- estructura
- Nomenclatura
- propietats
- estat físic
- pes molecular
- Punt de fusió
- Punt d'ebullició
- densitat
- solubilitat
- propietats químiques
- Presència a la natura
- Altres tipus de sílice natural
- obtenció
- usos
- En diverses aplicacions
- En la indústria dels aliments
- En la indústria farmacèutica
- En la indústria dels cosmètics i la cura personal
- En aplicacions terapèutiques
- Riscos
- referències
El òxid de silici és un sòlid inorgànic format per la unió d'un àtom de silici i dos d'oxigen. La seva fórmula química és SiO 2. A aquest compost natural se li denomina també sílice o diòxid de silici.
El SiO 2 és el mineral més abundant en l'escorça terrestre, ja que la sorra està composta de sílice. Segons la seva estructura la sílice pot ser cristal·lina o amorfa. És insoluble en aigua, però es dissol en àlcalis i en àcid fluorhídric HF.
La sorra és font de diòxid de silici SiO 2. ರವಿಮುಂ. Font: Wikimedia Commons.
El SiO 2 també està present en l'estructura de certes plantes, bacteris i fongs. També en esquelets d'organismes marins. A més de la sorra, també hi ha altres tipus de pedres que són de sílice.
La sílice té un ús molt estès complint varietat de funcions. L'ús més generalitzat és com a material filtrant de líquids com olis i productes de l'petroli, begudes com la cervesa i el vi, així com també sucs de fruites.
Però té moltes altres aplicacions. Una de les més útils i importants és en la fabricació de vidres bioactius, els quals permeten fer "bastides" on creixen cèl·lules òssies per produir peces òssies que falten per accident o malaltia.
estructura
El diòxid de silici SiO 2 és una molècula de tres àtoms, en la qual l'àtom de silici es troba unit a dos àtoms d'oxigen amb enllaços covalents.
Estructura química de la molècula de SiO 2. Grasso Luigi. Font: Wikimedia Commons.
La unitat estructural de la sílice sòlida com a tal és un tetraedre on un àtom de silici està envoltat de 4 àtoms d'oxigen.
Unitat estructural de la sílice sòlida: gris = silici, vermell = oxigen. Benjah-bmm27. Font: Wikimedia Commons.
Els tetraedres s'uneixen entre si compartint els àtoms d'oxigen dels seus vèrtexs contigus.
És per això que un àtom de silici comparteix per la meitat cada un dels 4 àtoms d'oxigen i això explica la relació en el compost d'1 àtom de silici a 2 àtoms d'oxigen (SiO 2).
Els tetraedres comparteixen els oxígens al SiO 2. Benjah-bmm27. Font: Wikimedia Commons.
Els compostos de SiO 2 es divideixen en dos grups: sílice cristal·lina i sílice amorfa.
Els compostos de sílice cristal·lina tenen estructures amb patrons repetitius de silici i oxigen.
La sílice cristal·lina posseeix unitats repetitives. Wersję rastrową wykonał użytkownik Polskiego projektu wikipedii: Polimerek, Zwektoryzował: Krzysztof Zajączkowski. Font: Wikimedia Commons.
Tot el vidre de sílice pot considerar com una molècula gegant on la xarxa cristal·lina és molt fort. Els tetràedres poden enllaçar-se de diverses maneres, donant origen a diverses formes cristal·lines.
A la sílice amorfa, les estructures estan unides a l'atzar, sense seguir un patró regular definit entre les molècules i aquestes estan en una relació espacial diferent l'una amb l'altra.
A la sílice amorfa les unions no són repetitives ni uniformes. Silica.svg: * Silica.jpg: en: User: Jdrewittderivative work: Matt. Font: Wikimedia Commons.
Nomenclatura
-Òxid de silici
-Diòxid de silici
-Sílice
-Cuarzo
-Tridimita
-Cristobalita
-Dioxosilano
propietats
estat físic
Sòlid de incolor a gris.
Mostra de SiO 2 pur. LHcheM. Font: Wikimedia Commons.
pes molecular
60,084 g / mol
Punt de fusió
1713 ºC
Punt d'ebullició
2230 ºC
densitat
2,17-2,32 g / cm 3
solubilitat
Insoluble en aigua. La sílice amorfa és soluble en àlcalis, especialment si està finament dividida. Soluble en àcid fluorhídric HF.
La sílice amorfa és menys hidrofílica, és a dir, menys afí a l'aigua que la cristal·lina.
propietats químiques
El SiO 2 o sílice és essencialment inert a la majoria de substàncies, és molt poc reactiu.
Resisteix l'atac el clor Cl 2, brom Br 2, hidrogen H 2 i de la majoria dels àcids a temperatura ambient o lleugerament superior. És atacada pel fluor F 2, l'àcid fluorhídric HF i pels àlcalis com el carbonat de sodi Na 2 CO 3.
El SiO 2 es pot combinar amb elements metàl·lics i òxids per formar silicats. Si es fon sílice amb carbonats de metalls alcalins a aproximadament 1300 ° C s'obtenen silicats alcalins i es desprèn CO 2.
No és combustible. Té baixa conductivitat tèrmica.
Presència a la natura
La principal font de sílice a la natura és la sorra.
El SiO 2 o sílice es troba en forma de tres varietats cristal·lines: quars (la més estable), tridimita i cristobalita. Formes amorfes de la sílice són l'àgata, el jaspi i el ònix. L'òpal és una sílice hidratada amorfa.
També hi ha la denominada sílice biogènica, és a dir, la generada per organismes vius. Fonts d'aquest tipus de sílice són els bacteris, els fongs, les diatomees, les esponges marines i les plantes.
Les parts brillants i dures de l'bambú i la palla contenen sílice, i els esquelets d'alguns organismes marins també tenen gran proporció de sílice; però, les més importants són les terres de diatomees.
Les terres de diatomees són productes geològics d'organismes unicel·lulars decaiguts (algues).
Altres tipus de sílice natural
A la natura també hi ha les següents varietats:
- Les sílices vítries que són vidres volcànics
- Les lechaterielitas que són vidres naturals produïts per la fusió de material silici sota l'impacte de meteorits
- La sílice fosa que és sílice escalfada fins a la fase líquida i refredada sense permetre que cristal·litzi
obtenció
La sílice provinent de sorres és obtinguda directament de les pedreres.
Pedrera de sorra a Califòrnia. Ruff tuff cream puff. Font: Wikimedia Commons.
La diatomita o terra de diatomees es també s'obté d'aquesta manera, utilitzant excavadores i equips similars.
La sílice amorfa es prepara partint de solucions aquoses de silicat de metall alcalí (com el sodi Na) mitjançant neutralització amb àcid, com àcid sulfúric H 2 SO 4, àcid clorhídric HCl o diòxid de carboni CO 2.
Si el pH final de la solució és neutre o alcalí s'obté sílice precipitada. Si el pH és àcid s'obté sílice gel.
La sílice pirogénica es prepara mitjançant la combustió d'un compost de silici volàtil, usualment tetraclorur de silici SiCl 4. La sílice precipitada s'obté d'una solució aquosa de silicats a la qual se li afegeix àcid.
La sílice coloidal és una dispersió estable de partícules de mida col·loïdal de sílice amorfa en una solució aquosa.
usos
En diverses aplicacions
La sílice o SiO 2 té una gran varietat de funcions, per exemple serveix com abrasiu, absorbent, antiapelmazante, farcit, opacificante i per afavorir la suspensió d'altres substàncies, entre molts altres maneres d'ocupació.
S'usa per exemple:
-A la manufactura de vidre, ceràmica, refractaris, abrasius i vidre soluble
-Decoloración i purificació d'olis i productes de l'petroli
-En motlles per a fosa
-Com antiapelmazante de pols de tot tipus
-Com antiescumant
-Per filtrar líquids com els solvents de rentat en sec, l'aigua de les piscines i les aigües residuals municipals i industrials
-A la manufactura d'aïllants de la calor, maons ignífugs i materials de presència resistents a el foc i als àcids
-Com farciment en la manufactura de papers i cartrons, per fer-los més resistents
-Com farcit de pintures per millorar el seu flux i color
-En materials per a polit de metalls i fusta, ja que els imparteix abrasivitat
-En laboratoris d'anàlisi química en cromatografia i com absorbent
-Com antiapelmazante de fórmules insecticides i agroquímics, per ajudar a moldre pesticides cerosos i com a portador de l'compost actiu
-Com suport de catalitzadors
-Com farciment per reforçar gomes sintètiques i cautxús
-Com portador de líquids en aliments per a animals
-En tintes d'impressió
-Com dessecant i adsorbent, en forma de sílice gel
-Com additiu al ciment
-Com sorra per a mascotes
-En aïllants per microelectrònica
-En interruptors termoópticos
Sílice gel. KENPEI. Font: Wikimedia Commons.
En la indústria dels aliments
La sílice amorfa s'incorpora a una varietat de productes alimentaris com a ingredient directe multifuncional a diversos tipus d'aliments. No ha d'excedir el 2% de l'aliment acabat.
Per exemple, serveix com antiapelmazante (per evitar que s'enganxin certs aliments), com estabilitzant en la producció de cervesa, com antiprecipitante, per filtrar vi, cervesa i sucs de fruites o vegetals.
Equip per filtrat de vi amb terra de diatomees (SiO 2). Fabio Ingrosso. Font: Wikimedia Commons.
Actua com absorbent de líquids en alguns aliments i component de microcàpsules per olis saboritzants.
A més el SiO 2 amorf s'aplica mitjançant un procés especial sobre la superfície dels plàstics d'articles per empacar aliments, actuant com a barrera.
En la indústria farmacèutica
S'afegeix com a agent antiapelmazante, espessidor, gelificant i com a excipient, és a dir, com a ajudant per donar forma de pastilles a diversos fàrmacs i vitamines.
En la indústria dels cosmètics i la cura personal
S'usa en una multitud de productes: a pols facials, ombres per als ulls, delineadores d'ulls, llapis labials, colorets, removedor de maquillatge, talcs, pols per als peus, tints per al cabell i decolorants.
A més a olis i sals de bany, banys d'escuma, cremes per a mans i cos, humectants, desodorants, cremes o màscares facials (exceptuant cremes d'afaitar), perfums, locions i cremes de neteja.
També en cremes d'hidratació nocturna, brillantors i pintures per a les ungles, locions per refrescar la pell, tònics capil·lars, pasta dentífrica, condicionadors per als cabells, gels i cremes per a bronzejat.
En aplicacions terapèutiques
El SiO 2 està present en els vidres bioactius o biovidrios la característica principal és que poden reaccionar químicament amb el medi biològic que els envolta, formant un enllaç fort i durador amb el teixit viu.
Aquest tipus de material serveix per fabricar substituts d'ossos com els de la cara, com "bastides" en els quals creixeran cèl·lules de l'os. Han demostrat bona biocompatibilitat tant amb ossos com amb teixits suaus.
Aquests biovidrios permetran recuperar ossos de la cara a persones que els han perdut per accident o malaltia.
Riscos
Les partícules de sílice molt fines poden quedar suspeses en l'aire i formar pols no explosius. Però aquesta pols pot irritar la pell i els ulls. La seva inhalació causa irritació de l'tracte respiratori.
A més, la inhalació de la pols de sílice produeix a llarg termini un dany progressiu dels pulmons, denominat silicosi.
referències
- US National Library of Medicine. (2019). Silicon dioxide. Recuperat de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Cotton, F. Albert and Wilkinson, Geoffrey. (1980). Advanced Inorganic Chemistry. Fourth Edition. John Wiley & Sons.
- Da Silva, MR et al. (2017). Green Extraction Techniques. Silica-Based Sorbents. In Comprehensive Analytical Chemistry. Recuperat de sciencedirect.com.
- Ylänen, H. (editor). (2018). Bioactive Glasses: Materials, Properties and Applications (Second Edition). Elsevier. Recuperat de books.google.co.ve.
- Windholz, M. et al. (Editors) (1983) The Merck Index. An Encyclopedia of Chemicals, Drugs and Biologicals. Tenth Edition. Merck & CO., Inc.
- Mäkinen, J. and Suni, T. (2015). Thick-Film SOI Wafers. In Handbook of Silicon Based MEMS Materials and Technologies (Second Edition). Recuperat de sciencedirect.com.
- Sirleto, L. et al. (2010). Thermo-optical switches. Silicon nanocrystals. Recuperat de sciencedirect.com.