Кремния диоксид

КРЕМНИЯ ДИОКСИД (кремнезём), химическое соединение кремния с кислородом, SiO2. Кремния  диоксид - бесцветное твёрдое кристаллическое или аморфное вещество. Кремния  диоксид широко распространён в природе, его содержание в земной коре около 12% по массе (смотри Кремнезёма минералы). При нормальном давлении существуют три кристаллические модификации: кварц, кристобалит и тридимит, устойчивые в определённых областях температур (для каждой модификации известны низкотемпературные α-формы и высокотемпературные β-формы); при высоких давлениях образуются коэсит и стишовит. Для различных модификаций кремния диоксида tпл 1610-1723 °С, плотность 1970-4350 кг/м3; кремнезём практически нерастворим в воде. Расплавленный кремния диоксид затвердевает в аморфную массу (смотри Кварцевое стекло).

Кремния  диоксид проявляет свойства кислотных оксидов: взаимодействует с растворами и расплавами щелочей, основными оксидами и неорганическими карбонатами с образованием силикатов. Кремния  диоксид стоек к воздействию большинства кислот, взаимодействует только с HF с образованием кремнефтороводородной кислоты: SiO2 +  6HF = Н2[SiF6] + 2Н2О. При температуре выше 1000 °С металлы, углерод и водород восстанавливают кремния диоксид до элементарного кремния (например: SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO, SiO2 + 2Н2 = Si + 2Н2О); при избытке металла-восстановителя образуются силициды (Si + 2Mg = Mg2Si).

Реклама

Монокристаллы кремния диоксида выращивают в гидротермальных условиях из расплава SiO2; разложением паров SiCl4 в атмосфере водяного пара при температуре 1100-1400 °С получают высокодисперсный аморфный SiO2 с удельной поверхностью (1,75-3,80)·105 м2/кг (так называемый аэросил); осаждением из растворов Na2SiO3 кислыми реагентами, а также действием водного раствора NH3 на (NH4)[SiF6] получают дисперсный аморфный SiO2 с удельной поверхностью 5·104 м2/кг (так называемую белую сажу).

Монокристаллы кремния диоксида применяются в генераторах ультразвука, звукопроводящей аппаратуры и т.п.; белая сажа и аэросил - наполнители в производстве резины, аэросил также адсорбент в хроматографии, загуститель смазочных материалов, клеёв, красок; природный SiO2 - сырьё в производстве технического Si, кварцевого стекла, силикальцита, компонент керамики, абразивных материалов. Прозрачные бесцветные и окрашенные монокристаллы кремния диоксида - драгоценные камни (например, горный хрусталь, аметист).

Лит.: Айлер Р. К. Химия кремнезема. М., 1982. Ч. 1-2.

В. П. Зломанов.