Для химического элемента с порядковым номером 14, находящегося в таблице Менделеева в IV группе 3 периода и III ряда, возможно образование двух оксидов кремния, состоящих из двух элементов Si и O:

• моноксид кремния, в котором Si двухвалентен, химическая формула этого окисда может быть представлена, как SiO;
• диоксид кремния — это кремния, в котором Si четырехвалентен, химическая формула его записывается, как SiO2.

Кремний (IV) оксид по внешнем виду представляет собой прозрачные кристаллы. Плотность SiO2 равняется 2,648 г/см³. Вещество плавится в пределах температур от 1600 до 1725 °С, кипит при температуре 2230 °С.

Оксид кремния SiO2 был известен своей твердостью и прочностью с древних времен, наиболее распространен в природе в или кварца, а также в диатомовых водорослей. Вещество имеет много полиморфных модификаций, наиболее часто встречается в двух видах:

• кристаллический - в виде природного минерала кварца, а также его разновидностей (халцедон, горный хрусталь, яшма, агат, кремень); кварц является основой это незаменимый строительный материал и сырье для силикатной промышленности;
• аморфный встречается в виде природного минерала опала, состав которого можно описать формулой SiO2 . nH2O; землистыми формами аморфного SiO2 являются трепел (горная мука, инфузорная земля) или диатомит; искусственный аморфный безводный кремнезем — это силикагель, который изготавливают из метасиликата натрия.

Оксид кремния SiO2 является кислотным окислом. Именно этот фактор определяет его химические свойства.

Фтор реагирует с двуокисью кремния: SiO2 + 4F → SiF4 +O2 с образованием бесцветного газа тетрафторида кремния и кислорода, в то время как другие газы (галогены Cl2, Br2, I2) реагируют менее активно.

Оксид кремния IV взаимодействует с с получением кремнефтористоводородной кислоты: SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O. Это свойство используется в полупроводниковой промышленности.

Кремний (IV) оксид растворяется в горячей концентрированной или расплавленной щелочи с образованием силиката натрия: 2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O.

Двуокись кремния реагирует с основными оксидами металлов (например, с оксидами натрия, калия, свинца (II), цинка или смесью оксидов, что используется в производстве стекла). Для примера можно привести реакции окиси натрия и SiO2, в результате которых могут образовываться: ортосиликат натрия 2Na2O + SiO2 → Na4SiO4, силикат натрия Na2O + SiO2 → Na2SiO3, и стекло Na2O + 6SiO2 + XO → Na2O: XO: 6SiO2. Примерами такого стекла, имеющего коммерческое значение, являются натрий-кальциевое стекло, боросиликатное стекло, свинцовое стекло.

Двуокись кремния при высоких температурах взаимодействует с кремнием, в результате получается газообразный монооксид: Si + SiO2 → 2SiO.

Чаще всего оксид кремния SiO2 используется для производства элементарного кремния. Процесс взаимодействия с элементарным углеродом протекает при высокой температуре в электродуговой печи: 2C + SiO2 → Si + 2CO. Он достаточно энергоемкий. Однако его продукт используется в полупроводниковой технике для изготовления (превращают световую энергию в электрическую). Также чистый Si применяется в металлургии (в производстве жаростойких и кислотоупорных кремнистых сталей). Полученный таким образом элементарный кремний необходим для получения чистой двуокиси кремния, которая имеет большое значение для ряда отраслей промышленности. Натуральный SiO2 используется в виде песка в тех производствах, где не требуется его высокая чистота.

При вдыхании тонко измельченной пыли кристаллического SiO2, даже в очень малых количествах (до 0,1 мг/м³), с течением времени может развиться силикоз, бронхит или рак. Пыль становится опасной при попадании в легкие, постоянно их раздражает, сокращая тем самым их функцию. В организме человека оксид кремния в виде кристаллических частиц не растворяется в течение клинически значимых периодов времени. Этот эффект может создать риск профессиональных заболеваний для людей, работающих с пескоструйной обработкой оборудования или продуктами, которые содержат порошок кристаллического оксида кремния. Дети, астматики любого возраста, страдающие аллергией, а также пожилые люди могут заболеть гораздо быстрее.

Диоксид кремния – это вещество, которое состоит из кристаллов. Они не имеют цвета, довольно твердые, тугоплавкие и прочные. Вещество не поддается воздейств...

От Masterweb

13.08.2018 16:00

Диоксид кремния – это вещество, которое состоит из кристаллов. Они не имеют цвета, довольно твердые, тугоплавкие и прочные. Вещество не поддается воздействию воды и кислот.

Если повышается температура окружающей среды, то вещество взаимодействует со щелочами. Кроме того, в таких условиях он считается отличным диэлектриком и способен растворяться в плавиковой кислоте.

В природе это вещество сильно распространено. Оно содержится в горном хрустале, кварце, топазе, морионе, яшме, агате, аметисте. В обычных условиях диоксид существует в трех видах. Речь идет о кристобалите, кварце, тридимите. Если температура повышается, то вещество превращается в коэсит и стишовит.

Формула вещества – SiO2.

Химические свойства

Данное вещество входит в состав практически всех основных горных пород. Как уже сказано выше, средство является бесцветным кристаллом. Для плавления необходима высокая температура. Она достигает 1600 градусов Цельсия.

Вещество имеет несколько полиморфных модификаций. Они описаны выше. Следует заметить, что аморфный диоксид кремния – это, иными словами, кварцевое стекло.

Вред вещества

Какое оказывает влияние диоксид кремния на организм? Ученые подтвердили, что вещество проходит через желудочно-кишечный тракт без особых изменений. После этого процесса оно выводится из организма в полной мере. Французские специалисты отмечают, что если употреблять воду с диоксидом, то можно снизить шанс развития такого заболевания, как Альцгеймер, на 10 %.

Поэтому не стоит верить ложной информации о том, что вещество плохо воздействует на организм. В качестве пищевой добавки оно имеет код E551. Если принимать его пероральным способом, то влияние диоксида кремния минимально и не приносит никакого вреда.

Польза вещества

Данное средство предотвращает появление комков в различных сыпучих субстанциях. Более того, оно способно нейтрализовать щелочную среду. Диоксид может растворяться в плавиковой кислоте. В результате образуется стеклообразная масса. Благодаря этому в пищевой и химической промышленности это вещество достаточно популярное.

В воде порошок не растворяется, а отдает жидкости ионы. Из-за этого вода становится чистой на молекулярном уровне и имеет много полезных веществ. Специалисты считают, что если пить такую воду регулярно, то можно предотвратить развитие болезни Альцгеймера, а также продлить срок жизни на 10 лет.

Применение вещества

В пищевой сфере вещество уже давно известно в качестве эмульгатора. Также его используют для того, чтобы еда не комковалась. Добавку в виде диоксида вносят в алкоголь, снеки, чипсы, орешки, сухарики, закуски к пиву, приправы, специи, сладости и другие кондитерские изделия. Кроме того, нередко вещество имеется в составе кисломолочной продукции, преимущественно в сырах, а также тех продуктах питания, которые продаются в виде порошка (сахар, соль, мука и так далее).

Кроме того, диоксид кремния используется при создании зубных паст, энтеросорбентов и лекарственных препаратов.

Медицина

Рассмотрим более подробно то, как именно диоксид используется в медицине и фармацевтике. Его используют в качестве энтеросорбента. Это вещество имеет вид порошка белого или же бело-голубого оттенка. Запаха он не имеет.

Что касается лекарственных препаратов, то коллоидный диоксид кремния используется для создания препаратов внутреннего и наружного применения. Действия средств направлено на заживление ран гнойного характера, флегмон, маститов. Кроме того, препараты купируют процессы гнойно-воспалительной природы.

Если средство находится в виде рыхлого порошка, то его можно использовать в качестве энтеросорбента. Это вещество способно вывести токсины из организма, даже соли тяжелых металлов. Добавку нередко вносят в средство от метеоризма. Благодаря ему эмульсия стабилизируется, а ее эффект улучшается. Из-за того, что диоксид имеет абсорбирующее свойство, его добавляют в гели и мази. Ими можно обрабатывать мастит, флегмону, а также различные гнойные заболевания. Препарат имеет антимикробное действие. Его легко распределять по коже. Аллергия и раздражение не возникают. Для того чтобы загустить спирт, глицерин, вазелин и рыбий жир, используется именно диоксид.

Косметические средства

Диоксид также используется и в косметической сфере. Его добавляют в зубные пасты, так как он способен идеально отбелить зубы. Зубная эмаль от его воздействия не разрушается. При случайном проглатывании такое средство не влечет за собой никаких последствий.

Это вещество добавляют в скрабы, кремы, лосьоны, пудры, причем вне зависимости от предназначения по типу кожи. Благодаря диоксиду можно убрать жирный блеск, разгладить морщины и убрать неровности на коже. Удаление отмерших клеток и очищение дермы происходит за минимальный срок.

Использование в пищевой сфере

Описываемый эмульгатор позволяет предупредить комкование сыпучих продуктов. Нередко это вещество добавляют в манку, муку, сухое молоко, сахар, яичный порошок, соль, приправы. В сырах диоксид кремния необходим, чтобы текстура тертого и нарезанного ломтиками продукта была максимально стабилизированной. В чипсах, закусках к пиву, сухариках и подобных изделиях добавка нужна для улучшения аромата. В пиво диоксид добавляется для того, чтобы сделать его светлее. Благодаря веществу его стойкость улучшается. Кроме того, в спиртных напитках, в том числе и коньяке, добавка нейтрализует избыток щелочей, стабилизируя кислотность.

Практически все сахаристые кондитерские изделия покрывают эмульгатором. Благодаря ему увеличивается срок хранения, не появляется липкость и излишняя ломкость. Диоксид не используется для обработки шоколада.

Сомнения по поводу применения

Выше уже сказано, что вещество не оказывает пагубного воздействия на организм человека. Именно поэтому кристаллический диоксид кремния разрешен к использованию во многих странах. Однако у тех ученых, которые исследуют его, есть некоторые опасения.

Дело в том, что когда диоксид поступает в организм, он может вступить в реакцию с каким-то другим веществом. Из-за этого невозможно точно определить то, какие токсины или осадки попадают в кровь, слюну и желудочно-кишечный тракт. Стабилизатор не растворяется в воде. Это приводит к появлению осадка в организме, который вызывает камни в почках, печени. Некоторые ученые считают, что при взаимодействии с некоторыми веществами диоксид может стать причиной онкологии.

Считается, что если употреблять продукты питания, которые содержат описываемое вещество в небольших количествах, то никаких проблем не возникнет.

Противопоказания и побочные действия

Диоксид нельзя употреблять при обострении язвы желудка и 12-перстной кишки. Кроме того, запрещено есть продукты питания с веществом при непроходимости кишечника и эрозии желудка. Лекарства с данным веществом нельзя наносить на гранулирующие и чистые раны асептического типа.

Среди побочных эффектов следует отметить несварение желудка и запор. Если речь идет о местном воздействии, то может образовываться корочка, которая будет препятствовать нормальному заживлению раны.

Итоги

Диоксид кремния является довольно важным веществом, которое используют в пищевой, косметической и медицинской сферах. Оно легко добывается и не оказывает патологического воздействия на организм человека. Именно поэтому добавка разрешена во многих странах.

Улица Киевян, 16 0016 Армения, Ереван +374 11 233 255

Вы когда-нибудь слышали о минеральной породе без цвета и запаха? Таковой является пищевая добавка Е 551 или диоксид кремния – особое кристаллическое вещество, не имеющее цветовых оттенков и наделенное сравнительно высокой степенью прочности и твердости.

Всевозможные модификации оксидов кремния – это самые распространенные минералы на планете Земля, являющиеся неотделимой частью горных пород. Е 551 обозначается молекулярной формулой — SiO 2 , не подвластен влиянию кислот, не реагирует с водой.

Если вы хотите наглядно представить, как выглядит диоксид кремния, то возьмите в ладонь горстку обычного песка, состоящего из мелких частичек кварца. Эти частички и есть – диоксид кремния, который довольно часто можно встретить в природе.

Е-551 кремнезём визуально является бесцветным порошком кристаллической структуры, имеет довольно твердую и прочную структуру. В простонародье «белая сажа» имеет большую температуру плавления 1713-1728 °C, при этом абсолютно не растворима в воде. Аэросил относится к классу кислотных стекловидных образующих оксидов, при этом отличительным качеством можно отметить способность быть отличным изолятором, то есть веществом почти не проводящим электрический ток.

В природной среде тонкодисперсный аэросил преобладает в кварцевом веществе, а именно в мелких зернах, входящих в состав обычного песка. Эмульгатор разрешен в пищевой отрасли Российской Федерации, Украины и Евросоюзе.

В приготовлении продуктов питания используется непосредственно как второстепенная составляющая, необходимая всего лишь для избежания скомковывания продукции и ее слеживание при хранении.

В чем ценность кремнезема?

Диоксиду кремнию ученые дали еще много интересных «прозвищ»: аэросил, кремнезем, кварц, и даже «белая сажа»!

Кристаллическое вещество завоевало огромную славу в промышленности. Чаще всего его используют в форме сыпучего порошка белого цвета или шариков. Для добавления диоксида кремния в продукты питания его сначала синтезируют химическим путем, получая чистейший продукт.

Справка! Добавка Е 551 не изменяет ярких вкусовых качеств продукта и не влияет на их цвет.

Присутствие пищевой добавки Е 551 в составе продуктов помогает придать им сыпучести, а также предупредить появление комков. Диоксид кремния характеризуется следующими качествами:

• это отличный пеногаситель;
• помогает избежать слеживания;
• порошки становятся более текучими;
• это улучшитель сыпучести продуктов питания;
• играет роль превосходного загустителя.

Пищевой добавкой Е 551 чаще всего обогащают следующие продукты:

• сахар;
• сливки, молоко сухое;
• соль;
• мука пшеничная;
• специи;
• яичный порошок;
• чипсы, снеки, сухарики;
• лкогольные напитки;
• кондитерские изделия.

В фармацевтической промышленности диоксид кремния очень часто фигурирует в составе такого препарата, как «Эспумизан». Вы не поверите, но зубную пасту, бумагу и картон производители тоже умудрились напичкать диоксидом кремния!

Е-551 зачастую можно найти в различных специях, приправах и пряностях, порошкообразных продуктах, таких как сахар, соль и мука, в кондитерских изделиях, разнообразных чипсах, сухариках, орешках и иных закусках к пиву, а также алкогольной продукции.

В чем вред добавки Е 551 для человека?

Глупое утверждение о том, что якобы диоксид кремния причиняет организму человека вред огромных масштабов – миф и не более. На самом деле, Е 551 в кишечнике не всасывается, а значит его запасы в организме не накапливаются. В целом, Е 551 абсолютно безопасен для здоровья человека.

Так все-таки вред или польза от употребления эмульгатора Е-551?

Мнения разделяются, но как таковой вред, вообще отсутствует и возникает только в случаях неправильного и неосторожного использования, а именно взаимодействие Е-551 с другими химическими веществами может привести к раздражению дыхательных путей и легких, но в пищевых продуктах при правильной формуле изготовления он уже физически соединиться с иными химическими веществами не может, что само собой делает его безопасным. При попадании в организм не растворяется и выводится из него в неизменном состоянии, не оказывая абсолютно никакого негативного воздействия.

Также следует отметить, что ученые установили прямо пропорциональную связь при употреблении в пищу воды, в состав которой входит Е-551, что в результате приводит к снижению возможности нейродегенеративного заболевания. И это, конечно же, весомый аргумент, но при этом не стоит забывать, что злоупотребление кремнезема в организм человека, к добру не приведет, все должно быть в меру и разумно.

Подытоживая сказанное можно сделать однозначный вывод, что Е-551 не только не несет какого либо вреда организму человека, но и при правильном его употреблении даже в какой-то степени служит неким профилактическим средством от серьезных заболеваний типа Болезнь Альцгеймера.

Возможно вам также понравится:

Е951 (аспартам) — действие на организм, вред или польза
Е471 (Эмульгатор) вред и польза пищевой добавки на организм
Пищевой консервант E202 (Сорбат калия) — вред и польза на организм
Соевый лецитин Е476 — польза и вред для организма человека
Польза и вред ванилина для организма
Сахарозаменитель milford suss — вред и польза на организм человека
Цинковая мазь от чего помогает — полезные свойства и противопоказания

Кремний проявляет переменную валентность (II, IV), поэтому может образовывать два оксида кремния - монооксид и диоксид. Они отличаются физическими и химическими свойствами. Подробнее об оксидах кремния говорим в этой статье.

Монооксид

Формула оксид кремния (II) - SiO. Это вязкое, похожее на смолу вещество. Сохраняет аморфное состояние и не окисляется при обычных условиях. Не образует соли, не проводит электричество.

Рис. 1. Монооксид кремния.

Монооксид получают двумя способами :

• нагреванием (температура выше 400°C) кремния при недостатке кислорода:

  2Si + O 2 → 2SiO;

• методом Чохральского при восстановлении диоксида при высоких температурах:

  SiO 2 + Si → 2SiO.

В твёрдом состоянии монооксид представляет собой тёмно-коричневый порошок. Проявляет прочность и инертность в реакциях с кислотами. Растворим в плавиковой кислоте.

Химические свойства монооксида кремния:

• разлагается при нагревании:

  2SiO → 2Si + O 2 ;

• реагирует с парами воды при нагревании до 500°C:

  SiO + H 2 O → SiO 2 + H 2 ;

• взаимодействует с углекислым газом при нагревании:

  SiO + СО 2 → SiO 2 + CO;

• реагирует с хлором при температуре 800°C, образуя жидкий хлорид кремния:

  2SiO + 4Cl 2 → 2SiCl 4 + O 2 .

Монооксид не встречается на Земле в естественной среде. Однако газообразный монооксид входит в состав межзвёздных пылевых облаков.

Диоксид

Оксид кремния (IV) - SiO 2 . Это твёрдое кристаллическое тугоплавкое вещество, нерастворимое в воде. Не проводит электрический ток.

Формулу диоксида имеют песок, кварц, горный хрусталь, яшма, агат, аметист и другие горные породы. Диоксид входит в состав 87 % литосферы.

Рис. 2. Яшма.

Диоксид кремния имеет немолекулярное строение. Кристаллическая решётка состоит из атомов кремния и кислорода, связанных ковалентными связями. К каждому атому кремния присоединено четыре атома кислорода, а каждый атом кислорода связан с двумя атомами кремния.

Рис. 3. Схема строения кристаллической решётки диоксида кремния.

Диоксид можно получить в лаборатории, нагрев кремний до 400-500°C в присутствии кислорода:

Si + O 2 → SiO 2 .

Диоксид образуется при действии кислот на растворимые силикаты. В результате образующаяся кремниевая кислота распадается на воду и диоксид:

• Na 2 SiO 3 + 2CH 3 COOH → 2CH 3 COONa + H 2 SiO 3 ↓;
• H 2 SiO 3 → H 2 O + SiO 2 .

При нормальных условиях реагирует только с плавиковой кислотой. Со щелочами и основными оксидами реагирует при нагревании. Не реагирует с водой. Основные свойства с химическими уравнениями представлены в таблице.

Взаимодействие	Описание	Уравнение
С неметаллами	Реагирует с водородом и углеродом с образованием кремния и карборунда соответственно	SiO 2 + 2Н 2 → Si + 2H 2 O; SiO 2 + 3С → SiC + 2CO
С активными металлами	Реагирует при температуре выше 1000°С с образованием кремния. При избытке металла образуются силициды	SiO 2 + 2Mg → Si + 2MgO; SiO 2 + 4Mg → Mg 2 Si + 2MgO
С фтороводородом	Реагирует с газом и плавиковой кислотой при нормальных условиях	SiO 2 + 4HF → SiF 4 + 2H 2 O; SiO 2 + 6HF → H 2 + 2H 2 O
Со щелочами	Сплавляется с образованием силикатов	SiO 2 + 4NaOH → Na 4 SiO 4 + 2H 2 O
С оксидами	Реагирует при высоких температурах	SiO 2 + MgO → MgSiO 3
С карбонатами щелочных металлов	Взаимодействует при нагревании	SiO 2 + K 2 CO 3 → K 2 SiO 3 + CO 2

Диоксид кремния используется для производства стекла, силикагеля, бетона.

Что мы узнали?

Кремний образует два оксида - монооксид и диоксид. Монооксид - аморфное вещество, не образующее соли. Взаимодействует при нагревании с водяным паром, углекислым газом, хлором. Разлагается на простые вещества при нагревании. Диоксид - песок и его производные. Это кристаллическое вещество с немолекулярным строением. Не реагирует с водой, кислотами (исключение - плавиковая кислота). Взаимодействует с неметаллами, металлами, фтороводородом, щелочами, оксидами, карбонатами. Оксиды кремния - диэлектрики.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.5 . Всего получено оценок: 120.

Диоксид кремния, известный также как пищевая добавка Е551, является самым обыкновенным кварцем – очень мелким и прозрачным песком, который образуется путем окисления кремния. В промышленных целях он используется в виде порошка, который именуют белой сажей, тонкодисперсной субстанции и аморфного диоксида кремния.

В чем польза Е551?

Диоксид кремния препятствует образованию комков в сыпучих субстанциях, а также прекрасно нейтрализует щелочную среду. Кроме этого, он легко растворяется в плавиковой кислоте, образуя стеклообразную массу. Именно благодаря этому Е551 применяют не только в пищевой, но и в химической промышленности.

Данный порошок не растворяется в воде, однако отдает ей свои ионы. В итоге вода очищается на молекулярном уровне и приобретает массу полезных свойств . Так, считается, что если пить ее регулярно, то можно избежать болезни Альцгеймера и в целом продлить срок жизни на 8-10 лет.

Где применяется диоксид кремния?

Изначально данное природное вещество, которое входит в состав всех без исключения горных пород, использовалось при производстве таких строительных материалов, как цемент и бетон. Кроме этого, благодаря своим уникальным свойствам диоксид кремния нашел свое применение при изготовлении стекла и керамики, а также великолепно зарекомендовал себя при производстве абразивов. Также в наши дни белую сажу добавляют в зубную пасту, что позволяет легко и быстро избавляться от налета.

С середины прошлого века эмульгатор Е551 стал широко применяться в пищевой промышленности в качестве стабилизатора и загустителя. Его добавляют в сыры и всевозможные пивные закуски, включая чипсы и сухарики , используют в кондитерском производстве и в молочной промышленности. Благодаря способности защищать сыпучие продукты от образования комков Е551 нередко добавляют в различные приправы, муку и сахар, а также манку и сухое молоко. Отдельно стоит сказать о том, что в качестве природного стабилизатора и нейтрализатора щелочи Е551 применяется при изготовлении различных спиртных напитков, в том числе вин и коньяка.

Чем опасен стабилизатор Е551?

Считается, что диоксид кремния абсолютно безвреден для человеческого организма, поэтому его использование промышленных целях сегодня разрешено во многих странах мира. Тем не менее, у ученых, которые исследуют пищевую добавку Е551, все же есть определенные сомнения. Все дело в том, что, являясь щелочным нейтрализатором, диоксид кремния при попадании в организм может вступать в реакцию с самыми различными веществами . Поэтому трудно предугадать, какие токсины или же осадки могут образовываться в крови, желудочном соке, слюне и т.д. С учетом того, что стабилизатор Е551 не растворяется в воде, часть его оседает в организме. Именно по этой причине в почках, печени и поджелудочной железе образуются так называемые камни, которые могут вызвать серьезные проблемы со здоровьем. Плюс ко всему, у некоторых ученых есть предположение, что побочные продукты, образующиеся при взаимодействии Е551 с другими веществами, способны вызвать онкологические заболевания.