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二氧化硅

来源:未知 发布时间:2021-02-23 03:05 标签:正在二氧化矿物石英原子
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  本词条由“科普中邦”科学百科词条编写与使用处事项目

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  。

  二氧化硅是一种无机物,化学式为SiO?,硅原子和氧原子长程有序罗列造成晶态二氧化硅,短程有序或长程无序罗列造成非晶态二氧化硅。二氧化硅晶体中,硅原子位于正四面体的中央,四个氧原子位于正四面体的四个顶角上,很众个云云的四面体又通过顶角的氧原子相连,每个氧原子为两个四面体共有,即每个氧原子与两个硅原子相连系。二氧化硅的最简式是SiO2,但SiO2不代外一个浅易分子(仅外现二氧化硅晶体中硅和氧的原子个数之比)。纯净的自然二氧化硅晶体,是一种坚硬、脆性、难溶的无色透后的固体,常用于筑设光学仪器等

  [1]

  。

  中文名

  二氧化硅

  外文名

  Silicon dioxide

  化学式

  SiO?

  分子量

  60.084

  CAS登录号

  14808-60-7

  熔 点

  1723 ℃

  沸 点

  2230 ℃(无定形SiO2)

  水溶性

  不溶

  密 度

  2.2 g/cm3

  安定性描画

  S24/25

  损害性符号

  R37

  损害性描画

  Xn

  毒性和损害性

  无毒,但永恒吸入易得硅肺病

  管制类型

  不管制

  1

  理化性子

  ?

  物理性子

  ?

  化学性子

  2

  制备本事

  ?

  非晶态二氧化硅的制备本事

  ?

  晶态二氧化硅的制备本事

  3

  物质简介

  4

  物质布局

  5

  矿物分类

  ?

  陆源矿物

  ?

  自生矿物

  6

  物质用处

  7

  食用倡导

  8

  康健危险

  编辑

  晶态二氧化硅密度:2.2 g/cm3熔点:1723℃沸点:2230℃折射率:1.6受热时的转折:与强碱正在加热时熔化,天生硅酸盐融解度:不溶于水,能与HF用意天生气态SiF4

  化学性子对照坚固。不跟水反响。是酸性氧化物,不跟凡是酸反响。氢氟酸跟二氧化硅反响天生气态四氟化硅。跟热的浓强碱溶液或熔化的碱反响天生硅酸盐和水。跟众种金属氧化物正在高温下反响天生硅酸盐。二氧化硅的性子不绚丽,它不与除氟、氟化氢以外的卤素、卤化氢以及硫酸、硝酸、高氯酸用意(热浓磷酸除外)。

  [2]

  常睹的浓磷酸(或者说焦磷酸)正在高温下即可腐化二氧化硅,天生杂众酸,高温下熔融硼酸盐或者硼酐亦可腐化二氧化硅,鉴于此性子,硼酸盐可能用于陶瓷烧制中的助熔剂,除此以外氟化氢也可能可使二氧化硅融解的酸,天生易溶于水的氟硅酸。

  [2]

  SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

  [2]

  6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O

  [2]

  SiO2+2NaOH(浓)=Na2SiO3+H2O

  [2]

  SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑

  [2]

  (高温)SiO2+CaO=CaSiO3

  [2]

  SiO2+2C=2CO+Si

  [2]

  编辑

  非晶态二氧化硅的制备包括五步,区别是制备二氧化硅质的凝胶、制粒工序、烧结工序、洗涤工序、干燥工序

  [3]

  。1:制备二氧化硅质的凝胶使四氯化硅水解而天生二氧化硅质的凝胶、或使四甲氧基硅烷等有机硅化合物水解而天生二氧化硅质的凝胶、或者利用气相二氧化硅天生二氧化硅质的凝胶

  [3]

  。2:制粒工序通过干燥该二氧化硅质的凝胶而成为干燥粉,打垮该干燥粉后,举办分级,由此取得所指望均匀粒径的二氧化硅粉末

  [3]

  。3:烧结工序对制粒工序中所取得的二氧化硅粉末正在800℃~1450℃的温度举办烧结,使用热等离子体的球化工序,正在以预订的流量导入氩气并以预订的高频输出功率发生等离子体的等离子体炬内,以预订的提供速率参加烧结工序取得的二氧化硅粉末,正在从2000℃至二氧化硅的沸点的温度加热并熔融

  [3]

  。4:洗涤工序去除附着于上述球化工序后的球化二氧化硅粉末外貌上的微粉

  [3]

  。5:干燥工序干燥上述洗涤工序后的二氧化硅粉末

  [3]

  。

  将含有二氧化硅的原料(硅源)、水、布局导向剂、碱或酸按必定的比例混淆匀称,参加耐压反响釜内密封,然后升温至100-220℃,恒温5小时至10天,反响闭幕后,将反响釜敏捷冷却,反响产品用水或稀酸洗涤至pH为8-11,烘干取得原粉,原粉或出席粘结剂成型后的产品正在马弗炉或管式炉中焙烧活化

  [4]

  。

  编辑

  二氧化硅的化学式为SiO2。二氧化硅有晶态和无定形两种状态。自然界中存正在的二氧化硅如石英、石英砂等统称硅石。纯石英为无色晶体,大而透后的棱柱状石英晶体叫做水晶,含微量杂质而呈紫色的叫紫水晶,浅黄、金黄和褐色的称烟水晶。玉髓、玛瑙和碧玉都是含有杂质的有色石英晶体。沙子是混有杂质的石英细粒。卵白石、硅藻土则是无定形二氧化硅。二氧化硅用处很平常,首要用于制玻璃、水玻璃、陶器、珐琅、耐火质料、气凝胶毡、硅铁、型砂、单质硅、水泥等,正在古代,二氧化硅也用来创制瓷器的釉面和胎体。凡是的石头首要由二氧化硅、碳酸钙组成。

  [2]

  晶态二氧化硅的熔点1723℃,沸点2230℃,不溶于水。除氟气和氢氟酸外,二氧化硅跟卤素、卤化氢和无机酸均不反响,但能溶于热的浓碱、熔融的强碱或碳酸钠中。其它,高温时二氧化硅能被焦炭、镁等还原。常温时强碱溶液与SiO2会从容反响天生硅酸盐,故储存强碱溶液的玻璃瓶不行用磨口玻璃塞(玻璃中含SiO2),不然会天生有黏性的硅酸钠Na2SiO3,使瓶塞和瓶口黏结正在一道。因为SiO2能与氢氟酸反响,于是不行用玻璃容器盛放氢氟酸。

  [2]

  编辑

  二氧化硅布局

  硅和碳的性子好像,但它们氧化物的性子却有很大不同。CO2是分子晶体,而SiO2是原子晶体。SiO2是以硅氧四面体为基础布局造成的立体网状布局,正在晶体布局中,硅原子的4个价电子与4个氧原子造成4个共价键,Si原子处正在正四面体中央,O原子位于四面体极点。每个硅原子与四个氧原子相连,每个氧原子与两个硅原子相连。晶体中最小环由12个原子(6个硅原子和6个氧原子)组成,每个硅被6个环所共用,晶体中硅氧原子个数比为1:2。

  [2]

  编辑

  正在重积岩中,二氧化硅矿物首要显露正在碎屑岩和硅质岩中。它既可能行动陆源矿物,也可能呈自生矿物显露。这两种二氧化硅矿物的成因极纷歧样,必需把它们分别开来。

  [5]

  陆源矿物即碎屑石英颗粒。有些碎屑石英颗粒含有包裹体,其包裏体可能分为气液包裏体和矿物包裹体两类。矿物包裹体又可遵循矿物的晶形分为粒状、针状和片状矿物等。包裹体的类型与石英的出处相合。凡是地说,气液包裹体众者(乳状石英)险些都是来自石英脉;片岩及其他高级变质岩中的石英少睹气液包裹体;火山岩中的石英常清晰如水,很少含包裹体;而具金红石针状包裹体者众二氧化硅来自花岗岩。可是,因为包裹体正在母岩中的产状对照纷乱,颗粒分外微细,占定又难,故其使用颇受限定。

  [5]

  遵循石英的消光特性,可能将它分为无波状消光石英和波状消光石英两类。波状消光是一种应变晶体的浅易的光性发挥,群众半岩石无论正在结晶进程中或是正在晶体造成之后,都邑蒙受某种变形。据统计,正在深成侵入岩和变质岩中,无波状消光的石英是很少的,凡是不到10%;反之,正在火山岩中,则很少睹到波状消光的石英,凡是也不到10%。况且跟着时期的变老,波状消光石英的含量也相应填补,于是石英的消光特性并不是母岩类型的牢靠标记,乃至有人以为,用波状消光来确定母岩性子是无效的。

  [5]

  遵循石英的内部布局,又可将它分为单晶石英和众晶石英(又称复晶石英)。单晶石英指的是由单个晶体所构成的颗粒,而众晶石英指的是两个或更众个晶体的调集体,征求来自火成岩、变质岩和重积岩的颗粒。凡是来说,众晶石英的颗粒都对照大,且众晶方式是对照不坚固的。

  [5]

  自生二氧化硅矿物有三种变体,即卵白石、玉髓和石英。此类矿物既可能孤独构成岩石,又可能呈胶结物产出。

  [5]

  1、卵白石卵白石是直接从水溶液析出SiO2,胶体脱水而成的,因此辱骂晶质的,含水量很高(可达10%)。正在薄片中,卵白石无色透后,具负高突起。因为色散效应,正在卵白石与树胶或石英接触处显黄色。无解理。正交镜下全消光。卵白石易与火山玻璃碎屑相混,但玻屑具迥殊外形,其折光率不会低于1.490。卵白石也容易和方沸石相混,但方沸石具有解理。与萤石的区别是,萤石有晶形且具解理。卵白石是准坚固矿物,容易重结晶向玉髓更改。于是,它仅存正在于年青地层中。

  [5]

  2、玉髓玉髓是隐晶质的SiO2矿物,是由卵白石结晶而成的,故其是介于卵白石和石英之间的过渡类型。正在薄片中,玉髓无色透后,负低突起。正交镜下可睹纤维状晶体,呈花瓣或扇状调集体,转动物台,玉髓纤维依序抵达消光位,消光影呈海浪状挪动,这种消光特性称扇状消光。有时玉髓为球状调集体,十字消光。Ⅰ级灰干预色,首要为平行消光。福克曾提出要非常当心碳酸盐岩中一种自生玉髓的类型,它可能用以判定重积处境和成岩处境。福克将这类玉髓分为负延性玉髓(负玉髓)、正延性玉髓(正玉髓)、水玉髓和斑状玉髓。前者为淡水处境重积或打发的产品,凡是玉髓众属此类。后三种玉髓不妨是正在蒸发处境中SiO2直接重淀的,或是SiO2打发蒸发矿物造成的。

  [5]

  3、石英自生石英众是由卵白石经玉髓阶段重结晶而来,也有从溶液中直接从容重淀而成的。自生石英的首要特性是外形没有任何磨蚀陈迹,相互间常呈镶嵌状,有时呈自形晶体,有时外形与其所正在空间相顺应。自生石英呈次生加大边产出,次生加大边光洁透亮,与所缠绕的石英颗粒的因素、光性方位一样,但它们之间常有一圈铁或黏土的薄膜隔离。

  [5]

  编辑

  二氧化硅是筑设玻璃、石英玻璃、水玻璃、光导纤维、电子工业的主要部件、光学仪器、工艺品和耐火质料的原料,是科学探讨的主要质料。

  [6]

  当二氧化硅结晶完满时即是水晶;二氧化硅胶化脱水后即是玛瑙;二氧化硅含水的胶体固结后就成为卵白石;二氧化硅晶粒小于几微米时,就构成玉髓、燧石、次生石英岩。物理性子和化学性子均相当坚固的矿产资源,晶体属三方晶系的氧化物矿物,即低温石英(α-石英),是石英族矿物平分布最广的一个矿物种。广义的石英还征求高温石英(β-石英)。石英块别名硅石,首要是坐蓐石英砂(又称硅砂)的原料,也是石英耐火质料和烧制硅铁的原料。

  [7]

  除此以外,二氧化硅还可能行动润滑剂,是一种优越 的滚动激动剂,首要行动润滑剂、抗黏剂、助流剂。非常适宜油类、浸膏类药物的制粒,制成的颗粒具有很好的滚动性和可压性。还可能正在直接压片顶用作助流剂。行动崩解剂可大大刷新颗粒滚动性,提升松密度,使制得的片剂硬度填补,缩短崩解时限,提升药物溶出速率。颗粒剂筑设中可作内干燥剂,以加强药物的坚固性。还可能作助滤剂、澄清剂、消泡剂以及液体系剂的助悬剂、增稠剂。

  [8]

  编辑

  FAO/WHO(2001)原则最大利用量用于乳粉、可可粉、加糖可可粉、食用纳脂、可可脂,用量10mg/kg;奶油脂为1g/kg;涂敷用蔗糖粉和葡萄糖粉、汤粉、汤块15g/kg;美邦FDA原则自己品动抗结剂最高限量为2%。GB 2760—2011《食物安宇宙家准则食物增加剂利用准则》原则将其用于蛋粉、乳粉、可可成品、脱水卵白成品、糖粉、植脂性粉末、固体饮料、孕产妇配方食物,最大利用量为15g/kg;香辛料类、固体复合调味料最大利用量为20g/kg;豆成品加工最大利用量0.025g/kg。

  [9]

  除以上以外,我邦又有磷酸三钙做抗结剂,常用于乳粉和奶油粉,最大利用量10.0g/kg;小麦粉,最大利用量0.03g/kg;复合调味料,最大利用量20.0g/kg;固体饮料,最大利用量8.0g/kg;油炸小食物,最大利用量2.0g/kg。

  [9]

  编辑

  二氧化硅正在平素生涯、坐蓐和科研等方面有着主要的用处,但有时也会对人体变成危险。二氧化硅的粉尘极细,比外貌积抵达100m2/g以上可能悬浮正在氛围中,假如人永恒吸入含有二氧化硅的粉尘,就会患硅肺病(因硅旧称为矽,硅肺旧称为矽肺)。

  [10]

  硅肺是一种职业病,它的爆发及急急水准,取决于氛围中粉尘的含量和粉尘中二氧化硅的含量,以及与人的接触时刻等。永恒正在二氧化硅粉尘含量较高的地方,如采矿、翻砂、喷砂、制陶瓷、制耐火质料等位置处事的人易患此病。

  [10]

  于是,正在这些粉尘较众的处事位置,应选取肃穆的劳动扞卫步伐,采用众种手艺和摆设统制处事位置的粉尘含量,以包管处事职员的身体康健。

  [10]

  词条图册

  更众图册

  参考原料

  1.

  大连理工大学无机化学教研室 北京:上等教授出书社 无机化学(第五版)2006.5:432

  2.

  秦浩正,张长江.中学生研习辞典 化学卷:全邦图书上海出书公司,2012.09:259-260

  3.

  植田稔晃 合成非晶态二氧化硅粉末及其筑设本事[P].日本:CN103249674B 2015.3.11

  4.

  龙英才 孙尧俊等 疏水晶态二氧化硅分子筛的制备[P]. 中邦:CN1072654A 1993.6.2

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  刘林玉.晶体光学与重积岩岩石学实习教程:地质出书社,2013.08:14-16

  6.

  唐克, 洪新, 张智敏,等. 工业抛弃二氧化硅制水玻璃的探讨[J]. 辽宁工业大学学报(自然科学版), 2012(4):247-250.

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  颜进华,龙占利,黄丁源.制纸化学品:华南理工大学出书社,2015.08:291-294

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  合志宇.药物制剂辅料与包装质料:中邦医药科技出书社,2017.01:87

  9.

  迟玉杰.食物增加剂:中邦轻工业出书社,2013.04:298

  10.

  韦杨丽,邹汝娟.吸尘族养分食谱:广东群众出书社,2010.11:8-9


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