SILIKON OKSIDA (SIO2): STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN, MEMPEROLEH - FIZIKAL - 2025

The silikon oksida adalah pepejal bukan organik dibentuk oleh ikatan atom silikon dan dua oksigen. Formula kimianya ialah SiO ₂ . Sebatian semula jadi ini juga disebut silika atau silikon dioksida.

SiO ₂ adalah mineral paling banyak di kerak bumi, kerana pasir terdiri dari silika. Bergantung pada strukturnya, silika boleh menjadi kristal atau amorf. Ia tidak larut dalam air, tetapi larut dalam alkali dan asid hidrofluorik HF.

Pasir adalah sumber silikon dioksida SiO ₂ . ರವಿಮುಂ. Sumber: Wikimedia Commons.

SiO ₂ juga terdapat dalam struktur tanaman, bakteria dan kulat tertentu. Juga dalam rangka organisma laut. Selain pasir, ada juga jenis batu lain yang terbuat dari silika.

Silika digunakan secara meluas, memenuhi pelbagai fungsi. Penggunaan yang paling meluas adalah sebagai bahan penapis untuk cecair seperti minyak dan produk petroleum, minuman seperti bir dan wain, serta jus buah.

Tetapi ia mempunyai banyak aplikasi lain. Salah satu yang paling berguna dan penting adalah dalam pembuatan gelas bioaktif, yang memungkinkan untuk membuat "perancah" di mana sel-sel tulang tumbuh untuk menghasilkan kepingan tulang yang hilang akibat kemalangan atau penyakit.

Struktur

Silikon dioksida SiO ₂ adalah molekul tiga atom, di mana atom silikon terikat kepada dua atom oksigen yang terikat secara kovalen.

Struktur kimia molekul SiO ₂ . Grasso Luigi. Sumber: Wikimedia Commons.

Unit struktur silika pepejal adalah tetrahedron di mana satu atom silikon dikelilingi oleh 4 atom oksigen.

Unit struktur silika pepejal: kelabu = silikon, merah = oksigen. Benjah-bmm27. Sumber: Wikimedia Commons.

Tetrahedra bergabung bersama dengan berkongsi atom oksigen dari bucu bersebelahan mereka.

Itulah sebabnya atom silikon berkongsi masing-masing dari 4 atom oksigen menjadi separuh dan ini menjelaskan hubungan dalam sebatian 1 atom silikon dengan 2 atom oksigen (SiO ₂ ).

Tetrahedra berkongsi oksigen dalam SiO ₂ . Benjah-bmm27. Sumber: Wikimedia Commons.

Sebatian SiO ₂ terbahagi kepada dua kumpulan: silika kristal dan silika amorf.

Sebatian silika kristal mempunyai struktur corak berulang silikon dan oksigen.

Silika kristal mempunyai unit berulang. Wersję rastrową wykonał użytkownik polskiego projektu wikipedii: Polimerek, Zwektoryzował: Krzysztof Zajączkowski. Sumber: Wikimedia Commons.

Semua kristal silika boleh dianggap sebagai molekul gergasi di mana kisi kristal sangat kuat. Tetrahedra dapat dihubungkan dengan pelbagai cara, sehingga menimbulkan pelbagai bentuk kristal.

Dalam silika amorf, struktur dilampirkan secara rawak, tanpa mengikuti corak biasa yang ditentukan antara molekul dan ini berada dalam hubungan spasial yang berbeza antara satu sama lain.

Dalam silika amorf ikatan tidak berulang atau seragam. Silica.svg: * Silica.jpg: en: Pengguna: Jdrewittderivative work: Matt. Sumber: Wikimedia Commons.

Tatanama

-Silikon oksida

-Silikon dioksida

-Silika

-Quartz

-Tridimita

-Kristobalit

-Dioxosilane

Hartanah

Keadaan fizikal

Tidak padat hingga kelabu.

Contoh SiO ₂ tulen. LHcheM. Sumber: Wikimedia Commons.

Berat molekul

60.084 g / mol

Takat lebur

1713 ºC

Takat didih

2230 ºC

Ketumpatan

2.17-2.32 g / cm ³

Keterlarutan

Tidak larut dalam air. Silika amorf larut dalam alkali, terutamanya jika dibahagikan dengan halus. Larut dalam asid hidrofluorik HF.

Silika amorf kurang hidrofilik, yang kurang berkaitan dengan air daripada kristal.

Sifat kimia

SiO ₂ atau silika pada dasarnya lengai bagi kebanyakan bahan, ia sangat sedikit reaktif.

Menentang menyerang dari klorin Cl ₂ , bromin Br ₂ , hidrogen H ₂ dan paling asid pada suhu bilik atau sedikit lebih tinggi. Ia diserang oleh fluor F ₂ , asid hidrofluorik HF dan oleh alkali seperti natrium karbonat Na ₂ CO ₃ .

SiO ₂ boleh bergabung dengan unsur logam dan oksida untuk membentuk silikat. Sekiranya silika dicairkan dengan logam alkali karbonat pada suhu sekitar 1300 ° C, silikat alkali diperolehi dan CO ₂ dievolusi .

Ia tidak mudah terbakar. Ia mempunyai kekonduksian terma yang rendah.

Kehadiran di alam semula jadi

Sumber utama silika di alam adalah pasir.

SiO ₂ atau silika adalah dalam bentuk tiga jenis kristal: kuarza (yang paling stabil), tridimit, dan kristobalit. Bentuk silika amorf adalah batu akik, jasper, dan onyx. Opal adalah silika terhidrat amorf.

Terdapat juga apa yang disebut silika biogenik, yang dihasilkan oleh organisma hidup. Sumber silika jenis ini adalah bakteria, kulat, diatom, span laut dan tumbuhan.

Bahagian buluh dan jerami yang berkilat dan keras mengandungi silika, dan rangka beberapa organisma laut juga mempunyai bahagian silika yang tinggi; namun, yang paling penting adalah bumi diatom.

Bumi diatom adalah produk geologi organisma sel tunggal yang reput (alga).

Jenis silika semula jadi yang lain

Secara semula jadi terdapat juga jenis berikut:

- Silika vitreous yang merupakan gelas gunung berapi

- Lechaterielites yang merupakan gelas semula jadi yang dihasilkan oleh peleburan bahan siliceous di bawah kesan meteorit

- Silika bersatu yang silika dipanaskan ke fasa cair dan disejukkan tanpa membiarkannya mengkristal

Mendapatkan

Silika dari pasir diperoleh secara langsung dari kuari.

Kuari pasir di California. Ruff tuff cream puff. Sumber: Wikimedia Commons.

Diatomite atau bumi diatomaceous juga diperoleh dengan cara ini, dengan menggunakan penggali dan peralatan serupa.

Silika amorfus disediakan bermula dari penyelesaian akueus silikat logam alkali (seperti natrium Na) dengan peneutralan dengan asid, seperti sulfurik H asid ₂ SO ₄ , asid hidroklorik HCl atau karbon dioksida CO ₂ .

Sekiranya pH akhir larutan adalah neutral atau alkali, silika yang diendapkan akan diperolehi. Sekiranya pH berasid, gel silika diperolehi.

Silika marah akibat disediakan oleh pembakaran sebatian silikon yang tidak menentu, biasanya silikon tetraklorida SiCl ₄ . Silika pemendakan diperoleh daripada larutan silikat berair yang mana asid ditambahkan.

Silika koloid adalah penyebaran stabil zarah ukuran koloid silika amorf dalam larutan berair.

Permohonan

Dalam pelbagai aplikasi

Silica atau SiO ₂ memiliki berbagai fungsi, misalnya berfungsi sebagai pelelas, penyerap, anti-caking, pengisi, pengukuh dan untuk mempromosikan penggantungan bahan lain, antara banyak cara penggunaan lain.

Ia digunakan sebagai contoh:

-Dalam pembuatan kaca, seramik, refraktori, pelelas dan kaca air

-Dekorasi dan pemurnian minyak dan produk petroleum

-Dalam acuan pemutus

-Sebagai agen anti-caking untuk serbuk dari semua jenis

-Sebagai pengalahkan

-Untuk menapis cecair seperti pelarut cucian kering, air kolam renang, dan air sisa perbandaran dan perindustrian

-Dalam pembuatan penebat haba, batu bata tahan api, dan bahan pembungkus tahan api dan asid

-Sebagai pengisi dalam pembuatan kertas dan kadbod, untuk menjadikannya lebih tahan

-Sebagai pengisi cat untuk meningkatkan aliran dan warnanya

-Dalam bahan untuk menggilap logam dan kayu, kerana ia memberikan kesan kasar

-Dalam makmal analisis kimia dalam kromatografi dan sebagai penyerap

-Sebagai agen anti-caking dalam formula racun serangga dan agrokimia, untuk membantu mengisar racun perosak lilin dan sebagai pembawa sebatian aktif

-Sebagai sokongan pemangkin

-Sebagai pengisi untuk mengukuhkan getah sintetik dan getah

-Sebagai pembawa cecair dalam makanan haiwan

-Dalam dakwat percetakan

-Sebagai desiccant dan adsorbent, dalam bentuk silika gel

-Sebagai bahan tambahan dalam simen

-Seperti pasir haiwan kesayangan

-Dalam penebat untuk mikroelektronik

-Pada suis termo-optik

Gel silika. KENPEI. Sumber: Wikimedia Commons.

Dalam industri makanan

Silika amorf digabungkan ke dalam pelbagai produk makanan sebagai bahan langsung pelbagai fungsi dalam pelbagai jenis makanan. Tidak boleh melebihi 2% makanan siap.

Sebagai contoh, ia berfungsi sebagai agen anti-kek (untuk mengelakkan makanan tertentu melekat), sebagai penstabil dalam pengeluaran bir, sebagai anti-pemendapan, untuk menyaring jus anggur, bir, dan buah-buahan atau sayur-sayuran.

Peralatan untuk menapis wain dengan bumi diatom (SiO ₂ ). Fabio Ingrosso. Sumber: Wikimedia Commons.

Ia berfungsi sebagai penyerap cecair dalam beberapa makanan dan komponen mikrokapsul untuk minyak perasa.

Selain itu, SiO ₂ amorf diterapkan melalui proses khas di permukaan plastik barang pembungkusan makanan, bertindak sebagai penghalang.

Dalam industri farmaseutikal

Ini ditambahkan sebagai agen anti-caking, penebalan, gel dan sebagai eksipien, yaitu, sebagai bantuan tablet untuk pelbagai ubat dan vitamin.

Dalam industri kosmetik dan penjagaan diri

Ia digunakan dalam banyak produk: bedak wajah, eyeshadow, eyeliners, lipstik, blushes, alat solek solek, bedak, bedak kaki, pewarna rambut dan peluntur.

Juga dalam minyak dan garam mandi, mandi busa, krim tangan dan badan, pelembap, deodoran, krim muka atau topeng (kecuali krim pencukur), minyak wangi, losyen dan krim pembersih.

Juga pada krim pelembap malam, cat kuku dan cat, losyen penyegar kulit, penyegar rambut, ubat gigi, perapi rambut, gel penyamak dan krim.

Dalam aplikasi terapi

SiO ₂ terdapat dalam gelas bioaktif atau biogelas yang ciri utamanya ialah mereka dapat bertindak balas secara kimia dengan persekitaran biologi yang mengelilinginya, membentuk ikatan yang kuat dan tahan lama dengan tisu hidup.

Bahan jenis ini digunakan untuk membuat pengganti tulang seperti yang ada di muka, sebagai "perancah" di mana sel-sel tulang akan tumbuh. Mereka telah menunjukkan keserasian bio dengan kedua-dua tulang dan tisu lembut.

Biogelas ini akan memungkinkan untuk memulihkan tulang dari wajah orang yang kehilangannya secara tidak sengaja atau sakit.

Risiko

Zarah silika yang sangat halus boleh menjadi udara dan membentuk habuk yang tidak boleh meletup. Tetapi habuk ini boleh merengsakan kulit dan mata. Penyedutannya menyebabkan kerengsaan saluran pernafasan.

Di samping itu, penyedutan debu silika menyebabkan kerosakan progresif jangka panjang pada paru-paru, yang disebut silicosis.

Rujukan

1. Perpustakaan Perubatan Nasional AS. (2019). Silikon dioksida. Dipulihkan dari pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Cotton, F. Albert dan Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kimia Anorganik Lanjutan. Edisi Keempat. John Wiley & Anak.
3. Da Silva, MR et al. (2017). Teknik Pengekstrakan Hijau. Sorben Berasaskan Silika. Dalam Kimia Analisis Komprehensif. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
4. Ylänen, H. (penyunting). (2018). Kacamata Bioaktif: Bahan, Sifat dan Aplikasi (Edisi Kedua). Elsevier. Dipulihkan dari books.google.co.ve.
5. Windholz, M. et al. (penyunting) (1983) The Merck Index. Ensiklopedia Bahan Kimia, Dadah dan Biologi. Edisi Kesepuluh. Merck & CO., Inc.
6. Mäkinen, J. dan Suni, T. (2015). Wafer SOI Filem Tebal. Dalam Buku Panduan Bahan dan Teknologi MEMS Berasaskan Silikon (Edisi Kedua). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
7. Sirleto, L. et al. (2010). Suis termo-optik. Nanokristal silikon. Dipulihkan dari sciencedirect.com.