二氧化矽

二氧化矽二氧化矽粉末二氧化矽是用作制造水玻璃、耐火材料、光學玻璃、光導纖維、石英玻璃儀器的原料,也可用於制超聲波元件、吸附劑等。當二氧化矽結晶完美時就是水晶;二氧化矽膠化脫水後就是瑪瑙;二氧化矽含水的膠體凝固後就成為蛋白石;二氧化矽晶粒小於幾微米時,就組成玉髓、燧石、次生石英巖。空氣中若存在一定濃度的二氧化矽粉粒時,會經人類呼吸進入肺部,引發呼吸器官相關的疾病,例如塵肺癥。

二氧化矽 -性質介紹

·物理性質

二氧化矽沙狀二氧化矽二氧化矽又稱矽石,化學式SiO2。自然界中存在有結晶二氧化矽和無定形二氧化矽兩種。

結晶二氧化矽因晶體結構不同,分為石英、鱗石英和方石英三種。純石英為無色晶體,大而透明棱柱狀的石英叫水晶。若含有微量雜質的水晶帶有不同顏色,有紫水晶、茶晶、墨晶等。普通的砂是細小的石英晶體,有黃砂(較多的鐵雜質)和白砂(雜質少、較純凈)。二氧化矽晶體中,矽原子的4個價電子與4個氧原子形成4個共價鍵,矽原子位於正四面體的中心,4個氧原子位於正四面體的4個頂角上,整個晶體是一個巨型分子,SiO2是表示組成的最簡式不表示單個二氧化矽分子,僅是表示二氧化矽晶體中矽和氧的原子個數之比。

SiO2中Si—O鍵的鍵能很高,熔點、沸點較高(熔點1723℃,沸點2230℃)。

自然界存在的矽藻土是無定形二氧化矽,是低等水生植物矽藻的遺體,為白色固體或粉末狀,多孔、質輕、松軟的固體,吸附性強

·化學性質
二氧化矽是酸性氧化物、矽酸的酸酐。化學性質很穩定。不溶於水也不跟水反應,不跟一般的酸起作用。能與氟化氫氣體或氫氟酸反應生成四氟化矽氣體。

SiO2+4HFSiF4↑+2H2O

有酸性氧化物的其它通性,高溫下能與堿(強堿溶液或熔化的堿)反應生成鹽和水。常溫下強堿溶液與SiO2緩慢地作用生成相應的矽酸鹽。強堿溶液能腐蝕玻璃,故貯存強堿溶液的玻璃瓶不能用磨口玻璃塞,若采用玻璃塞(玻璃中含SiO2),會生成有粘性的矽酸鈉,將玻璃瓶塞和瓶口粘結在一起。玻璃瓶內不能久放濃堿液。

高溫下二氧化矽與堿性氧化物或某些金屬的碳酸鹽共熔,生成矽酸鹽。SiO2+CaOCaSiO3(煉鐵造渣)

將此高溫下熔融狀態的矽酸鈉降溫、冷卻,可得石英玻璃,它有良好的透過紫外線性能,可作水銀燈罩、耐高溫的化學儀器、石英坩堝和光學儀器等。

二氧化矽 -結構構造

二氧化矽二氧化矽材料在大多數微電子工藝感興趣的溫度范圍內,二氧化矽的結晶率低到可以被忽略。盡管熔融石英不是長范圍有序,但她卻表現出短的有序結構,它的結構可認為是4個氧原子位於三角形多面的腳上。多面體中心是一個矽原子。這樣,每4個氧原子近似共價鍵合到矽原子,滿足瞭矽的化合價外殼。如果每個氧原子是兩個多面體的一部分,則氧的化合價也被滿足,結果就成瞭稱為石英的規則的晶體結構。在熔融石英中,某些氧原子,成為氧橋位,與兩個矽原子鍵合。某些氧原子沒有氧橋,隻和一個矽原子鍵合。可以認為熱生長二氧化矽主要是由人以方向的多面體網絡組成的。與無氧橋位相比,有氧橋的部分越大,氧化層的粘合力就越大,而且受損傷的傾向也越小。幹氧氧化層的有氧橋與無氧橋的比率遠大於濕氧氧化層。因此,可以認為,SiO2與其說是原子晶體,卻更近似於離子晶體。氧原子與矽原子之間的價鍵向離子鍵過渡。
二氧化矽是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光導纖維和耐火材料的原料。
當二氧化矽結晶完美時就是水晶;二氧化矽膠化脫水後就是瑪瑙;二氧化矽含水的膠體凝固後就成為蛋白石;二氧化矽晶粒小於幾微米時,就組成玉髓、燧石、次生石英巖。
物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源,晶體屬三方晶系的氧化物礦物,即低溫石英(a-石英),是石英族礦物中分佈最廣的一個礦物種。廣義的石英還包括高溫石英(b-石英)。石英塊又名矽石,主要是生產石英砂(又稱矽砂)的原料,也是石英耐火材料和燒制矽鐵的原料。

二氧化矽 -礦物介紹

二氧化矽礦物

二氧化矽二氧化矽抗結劑二氧化矽礦物是指分子表達式相同(SiO2),但結構有差異的礦物,這些礦物統稱為類質異像體,主要包括石英、方石英和鱗石英。這些礦物在地球上主要存於花崗巖、砂巖和黑矽巖中,而月球上幾乎缺乏,主要原因是:化學成分演化上,月球形成一個低矽、高鋁的月殼,高矽的花崗質巖石極為稀少;月球在演化上缺乏像地球一樣有一個可以結晶出二氧化矽礦物的水系和熱水體系。盡管二氧化矽礦物在月球巖石上極為稀少,但對月球巖石的分類和成因的研究具有重要的作用。

月球上的石英礦物最早是在幾塊類花崗巖碎處中發現的,在霏細巖中同時也充填瞭不少方石英礦物,從其微細結構和成分的分析表明,這些石英實際上是由方石英變化過來的。後來在粗晶狀的月球花崗巖碎塊中也發現有石英礦物,根據其同位素的分析結果,這些礦物是41億年左右,在較深的環境下結晶形成的,說明這些石英不是在巖漿巖形成期間結晶形成的。

月海武巖中的二氧化矽礦物絕大多數是方石英,體積百分數最多可達5%,幾乎沒有石英礦物,隻有在細晶狀月海玄武巖中才存在少量的石英礦物,這些方石英具有典型的雙晶結構表明:在熔漿冷卻過程中,從高溫到低溫條件下形成的方石英都有。另外,在一些粗晶狀的月海玄武巖中也同時存在方石英和鱗石英,但從結構特征看,方石英是由鱗石英轉變的,因為鱗石英一般是鑲嵌在於不規則的顆粒之間。

二氧化矽 -測定介紹

二氧化矽醫用二氧化矽(一)動物膠凝聚重量法
·試劑
無水碳酸鈉(固體)
鹽酸(比重1.19)1%動物膠水溶液取1克動物膠溶於100毫升熱水中(隨配隨用)。熱鹽酸洗液(5:95%)
·操作步驟
精確稱取研細並在105-110℃幹燥過的試樣0.5-1克於鉑坩堝中,稱取無水碳酸鈉約6-8倍試樣重,將2/3加坩堝和試樣攪拌均勻,留下的無水碳酸鈉鋪於混合物表面,蓋上坩堝蓋,開始用小火烘燒10-25分鐘,然後用大火灼燒30分鐘。待其冷卻後,用熱水將熔融物洗入500毫升燒杯內,鉑坩堝用1:1稀鹽酸洗凈,洗液並入燒杯,蓋好表面皿,徐徐加入比重1.19的濃鹽酸15-20毫升,將燒杯置於水浴上蒸發至濕鹽狀,再加入10毫升濃鹽酸,放置過夜(如工作急需,在加入鹽酸後可加熱近沸,稍冷,按下述手續進行)。將燒杯置於60-70℃水浴中,當杯中液體到達水浴的溫度時,加入新鮮配制的1%動物膠溶液10毫升,同時用玻璃棒劇烈攪拌4-5分鐘,再在水浴中保溫10分鐘。然後將燒杯取出,待其冷卻後用中速無灰濾紙過濾於250毫升容量瓶中,用5:95熱鹽酸洗滌燒杯4-5次,並將二氧化矽沉淀及氯化鈉等鹽的晶體盡可能全部移入濾紙內。然後用帶有橡皮頭的玻璃棒擦凈燒杯,將橡皮頭上所沾的沉淀用5:95熱鹽酸洗入濾紙上,沉淀繼續用5:95的熱鹽酸溶液洗至接近無鐵離子(沉淀呈白色或洗液無黃色),最後用熱水洗滌3-4次。
將濾液和洗液混勻,冷卻至室溫,用水稀釋至刻度搖勻,以備測定Al2O3、Fe2O3、TiO2、MnO2、CaO、MgO等將濾紙連同沉淀置於已在900-1000℃灼燒至恒重的鉑坩堝中,先在酒精燈上用小火將濾紙灰化至沉淀物為白色,然後在煤氣噴燈或酒精噴燈上灼燒30分鐘左右(或放入高溫電爐中,逐漸升溫至900-950℃保溫30分鐘)。取出稍冷後,移入幹燥器內,冷卻至室溫後稱重,再灼燒至恒重。
(二)重量法與比色法聯用
·試劑
鹽酸(比重1.19),硫酸(比重1.84),硝酸(比重1.42),氫氟酸(40%)10%氫氧化鈉溶液取氫氧化鈉10克溶於水中,冷卻後稀釋至100毫升,混勻,移入塑料瓶中貯存。
硼酸10%酒石酸溶液將10克酒石酸溶於水中,稀釋至100毫升,混勻,移入塑料瓶中貯存。對硝基苯酚指示劑取對硝基苯酚0.5克溶於100毫升乙醇中。8%鉬酸銨溶液稱取8克鉬酸銨溶於100毫升水中,貯於塑料瓶中,過濾使用,如出現沉淀則不可使用。5%抗壞血酸溶液取5克抗壞血酸溶於100毫升水中,貯存於塑料瓶中,一周後更換新鮮溶液。95%乙醇甲醇2%氟化鉀溶液取氟化鉀2克溶於水中稀釋至100毫升(貯於塑料瓶中)。2%硼酸溶液取硼酸2克溶於水中稀釋至100毫升。
二氧化矽貯備液(1毫升含0.5毫克二氧化矽)準確稱取在1000℃灼燒兩小時的二氧化矽(99.99%)0.5克於鉑坩堝中,加入無水碳酸鈉5克拌勻,在1000℃中熔融5分鐘,取出冷卻。在500毫升燒杯中,用沸水浸出,冷卻。移入1000毫升容量瓶中稀釋在至刻度,搖勻。二氧化矽標準液(1毫升含0.01毫克二氧化矽)取上述貯備液10毫升,稀釋至500毫升容量瓶中。
·操作步驟
主量二氧化矽的測定:精確稱取105-110℃幹燥過的試樣0.5-1克於鉑金坩堝中,加入4克無水碳酸鈉,混勻,上面再覆蓋1克,置於高溫滬中,於1000℃熔融15-20分鐘,取出坩堝,冷卻後移入瓷蒸發皿內。用少許鹽酸(1:1)洗凈坩堝蓋,蓋上表面皿,加開水20毫升,鹽酸(1:1)30毫升,硫酸(1:1)10滴。待試樣分解後,用熱水洗凈坩堝,將瓷蒸發皿移到沸水浴上,間歇攪拌,蒸發至幹。用平頭玻璃棒小心壓碎結塊,再蒸至無鹽酸味,然後移入恒溫箱內,於110℃保溫1小時,使其脫水完全。取出冷卻後,加入10毫升鹽酸(比重1.19),在沸水浴上放置10分鐘,用中速定量濾紙過濾於500毫升容量瓶中,用1:19熱鹽酸洗滌沉淀,並用帶有橡皮頭的玻璃棒擦凈蒸發皿,沖洗5次,使轉移完全。再用熱水洗沉於無氯離子,大約6-8次即可。將沉淀移入鉑坩堝內,加蓋蓋好並留一條縫隙,先低溫灰化,然後入入高溫爐內,1100℃灼燒半小時,稱至恒重(兩次稱重差≤0.0004g),加入少許水潤濕已恒重的沉淀,加入5滴硫酸(1:1),10毫升氫氟酸(40%),先小火,然後逐漸升溫至開始冒煙,取下冷卻,再加入2-3滴硫酸(1:1),10毫升氫氟酸,蒸發至白煙逸盡。移入1100℃高溫爐中灼燒30分鐘,冷卻稱得。如殘渣超出10毫克,則分析無效,重新稱樣測定。用1克焦硫酸鉀熔融殘渣,加入幾滴稀鹽酸浸取,加熱溶解後,洗入三液中,用水稀釋至容量瓶刻度以備測定殘餘二氧化矽和其他成分。
·計算
主量二氧化矽按下式計算:式中SiO2(m1)一一脫水法測得的主量二氧化矽;M1一一沉淀與坩堝重量,克;M2一一殘渣與坩堝重量,克;G一一稱取的試樣重量,克。濾液中殘餘矽的測定(鉬藍比色法):準確吸取備用試液(分離二氧化矽後的濾液)10毫升於塑料杯中,同時吸取一份空白濾液同樣操作。加入氟化鈉(2%)5毫升,混勻,放置10分鐘,加入硼酸溶液(2%)5毫升,搖勻,加對硝基苯酚指示劑一滴,用氫氧化鈉逐滴中和至黃色,然後用鹽酸(2N)中和至黃色消失,再過量5毫升,加鉬酸銨(8%)4毫升,乙醇8毫升,搖勻,於20-40℃放置15分鐘,然後加入20毫升鹽酸(1:1),酒石酸(10%)5毫升,立即加入抗壞血酸5毫升。移入100毫升容量瓶中,稀釋至刻度,搖勻。從加還原劑開始計算,1小時後,以蒸餾水為參比,在72型分光光度計上,於波長650納米,2厘米比色槽測定消光值。減去空白,然後在標準曲線上查出相應量,計算出試樣及殘餘矽的百分含量。
標準曲線的繪制:用滴定管分取標準矽溶液(每毫升含二氧化矽0.01毫克)3、5、7、9、11、13毫升於塑料杯中,然後按上述操作方法操作。以消光值與相應濃度含量繪制標準曲線。
殘餘二氧化矽含量的計算:式中SiO2(m2)一一濾液中殘餘SiO2的含量;A一一從標準曲線中查出SiO2量,克G一一稱取試樣重量,克二氧化矽總量計算:SiO2(總)%=SiO2(m1)%+SiO2(m2)%

二氧化矽 -應用領域

·玻璃

二氧化矽二氧化矽平板玻璃、浮法玻璃、玻璃制品(玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等)、光學玻璃、玻璃纖維、玻璃儀器、導電玻璃、玻璃佈及防射線特種玻璃等的主要原料
·陶瓷及耐火材料
瓷器的胚料和釉料,窯爐用高矽磚、普通矽磚以及碳化矽等的原料
·冶金
矽金屬、矽鐵合金和矽鋁合金等的原料或添加劑、熔劑
·建築
混凝土、膠凝材料、築路材料、人造大理石、水泥物理性能檢驗材料(即水泥標準砂)等
·化工
矽化合物和水玻璃等的原料,硫酸塔的填充物,無定形二氧化矽微粉
·機械
鑄造型砂的主要原料,研磨材料(噴砂、硬研磨紙、砂紙、砂佈等)
·電子
高純度金屬矽、通訊用光纖等
·橡膠、塑料
填料(可提高耐磨性)
·塗料
填料(可提高塗料的耐候性)

二氧化矽 -用途介紹

二氧化矽二氧化矽——工業用途二氧化矽的用途很廣。自然界裏比較稀少的水晶可用以制造電子工業的重要部件、光學儀器和工藝品。

二氧化矽是制造光導纖維的重要原料。一般較純凈的石英,可用來制造石英玻璃。石英玻璃膨脹系數很小,相當於。普通玻璃的1/18,能經受溫度的劇變,耐酸性能好(除HF外),因此,石英玻璃常用來制造耐高溫的化學儀器。石英砂常用作玻璃原料和建築材料。

從矽石獲得消光劑的方法很多,根據其制造工藝主要可以分為兩類。一類是熱液法制造,生產的二氧化矽形態相對較為松軟。用矽膠制造的產品質地則較硬。經過處理後的兩類產品均可制成標準的二氧化矽消光劑。處理過程是指使用有機(石蠟)或無機材料對二氧化矽表面進行一定程度的改性。與矽膠消光劑相比,處理過的二氧化矽擁有不同的粒徑、粒徑分佈和孔隙體積。熱液法消光劑在粒徑和分佈方面也不同。未處理與處理過的產品也有所不同。目前隻有一種消光劑適應於特殊場合,該消光劑采用熱解法制造,擁有很強的消光效率,且特別適用於水基塗料體系。

二氧化矽的消光效果相對較強,濃度較高時可能導致粘度升高。儲存過程中有沉淀的趨勢,特別是未經處理的二氧化矽。為瞭避免積聚,我們可以使用石蠟或熱解法二氧化矽。該消光劑能夠調節45°、60°和85°方位的消光度。添加瞭二氧化矽消光劑的塗料可以進行罩塗。所有這些都是‘stir-in’產品。

合成的矽酸鋁能部分替代二氧化鈦做為一種高質量增量劑使用,可應用於乳液底漆。該產物在幹燥的乳液漆膜中能表現出均衡的消光效果。在長油醇酸樹脂體系中可做為消光劑使用,但必須與顏料和填料一起進行分散。除瞭在粉末塗料系統中,二氧化矽消光劑可應用於所有的塗料。

二氧化矽 -危害介紹

二氧化矽粉塵的危害
二氧化矽在日常生活、生產和科研等方面有著重要的用途,但有時也會對人體造成危害。
二氧化矽的粉塵極細,比表面積達到100m2/g以上(全自動F-Sorb2400氮吸附BET比表面積測試儀),可以懸浮在空氣中,如果人長期吸入含有二氧化矽的粉塵,就會患矽肺病(因矽舊稱為矽,矽肺舊稱為矽肺)。
矽肺是一種職業病,它的發生及嚴重程度,取決於空氣中粉塵的含量和粉塵中二氧化矽的含量,以及與人的接觸時間等。長期在二氧化矽粉塵含量較高的地方,如采礦、翻砂、噴砂、制陶瓷、制耐火材料等場所工作的人易患此病。
因此,在這些粉塵較多的工作場所,因采取嚴格的勞動保護措施,采用多種技術和設備控制工作場所的粉塵含量,以保證工作人員的身體健康。

二氧化矽 -相關詞條

糖蛋白卵子瀝青視網膜蔗糖素
磷酸染色質氫氧化鈉酚酞糖精
癌細胞染色體煤油醬油冰糖
細胞分裂藍寶石石蠟免疫細胞氧化矽
精子氟裏昂幹燥劑紅糖高錳酸鉀

二氧化矽 -相關鏈接

1、http://product.cheminfo.gov.cn/B0400/B04001301.htm
2、http://scitech.people.com.cn/GB/6381270.html
3、http://knology.chinaccm.com/phrase-2006040711163400447.html
4、http://www.chemat.com.cn/chemat_Product_11245.html