실리콘 산화물 (SIO2) : 구조, 특성, 용도, 획득 - 물리적 인 - 2026

산화 규소는 규소 원자와 2 개 개의 산소의 결합에 의해 형성되는 무기 고체이다. 그것의 화학 공식은 SiO ₂ 입니다. 이 천연 화합물은 실리카 또는 이산화 규소라고도합니다.

SiO ₂ 는 모래가 실리카로 구성되어 있기 때문에 지각에서 가장 풍부한 광물입니다. 구조에 따라 실리카는 결정질 또는 무정형이 될 수 있습니다. 물에 녹지 않지만 알칼리와 HF 불산에 용해됩니다.

모래는 이산화 규소 SiO ₂ 의 공급원입니다 . ರವಿಮುಂ. 출처 : Wikimedia Commons.

SiO ₂ 는 또한 특정 식물, 박테리아 및 곰팡이의 구조에도 존재합니다. 또한 해양 생물의 골격에서도 마찬가지입니다. 모래 외에도 실리카로 만든 다른 유형의 돌도 있습니다.

실리카는 널리 사용되어 다양한 기능을 수행합니다. 가장 널리 사용되는 용도는 오일 및 석유 제품과 같은 액체, 맥주 및 와인과 같은 음료, 과일 주스에 대한 필터 재료입니다.

그러나 다른 많은 응용 프로그램이 있습니다. 가장 유용하고 중요한 것 중 하나는 생체 활성 유리의 제조에 있으며, 이는 뼈 세포가 성장하여 사고 나 질병으로 인해 누락 된 뼈 조각을 생성하는 "비계"를 만들 수있게합니다.

구조

이산화 규소 SiO ₂ 는 실리콘 원자가 두 개의 공유 결합 된 산소 원자에 결합되어있는 3 원자 분자입니다.

SiO ₂ 분자의 화학 구조 . 그라소 루이지. 출처 : Wikimedia Commons.

고체 실리카의 구조 단위는 하나의 실리콘 원자가 4 개의 산소 원자로 둘러싸여있는 4 면체입니다.

고체 실리카의 구조 단위 : 회색 = 실리콘, 빨간색 = 산소. Benjah-bmm27. 출처 : Wikimedia Commons.

4 면체는 인접한 꼭지점에서 산소 원자를 공유하여 함께 결합합니다.

이것이 실리콘 원자가 4 개의 산소 원자를 반으로 공유하는 이유이며, 이것은 1 개의 실리콘 원자와 2 개의 산소 원자 (SiO ₂ ) 의 화합물의 관계를 설명합니다 .

사면체는 SiO ₂ 에서 산소를 공유합니다 . Benjah-bmm27. 출처 : Wikimedia Commons.

SiO ₂ 화합물 은 결정질 실리카와 비정질 실리카의 두 그룹으로 나뉩니다.

결정질 실리카 화합물은 실리콘과 산소의 반복 패턴 구조를 가지고 있습니다.

결정질 실리카에는 반복 단위가 있습니다. Wersję rastrową wykonał użytkownik polskiego projektu wikipedii : Polimerek, Zwektoryzował : Krzysztof Zajączkowski. 출처 : Wikimedia Commons.

모든 실리카 결정은 결정 격자가 매우 강한 거대한 분자로 간주 될 수 있습니다. 사면체는 다양한 방식으로 연결되어 다양한 결정 형태를 생성 할 수 있습니다.

비정질 실리카에서 구조는 분자 사이에 정의 된 규칙적인 패턴을 따르지 않고 무작위로 부착되며 이들은 서로 다른 공간적 관계에 있습니다.

비정질 실리카에서 결합은 반복적이거나 균일하지 않습니다. Silica.svg : * Silica.jpg : ko : 사용자 : Jdrewitt 파생 작업 : Matt. 출처 : Wikimedia Commons.

명명법

-실리콘 산화물

-이산화 규소

-규토

-석영

-트리 디 미타

-크리스토 발석

-디 옥소 실란

속성

몸 상태

무색 내지 회색 고체.

순수한 SiO ₂ 샘플 . LHcheM. 출처 : Wikimedia Commons.

분자 무게

60.084g / 몰

녹는 점

1713ºC

비점

2230ºC

밀도

2.17-2.32g / cm ³

용해도

물에 불용성. 비정질 실리카는 알칼리에 용해되며 특히 미세하게 분할 된 경우에 그렇습니다. 불산 HF에 가용.

비정질 실리카는 친수성이 낮습니다. 즉, 결정질보다 물과 관련이 적습니다.

화학적 특성

SiO ₂ 또는 실리카는 본질적으로 대부분의 물질에 대해 불활성이며 반응성이 거의 없습니다.

염소 Cl ₂ , 브롬 Br ₂ , 수소 H ₂ 및 대부분의 산은 실온 이상에서 공격에 저항합니다 . 불소 F ₂ , 불산 HF 및 탄산나트륨 Na ₂ CO ₃ 와 같은 알칼리의 공격을받습니다 .

SiO ₂ 는 금속 원소 및 산화물과 결합하여 규산염을 형성 할 수 있습니다. 실리카가 1,300 ° C에 대한 알칼리 금속 탄산염으로 용해되는 경우, 알칼리 규산염을 수득하고 CO ₂ 진화된다 .

가연성이 아닙니다. 열전도율이 낮습니다.

자연의 존재

자연에서 실리카의 주요 공급원은 모래입니다.

SiO ₂ 또는 실리카는 석영 (가장 안정적인), 트리 디 마이트 및 크리스토발라이트의 세 가지 결정질 형태입니다. 비정질 형태의 실리카는 마노, 벽옥 및 오닉스입니다. Opal은 무정형 수화 실리카입니다.

생물에 의해 생성되는 소위 생체 실리카도 있습니다. 이러한 유형의 실리카의 공급원은 박테리아, 곰팡이, 규조류, 해면 및 식물입니다.

대나무와 짚의 반짝이는 단단한 부분에는 실리카가 포함되어 있으며 일부 해양 생물의 골격에는 높은 비율의 실리카가 포함되어 있습니다. 그러나 가장 중요한 것은 규조토입니다.

규조토는 썩은 단세포 유기체 (조류)의 지질 학적 산물입니다.

다른 유형의 천연 실리카

자연에는 다음과 같은 품종도 있습니다.

-화산 유리 인 유리질 실리카

-운석의 영향을 받아 규산질 물질이 융합되어 생성되는 천연 유리 인 Lechaterielite

-실리카가 결정화되지 않고 액상으로 가열되고 냉각되는 용융 실리카

구하기

모래에서 나온 실리카는 채석장에서 직접 얻습니다.

캘리포니아의 모래 채석장. 러프 터프 크림 퍼프. 출처 : Wikimedia Commons.

굴착기 및 유사한 장비를 사용하여 규조토 또는 규조토도 이러한 방식으로 얻습니다.

무정형 실리카는 황산 H ₂ SO ₄ , 염산 HCl 또는 이산화탄소 CO ₂ 와 같은 산으로 중화하여 알칼리 금속 실리케이트 (예 : 나트륨 Na)의 수용액으로부터 시작하여 제조됩니다 .

용액의 최종 pH가 중성 또는 알칼리성이면 침전 된 실리카가 얻어진다. pH가 산성이면 실리카겔이 얻어진다.

흄드 실리카는 휘발성 규소 화합물, 일반적으로 사염화 규소 SiCl _4의 연소에 의해 제조됩니다 . 침전 된 실리카는 산이 첨가 된 규산염의 수용액으로부터 얻어진다.

콜로이드 실리카는 수용액에서 무정형 실리카의 콜로이드 크기 입자의 안정적인 분산입니다.

응용

다양한 애플리케이션에서

실리카 또는 SiO ₂ 는 다양한 기능을 가지고 있습니다. 예를 들어, 연마제, 흡수제, 고결 방지제, 충전제, 불투명 제 역할을하며 다른 많은 사용 모드 중에서 다른 물질의 현탁을 촉진합니다.

예를 들어 다음과 같이 사용됩니다.

-유리, 세라믹, 내화물, 연마재 및 물유리 ​​제조

-오일 및 석유 제품의 탈색 및 정제

-주조 금형에서

-모든 종류의 분말에 대한 고결 방지제

-소포제로

-드라이 클리닝 솔벤트, 수영장 물, 도시 및 산업 폐수와 같은 액체를 필터링하기 위해

-단열재, 난연성 벽돌 및 내화성 및 내산성 포장재 제조

-종이 및 판지 제조의 필러로 사용하여 저항력을 높입니다.

-페인트의 흐름과 색상을 개선하기위한 필러로 사용

-금속 및 목재 연마 용 소재로 연마 성을 부여 함

-크로마토 그래피 및 흡수제로 화학 분석 실험실에서

-살충제 및 농약 제제의 고결 방지제, 왁스 질 살충제 분쇄 및 활성 화합물의 운반체로 사용

-촉매 지원으로

-합성 고무 및 고무 보강 용 필러

-동물 사료의 액체 운반체로

-인쇄 잉크

-실리카겔 형태의 건조제 및 흡착제

-시멘트 첨가제

-애완 동물 모래처럼

-마이크로 일렉트로닉스 용 절연체

-열 광학 스위치

실리카겔. 켄 페이. 출처 : Wikimedia Commons.

식품 산업에서

비정질 실리카는 다양한 식품의 다기능 직접 성분으로 다양한 식품에 포함됩니다. 완성 된 식품의 2 %를 초과하지 않아야합니다.

예를 들어, 고결 방지제 (특정 음식이 달라 붙는 것을 방지하기 위해), 맥주 생산시 안정제, 침전 방지제, 와인, 맥주 및 과일 또는 야채 주스를 걸러내는 역할을합니다.

규조토 (SiO ₂ )로 포도주를 여과하는 장비 . 파비오 인 그로소. 출처 : Wikimedia Commons.

일부 식품의 액체 흡수제와 향료 용 마이크로 캡슐의 성분으로 작용합니다.

또한, 비정질 그런가 ₂ 장벽으로 작용하는 식품 포장 물품의 플라스틱 제품의 표면에 특수한 프로세스를 통해인가된다.

제약 산업에서

고결 방지, 농축, 겔 화제 및 부형제, 즉 다양한 약물 및 비타민에 대한 정제 보조제로 첨가됩니다.

화장품 및 퍼스널 케어 산업

페이스 파우더, 아이 섀도우, 아이 라이너, 립스틱, 블러셔, 메이크업 리무버, 파우더, 풋 파우더, 헤어 염색약 및 표백제 등 다양한 제품에 사용됩니다.

또한 오일 및 목욕 소금, 거품 목욕, 핸드 및 바디 크림, 보습제, 탈취제, 페이스 크림 또는 마스크 (면도 크림 제외), 향수, 로션 및 클렌징 크림에 사용됩니다.

또한 야간 보습 크림, 매니큐어 및 글리터, 피부 리프레쉬 로션, 헤어 토너, 치약, 헤어 컨디셔너, 젤 및 태닝 크림에 사용됩니다.

치료 분야에서

SiO ₂ 는 생체 활성 유리 또는 생체 유리에 존재하며 주요 특징은 주변의 생물학적 환경과 화학적으로 반응하여 살아있는 조직과 강력하고 지속적인 결합을 형성 할 수 있다는 것입니다.

이러한 유형의 재료는 뼈 세포가 성장할 "비계"로서 얼굴에있는 것과 같은 뼈 대체물을 만드는 데 사용됩니다. 그들은 뼈와 연조직 모두에 좋은 생체 적합성을 보여주었습니다.

이 바이오 글래스는 사고 나 질병으로 뼈를 잃어버린 사람들의 얼굴에서 뼈를 회복 할 수있게 해줍니다.

위험

매우 미세한 실리카 입자는 공기 중이되어 비 폭발성 먼지를 형성 할 수 있습니다. 그러나이 먼지는 피부와 눈을 자극 할 수 있습니다. 흡입하면 호흡기가 자극됩니다.

또한 실리카 분진을 흡입하면 규폐증이라고하는 폐에 장기적인 점진적 손상이 발생합니다.

참고 문헌

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