Дыяксід крэмнію. Распаўсюджванне ў прыродзе, шляхі атрымання, выкарыстанне

Дыяксід крэмнія (хімічная формула: SiO2, кремнезем) - гэта бясколернае крышталічнае, стеклообразное або аморфнае рэчыва. Гэты мінерал ў выглядзе кварцавага пяску шырока ўжываюць у будаўніцтве, у вытворчасці хімічнай прадукцыі і радыётэхнікі, у авіяцыйным будаўніцтве і многіх іншых галінах.

Распаўсюджванне кремнезема ў прыродзе

Дыяксід крэмнія змяшчаецца ў зямной кары ў выглядзе сумесяў з некаторымі іншымі мінераламі (іх называюць граніты) і ў выглядзе сілікатаў, уваходзіць у склад горных парод. Найбольш распаўсюджаны ў прыродзе мінерал - кварц, нашмат радзей сустракаюцца Крыстабаля, халцэдоны, тридимит, апалы, лешательерит (кварцавае шкло). Дробныя крышталі кварца ўтвараюць так званы «жыльных» кварц. Пры паступовым разбурэнні горных парод утвараюцца кварцавыя пяскі, якія, такім шчыльным, прыводзяць да з'яўлення кварцытаў і пяшчанікаў.

Горны крышталь - гэта найбольш чысты кварц, бескаляровы. Яго крышталі могуць важыць дзясяткі тон і дасягаць даўжыні ў некалькі метраў. Таксама кварц можа быць афарбаваны рознымі прымешкамі ў фіялетавы колер (аметыст), жоўты (Цытрыны), чорны (Марыёны), дымчаты (раухтопаз). У прыродзе сустракаюцца і скрытокристаллические формы кварца: гэта чырвона-ружовы сердалік, зялёна-яблычны хрызапраз, сіняваты сапфір, тонка-афарбаваная яшма, анікс і агаты пясчаныя, Рагавік і крамені.

Унікальны «высакародны» апаў, які складаецца з коллоідных аднародных часціц дыяметрам прыкладна 0,2 мкм. Гэтыя часціцы шчыльна спакаваныя ў спарадкаваныя агламераты, вады ў іх утрымліваецца менш за адзін працэнт (у большасці апалаў - каля сямі адсоткаў). Прыродныя радовішча дыяксіду крэмнія могуць таксама ўтвараць дыятаміт, трепел. З гэтага мінерала пабудаваныя панцыры дыатамавая багавіння, шкілеты некаторых губак. Ён уваходзіць у склад сцеблаў раслін - такіх, як трыснёг, хвошч, бамбук.

Як атрымліваюць дыяксід крэмнія?

Сінтэтычны SiO2 можна атрымаць:

- шляхам ўздзеяння салянай (HCl) або сернай (H2SO4) кіслот на сілікаты натрыю, радзей - на іншыя растваральныя сілікаты (гэты спосаб з'яўляецца асноўным у развітых краінах);

- выкарыстоўваючы крэмнія дыяксід калоіднай (шляхам яго замарожвання або каагуляцыі пад дзеяннем іёнаў F-, Na +);

- шляхам гідролізу фторыстага крэмнія SiF4, четыреххлористого крэмнія SiCl4, тетраэтоксисилана (C2H5O) 4Si, цвёрдага десублимата (NH4) 2SiF6 ў газавай форме, а таксама ў водна-аміячных і водных растворах (часам з даданнем арганічных падстаў або этанолу).

Дыяксід крэмнія аморфны атрымліваюць:

- з диатомита і трэпелу;

- гартаванні рысавай шалупіны;

- размалыванием плаўленага кварцавага пяску.

Бязводныя парашкі кремнезема атрымліваюць:

- выкарыстоўваючы хімічнае асаджэнне з газавай фазы;

- шляхам гідролізу і акіслення пароў складаных эфіраў пирогенного кремнезема і фторыстага крэмнія;

- шляхам спальвання пароў четыреххлористого крэмнія SiCl4 ў сумесі О2 і Н2.

Як выкарыстоўваюць дыяксід крэмнія?

- кремнезем прыродны выкарыстоўваюць у вытворчасці вырабаў з фарфору, бетону, абразіваў, цэглы сілікатнай, керамікі, фаянса, Дзінас, сілікатных шклоў;

- кремнезем сінтэтычны ( «сажу белую») выкарыстоўваюць у якасці напаўняльніка ў вытворчасці гум;

- монакрышталі кварца знайшлі прымяненне ў радыётэхніцы (фільтры, стабілізатары частоты п'езаэлектрычныя, рэзанатары), у акустоэлектронике і акустооптике, у ювелірнай справе, у аптычным прыборабудаванні;

- горны крышталь і сінтэтычны дыяксід крэмнія выкарыстоўваюцца як сыравіна для вытворчасці кварцавага шкла, монакрышталяў кварца, кварцавых валокнаў і керамікі. У сваю чаргу, кераміку і кварцавае шкло ўжываюць у авіяцыйнай прамысловасці, оптыцы, электроніцы і іншых галінах. Кварцавую тканіна выкарыстоўваюць як матэрыял, які ўтрымлівае цяпло, а кварцавыя валакна - для стварэння валаконна-аптычных сістэм перадачы інфармацыі і ліній сувязі.