Silice

1. Aspecte generale despre silice

1.1 Introducere

Dioxidul de siliciu (silice) este cel mai abundent oxid din scoarța terestră, dar cu toate acestea, el este obţinut, în principal, prin intermediul sintezelor pentru utilizare în aplicațiile tehnologice.

Deși silicea are o formulă chimică simplă (SiO2), acesta poate exista într-o varietate de forme, fiecare cu propriile caracteristici structurale, precum și proprietățile chimice și fizice. În general, structura de SiO2 se bazează pe un tetraedru SiO4, în care fiecare atom de siliciu este legat la patru atomi de oxigen și fiecare atom de oxigen este legat de doi atomi de siliciu. Pe suprafaţa silicei există două tipuri de grupe funcționale: grupe silanol (SiOH) și grupe siloxanice (SiOSi). Grupele silanol sunt considerate centrii active, în timp ce siturile siloxanice sunt considerate nereactive . Silicea amorfă poroasă conține trei tipuri de grupe silanolice pe suprafața sa: izolate, geminale și vicinale.

Fig 1. Structura silicei

1.2.Proprietăţi

Masa molară 60,1 g/mol

Starea de agregare solidă

Densitate 1,9 - 4,29 g/cm³, frecvent 2,2 (amorf) până la 2,65 (cristalin) g/cm³

Refracția 1,47 ± 0,015 (la un strat amorf subțire)

Duritate 4 - 10 MV/cm

(depinde de modul de producere. ex la o oxidație umedă 4 - 6 MV/cm valoare mai ridicată la oxidare uscată.)

Punct de topire 1723 °C

Punct de fierbere 2230 °C

Presiune vapori - Pa (x °C)

Silicea este o anhidridă. Reactivitatea mică a dioxidului de siliciu se datorează structurii sale macromoleculare.

Dioxidul de siliciu reacţionează cu fluorul, formând tetraclorura de siliciu:

SiO2 + 2 F = SiF4 + O2

Carbonul îl reduce la temperature cuptorului electric ( peste 1600OC):

SiO2 + 2 C = Si + 2 CO

Metalele reduce silicea cu formarea de siliciu metallic:

SiO2 + 2 Fe = Si + 2 FeO

Hidrura de aluminiu şi litiu reduce silicea la siliciu. În funcţie de cantitate, hidrura de calciu redude silicea la siliciu şi CaSi2, CaŞi4, Ca2Şi.

Cu oxizii metalelor, silicea formează metasilicati şi ortosilicati:

2 MgO + SiO2 = Mg2SiO4 (t= 900O C)

Mg2SiO4 + SiO2 = 2 MgSiO2 (t= 120OC)

Cu oxizi acizi formează formează ioni complecşi ca silicowolframati, silicoaluminati, etc. Mult studiate au fost reacţiile hidrotermale dintre silice şi oxidul de calciu sau oxidul de aluminiu. Se formează silicate hidrataţi. Acidul fluorhidric, fluoroboric şi fluorosilicic dizolvă silicea în funcţie de tipurile de silice şi de granulaţie.