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Biossido di silicio

  |   Chimica, Chimica Generale

Il biossido di silicio o silice è un composto inorganico avente formula SiO2 in cui il silicio ha numero di ossidazione +4. Si trova nel quarzo dove è presenta sotto forma di una struttura cristallina trigonale costituita da tetraedri silicio-ossigeno uniti tra loro per i 4 vertici, tridimite dove ha un abito cristallino esagonale o pseudoesagonale e cristobalite, polimorfo del quarzo, dove l’abito cristallino è variabile a seconda della temperatura a cui si forma.

Proprietà

È  un solido molecolare che è poco solubile in acqua e può presentarsi sia allo stato amorfo che allo stato cristallino e può essere di colore grigio o trasparente. Presenta elevato punto di fusione e di ebollizione, densità di 2.65 g/cm3. Sotto forma di quarzo ha durezza 7 nella scala di Mohs.

È una sostanza poco reattiva, non reagisce con gli acidi ad eccezione dell’acido fluoridrico.

Sintesi

Sebbene il biossido di silicio venga rinvenuto nelle rocce che sono molto abbondanti sulla crosta terrestre esso può essere ottenuto attraverso diverse vie sintetiche.

Allo stato amorfo è ottenuto dalla reazione tra il silicato di sodio e acido solforico:

Na2SiO7 + H2SO4 → 3 SiO2 + Na2SO4 + H2O

Sottili film di biossido di silicio possono formarsi tramite ossidazione termica su wafer di silicio.

Questa reazione può avvenire per via secca:

Si(s) + O2(g)→ SiO2(s)

o per via umida:

Si(s) + H2O(g)→ SiO2(s) + H2(g)

Il biossido di silicio può essere ottenuto dalla reazione tra tetrafluoruro di silicio e acqua:

SiF4(s) + 2 H2O(l) → SiO2(s) + 4 HF(aq)

Reazioni

Il biossido di silicio dà molte reazioni tra cui:

SiO2(s) + 3 C(s) → SiC(s)+ 2 CO(g)

  • Reazione con idrossido di sodio ad elevate temperature per dare silicato di sodio e idrogeno:

SiO2(s) + 4 NaOH(aq) → Na4SiO3(s) + 2 H2(g)

SiO2(s) + 6 HF(aq) → H2SiF6(aq) + 2 H2O(l)

A seconda del rapporto stechiometrico il biossido di silicio può reagire con gli ossidi basici come l’ossido di sodio per dare silicato di sodio se il rapporto è di 1:1 o ortosilicato di sodio se il rapporto è di 1:2

SiO2(s) + Na2O(s)→ Na2SiO3(s)

SiO2(s) + 2 Na2O(s)→ Na4SiO4(s)

Usi

Viene utilizzato:

  • dall’industria delle costruzioni per ottenere il calcestruzzo
  • nella produzione di vetro e ceramiche
  • come chiarificante nei succhi di frutta e vino
  • come antiagglomerante negli alimenti come farina, spezie e zucchero
  • nei dentifrici per rimuovere la placca dentale
  • dall’industria farmaceutica sotto forma colloidale
  • dall’industria cosmetica per controllare la viscosità, come abrasivo negli agenti esfolianti

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