Silicijev dioksid
Silicijev dioksid (SiO2) je mrežasti kovalentni oksid. Svojstva proizlaze iz sastava, veza, geometrije i ponašanja čestica u čistoj tvari ili otopini.
Osnovni podaci
Što govori formula
Jedna formulna jedinka SiO2 sadrži 1 × silicij (Si), 2 × kisik (O). Iz relativnih atomskih masa dobiva se molarna masa približno 60.083 g/mol. Indeksi označuju broj atoma; sami ne određuju naboje, geometriju ni oksidacijska stanja.
Maseni udjeli elemenata
Po masi najveći doprinos daje kisik (O, 53.3 %). Maseni udio ovisi i o broju atoma i o relativnim atomskim masama, pa se ne može zaključiti samo iz indeksa u formuli.
| Elementi u formuli | # | % m/m |
|---|---|---|
| silicij (Si) | 1 | 46.7 % |
| kisik (O) | 2 | 53.3 % |
Građa i kemijske veze
Uobičajeni čvrsti SiO₂ nije građen od zasebnih linearnih molekula. Silicij je u mnogim oblicima tetraedarski okružen s četiri kisika u prostranoj kovalentnoj mreži; kvarc je kristalni oblik te mreže.
Pri tumačenju građe treba razlikovati veze unutar čestice od sila među česticama. Polarnost veze, oblik molekule, delokalizacija elektrona ili mrežasta struktura na različite načine određuju topljivost, fazne prijelaze i reaktivnost.
R3 prikazi
Kemijsko ponašanje
Snažna mreža Si–O objašnjava visoku toplinsku postojanost i slabu reaktivnost. SiO₂ ipak reagira s fluorovodičnom kiselinom i u odgovarajućim uvjetima s jakim bazama, pri čemu nastaju silikati.
Brojčana svojstva imaju smisla samo uz navedene uvjete. Temperatura, tlak, čistoća i sastav smjese mogu mijenjati agregatno stanje, gustoću, topljivost i brzinu reakcije. Kod hlapljivih tvari važna je i koncentracija para, a kod čvrstih kristalni oblik i veličina čestica.
Otopine, ravnoteže i uvjeti
U otopini ili plinskoj smjesi ne mora prevladavati isti oblik kao u čistoj tvari. Hidratacija, asocijacija, dimerizacija ili reakcija s otapalom mogu promijeniti stvarnu raspodjelu kemijskih vrsta.
Pri usporedbi podataka zato treba navesti medij i koncentraciju. Ista sumarna formula ne govori jesu li prisutne odvojene molekule, opsežna mreža, hidratizirani oblik ili ravnotežna smjesa više vrsta.
Primjena i značenje
Osnova je kvarca, stakla i brojnih keramika.
Primjena tvari proizlazi iz kombinacije reaktivnosti, polarnosti, hlapljivosti, mehaničkih svojstava ili sposobnosti stvaranja drugih materijala. Korisno svojstvo u kontroliranom procesu može pri nekontroliranom izlaganju postati izvor rizika.
Sigurnost i pravilan kontekst
Fina respirabilna prašina kristalnog SiO₂ ozbiljan je inhalacijski rizik; CO₂ je za razliku od njega molekulski oksid.
Sigurnosni profil ovisi o dozi, koncentraciji, agregatnom stanju i putu izlaganja. Kod plinova i hlapljivih tekućina ključno je prozračivanje, a kod prašina i veličina čestica. Sam kemijski naziv zato nije dovoljan za procjenu rizika.
Važna usporedba
Usporedba srodnih spojeva pokazuje da mala promjena funkcionalne skupine, oksidacijskog stanja ili prostorne građe može snažno promijeniti polarnost, reaktivnost, toksičnost i primjenu.