استخدامات السيليكا
ثنائي أكسيد السيليكون المعروف أيضا باسم السيليكا، أو حمض السيليك هو أكسيد السيليكون المعروف بقساوته منذ العصور القديمة. يوجد السيليكا في الطبيعة في الرمل والكوارتز، وفي جدران خلايا الدياتوم أو الدياتوم المشطور (diatoms). وهو مكون أساسي في معظم أنواع الزجاج والمواد مثل الخرسانة. وتعتبر السيليكا من أكثر المعادن وفرة في القشرة الأرضية.
البنية والخصائص
رمال السيلكا (رمال كوارتز) وهي صخور رملية بيضاء نقية تحتوي على نسبة عالية من السيلكا، التي تتكون بشكل رئيس من حبيبات معدن الكوارتز وتحتوي على كمية قليلة من الشوائب والمعادن الثقيلة، في حين يطلق مصطلح الرمل الزجاجي على رمال السيلكا (الكوارتز) التي لها مواصفات فيزيائية وكيماوية تتناسب مع صناعة الزجاج.
تعتبر السيليكا المكون الرئيسي للرمل . السيليكا هي واحدة من أكثر مجموعات المواد تعقيدًا ووفرة ، حيث توجد كمركب للعديد من المعادن وكمنتج اصطناعي. تشمل الأمثلة البارزة الكوارتز المنصهر ، والسيليكا المدخنة ، وهلام السيليكا ، والأيروجيل. يتم استخدامه في المواد الإنشائية ، والإلكترونيات الدقيقة (كعازل كهربائي) ، وكمكونات في الصناعات الغذائية والدوائية.
شراء السيليكا من إيران: أنقر هنا
الاستخدامات
الاستخدام الهيكلي
يحدث حوالي 95٪ من الاستخدام التجاري لثاني أكسيد السيليكون (الرمل) في صناعة البناء ، على سبيل المثال لإنتاج الخرسانة ( الخرسانة الأسمنتية البورتلاندية ). [19]
كانت بعض رواسب رمال السيليكا ، ذات الحجم والشكل المرغوب فيه للجسيمات والطين المرغوب فيه ومحتويات معدنية أخرى ، مهمة لصب الرمل للمنتجات المعدنية. [24] تسمح درجة انصهار السيليكا العالية باستخدامها في تطبيقات مثل صب الحديد. يستخدم صب الرمل الحديث أحيانًا معادن أخرى لأسباب أخرى.
يستخدم السيليكا البلورية في التكسير الهيدروليكي من التشكيلات التي تحتوي على النفط ضيق و الغاز الصخري . [25]
مقدمة للزجاج والسيليكون
السيليكا هي المكون الأساسي في إنتاج معظم الزجاج . كما تذوب المعادن الأخرى مع السيليكا ، فإن مبدأ انصهار نقطة التجمد يقلل من درجة انصهار الخليط ويزيد السيولة. و التحول الزجاجي درجة حرارة النقي شافي 2 حوالي 1475 K. [26] عندما ثاني أكسيد السيليكون المنصهر شافي 2 يتم تبريده بسرعة، فإنه لا يتبلور، ولكن يتصلب كما الزجاج. لهذا السبب ، تحتوي معظم مواد التزجيج الخزفية على السيليكا كمكون رئيسي.
تشبه الهندسة الهيكلية للسيليكون والأكسجين في الزجاج تلك الموجودة في الكوارتز ومعظم الأشكال البلورية الأخرى للسيليكون والأكسجين مع السيليكون المحاطة برباعي الأسطح المنتظم لمراكز الأكسجين. ينشأ الاختلاف بين الأشكال الزجاجية والبلورية من اتصال الوحدات الرباعية السطوح: على الرغم من عدم وجود دورية طويلة المدى في ترتيب الشبكة الزجاجية ، إلا أنه لا يزال على نطاقات طولية تتجاوز طول رابطة SiO. أحد الأمثلة على هذا الترتيب هو تفضيل تشكيل حلقات من 6 تتراهيدرا. [27]
غالبية الألياف الضوئية لل اتصالات السلكية واللاسلكية مصنوعة أيضا من السيليكا. وهو المادة الخام الأساسية للعديد من السيراميك مثل خزف ، الحجري ، و الخزف .
يستخدم ثاني أكسيد السيليكون لإنتاج عنصر السيليكون . تتضمن العملية اختزالًا للحرارة الكربونية في فرن القوس الكهربائي : [28]
{\displaystyle {\ce {SiO2 + 2 C -> Si + 2 CO}}}
مدخنة السيليكا
السيليكا غاضبا ، المعروف أيضا باسم السيليكا بالبيروجينات، تعده حرق SICL 4 في لهب الهيدروجين الغني بالأكسجين لإنتاج “الدخان” من شافي 2 . [10]
{\displaystyle {\ce {SiCl4 + 2 H2 + O2 -> SiO2 + 4 HCl}}}
يمكن أيضًا إنتاجه عن طريق تبخير رمل الكوارتز في قوس كهربائي 3000 درجة مئوية. ينتج عن كلتا العمليتين قطرات مجهرية من السيليكا غير المتبلورة مدمجة في جسيمات ثانوية متفرعة ، تشبه السلسلة ، ثلاثية الأبعاد والتي تتكتل بعد ذلك إلى جزيئات من الدرجة الثالثة ، مسحوق أبيض بكثافة كتلة منخفضة للغاية (0.03 – .15 جم / سم 3 ) وبالتالي مساحة سطح عالية . [29] تعمل الجسيمات كعامل تغليظ متغير الانسيابية ، أو كعامل مضاد للتكتل ، ويمكن معالجتها لجعلها محبة للماء أو كارهة للماء لتطبيقات الماء أو السوائل العضوية
دخان السيليكا عبارة عن مسحوق متناهي الصغر يتم جمعه كمنتج ثانوي لإنتاج السليكون وسبائك الحديدوزيليكون . يتكون من جسيمات كروية غير متبلورة (غير بلورية) يبلغ متوسط قطرها الجسيمي 150 نانومتر ، دون تفرع المنتج الحراري. الاستخدام الرئيسي هو كمادة البوزولانية للخرسانة عالية الأداء.
التطبيقات الغذائية ومستحضرات التجميل والصيدلانية
السيليكا ، سواء كانت غروانية أو مترسبة أو مدخنة ، هي مادة مضافة شائعة في إنتاج الغذاء. يتم استخدامه بشكل أساسي كعامل تدفق أو مضاد للتكتل في الأطعمة البودرة مثل البهارات ومبيض القهوة غير الألبان ، أو المساحيق التي يتم تشكيلها في أقراص صيدلانية. [29] يمكن أن يمتص الماء في تطبيقات استرطابية . تُستخدم السيليكا الغروية كعامل تغريم للنبيذ والبيرة والعصير ، برقم E551 المرجعي .
