Применение диоксида кремния
Вещество Е551 используют в различных сферах деятельности. Аморфный оксид применяют в качестве эмульгатора в пищевой промышленности. Встречается Е551 на этикетках зубных паст, на косметических и медицинских препаратах. В чистом виде добавка входит в состав стекла и других строительных элементов. Силиконовый компонент применяют в радиотехнике, в производстве резины, различных огнеупорных материалов, оптоволоконных кабелей, абразивов.
Диоксид кремния в косметике
Вспомогательное вещество Е551 как эмульгатор добавляют в косметические кремы, эмульсии, лосьоны и скрабы для различных видов кожи. Встречается химическое соединение под названием аэросил в пудре для лица. Компонент помогает выровнять поверхность кожи, устраняет жирный блеск, разглаживает мелкие морщины, удаляет ороговевшие клетки и очищает эпидермис.
Наибольшую пользу диоксид кремния несет для зубов. Зубные пасты содержат Е551 – безопасный абразив с хорошими отбеливающими функциями, который не навредит организму при случайном проглатывании.
Диоксид кремния в пищевой промышленности
Вспомогательное вещество Е551 высокой степени очистки добавляют в продукты питания. Полезных функций у белого порошка немало:
- Кремнезем защищает сыпучие вещества от образования нежелательных комков, от слеживания. Е551 входит в состав муки, пряных приправ, манной крупы, сахара, сухого молока, яичного порошка, соли и аналогичных добавок, небольшое количество диоксида кремния добавляют в кофе или какао.
- Белая сажа стабилизирует кислотность спиртных напитков и нейтрализует щелочные соединения. Диоксид можно встретить в составе пива, его добавляют с целью осветления напитка.
- В сухариках, чипсах, соленых орешках и прочих пивных закусках качественный эмульгатор сохраняет аромат, подчеркивает и усиливает вкус снеков.
- Е 551 придает плотную текстуру плавленым сыркам, сохраняет структуру твердого сыра, а также превращает жидкость в сыпучую массу.
Эмульгатор Е551 часто встречается в кондитерских изделиях. Его используют для обработки поверхностей различных десертов, чтобы предотвратить слипание, продлить срок годности продукта, предупредить ломкость.
Внимание! Компонент не оказывает на организм вредного воздействия, но количество Е551 в продуктах питания не должно превышать 30г/кг.
Диоксид кремния в медицине
Вещество является основой некоторых популярных лекарств. Препараты с содержанием диоксида кремния:
- Полисорб. Применяют при отравлении организма, выводит яды, удаляет болезнетворные бактерии и микроорганизмы.
- Флорасил. Добавка такого препарата к рациону человека поможет укрепить иммунитет, нормализовать обменные процессы в организме, улучшить состояние кожи, волос и ногтей.
- Силицея. Аптечный препарат, способный устранить недостаток кремния. В составе легкоусвояемая формула химического элемента.
В аптеках продается коллоидный кремнезем, полученный в промышленных условиях из двуокиси кремния. Такое вещество называется Аэросил, он применяется при острых кишечных инфекциях, при пищевых и алкогольных отравлениях, в период аллергических реакций, при эндогенных интоксикациях и гнойно-воспалительных инфекциях кожных покровов. В зависимости от тяжести заболевания врач назначает лечение. Коллоидный диоксид кремния внутрь употребляют за час до приема пищи. Препарат накладывают на раны, закрывая сухой аптечной повязкой. Иногда врачи назначают фракционные проточные промывания, при которых аптечный порошок разводят в водной взвеси.
Химическое вещество стабилизирует эмульсии и усиливает их действие. Препараты с диоксидом кремния в составе обладают противовоспалительными свойствами, хорошо распределяются по поверхности кожи, не вызывают аллергических реакций.
Вред вещества
Какое оказывает влияние диоксид кремния на организм? Ученые подтвердили, что вещество проходит через желудочно-кишечный тракт без особых изменений. После этого процесса оно выводится из организма в полной мере. Французские специалисты отмечают, что если употреблять воду с диоксидом, то можно снизить шанс развития такого заболевания, как Альцгеймер, на 10 %.
Поэтому не стоит верить ложной информации о том, что вещество плохо воздействует на организм. В качестве пищевой добавки оно имеет код E551. Если принимать его пероральным способом, то влияние диоксида кремния минимально и не приносит никакого вреда.
Кремния диоксид коллоидный вспомогательное вещество. Аэросил-Б (диоксид кремния сухой аморфный дисперсный)
Назначение: Тонкодисперсный кремнезём применяется как вспомогательное вещество, огнеупор или наполнитель в различных областях техники, в .т.ч. литейном производстве.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
Синтетический (искусственный) аморфный диоксид кремния (кремнезем) используется в различных отраслях литейной и металлургической промышленности. Благодаря коллоидной структуре и уникальным свойствам чистого кремнезема, аэросил незаменим в качестве загустителя, антипирена и огнеупорного наполнителя в продукции подвергающейся высоким температурам или химическому воздействию расплавов.
Окись кремния это. Химические свойства
Диоксид кремния SiO2 — кислотный оксид, не реагирующий с водой.
Химически стоек к действию кислот, но реагирует с плавиковой кислотой :
и газообразным фтороводородом HF:
Эти две реакции широко используют для травления стекла.
При сплавлении SiO2с щелочами и основными оксидами, а также с карбонатами активных металлов образуются силикаты — соли не имеющих постоянного состава очень слабых, нерастворимых в воде кремниевых кислот общей формулы xH2O·ySiO2(довольно часто в литературе упоминаются не кремниевые кислоты, а кремниевая кислота, хотя фактически речь при этом идет об одном и том же).
Например, может быть получен ортосиликат натрия:
метасиликат кальция:
SiO2+ СаО → СаО·SiO2,
или смешанный силикат кальция и натрия:
Следует отметить, что большинство силикатов не имеет постоянного состава. Из всех силикатов растворимы в воде только силикаты натрия и калия. Растворы этих силикатов в воде называют растворимым стеклом. Из-за гидролиза эти растворы характеризуются сильно щелочной средой. Для гидролизованных силикатов характерно образование не истинных, а коллоидных растворов. При подкислении растворов силикатов натрия или калия выпадает студенистый белый осадок гидратированных кремниевых кислот.
Главным структурным элементом как твердого диоксида кремния, так и всех силикатов выступает группа 4/2>, в которой атом кремния Si окружен тетраэдром из четырех атомов кислорода О. При этом каждый атом кислорода соединен с двумя атомами кремния. Фрагменты 4/2> могут быть связаны между собой по-разному. Среди силикатов по характеру связи в них фрагментов 4/2> выделяют островные, цепочечные, ленточные, слоистые, каркасные и другие.
Применение
Металлический кремний, как уже упоминалось, используется в качестве легирующей добавки к алюминию и используется в химической промышленности для производства силиконов. Он также используется в электронной промышленности и секторе солнечной энергетики (солнечные панели, кремниевые чипы, полупроводники). Он улучшает свойства алюминия, такие как прочность, твердость и литье. Добавление металлического кремния делает алюминиевые сплавы прочными и легкими. Сплавы металлического кремния также используются в автомобильной промышленности в качестве замены для более тяжелых деталей из чугуна. Колесные диски и блоки двигателя — это автомобильные детали, которые чаще всего отлиты из алюминия с примесью кремния. Кремниевые металлы являются ключевым сырьем для многих отраслей промышленности. Без кремния у нас не было бы компьютеров, фотовольтаических панелей и многих изделий, используемых в строительстве. Новый завод PCC Group для получения металлического кремния использует только энергию из экологически чистых геотермальных источников, которыми Исландия славится во всем мире. Благодаря этому мы можем предложить высококачественный металлический кремний с трехкратно низшими выбросами углекислого газа, чем на других заводах.
Применение диоксида кремния
Применение диоксида кремния в той или иной сфере определяется его свойствами. В пищевой сфере соединение получило популярность в роли эмульгатора, также оно обеспечивает однородность структуры производимой пищи. E551 встречается в алкогольных напитках, чипсах, сухариках, соленых орешках и прочих снеках, закусках к пиву, большом перечне приправ и специй, сладостях и кондитерских изделиях. Добавка часто содержится в кисломолочной продукции, в частности – в сырах, во всех порошкообразных продуктах питания. В спиртном вещество помогает стабилизировать показатель кислотности посредством нейтрализации избыточного количества щелочей.
Не меньшую популярность вещество получило в медицине и фармацевтике. Оно выполняет роль энтеросорбента. Добавка встречается в препаратах, предназначенных для ускорения процесса регенерации тканей и заживления ран. Диоксид кремния способен прекращать воспалительные процессы.
Если говорить о косметической сфере, диоксид кремния содержится в зубных пастах – такое его применение обусловлено способностью отбеливать зубы
Зубная эмаль при этом не разрушается, что очень важно для здоровья зубов. К тому же, при случайном проглатывании подобных зубных паст ваш организм не ощутит никакого вреда
Диоксид кремния можно встретить во многих скрабах, кремах, лосьонах и пудрах. Они помогают избавиться от жирного блеска, сделать менее заметными морщины и прочие неровности на коже.
Также именно диоксид кремния содержится в белых пакетиках, которые кладут в новую обувь для впитывания влаги.
Диоксид кремния кладут в обувь
Диоксид кремния в производстве косметических средств
Наибольшую популярность в косметической сфере вещество получило в производстве зубных паст. Им заменяют опасные для зубной эмали отбеливающие компоненты. Диоксид кремния не несет никакого вреда состоянию зубов, но при этом делает их более белыми. Вещество способно оказывать матирующий эффект, поэтому его часто используют для производства тоников и матирующих кремов. Кроме того, соединение маскирует неровности кожи: сглаживает рельеф и делает менее заметными морщины. Последним, но не менее важным свойством диоксида кремния косметологии является его способность оказывают пилингующий эффект, удаляя отмершие клетки верхнего слоя кожи.
Диоксид кремния в производстве продуктов питания
Е551 наиболее часто содержится в составе снеков и закусок к пиву. Его также вводят в состав растворимого кофе. Добавка предназначена для улучшения сыпучести продуктов: она препятствует образованию комочков и позволяет сохранить однородность. Соединение добавляют в сахар-порошок, сухие молоко и сливки, соль, муку, специи и многие другие сыпучие продукты. Добавку вводят в напитки для предотвращения образования избыточного количества пены.
Диоксид кремния в строительстве
Диоксид кремния получил широкое распространение в сфере строительства. Его вводят в состав для производства стекла для придания ему большей прочности и жесткости, используют во время производства керамики и бетона. Добавку используют в производстве ультразвуковых установок и зажигалок.
Диоксид кремния в медицине
В сочетании с водой диоксид кремния выполняет функции энтерсорбента. Его применяют для ускорения регенерации тканей, для облегчения состояния загноившихся ран. Вещество выступает в роли абсорбента, поглощающего токсины и аллергены. Оно способно устранять патогенные бактерии.
Применение диоксида кремния
Применение диоксида кремния в той или иной сфере определяется его свойствами. В пищевой сфере соединение получило популярность в роли эмульгатора, также оно обеспечивает однородность структуры производимой пищи. E551 встречается в алкогольных напитках, чипсах, сухариках, соленых орешках и прочих снеках, закусках к пиву, большом перечне приправ и специй, сладостях и кондитерских изделиях. Добавка часто содержится в кисломолочной продукции, в частности – в сырах, во всех порошкообразных продуктах питания. В спиртном вещество помогает стабилизировать показатель кислотности посредством нейтрализации избыточного количества щелочей.
Не меньшую популярность вещество получило в медицине и фармацевтике. Оно выполняет роль энтеросорбента. Добавка встречается в препаратах, предназначенных для ускорения процесса регенерации тканей и заживления ран. Диоксид кремния способен прекращать воспалительные процессы.
Если говорить о косметической сфере, диоксид кремния содержится в зубных пастах – такое его применение обусловлено способностью отбеливать зубы
Зубная эмаль при этом не разрушается, что очень важно для здоровья зубов. К тому же, при случайном проглатывании подобных зубных паст ваш организм не ощутит никакого вреда
Диоксид кремния можно встретить во многих скрабах, кремах, лосьонах и пудрах. Они помогают избавиться от жирного блеска, сделать менее заметными морщины и прочие неровности на коже.
Также именно диоксид кремния содержится в белых пакетиках, которые кладут в новую обувь для впитывания влаги.
Диоксид кремния кладут в обувь
Диоксид кремния в производстве косметических средств
Наибольшую популярность в косметической сфере вещество получило в производстве зубных паст. Им заменяют опасные для зубной эмали отбеливающие компоненты. Диоксид кремния не несет никакого вреда состоянию зубов, но при этом делает их более белыми. Вещество способно оказывать матирующий эффект, поэтому его часто используют для производства тоников и матирующих кремов. Кроме того, соединение маскирует неровности кожи: сглаживает рельеф и делает менее заметными морщины. Последним, но не менее важным свойством диоксида кремния косметологии является его способность оказывают пилингующий эффект, удаляя отмершие клетки верхнего слоя кожи.
Диоксид кремния в производстве продуктов питания
Е551 наиболее часто содержится в составе снеков и закусок к пиву. Его также вводят в состав растворимого кофе. Добавка предназначена для улучшения сыпучести продуктов: она препятствует образованию комочков и позволяет сохранить однородность. Соединение добавляют в сахар-порошок, сухие молоко и сливки, соль, муку, специи и многие другие сыпучие продукты. Добавку вводят в напитки для предотвращения образования избыточного количества пены.
Диоксид кремния в строительстве
Диоксид кремния получил широкое распространение в сфере строительства. Его вводят в состав для производства стекла для придания ему большей прочности и жесткости, используют во время производства керамики и бетона. Добавку используют в производстве ультразвуковых установок и зажигалок.
Диоксид кремния в медицине
В сочетании с водой диоксид кремния выполняет функции энтерсорбента. Его применяют для ускорения регенерации тканей, для облегчения состояния загноившихся ран. Вещество выступает в роли абсорбента, поглощающего токсины и аллергены. Оно способно устранять патогенные бактерии.
Химические реакции
Кремнезем превращается в кремний путем восстановления углеродом.
Фтор реагирует с диоксидом кремния с образованием SiF 4 и O 2, тогда как другие газообразные галогены (Cl 2 , Br 2 , I 2 ) практически не реагируют.
Большинство форм диоксида кремния (за исключением стишовита , который не реагирует в какой-либо значительной степени) подвергаются воздействию плавиковой кислоты (HF) с образованием гексафторкремниевой кислоты :
- SiO2+6HF⟶ЧАС2SiF6+2ЧАС2О{\ Displaystyle {\ ce {SiO2 + 6 HF -> H2SiF6 + 2 H2O}}}
HF используется для удаления или формирования рисунка диоксида кремния в полупроводниковой промышленности.
В нормальных условиях кремний не реагирует с большинством кислот, но растворяется плавиковой кислотой.
- Si(s)+6HF(водный)⟶SiF62-(водный)+2ЧАС+(водный)+2ЧАС2(грамм){\ Displaystyle {\ ce {Si (s) + 6HF (водн.) -> ^ {2 -} (водн.) + 2H + (водн.) + 2H2 (g)}}}
Кремний подвергается воздействию оснований, таких как водный гидроксид натрия, с образованием силикатов.
- Si(s)+4NaOH(водный)⟶SiO44-(водный)+4Na+(водный)+2ЧАС2(грамм){\ Displaystyle {\ ce {Si (s) + 4NaOH (водн.) -> ^ {4 -} (водн.) + 4Na + (водн.) + 2H2 (g)}}}
Диоксид кремния действует как , способная реагировать с основаниями при определенных условиях. Поскольку негидратированный диоксид кремния не содержит водорода, он не может действовать непосредственно как кислота Бренстеда – Лоури . Хотя диоксид кремния плохо растворяется в воде при низком или нейтральном pH (обычно от 2 × 10 -4 M для кварца до 10 -3 M для скрытокристаллического халцедона ), сильные основания реагируют со стеклом и легко растворяют его. Следовательно, прочные основы необходимо хранить в пластиковых бутылках, чтобы избежать заклинивания крышки бутылки, сохранить целостность получателя и избежать нежелательного загрязнения силикатными анионами.
Диоксид кремния растворяется в горячей концентрированной щелочи или плавленом гидроксиде, как описано в этом идеализированном уравнении:
- SiO2+2NaOH⟶Na2SiO3+ЧАС2О{\ displaystyle {\ ce {SiO2 + 2 NaOH -> Na2SiO3 + H2O}}}
Диоксид кремния нейтрализует основные оксиды металлов (например , натрия оксид , оксид калия , свинца (II) , оксид , оксид цинка , или смеси оксидов, образуя силикаты и стекла в качестве связей Si-O-Si в кремнеземе разбиты последовательно). Например, реакция оксида натрия и SiO 2 может дать ортосиликат натрия, силикат натрия и стекла, в зависимости от пропорций реагентов:
- 2Na2О+SiO2⟶Na4SiO4;{\ Displaystyle {\ ce {2 Na2O + SiO2 -> Na4SiO4;}}}
- Na2О+SiO2⟶Na2SiO3;{\ Displaystyle {\ ce {Na2O + SiO2 -> Na2SiO3;}}}
- (0,25-0,8){\ displaystyle (0,25–0,8)} Na2О+SiO2⟶стакан{\ displaystyle {\ ce {Na2O + SiO2 -> стекло}}}.
Примеры таких стекол имеют коммерческое значение, например натриево-известковое стекло , боросиликатное стекло , свинцовое стекло . В этих стеклах кремнезем называют формирователем сетки или формирователем решетки. Реакция также используется в доменных печах для удаления примесей песка из руды путем нейтрализации оксидом кальция с образованием силикатно-кальциевого шлака .
Связка оптических волокон из диоксида кремния высокой чистоты
Кремний вступает в реакцию диоксида в нагретом с обратным холодильником при диазоте с этиленгликолем и щелочным металлом , основанием для получения высокого реакционной способности , силикаты , которые обеспечивают доступ к широкому спектру новых соединений кремния. Силикаты практически не растворимы во всех полярных растворителях, кроме метанола .
Диоксид кремния реагирует с элементарным кремнием при высоких температурах с образованием SiO:
- SiO2+Si⟶2SiO{\ displaystyle {\ ce {SiO2 + Si -> 2 SiO}}}
Растворимость воды
Растворимость диоксида кремния в воде сильно зависит от его кристаллической формы и в три-четыре раза выше для кремнезема, чем для кварца; в зависимости от температуры он составляет около 340 ° C. Это свойство используется для выращивания монокристаллов кварца в гидротермальном процессе, когда природный кварц растворяется в перегретой воде в сосуде высокого давления, который более холоден наверху. Кристаллы весом 0,5–1 кг можно вырастить за 1–2 месяца. Эти кристаллы являются источником очень чистого кварца для использования в электронных устройствах.
Влияние диоксида кремния на организм человека
Диоксид кремния не оказывает негативного влияния на организм человека – это было доказано рядом исследований, проведенных специалистами из разных точек мира. Ведущие технологи подтвердили факт того, что применение вещества не ограничено и не способно нанести вред организму. Добавление диоксида кремния в продукты питания и медикаменты разрешено во всех странах мира. Существует только одно условие: объем добавки не должен превышать максимально допустимое количество, а именно – 30 грамм на 1 килограмм готового продукта.
Польза диоксида кремния неоднозначна. Употреблять его в слишком больших объемах не рекомендуется. Опасность добавка E551 может нести при следующих условиях:
- контакт с веществом происходит в цехе, где производится его расфасовка;
- вы вдохнули большой объем порошка. При попадании в дыхательные пути частички порошка могут провоцировать разные заболевания.
Ученые выдвигают предположения относительно того, что диоксид кремния способен оказывать положительное воздействие на здоровье человека. Так, вещество снижает возможность появления деменции в пожилом возрасте. В медикаменты соединение вводят в качестве сорбента, выводящего из организма все вредные вещества.
Вред диоксида кремния
Ученые подтвердили, что диоксид кремния, попадая в организм, не задерживается там долго и легко выводится естественным путем. Любая информация о вреде добавки не правдива – при употреблении соединения в составе продукта питания, вы не ощутите никакого вреда.
Диоксид кремния как естественное соединение присутствует в составе крови человека. Вред вещество может нанести только при попадании в дыхательные пути, поэтому работать с порошком нужно в защитной экипировке. Мелкие кристаллики порошка могут спровоцировать развитие воспалительных процессов, который впоследствии перетекут в более серьезные заболевания.
Польза от диоксида кремния
Ученые доказали, что диоксид кремния оказывает положительное влияние на состояние здоровья человека. Вещество предотвращает возникновение и развитие атеросклероза и укрепляет сосуды. Кремний, разведенный в воде, способен выводить шлаки из человеческого организма и обладает высокими антибактериальными свойствами.
Также существует теория о том, что добавка способна предотвращать развитие деменции в пожилом возрасте. Однако, данная информация все еще не доказана.
Показания и противопоказания к применению диоксида кремния
Состав
Структурный мотив, обнаруженный в α-кварце, но также обнаруженный почти во всех формах диоксида кремния.
Типовая установка для диоксида кремния низкого давления
Связь между показателем преломления и плотностью для некоторых форм SiO 2
SiO 2 имеет ряд различных кристаллических форм , но они почти всегда имеют одинаковую локальную структуру вокруг Si и O. В α-кварце длина связи Si-O составляет 161 пм, тогда как в α-тридимите она находится в диапазоне 154–15 см. 171 вечера. Угол Si-O-Si также варьируется от низкого значения 140 ° в α-тридимите до 180 ° в β-тридимите. В α-кварце угол Si-O-Si составляет 144 °.
- Полиморфизм
Альфа-кварц — это стабильная форма твердого SiO 2 при комнатной температуре. Высокотемпературные минералы, кристобалит и тридимит , имеют как более низкие плотности, так и показатели преломления, чем кварц. Превращение α-кварца в бета-кварц происходит скачкообразно при 573 ° C. Поскольку преобразование сопровождается значительным изменением объема, оно может легко вызвать разрушение керамики или горных пород, выходящих за этот температурный предел. Однако минералы высокого давления — сейфертит , стишовит и коэсит — имеют более высокие плотности и показатели преломления, чем кварц. Стишовит имеет структуру, подобную рутилу, в которой кремний является 6-координатным. Плотность стишовита составляет 4,287 г / см 3 , что сопоставимо с α-кварцем, самой плотной из форм низкого давления, который имеет плотность 2,648 г / см 3 . Разницу в плотности можно приписать увеличению координации, поскольку шесть самых коротких длин связей Si-O в стишовите (четыре длины связи Si-O 176 пм и две другие 181 пм) больше, чем длина связи Si-O ( 161 пм) в α-кварце. Изменение координации увеличивает ионность связи Si-O
Что еще более важно, любые отклонения от этих стандартных параметров представляют собой микроструктурные различия или вариации, которые представляют собой подход к аморфному , стекловидному или стекловидному телу.
Диоксид кремния фожазит , другой полиморф, получают деалюминированием сверхстабильного цеолита Y с низким содержанием натрия при комбинированной кислотной и термической обработке. Полученный продукт содержит более 99% кремнезема, имеет высокую кристалличность и удельную поверхность (более 800 м 2 / г). Фожазит-кремнезем имеет очень высокую термическую и кислотную стабильность. Например, он сохраняет высокую степень дальнего молекулярного порядка или кристалличности даже после кипячения в концентрированной соляной кислоте .
- Расплавленный SiO 2
Расплавленный кремнезем проявляет несколько специфических физических характеристик, аналогичных наблюдаемым в жидкой воде : отрицательное температурное расширение, максимум плотности при температурах ~ 5000 ° C и минимум теплоемкости. Его плотность снижается с 2,08 г / см 3 при 1950 ° C до 2,03 г / см 3 при 2200 ° C.
- Молекулярный SiO 2
Молекулярный SiO 2 имеет линейную структуру, подобную CO.2. Он был получен путем объединения оксида кремния (SiO) с кислородом в матрице аргона . Димерный диоксид кремния (SiO 2 ) 2 был получен реакцией O 2 с матричным изолированным димерным монооксидом кремния (Si 2 O 2 ). В димерном диоксиде кремния есть два атома кислорода, соединяющие атомы кремния с углом Si-O-Si 94 ° и длиной связи 164,6 пм, а длина концевой связи Si-O составляет 150,2 пм. Длина связи Si-O составляет 148,3 пм, что сопоставимо с длиной 161 пм в α-кварце. Энергия связи оценивается в 621,7 кДж / моль.
