sílice

Dióxido de silicio (a menudo también:dióxido de silicio ) es el término colectivo para compuestos químicos con la fórmula molecular SiO₂ . En alemán, el término ácido silícico también se usa incorrectamente para el dióxido de silicio, aunque el dióxido de silicio es solo el anhídrido del ácido ortosilícico Si(OH)₄ o H₄ SiO₄ se forma a partir de dióxido de silicio mediante la adición de dos moléculas de agua.

El dióxido de silicio es el componente principal de todos los tipos de vidrio.

Mineralogía y Ocurrencia

SiO₂ no cristalino (amorfo) ocurre naturalmente en forma mayormente pura, también en vidrios volcánicos y tectitas, que son muy heterogéneas y no uniformes en su composición:

• biogénico:esqueletos de radiolarios, diatomeas y esponjas hechos de ópalo, solidificados diagenéticamente en roca, por ejemplo en pizarra
• Geyserita:productos sinterizados amorfos de aguas termales
• Taquilita:vidrio volcánico de composición basáltica, que además de SiO₂ mayores contenidos de FeO, MgO, CaO y Al₂ O₃ contiene
• Obsidiana:vidrio volcánico de composición granítica
• Tektite:vidrios de roca formados por rocas derretidas como resultado de impactos de meteoritos
• Lechatelierita:SiO₂ natural puro -Vidrio como p. B. ocurre en tectitas u ocurre en arena de cuarzo cuando cae un rayo (fulgurita)
• Ópalo
• SiO₂ -Fundición:a temperaturas superiores a 1727 °C (a 1 bar)

En contraste con el amorfo SiO₂ las formas cristalinas tienen una tolerancia muy baja a las impurezas. Se diferencian solo en su estructura.

• Moganita (calcedonia):
• Cuarzo α (cuarzo profundo):condiciones de formación:temperatura T <573 °C, presión p <20 kbar
• β-cuarzo (cuarzo alto):573 °C
• Tridimita:867 °C <1470 °C, p <5 kbar
• Cristobalita:1470 °C <1727 °C
• Coesita:20 kbar
• Stishovita:75 kbar

El dióxido de silicio se forma como parte de silicatos como p. B. feldespato, minerales arcillosos o en forma libre como cuarzo, el componente principal de la corteza terrestre y, por lo tanto, también el compuesto de silicio más común.

Propiedades químicas

El agua y los ácidos son capaces de SiO₂ prácticamente insoluble, a excepción del ácido fluorhídrico (HF), del que se forma con la formación de tetrafluoruro de silicio gaseoso (SiF₄ ) es atacado. Los álcalis se derriten y, en menor medida, también las soluciones alcalinas acuosas disuelven el dióxido de silicio amorfo en particular.

Ingeniería Fabricación

SiO₂ sintético , que en su mayoría es amorfo, se produce en grandes cantidades en varios procesos industriales.

La producción a gran escala de SiO₂ sintético tiene lugar principalmente a través de procesos de precipitación a partir de vidrio soluble, que se puede obtener digiriendo arena de cuarzo con carbonato de sodio o carbonato de potasio. SiO₂ producido de esta manera se denominan sílices precipitadas o geles de sílice, según las condiciones del proceso. Otra variante de fabricación importante es la producción del llamado SiO₂ pirogénico en una llama de oxihidrógeno, a partir de clorosilanos líquidos como el tetracloruro de silicio (SiCl₄ ). Importantes fabricantes de sílice sintética son Degussa, Wacker-Chemie, Rhodia, Grace y otros.

Aplicación técnica

SiO₂ sintético juega un papel importante en la vida cotidiana, por lo general desapercibido. Es tan importante en pinturas y barnices, plásticos y adhesivos como en los procesos de fabricación modernos en tecnología de semiconductores o como pigmento en revestimientos de papel para inyección de tinta. Como sustancia no tóxica, se encuentra en artículos farmacéuticos, así como en productos cosméticos, se utiliza en procesos alimentarios (p. ej., clarificación de cerveza) y como auxiliar de limpieza en pasta de dientes. En términos de volumen, las principales aplicaciones incluyen el uso como relleno para plásticos y compuestos de sellado, especialmente en artículos de caucho. Los neumáticos de automóviles modernos se benefician del refuerzo con un SiO₂ especial sistema, ahorrando alrededor de un 5 % de combustible en comparación con los compuestos de caucho tradicionales rellenos solo con hollín, mientras que al mismo tiempo mejora el rendimiento de seguridad.

En términos de volumen, el dióxido de silicio es, por supuesto, de la mayor importancia en forma de vidrio. La mayoría de las veces se mezcla con sustancias como el óxido de aluminio, el óxido bórico, el óxido de calcio y el óxido de sodio para reducir la temperatura de fusión, facilitar el procesamiento o mejorar las propiedades del producto final. El dióxido de silicio puro es un vidrio de cuarzo que es difícil de fundir, pero que es particularmente robusto.

El vidrio de cuarzo se utiliza en óptica en forma de lentes, prismas, etc. En la tecnología de microsistemas o nanotecnología, también se utiliza a menudo como portador de máscaras, como óxido de puerta en MOSFET y como capa aislante en IC (circuitos integrados). El vidrio de cuarzo se utiliza como vidrio para instrumentos en laboratorios químicos cuando se requiere una resistencia particularmente alta a los cambios de temperatura, resistencia química o permeabilidad a los rayos UV. El vidrio de borosilicato, que también es relativamente duradero, se usa generalmente en el laboratorio.

También se convierte en SiO₂ cada vez más utilizado en la industria alimentaria. Así es como lo encuentras, p. B. en especias y mezclas de especias (generalmente mezclas de paprika).

Otro posible uso del dióxido de silicio es en la pirotecnia, donde se utiliza, p. B. para producir geles de fuego. O como un medio para combatir el gorgojo del grano (que ahueca el grano, genera calor y, por lo tanto, promueve la infestación de moho (etc.)).

• Cuarzo