Krzemionka (dwutlenek krzemu, ditlenek krzemu, tlenek krzemu (IV))

Krzemionka to nazwa zwyczajowa tlenku krzemu na IV stopniu utlenienia.  

Wzór chemiczny:

SiO2 

Tlenek krzemu tworzy rozbudowane struktury przestrzenne, w których każdy atom krzemu jest połączony z czterema atomami tlenu, zaś każdy atom tlenu łączy się z dwoma atomami krzemu:

 Zależnie od postaci w jakiej występuje tworzy różne minerały:

Kwarc - czysty tlenek krzemu, nazywany kryształem górskim, Piasek kwarcowy – sypka skała składająca się z ziarnek piasku, Krzemień – odmiana nie mająca wyraźnej struktury krystalicznej.

 Czysta krzemionka posiada kilka odmian krystalicznych:

kwarc α - który w temperaturze 846 K przechodzi w kwarc β, kwarc β - który w temperaturze 1143 K przechodzi w trydymit β, trydymit β - który w temperaturze 1743 K przechodzi w krystobalit β, krystobalit β - który w temperaturze 1983 K ulega stopieniu do cieczy.

Szybkie schładzanie ciekłej krzemionki prowadzi do otrzymania krzemionki bezpostaciowej.Właściwości fizyczne krzemionki:

Stan skupienia stały

Barwa bezbarwny

Twardość bardzo twardy

Przewodzenie prądu półprzewodnik

Temperatura topnienia >1700 ºCWłaściwości chemiczne:

Krzemionka jest związkiem o małej aktywności chemicznej, nie reaguje z wodą, tlenem, kwasami (wyjątek stanowi kwas fluorowodorowy- HF).

W reakcji z wodorotlenkami lub węglanami litowców tworzy sole – krzemiany.

Zastosowanie:Kwarc

wyrób pryzmatów i soczewek przyrządach optycznych, w radiotechnice, w elektronice, w jubilerstwie, stopiony kwarc służy do wyrobu naczyń, aparatury laboratoryjnej, a także lamp

kwarcowych.  

Dwutlenek krzemu w formie piaskuDwutlenek krzemu stosowany jest do produkcji szkła, szkła wodnego, zaprawy murarskiej, cementu,

wyrobów ceramicznych, emalii, jako surowiec do otrzymywania krzemu i jego stopów.Żel krzemionkowy stosowany jest jako środek suszący, katalizator i nośnik katalizatorów.

Właściwości fizyczne

- ciemnoszara substancja krystaliczna

- metaliczny połysk

- twardy

- kruchy

- ma właściwości półprzewodnikowe

- temperatura 1423*C

 

Zastosowanie

- dodatek do stali stopowych np. żelaza

- soczewki dopromieni podczerwonych

- półprzewodnik w układach scalonych oraz fotoogniwach przetwarzających energię świetlną w

elektryczną

- używany w kosmetologii

- przemysł szklarski, ceramiczny

- produkty budowlane

- smary sylikonowe

 

Właściwości chemiczne

- reaguje z metalami tworząc krzemki np. Mg₂Si

- reaguje z fluorem tworząc SiF₄

- reaguje z tlenem tworząc tlenek SiO₂

- reaguje z azotem tworząc azotek Si₃N₄

- w bardzo wysokiej temperaturze reaguje z węglem tworząc węglik SiC

 

Twardość w skali Mohsa została skonstruowana przez niemieckiego mineraloga Friedricha Mohsa w 1812 r. Jest to skala dziesięciostopniowa, przy

czym twardość poszczególnych minerałównie jest ułożona proporcjonalnie i liniowo – ma charakter porównawczy. Każdy minerał może zarysować minerał poprzedzający go na skali – bardziej miękki i może zostać zarysowany przez następujący po nim – twardszy. Jest to jedynie skala orientacyjna, a

klasyfikacja polega na tym, że jeżeli badany minerał będzie w stanie zarysować powierzchnię minerału wzorcowego, będzie zaklasyfikowany z jego twardością. Np. jeżeli minerał badany zarysuje powierzchnię kwarcu , będąc jednocześnie rysowany przez niego, będzie miał taką samą twardość. Minerały są ustawione od najmniej do najbardziej twardego. Jeżeli minerał badany będzie w stanie zarysować np. kwarc, a on nie będzie w stanie zarysować materiału badanego, to twardość próbki

uznamy za co najmniej 7,5 (porównanie z topazem mówi, czy nie jest większa).Obecnie w warunkach laboratoryjnych twardość absolutną można mierzyć za

pomocąsklerometrów , które zapewniają dużo dokładniejsze i bardziej miarodajne wyniki. Jednak skala Mohsa wciąż cieszy się dużą popularnością ze względu na możliwość szybkiego

wyznaczenia przybliżonej twardości minerałów (również w warunkach polowych), przy pomocy łatwo dostępnych narzędzi.

Twardość(skala

Mohsa)Minerał wzorcowy

Twardość absolutna

Obraz

Test(minerał daje się zarysować)

1 Talk(Mg3Si4O10(OH)2) 1 paznokciem z łatwością

2 Gips (CaSO4·2H2O) 2 paznokciem

3 Kalcyt (CaCO3) 9 miedzianym drutem z łatwością

4 Fluoryt (CaF2) 21 ostrzem noża z łatwością

5Apatyt(Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,

F-) 48 ostrzem noża z trudem

6 Ortoklaz (KAlSi3O8) 72 Stalą narzędziową (np. pilnikiem)

Minerał nie daje się zarysować nożem, ani stalą narzędziową

7 Kwarc (SiO2) 100 rysuje szkło

8 Topaz (Al2SiO4(OH-,F-)2) 200 rysuje szkło z łatwością

9 Korund (Al2O3) 400 Tnie szkło, daje się zarysować diamentem

10 Diament (C) 1500 Rysuje korund, daje się zarysować tylko innym diamentem

ZOBACZ TEŻwapień - węglan wapnia, stosowany do wyrobu pudrów, zasypek osuszających oraz do leków na nadkwasotę, gdyż reagując z kwasem solnym zawartym w żołądku daje chlorek wapnia, neutralną sól

gips - siarczan (VI) wapnia, stosowany kiedyś do produkcji kwasu siarkowego, przy materiałach budowlanych oraz do usztywniania złamanych kończyn 

kwarc - dwutlenek krzemu, albo tlenek krzemu (IV) stosowany do produkcji szkła, w biżuterii, jako materiał osuszający