Piioksidi

Kemialliselle elementille, jolla on sarjanumero 14, joka on jaksollisen taulukon kolmannen jakson IV ryhmässä ja kolmannella rivillä, on mahdollista muodostaa kaksi piioksidia, jotka koostuvat kahdesta elementistä Si ja O:

• piinoksidi, jossa Si on kaksiarvoinen, tämän oksidin kemiallinen kaava voidaan esittää SiO: ksi;
• Piidioksidi on korkein piioksidi, jossa Si on neliarvoinen, sen kemiallinen kaava merkitään Si02: ksi.

Silikoni (IV) -oksidi on ulkonäöltäänläpinäkyvät kiteet. Si02: n tiheys on 2,648 g / cm3. Aine sulaa lämpötila-alueella 1600-1725 ° C, kiehuu 2230 ° C: n lämpötilassa.

Silikonioksidi SiO2 tunnettiin kovuudestaanja voimaa muinaisista ajoista, yleisin luonnossa hiekkaa tai kvartsia, sekä solun seinät piilevät. Aineella on monia polymorfisia modifikaatioita, joita useimmiten esiintyy kahdessa muodossa:

• kiteinen - luonnollisen mineraalin muodossakvartsi samoin kuin sen lajikkeet (kalkedoni, kalliokäsi, jaspis, akaatti, kynsi); kvartsi on pohja kvartsihiekkaa, se on välttämätön rakennusmateriaali ja raaka-aine silikaatti teollisuudelle;
• amorfinen esiintyy luonnollisena mineraalinaopaalia, jonka koostumusta voidaan kuvata kaavalla Si02 • nH20; amorfisen SiO2: n maanläheiset muodot ovat kottarainen (vuorivilla, diatomaatti) tai diatomit; Keinotekoinen amorfinen vedetön piidioksidi on silikageeliä, joka on valmistettu natriummetasilikaatista.

Piioksidi SiO2 on hapan oksidi. Tämä tekijä määrittää sen kemialliset ominaisuudet.

Fluori reagoi piidioksidin: SiO 2 + 4F → SiF4 + O2 värittömien piitetrafluoridi ja happea, kun taas muut kaasut (halogeenien Cl2, Br2, I2), joka reagoi vähemmän aktiivisia.

Piioksidia IV saatetaan reagoimaan fluorihapon kanssa fluorisilicihapon tuottamiseksi: Si02 + 6HF → H2SiF6 + 2H20. Tätä ominaisuutta käytetään puolijohdeteollisuudessa.

Pii (IV) -oksidi liukenee kuumaan konsentroituun tai sulaan alkaliin natriumsilikaatin muodostamiseksi: 2NaOH + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + H 2O.

Piidioksidi reagoi emäksisten oksidien kanssametallit (esim. natrium, kalium oksidi, lyijy (II), tai seosta, sinkkioksidia, jota käytetään lasin tuotannossa). Esimerkiksi reaktiolla natrium- oksidi ja SiO2, tulos, joka voidaan muodostaa: natrium ortosilikaattiin 2Na2O + SiO2 → Na4SiO4, natriumsilikaatti Na2O + SiO 2 → Na2SiO3, ja lasi Na2O + 6SiO2 + XO → Na2O: XO: 6SiO2. Esimerkkejä kaupallisesti tärkeistä lasista ovat natrium-kalsiumlasi, borosilikaattilasi, lyijylasi.

Piidioksidi reagoi piin kanssa korkeissa lämpötiloissa, mikä johtaa kaasumaiseen monoksidiin: Si + SiO2 → 2SiO ↑.

Useimmiten käytetään SiO2: taelementtipiin tuotanto. Eläkehiilen vuorovaikutus etenee korkeassa lämpötilassa valokaariuunissa: 2C + SiO2 → Si + 2CO. Se on melko energiaintensiivistä. Sen tuotetta kuitenkin käytetään puolijohdeteknologiassa aurinkokennojen valmistukseen (valoenergian muuntaminen sähköenergiaksi). Myös puhdasta Si: tä käytetään metallurgiaan (lämpöä kestävien ja haponkestävien piidioksidi- terästen valmistuksessa). Näin saatu elementaalinen pii on välttämätöntä puhtaan piidioksidin tuottamiseksi, mikä on erittäin tärkeää useille aloille. Luonnon SiO2: ta käytetään hiekkaina niissä teollisuuksissa, joissa sen korkeaa puhtautta ei vaadita.

Hienojakoisen pölyn hengittäminenkiteinen SiO2, jopa hyvin pienissä määrissä (jopa 0,1 mg / m³) ajan kuluessa, silikoosi, keuhkoputkentulehdus tai syöpä voivat kehittyä. Pöly on vaarallista, kun se pääsee keuhkoihin, ärsyttää niitä jatkuvasti, mikä vähentää niiden toimintaa. Ihmiskehossa kiteisten hiukkasten piioksidi ei liukene kliinisesti merkittävien ajanjaksojen aikana. Tämä vaikutus voi aiheuttaa ammattitauteja ihmisille, jotka työskentelevät hiekkapuhalluslaitteilla tai kiteistä piioksidia sisältävillä tuotteilla. Lapset, kaikenikäiset astmaatikot, allergiat kärsivät ja myös vanhukset sairastuvat paljon nopeammin.