SiO 2 , silikáty, siloxány

Download Report

Transcript SiO 2 , silikáty, siloxány

SiO

2

, SILIKÁTY, SILOXANY

Oxid křemičitý (SiO

2

)

po H 2 O nejstudovanější látka (tvoří 22 fází a tucet polymorfních forem) nejběžnější formou čistá forma (křišťál) ametyst, citrín) pazourek)

α

křemen výskyt v horninách (žula, pískovec) nečistá forma (růženín, kouřový křemen, morion, nedokonalé krystalické formy (chalcedon, chrysopras, karneol, achát, jaspis, heliotrop, méně běžné formy (tridymit, cristobalit)

Formy křemene

mineralogická exkurze ☻

křišťál růženín kouřový křemen morion ametyst citrín chalcedon chrysopras karneol achát jaspis heliotrop pazourek

Oxid křemičitý (SiO

2

)

krystalické modifikace složené z nekonečných seskupení tetraedrů SiO 4 (sdílejí společný vrchol)

strukturní změny:

β-křemen ↔ β-tridymit ↔ β-cristobalit ↔ SiO 2 ↨ ↨ ↨ (l) α-křemen α-tridymit α-cristobalit coesit – zahříváním Na 2 SiO 3 a (NH 4 ) 2 HPO 4

Oxid křemičitý (SiO

2

)

modifikace SiO 2 (největší hustota, k.č. 6) v rutilové struktuře vláknitý křemen

w

-SiO 2 (nízká ρ) SiO 2 + Si → 2 SiO →

w

-SiO 2 + Si vlhkostí se rozpadá na amorfní SiO 2

Obecně křemen:

odolný vůči působení kyselin kromě HF rozpouští se v MOH nebo M 2 CO 3 M 2 SiO 3 za vzniku

Oxid křemičitý (SiO

2

)

z halogenů napadá pouze F 2 , reaguje i s H 2 a C s oxidy kovů a polokovů – význam ve sklářské technologii =

křemenné sklo použití:

průmysl, elektromechanické přístroje, křemenné skla, silikagel křemičitany: materiály lepidla, pojiva, žáruvzdorné ve zředěných roztocích přítomnost málo rozpustných křemičitých kyselin (H 2 Si 2 O 5 , H 2 SiO 3 , H 6 Si 2 O 7 , H 4 SiO 4 , H 10 Si 2 O 9 )

Oxid křemičitý (SiO

2

) - silikagel

amorfní forma SiO 2 – velmi porézní strukturu, vzniká okyselením křemičitanu sodného, vzniklá gelovitá sraženina se dehydratuje pražením

vlastnosti mikroporézního materiálu

inertní : póry o průměru 2200-2600 pm, chemicky

použití

: sušidlo, selektivné sorbent, chromatografie,

Silikátové minerály

horniny + produkty rozkladu, zeminy, jíly, písky proměnlivé složení = různé strukturní typy (u všech strukturní typ tetraedru SiO 4 , různé prostorové uspořádání) možnost tvořit lineární a násobné řetězce, cykly, vrstevnaté trojrozměrné struktury

Silikátové minerály

dělení do 6 skupin: 1.

2.

3.

neso

křemičitany (izolované SiO 4 )

soro

křemičitany (izolované SiO 4 )

cyklo

křemičitany (uzavřené cyklické str.) 4.

ino

křemičitany (souvislé řetězce) 5.

phyllo

křemičitany (souvislé vrstvy) 6.

tekto

křemičitany (souvislé 3D struktury)

neso křemičitany s izolovanými jednokami {SiO

4

}

orthokřemičitany M 2 II SiO 4 (Na,K,Mg,Mn, Fe, Zn, Zr), možnost izomorfní substituce (Mg,Fe,Mn) 2 II SiO 4 olivín) granáty M 3 II M 2 III (SiO 4 ) 3 8; M III : Al, Cr, Fe k.č.6) (M II : Ca,Mg,Fe k.č. součástí portlandského cementu granát

soro křemičitany s izolovanými jednokami Si

2

O

7

poměrně vzácné např: thortveitit Sc 2 Si 2 O 7 , Ln 2 Si 2 O 7 , Zn: hemimorfit trojnásobné tetraedrické jednotky – vzácné

6-

(aminoffit, kinoit)

O O O Si O Si O O O

hemimorfit thortveitit

cyklo křemičitany

každá jednotka SiO 4 sdílý s přilehlými tetraedry 2 atomy O = [(SiO 3 )

n

] 2

n

beryl Be 3 Al 2 {Si 6 O 18 } beryl

ino křemičitany

řetězovité

–sdílení vrcholů tetraedru {SiO 4 } pestré, hojné a důležité minerály pyroxenové: enstatit (Mg 2 Si 2 O 6 ), diopsid (CaMgSi 2 O 6 ), jadeit (NaAlSi 2 O 6 ), spodumen (LiAlSi 2 O 6 )

pásové

–příčné spojení {SiO 3 2 } tremolit (Ca 2 Mg 5 (Si 4 O 11 ) 2 (OH) 2 )

ino křemičitany

mineralogická exkurze ☻

enstatit diopsid jadeit spodumen tremolit

Azbest

vláknité křemičité materiály (řec.

asbestos

nezhasitelný) – součástí více než 3000 výrobků (filtry, izolace, ohnivzdorné oděvy) vysoká pevnost, ohebnost, odolnost vůči teplu a plameni, kyselinám a zásadám bílý azbest (chrysotil) Mg 3 (Si 2 O 5 )(OH) 4 , serpentiny, amfiboly azbestosa dlouhodobý styk s prachem azbestových vláken ve vzduchu

phyllo křemičitany

vodorovné zesíťováné řetězce {Si 2 O 6 4 } nebo kondenzované jednotky {Si 6 O 18 12 } v rovině nejznámější a nejdůležitější minerály (jíly, slídy, mastek) M 2 Si 2 O 5 , M = Li, Na, Ag, H slída-biotit mastek

jíly, slídy

jíly: podstatná složka půdy slída vznikají zvětráváním vyvřelých hornin např. kaolinitu 2KAlSi 3 O 8 + CO 2 + H 2 O → Al 2 (OH) 4 Si 2 O 5 + 4SiO 2 + K 2 CO 3 směs s vodou – tvarovatelný měkký materiál slídy: vznikají pozdní krystalizací vyvřelých hornin, vznikají když ¼ Si IV nahrazena Al III a záporný náboj vyrovnán K než mastek + (K + pevnější a tvrdší biotit (tmavá slída), margarit margarit

tekto křemičitany

sestaveny z jednotek SiO 4 , v nichž každý atom O je sdílen vždy dvěma tetraedry, polovina atomu Si je nahrazena Al hlinitokřemičitany, živce, zeolity, ultramariny

tekto křemičitany-zeolity

zeolity:

mají mnohem otevřenější kostru než živce, zachycují volně vázanou vodu nebo jiné molekuly (řec.

zein

– vařit,

lithos

– kámen) vhodně definované kanálky, systém propojených dutin

výroba:

krystalizace vodných gelů smíšených alkalických křemičitanů a hlinitanů

použití

: plnidlo detergentů

tekto křemičitany-zeolity

faujasit NaCa 0,5 (Al 2 Si 5 O 14 ) ·10H 2 O chabazit Ca(Al 2 Si 4 )O 12 ·6H 2 O faujasit faujasit chabazit

Siloxany (silikony)

silikony a minerální křemičitany – mezi nimi je vztah (methylenová skupina v silikonech je nahrazena izoelek. skupinou O – v křemičitanech) silikony - polymery [R 2 SiO] n , kde R je organický substituent.

vlastnosti:

dobrá tepelná a oxidační stálost, odolnost vůči změnám teplot, hydrofobní, dielektrické vlastnosti, fyziologická inertnost připraveny jako oleje, mazadla, emulze, elastomery (kaučuky) a pryskyřice

Siloxany (silikony)

silikonové oleje

(Me 2 SiO) 4 – třepáním O(SiMe 3 ) 2 a cyklo s malým množstvím konc. H 2 SO 4 ≡Si-O-Si≡ + H 2 SO 4 → ≡Si-O-SiO 3 H + ≡Si-OH ≡Si-OH + ≡Si-O-SiO 3 H → ≡Si-O-Si≡ + H 2 SO 4

použití:

dielektrická izolační média, hydraulické oleje, náplň do kapalinových tlumičů, mazadla, kosmetické přípravky (rtěnky, krémy na opalování, atd.), nejsou jedovaté (odpěňovadla do stolních olejů)

Siloxany (silikony)

silikonové elastiomery (kaučuky)

– zpevněné lineární dimethylpolysiloxany

výroba:

polymerace katalizovaná KOH, H 2 SO 4 : zesíťování kaučuku pomocí oxidačních činidel (benzoylperoxidem)

použití:

izolační pouzdra, kyslíkové masky, zdravotnické hadice, kosmické skafandry, implantáty

Siloxany (silikony)

silikonové pryskyřice

silanových skupin – připravují se hydrolýzou fenylsubstituovaných dichlor- a trichlorsilanů v toluenu, promytí H 2 O a následná polymerizace a kondenzace

použití:

izolace, lamináty, elektronika, kuchyňské nádobí, hydrofóbní (chirurgické implantáty)

DĚKUJI ZA POZORNOST