Химические реакции в аналитической химии. Задачи изучения дисциплины: развитие коммуникативных и социокультурных способностей и качеств; овладение умениями и навыками самосовершенствования

Аморфный кременезем может быть подразделен на три типа:

1. Кварцевое стекло, изготовленное плавлением кварца (а также высокотемпературным гидролизом тетрахлоида кремния или окислением его в низкотемпературной плазме).

2. Кремнезем М – аморфный кремнезем, получаемый при облучении быстрыми нейтронами аморфных или кристаллических разновидностей кремнезема. При этом плотность исходного аморфного кремнезема повышается, а кристаллического – понижается. Кремнезем М термически нестабилен и переходит в кварц при 930С в течение 16 часов. Его плотность – 2260 кг/м 3 (у кварцевого стекла – 2200).

3. Мироаморфный кремнезем, включающий золи, гели, порошки и пористые стекла, которые состоят в основном из первичных частиц размером менее одного микрометра или с величиной удельной поверхности более 3 м 2 /г.

Микроаморфный кремнезем, синтезированный в лабораторных условиях, можно подразделить на три класса:

I Микроскопические разновидности, получаемые в результате специальных процессов в форме листочков, ленточек и волокон.

II Обычные аморфные формы, состоящие из элементарных сферических частиц SiO 2 , по своему размеру меньших 100 нм, поверхность которых образована либо из безводного SiO 2 либо из групп SiOH. Такие частицы могут быть отдельными или связанными в трехмерную сетку: а) дискретные или обособленные (частицы, как это имеет место в золях; б) связанные в цепочки трехмерные агрегаты с силоксановой связью в точках контакта, как в гелях; в) объемные трехмерные агрегаты частиц, как это наблюдается в аэрогелях, кремнеземе трогенного происхождения и некоторых диспергированных порошках кремнезема (см. рис. 1.13).

III Гидратированный аморфный кремнезем, в структуре которого все или почти все атомы кремния удерживают по одной или более гидроксильной группе.

Рис. 1.13. Элементарные частицы обычных форм коллоидного кремнезема. Рисунок представлен плоским, но на самом деле агрегация частиц трехмерна: а – золь, б – гель, в – порошок кремнезема

Микроаморфный кремнезем слоистых, ленточных и волокнистых микроформ получают:

1. Образованием частиц на поверхности раздела газ – жидкость в результате гидролиза SiF 4 в газообразном состоянии при 100 или гидролизом паров SiCl 4 при 100С. Чешуйки представляют собой тонкие пленки геля кремнезема, образованные на поверхности контакта чрезвычайно реакционноспособных паров SiF 4 с капельками воды. “Распушенный” характер приготовленного из SiF 4 порошка проявляется в его очень низком значении кажущейся плотности, составляющей 25 кг/м 3 , а также в “текучести” порошка, сходной с текучестью воды. Чешуйки геля кремнезема неправильной формы диаметром около 1 мкм и толщиной 1/10 мкм содержат 92,86% SiO 2 и 7,14% Н 2 О.

2. Образованием золей кремнезема вымораживанием. Когда замораживается раствор коллоидального кремнезема или поликремниевой кислоты, растущие кристаллы льда будут вытеснять кремнезем до тех пор, пока последний не накопиться между кристаллами льда в виде концентрированного золя. Такой кремнезем затем полимеризуется и образует плотный гель. При последующем расплавлении льда получается кремнезем в виде чешуек неправильной формы, образовавшихся между гладкими поверхностями кристаллов льда. Высушенный в вакууме порошок кремнезема содержит приблизительно 10% Н 2 О.

К наиболее распространенному кремнезему в аморфной форме относятся силикагель и кварцевое стекло. Силикагель получают при нагревании гелей кремнезема до температур не выше 1000С. Готовый технический силикагель – это твердые полупрозрачные гранулы белого или желтоватого цвета. Широко используется в качестве поглотителя влаги.

Расплав кремнезема легко переохлаждается с образованием кварцевого стекла. Применяемое в технике кварцевое стекло представляет собой однокомпонентное силикатное стекло. Его получают плавлением природных или искусственных разновидностей кремнезема высокой степени чистоты.

При повышении давления установлены модификационные превращения и для некристаллического кремнезема – кварцевого стекла. При сжатии стекла в нем изгибаются связи Si-O-Si. С повышением давления до 3100-3300 МПа наблюдается переход, сопровождающийся резким изменением плотности (превращение второго рода). Стекло, полученное при таком давлении, носит название супрапьезостекло (сокращенно S-P-стекло).

При увеличении давления свыше 9000 МПа плотность стеклообразного кремнезема снова начинает повышаться и при 20000 МПа становится равной 2,61 . 10 3 кг/м 3 , что близко к плотности кварца, но материал остается аморфным. Такое стекло при снятии давления не возвращается упруго к своему первоначальному объему, и тонкие диски сверхплотного (конденсированного) кварцевого стекла удается сохранить. Это уплотненное кварцевое стекло называется конденсированным.

Характеристика полиморфных модификаций SiO 2 приведена в таблице 1.1.

Оксид кремния (IV)

Химические свойства

Диоксид кремния, что это такое? Согласно Википедии, четырехвалентный оксид кремния входит в состав практически всех горных пород. Это химическое соединение имеет вид бесцветных кристаллов, с достаточно высокой температурой плавления. Формула Диоксида Кремния: SiO2 . Химическая формула кремнезема совпадает с формулой Диоксида Кремния. Температура плавления – около 1600 градусов Цельсия.

Вещество относят к группе кислотных оксидов, является диэлектриком, и имеет несколько полиморфных модификаций кристаллов. Под действием высоких температур и давления вещество превращается в коэсит и стишовит, имеет различные модификации и формы, кварцин, опал, аутигенный кварц, халцедон; аморфный Диоксид Кремния – это кварцевое стекло.

Применение кремнезема

Вещество вследствие разнообразия форм, применяется в различных областях. Минерал используют при производстве стекла, абразивов, изделий из бетона и керамики; в качестве наполнителя во время производства резины, для получения кремния; при производстве огнеупорных материалов; в хроматографии. Кварцевые кристаллы применяют для производства зажигалок, ультразвуковых установок, в радиотехнике. Некоторые водоросли способствуют накоплению кремнезема в биосфере и выполняют биохимическую функцию. Соединение также применяют в качестве эмульгатора в пищевой промышленности (Е551 ), добавляют в состав зубной пасты. Применяют в виде изолятора, при производстве волоконно-оптических кабелей, используют в виде нагревательного элемента в электронных сигаретах; в ювелирном деле и так далее. Распространено применение Диоксида Кремния в медицине в качестве вспомогательного вещества, пищевой добавки или в виде энтеросорбента.

Диоксид кремния: вред и польза

Вещество нанести особого вреда организму не может, так как при проникновении в желудочно-кишечный тракт не всасывается через стенки желудка и выводится в неизмененном виде. Пищевая добавка Е 551 присутствует во многих продуктах питания, в сахаре, сухом молоке и славках, чипсах, сухариках, алкогольных напитках и кондитерских изделиях. При правильном использовании лекарственных препаратов вред кремния диоксида коллоидного также отсутствует.

Фармакологическое действие

Адсорбирующее, регенерирующее.

Фармакодинамика и фармакокинетика

Кремнезем имеет достаточно высокую абсорбционную способность. Вещество связывает и выводит из организма различные ферменты, ангигены , продукты тканевого распада, микроорганизмы и пищевые аллергены . Вещество активно применяют для эвакуации некоторых лекарств, воды и ядов. Средство после проникновения в пищеварительный тракт не подвергается системной абсорбции, не накапливается в организме.

При местном использовании вещество препятствует некротическим изменениям тканей, способствует заживлению ран.

Показания к применению

В медицине используют Кремния Диоксид коллоидный:

• при кишечных инфекциях, пищевых токсикоинфекциях , аллергии ;
• при экзогенной и эндогенной интоксикации ;
• в рамках комплексного лечения острых отравлений;
• при алкогольной абстиненции ;
• при лечении гнойно-воспалительных заболеваний мягких тканей, абсцессов, гнойных ран, флегмоны , мастита .

Противопоказания

Вещество противопоказано для системного использования при во время обострения; при эрозии желудка и непроходимости кишечника. Лекарство не наносят на гранулирующие и чистые асептические раны.

Побочные действия

Кремнезем при приеме внутрь может вызвать , . При местном воздействии – образовать корку, препятствующую нормальной аэрации поверхности раны.

Инструкция по применению (Способ и дозировка)

Вещество принимают внутрь в соответствии с инструкцией, которая прилагается к препарату.

Передозировка

При передозировке у пациентов может возникнуть и несварение желудка . Нет сведений о случаях передозировки веществом.

Взаимодействие

Лекарство при пероральном приеме обладает способностью снижать эффективность одновременно принимаемых внутрь лекарств. Следует соблюдать промежуток в один час между приемами прочих лекарств.