أكسيد السيليكون (SIO2): الهيكل ، الخصائص ، الاستخدامات ، الحصول - جسدي - بدني - 2026

و أكسيد السيليكون هو الصلبة غير العضوية التي شكلتها الرابطة من ذرة السيليكون واثنين من الأكسجين. صيغته الكيميائية هي SiO ₂. يسمى هذا المركب الطبيعي أيضًا بالسيليكا أو ثاني أكسيد السيليكون.

SiO ₂ هو أكثر المعادن وفرة في القشرة الأرضية ، حيث يتكون الرمل من السيليكا. اعتمادًا على هيكلها ، يمكن أن تكون السيليكا متبلورة أو غير متبلورة. إنه غير قابل للذوبان في الماء ، ولكنه يذوب في القلويات وحمض الهيدروفلوريك HF.

الرمل هو مصدر لثاني أكسيد السيليكون SiO ₂. ರವಿಮುಂ. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

يوجد SiO ₂ أيضًا في بنية بعض النباتات والبكتيريا والفطريات. أيضا في الهياكل العظمية للكائنات البحرية. إلى جانب الرمل ، هناك أيضًا أنواع أخرى من الأحجار المصنوعة من السيليكا.

تستخدم السيليكا على نطاق واسع ، وتؤدي مجموعة متنوعة من الوظائف. الاستخدام الأكثر شيوعًا هو كمواد تصفية للسوائل مثل الزيوت والمنتجات البترولية والمشروبات مثل البيرة والنبيذ ، وكذلك عصائر الفاكهة.

لكن لها العديد من التطبيقات الأخرى. أحد أكثرها فائدة وأهمية هو تصنيع النظارات النشطة بيولوجيًا ، والتي تجعل من الممكن صنع "سقالات" حيث تنمو خلايا العظام لإنتاج قطع عظمية مفقودة بسبب حادث أو مرض.

بناء

ثاني أكسيد السيليكون SiO ₂ هو جزيء ثلاثي الذرات ، حيث ترتبط ذرة السيليكون بذرتي أكسجين مرتبطة تساهميًا.

التركيب الكيميائي لجزيء SiO ₂. جراسو لويجي. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

الوحدة الهيكلية للسيليكا الصلبة على هذا النحو هي رباعي السطوح حيث تحيط ذرة سيليكون واحدة بأربع ذرات أكسجين.

الوحدة الهيكلية للسيليكا الصلبة: الرمادي = السيليكون ، الأحمر = الأكسجين. بنجه- bmm27. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

تترابط رباعي الأسطح معًا من خلال مشاركة ذرات الأكسجين من رؤوسها المتجاورة.

هذا هو السبب في أن ذرة السيليكون تشترك في كل من ذرات الأكسجين الأربع في النصف وهذا يفسر العلاقة في مركب ذرة سيليكون واحدة إلى ذرتين من الأكسجين (SiO ₂).

تتقاسم رباعي الأسطح الأكسجين في SiO ₂. بنجه- bmm27. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

تنقسم مركبات SiO ₂ إلى مجموعتين: السيليكا البلورية والسيليكا غير المتبلورة.

تحتوي مركبات السيليكا البلورية على هياكل نمطية متكررة من السيليكون والأكسجين.

تحتوي السيليكا البلورية على وحدات متكررة. Wersję rastrową wykonał użytkownik polskiego projektu wikipedii: Polimerek، Zwektoryzował: Krzysztof Zajączkowski. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

يمكن اعتبار كل بلورات السيليكا بمثابة جزيء عملاق حيث تكون الشبكة البلورية قوية جدًا. يمكن ربط رباعي الأسطح بطرق مختلفة ، مما يؤدي إلى ظهور أشكال بلورية مختلفة.

في السيليكا غير المتبلورة ، ترتبط الهياكل بشكل عشوائي ، دون اتباع نمط منتظم محدد بين الجزيئات وهذه في علاقة مكانية مختلفة مع بعضها البعض.

في السيليكا غير المتبلورة ، لا تكون الروابط متكررة أو موحدة. Silica.svg: * Silica.jpg: ar: المستخدم: Jdrewitt العمل التشغيلي: مات. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

التسمية

- أكسيد السيليكون

-ثاني أكسيد السيليكون

سيليكا

-كوارتز

-تريدميتا

-كريستوباليت

-ديوكسوسيلان

الخصائص

الحالة الفيزيائية

عديم اللون إلى صلب رمادي.

عينة من SiO النقي ₂. LHcheM. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

الوزن الجزيئي الغرامي

60.084 جم / مول

نقطة الانصهار

1713 درجة مئوية

نقطة الغليان

2230 درجة مئوية

كثافة

2.17-2.32 جم / سم ³

الذوبان

غير قابل للذوبان في الماء. السيليكا غير المتبلورة قابلة للذوبان في القلويات ، خاصة إذا كانت مقسمة بدقة. قابل للذوبان في حمض الهيدروفلوريك HF.

السيليكا غير المتبلورة أقل محبة للماء ، أي أقل ارتباطًا بالمياه من البلورية.

الخواص الكيميائية

SiO ₂ أو السيليكا خاملة بشكل أساسي لمعظم المواد ، فهي قليلة التفاعل.

يقاوم هجوم من الكلور الكلور ₂ ، البروم برازيلي ₂ والهيدروجين H ₂ ومعظم الأحماض في درجة حرارة الغرفة أو أعلى قليلا. يتم مهاجمته بواسطة الفلور F ₂ وحمض الهيدروفلوريك HF والقلويات مثل كربونات الصوديوم Na ₂ CO ₃.

يمكن أن يتحد SiO ₂ مع العناصر المعدنية والأكاسيد لتشكيل السيليكات. إذا ذاب السيليكا مع كربونات الفلزات القلوية في حوالي 1300 درجة مئوية، ويتم الحصول على السيليكات القلوية وCO ₂ وتطورت.

إنه غير قابل للاحتراق. الموصلية الحرارية منخفضة.

الوجود في الطبيعة

المصدر الرئيسي للسيليكا في الطبيعة هو الرمل.

يتكون SiO ₂ أو السيليكا في شكل ثلاثة أنواع بلورية: الكوارتز (الأكثر ثباتًا) والتريديميت والكريستوباليت. أشكال غير متبلورة من السيليكا هي العقيق واليشب والعقيق. العقيق هو سيليكا رطب غير متبلور.

هناك أيضًا ما يسمى بالسيليكا الحيوية المنشأ ، أي التي تولدها الكائنات الحية. مصادر هذا النوع من السيليكا هي البكتيريا والفطريات والياتومات وإسفنج البحر والنباتات.

تحتوي الأجزاء الصلبة اللامعة من الخيزران والقش على السيليكا ، كما تحتوي الهياكل العظمية لبعض الكائنات البحرية على نسبة عالية من السيليكا ؛ ومع ذلك ، فإن الأهم هو التراب الدياتومي.

الأتربة الدياتومية هي منتجات جيولوجية لكائنات أحادية الخلية متحللة (الطحالب).

أنواع أخرى من السيليكا الطبيعية

توجد في الطبيعة أيضًا الأنواع التالية:

- السيليكا الزجاجية وهي زجاج بركاني

- Lechaterielites وهي عبارة عن زجاج طبيعي ينتج عن اندماج مادة سيليسية تحت تأثير النيازك

- السيليكا المنصهرة وهي عبارة عن سيليكا يتم تسخينها إلى الطور السائل وتبريدها دون السماح لها بالتبلور

الحصول

يتم الحصول على السيليكا من الرمال مباشرة من المحاجر.

مقلع الرمل في ولاية كاليفورنيا. راف كريم نفخة. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

يتم الحصول على الدياتومايت أو التراب الدياتومي أيضًا بهذه الطريقة ، باستخدام الحفارات والمعدات المماثلة.

يتم تحضير السيليكا غير المتبلورة بدءًا من المحاليل المائية لسيليكات الفلزات القلوية (مثل الصوديوم Na) بالتعادل بالحمض ، مثل حمض الكبريتيك H ₂ SO ₄ أو حمض الهيدروكلوريك HCl أو ثاني أكسيد الكربون CO ₂.

إذا كان الرقم الهيدروجيني النهائي للمحلول محايدًا أو قلويًا ، يتم الحصول على السيليكا المترسبة. إذا كان الرقم الهيدروجيني حمضيًا ، يتم الحصول على هلام السيليكا.

يتم تحضير السيليكا المدخنة عن طريق احتراق مركب سيليكون متطاير ، وعادة ما يكون رباعي كلوريد السيليكون SiCl ₄. يتم الحصول على السيليكا المترسبة من محلول مائي من السيليكات يضاف إليها الحمض.

السيليكا الغروية عبارة عن تشتت ثابت لجسيمات الحجم الغرواني للسيليكا غير المتبلورة في محلول مائي.

التطبيقات

في تطبيقات مختلفة

تحتوي السيليكا أو SiO ₂ على مجموعة متنوعة من الوظائف ، على سبيل المثال ، تعمل كمواد كاشطة ، ماصة ، مانعة للتكتل ، حشو ، معتم وتعزز تعليق المواد الأخرى ، من بين العديد من طرق الاستخدام الأخرى.

يتم استخدامه على سبيل المثال:

- في صناعة الزجاج والسيراميك والحراريات والمواد الكاشطة وزجاج الماء

- إزالة اللون وتنقية الزيوت والمنتجات البترولية

- في قوالب الصب

- كعامل مانع للتكتل للمساحيق بأنواعها

- مزيل الرغوة

- لتصفية السوائل مثل مذيبات التنظيف الجاف ومياه حمامات السباحة ومياه الصرف الصحي البلدية والصناعية

- في صناعة الطوب العازل للحرارة والطوب المقاوم للحريق ومواد التغليف المقاومة للحريق والأحماض

- كمادة حشو في صناعة الورق والكرتون لجعلها أكثر مقاومة

-كفيلر للدهانات لتحسين انسيابها ولونها

- في مواد لتلميع المعادن والخشب ، حيث يضفي الكشط

-في معامل التحليل الكيميائي في الكروماتوغرافيا وكممتص

- كعامل مضاد للتكتل في تركيبات مبيدات الحشرات والكيماويات الزراعية ، للمساعدة في طحن مبيدات الآفات الشمعية وكناقل للمركب الفعال

- كدعم محفز

-كمادة حشو لتقوية المطاط الصناعي والمطاط

- كناقل للسوائل في العلف الحيواني

- في أحبار الطباعة

- كمجفف وممتاز على شكل هلام السيليكا

- كمادة مضافة في الأسمنت

-مثل رمل الحيوانات الأليفة

- في عوازل الإلكترونيات الدقيقة

- على المفاتيح الحرارية الضوئية

جيل السيليكا. كينبي. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

في صناعة المواد الغذائية

تم دمج السيليكا غير المتبلورة في مجموعة متنوعة من المنتجات الغذائية كمكون مباشر متعدد الوظائف في أنواع مختلفة من الطعام. أن لا تزيد عن 2٪ من الطعام الجاهز.

على سبيل المثال ، يعمل كعامل مضاد للتكتل (لمنع بعض الأطعمة من الالتصاق) ، كعامل استقرار في إنتاج البيرة ، كمضاد للترسبات ، لتصفية النبيذ والبيرة وعصائر الفاكهة أو الخضار.

معدات ترشيح النبيذ باستخدام التراب الدياتومي (SiO ₂). فابيو انجروسو. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

يعمل كممتص للسوائل في بعض الأطعمة ومكون من الكبسولات الدقيقة للزيوت المنكهة.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تطبيق SiO ₂ غير المتبلور من خلال عملية خاصة على سطح المواد البلاستيكية الخاصة بتغليف المواد الغذائية ، والتي تعمل كحاجز.

في صناعة الأدوية

يضاف كعامل مضاد للتكتل ، وسماكة ، وتبلور ، وكسواغ ، أي كأقراص مساعدة لمختلف الأدوية والفيتامينات.

في صناعة مستحضرات التجميل والعناية الشخصية

يتم استخدامه في العديد من المنتجات: في مساحيق الوجه ، وظلال الجفون ، ومحددات العيون ، وأحمر الشفاه ، وأحمر الخدود ، ومزيلات المكياج ، والمساحيق ، ومساحيق القدم ، وصبغات الشعر ، والتبييض.

أيضًا في الزيوت وأملاح الاستحمام ، والحمامات الرغوية ، وكريمات اليد والجسم ، والمرطبات ، ومزيلات العرق ، وكريمات الوجه أو الأقنعة (باستثناء كريمات الحلاقة) ، والعطور ، والمستحضرات ، وكريمات التطهير.

أيضا في كريمات الترطيب الليلية ، ملمعات الأظافر والدهانات ، المستحضرات المنعشة للبشرة ، مقوي الشعر ، معجون الأسنان ، مكيفات الشعر ، جل وكريمات التسمير.

في التطبيقات العلاجية

يوجد SiO ₂ في النظارات النشطة بيولوجيًا أو النظارات الحيوية التي تتمثل خصائصها الرئيسية في أنها يمكن أن تتفاعل كيميائيًا مع البيئة البيولوجية المحيطة بها ، وتشكل رابطة قوية ودائمة مع الأنسجة الحية.

يستخدم هذا النوع من المواد لصنع بدائل للعظام مثل تلك الموجودة في الوجه ، مثل "السقالات" التي تنمو عليها خلايا العظام. لقد أظهروا توافقًا حيويًا جيدًا مع كل من العظام والأنسجة الرخوة.

ستجعل هذه النظارات الحيوية من الممكن استعادة العظام من وجوه الأشخاص الذين فقدوها عن طريق الصدفة أو المرض.

المخاطر

يمكن أن تصبح جزيئات السيليكا الدقيقة جدًا محمولة في الهواء وتشكل غبارًا غير قابل للانفجار. لكن هذا الغبار يمكن أن يهيج الجلد والعينين. استنشاقه يسبب تهيجا في الجهاز التنفسي.

بالإضافة إلى ذلك ، يتسبب استنشاق غبار السيليكا في حدوث ضرر تدريجي طويل الأمد للرئتين ، يسمى السُحار السيليسي.

المراجع

1. المكتبة الوطنية الأمريكية للطب. (2019). ثاني أكسيد السيليكون. تعافى من pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. قطن ، ف.ألبرت وويلكينسون ، جيفري. (1980). كيمياء غير عضوية متقدمة. طبعة رابعة. جون وايلي وأولاده.
3. دا سيلفا ، إم آر وآخرون. (2017). تقنيات الاستخراج الخضراء. المواد الماصة القائمة على السيليكا. في الكيمياء التحليلية الشاملة. تعافى من sciencedirect.com.
4. Ylänen، H. (محرر). (2018). النظارات النشطة بيولوجيًا: المواد والخصائص والتطبيقات (الإصدار الثاني). إلسفير. تعافى من books.google.co.ve.
5. ويندهولز ، إم وآخرون. (محررون) (1983) مؤشر ميرك. موسوعة المواد الكيميائية والعقاقير والبيولوجية. الطبعة العاشرة. شركة Merck & CO.، Inc.
6. ماكينين ، ج. وسوني ، ت. (2015). رقائق SOI ذات الأغشية السميكة. في كتيب مواد وتقنيات النظم الكهروميكانيكية الصغرى القائمة على السيليكون (الإصدار الثاني). تعافى من sciencedirect.com.
7. Sirleto ، L. et al. (2010). المفاتيح الحرارية الضوئية. بلورات السيليكون النانوية. تعافى من sciencedirect.com.