Siliciumdioxid | ||
Topbillede: Lewis-formel for siliciumdioxid. Nederste billede: Grundlæggende strukturelle mønster af de fleste siliciumdioxid polymorfer , der danner SiO 4 tetrahedron samlingerbundet til hinanden ved deres toppunkter, hver oxygenatom er fælles for to tetraedre, dermed den almene formel SiO 2. |
||
Identifikation | ||
---|---|---|
Synonymer |
silica |
|
N o CAS |
udfældet silica :amorfsilica :stishovit :coesit :cristobalit :kvarts :tridymit :keatite :kvartsglas :silicagel :silicarøg :silicarøg |
:|
N o ECHA | 100.028.678 | |
N o EF | 231-545-4: amorf silica 238-455-4: cristobalit 238-878-4: kvarts 239-487-1: tridymit 262-373-8: kvartsglas 273-761-1: silicarøg 601-214 -2 : silicagel 604-037-9: stishovit 920-837-3: glas |
|
N o RTECS | VV7325000: cristobalit VV7330000: kvarts VV7335000: tridymit |
|
PubChem | 24261 | |
ChEBI | 30563 | |
N o E | E551 | |
SMILE |
O = [Si] = O , |
|
InChI |
Std. InChI: InChI = 1S / O2Si / c1-3-2 Std. InChIKey: VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N |
|
Udseende | farveløst fast, krystallinsk, undertiden amorf, praktisk talt uopløselig i vand | |
Kemiske egenskaber | ||
Brute formel |
O 2 Si |
|
Molar masse | 60,0843 ± 0,0009 g / mol O 53,26%, Si 46,74%, |
|
Fysiske egenskaber | ||
T ° fusion | 1730 ° C | |
T ° kogning | 2230 ° C | |
Opløselighed | 10 mg · L -1 til 25 ° C ( kvarts ) | |
Volumenmasse | 2,334 g · cm -3 | |
Optiske egenskaber | ||
Brydningsindeks | 1,458 for λ = 589 nm i silica, der er amorf i tyndt lag | |
Forholdsregler | ||
SGH | ||
NFPA 704 | ||
0 1 0 | ||
IARC- klassificering | ||
Gruppe 1: kræftfremkaldende for mennesker ( inhaleret krystallinsk silica i form af kvarts eller cristobalit fra en erhvervskilde) Gruppe 3: Uklassificerbar med hensyn til dets kræftfremkaldende virkning på mennesker ( amorf silica ) | ||
Enheder af SI og STP, medmindre andet er angivet. | ||
Det siliciumdioxid eller silica , er en kemisk forbindelse med formlen SiO 2. Det er et farveløst fast stof, der findes i overflod i det naturlige miljø og i forskellige levende væsener . Det findes frit i forskellige krystallinske og amorfe former og kemisk kombineret med andre oxider i silicater , som er de vigtigste bestanddele af jordskorpen og kappen . Gratis eller kombineret repræsenterer det 60,6% af massen af den kontinentale skorpe . Det er især rigeligt i form af kvarts , især i granitter . Den eksisterer også som et syntetisk materiale , såsom kvarts glas , silicarøg , silica gel, og aerogeler . Det bruges som et strukturelt materiale i mikroelektronik , som en elektrisk isolator såvel som en ingrediens til medicinalindustrien og fødevareindustrien .
Den inhalation af findelt krystallinsk silica er giftigt og kan medføre svær inflammation af lungerne, silikose , at bronkitis , den lungecancer og af autoimmune sygdomme , såsom systemisk lupus erythematosus og rheumatoid arthritis . Absorptionen af amorf siliciumdioxid forårsager derimod kun korte reversible betændelser.
Under normale betingelser for temperatur og tryk ( T = 0 ° C , P = 0,1 MPa ), siliciumdioxid ved ligevægt er i form af α kvarts , et krystallinsk materiale med en trigonal struktur ( Z = 3 SiO 2 mønstre pr mesh ).
Ved lavt tryk ( P < 500 MPa ) og stigende temperatur T er den stabile fase successivt:
Ved lav temperatur ( T < 600 ° C ) og stigende tryk P er den stabile fase successivt:
De overgange fase diagrammet er af første orden , med undtagelse af kvarts α ↔ kvarts β overgang (af anden orden), som er displacive (det sker ved simpel forskydning af atomerne uden at bryde kemiske bindinger ); af denne grund kræver det ikke kimdannelse , og β-kvarts kan ikke standses ved lav temperatur.
I alle de ovennævnte faser hver siliciumatom er i centrum af et tetraeder [SiO 4], Med undtagelse af silica damp (SiO 2 molekyler) Og stishovite, hvor koordinationstal på silicium er 6 (oktaedre [SiO 6]).
Siliciumdioxid er et relativt hårdt farveløst fast stof (7,0 på Mohs-skalaen for kvarts ), som findes i både krystallinsk og amorf form . Dens massefylde er 2,648 g / cm 3 til α kvarts , men 2,196 g / cm 3 til SiO 2amorf. Det er gennemsigtigt i hele det synlige spektrum og dermed dets anvendelser inden for optik med et brydningsindeks tæt på 1,46. På den anden side er det mindre gennemsigtigt i det infrarøde , hvilket delvis forklarer den fordel, der opnås i havebrug ved brug af drivhuse . Det er en god elektrisk isolator med en resistivitet på 10 12 til 10 16 Ω cm for krystalliserede former og større end 10 18 Ω cm for amorfe former. Dens varmeledningsevne er henholdsvis 1,3 og 1,4 W m -1 K -1 , og dens Poissons forhold er henholdsvis 0,17 og 0,165 for krystallinske og amorfe former.
I de fleste silicater , de atomer af silicium har en koordinering tetraedrisk med fire atomer af oxygen omgiver en central siliciumatom. De polymorfer af kvarts er eksempler på sådanne strukturer, som danner et tredimensionalt netværk, i hvilket hver siliciumatom er bundet covalent til fire oxygenatomer i tetraedrisk håndteres.
I krystalgitteret af α kvarts deler den centrale tetraeder for eksempel sine fire hjørner, hver dannet af et iltatom, mens de to ansigtscentrerede tetraeder deler to af deres fire hjørner, og de fire tetraeder med centrerede kanter kun deler en af deres oxygenatomer med SiO 4 tetraedernaboer. De 7 tetraedre i a-kvartsenhedscellen er således 12 ud af de 24 oxygenatomer, der deles mellem to tilstødende tetraeder.
Den eneste stabile form af siliciumdioxid under normale temperatur- og trykforhold er α kvarts , som er den mest almindelige krystallinske form af SiO 2.. Urenheder i krystalgitteret kan give krystallen forskellige farver. Overgangen mellem α kvarts og β kvarts sker pludseligt ved 573 ° C. Da denne overgang ledsages af en signifikant stigning i krystalvolumenet, kan den let knække sten eller keramik indeholdende siliciumdioxid, der krydser denne temperatur.
Høj temperatur mineraler , cristobalit og tridymit have lavere massefylde og brydningsindeks end α kvarts. I modsætning hertil har seifertit , stishovit og coesit , som er mineraler med højt tryk, en højere densitet og brydningsindeks end α kvarts.
Bortset fra stishovite og siliciumdioxidfibre, er alle polymorfer af krystalliseret siliciumdioxid består af SiO 4 tetraederforenet af nogle af deres hjørner i forskellige tredimensionelle konfigurationer. Den længde Si - O -binding varierer afhængigt af de krystalformer. I α kvarts er det for eksempel 161 µm , mens det er 154 til 171 µm i a tridymit . The Si - O - Si -binding vinkel varierer også fra 140 ° til α tridymit til 180 ° for β tridymit, mens den er 144 ° for α kvarts.
Silica-fibre har en struktur svarende til den af silicium disulfid SiS 2, med kæder af tetraeder, der deler nogle af deres kanter. Stishovit, en stabil form ved højt tryk, har derimod en rutiltype -struktur , hvor siliciumatomer er hexakoordineret. Den massefylde af stishovite er 4,287 g · cm -3 , meget højere end den for α kvarts, som kun er 2,648 g · cm -3 . Denne forskel i densitet skal relateres til variationen i koordination , fordi Si - O- bindingerne er længere i stishovit - fire ækvatoriale bindinger på 176 pm og to polære bindinger på 181 pm - end i α-kvarts: fire 161 µm tetraedriske bindinger .
Den faujasit er en anden form af krystallinsk silica. Det opnås ved dealuminering af ultrastabile Y- zeolitter med et lavt natriumindhold ved anvendelse af en varmebehandling i nærvær af en syre. Det resulterende produkt indeholder mere end 99% silica med en høj krystallinitet og en høj specifik overflade (mere end 800 m 2 · g -1 ). Det er et meget stabilt materiale med hensyn til temperatur og syrer. Især bevarer den sin krystallinitet og sin høje grad af molekylær orden i stor afstand efter at være anbragt i kogende koncentreret saltsyre .
Polymorf | Struktur |
Systemet , Pearson , n o af rumgruppe |
ρ g cm –3 |
Bemærkninger |
---|---|---|---|---|
Kvarts α |
Trigonal rhombehedral HP9, P3 1 21 n o 152 |
2.648 | Helical kæder, der gør enkeltkrystaller optisk aktive. Den α kvarts transformationer i kvarts β til 846 K . | |
Kvarts β |
Sekskantet hP18, P6 2 22, nr . 180 |
2.533 | Nært beslægtet med α kvarts , med en Si - O - Si vinkel på 155 ° og optisk aktiv. Den β kvarts transformationer i tridymit β til 1140 K . | |
Α tridymitis |
Orthorhombisk oS24, C222 1 , n o 20 |
2.265 | Metastabelt ved atmosfærisk tryk . | |
Β tridymitis | Sekskantet hP12, P6 3 / mmc, nr . 194 |
Nært beslægtet med α tridymitis. Tridymit β omdannes til cristobalit β til 2010 K . | ||
Cristobalite α |
Tetragonal tP12, P4 1 2 1 2, 92 |
2.334 | Metastabelt ved atmosfærisk tryk . | |
Cristobalite β |
Kubisk cF104, Fd 3 m, nr . 227 |
Nært beslægtet med α cristobalit . Baggrund for 1978 K . | ||
Keatite |
Tetragonal tP36, P4 1 2 1 2, nr . 92 |
3.011 | Cykler Si 5 O 10, Hvis 4 O 14og Si 8 O 16. Fremstillet af kvarts og alkaliglas 600 til 900 K og 40 til 400 MPa . | |
Moganite |
Monoklin mS46, C2 / c, n o 15 |
Cyklusser Si 4 O 8og Si 6 O 12. | ||
Coesitis | Monoklin mS48, C2 / c, n o 15 |
2.911 | Cyklusser Si 4 O 8og Si 8 O 16. Træning ved 900 K og 3 til 3,5 GPa . | |
Stishovite | Tetragonal tP6, P4 2 / mnm, nr . 136 |
4,287 | En af de tætteste former for siliciumdioxid , næppe lavere i densitet end seifertit . Rutil- lignende krystalstruktur med hexcoordinate silicium . Dannelse af 7,5 til 8,5 GPa . | |
Seifertite | Ortorombisk oP, Pbcn |
4.294 | En af de tættere former for siliciumdioxid , lidt højere i densitet end stishovit . Den dannes ved tryk over 40 GPa . | |
Melanoflogit | Kubisk (cP *, P4 2 32, nr . 208) eller tetragonal (P4 2 / nbc) | 2,04 | Cykler Si 5 O 10, Hvis 6 O 12. Til stede med kulbrinter i mellemrum. | |
Fiberholdigt silica | Orthorhombisk oI12, IBAM, n o 72 |
1.97 | Struktur svarende til strukturen af silicium disulfid SiS 2består af kæder af SiO 4 tetraederforenet af nogle af deres kanter. Det smelter ved ca. 1700 K | |
2D silica | Sekskantet | Dobbeltlagsstruktur af sekskantede silicaplader. |
Der er en bred vifte af mineraler, der består af en større eller mindre fraktion af SiO 2amorf . Den væsentligste er opal , som er en amorf siliciumdioxid hydrat , det vand, som generelt udgør mellem 6 og 10 masse-%, de ekstreme værdier fra 3 til 21%. Den geysérite er en variant af opal dannet omkring de varme kilder og gejsere .
Nogle kiselholdige sten er af biologisk oprindelse, såsom radiolarites og diatomitter , såsom kiselgur , der dannes ved diagenese fra skeletter af myriader af radiolarians , skaller af kiselalger , kiselholdige svampe og endda thèques af testaceae amøber . Andre, som flint og sandsten , er mere eller mindre krystallinske sedimentære klipper , hvor flint generelt er kvalificeret som kryptokrystallinsk, da dens kvartskrystaller er små og arrangeret på en uordnet måde.
Amorf silica dannes også af smeltet og hurtigt afkølet krystallinsk silica. Det findes således i forskellige vulkanske klipper , såsom obsidian og tachylite , eller endda i udkast fra slagkratere , såsom tektitter . En særlig variation af sådanne klipper er dannet af kiselholdige jorder, der er ramt af lyn : fulguritter og lechateliérite .
De planter producerer phytolith som nogle gange består af siliciumdioxid. For så vidt som phytoliths rige på SiO 2, som fremmer slid på tænder og kæber , findes især i græsser, der forbruges som græs ( græs ) af forskellige planteædere, der spænder fra insekter til hovdyr , menes det at være en forsvarsmekanisme udviklet af disse planter for at begrænse deres forbrug. Silica findes også i risskrogaske , som kan bruges til filtrering og til fremstilling af cement .
SiO 2molekylær at lineær molekylær geometri O = Si = O produceres, når siliciummonoxid SiO kondenseres i en matrix af argon kryogen afkølet med flydende helium i nærvær af atomer af oxygen frigivet af mikrobølge udladning. Dimeric siliciumdioxid (SiO 2 ) 2blev opnået ved omsætning ilt molekyler O 2med dimer siliciummonoxid (SiO) 2. Dimeric siliciumdioxid har to brodannende iltatomer mellem siliciumatomer med en Si - O - Si vinkel på 94 ° og en bindingslængde på 164,6 µm , mens den terminale Si - O binding er på 150,2 µm .
I flydende tilstand udviser siliciumdioxid visse egenskaber, der svarer til vandets, såsom en negativ termisk ekspansionskoefficient , en maksimal tæthed omkring 5000 ° C samt en minimal termisk kapacitet . Dets densitet aftager fra 2,08 g · cm -3 til 1 950 ° C til 2,03 g · cm -3 til 2200 ° C .
Den Opløseligheden af siliciumdioxid i vand er meget afhængig af sin krystallinske form. Det er meget højere for amorf silica end for kvarts - henholdsvis 120 og 10 mg · L -1 ved 25 ° C - og er maksimalt ved 340 ° C med 1660 mg · kg -1 ved mættet damptryk ; denne egenskab drages fordel af at dyrke kvarts- enkeltkrystaller ved en hydrotermisk proces, hvor naturlig kvarts opløses i overophedet vand i en trykbeholder, der afkøles fra toppen: krystaller på 0,5 til 1 kg over en periode på en til to måneder. Sådanne meget rene kvartskrystaller kan bruges til elektroniske applikationer. Opløseligheden af SiO 2er endnu højere i superkritisk vand og når 20% ved 500 ° C og 1000 bar.
SiO 2opløst i vand danner en kiselsyre H 4 SiO 4, som er en svag syre , med et maksimum på 120 mg · L -1 ved 25 ° C i renset vand . Denne værdi stiger med temperaturen, trykket, men også den pH , de basiske opløsninger faktisk fremme dannelsen af SiO 4 silikat ioner. 4– . Kiselsyre danner kolloide suspensioner i vand, hvilket giver det en vis opacitet. Dette er tilfældet i gejsers vand , ligesom Geysirs på Island . For en given koncentration af kolloid silica er den blå farve så meget mere intens, som vandet er koldere, idet kiselsyrens opløselighed derefter er lavere.
Siliciumdioxid kan give silicium ved carboterm reaktion i lysbueovne ved mere end 2000 ° C afhængigt af reaktionen:
SiO 2+ 2 C ⟶ Si + 2 CO .Den fluor F 2reagerer med siliciumdioxid til dannelse af siliciumtetrafluorid SiF 4ved frigivelse af ilt O 2, Mens de øvrige halogener ( chlor Cl 2, Brom Br 2og jod I 2) reagerer ikke med det.
Siliciumdioxid angribes af flussyre HF til opnåelse hexafluorkiselsyre H 2 SiF 6Omsætning anvendes især i halvlederindustrien industrien at ætse eller fjerne tynde lag af SiO 2 :
SiO 2 (s)+ 6 HF (aq) ⟶ H 2 SiF 6 (aq)+ 2 H 2 O.Siliciumdioxid er et surt oxid i henhold til Lux-Flood, som reagerer med basiske oxider til dannelse af silicater , for eksempel i form af metasilicat ioner SiO 3 2– , analogt med carbonationen CO 32- , og orthosilikat SiO 44– . Således reagerer calciumoxid CaO med siliciumdioxid og giver calciumsilicater , for eksempel wollastonit CaSiO 3 :
CaO + SiO 2⟶ CaSiO 3.Den allestedsnærværende tilstedeværelse af silicater blandt mineraler gør silicium til det næstmest forekommende kemiske element i jordskorpen efter ilt .
Siliciumdioxiden opløses i det varme koncentreret til baser eller hydroxider af alkalimetaller smeltet, som vist ved eksempel denne idealiserede ligning:
SiO 2+ 2 NaOH ⟶ Na 2 SiO 3+ H 2 O.Siliciumdioxid neutraliserer basiske metaloxider, såsom natriumoxid Na 2 O, Kaliumoxid K 2 O, bly (II) oxid PbO eller zinkoxid ZnO, der danner silikater og glas, mens Si - O - Si bindinger gradvist brydes. Således kan omsætningen af natriumoxid og siliciumdioxid producere natrium orthosilicat Na 4 SiO 4, Natriumsilicat Na 2 SiO 3og briller i henhold til reagensernes forhold:
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⟶ glas .Nogle af disse briller er af kommerciel betydning, for eksempel natronkalkglas (med natriumcarbonat Na 2 CO 3og calciumoxid CaO), borsilikatglas (med natriumcarbonat Na 2 CO 3og bor sesquioxide B 2 O 3) og krystal (med bly (II) oxid PbO).
Siliciumdioxid reagerer varmt med silicium for at give siliciummonoxid SiO:
SiO 2+ Si ⟶ 2 SiO .Blandt de økosystemtjenester, der leveres af kiselholdige svampe (og radiovarianter ), er deres rolle i kiseldioxidens oceaniske cyklus . Mens havet løbende modtager siliciumdioxid, der er terrigen oprindelse, begraver kiselholdige skeletter (især uopløselige former for biogent silica), spiller en vigtig rolle i den geokemiske cyklus (i) oceanisk silica.
Man troede længe, at den marine havcyklus var i ligevægt takket være nedgravning af kiselagtige alger (diatomer) eller deres omdannelse til autentisk ler (et fænomen kendt som "omvendt forvitring", men det er blevet påvist, at gletsjere og grundvand bringer et overskud af silica til det globale hav Kemisk fordøjelse af sedimentprøver og deres mikroskopiske undersøgelse viser, at rollen ved at nedgrave uopløselige svampeskeletter har været meget undervurderet i biogeokemiske fortegnelser.
Det meste af siliciumdioxid kommer fra minedrift, herunder sandekstraktion og kvartsrensning .
Det røgede silica opnås som biproduktprocesser af varmt som produktionen af ferrosilicium . Det er mindre rent end fumes silica og bør ikke forveksles med det, dets fysiske egenskaber og anvendelser er også forskellige.
Den silicarøg er en form for silica i pulverform eller kolloidale opnået ved afbrænding siliciumtetrachlorid SiCl 4i en hydrogen H 2 flammeoxygen- rig O 2 :
SiCl 4+ 2 H 2+ O 2⟶ SiO 2+ 4 HCI .Den udfældede silica er en form amorft siliciumdioxid opnået ved syrning af opløsninger af natriumsilicat Na 2 SiO 3. Det danner et gelatinøst bundfald eller silicagel , der først vaskes og derefter dehydratiseres til dannelse af mikroporøst silica. Den idealiserede ligning involverer en natrium trisilikat Na 2 Si 3 O 7og svovlsyre H 2 SO 4 kan sammenfattes som følger:
Na 2 Si 3 O 7+ H 2 SO 4Si 3 SiO 2+ Na 2 SO 4+ H 2 O.I størrelsesordenen en million tons silica blev produceret på denne måde i 1999, primært beregnet til brug i kompositmaterialer ( dæk og skosål ).
Af tynde lag af siliciumdioxid udvikles spontant på wafers af silicium ved oxidationsvarme , hvilket giver et meget tyndt lag på ca. 1 nm af nativt oxid. Det er muligt at dyrke siliciumdioxidlag på silicium, for eksempel ved temperaturer på 600 til 1200 ° C ved anvendelse af ilt (tør oxidation) eller vand (våd oxidation):
Si + O 2⟶ SiO 2 ; Si + 2 H 2 O⟶ SiO 2+ 2 H 2.Dette native oxidlag er nyttigt i mikroelektronik, fordi det fungerer som en elektrisk isolator med høj kemisk stabilitet. Det kan beskytte silicium, tillade, at en elektrisk ladning ( kondensator ) akkumuleres , blokere elektrisk strøm eller endda regulere strømens intensitet.
Mange processer, der fører til siliciumdioxid starter fra organosiliciumforbindelser såsom hexamethyldisiloxan O [Si (CH 3 ) 3 ] 2(HMDSO) og tetraethylorthosilikat Si (OEt) 4(TEOS). Således giver simpelthen opvarmning af TEOS fra 680 til 730 ° C siliciumdioxid:
Hvis (OEt) 4⟶ SiO 2+ 2 OEt 2.Ligeledes brænder TEOS ved omkring 400 ° C :
Si (OC 2 H 5 ) 4+ 12 O 2⟶ SiO 2+ 10 H 2 O+ 8 CO 2.TEOS hydrolyseres ved hjælp af sol-gel-processen . Reaktionens forløb og produktets art afhænger af katalysatorerne , men den idealiserede ligning kan skrives:
Hvis (OEt) 4+ 2 H 2 O⟶ SiO 2+ 4 EtOH.Da siliciumdioxid er en meget stabil forbindelse, vises det under mange kemiske reaktioner. Således forbrændingen af silan SiH 4giver siliciumdioxid på samme måde som forbrændingen af methan CH 4giver kuldioxid CO 2 :
SiH 4+ 2 O 2⟶ SiO 2+ 2 H 2 O.Den kemiske dampaflejring ( CVD ) af SiO 2på overfladen af krystaller fra silan blev udført i en strøm af nitrogen N 2ved en temperatur på 200 til 500 ° C .
Cirka 95% af den producerede siliciumdioxid ( sand ) forbruges i byggebranchen , fx til produktion af cementbeton ( Portland cement ). Siliciumdioxid er hovedkomponenten i sandstøbninger, der anvendes til fremstilling af metaldele i tekniske og andre teknologiske applikationer. Det høje smeltepunkt for silica er særlig nyttigt ved denne anvendelse.
Krystalliseret silica anvendes til hydraulisk frakturering af geologiske formationer indeholdende olie fra tætte reservoirer og skifergas .
Silica er det vigtigste råmateriale, der anvendes til fremstilling af de fleste briller . Den Glasovergangstemperaturen af ren siliciumdioxid er ca. 1 201,85 ° C . Når smeltet siliciumdioxid afkøles hurtigt, krystalliserer det ikke, men størkner som et amorft fast stof, i dette tilfælde et glas. Fraværet af orden i stor afstand indebærer ikke, at materialet også forstyrres i mindre skala, og at en ordnet organisation observeres i amorf silica i skalaer, der i høj grad overstiger længden af Si - O- bindingen ; dette er for eksempel tilfældet med cykler af seks SiO 4 tetraeder.
De fleste optiske fibre til telekommunikation er lavet af siliciumdioxid. Sidstnævnte er råmaterialet til mange keramikker , såsom terrakotta , stentøj og porcelæn .
Siliciumdioxid gør det muligt at opnå rent silicium ved en proces, der involverer en carboterm reaktion i en elektrisk lysbueovn :
SiO 2+ 2 C ⟶ Si + 2 CO .Siliciumdioxid anvendes også i vid udstrækning i mikroelektronikindustrien, hvor det fungerer som et passiverings- , oxid- ( dielektrisk ) portlag til en MOSFET- transistor eller endda som et antireflektionslag . Dens anvendelsesmuligheder er de samme som for andre relaterede oxider, såsom zirconium dioxide ZrO 2, Titandioxid TiO 2eller hafnium (IV) oxid HFO 2.
Siliciumdioxid er et tilsætningsstof (E 551), der almindeligvis anvendes i fødevareindustrien , primært som et fluidiserende middel til pulveriserede fødevarer eller til at absorbere fugt i hygroskopiske anvendelser . Det findes som et antiklumpningsmiddel i pulveriserede fødevarer som krydderier og pulveriserede kaffecremer.
Kolloid silica anvendes som et finingsmiddel til afklaring og stabilisering af vin , øl og frugtsaft ; dens E-nummer er E551 .
Siliciumdioxid anvendes i DNA separation metode ved adsorption på silica (en) , der gælder for DNA samt RNA , skyldes evnen af SiO 2at binde til nukleinsyrer i nærvær af chaotropes .
Siliciumdioxid er den vigtigste bestanddel af kiselgur eller kiselgur , hvis specielle mekaniske egenskaber anvendes i mange applikationer, lige fra slid i tandpasta til termisk isolering gennem stabilisering. Af nitroglycerin i pindene af dynamit , funktionen til at absorbere i kuldet for katte , de insekticider mekaniske (især mod kakerlakker ), støtteelementerne katalysatorer i heterogen katalyse , eksperimentel aktivering af blodkoagulationsfaktor laboratorium, osv.
Den hydrofobe silica (i) kan anvendes som skumdæmpende middel , eller kan anvendes til fremstilling af det tørre vand , stoffer, der forekommer som et fint hvidt pulver dannet af dråber af vand overtrukket med en film af silica-nanopartiklerne.
Den indtagelse af siliciumdioxid oralt er i det væsentlige ikke-toksisk, med en LD 50 på 5 g / kg . En undersøgelse fra 2008 konkluderede, efter at have fulgt fag i 15 år, at et niveau af SiO 2højere i vand synes at reducere risikoen for demens ; en tilsætning af 10 mg / dag af SiO 2 i drikkevand var forbundet med en 11% lavere risiko for demens.
Siliciumdioxid er ikke kemisk giftig , men krystallinsk silikastøv (især kvarts og cristobalit ) er giftigt på grund af deres lille størrelse, hårdhed og uforanderlighed, hovedsagelig ved indånding . Selv kortvarig eksponering kan forårsage irritation af øjne og åndedrætsorganer . De finere partikler kan inhaleres og nå de dybeste dele af lungerne ( alveoler ). Disse partikler elimineres ikke af kroppen og kan føre til alvorlig lungeskade såsom silikose ( fibrøs pneumokoniose ). De kan aktivere NLRP3- inflammatoren i makrofager og dendritiske celler og dermed føre til produktion af interleukin , et stærkt proinflammatorisk cytokin i immunsystemet . De fremmer også starten på lungekræft . En enkelt eksponering for høje doser kan forårsage varige og uoprettelige virkninger, risikoforebyggelse er derfor vigtig (personlig beskyttelse, bekæmpelse af luftforurening, indeslutning). Indånding af sådanne partikler i store mængder, for eksempel på arbejdspladsen, øger risikoen for at udvikle autoimmune sygdomme såsom systemisk lupus erythematosus og reumatoid arthritis .
Amorf silica støv ikke udviser denne grad af toksicitet, fordi det har lav biopersistens (den er opløselig i biologiske væsker).
Silica er en erhvervsrisiko for mennesker, der sandblæser eller arbejder med produkter, der indeholder krystallinsk silica i pulverform. Amorf silica, såsom fumes silica , kan i nogle tilfælde inducere irreversibel lungeskade, men er ikke forbundet med udviklingen af silicose . Børn, astmatikere i alle aldre, mennesker med allergi og ældre, som alle har nedsat lungekapacitet, kan blive ramt hurtigere.
Krystallinsk silica er også en erhvervsmæssig fare for dem, der producerer sten på bordplader , fordi processen med skæring og installation af bordplader frigiver store mængder silica i suspension i luften. Krystallinsk silica anvendt til hydraulisk frakturering udgør også en sundhedsrisiko for arbejdstagerne.