Q:什么是二氧化硅?二氧化硅是什么意思?
二氧化硅又称硅石,化学式SiO2。自然界中存在有结晶二氧化硅和无定形二氧化硅两种。
结晶二氧化硅因晶体结构不同,分为石英、鳞石英和方石英三种。纯石英为无色晶体,大而透明棱柱状的石英叫水晶。若含有微量杂质的水晶带有不同颜色,有紫水晶、茶晶、墨晶等。普通的砂是细小的石英晶体,有黄砂(较多的铁杂质)和白砂(杂质少、较纯净)。二氧化硅晶体中,硅原子的4个价电子与4个氧原子形成4个共价键,硅原子位于正四面体的中心,4个氧原子位于正四面体的4个顶角上,整个晶体是一个巨型分子,SiO2是表示组成的最简式不表示单个二氧化硅分子,仅是表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个数之比。
SiO2中Si—O键的键能很高,熔点、沸点较高(熔点1723℃,沸点2230℃)。
自然界存在的硅藻土是无定形二氧化硅,是低等水生植物硅藻的遗体,为白色固体或粉末状,多孔、质轻、松软的固体,吸附性强 。
在自然界分布很广,如石英、石英砂等。白色或无色,含铁量较高的是淡黄色。密度2.2 ~2.66.熔点1670℃(鳞石英);1710℃(方石英)。沸点2230℃。不溶于水和酸(除氢氟酸),微粒时能与熔融和碱类起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅铁、型砂、单质硅等。
二氧化硅之一
化学式SiO2,又称硅石,在自然界分布很广,如石英、石英砂等。
无色或白色晶体,含铁时呈淡黄色,密度2.20~2.66g/cm3,鳞石英熔点1670℃,方石英熔点1710℃,沸点均为2230℃,不溶于水和酸(除氢氟酸外)。能与熔融的碱反应。用于制玻璃、陶器、耐火材料等。
二氧化硅之二
二氧化硅是一种坚硬难溶的固体,天然的二氧化硅分为晶体和无定形两大类;石英的主要成分是二氧化硅晶体,自然界透明的六方柱状石英晶体,就是水晶;二氧化硅是原子晶体,所以熔点很高,硬度很大;化学性质稳定,可以和碱酐、碱和某些盐发生反应,不溶于水也不和水反应。
二氧化硅的化学性质
二氧化硅的化学性质不活泼,不与水反应,也不与酸(氢氟酸除外)反应,但能与碱性氧化物或碱反应生成盐。例如:
高温
2NaOH+SiO2===Na2SiO3+H2O
CaO+SiO2===CaSiO3
二氧化硅的化学性质特点:SiO2是酸性氧化物,是硅酸的酸酐。然而SiO2与其它的酸性氧化物相比却有一些特殊的性质。
(1)酸性氧化物大都能直接跟水化合生成酸,但SiO2却不能直接跟水化合。它所对应的水化物——硅酸,只能用相应的可溶性硅酸盐跟酸反应制得(硅酸不溶于水,是一种弱酸,它的酸性比碳酸还要弱)。
(2)酸性氧化物一般不跟酸作用,但SiO2却能跟氢氟酸起反应,生成气态的四氟化硅。
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O
普通玻璃、石英玻璃的主要成分是二氧化硅。因而可用氢氟酸来腐蚀玻璃。用氢氟酸在玻璃上雕花刻字,实验室里氢氟酸不能用含二氧化硅的玻璃、陶瓷、瓷器、陶器盛放,一般可用塑料瓶。
(3)SiO2与强碱溶液反应可生成水玻璃,它是一种矿物胶,常用作粘合剂。所以实验室盛放碱溶液的试剂瓶不用玻璃塞,而用橡胶塞。
二氧化硅的用途
从硅石获得消光剂的方法很多,根据其制造工艺主要可以分为两类。一类是热液法制造,生产的二氧化硅形态相对较为松软。用硅胶制造的产品质地则较硬。经过处理后的两类产品均可制成标准的二氧化硅消光剂。处理过程是指使用有机(石蜡)或无机材料对二氧化硅表面进行一定程度的改性。与硅胶消光剂相比,处理过的二氧化硅拥有不同的粒径、粒径分布和孔隙体积。热液法消光剂在粒径和分布方面也不同。未处理与处理过的产品也有所不同。目前只有一种消光剂适应于特殊场合,该消光剂采用热解法制造,拥有很强的消光效率,且特别适用于水基涂料体系。
二氧化硅的消光效果相对较强,浓度较高时可能导致粘度升高。储存过程中有沉淀的趋势,特别是未经处理的二氧化硅。为了避免积聚,我们可以使用石蜡或热解法二氧化硅。该消光剂能够调节45、60和85方位的消光度。添加了二氧化硅消光剂的涂料可以进行罩涂。所有这些都是‘stir-in’产品。
合成的硅酸铝能部分替代二氧化钛做为一种高质量增量剂使用,可应用于乳液底漆。该产物在干燥的乳液漆膜中能表现出均衡的消光效果。在长油醇酸树脂体系中可做为消光剂使用,但必须与颜料和填料一起进行分散。除了在粉末涂料系统中,二氧化硅消光剂可应用于所有的涂料。
还可以广泛用于普通橡胶、油漆、油墨、消泡剂、牙膏、造纸、农药、食品、饲料、医药等领域。
二氧化硅粉尘的危害
二氧化硅在日常生活、生产和科研等方面有着重要的用途,但有时也会对人体造成危害。
二氧化硅的粉尘极细,比表面积达到100m2/g以上(全自动F-Sorb 2400氮吸附BET比表面积测试仪 ),可以悬浮在空气中,如果人长期吸入含有二氧化硅的粉尘,就会患硅肺病(因硅旧称为矽,硅肺旧称为矽肺)。
硅肺是一种职业病,它的发生及严重程度,取决于空气中粉尘的含量和粉尘中二氧化硅的含量,以及与人的接触时间等。长期在二氧化硅粉尘含量较高的地方,如采矿、翻砂、喷砂、制陶瓷、制耐火材料等场所工作的人易患此病。
因此,在这些粉尘较多的工作场所,因采取严格的劳动保护措施,采用多种技术和设备控制工作场所的粉尘含量,以保证工作人员的身体健康。


