SiO2, SILIKÁTY, SILOXANY.

Prezentace na téma: "SiO2, SILIKÁTY, SILOXANY."— Transkript prezentace:

1 SiO2, SILIKÁTY, SILOXANY

2 Oxid křemičitý (SiO2) po H2O nejstudovanější látka (tvoří 22 fází a tucet polymorfních forem) nejběžnější formou α-křemen výskyt v horninách (žula, pískovec) čistá forma (křišťál) nečistá forma (růženín, kouřový křemen, morion, ametyst, citrín) nedokonalé krystalické formy (chalcedon, chrysopras, karneol, achát, jaspis, heliotrop, pazourek) méně běžné formy (tridymit, cristobalit)

3 Formy křemene mineralogická exkurze ☻
křišťál růženín kouřový křemen morion citrín chalcedon chrysopras ametyst karneol achát jaspis heliotrop pazourek

4 Oxid křemičitý (SiO2) krystalické modifikace složené z nekonečných seskupení tetraedrů SiO4 (sdílejí společný vrchol) strukturní změny: β-křemen ↔ β-tridymit ↔ β-cristobalit ↔ SiO2 (l) ↨ ↨ ↨ α-křemen α-tridymit α-cristobalit coesit – zahříváním Na2SiO3 a (NH4)2HPO4

5 Oxid křemičitý (SiO2) modifikace SiO2 (největší hustota, k.č. 6) v rutilové struktuře vláknitý křemen w-SiO2 (nízká ρ) SiO2 + Si → 2 SiO → w-SiO2 + Si vlhkostí se rozpadá na amorfní SiO2 Obecně křemen: odolný vůči působení kyselin kromě HF rozpouští se v MOH nebo M2CO3 za vzniku M2SiO3

6 Oxid křemičitý (SiO2) z halogenů napadá pouze F2, reaguje i s H2 a C
s oxidy kovů a polokovů – význam ve sklářské technologii = křemenné sklo použití: průmysl, elektromechanické přístroje, křemenné skla, silikagel křemičitany: lepidla, pojiva, žáruvzdorné materiály ve zředěných roztocích přítomnost málo rozpustných křemičitých kyselin (H2Si2O5, H2SiO3, H6Si2O7, H4SiO4, H10Si2O9)

7 Oxid křemičitý (SiO2) - silikagel
amorfní forma SiO2 – velmi porézní strukturu, vzniká okyselením křemičitanu sodného, vzniklá gelovitá sraženina se dehydratuje pražením vlastnosti mikroporézního materiálu: póry o průměru pm, chemicky inertní použití: sušidlo, selektivné sorbent, chromatografie,

8 Silikátové minerály horniny + produkty rozkladu, zeminy, jíly, písky
proměnlivé složení = různé strukturní typy (u všech strukturní typ tetraedru SiO4, různé prostorové uspořádání) možnost tvořit lineární a násobné řetězce, cykly, vrstevnaté trojrozměrné struktury

9 Silikátové minerály dělení do 6 skupin:
1. neso-křemičitany (izolované SiO4) 2. soro-křemičitany (izolované SiO4) 3. cyklo-křemičitany (uzavřené cyklické str.) 4. ino-křemičitany (souvislé řetězce) 5. phyllo-křemičitany (souvislé vrstvy) 6. tekto-křemičitany (souvislé 3D struktury)

10 neso-křemičitany s izolovanými jednokami {SiO4}
orthokřemičitany M2IISiO4 (Na,K,Mg,Mn, Fe, Zn, Zr), možnost izomorfní substituce (Mg,Fe,Mn)2IISiO4 olivín) granáty M3IIM2III(SiO4)3 (MII: Ca,Mg,Fe k.č. 8; MIII: Al, Cr, Fe k.č.6) součástí portlandského cementu granát

11 soro-křemičitany s izolovanými jednokami Si2O7
poměrně vzácné např: thortveitit Sc2Si2O7, Ln2Si2O7, Zn: hemimorfit trojnásobné tetraedrické jednotky – vzácné (aminoffit, kinoit) hemimorfit thortveitit

12 cyklo-křemičitany každá jednotka SiO4 sdílý s přilehlými tetraedry 2 atomy O = [(SiO3)n]2n- beryl Be3Al2{Si6O18} beryl

13 ino-křemičitany řetězovité–sdílení vrcholů tetraedru {SiO4}
pestré, hojné a důležité minerály pyroxenové: enstatit (Mg2Si2O6), diopsid (CaMgSi2O6), jadeit (NaAlSi2O6), spodumen (LiAlSi2O6) pásové–příčné spojení {SiO32-} tremolit (Ca2Mg5(Si4O11)2(OH)2)

14 ino-křemičitany mineralogická exkurze ☻
enstatit diopsid jadeit spodumen tremolit

15 Azbest vláknité křemičité materiály (řec. asbestos – nezhasitelný)
součástí více než 3000 výrobků (filtry, izolace, ohnivzdorné oděvy) vysoká pevnost, ohebnost, odolnost vůči teplu a plameni, kyselinám a zásadám bílý azbest (chrysotil) Mg3(Si2O5)(OH)4, serpentiny, amfiboly azbestosa-dlouhodobý styk s prachem azbestových vláken ve vzduchu

16 phyllo-křemičitany vodorovné zesíťováné řetězce {Si2O64-} nebo kondenzované jednotky {Si6O1812-} v rovině nejznámější a nejdůležitější minerály (jíly, slídy, mastek) M2Si2O5, M = Li, Na, Ag, H slída-biotit mastek

17 2KAlSi3O8 + CO2 + H2O → Al2(OH)4Si2O5 + 4SiO2 + K2CO3
jíly, slídy jíly: podstatná složka půdy vznikají zvětráváním vyvřelých hornin např. kaolinitu 2KAlSi3O8 + CO2 + H2O → Al2(OH)4Si2O5 + 4SiO2 + K2CO3 směs s vodou – tvarovatelný měkký materiál slídy: vznikají pozdní krystalizací vyvřelých hornin, vznikají když ¼ SiIV nahrazena AlIII a záporný náboj vyrovnán K+ (K+ pevnější a tvrdší než mastek biotit (tmavá slída), margarit slída margarit

18 tekto-křemičitany sestaveny z jednotek SiO4, v nichž každý atom O je sdílen vždy dvěma tetraedry, polovina atomu Si je nahrazena Al hlinitokřemičitany, živce, zeolity, ultramariny

19 tekto-křemičitany-zeolity
zeolity: mají mnohem otevřenější kostru než živce, zachycují volně vázanou vodu nebo jiné molekuly (řec. zein – vařit, lithos – kámen) vhodně definované kanálky, systém propojených dutin výroba: krystalizace vodných gelů smíšených alkalických křemičitanů a hlinitanů použití: plnidlo detergentů

20 tekto-křemičitany-zeolity
faujasit NaCa0,5(Al2Si5O14)·10H2O chabazit Ca(Al2Si4)O12·6H2O faujasit faujasit chabazit

21 Siloxany (silikony) silikony a minerální křemičitany – mezi nimi je vztah (methylenová skupina v silikonech je nahrazena izoelek. skupinou O– v křemičitanech) silikony -  polymery  [R2SiO]n, kde R je organický substituent. vlastnosti: dobrá tepelná a oxidační stálost, odolnost vůči změnám teplot, hydrofobní, dielektrické vlastnosti, fyziologická inertnost připraveny jako oleje, mazadla, emulze, elastomery (kaučuky) a pryskyřice

22 Siloxany (silikony) silikonové oleje – třepáním O(SiMe3)2 a cyklo-(Me2SiO)4 s malým množstvím konc. H2SO4 ≡Si-O-Si≡ + H2SO4 → ≡Si-O-SiO3H + ≡Si-OH ≡Si-OH + ≡Si-O-SiO3H → ≡Si-O-Si≡ + H2SO4 použití: dielektrická izolační média, hydraulické oleje, náplň do kapalinových tlumičů, mazadla, kosmetické přípravky (rtěnky, krémy na opalování, atd.), nejsou jedovaté (odpěňovadla do stolních olejů)

23 Siloxany (silikony) silikonové elastiomery (kaučuky) – zpevněné lineární dimethylpolysiloxany výroba: polymerace katalizovaná KOH, H2SO4 : zesíťování kaučuku pomocí oxidačních činidel (benzoylperoxidem) použití: izolační pouzdra, kyslíkové masky, zdravotnické hadice, kosmické skafandry, implantáty

24 Siloxany (silikony) silikonové pryskyřice – připravují se hydrolýzou fenylsubstituovaných dichlor- a trichlorsilanů v toluenu, promytí H2O a následná polymerizace a kondenzace silanových skupin použití: izolace, lamináty, elektronika, kuchyňské nádobí, hydrofóbní (chirurgické implantáty)

25 DĚKUJI ZA POZORNOST