Аэросил – диоксид кремния. Диоксид кремния. Распространение в природе, пути получения, использование

Диоксид кремния SiO 2 встречается в природе в трех различных кристаллических формах: в видекварца, тридимита и кристобалита. Кроме того, содоржащая воду (в форме геля), она существует в виде опала, а также в землистой форме как кизельгур.

Кварц − кристаллическая форма диоксида кремния, устойчивая при температуре ниже 870 °С. В интервале температур 870 и 575 °С кварц принадлежит к трапецоэдрической гемиэдрии гексагональной системы; ниже 575°С к трапецоэдрической гемиэдрии тригональной системы. Нередко кварц встречается в форме чрезвычайно хорошо образованных кристаллов, иногда значительной величины. Кварц обладает двойным лучепреломлением. Он истречается в двух формах, из которых одна вращает плоскость поляризации вправо, другая − влево. Поэтому различают левый и правый кварц.

Разновидности кварца: горный хрусталь прозрачный как вода; дымчатый кварц (называемый также дымчатым топазом) темно-коричневый; морион черный; цитрин желтый; розовый кварц; хризопраз цвета зеленого лука; аметист (большей частью) фиолетовый. Как драгоцеипый камень особенно часто используют аметист в виде очень прозрачных кристаллов. Кварц принадлежит к числу чрезвычайно распространенных минералов. Очень часто он встречается в качестве составной части изверженных горных пород (гранита, порфира, липарита) и кристаллических сланцев (гнейса, слюдяного сланца). Среди осадочных пород из прозрачных зернышек кварца состоят песчаник и кварцит, а такжо некоторые носки (кварцевый песок).

Тридимит является стабильной модификацией кристаллического диоксида кремния в интервале температур 870−1470 °С; однако он встречается также и при обычной температуре, но в метастабильной форме. Эта форма диоксида кремния тоже часто встречается в природе как в метеоритах, так и в горных породах, однако в очень небольших количествах.

Но она представляет интерес, поскольку ее присутствие в горных породах может дать сведения об истории их возникновения.

Кристобалит (названный по имени горы San Сristobal в Мексике) представляет собой форму диоксида кремния, устойчивую выше 1470 °С и до температуры плавления. Ниже точки превращения в отсутствие ускоряющих превращение растворителей кристобалит метастабилен. В природе он иногда встречается в виде мелких, кристалликов, включенных в лаву. В общем его месторождения подобны месторождениям тридимита.

Диоксид кремния в форме кристобалита плавится при 1705 °С. Кварц плавится приблизительно на 150 °С ниже. Охлажденный плав остается в стекловидном аморфном состоянии. Стекловидный диоксид кремния при обычной температуре также метастабильный. При продолжительном и сильном нагревание происходит медленная кристаллизация («расстекловывание»). В связи со сказанным выше вполне понятно, почему в отсутствие минерализаторов кристаллизация приводит к образованию кристобалита.

Как показали рентгеновские исследования, аморфный застывшый в виде стекла диоксид кремния (кварцевое стекло) построен не из молекул SiO 2 , а из атомов Si, связанных через атомы О таким образом, что образуется сетчатая структура. Она состоит из атомов кислорода, расположенных в виде тетраэдров вокруг каждого атома кремния; как и в кристаллических модификациях, тетраэдры имеют общие углы. Однако в кварцевом стекле тетраэдры SiO 4 расположены не закономерно, как в кристаллических модификациях, а совершенно беспорядочно. Кварцевое стекло обладает чрезвычайно малым коэффициентом расширения, который при 100 °C равен 5,85∙10 -7 , при 500 °C 6,2∙10 -7 и при 1000 ºC 5,45∙10 -7 .

Обезвоживанием осажденных из водных растворов кремневых гелей можно получить аморфный диоксид кремния в виде белого порошка. Однако полное обезвоживание происходит с большим трудом. В природе диоксид кремния встречается в обезвоженной форме в виде кизельгура. Он состоит из остатков кремневых панцырей «инфузорий» (диатомовых водорослей), живших в глубокой древности, и поэтому называется также инфузорной землей. Он обладает исключительной способностью впитывать жидкости и поэтому его применяют в качестве упаковочного материала для баллонов с кислотами. Пропитыванием кизельгура нитроглицерином (причем кизельгур может впитать тройное количество нитроглицерина по сравпению с собственным весом) получают гурдинамит. Ввиду высокой теплоизоляционной способности кизельгур применяют для обкладки паровых труб. Кроме того, его используют в качестве звукоизоляционных покрытий, а также для многих других целей.

В форме компактных ксеровелей диоксид кремния встречается в природе в виде минерала опала. Красивые экземпляры его используют в качестве драгоценных камней.

Осажденный обычным образом диоксид кремния и ее гели, в общем, не дают рентгеновской интерференции, которая указывала бы на кристаллическую структуру. То же относится и к опалам, образующимся при обычной температуре при выделении SiO 2 из воды. Напротив, образованные из горячих магматических вод опалы в зависимости от их происхождения показывают интерференцию, характерную для кристобалита или для кварца.

Халцедон − это минерал, возникший в результате старения опала. В соответствии с этим он беднее водой, чем опал (часто совершенно безводный), и уже обычными средствами можно обнаружить его кристаллическую структуру. Под микроскопом, особенно в поляризованном свете видно его волокнистое строение. Разновидностями халцедона является агат, оникс, карнеол, гелиотроп и яшма, используемые в качестве драгоценных камней, а также кремень, который служил в каменном веке для изготовления инструментов и оружия, а позднее для добывания огня. В настоящее время его также применяют, например, в шаровых мельницах и в керамике. Окраска этих минералов вызывается незначительными примесями, присутствующими в них; так, кремень окрашен в черный цвет примесью угля.

Аморфный диоксид кремния (как осажденный в виде порошка, так и стекловидный) полностью переходит в кварц при многодневном нагревании при 400−500 °С в автоклавах с раствором карбоната натрия. То же относится к тридимиту и кристобалиту.

Диоксид кремния с химической точки зрения представляет собой чрезвычайно устойчивое вещество. Из кислот его может растворять только плавиковая, вступающая с диоксидом кремния во взаимодействие с образованием тетрафторида кремния или кремнефтористоводородной кислоты. В воде диоксид кремния практически нерастворим. Являясь ангидридом кремневой кислоты, он легко переходит в силикат при сплавлении со щелочами:

SiO 2 + 2NaOH → Na 2 SiO 3 + H 2 O

Аналогичным образом он реагирует при сплавлении с карбонатами щелочных металлов, выделяя при этом диоксид углерода:

SiO 2 + Na 2 СО 3 → Na 2 SiO 3 + СO 2 .

Аморфный диоксид кремния можно легко перевести в раствор кипячением с растворами гидроксидов или карбонатов щелочных металлов; при этом образуются растворимые в воде силикаты щелочных металлов.

Диоксид кремния в виде кварцевого песка находит самое широкое применение. В строительном деле его добавляют в известковый раствор и примешивают к цементу. Самый чистый кварцевый песок применяют в стекольном и фарфоровом производствах. Из спеченного при высокой температуре кварца (при этом перешедшего в кварцевое стекло) изготовляют химическую посуду, исключительно устойчивую к резким изменениям температуры (вследствие очень малого коэффициента расширения кварцевого стекла) и выдерживающую нагревание до очень высоких температур. Еще в большей степени это относится к совершенно прозрачной посуде, изготовленной из полностью расплавленного кварца. Однако при работе с такой посудой следует учитывать чувствительность кварцевого стекла к щелочам. Раньше одна из главных трудностей при работе с кварцевым стеклом заключалась в том, чтобы при тех высоких температурах (иблизи точки плавления кварца), при которых должно проводиться выдувание этих приборов, предотвратить кристаллизацию, вызываемую следами щелочей. Для этого достаточно уже тех ничтожных количеств, которые можно нанести на материал, дотронувшись до него перед плавлением и выдуванием потной или сальной рукой. Постепенная кристаллизация кварцевого стекла наступает также при работе с кварцевыми изделиями. «Расстекловывание» (помутнение) наступает тем быстрее, чем выше температуры, которым подвергалось кварцевое стекло в процессе работы. Прозрачный горный хрусталь применяют для изготовлепия оптических приборов и украшений. Как было указано ранее, для украшений применяют также и некоторые упомянутые выше разновидности кварца.

Добавку Е551 можно встретить в составе чипсов, сухариков, муки, соли, сыров, приправ, некоторых кондитерских изделий и спиртосодержащих напитков. Давайте разберемся, каково влияние на организм Е551.

Для чего она нужна?

Данная добавка представляет собой диоксид кремния или измельченный кварц. Ее добавляют в продукты, чтобы предотвратить их слеживание и образование комочков. То есть Е551 – это антислеживатель, относящийся к группе эмульгаторов. Благодаря такой пищевой добавке сохраняется нужная консистенция и структура продуктов.

Вреден или нет Е551?

Эта добавка относится к группе безопасных, она разрешена к применению в странах ЕС, Украине и России. Некоторые исследования позволили предположить, что употребление диоксида кремния является профилактикой , однако говорить об этом с полной уверенностью пока нельзя, как и утверждать об абсолютной безопасности Е551 для организма человека.

Диоксид кремния нейтрализует щелочную среду, попадая в организм, он может взаимодействовать с различными веществами. В ходе таких химических реакций возможно образование каких-либо вредных соединений. То есть точно отследить путь, который проходит в организме пищевая добавка Е551, пока не удалось. Поэтому введены ограничения – на 1 кг готового продукта должно приходиться не более 30 г диоксида кремния.

Потенциальный вред Е551 может быть следующим:

Впрочем, вредное воздействие Е551 на организм также не доказано. Кстати, это вещество широко применяется в медицине в качестве сорбента, который связывает и выводит из организма ненужные соединения.

Особенность диоксида кремния заключается в том, что он не взаимодействует с водой. Ограниченное употребление продуктов с пищевыми добавками серьезного вреда, скорее всего, не нанесет, в таком случае диоксид кремния успевает выводиться из организма. Если же в вашем меню постоянно присутствуют продукты, содержащие Е551, то диоксид кремния может накапливаться, и это, возможно, приведет к неприятным последствиям. Лучше ограничить продукты с его содержанием людям, склонным к образованию камней в почках и желчном пузыре.

Промышленное производство продуктов питания, медикаментов и косметических средств не обходится без использования вещества под названием диоксид кремния. Он зарегистрирован под индексом Е551, относится к группе эмульгаторов и параллельно выполняет функции антислеживающего агента.

Описание вещества

Основная технологическая функция диоксида кремния – это проявлять свойства антислеживающего агента. В продукты его добавляют с целью придания им сыпучести и для предотвращения их комкования.
Добавка Е551 являет собою бесцветные кристаллы, которые являются тугоплавкими, очень твердыми и прочными. С водной средой не взаимодействует и проявляет стойкость при контакте со многими кислотами, кроме плавиковой.
Химическая формула диоксида кремния выглядит, как SiO2.

Применение

Высокие эмульгирующие и антислеживающие качества позволяют использовать диоксид кремния в различных сферах, и при этом он считается абсолютно безвредным.

На заметку! Большинство отраслей, где применяют данную добавку, относятся к нашей повседневной жизни и встретить его можно в составе довольно привычных для нас продуктов.

Пищевая промышленность

В состав продуктов продовольственного назначения добавляют диоксид кремния аморфный.

Этот компонент участвует в производстве:

растворимого кофе;
чипсов;
палочек из кукурузной муки;
сухариков;
приправ;
пряных смесей;
сахара;
соли;
муки;
сыров;
кондитерских изделий;
алкогольной продукции.

Медицина

Диоксид кремния коллоидный нашел свое место в области медицины и фармацевтики, где он играет роль энтеросорбента. Данное вещество представлено в виде рыхлого порошка, окрашенного в белый либо бело-голубой цвет. Он лишен запаха, а если погрузить его в воду и взболтать, то будет образована взвесь.
Данная форма добавки Е551 используется при изготовлении лекарственных препаратов не только для внутреннего, но и для наружного применения, действие которых направлено на терапию:

гнойных ран;
маститов;
флегмон и прочих заболеваний гнойно-воспалительного характера.

При приеме внутрь коллоидный диоксид кремния не причиняет вреда, так как он не расщепляется и выводится из организма в первоначальном состоянии. При этом микрофлора желудочно-кишечного тракта не меняется и все ее компоненты каким-либо изменениям не подвергаются.

Косметология

Диоксид кремния встречается в косметике, где его могут применять в качестве базового компонента либо вспомогательного вещества. Он проявляет матирующий эффект, вбирая в себя излишки кожного сала, выравнивает цвет лица и помогает устранить мелкие морщины.

На заметку! Косметические средства с добавкой Е551 рекомендованы при жирном и комбинированном типе кожи и подходят для всех возрастов!

Кроме того, будучи в составе кремов, лосьонов, пудры и тонизирующих средств, данное вещество не только устраняет блеск, но и помогает устранить отмершие клетки. Оно способствует интенсивной регенерации кожи и ее скорейшему обновлению.

Влияние на здоровье

Диоксид кремния является представителем 3 класса опасности – вещество умеренно-опасное. Однако причинить вред нашему здоровью способна лишь его пыль и только при условии ее вдыхания в больших количествах.
Будучи в составе продуктов и медикаментов, диоксид кремния как коллоидный, так и амфорный вредного влияния на организм оказать не способен, так как он не всасывается в желудочно-кишечном тракте и, минуя его, выходит неизменным.

Все материалы на сайте сайт представлены исключительно для ознакомления в информационных целях. Перед применением любых средств консультация с врачом ОБЯЗАТЕЛЬНА!

Поделитеcь с друзьями.

По строению соединения и свойствам пищевой эмульгатор Е551 Диоксид кремния относят к группе веществ, представляющих собой оксиды кремния. Помимо закрепленного в пищевой промышленности названия есть и другие наименования пищевого эмульгатора Е551 Диоксид кремния. К примеру, аморфный диоксид кремния, аэросил, белая сажа, кремнезем, а также тонкодисперсный диоксид кремния. Свойства пищевого эмульгатора Е551 Диоксид кремния дают все основания для того, чтобы отнести химическое соединение к разряду кислотных оксидов.

Пищевой эмульгатор Е551 Диоксид кремния под воздействием температуры начинает вступать в химическую реакцию с щелочами, а также основными оксидами. Кроме того, органически активное соединение оксид кремния, входящее в состав эмульгатора Е551, способно растворятся в плавиковой кислоте, а также использоваться в качестве диэлектрика и части стекло образующих оксидов. Стоит отметить, что пищевой эмульгатор Е551 Диоксид кремния может быть представлен в нескольких модификациях.

Вред пищевого эмульгатора Е551 Диоксид кремния

Примечательно то, что на поверхности планеты Земля самой распространенной природной модификацией диоксида кремния считается α-кварц. В настоящее время пищевой эмульгатор Е551 Диоксид кремния относится к группе разрешенных к применению в производственных процессах пищевой отрасли промышленности химических соединений. Однако, ряд специалистов предостерегают от вреда пищевого эмульгатора Е551 Диоксид кремния для человеческого организма, который может наступить в результате взаимодействия с пищевой добавкой.

Однако, ради справедливости стоит подчеркнуть, что вред пищевой эмульгатор Е551 Диоксид кремния может нанести только в случае несоблюдения мер предосторожности при работе с химическим веществом в чистом виде. К примеру, пыль, образующаяся при взаимодействии диоксида кремния с другими химическими реагентами может спровоцировать серьезные раздражения бронхов, а также легких человека.

С другой стороны, специалисты нашли связь между регулярным употреблением в пищу воды, обогащенной диоксидом кремния и снижением риска заболевания тяжелой и неподдающийся лечению болезни Альцгеймера. Правда, при некоторой пользе, специалистами все же установлены нормы предельного содержания пищевого эмульгатора Е551 Диоксид кремния в составе тех продуктов питания, в процессе изготовления которых использовалась пищевая добавке.

Наиболее часто пищевой эмульгатор Е551 Диоксид кремния встречается в составе следующих групп продуктов питания:

специи, приправы и различные готовые к употреблению и сушеные пряности;
порошкообразные продукты питания, к примеру, сахар, соль или мука;
кисломолочная продукция, как правило, сыры;
сладости и кондитерские изделия;
различные виды снэков, обычно это чипсы, орешки во всевозможной глазури, а также сухарики и большинство других закусок к пиву;
алкогольная продукция.

Если Вам понравилась информация, пожалуйста, нажмите кнопку

Химическое соединение диоксид кремния обладает структурой с повышенной твердостью, является составным элементом пищевых продуктов, его можно обнаружить в керамике, бетоне, медицинских препаратах, косметических средствах. Ознакомьтесь с химическими свойствами, способами применения, влиянием на организм человека, возможной пользой и вредом диоксида.

Диоксид кремния – что это такое

Silica, Silicon dioxide, кремнезем – все эти определения равны термину двуокись кремния. Это соединение состоит из бесцветных кристаллов, обладающих повышенной прочностью, твердостью и пластичностью. В природе оно встречается широко: кристаллические модификации представлены минералами яшмой, агатом, горным хрусталем, чистым кварцем, халцедоном, аметистом, морионом, топазом.

При естественной температуре окружающей среды и нормальном атмосферном давлении выделяют три модификации моноксида кремния: тридимит (песок), кристаллы кварца и кристобалит. Если повысить температуру, кристаллическое вещество станет коэситом, а затем стишовитом. Последнее является производным веществом, составляющим мантии Земли и ее коры. На нашей планете высший оксид занимает 87% всей литосферы, в плазме крови человека его концентрация составляет 0,001%.

Химические свойства

Высший оксид кремния устойчив к воздействию кислот, атомов кислорода, не растворяется водой. При повышенной температуре растворяется щелочами, плавиковой кислотой, обладает диэлектрическими свойствами. Бесцветные кристаллы характеризуются высокой прочностью, тугоплавкостью, твердостью. Атомы кремния не проводят ток. Вещество относится к группе стеклообразующих оксидов кремния.

Диоксид кремния – влияние на организм человека

По данным исследований, вещество проходит через желудочно-кишечный тракт человека в неизмененном состоянии, полностью выводится из организма. Ученые обнаружили пользу соединения – вода с повышенным содержанием пищевого натурального диоксида снижает риск развития болезни Альцгеймера. При производстве пищевых продуктов вещество обозначается, как эмульгатор Е551.

Он не изменяет вкусовых качеств продуктов, не влияет на цвет, но придает сыпучесть и текучесть порошкам, предупреждает появление комков, гасит пену, играет роль загустителя. Для медицинских целей применяется для погашения газообразования. Ученые говорят, что двуокись кремния не наносит вреда организму, не всасывается кишечником. Возможным отрицательным эффектом обладают соединения кремния с прочими химическими веществами: приводят к раздражению дыхательных путей.

Применение оксида

Кремний окисляется, приобретает новые свойства, поэтому используется в качестве эмульгатора и вещества, препятствующего слеживанию и комкованию. Природный диоксид находит применение в следующих отраслях:

пищевая промышленность;
производство бытовой химии, лекарственных средств;
выпуск керамики, стекла, абразивов, бетонных изделий;
наполнитель при производстве резины, кремнеземистых огнеупоров;
в микроэлектронике диоксид (продукт окисления кремния) находит применение в сфере хроматографии;
использование в ультразвуковых установках, радиотехнике за счет пьезоэлектрических свойств;
плавленый диоксид применяется в производстве волоконно-оптических кабелей, изоляторов.

Диоксид кремния в косметике

Элемент часто применяют при производстве зубных паст. Им заменяют некоторые опасные ингредиенты, служащие для отбеливания эмали. Двуокись не наносит вреда зубам, но эффективно отбеливает их поверхность, выступая абразивом. За счет матирующего действия соединение используется в производстве лосьонов, кремов, пудры для жирной кожи. Добавка сглаживает неровный рельеф, устраняет морщины. Другим полезным свойством пленки диоксида является ее пилингующий эффект – она убирает отмершие клетки эпидермиса.

Пищевая промышленность

Пищевую добавку Е551 используют в производстве чипсов, сухариков, кукурузных палочек, растворимого кофе. За счет нее улучшается сыпучесть продуктов, предотвращается появление комочков. Также двуокись кремния добавляют в сахар, сухие сливки и молоко, соль, пшеничную муку, специи, яичный порошок. Добавкой обогащают снеки, алкогольные напитки, кондитерские изделия для предотвращения образования избыточного количества пены.

Строительство

Материалы, содержащие кремний диоксид, нашли широкое применение в области высоких технологий и строительных материалов. Вещество применяется в производстве стекла, керамики, бетонных изделий, абразивов. Его используют в радиотехнике, установках для производства ультразвука, зажигалках. Аморфный непористый элемент в сочетании с другими компонентами применяется в изготовлении кабеля.

В медицине

Для медицинских целей применяется коллоидный непористый диоксид, представляющий собой рыхлый бело-голубой порошок без запаха. В сочетании с водой он формирует взвесь, используется в качестве энтеросорбента. Вторым направлением использования становится терапия порошком гнойно-воспалительных поражений мягких тканей: гнойных ран, флегмон, абсцесса, мастита.

Лекарственными свойствами аморфного кремнезема считаются абсорбция токсинов, аллергенов, микроорганизмов и прочих агрессивных продуктов обмена веществ. Коллоидное вещество способно связывать и устранять из тела эндо- и экзогенные вещества, патогенные бактерии. Аморфный кремнезем проявляет активность в отношении к солям тяжелых металлов, радионуклидам, избытку холестерина, продуктам распада алкоголя. Двуокись кремния сохраняет нормальные компоненты флоры ЖКТ, не нарушает пищеварение.

Препараты, в которых содержится диоксид кремния

В медицине и фармакологии выделяют следующие препараты, содержащие синтетический диоксид:

Полисорб – удаляет из организма накопившиеся токсины и шлаки, болезнетворные вирусы и бактерии;
Силицея – реагирует на недостаток кремния в организме, содержит легкоусвояемую форму элемента;
Флорасил – суточная дозировка укрепляет иммунитет, нормализует обменные процессы, укрепляет кости, волосы, ногти, нормализует обменные процессы кожи.

Показания к применению

Коллоидный кремнезем продается под аналогичным названием через аптеки, применяется для следующих случаев:

гнойно-воспалительные патологии мягких тканей;
пищевые токсикоинфекции;
острые кишечные инфекции;
аллергические реакции;
острые отравления ядовитыми средствами;
экзо- и эндогенные интоксикации;
абстинентный алкогольный синдром.

Дозировка и способ применения аморфного диоксида зависят от типа и тяжести течения болезни, назначаются врачом:

Местно препарат применяется на ранах – накладывается слоем 4-6 мм на предварительно обработанную поверхность, закрывается сухой асептической повязкой. Перевязки обновляют каждые сутки.
Фракционные проточные промывания – до шести раз за день. Используется 1-3%-ная водная взвесь.
Внутрь – аэросил применяется за час до приема пищи. При тяжелой диарее разовая доза составляет 4-6 г, суточная – 12 г, курс длится 3-5 дней. Токсико- и кишечные инфекции: трижды за сутки по 2-3 г. Алкогольный синдром: 3-4 раза за день по 2-4 г, курсом 3-4 дня. Острые пероральные отравления: разовая доза 0,1-0,15 мг/кг веса человека, разделенные на 2-3 приема. Тяжелые отравления: после промывания желудка через зонд кремний вводят каждые 4-6 часов максимальной суточной дозой 24 г. Аллергия: 2-3 раза за сутки по 2-3 г курсом 10-15 дней.