SiO 2 , SILIKÁTY, SILOXANY

SiOSiO22, SILIKÁTY, , SILIKÁTY,

SILOXANYSILOXANY

Oxid křemičitý (SiOOxid křemičitý (SiO22))

po Hpo H22O nejstudovanější látka (tvoří 22 fází a O nejstudovanější látka (tvoří 22 fází a tucet polymorfních forem)tucet polymorfních forem)nejběžnější formou nejběžnější formou αα-křemen-křemenvýskyt v horninách (žula, pískovec)výskyt v horninách (žula, pískovec)čistá forma (křišťál)čistá forma (křišťál)nečistá forma (růženín, kouřový křemen, morion, nečistá forma (růženín, kouřový křemen, morion, ametyst, citrín)ametyst, citrín)nedokonalé krystalické formy (chalcedon, nedokonalé krystalické formy (chalcedon, chrysopras, karneol, achát, jaspis, heliotrop, chrysopras, karneol, achát, jaspis, heliotrop, pazourek) pazourek) méně běžné formy (tridymit, cristobalit)méně běžné formy (tridymit, cristobalit)

Formy křemeneFormy křemenemineralogická exkurze mineralogická exkurze ☻☻

křišťál růženín kouřový křemen morion

ametyst citrín chalcedon chrysopras

karneol achát jaspis heliotrop pazourek


krystalické modifikace složené z nekonečných krystalické modifikace složené z nekonečných seskupení tetraedrů SiOseskupení tetraedrů SiO44 (sdílejí společný (sdílejí společný

vrchol)vrchol)

strukturní změny:strukturní změny:

ββ-křemen ↔ -křemen ↔ ββ-tridymit ↔ -tridymit ↔ ββ-cristobalit ↔ SiO-cristobalit ↔ SiO22 (l) (l)

↨ ↨ ↨ ↨ ↨ ↨

αα-křemen -křemen αα-tridymit -tridymit αα-cristobalit-cristobalit

coesit – zahříváním Nacoesit – zahříváním Na22SiOSiO33 a (NH a (NH44))22HPOHPO44


modifikace SiOmodifikace SiO2 2 (největší hustota, k.č. 6) v rutilové (největší hustota, k.č. 6) v rutilové

struktuřestruktuře

vláknitý křemen vláknitý křemen ww-SiO-SiO22 (nízká (nízká ρρ))

SiOSiO22 + Si + Si → 2 SiO → → 2 SiO → ww-SiO-SiO2 2 + Si+ Si

vlhkostí se rozpadá na amorfní SiOvlhkostí se rozpadá na amorfní SiO22

Obecně křemen:Obecně křemen:

odolný vůči působení kyselin kromě HFodolný vůči působení kyselin kromě HF

rozpouští se v MOH nebo Mrozpouští se v MOH nebo M22COCO33 za vzniku za vzniku

MM22SiOSiO33


z halogenů napadá pouze Fz halogenů napadá pouze F22, reaguje i s H, reaguje i s H22 a C a C

s oxidy kovů a polokovů – význam ve sklářské s oxidy kovů a polokovů – význam ve sklářské technologii = technologii = křemenné sklokřemenné sklopoužití:použití: průmysl, elektromechanické přístroje, průmysl, elektromechanické přístroje, křemenné skla, silikagelkřemenné skla, silikagelkřemičitany:křemičitany: lepidla, pojiva, žáruvzdorné lepidla, pojiva, žáruvzdorné materiály materiály ve zředěných roztocích přítomnost málo ve zředěných roztocích přítomnost málo rozpustných křemičitých kyselin (Hrozpustných křemičitých kyselin (H22SiSi22OO55, , HH22SiOSiO33, H, H66SiSi22OO77, H, H44SiOSiO44, H, H1010SiSi22OO99))

Oxid křemičitý (SiOOxid křemičitý (SiO22) - silikagel) - silikagel

amorfní forma SiOamorfní forma SiO22 – velmi porézní – velmi porézní

strukturu, vzniká okyselením křemičitanu strukturu, vzniká okyselením křemičitanu sodného, vzniklá gelovitá sraženina se sodného, vzniklá gelovitá sraženina se dehydratuje praženímdehydratuje pražením

vlastnosti mikroporézního materiáluvlastnosti mikroporézního materiálu:: póry o průměru 2200-2600 pm, chemicky póry o průměru 2200-2600 pm, chemicky inertníinertní

použitípoužití:: sušidlo, selektivné sorbent, sušidlo, selektivné sorbent, chromatografie, chromatografie,

Silikátové minerálySilikátové minerály

horniny + produkty rozkladu, zeminy, jíly, horniny + produkty rozkladu, zeminy, jíly, pískypísky

proměnlivé složení = různé strukturní typy proměnlivé složení = různé strukturní typy (u všech strukturní typ tetraedru SiO(u všech strukturní typ tetraedru SiO44,,

různé prostorové uspořádání)různé prostorové uspořádání)

možnost tvořit lineární a násobné řetězce, možnost tvořit lineární a násobné řetězce, cykly, vrstevnaté trojrozměrné strukturycykly, vrstevnaté trojrozměrné struktury

Silikátové minerálySilikátové minerály

dělení do 6 skupin:dělení do 6 skupin:

1.1. nesoneso-křemičitany (izolované SiO-křemičitany (izolované SiO44))

2.2. sorosoro-křemičitany (izolované SiO-křemičitany (izolované SiO44))

3.3. cyklocyklo-křemičitany (uzavřené cyklické str.)-křemičitany (uzavřené cyklické str.)

4.4. inoino-křemičitany (souvislé řetězce)-křemičitany (souvislé řetězce)

5.5. phyllophyllo-křemičitany (souvislé vrstvy)-křemičitany (souvislé vrstvy)

6.6. tektotekto-křemičitany (souvislé 3D struktury)-křemičitany (souvislé 3D struktury)

nesoneso-křemičitany s izolovanými -křemičitany s izolovanými jednokami jednokami {{SiOSiO44}}

orthokřemičitanyorthokřemičitany M M22IIIISiOSiO4 4 (Na,K,Mg,Mn, (Na,K,Mg,Mn,

Fe, Zn, Zr), možnost izomorfní substituce Fe, Zn, Zr), možnost izomorfní substituce (Mg,Fe,Mn)(Mg,Fe,Mn)22

IIIISiOSiO44 olivín) olivín)

granáty Mgranáty M33IIIIMM22

IIIIII(SiO(SiO44))33 (M (MIIII: Ca,Mg,Fe k.č. : Ca,Mg,Fe k.č.

8; M8; MIIIIII: Al, Cr, Fe k.č.6): Al, Cr, Fe k.č.6)

součástí portlandského cementusoučástí portlandského cementu

granát

sorosoro-křemičitany s izolovanými -křemičitany s izolovanými jednokami Sijednokami Si22OO77

poměrně vzácnépoměrně vzácné

např: thortveitit Scnapř: thortveitit Sc22SiSi22OO77, Ln, Ln22SiSi22OO77, Zn: , Zn:

hemimorfithemimorfit

trojnásobné tetraedrické jednotky – vzácné trojnásobné tetraedrické jednotky – vzácné (aminoffit, kinoit)(aminoffit, kinoit)

Si O Si

O

O

O

O

OO

6-

thortveitit hemimorfit

cyklocyklo-křemičitany-křemičitany

každá jednotka SiOkaždá jednotka SiO44 sdílý s přilehlými sdílý s přilehlými

tetraedry 2 atomy O = tetraedry 2 atomy O = [[(SiO(SiO33))nn]]22nn--

beryl Beberyl Be33AlAl22{{SiSi66OO1818}}

beryl

inoino-křemičitany-křemičitany

řetězovitéřetězovité–sdílení vrcholů tetraedru –sdílení vrcholů tetraedru {{SiOSiO44}}

pestré, hojné a důležité minerálypestré, hojné a důležité minerály

pyroxenové: enstatit (Mgpyroxenové: enstatit (Mg22SiSi22OO66), diopsid ), diopsid

(CaMgSi(CaMgSi22OO66), jadeit (NaAlSi), jadeit (NaAlSi22OO66), ),

spodumen (LiAlSispodumen (LiAlSi22OO66))

pásovépásové–příčné spojení –příčné spojení {{SiOSiO332-2-}}

tremolit (Catremolit (Ca22MgMg55(Si(Si44OO1111))22(OH)(OH)22))

inoino-křemičitany-křemičitanymineralogická exkurze mineralogická exkurze ☻☻

enstatit diopsid jadeit

spodumen tremolit

AzbestAzbest

vláknité křemičité materiály (řec. vláknité křemičité materiály (řec. asbestosasbestos – – nezhasitelný)nezhasitelný)součástí více než 3000 výrobků (filtry, izolace, součástí více než 3000 výrobků (filtry, izolace, ohnivzdorné oděvy)ohnivzdorné oděvy)vysoká pevnost, ohebnost, odolnost vůči teplu a vysoká pevnost, ohebnost, odolnost vůči teplu a plameni, kyselinám a zásadámplameni, kyselinám a zásadám

bílý azbest (chrysotil) Mgbílý azbest (chrysotil) Mg33(Si(Si22OO55)(OH))(OH)44, , serpentiny, amfibolyserpentiny, amfibolyazbestosa-dlouhodobý styk s prachem azbestosa-dlouhodobý styk s prachem azbestových vláken ve vzduchu azbestových vláken ve vzduchu

phyllophyllo-křemičitany-křemičitany

vodorovné zesíťováné řetězce vodorovné zesíťováné řetězce {{SiSi22OO664-4-}}

nebo kondenzované jednotky nebo kondenzované jednotky {{SiSi66OO181812-12-}} v v

roviněrovině

nejznámější a nejdůležitější minerály (jíly, nejznámější a nejdůležitější minerály (jíly, slídy, mastek)slídy, mastek)

MM22SiSi22OO55, M = Li, Na, Ag, H, M = Li, Na, Ag, H

slída-biotit mastek

jíly, slídyjíly, slídy

jíly:jíly: podstatná složka půdy podstatná složka půdyvznikají zvětráváním vyvřelých hornin např. vznikají zvětráváním vyvřelých hornin např. kaolinitukaolinitu

2KAlSi2KAlSi33OO88 + CO + CO22 + H + H22OO → Al→ Al22(OH)(OH)44SiSi22OO5 5 + 4SiO+ 4SiO22 + K + K22COCO33

směs s vodou – tvarovatelný měkký materiálsměs s vodou – tvarovatelný měkký materiálslídy:slídy: vznikají pozdní krystalizací vyvřelých vznikají pozdní krystalizací vyvřelých hornin, vznikají když ¼ Sihornin, vznikají když ¼ SiIVIV nahrazena Al nahrazena AlIII III a a záporný náboj vyrovnán Kzáporný náboj vyrovnán K+ + (K(K++ pevnější a tvrdší pevnější a tvrdší než masteknež mastekbiotit (tmavá slída), margaritbiotit (tmavá slída), margarit

margarit

slída

tektotekto-křemičitany-křemičitany

sestaveny z jednotek SiOsestaveny z jednotek SiO44, v nichž každý , v nichž každý

atom O je sdílen vždy dvěma tetraedry, atom O je sdílen vždy dvěma tetraedry, polovina atomu Si je nahrazena Alpolovina atomu Si je nahrazena Al

hlinitokřemičitany, živce, zeolity, hlinitokřemičitany, živce, zeolity, ultramarinyultramariny

tektotekto-křemičitany-zeolity-křemičitany-zeolity

zeolity:zeolity: mají mnohem otevřenější kostru než mají mnohem otevřenější kostru než živce, zachycují volně vázanou vodu nebo jiné živce, zachycují volně vázanou vodu nebo jiné molekuly (řec. molekuly (řec. zeinzein – vařit, – vařit, lithoslithos – kámen) – kámen)

vhodně definované kanálky, systém propojených vhodně definované kanálky, systém propojených dutindutin

výroba:výroba: krystalizace vodných gelů smíšených krystalizace vodných gelů smíšených alkalických křemičitanů a hlinitanůalkalických křemičitanů a hlinitanů

použitípoužití:: plnidlo detergentů plnidlo detergentů

tektotekto-křemičitany-zeolity-křemičitany-zeolity

faujasit NaCafaujasit NaCa0,50,5(Al(Al22SiSi55OO1414))··10H10H22OO

chabazit Ca(Alchabazit Ca(Al22SiSi44)O)O1212··6H6H22OO

faujasit faujasit chabazit

Siloxany (silikony)Siloxany (silikony)

silikony a minerální křemičitany – mezi nimi je silikony a minerální křemičitany – mezi nimi je vztah (methylenová skupina v silikonech je vztah (methylenová skupina v silikonech je nahrazena izoelek. skupinou Onahrazena izoelek. skupinou O– – v křemičitanech)v křemičitanech)

silikony - silikony - polymery [R polymery [R22SiO]SiO]nn, kde R je organický , kde R je organický substituent. substituent. vlastnosti:vlastnosti: dobrá tepelná a oxidační stálost, dobrá tepelná a oxidační stálost, odolnost vůči změnám teplot, hydrofobní, odolnost vůči změnám teplot, hydrofobní, dielektrické vlastnosti, fyziologická inertnostdielektrické vlastnosti, fyziologická inertnostpřipraveny jako oleje, mazadla, emulze, připraveny jako oleje, mazadla, emulze, elastomery (kaučuky) a pryskyřiceelastomery (kaučuky) a pryskyřice


silikonové olejesilikonové oleje – třepáním O(SiMe – třepáním O(SiMe33))22 a cyklo- a cyklo-(Me(Me22SiO)SiO)44 s malým množstvím konc. H s malým množstvím konc. H22SOSO44

≡≡Si-O-Si≡ + HSi-O-Si≡ + H22SOSO44 → ≡Si-O-SiO → ≡Si-O-SiO33H + ≡Si-OH H + ≡Si-OH

≡≡Si-OH + ≡Si-O-SiOSi-OH + ≡Si-O-SiO33H → ≡Si-O-Si≡ + HH → ≡Si-O-Si≡ + H22SOSO44

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


silikonové elastiomery (kaučuky)silikonové elastiomery (kaučuky) –– zpevněné lineární dimethylpolysiloxanyzpevněné lineární dimethylpolysiloxanyvýroba:výroba: polymerace katalizovaná KOH, polymerace katalizovaná KOH, HH22SOSO44

: zesíťování kaučuku pomocí : zesíťování kaučuku pomocí oxidačních činidel (benzoylperoxidem)oxidačních činidel (benzoylperoxidem)použití:použití: izolační pouzdra, kyslíkové izolační pouzdra, kyslíkové masky, zdravotnické hadice, kosmické masky, zdravotnické hadice, kosmické skafandry, implantátyskafandry, implantáty


silikonové pryskyřicesilikonové pryskyřice – připravují se – připravují se hydrolýzou fenylsubstituovaných dichlor- a hydrolýzou fenylsubstituovaných dichlor- a trichlorsilanů v toluenu, promytí Htrichlorsilanů v toluenu, promytí H22O a O a

následná polymerizace a kondenzace následná polymerizace a kondenzace silanových skupinsilanových skupin

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

DĚKUJI ZA POZDĚKUJI ZA POZORNOST

SiO 2 , SILIKÁTY, SILOXANY

Documents

Transcript of SiO 2 , SILIKÁTY, SILOXANY