silice

Biossido di silicio (spesso anche:biossido di silicio ) è il termine collettivo per i composti chimici con la formula molecolare SiO₂ . In tedesco, il termine acido silicico è anche usato in modo errato per il biossido di silicio, sebbene il biossido di silicio sia solo l'anidride dell'acido orto-silicico Si(OH)₄ o H₄ SiO₄ è formato da biossido di silicio mediante l'aggiunta di due molecole di acqua.

Il biossido di silicio è il componente principale di tutti i tipi di vetro.

Mineralogia e ricorrenza

SiO₂ non cristallino (amorfo). si trova naturalmente in forma prevalentemente pura - anche nei vetri vulcanici e nelle tectiti - che sono molto disomogenei e disomogenei nella loro composizione:

• biogenico:scheletri di radiolari, diatomee e spugne di opale, solidificati diageneticamente in roccia, ad esempio in ardesia
• Geyserite:prodotti sinterizzati amorfi provenienti da sorgenti termali
• Tachilite:vetro vulcanico di composizione basaltica, che oltre a SiO₂ contenuti maggiori di FeO, MgO, CaO e Al₂ O₃ contiene
• Ossidiana:vetro vulcanico di composizione granitica
• Tektite:vetri di roccia formati dallo scioglimento delle rocce a seguito degli impatti di meteoriti
• Lechatelirite:puro SiO₂ naturale -Vetro come ad es. B. si trova nelle tectiti o nella sabbia di quarzo quando colpisce un fulmine (fulgurite)
• Opale
• SiO₂ -Fusione:a temperature superiori a 1727 °C (a 1 bar)

In contrasto con l'amorfo SiO₂ le forme cristalline hanno solo una bassissima tolleranza alle impurità. Differiscono solo nella loro struttura.

• Moganite (calcedonio):
• α-quarzo (quarzo profondo):condizioni di formazione:temperatura T <573 °C, pressione p <20 kbar
• β-quarzo (quarzo alto):573 °C
• Tridimite:867 °C <1470 °C, p <5 kbar
• Cristobalite:1470 °C <1727 °C
• Coesite:20 kbar
• Stishovite:75 kbar

Il biossido di silicio si forma come parte di silicati come ad es. B. feldspato, minerali argillosi o in forma libera come quarzo il componente principale della crosta terrestre e quindi anche il composto di silicio più comune.

Proprietà chimiche

L'acqua e gli acidi sono capaci di SiO₂ praticamente insolubili, ad eccezione dell'acido fluoridrico (HF), da cui si forma con formazione di tetrafluoruro di silicio gassoso (SiF₄ ) viene attaccato. L'alcali fonde e, in misura minore, anche le soluzioni alcaline acquose dissolvono il biossido di silicio particolarmente amorfo.

Ingegneria della produzione

SiO sintetico₂ , che è per lo più amorfo, viene prodotto in grandi quantità in vari processi industriali.

La produzione su larga scala di SiO₂ sintetico avviene principalmente tramite processi di precipitazione a partire dal vetro d'acqua, che può essere ottenuto dalla digestione della sabbia di quarzo con carbonato di sodio o carbonato di potassio. SiO₂ prodotto in questo modo sono chiamati silici precipitate o gel di silice, a seconda delle condizioni di processo. Un'altra importante variante di fabbricazione è la produzione del cosiddetto SiO₂ pirogeno in una fiamma ossidrica, a partire da clorosilani liquidi come il tetracloruro di silicio (SiCl₄ ). Importanti produttori di silice sintetica sono Degussa, Wacker-Chemie, Rhodia, Grace e altri.

Applicazione tecnica

SiO sintetico₂ svolge un ruolo importante nella vita di tutti i giorni, di solito inosservato. È importante tanto nelle pitture e vernici, nelle materie plastiche e negli adesivi quanto nei moderni processi di produzione nella tecnologia dei semiconduttori o come pigmento nei rivestimenti di carta a getto d'inchiostro. Come sostanza non tossica, si trova negli articoli farmaceutici così come nei prodotti cosmetici, viene utilizzata nei processi alimentari (ad es. chiarificazione della birra) e come coadiuvante per la pulizia nei dentifrici. In termini di volume, le principali applicazioni includono l'uso come riempitivo per materie plastiche e sigillanti, in particolare negli articoli in gomma. I moderni pneumatici per auto beneficiano del rinforzo con uno speciale SiO₂ sistema, risparmiando circa il 5% di carburante rispetto alle tradizionali mescole di gomma riempite solo di fuliggine, migliorando allo stesso tempo le prestazioni di sicurezza.

In termini di volume, il biossido di silicio è ovviamente della massima importanza sotto forma di vetro. Viene spesso miscelato con sostanze come ossido di alluminio, ossido borico, ossido di calcio e ossido di sodio per abbassare la temperatura di fusione, facilitare la lavorazione o migliorare le proprietà del prodotto finale. Il biossido di silicio puro è un vetro di quarzo difficile da fondere, ma particolarmente robusto.

Il vetro al quarzo è utilizzato nell'ottica sotto forma di lenti, prismi, ecc. Nella tecnologia dei microsistemi o nella nanotecnologia, viene spesso utilizzato anche come vettore di maschera, come ossido di gate nei MOSFET e come strato isolante nei circuiti integrati (circuiti integrati). Il vetro al quarzo viene utilizzato come vetro per strumenti nei laboratori chimici quando è richiesta una resistenza particolarmente elevata agli sbalzi di temperatura, resistenza chimica o permeabilità ai raggi UV. Il vetro borosilicato, anch'esso relativamente resistente, viene solitamente utilizzato in laboratorio.

Diventa anche SiO₂ sempre più utilizzato nell'industria alimentare. Ecco come lo trovi ad es. B. nelle spezie e nelle miscele di spezie (solitamente miscele di paprika).

Un altro possibile utilizzo del biossido di silicio è nella pirotecnica, dove viene utilizzato ad es. B. per produrre gel ignifughi. Oppure come mezzo per combattere il punteruolo del grano (che scava il chicco, genera calore e quindi favorisce l'infestazione di muffe (ecc.)).

• Quarzo