Estrutura de óxido de silício (SiO2), propriedades, usos, obtenção

Ele óxido de silício É um sólido inorgânico formado pela união de um átomo de silício e dois oxigênio. Sua fórmula química é Sio₂. Este composto natural também é chamado de silício ou dióxido de silício.

O SiO₂ É o mineral mais abundante da crosta terrestre, já que a areia é composta por sílica. De acordo com sua estrutura, a sílica pode ser cristalina ou amorfa. É insolúvel em água, mas se dissolve em álcalis e em ácido fluorérico HF.

A areia é uma fonte de dióxido de silício Sio₂. ರವಿಮುಂ [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)]. Fonte: Wikimedia Commons.

O SiO₂ Também está presente na estrutura de certas plantas, bactérias e fungos. Também em esqueletos de organismos marinhos. Além da areia, também existem outros tipos de pedras que são sílica.

Sílica tem um uso muito difundido cumprindo uma variedade de funções. O uso mais difundido é como material de filtragem de líquidos, como óleos e produtos petrolíferos, bebidas como cerveja e vinho, bem como sucos de frutas.

Mas tem muitas outras aplicações. Um dos mais úteis e importantes é a fabricação de vidro bioativo, que permite “andaimes” onde as células ósseas crescem para produzir peças ósseas ausentes devido a acidente ou doença.

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Estrutura

Silicio sio dióxido₂ É uma molécula de três átomos, na qual o átomo de silício está ligado a dois átomos de oxigênio com ligações covalentes.

Estrutura química da molécula de SiO₂. Grasso Luigi [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)]. Fonte: Wikimedia Commons.

A unidade estrutural de sílica sólida como tal é um tetraedro onde um átomo de silício é cercado por 4 átomos de oxigênio.

Unidade estrutural de sílica sólida: cinza = silício, vermelho = oxigênio. Benjah-BMM27 [domínio público]. Fonte: Wikimedia Commons.

Os tetraedros se ligam um ao outro compartilhando os átomos de oxigênio de seus vértices contíguos.

É por isso que um átomo de silício compartilha pela metade de cada um dos 4 átomos de oxigênio e isso explica a proporção no composto de 1 átomo de silício em 2 átomos de oxigênio (SIO₂).

Tetraedra compartilham oxigênio no SIO₂. Benjah-BMM27 [domínio público]. Fonte: Wikimedia Commons.

Compostos sio₂ Eles são divididos em dois grupos: sílica cristalina e sílica amorfa.

Compostos de sílica cristalina têm estruturas com padrões repetitivos de silício e oxigênio.

Sílica cristalina tem unidades repetitivas. Wersję rastrową wykonał użytkownik polskiego projektu wikipedii: polyimerek, zwektoryzował: krzysztof zajączkowski [gfdl (http: // ww.gnu.Org/copyleft/fdl.html)]. Fonte: Wikimedia Commons.

Todo o cristal de sílica pode ser considerado como uma molécula gigante onde a rede cristalina é muito forte. O tetraedro pode ser ligado de várias maneiras, dando origem a várias formas cristalinas.

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Na sílica amorfa, as estruturas estão ligadas aleatoriamente, sem seguir um padrão regular entre as moléculas e estas estão em um relacionamento espacial diferente um entre si.

Na sílica amorfa, os sindicatos não são repetitivos ou uniformes. Sílica.Svg: *sílica.JPG: In: Usuário: JDrewittDeriveVative Trabalho: Matt [Domínio Público]. Fonte: Wikimedia Commons.

Nomenclatura

-Óxido de silício

-Dióxido de silício

-Sílica

-Quartzo

-Tridimita

-Cristobalita

-Dioxosilano

Propriedades

Estado físico

Cor incolor a cinza.

Amostra SIO₂ puro. LHCHEM [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)]. Fonte: Wikimedia Commons.

Peso molecular

60.084 g/mol

Ponto de fusão

1713 ºC

Ponto de ebulição

2230 ºC

Densidade

2,17-2,32 g/cm³

Solubilidade

Insolúvel em água. A sílica amorfa é solúvel em álcalis, especialmente se for dividido finamente. Solúvel em ácido fluorhorrérmico hf.

A sílica amorfa é menos hidrofílica, ou seja, menos relacionada à água do que o cristalino.

Propriedades quimicas

O SiO₂ o sílica é essencialmente inerte para a maioria das substâncias, é muito pouco reativo.

Resiste ao ataque do cloro cl₂, Bromo Br₂, Hidrogênio h₂ e da maioria dos ácidos à temperatura ambiente ou um pouco mais alta. É atacado pelo Fluorine F₂, Ácido fluorhorrérico HF e álcalis, como carbonato de sódio₂Co₃.

O SiO₂ Pode ser combinado com elementos de metal e óxidos para formar silicatos. Se a sílica derreter com carbonatos de metal alcalino a aproximadamente 1300 ° C, os silicatos alcalinos são obtidos e CO₂.

Não é combustível. Tem baixa condutividade térmica.

Presença na natureza

A principal fonte de sílica na natureza é areia.

O SiO₂ o sílica está na forma de três variedades cristalinas: quartzo (o mais estável), tridimita e Cristobalita. Amorphant para sílica é a agata, a jaspe e a ónice. A opala é uma sílica hidratada amorfa.

Há também a sílica biogênica de som, ou seja, a gerada por organismos vivos. Fontes desse tipo de sílica são bactérias, fungos, diatomáceas, esponjas do mar e plantas.

As partes brilhantes e difíceis do bambu e da palha contêm sílica, e os esqueletos de alguns organismos marinhos também têm uma grande proporção de sílica; No entanto, os mais importantes são os diatomadores.

Terras de diatomea são produtos geológicos de organismos unicelulares deteriorados (algas).

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Outros tipos de sílica natural

Na natureza, também existem as seguintes variedades:

- Silicanos vítreo que são vidro vulcânico

- Os Milleritas que são vidro natural produzidos pela fusão de material silicioso sob o impacto dos meteoritos

- A sílica fundida que é sílica aquecida na fase líquida e resfriada sem permitir um cristalico

Obtenção

A sílica de arenas é obtida diretamente das pedreiras.

Pedreia de arena na Califórnia. Ruff Tux Cream Puff [CC0]. Fonte: Wikimedia Commons.

A diatomita ou diatomáceas também são obtidos dessa maneira, usando escavadeiras e equipamentos semelhantes.

A sílica amorfa é preparada com base em soluções aquosas de silicato de metal alcalino (como Na) por neutralização com ácido, como o ácido sulfúrico H₂SW₄, Ácido clorídrico HCl ou dióxido de carbono₂.

Se o pH final da solução for neutro ou alcalino, a sílica precipitada será obtida. Se o pH for ácido, a sílica em gel é obtida.

A sílica pirogênica é preparada pela combustão de um composto volátil de silício, geralmente tetracloreto de silício Sicl₄. A sílica precipitada é obtida de uma solução aquosa de silicatos aos quais o ácido é adicionado.

Sílica coloidal é uma dispersão estável de partículas coloidais de sílica amorfas em uma solução aquosa.

Formulários

Em várias aplicações

Sílica ou Sio₂ Possui uma grande variedade de funções, por exemplo, serve como abrasivo, absorvente, antiapelmazante, recheado, opacificando e favorecer a suspensão de outras substâncias, entre muitos outros modos de emprego.

É usado por exemplo:

-Em vidro, cerâmica, refratária, abrasiva e manufatura de vidro solúvel

-Descoloração e purificação de óleos e produtos petrolíferos

-Em moldes para fundição

-Como antiapelmazante de pós de todos os tipos

-Como antispumante

-Para filtrar líquidos como solventes de lavagem a seco, a água das piscinas e as águas residuais municipais e industriais

-Na fabricação de isoladores de calor, tijolos à prova de fogo e materiais de embalagem resistentes a fogo e ácidos

-Como preencher a fabricação de papéis e cartões, para torná -los mais resistentes

-Como cheio de pinturas para melhorar seu fluxo e cor

-Em materiais para polimento de metal e madeira, como lhes dão abrasividade

-Em laboratórios de análise química em cromatografia e como absorvente

-Como antiapelmazante de inseticida e fórmulas agroquímicas, para ajudar a moer pesticidal e como transportador do composto ativo

-Como suporte de catalisador

-Como recheio para reforçar borracha e borrachas sintéticas

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-Como um transportador de fluidos em alimentos animais

-Em tintas impressas

-Como dessecante e adsorvente, na forma de sílica gel

-Como aditivo em cimento

-Como areia de estimação

-Em isoladores de microeletrônicos

-Nos interruptores termopticos

Gel de sílica. Kenpei [CC BY-SA 3.0 (http: // criativecommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/]]. Fonte: Wikimedia Commons.

Na indústria de alimentos

Uma sílica amorfa é incorporada a uma variedade de produtos alimentícios como um ingrediente direto multifuncional em vários tipos de alimentos. Você não deve exceder 2% da comida acabada.

Por exemplo, serve como antiapelmazante (para impedir que certos alimentos grudem), como um estabilizador na produção de cerveja, como um antiprecipitador, para filtrar vinho, cerveja e sucos de frutas ou vegetais.

Equipe para filtragem de vinho com diatomáceas (SIO₂). Fabio Ingroso [CC por 2.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/2.0)]. Fonte: Wikimedia Commons.

Ele atua como um líquido absorvente em alguns alimentos e componente de microcápsulas para aromatizar óleos.

Além do SIO₂ Amorfo é aplicado através de um processo especial na superfície dos plásticos dos artigos para embalar alimentos, atuando como uma barreira.

Na indústria farmacêutica

É adicionado como um agente antiapelmazante, espessamento, gelificação e excipiente, isto é, como assistente de moldar vários medicamentos e vitaminas.

Na indústria de cosméticos e cuidados pessoais

É usado em uma infinidade de produtos: em pós faciais, sombras, delineadores de olhos, batons, colorir, abrigos de maquiagem, talcos, pós de pés, corantes de cabelo e alvejante e alvejante.

Também em óleos e sais de banho, banhos de espuma, mãos e creme para o corpo.

Também em cremes de hidratação noturna, brilho e tinta de unhas.

Em aplicações terapêuticas

O SiO₂ Está presente no vidro bioativo ou biovidrios cuja principal característica é que eles podem reagir quimicamente com o ambiente biológico que os rodeia, formando um vínculo forte e durável com o tecido vivo.

Esse tipo de material serve para fazer substitutos ósseos, como os do rosto, como "andaimes" nos quais as células ósseas crescerão. Eles demonstraram boa biocompatibilidade com ossos e tecidos moles.

Esses biovidrios permitirão recuperar ossos do rosto para pessoas que os perderam por acidente ou doença.

Riscos

Partículas de sílica muito finas podem ser suspensas no ar e formar pós não explosivos. Mas essa poeira pode irritar a pele e os olhos. Sua inalação causa irritação do trato respiratório.

Além disso, a inalação de pó de sílica produz danos a longo prazo dos pulmões, chamados de silicose.

Referências

1. OU.S. Biblioteca Nacional de Medicina. (2019). Dióxido de silício. Recuperado de PubChem.NCBI.Nlm.NIH.Gov.
2. Algodão, f. Albert e Wilkinson, Geoffrey. (1980). Química inorgânica avançada. Quarta edição. John Wiley & Sons.
3. Da Silva, M.R. et al. (2017). Técnicas de extração verde. Sorbnts baseados em sílica. Na compreensão da química analítica. Recuperado de cientedirect.com.
4. Ylänen, h. (editor). (2018). Óculos bioativos: materiais, propriedades e aplicações (segunda edição). Elsevier. Recuperado de livros.Google.co.ir.
5. Windholz, m. et al. (Editores) (1983) O índice Merck. Uma enciclopédia de produtos químicos, drarugs e biológicos. Décima edição. Merck & co., Inc.
6. Mäkinen, J. E suni, t. (2015). As bolachas Soi de filme grosso. No Manual de Materiais e Tecnologias MEMS baseadas em silício (segunda edição). Recuperado de cientedirect.com.
7. Sirleto, l. et al. (2010). Interruptores termo-ópticos. Nanocristais de silício. Recuperado de cientedirect.com.