Силицијум-диоксид
Силицијум-диоксид (SiO2) је мрежни ковалентни оксид. Својства потичу од састава, веза, геометрије и понашања честица у чистој супстанци или раствору.
Основни подаци
Шта показује формула
Једна формулна јединица SiO2 садржи 1 × силицијум (Si), 2 × кисеоник (O). Из релативних атомских маса добија се моларна маса приближно 60.083 g/mol. Индекси означавају број атома; сами не одређују набој, геометрију или оксидационо стање.
Масени удели елемената
По маси највећи допринос даје кисеоник (O, 53.3 %). Масени удео зависи и од броја атома и од релативних атомских маса, па се не може закључити само из индекса у формули.
| Елементи у формули | # | % m/m |
|---|---|---|
| силицијум (Si) | 1 | 46.7 % |
| кисеоник (O) | 2 | 53.3 % |
Грађа и хемијске везе
Уобичајени чврсти силицијум-диоксид није састављен од засебних линеарних молекула O=Si=O. У кварцу и многим другим облицима сваки силицијум је тетраедарски повезан са четири кисеоника, а кисеонични атоми повезују суседне центре Si и граде пространу ковалентну мрежу.
При тумачењу грађе треба разликовати везе унутар честице од сила између честица. Поларност везе, облик молекула, делокализација електрона или мрежна структура различитим механизмима одређују растворљивост, фазне прелазе и реактивност.
R3 прикази
Хемијско понашање
Јака мрежа Si–O веза објашњава високу топлотну постојаност и малу реактивност према многим реагенсима. Силицијум-диоксид ипак реагује, на пример, са флуороводоничном киселином, а у одговарајућим условима и са јаким базама, при чему настају флуоросиликатне или силикатне врсте.
Бројчана својства имају смисла само уз наведене услове. Температура, притисак, чистоћа и састав смеше могу мењати агрегатно стање, густину, растворљивост и брзину реакције. Код испарљивих супстанци важна је концентрација пара, а код чврстих кристална форма и величина честица.
Раствори, равнотеже и услови
У раствору или гасној смеши не мора да преовлађује исти облик као у чистој супстанци. Хидратација, асоцијација, димеризација или реакција са растварачем могу променити стварну расподелу хемијских врста.
При поређењу података треба навести средину и концентрацију. Иста сумарна формула не говори да ли постоје одвојени молекули, пространа мрежа, хидратисани облик или равнотежна смеша више врста.
Примена и значај
Силицијум-диоксид је основа кварца, стакла и многих керамичких материјала.
Примена супстанце произлази из комбинације реактивности, поларности, испарљивости, механичких својстава или способности стварања других материјала. Корисна особина у контролисаном процесу може при неконтролисаној изложености постати извор ризика.
Безбедност и правилан контекст
Фина респирабилна прашина кристалног SiO₂ представља озбиљан инхалациони ризик, што је различито од контакта са компактним стаклом.
Безбедносни профил зависи од дозе, концентрације, агрегатног стања и пута излагања. Код гасова и испарљивих течности кључна је вентилација, а код прашине и величина честица. Сам хемијски назив зато није довољан за процену ризика.
Важно поређење
Поређење са CO₂ показује разлику између молекулског оксида и тродимензионалне мреже.
Поређење сродних једињења показује да мала промена функционалне групе, оксидационог стања или просторне грађе може снажно променити поларност, реактивност, токсичност и примену.