Oxid křemičitý

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Oxid křemičitý
Towering Sand Dunes.jpg
Obecné
Systematický název Oxid křemičitý
Triviální název křemen, křemenný písek, silika
Latinský název Oxidum silicii
Anglický název Silicon dioxide
Německý název Siliciumdioxid
Sumární vzorec SiO2
Vzhled bílá práškovitá nebo krystalická látka
Identifikace
SMILES O=[Si]=O
InChI 1S/O2Si/c1-3-2
Číslo RTECS VV7565000
Vlastnosti
Molární hmotnost 60,085 g/mol
Teplota změny krystalové modifikace 10,5 °C (křemen, α → β)
Teplota skelného přechodu 1 150 °C (přibližně, amorfní)
Hustota 2,33 g/cm³ (kristobalit)
2,651 g/cm³ (křemen, 0 °C)
2,648 g/cm³ (křemen, 20 °C)
2,264 g/cm³ (tridymit)
2,2 g/cm³ (amorfní, 20 °C)
Index lomu kristobalit
n= 1,487
nDm= 1,484
křemen (20 °C)
n= 1,544 220 2
nDm= 1,553 32
tridymit
nDa= 1,475
nDb= 1,476
nDc= 1,478
amorfní (20 °C)
nD= 1,458 86
Tvrdost 6,5 (kristobalit)
7 (křemen)
7 (tridymit)
Rozpustnost ve vodě 0,016 g/100 ml (křemen)
Relativní permitivita εr 3,75 (amorfní, 20 °C)
Součinitel tepelné vodivosti křemen
5,88 W/(m*K) (38 °C, hrana a)
11,06 W/(m*K) (38 °C, hrana c)
5,19 W/(m*K) (93 °C, hrana a)
9,34 W/(m*K) (93 °C, hrana c)
4,50 W/(m*K) (149 °C, hrana a)
8,99 W/(m*K) (149 °C, hrana c)
amorfní
0,84 W/(m*K) (-150 °C)
1,05 W/(m*K) (-100 °C)
1,21 W/(m*K) (-50 °C)
1,32 W/(m*K) (0 °C)
1,34 W/(m*K) (18 °C)
1,41 W/(m*K) (50 °C)
1,48 W/(m*K) (100 °C)
Součinitel délkové roztažnosti 5,5•10-7 K-1 (amorfní)
Měrný elektrický odpor 1015 - 1018 Ώm (amorfní)
Struktura
Krystalová struktura čtverečná (α-kristobalit)
krychlová (β-kristobalit)
šesterečná (α-křemen)
šesterečná (β-křemen)
jednoklonná (α-tridymit)
kosočtverečná (α'-tridymit)
šesterečná (β-tridymit)
amorfní
Hrana krystalové mřížky α-kristobalit (při 30 °C)
a= 491,36 pm; c= 692,62 pm
β-kristobalit (při 405 °C)
a= 713,82 pm
α-křemen (při 25 °C)
a= 491,36 pm; c= 540,51 pm
β-křemen (při 575 °C)
a= 499,9 pm; c= 545,92 pm
α-tridymit (při 20 °C)
a= 1 854 pm; b= 501 pm; c= 2 579 pm; β= 117° 40´
α'-tridymit (při 220 °C)
a= 874 pm; b= 504 pm; c= 824 pm
β-tridymit (při 405 °C)
a= 504,63 pm; c= 825,63 pm
Tvar molekuly tetraedr
Termodynamické vlastnosti
Standardní slučovací entalpie ΔHf° -909,91 kJ/mol (kristobalit)
-911,38 kJ/mol (křemen)
-909,49 kJ/mol (tridymit)
-903,92 kJ/mol (amorfní)
Entalpie tání ΔHt 128 J/g (kristobalit)
142 J/g (křemen)
Standardní molární entropie S° 42,7 JK-1mol-1 (kristobalit)
41,85 JK-1mol-1 (křemen)
43,5 JK-1mol-1 (tridymit)
46,9 JK-1mol-1 (amorfní)
Standardní slučovací Gibbsova energie ΔGf° -855,87 kJ/mol (kristobalit)
-857,08 kJ/mol (křemen)
-855,70 kJ/mol (tridymit)
-851,14 kJ/mol (amorfní)
Izobarické měrné teplo cp 0,735 7 JK-1g-1 (kristobalit)
0,739 9 JK-1g-1 (křemen)
0,742 7 JK-1g-1 (tridymit)
0,738 JK-1g-1 (amorfní)
Bezpečnost
R-věty žádné nejsou
S-věty S22
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
0
0
Teplota vznícení nehořlavý
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky
SI a STP (25 °C, 100 kPa).

Oxid křemičitý (SiO2) tvoří nejméně 22 fází a dvanáct polymorfních forem. Díky této rozmanitosti a velkému praktickému významu patří tento oxid mezi nejstudovanější látky.

Výskyt[editovat | editovat zdroj]

V přírodě jej nacházíme nejčastěji ve formě α-křemene, který je součástí např. žuly a pískovce. Modifikace oxidu křemičitého se převážně skládají z tetraedrů SiO4, které jsou propojeny přes vrchol. V termodynamicky nejstabilnější formě (za laboratorní teploty) - α-křemenu - tvoří tyto tetraedry vzájemně spojené šroubovice.

přechody mezi nejběžnějšími krystalickými modifikacemi SiO2

Chemické vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

Oxid křemičitý je velmi odolný vůči kyselinám, s výjimkou kyseliny fluorovodíkové,se kterou reaguje takto: SiO2 + 4 HF → SiF4 + 2 H2O Horké koncentrované alkalické hydroxidy jej pomalu rozpouštějí za vzniku alkalických křemičitanů, v taveninách je tento proces podstatně rychlejší. Za zvýšené teploty (nad 1000 °C) reaguje i s vodíkem a uhlíkem. S fluorem reaguje za vzniku fluoridu křemičitého a kyslíku.

Reakce s oxidy kovů a polokovů jsou velmi významné ve sklářském a keramickém průmyslu.

Využití[editovat | editovat zdroj]

křišťál - krystalický oxid křemičitý
minerál ametyst

V průmyslu se používá převážně α-křemen, křemenné sklo, silikagel, kouřový křemen a diatomit.

Piezoelektrických vlastností křemene se využívá v krystalových oscilátorech a filtrech v převodnících a snímačích. Protože se v přírodě nenachází dostatečně čistý křemen, musí se připravovat hydrotermálními metodami.

Oxid křemičitý také dále najdeme v čisté podobě v jádru optických kabelů.

Křemenné sklo je výjimečně odolné vůči teplotním šokům a má velmi malou hodnotu koeficientu tepelné roztažnosti. Ale na rozdíl od běžného skla má vysokou teplotu měknutí, což ztěžuje jeho zpracování. Používá se jako kvalitní laboratorní sklo (např. pro kyvety pro UV a VIS spektrometrii).

Silikagel se díky vysokému povrchu používá jako sušidlo, sorbent, nosič katalyzátorů atd.

V potravinářství se používá pod označením E 551.

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • VOHLÍDAL, Jiří; ŠTULÍK, Karel; JULÁK, Alois. Chemické a analytické tabulky. 1. vyd. Praha : Grada Publishing, 1999. ISBN 80-7169-855-5.