, e le tracce del composto sono stati trovati anche nelle rocce vulcaniche. Esso è il composto più abbondante di silicio che si trova sulla crosta terrestre, e uno degli ossidi più comunemente presenti. Silice in sabbia pura è la forma amorfa, mentre il quarzo è un esempio di silice cristallina.

Introduzione alle proprietà di diossido di silicio

Qui ci conoscere meglio la struttura molecolare, le proprietà fisiche, chimiche, e gli usi di diossido di silicio.

Proprietà Struttura 1.Molecular 2.Controlli fisiciAnimali 3.Chemical Proprietà Struttura 4.UsesMolecular di diossido di silicio

Silice presente in natura in più di 13 differenti strutture, ciascuna leggermente diversi dagli altri. Le proprietà fisiche possono essere diverse, ma le proprietà chimiche rimangono gli stessi, indipendentemente dalla struttura. Per ottenere una migliore comprensione delle molte proprietà di diossido di silicio o silice, è importante avere una idea di base sulla struttura molecolare di questo ossido di silicio.

Il blocco costruzione della struttura di silice è l'unità SiO4. La struttura di forme cristalline di silice è rappresentato come collegamenti continui dell'unità SiO4. L'immagine precedente, mostra la struttura di biossido di silicio. Il biossido di silicio viene formata quando il silicio è esposto l'ossigeno nell'atmosfera. Se guardate il modello atomico di diossido di silicio, vedrete che i quattro atomi di ossigeno (in blu) si trovano molto distanti dalla atomo di silicio al centro (evidenziato in verde), con la molecola formando una struttura tetraedrica ( come mostrato dalle linee sottili nere). Qui ci sono alcuni fatti circa la struttura molecolare del biossido di silicio.

* L'angolo formato tra ogni-O-Si-O-bond è 109,5 gradi. Tuttavia, in quarzo, questo angolo è di circa 144 gradi.

* C'è distribuzione di carica non uniforme tra le parti del tetraedro, con il centro è altamente positivo e gli angoli di essere fortemente negativo. Questo è a causa della forte polarità del legame Si-O.

* Allo stato gassoso, la struttura di biossido di silicio forma lineare O = Si = O molecole.

* Ogni singolo SiO4 tetraedro è collegato con tetraedri adiacenti agli angoli, formando una struttura tridimensionale.

* Il "ponte" formato dagli atomi di ossigeno, tra gli atomi di silicio di tetraedri adiacenti, è responsabile di alcune delle proprietà uniche di biossido di silicio.

* La forma tetraedrica è responsabile per la rigidità della molecola di biossido di silicio.

* La lunghezza del legame Si-O è 0,16 nm.

Ci si potrebbe chiedere perché la formula molecolare di biossido di silicio SiO2 è quando la struttura mostra quattro atomi di ossigeno che circonda ogni atomo di silicio. Beh, il motivo è ogni singole azioni tetraedro ciascuno dei suoi quattro atomi di ossigeno con la vicina tetraedro, che rende la formula chimica netto a SiO2. Oltre al quarzo, vi sono molte altre forme cristalline di diossido di silicio presenti in natura, sotto condizioni di temperatura e pressione. In condizioni di temperatura elevata, silice si trova sotto forma di tridimite e cristobalite, mentre nelle regioni di alta pressione, si trova come seifertite e coesite. [Back to Top]

Proprietà fisiche di diossido di silicio

A causa della struttura tetraedrica, il punto di fusione di biossido di silicio è molto elevato. Le forti silicio-ossigeno legami covalenti si rompono a temperature molto elevate, vicino a 1700oC. Inoltre, biossido di silicio è molto duro e rigido, e questa è ancora a causa della forte legame covalente tra silicio e ossigeno. A causa dell'assenza di elettroni liberi all'interno della struttura molecolare, biossido di silicio è un conduttore di elettricità pessimo, e funge da isolante. Biossido di silicio è insolubile in acqua e in tutti i solventi organici. Tuttavia, è solubile in alcali e acido fluoridrico. La tabella sotto riportata arruola i valori di alcune delle proprietà fisiche di biossido di silicio, sia cristallina ed amorfa.

Proprietà fisiche

Unità

Silice cristallina

Silice amorfa

Punto di fusione

gradi Celsius

ca 1700

ca 1700

Densità

g cm-3

2,6

2,2

Indice di rifrazione

-

1,46

1,46

Resistività

ohm-cm

1012 - 1016

maggiore di 1018

Conducibilità termica

Wm-1K

1,3

1,4

Rapporto di Poisson

-

0,17

0,165

Coefficiente di dilatazione termica

K-1

7,64 x 10-7

5,4 x 10-7

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Proprietà Chimiche di diossido di silicio

Il biossido di silicio reagisce con sostanze molto pochi. Qui vedremo in alcune delle reazioni comuni di biossido di silicio e quali sono i prodotti formati da ciascuno di essi.

Reagire Sostanza

Condizioni di reazione

Prodotto principale formata

Chemical Equation

Alcali forti come idrossido di sodio (NaOH) e idrossido di potassio (KOH)

Diossido di silicio cristallino si dissolve lentamente in soluzioni alcaline calde, mentre la sua forma amorfa reagisce con alcali a temperatura ambiente.

Silicati di potassio o di sodio

SiO2 + 2 KOH + H2O → K2SiO3

SiO2 + 2 NaOH + H2O → Na2SiO3

L'acido fluoridrico (HF)

Quarzo non reagisce con altri acidi ma si dissolve in acido fluoridrico, e la reazione avviene a temperatura ambiente.

L'acido Hydrofluorosilicic (H2SiF6)

SiO2 + 6 HF → H2SiF6 + 2 H2O

Carbonato di sodio (Na2CO3) e carbonato di potassio (K2CO3)

Il biossido di silicio reagisce con carbonati fusi di sodio e potassio.

Silicati di sodio e potassio (K2SiO3 e Na2SiO3)

SiO2 + K2CO3 → K2SiO3 + CO2

SiO2 + Na2CO3 + CO2 → Na2SiO3

Carbonato di calcio (CaCO3)

A temperature molto elevate superiori a 600oC, reagisce al quarzo con sostanze alcaline come il calcare o carbonato di calcio.

Il silicato di calcio (Ca3Si3O9), comunemente noto come wollastonite

3 SiO2 + 3 → CaCO3 Ca3Si3O9 + 3 CO2

Carbonio

Silice naturale o quarzo reagisce con carbonio a circa 2000oC dare silicio. Questa reazione viene utilizzata per ottenere silicio dal suo minerale.

Silicio (Si)

2 SiO2 + C → Si + 2 CO

Acqua

In condizioni di alta temperatura e pressione, silice viene idrolizzato con acqua per formare idrossido di silicio, che è altamente instabile.

Idrossido di silicio (Si (OH) 4)

SiO2 + 2H2O → Si (OH) 4

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Usi di diossido di silicio

Uno degli impieghi più comuni è diossido di silicio in alimenti, dove viene utilizzato come additivo. Seguono alcuni altre applicazioni importanti di biossido di silicio.

* Quarzo viene utilizzato nell'industria del vetro come materia prima per la lavorazione del vetro.

* Silice viene usato come materia prima per la produzione di calcestruzzo.

* Silice viene aggiunto alle vernici a causa della sua durezza e resistenza a graffiare.

* Silice amorfa è aggiunto come riempitivi per la gomma durante la fabbricazione di pneumatici. Questo aiuta a ridurre il consumo di carburante del veicolo.

* Silice viene usato nella produzione di silicio.

* A causa del fatto che la silice è un buon isolante, viene usato come materiale di riempimento in circuiti elettronici.

* A causa delle sue proprietà piezoelettriche, il quarzo viene utilizzato in trasduttori.

* Si tratta di una sostanza utilizzata per la fabbricazione di fibre ottiche.

* Grazie alla sua capacità di assorbire umidità, silice viene usato come essiccante.

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Biossido di silicio è l'ossido più comune sulla terra. Spero che questo articolo vi ha aiutato a ottenere una conoscenza di base delle proprietà del biossido di silicio e ossido di ciò che rende questo unico in più modi.