Силициев диоксид

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Кварц
Кварцово стъкло

Силициев диоксид (оксид на силиций (IV), SiO2) — е химическо съединение на силиция - безцветни кристали, с температура на топене tтоп 1713—1728 °C, с висока твърдост и якост.

Свойства[редактиране | edit source]

Полиморфизъм[редактиране | edit source]

Силициевият диоксид има няколко полиморфни модификации.

Най-разпространената от тях на повърхността на земята е α-кварц, който кристализира в тригоналната сингония.

При нормални условия силициевият диоксид се среща най-често в полиморфната си модификация α-кварц, която преминава обратимо в β-кварц при температура над 573°C. При по-нататъшно увеличаване на температурата кварцът преминава в тридимит и кристобалит. Тези полиморфни модификации са устойчиви при високи температури и ниски налягания. При високи температури и налягания силициевият диоксид се превръща отначало в коесит, а след това в стишовит (който за първи път е намерен в епицентъра на ядрен взрив). Според някои изследвания стишовитът съставлява значителна част от земната мантия, така че въпросът за това коя разновидност на SiO2 е най-разпространена на Земята, засега няма еднозначен отговор. Силициевият диоксид има и аморфна модификация — кварцово стъкло.

Химически свойства[редактиране | edit source]

Силициевият диоксид SiO2 е киселинен оксид и не реагира с водата.

Устойчив е химически към действието на киселини, но реагира с флуороводородна киселина:

SiO2 + 6HF → H2[SiF6] + 2H2O,

и газообразен флуороводород HF:

SiO2 + 4HF → SiF4↑ + 2H2O.

Тези две реакции се използват широко за разяждане (ецване) на стъклото.

При сплавяне на SiO2 с алкални и основни оксиди, а също така и с карбонати на активни метали се образуват силикати — соли на силициевите киселини, които нямат постоянен състав.

Например, може да се получат:

SiO2 + 4NaOH → (2Na2O)·SiO2 + 2H2O ортосиликат на натрия,

SiO2 + СаО → СаО·SiO2 метасиликат на калция,

Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 → Na2O·CaO·6SiO2 + 2CO2↑ или смесен силикат на калция и натрия.

От натриев силикат Na2O·CaO·6SiO2 се произвежда стъкло за прозорци.

Трябва да се отбележи, че болшинството силикати нямат постоянен състав. От всички силикати само натриевите и калиевите силикати са разтворими във вода.

Основен структурен елемент както на твърдия силициев диоксид, така и на всички силикати е групата [SiO4/2], в която атомът на силиция Si е обкръжен от тетраедър от четири атома кислород О. При това всеки атом кислород е свързан с два атома силиций. Фрагментите [SiO4/2] могат да се свързват един с друг по различен начин. Сред силикатите се различават островни, верижни, лентови, слоести, черупкови и други според характера на връзката на фрагментите [SiO4/2].

Получаване[редактиране | edit source]

Синтетичен силициев диоксид се получава чрез нагряване на силиций до температура 400—500°C в кислородна атмосфера, при което силицият се окислява до диоксид SiO2.

В лабораторни условия синтетичен силициев диоксид може да бъде получен с реакция между киселини и силикатни соли. Например:

Na2SiO3 + 2CH3COOH → 2CH3COONa+H2SiO3,

силициевата киселина веднага се разлага на вода и SiO2, който се отлага.

Там, където не е необходима висока чистота на материала, се използва естествен силициев диоксид във вид на пясък.

Приложение[редактиране | edit source]

Силициевият диоксид се използва в производството на стъкло, керамика, абразиви, бетон, за получаване на силиций, като пълнител в производството на гума, при производството на огнеупорни материали, в хроматографията и др. Кварцовите кристали притежават пиезоелектрически свойства и се използват в радиотехниката и ултразвуковите апарати.

Силициевият диоксид е главен компонент на почти всички скали и се среща най-често като пясък и кремък.

Изкуствено получени тънки слоеве силициев диоксид се използват като диелектрик при производството на интегрални схеми и други електронни компоненти.

Силициевият диоксид се използва и за производство на оптични кабели.

Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното Лиценз за свободна документация на ГНУ Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата „Диоксид кремния“ в Уикипедия на руски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година — от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница, за да видите списъка на съавторите.