シリコン酸化物は、ケイ素原子と2個の酸素が結合して形成された無機固体です。その化学式はSiO 2です。この天然化合物は、シリカまたは二酸化ケイ素とも呼ばれます。
砂はシリカで構成されているため、SiO 2は地球の地殻で最も豊富な鉱物です。その構造に応じて、シリカは結晶性でもアモルファスでもよい。水に不溶ですが、アルカリやHFフッ酸に溶解します。
砂は、二酸化ケイ素のSiOの源である2。ರವಿಮುಂ。出典：ウィキメディア・コモンズ。
SiO 2は、特定の植物、細菌、真菌の構造にも存在します。海洋生物の骨格にも。砂に加えて、シリカで作られた他の種類の石もあります。
シリカは広く使用されており、さまざまな機能を果たします。最も広く使用されているのは、オイルや石油製品などの液体、ビールやワインなどの飲料、およびフルーツジュースのフィルター材料です。
しかし、それは他の多くのアプリケーションを持っています。最も有用で重要なものの1つは、生理活性ガラスの製造です。これにより、骨細胞が成長して、事故や病気で失われた骨片を生成する「足場」を作ることができます。
構造
二酸化ケイ素SiO 2は3原子分子で、ケイ素原子は2つの共有結合した酸素原子に結合しています。
SiO 2分子の化学構造。グラッソルイージ。出典：ウィキメディア・コモンズ。
固体シリカ自体の構造単位は、1つのシリコン原子が4つの酸素原子に囲まれた四面体です。
固体シリカの構造単位：グレー=シリコン、赤=酸素。Benjah-bmm 27。出典：ウィキメディア・コモンズ。
四面体は、隣接する頂点の酸素原子を共有することによって結合します。
そのため、シリコン原子は4つの酸素原子をそれぞれ半分ずつ共有します。これは、1つのシリコン原子と2つの酸素原子の化合物（SiO 2）の関係を説明しています。
四面体は、SiO 2の酸素を共有します。Benjah-bmm 27。出典：ウィキメディア・コモンズ。
SiO 2化合物は、結晶性シリカとアモルファスシリカの2つのグループに分類されます。
結晶性シリカ化合物は、シリコンと酸素の繰り返しパターン構造を持っています。
結晶性シリカは繰り返し単位を持っています。Wersjęrastrowąwykonałużytkownikpolskiego projektu wikipedii：Polimerek、Zwektoryzował：KrzysztofZajączkowski。出典：ウィキメディア・コモンズ。
すべてのシリカ結晶は、結晶格子が非常に強い巨大分子と見なすことができます。四面体はさまざまな方法で結合でき、さまざまな結晶形を生み出します。
アモルファスシリカでは、構造は分子間に定義された規則的なパターンに従うことなくランダムに接続され、これらは互いに異なる空間関係にあります。
アモルファスシリカでは、結合は反復的でも均一でもありません。Silica.svg：* Silica.jpg：en：ユーザー：Jdrewitt派生著作：Matt。出典：ウィキメディア・コモンズ。
命名法
-酸化ケイ素
-二酸化ケイ素
-シリカ
-石英
-トリディミタ
-クリストバライト
-ジオキソシラン
プロパティ
体調
無色から灰色の固体。
純粋なSiO 2のサンプル。LHcheM。出典：ウィキメディア・コモンズ。
分子量
60.084 g / mol
融点
1713ºC
沸点
2230ºC
密度
2.17〜2.32 g / cm 3
溶解度
水に不溶。アモルファスシリカは、特に微細に分割されている場合、アルカリに溶解します。フッ酸HFに可溶。
アモルファスシリカは親水性が低いため、結晶性よりも水との関連性が低くなります。
化学的特性
SiO 2またはシリカはほとんどの物質に対して本質的に不活性であり、反応性はほとんどありません。
室温またはわずかに高い温度で、塩素Cl 2、臭素Br 2、水素H 2およびほとんどの酸からの攻撃に耐性があります。フッ素F 2、フッ化水素酸HF、炭酸ナトリウムNa 2 CO 3などのアルカリに侵される。
SiO 2は金属元素や酸化物と結合してケイ酸塩を形成します。シリカをアルカリ金属炭酸塩で約1300°Cで溶融すると、ケイ酸アルカリが生成され、CO 2が発生します。
可燃性ではありません。熱伝導率が低い。
自然の中での存在
自然界におけるシリカの主な供給源は砂です。
SiO 2またはシリカは、水晶（最も安定したもの）、トリジマイト、クリストバライトの3種類の結晶の形をしています。無定形のシリカはメノウ、ジャスパー、オニキスです。オパールはアモルファス水和シリカです。
いわゆる生物起源のシリカ、つまり生物によって生成されるものもあります。このタイプのシリカの供給源は、細菌、真菌、珪藻、海綿および植物です。
竹や藁の光沢のある硬い部分にはシリカが含まれており、一部の海洋生物の骨格にも高い比率のシリカが含まれています。しかし、最も重要なのは珪藻土です。
珪藻土は腐敗した単細胞生物（藻類）の地質産物です。
他の種類の天然シリカ
自然界には、次の種類もあります。
-火山ガラスであるガラス質シリカ
-隕石の影響下で珪質物質の融合によって生成された天然ガラスであるLechaterielites
-液相に加熱され、結晶化せずに冷却されたシリカである溶融シリカ
入手
砂からのシリカは採石場から直接得られます。
カリフォルニアの砂の採石場。ラフタフクリームパフ。出典：ウィキメディア・コモンズ。
珪藻土や珪藻土も同様に、掘削機や同様の装置を使用して得られます。
アモルファスシリカは、アルカリ金属ケイ酸塩（ナトリウムNaなど）の水溶液から、硫酸（H 2 SO 4）、塩酸（HCl）または二酸化炭素（CO 2）などの酸で中和することにより調製されます。
溶液の最終pHが中性またはアルカリ性の場合、沈降シリカが得られます。pHが酸性の場合、シリカゲルが得られます。
ヒュームドシリカは、揮発性シリコン化合物、通常は四塩化シリコンSiCl 4の燃焼によって調製されます。沈殿したシリカは、ケイ酸塩の水溶液に酸を加えて得られます。
コロイダルシリカは、アモルファスシリカのコロイドサイズの粒子が水溶液に安定に分散したものです。
用途
様々な用途で
シリカまたはSiO 2は多種多様な機能を備えています。たとえば、研磨剤、吸収剤、固結防止剤、充填剤、乳白剤として機能し、他の多くの使用方法の中で他の物質の懸濁を促進します。
たとえば、次のように使用されます。
-ガラス、セラミック、耐火物、研磨剤、水ガラスの製造
-油および石油製品の脱色および精製
-鋳型の鋳造
-あらゆる種類の粉末の固結防止剤として
-消泡剤として
-ドライクリーニング溶剤、プールの水、都市および産業廃水などの液体をろ過する
-断熱材、難燃レンガ、耐火性および耐酸性の包装材の製造
-紙や段ボールの製造におけるフィラーとして、それらをより耐性にする
-塗料の流動性と色を改善するためのフィラーとして
-金属や木材を研磨するための材料で、研磨性を付与します
-クロマトグラフィーおよび吸収剤としての化学分析実験室
-殺虫剤や農薬の配合における固結防止剤として、ワックス状の農薬を粉砕するのに役立ち、活性化合物の担体として
-触媒担体として
-合成ゴムやゴムを補強するフィラーとして
-動物飼料中の液体の担体として
-印刷インキ
-シリカゲルの形の乾燥剤および吸着剤として
-セメントの添加物として
-ペットの砂のよう
-マイクロエレクトロニクス用の絶縁体
-熱光学スイッチ
シリカゲル。ケンペイ。出典：ウィキメディア・コモンズ。
食品業界では
アモルファスシリカは、さまざまな種類の食品の多機能直接成分として、さまざまな食品に組み込まれています。完成した食品の2％を超えてはなりません。
たとえば、固化防止剤（特定の食品の付着を防ぐため）、ビール製造の安定剤、沈殿防止剤として、ワイン、ビール、果物や野菜のジュースをろ過するために使用されます。
珪藻土（SiO 2）でワインをろ過するための装置。ファビオ・イングロッソ。出典：ウィキメディア・コモンズ。
一部の食品では液体の吸収剤として、また油の香料用にはマイクロカプセルの成分として機能します。
さらに、アモルファスSiO 2は、バリアとして機能する食品包装製品のプラスチックの表面に特別なプロセスで適用されます。
製薬業界では
それは、固結防止、増粘、ゲル化剤として、および賦形剤として、すなわち、様々な薬物およびビタミンの打錠助剤として添加される。
化粧品およびパーソナルケア業界で
フェイスパウダー、アイシャドウ、アイライナー、口紅、赤面、メイク落とし、パウダー、フットパウダー、染毛剤、漂白剤など、さまざまな製品に使用されています。
また、オイルとバスソルト、フォームバス、ハンドクリームとボディクリーム、保湿剤、デオドラント、フェイスクリームまたはマスク（シェービングクリームを除く）、香水、ローション、クレンジングクリームも含まれます。
また、夜の保湿クリーム、マニキュアや塗料、肌のさわやかなローション、ヘアトナー、歯磨き粉、ヘアコンディショナー、日焼けジェル、クリーム。
治療用途
SiO 2は生物活性ガラスまたはバイオガラスに存在し、その主な特徴は、それらを取り巻く生物学的環境と化学的に反応し、生きている組織との強力で永続的な結合を形成できることです。
このタイプの材料は、骨細胞が成長する「足場」として、顔などの代用骨を作るために使用されます。彼らは骨と軟組織の両方との良好な生体適合性を示しました。
これらのバイオガラスは、事故や病気で骨を失った人々の顔から骨を回復することを可能にします。
リスク
非常に細かいシリカ粒子は空気中に浮遊し、非爆発性の粉塵を形成する可能性があります。しかし、このほこりは皮膚や目を刺激する可能性があります。その吸入は気道の刺激を引き起こします。
さらに、シリカ粉塵の吸入は、珪肺症と呼ばれる肺に長期的な進行性の損傷を引き起こします。
参考文献
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