Piidioksidi

kemiallinen yhdiste
(Ohjattu sivulta Silika)

Piidioksidi eli silika (SiO2) on piin ja hapen yhdiste. Mineraalina se tunnetaan nimellä kvartsi.

Piidioksidi
Sample of silicon dioxide.jpg
Tunnisteet
CAS-numero 7631-86-9
Ominaisuudet
Molekyylikaava SiO2
Moolimassa 60,08
Ulkomuoto Valkoinen jauhe
Sulamispiste 1 600–1 725 °C
Kiehumispiste 2 230 °C
Tiheys 2,648 g/cm3
Liukoisuus veteen Ei liukene veteen

Piidioksidi esiintyy luonnossa kolmessa kidemuodossa: heksagonaalinen kvartsi, kuutiollinen kristobaliitti ja heksagonaalinen tridymiitti. Lisäksi tunnetaan kolme muuta muotoa: keatiitti, koesiitti ja stishoviitti. Kvartsikide voi olla oikea- tai vasenkätinen, ja eri muodot kääntävät valon polarisaatiosuuntaa eri tavalla. Piidioksidi on varsin kovaa ainetta, ja sitä voi käyttää hionnassa. Mohsin kovuusasteikossa sen kovuus on 7.

Piidioksidia käytetään elintarviketeollisuudessa paakkuuntumisenestoaineena. Sen e-koodi on E551.[1]

Jos piidioksidikide kuumennetaan sulamispisteeseen (noin 1 600 °C) ja sulan annetaan jäähtyä, syntyy amorfista piidioksidia (silikalasi, engl. fused quartz). Silikalasilla on hyvin pieni lämpölaajenemiskerroin ja siksi sitä käytetään kuumennusta kestävien lasiesineiden valmistukseen. Piidioksidi on silikaattien ohella tavallisen lasin pääasiallinen materiaali.

Silikageeli on vesilasista eli natriumsilikaatista valmistettua huokoista piidioksidin ja piihappojen seosta, jota käytetään kosteutta sitovana aineena. Sitä käytetään myös elintarvikelisäaineena vähentämään vaahtoamista. Mikropiireissä hapetettu pii on tehokas eriste.

Mikrosilika on erittäin hienojakoista amorfista piidioksidia, jota käytetään betonin täyte- ja lujiteaineena. Se koostuu noin 0,1 mikronin kokoisista hiukkasista, joiden hienous on 50-kertainen normaalin sementin ominaispinta-alaan verrattuna.[2]

KidemuodotMuokkaa

Kemiallisesti yksinkertainen piidioksidi esiintyy useana polymorfina, joilla on sama kemiallinen koostumus, mutta erilainen kiderakenne, ja erilaiset fysikaaliset ominaisuudet. Polymorfit on esitelty seuraavassa taulukossa.

Piidioksidin kidemuodot
Nimi Kiderakenne ρ
g/cm3
Huomioita Rakenne
α-kvartsi romboedrinen 2.648 α-kvartsi muuntuu β-kvartsiksi 846 K lämpötilassa  
β-kvartsi heksagoninen 2.533 β-kvartsi muuttuu β-tridymiitiksi 1140 K lämpötilassa  
α-tridymiitti rombinen 2.265 metastabiili  
β-tridymiitti heksagoninen β-tridymiitti muuttuu β-kristobaliitiksi 2010 K lämpötilassa  
α-kristobaliitti tetragoninen 2.334 metastabiili  
β-kristobaliitti kuutiollinen sulaa 1978 K lämpötilassa  
keatiitti tetragoninen 3.011 Si5O10, Si4O8, Si8O16 renkaita; syntetisoidaan emäksen avulla 600–900 K lämpötilassa ja 40–400 MPa paineessa  
moganiitti monokliininen Si4O8 and Si6O12 renkaita  
koesiitti monokliininen 2.911 Si4O8 and Si8O16 renkaita; syntetisoidaan 900 K lämpötilassa ja 3–3.5 GPa paineessa  
stishoviitti tetragoninen 4.287  
seifertiitti rombinen 4.294 syntetisoidaan yli 40 GPa paineessa[3]  
melanoflogiitti kuutiollinen 2.04 Si5O10, Si6O12 renkaita  
kuituinen
W-silika
rombinen 1.97 sulaa ~1700 K lämpötilassa  
2D silika heksagoninen  

LähteetMuokkaa

  1. E551 - Piidioksidi Ruokavirasto. Viitattu 27.1.2020.
  2. Elkem-microsilica® - 920 D Semtu. huhtikuu 2018. Viitattu 27.1.2020.
  3. Seifertite. Mindat.org.
Tämä kemiaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.