Диоксид кремния

Пористые кремнезёмы

Пористые кремнезёмы получают различными методами.

Силохром получают путём агрегирования аэросила, который, в свою очередь, получают сжиганием силана (SiH₄). Силохром характеризуется высокой чистотой, низкой механической прочностью. Характерный размер удельной поверхности 60—120 м²/г. Применяется в качестве сорбента в хроматографии, наполнителя резин, катализе.

Силикагель получают путём высушивания геля кремниевой кислоты. В сравнении с силохромом обладает меньшей чистотой, однако может обладать чрезвычайно развитой поверхностью: обычно от 300 м²/г до 700 м²/г .

Кремниевый аэрогель приблизительно на 99,8 % состоит из воздуха и может иметь плотность до 1,9 кг/м³ (всего в 1,5 раза больше плотности воздуха).

Диоксид кремния в таблетках вреден или нет Е551?

Эта добавка относится к группе безопасных, она разрешена к применению в странах ЕС, Украине и России. Некоторые исследования позволили предположить, что употребление диоксида кремния является профилактикой , однако говорить об этом с полной уверенностью пока нельзя, как и утверждать об абсолютной безопасности Е551 для организма человека.

Диоксид кремния нейтрализует щелочную среду, попадая в организм, он может взаимодействовать с различными веществами. В ходе таких химических реакций возможно образование каких-либо вредных соединений. То есть точно отследить путь, который проходит в организме пищевая добавка Е551, пока не удалось. Поэтому введены ограничения – на 1 кг готового продукта должно приходиться не более 30 г диоксида кремния.

Потенциальный вред Е551 может быть следующим:

Впрочем, вредное воздействие Е551 на организм также не доказано. Кстати, это вещество широко применяется в медицине в качестве сорбента, который связывает и выводит из организма ненужные соединения.

Особенность диоксида кремния заключается в том, что он не взаимодействует с водой. Ограниченное употребление продуктов с пищевыми добавками серьезного вреда, скорее всего, не нанесет, в таком случае диоксид кремния успевает выводиться из организма. Если же в вашем меню постоянно присутствуют продукты, содержащие Е551, то диоксид кремния может накапливаться, и это, возможно, приведет к неприятным последствиям. Лучше ограничить продукты с его содержанием людям, склонным к образованию камней в почках и желчном пузыре.

Полное название Е551 — диоксид кремния аморфного, однако данное вещество имеет много других обозначений, например, «белая сажа», биосил, коэсит, кварц, асил, аэросил, кремнезем.

Он встречается в естественном виде в виде минералов, их смесей, а также им является обычный, привычный нам песок. Различные оксиды кремния — это самые распространенные минералы на нашей планете, они являются частью горных пород, образуют существенную часть мантии и 12% коры Земли.

В кристаллической форме очень твердое, не имеющее цвета и запаха вещество. Для применения в промышленности удобна форма белого сыпучего порошка или шариков. Для применения как пищевую добавку аморфный диоксид кремния синтезируют химическим путем, получая высокочистый продукт.

Важно. Е551 не меняет цвета готовых изделий и никак не влияет на вкусовые ощущения

Е-номер 551 назначен диоксиду кремния по Международной системе классификации INS, согласно ей он является эмульгатором — веществом, сохраняющим структуру изделия. Согласно ГОСТ 32770-2014 эмульгатор — это добавка, предназначенная для создания и/или сохранения однородной смеси двух или более несмешивающихся фаз в пищевом изделии.

Вещество имеет множество модификаций. До сих пор продолжаются открытия разных форм. Например, пару лет назад ученые из США открыли 5 новых его форм.

Для справки. Искусственным путем «белая сажа» была впервые получена в 1953 году ученым Л. Коэсом.

Химические реакции диоксида кремния (оксид кремния (IV)):

1. реакция оксида кремния (IV) и углерода:

SiO₂ + C → SiO + CO (t = 1300 °C).

В результате реакции образуется оксид кремния (II) и оксид углерода (II).

1. реакция фторида хрома (IV) и оксида кремния (IV):

CrF₄ + SiO₂ → CrO₂ + SiF₄ (t = 350-400°C).

В результате реакции образуется оксид хрома (IV) и фторид кремния (IV).

1. реакция фторида нитрозила и оксида кремния (IV):

4NOF + SiO₂ → SiF₄ + 2NO + 2NO₂

В результате реакции образуется фторид кремния (IV), оксид азота (II) и оксид азота (IV).

1. Реакция дифторида-оксида серы и оксида кремния (IV):

2SOF₂ + SiO₂ → 2SO₂ + SiF₄ (t = 480°C).

В результате реакции образуется оксид серы (IV) и фторид кремния (IV).

1. Реакция взаимодействия оксида кремния (IV) и фосгена:

SiO₂ + 2COCl₂ → SiCl₄ + 2CO₂ (t = 700°C).

В результате реакции образуется хлорид кремния (IV) и оксид углерода (IV).

1. Реакция взаимодействия оксида кремния (IV) и тетрагидридоалюмината (III) лития:

2SiO₂ + 2Li[AlH₄] → 2SiH₄ + Li2O + Al2O₃ (t = 170-200°C).

В результате реакции образуется гидрид кремния (IV), оксид лития и оксид алюминия.

Из чего делают антислеживающий агент Е551

Вещество изготавливают на кварцевых заводах. Для этого нагревают кремний в атмосфере кислорода, для такой окислительной реакции требуется температура свыше 500 градусов. Также используют процесс гидролиза, для которого устанавливают специальные автоклавы, поддерживающие температуру около 1000 градусов.

Получение эмульгатора Е551 возможно путем воздействия кислот на силикат натрия. При таком искусственном синтезировании выходит белая сажа – аморфный диоксид кремния, который можно использовать везде, в том числе в промышленной отрасли.

В природе возможно получение диоксида кремния Е551 при естественной температуре и давлении. Всего таких кристаллических модификаций три вида – тридимит, кварц и кристобалид. При высоких температурах образуются природные соединения стишовит и коэсит. Стишовит впервые обнаружили в метеоритном кратере в 1962 году, позже ученые выяснили, что минерал выстилает значительную часть мантии нашей планеты.

Внимание! Порошок кремнезема должен иметь высокую степень очистки. Качественный продукт производят отечественные фабрики и заводы, одна из компаний находится в Брянске

Основные зарубежные поставщики – это заводы Беларуси, Франции и Германии.

ТОП-9 товаров с диоксидом кремния

А теперь – мой список товаров с биологически активным кремнием от надёжных производителей.

Представляет ли диоксид кремния вред для человека? При неправильном использовании – пожалуй, да. Например, если вдыхать его порошок или превышать рекомендуемую дозу. Что же касается пользы, которую этот элемент приносит нашему организму, то здесь она не только желательна, но и жизненно необходима, так как дефицит этого микроэлемента ведёт к очень неприятным последствиям.

Пользы

Структурное использование

По оценкам 95% диоксида кремния (песок) производства потребляется в строительной промышленности, например , для производства бетона ( портландцемент бетона ).

Кремнезем в виде песка используется в качестве основного ингредиента в литье в песчаные формы для изготовления металлических деталей в машиностроении и других приложений. Высокая температура плавления диоксида кремния позволяет использовать его в таких приложениях.

Кристаллический кремнезем используется в гидроразрыве пластов, содержащих плотные нефти и сланцевый газ .

Предшественник к стеклу и кремнию

Диоксид кремния является основным ингредиентом в производстве большинства стекла . Стеклования температура чистого SiO ₂ составляет около 1475 К. При расплавленном диоксид кремния SiO _— быстро охлаждается, он не кристаллизуется, но затвердевает в виде стекла.

Структурная геометрия кремния и кислорода в стекле похожа на том, что в большинстве кварца и других кристаллических форм кремния и кислород с кремнием в окружении правильных тетраэдров кислородных центров. Разница между стеклянной и кристаллическими формами возникает из связности тетраэдрических единиц: Несмотря на то, что нет большой дальности периодичности в упорядочении стекловидной сети остается на масштабах длины также за пределами длину связей SiO. Одним из примеров такого упорядочения предпочтения с образованием кольца из 6-тетраэдров.

Белая сажа

Коллоидный диоксид кремния также известный как пирогенного диоксида кремния является очень тонкой частиц или коллоидного форма диоксида кремния. Его получают путем сжигания SiCl ₄ в богатой кислородом пламени водорода с получением «дым» из SiO ₂ .

SiCl4+2H2+O2⟶SiO2+4HCl{\displaystyle {\ce {SiCl4 + 2 H2 + O2 -> SiO2 + 4 HCl}}}

Большинство оптических волокон для телекоммуникаций также сделано из диоксида кремния. Это является основным сырьем для многих керамики , таких как глиняные , керамика и фарфор .

Диоксид кремния используется для производства элементарного кремния . Процесс включает карботермическое восстановление в качестве электрической дуговой печи :

SiO2+2C⟶Si+2CO{\displaystyle {\ce {SiO2 + 2 C -> Si + 2 CO}}}

Пищевая и фармацевтическая промышленность

Кремнезем является распространенной добавкой в производстве пищевых продуктов, где он используется главным образом в качестве агента потока в порошковых пищевых продуктах, или адсорбировать воду в гигроскопических приложениях. Он используется в качестве агента , предотвращающего слипание в порошкообразных продуктов , таких как специи и немолочного кофе сливочнике. Он является основным компонентом диатомовой земли . Коллоидный диоксид кремния используется также в качестве вина, пива, соков и рафинирования агента . Она имеет Й номер опорный E551 .

В фармацевтических продуктов, диоксид кремния помогает порошок потока, когда формируются таблетки.

Личная гигиена

В косметике, ее полезно для его светорассеивающих свойств и естественной впитываемости.

Гидратированный диоксид кремния используется в зубной пасты , как твердый абразивный материал для удаления зубного налета.

Другой

Гидрофобный диоксид кремния используют в качестве компонента пеногасителя .

В своем качестве огнеупора, это полезно в волокнистой форме в виде высокотемпературной тепловой защиты ткани.

Он используется в качестве соединения теплового расширения в геотермальной тепловом насосе промышленности.

Диоксид кремния используется в экстракции ДНК и РНК из — за его способности связываться с нуклеиновыми кислотами в присутствии хаотропов .

Аэрогель на основе диоксида кремния использовал в космическом корабле Stardust для сбора внеземных частиц.

Чистый кремнезем (диоксид кремния), при охлаждении, как плавленый кварц в стакан с не истинной температурой плавления, может быть использован в качестве стекловолокна для стекловолокна.

Инструкция по применению диоксида кремния

Медикаменты, включающие в свой состав рассматриваемое вещество, согласно инструкции, нужно принимать за час до еды. При острых кишечных инфекциях и токсикоинфекциях лекарственный порошок употребляют в объеме 2-3 грамма трижды в сутки. При тяжелом диарейном синдроме количество употребляемого препарата увеличивают до 4-6 грамм и принимают его дважды в день. Диоксид кремния принимают на протяжении 3-5 дней.

В случае отравления лекарственными препаратами или ядовитыми химическими соединениями употребляют по 2-3 грамма трижды в сутки. При аллергиях препарат употребляют по аналогичной методике.

Диоксид кремния в строительстве. Диоксид кремния. Распространение в природе, пути получения, использование

Диоксид кремния (химическая формула: SiO2, кремнезем) – это бесцветное кристаллическое, стеклообразное или аморфное вещество. Этот минерал в виде кварцевого песка широко применяют в строительстве, в производстве химической продукции и радиотехники, в авиационном строительстве и многих других отраслях.

Распространение кремнезема в природе

Диоксид кремния содержится в земной коре в виде смесей с некоторыми другими минералами (их называют граниты) и в виде силикатов, входит в состав горных пород. Наиболее распространенный в природе минерал – кварц, намного реже встречаются кристобалит, халцедоны, тридимит, опалы, лешательерит (кварцевое стекло). Мелкие кристаллы кварца образуют так называемый «жильный» кварц. При постепенном разрушении горных пород образуются кварцевые пески, которые, уплотняясь, приводят к появлению кварцитов и песчаников.

Горный хрусталь – это наиболее чистый кварц, бесцветный. Его кристаллы могут весить десятки тонн и достигать длины в несколько метров. Также кварц может быть окрашен различными примесями в фиолетовый цвет (аметист), желтый (цитрин), черный (морион), дымчатый (раухтопаз). В природе встречаются и скрытокристаллические формы кварца: это красно-розовый сердолик, зелено-яблочный хризопраз, синеватый сапфир, тонко-окрашенная яшма, ониксы и агаты песчаные, роговики и кремни.

Уникален «благородный» опал, который состоит из коллоидных однородных частиц диаметром примерно 0,2 мкм. Эти частицы плотно упакованы в упорядоченные агломераты, воды в них содержится менее одного процента (в большинстве опалов – около семи процентов). Природные месторождения диоксида кремния могут также образовывать диатомит, трепел. Из этого минерала построены панцири диатомовых водорослей, скелеты некоторых губок. Он входит в состав стеблей растений – таких, как тростник, хвощ, бамбук.

Как получают диоксид кремния?

Синтетический SiO2 можно получить:

– путем воздействия соляной (HCl) или серной (H2SO4) кислот на силикат натрия, реже – на другие растворимые силикаты (этот способ является основным в развитых странах);

– используя кремния диоксид коллоидный (путем его замораживания или коагуляции под действием ионов F-, Na+);

— путем гидролиза фтористого кремния SiF4, четыреххлористого кремния SiCl4, тетраэтоксисилана (C2H5O)4Si, твердого десублимата (NH4)2SiF6 в газовой форме, а также в водно-аммиачных и водных растворах (иногда с добавлением органических оснований или этанола).

Диоксид кремния аморфный получают:

– из диатомита и трепела;

– прокаливанием рисовой шелухи;

– размалыванием плавленого кварцевого песка.

Безводные порошки кремнезема получают:

– используя химическое осаждение из газовой фазы;

– путем гидролиза и окисления паров сложных эфиров пирогенного кремнезема и фтористого кремния;

— путем сжигания паров четыреххлористого кремния SiCl4 в смеси О2 и Н2.

Как используют диоксид кремния?

– кремнезем природный используют в производстве изделий из фарфора, бетона, абразивов, кирпича силикатного, керамики, фаянса, динаса, силикатных стекол;

– кремнезем синтетический («сажу белую») используют в качестве наполнителя в производстве резин;

– монокристаллы кварца нашли применение в радиотехнике (фильтры, стабилизаторы частоты пьезоэлектрические, резонаторы), в акустоэлектронике и акустооптике, в ювелирном деле, в оптическом приборостроении;

– горный хрусталь и синтетический диоксид кремния используются как сырье для производства кварцевого стекла, монокристаллов кварца, кварцевых волокон и керамики. В свою очередь, керамику и кварцевое стекло применяют в авиационной промышленности, оптике, электронике и других отраслях. Кварцевую ткань используют как материал, удерживающий тепло, а кварцевые волокна – для создания волоконно-оптических систем передачи информации и линий связи.

Свойства кремнезёма: чистота, прочность и эластичность тканей

Диоксид кремния называют также кремнезёмом. Он есть практически во всех органах человеческого организма.

В основном этот микроэлемент сконцентрирован в щитовидной железе. Им также богат эпидермис и молодая ткань. Однако наиболее высокая его концентрация – в костях, коже, волосах, ногтях и сосудах.

Причина дефицита диоксида кремния в организме – приём в пищу рафинированных и очищенных продуктов.

Когда в крови количество этого вещества уменьшается, наше самочувствие заметно ухудшается, а настроение падает. При этом волосы истончаются и начинают выпадать, ногти утрачивают прочность, кожа – эластичность.

Одновременно дают о себе знать старые переломы и травмы, появляется перхоть и начинаются всевозможные проблемы, указывающие на неблагополучное состояния организма. Например, внутренние кровоподтёки, грибковые заболевания, герпес и прочие неприятности.

Диоксид кремния необходим нашему организму. Он оздоравливает кости, зубы, волосы, ногти, кровь, мышечную ткань, суставы, сосуды, артерии, эпидермис. Кстати, кремнезём находится в хрусталике глаза, а недостаток в нём этого вещества чреват катарактой.

Биологически активный кремний оказывает благотворное воздействие на артерии, сосуды, капилляры, делая их более прочными. А вот предрасположенность кожи к появлению синяков свидетельствует о недостатке кремния в капиллярах.

Влияние диоксида кремния на организм человека

Диоксид кремния не оказывает негативного влияния на организм человека – это было доказано рядом исследований, проведенных специалистами из разных точек мира. Ведущие технологи подтвердили факт того, что применение вещества не ограничено и не способно нанести вред организму. Добавление диоксида кремния в продукты питания и медикаменты разрешено во всех странах мира. Существует только одно условие: объем добавки не должен превышать максимально допустимое количество, а именно – 30 грамм на 1 килограмм готового продукта.

Польза диоксида кремния неоднозначна. Употреблять его в слишком больших объемах не рекомендуется. Опасность добавка E551 может нести при следующих условиях:

• контакт с веществом происходит в цехе, где производится его расфасовка;
• вы вдохнули большой объем порошка. При попадании в дыхательные пути частички порошка могут провоцировать разные заболевания.

Ученые выдвигают предположения относительно того, что диоксид кремния способен оказывать положительное воздействие на здоровье человека. Так, вещество снижает возможность появления деменции в пожилом возрасте. В медикаменты соединение вводят в качестве сорбента, выводящего из организма все вредные вещества.

Вред диоксида кремния

Ученые подтвердили, что диоксид кремния, попадая в организм, не задерживается там долго и легко выводится естественным путем. Любая информация о вреде добавки не правдива – при употреблении соединения в составе продукта питания, вы не ощутите никакого вреда.

Диоксид кремния как естественное соединение присутствует в составе крови человека. Вред вещество может нанести только при попадании в дыхательные пути, поэтому работать с порошком нужно в защитной экипировке. Мелкие кристаллики порошка могут спровоцировать развитие воспалительных процессов, который впоследствии перетекут в более серьезные заболевания.

Польза от диоксида кремния

Ученые доказали, что диоксид кремния оказывает положительное влияние на состояние здоровья человека. Вещество предотвращает возникновение и развитие атеросклероза и укрепляет сосуды. Кремний, разведенный в воде, способен выводить шлаки из человеческого организма и обладает высокими антибактериальными свойствами.

Также существует теория о том, что добавка способна предотвращать развитие деменции в пожилом возрасте. Однако, данная информация все еще не доказана.

Показания и противопоказания к применению диоксида кремния

Е добавки влияние, вред, опасность

ДИОКСИД КРЕМНИЯ АМОРФНЫЙ Е551

Технологические функции Добавка, препятствующая слёживанию и комкованию, раздели­тель, носитель, антивспенивающий агент, осветлитель.

Синонимы

Тонкодисперсный диоксид кремния, кремнезём, кремниевый ан­гидрид, аэросил, белая сажа;англ. silicon dioxide amorphus, silica;нем. Silizium dioxid;фр. dioxyde de silizium.

CAS №

7631-86-9.

Химическое название

Диоксид кремния.

Эмпирическая формула

(SiO2)x.

Мол. м.

60,09.

Органолептические свойства

Аэросил: рыхлый голубовато-белый порошок (неуплотнённый) или рыхлые гранулы (уплотнённый) без вкуса и запаха. Белая сажа: белый мелкодисперсный аморфный порошок, шарики или гранулы без вкуса и запаха.

Физико-химические свойства

Тпл 1728°С; Ткип 2590°С. Хор. раств. в плавиковой кислоте; нераств. в воде, этаноле.

Природный источник

Минералы кварц, тридимит, кристобалит, китит, коусит; на дне морей и океанов из водорослей и инфузорий образуется аморф­ный диоксид кремния.

Получение

Аэросил: разложением паров SiCl4 в атмосфере водяного пара при температуре 1100-1400°С. Белая сажа: осаждением из р-ров Na2Si03 кислыми реагентами, а также действием водного р-ра аммиака на (NH4)2SiF6, получая дисперсный аморфный S1O2 с удельной поверхностью около 50 м2/г.

Гигиенические нормы Опасности по ГН-98. В смеси с диоксидами марганца в виде аэро­золя конденсации: при содержании каждого из них не более 10%: ПДК в воздухе рабочей зоны 1 мг/м3, класс опасности 3; при со­держании более 60%: ПДК в воздухе рабочей зоны 1 мг/м3, класс опасности 3; при содержании от 10% до 60%: ПДК в воздухе рабо­чей зоны 2 мг/м3, класс опасности 3. В РФ разрешён в качестве пищевой добавки, препятствующей слёживанию и комкованию, в пряностях и продуктах, плотно обёрнутых фольгой, в количестве до 30 г/кг; в продуктах сухих порошкообразных, включая сахар, в сырах, нарезанных ломтиками или тёртых, и аналогах сыров, в соли и заменителях соли в количестве до 10 г/кг; в продуктах в форме таблеток, в биологически активных добавках к пище, в сахаристых кондитерских изделиях, кроме шоколадных (обработка поверхно­сти) в количестве согласно ТИ индивидуально или в комбинации с другими силикатами (п. 3.5.1 СанПиН 2.3.2.1293-03).

Применение Препараты аморфного диоксида кремния имеют большую удель­ную поверхность: белая сажа – до 120 м2/г, аэросил – 175– 380 м2/г. Благодаря этому диоксид кремния является прекрас­ным адсорбентом. В частности, препараты применяют в качестве осветлителя пива, позволяющего увеличить его коллоидную стой­кость. Размеры пор в них больше, чем размер молекул замутняю-щих белков, но меньше размера молекул пеностабилизирующих белков. Благодаря этому препараты адсорбируют замутняющие белки, а пеностабилизирующие остаются в пиве. Диоксид крем­ния применяют также для предотвращения слёживания и комко­вания и в качестве разделяющего агента.

Другие области применения: наполнители в производстве резины; аэросил – наполнитель смазочных материалов, клеев, красок.

Преимущества и недостатки

Как и многие другие химические вещества, гидроксид кремния обладает определёнными положительными и негативными характеристиками, от которых зависит сфера его применения. Среди основных преимуществ можно выделить:

1. Образование большого количества различных соединений с полезными свойствами. Например, силициды, силаны, диоксиды и силикаты. H2SiO3 и его соединения могут образовывать различные растворы, которые необходимы для производства камня, стекла и керамики.
2. Доступность и долговечность. В природе кремний находится не в свободном виде, но технология производства этого вещества не отличается сложностью.
3. H2SiO3 нетоксичен, благодаря чему использовать его можно в любой отрасли. Технологический процесс не обладает потенциальной опасностью, благодаря чему риск негативного воздействия на человека и окружающую среду сведён к минимуму.

Гидроксид кремния запрещено использовать для возведения несущих конструкций. H2SiO3 пользуется большим спросом при обработке поверхности кристаллов, что является актуальным в сфере приборостроения.

Похожие записи:

Подробная расшифровка косгу 344 в 2021 Несколько действенных методов, как прочистить засор в домашней сантехнике с помощью соды и уксуса Третьяковская галерея Очистка жирных пятен с входных и межкомнатных дверей Вывих лодыжки: диагностика и лечение Декапирование волос эстель пудрой: особенности и отзывы