이산화규소

이산화규소

이산화규소 샘플
이름들
IUPAC이름 이산화규소
기타이름 석영 실리카 산화규소 실리콘(IV) 산화물 결정질 실리카 퓨어실리카 규조류 규사
식별자
CAS 번호	7631-86-9 Y
ChEBI	CHEBI:30563 Y
켐스파이더	22683 Y
ECHA 인포카드	100.028.678
EC 번호	231-545-4
E번	E551 (산도 조절제, ...)
Gmelin 참조	200274
케그	C16459 Y
MeSH	실리콘+이산화물
펍켐 CID	24261
RTECS 번호	VV7565000
유니아이	ETJ7Z6XBU4 Y
CompTox 대시보드 (EPA)	DTXSID1029677
InChI InChI=1S/O2Si/c1-3-2 키 : VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Y
특성.
화학식	SiO2
어금니 질량	60.08g/mol
외모	투명 또는 흰색
밀도	2.648 (α-quartz), 2.196 (amorphous) g·cm−3[1]
융점	1,713 °C (3,115 °F; 1,986 K) ~ (비정형)[1]: 4.88
비등점	2,950°C (5,340°F; 3,220K)[1]
자기 민감도( χ)	-29.6·10cm−63/mol
열전도율	12(c축), 6.8(⊥ c축), 1.4(오전) W/(m ⋅K)
굴절률(nD)	1.544(o), 1.553(e)[1]: 4.143
유해성
NFPA 704 (파이어다이아몬드)	0 0 0
NIOSH(미국 건강 노출 한도):
PEL(허용)	TWA 20 mppcf (80 mg/m3/%SiO2) (무정형)[2]
REL (권장)	TWA 6mg/m3 (무정형)[2] CatTWA 0.05 mg/m3[3]
IDLH(즉각 위험)	3000mg/m(amorphous) Ca [25 mg/m3 (크리스토발라이트, 트리디마이트); 50 mg/m3 (쿼츠)][3]
관련화합물
관련 디온	이산화탄소 이산화 게르마늄 이산화주석 이산화납
관련화합물	일산화규소 황화규소
열화학
어금니 엔트로피 (S⦵298)	42 J·mol−1·K−1[4]
스덴탈피 형성 (δ)	-911kJ·mol−1[4]
별도의 언급이 없는 경우를 제외하고, 표준 상태(25 °C [77 °F], 100 kPa에서)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다. N 확인합니다(무엇이?) 인포박스 참조

이산화규소(silica)는 실리콘과 화학식이 서로 다른 산화물입니다. 자연에서 석영으로 흔히 볼 수 있는 SiO₂.^[5][6]세계의 많은 지역에서, 실리카는 모래의 주요성분입니다.실리카는 여러 광물과 합성물로 구성되어 있어 풍부합니다.모든 형태는 흰색 또는 무색이지만 불순물 샘플은 착색될 수 있습니다.

구조.

이산화규소의 대부분에서, 실리콘 원자는 중심 Si 원자를 둘러싸고 있는 4개의 산소 원자와 함께 사면체 배위를 보여줍니다(3-D 단위 셀 참조).따라서, SiO는₂ 각각의 실리콘 원자가 4개의 산소 원자에 대해 4면체 방식으로 공유 결합된 3차원 네트워크 고체를 형성합니다.반대로, CO는₂ 선형 분자입니다.탄소와 실리콘의 이산화물의 확연히 다른 구조는 이중 결합 규칙의 표현입니다.^{[citation needed]}

이산화규소는 결정 구조의 차이에 따라 결정질과 비결정질(비결정질)로 나눌 수 있습니다.이 물질은 결정질의 형태로 석영, 트리디마이트, 크리스토바라이트, 스티쇼바이트, 코에사이트로 자연적으로 생성되는 것을 발견할 수 있습니다.한편, 비정질 실리카는 자연계에서 오팔, 용광토, 규조토로 발견될 수 있습니다.석영 유리는 이 구조 사이의 중간 상태의 형태입니다.^[8]

이렇게 뚜렷한 결정형은 모두 Si와 O 주변에서 항상 같은 국소 구조를 가지고 있습니다.α-쿼츠에서 Si-O 결합 길이는 161 pm인 반면, α-트리디마이트에서는 154-171 pm입니다.또한 Si-O-Si 각도는 α-트리디마이트에서 140°의 낮은 값과 β-트리디마이트에서 180°의 낮은 값 사이에서 달라집니다.α-quartz에서 Si-O-Si 각도는 144°^[9]입니다.

다형성

알파 석영은 상온에서 고체 SiO의₂ 가장 안정한 형태입니다.고온의 광물인 크리스토발라이트와 트리디마이트는 석영보다 밀도와 굴절률이 모두 낮습니다.α-quartz에서 베타-quartz로의 변환은 573°C에서 갑자기 일어납니다.변형은 부피의 큰 변화를 수반하기 때문에, 이 온도 한계를 통과하는 세라믹 또는 암석의 파단을 쉽게 유도할 수 있습니다.^[10]그러나 고압광물인 시페르타이트, 스티쇼바이트, 코에사이트는 석영보다 밀도와 굴절률이 높습니다.^[11]스티쇼바이트는 실리콘이 6좌표인 루타일 같은 구조를 가지고 있습니다.스티쇼바이트의 밀도는 4.287 g/cm로³, 2.648 g/cm의³ 밀도를 가진 저압 형태 중 가장 밀도가 높은 α-quartz에 비교됩니다.^[12]밀도의 차이는 스티쇼바이트에서 가장 짧은 6개의 Si-O 결합 길이(4개의 Si-O 결합 길이 176 pm 및 다른 2개의 Si-O 결합 길이 181 pm)가 α-쿼츠에서 Si-O 결합 길이(161 pm)보다 크기 때문에 배위의 증가에 기인합니다.^[13]배위 변화는 Si-O 결합의 이온성을 증가시킵니다.^[14]더 중요한 것은, 이러한 표준 파라미터로부터의 편차가 미세 구조적 차이 또는 변형을 구성한다는 것이며, 이는 비정질, 유리질 또는 유리질 고체에 대한 접근 방식을 나타낸다는 것입니다.^{[citation needed]}

또 다른 다형성인 파우자사이트 실리카는 저나트륨, 초안정 Y 제올라이트를 결합된 산 및 열처리로 딜루미네이션함으로써 얻어집니다.생성된 제품은 99% 이상의 실리카를 함유하고 있으며, 높은 결정성과 비표면적(800m²/g 이상)을 가지고 있습니다.파우자사이트-실리카는 열과 산의 안정성이 매우 높습니다.예를 들어, 농축된 염산에 끓인 후에도 높은 수준의 장거리 분자 질서 또는 결정성을 유지합니다.^[15]

용융 SiO₂

용융 실리카는 음의 온도 팽창, 온도 ~5000 °C에서의 밀도 최대, 열용량 최소 등 액체 상태의 물에서 관찰되는 것과 유사한 몇 가지 독특한 물리적 특성을 나타냅니다.^[16]밀도는 1950 °C에서 2.08 g/cm에서³ 2200 °C에서 2.03 g/cm로³ 감소합니다.^[17]

분자 SiO₂

분자 SiO는₂ CO와₂ 같은 선형 구조를 가지고 있습니다.일산화규소(SiO)와 산소를 아르곤 매트릭스에 결합시켜 제조했습니다.이산화규소(SiO₂)₂는 O와₂ 매트릭스 분리된 이산화규소(SiO₂₂)를 반응시킴으로써 얻어졌습니다.이산화규소 이량체에는 Si-O-Si 각도가 94°이고 결합 길이가 164.6pm이고 말단 Si-O 결합 길이가 150.2pm인 실리콘 원자 사이에 가교된 두 개의 산소 원자가 있습니다.Si-O 결합 길이는 148.3 pm으로 α-quartz에서 161 pm의 길이와 비교됩니다.결합 에너지는 621.7 kJ/mol로 추정됩니다.^[18]

자연발생

지질학

SiO는₂ 지구 지각의 10질량% 이상을 차지하는 석영으로서 자연에서 가장 흔히 접할 수 있습니다.^[19]석영은 지구 표면에 있는 규산염의 유일한 다형성체입니다.고압 형태의 코에사이트와 스티쇼바이트의 전이 가능한 발생은 충격 구조 주변에서 발견되었으며 초고압 변성 과정에서 형성된 에콜라이트와 관련이 있습니다.트리디마이트와 크리스토발라이트의 고온 형태는 실리카가 풍부한 화산암으로 알려져 있습니다.세계의 많은 지역에서, 실리카는 모래의 주요성분입니다.^[20]

생물학

비록 잘 녹지 않지만, 실리카는 쌀과 같은 많은 식물에서 발생합니다.높은 실리카 피토리스 함량을 가진 식물 재료는 씹는 곤충에서 유제류에 이르기까지 방목하는 동물들에게 중요한 것으로 보입니다.실리카는 치아 마모를 가속화시키고, 초식동물이 자주 먹는 식물의 높은 수준의 실리카는 포식에 대한 방어 메커니즘으로 발전되었을 수 있습니다.^[21][22]

실리카는 또한 쌀겨 회분의 주성분이며, 예를 들어 여과 및 시멘트 및 콘크리트 제조에서 보조 시멘트 재료(SCM)로 사용됩니다.^{[citation needed]}

1억년이 훨씬 넘는 기간 동안, 세포 안과 세포에 의한 규화는 생물학적 세계에서 일반적이었습니다.현대 세계에서는 세균, 단세포 생물, 식물, 동물(척추동물, 척추동물)에서 발생합니다.대표적인 예는 다음과 같습니다.

• 규조류, 방사성동위원소,^[6] 아메배의 시험 또는 좌절(조개).
• 에퀴세타과를 포함한 많은 식물들의 세포 속에 있는 규질 파이토리스, 사실상 모든 풀, 그리고 다양한 쌍각류.
• 많은 해면동물들의 뼈대를 이루는 가시들.

생리적 환경에서 형성된 결정질 광물은 종종 예외적인 물리적 특성(예를 들어, 강도, 경도, 파괴 인성)을 나타내며, 다양한 스케일에 걸쳐 미세 구조적 질서를 나타내는 계층적 구조를 형성하는 경향이 있습니다.미네랄은 실리콘에 대해 포화가 부족한 환경에서 결정화되며, 중성 pH 및 저온(0 ~ 40 °C) 조건에서 결정화됩니다.

사용하다

구조용

이산화규소(모래)의 상업적 사용의 약 95%가 건설 산업에서 발생합니다. 예를 들어, 콘크리트(포틀랜드 시멘트 콘크리트)의 생산을 위해서입니다.^[19]

바람직한 입자 크기와 모양, 바람직한 점토 및 기타 광물 함량을 가진 실리카 모래의 특정 침전물은 금속 제품의 모래 주조에 중요했습니다.^[23]실리카의 융점이 높기 때문에 철 주조와 같은 용도로 사용할 수 있습니다. 현대의 모래 주조는 다른 이유로 다른 광물을 사용하기도 합니다.

결정질 실리카는 타이트 오일과 셰일 가스를 포함하는 형성물의 수압 파쇄에 사용됩니다.^[24]

유리와 실리콘의 전구체

실리카는 대부분의 유리를 생산하는 주성분입니다.다른 광물들이 실리카로 녹으면서 빙점강하의 원리는 혼합물의 융점을 낮추고 유동성을 증가시킵니다.순수 SiO의₂ 유리 전이 온도는 약 1475 K입니다.^[25]용융된 이산화규소 SiO가₂ 빠르게 냉각되면 결정화되지 않고 유리로 굳어집니다.이 때문에 대부분의 세라믹 유약은 실리카를 주성분으로 하고 있습니다.

유리의 실리콘과 산소의 구조적 형상은 석영 및 대부분의 다른 결정질 형태의 실리콘과 산소의 구조적 형상과 유사합니다.유리와 결정형의 차이는 사면체 단위의 연결성에서 발생합니다.유리질 네트워크에는 장거리 주기성이 없지만 SiO 결합 길이를 훨씬 넘는 길이 척도로 남아 있습니다.이러한 순서의 한 예는 6-사면체의 고리를 형성하는 선호도입니다.^[26]

또한 통신용 광섬유의 대부분은 실리카(silica)로 제조됩니다.토기, 석기, 자기 등 많은 도자기의 주요 원료입니다.

이산화규소는 원소 실리콘을 만드는 데 사용됩니다.이 과정에는 전기 아크로의 발열 감소가 포함됩니다.^[27]

${\displaystyle {\ce {SiO2 + 2 C -> Si + 2 CO}}$

흄드 실리카

흄드 실리카는 산소가 풍부한 수소₄ 화염에서 SiCl을₂ 연소시켜 SiO의 "연기"를 생성함으로써 제조됩니다.^[12]

${\displaystyle {\ce {SiCl4 + 2 H2 + O2 -> SiO2 + 4 HCl}}$

석영 모래를 3000°C 전기 아크로 기화시켜 생산할 수도 있습니다.두 공정 모두 미세한 비결정성 실리카 방울이 분지형, 사슬형, 3차원 2차 입자로 융합되어 3차 입자로 응집되고, 매우 낮은 벌크 밀도(0.03-.15 g/cm³)를 가진 백색 분말로 표면적이 높습니다.^[28]입자는 틱소트로픽 비후제, 또는 고결 방지제로서 작용하고, 물 또는 유기 액체 용도로 친수성 또는 소수성으로 만들기 위해 처리될 수 있습니다.

실리카퓸은 실리콘과 페로실리콘 합금 생산의 부산물로 수집되는 초미세 분말입니다.이것은 발열성 생성물의 분기 없이 평균 입경이 150 nm인 비정질(비결정질) 구형 입자로 구성되어 있습니다.고성능 콘크리트의 포졸란 재료로 주로 사용됩니다.흄드 실리카 나노입자는 아스팔트 바인더의 노화방지제로서 성공적으로 사용될 수 있습니다.^[29]

식품, 화장품 및 의약품 용도

실리카는 콜로이드성, 침전성 또는 발열성 흄드 중 하나로 식품 생산에 일반적인 첨가물입니다.주로 향신료나 비 유제품 커피 크리머와 같은 분말 식품 또는 약용 정제로 형성될 분말에 유동 또는 고결 방지제로 사용됩니다.^[28]이것은 흡습 용도로 물을 흡착할 수 있습니다.콜로이드 실리카는 포도주, 맥주, 주스의 파이닝제로 사용되며, E 번호는 E551을 참조합니다.^[19]

화장품에서 실리카는 빛을 확산시키는 성질과^[30] 자연적인 흡수력에 유용합니다.^[31]

광산품인 규조토는 수세기 동안 식품과 화장품에 사용되어 왔습니다.미세한 규조류의 실리카 껍질로 이루어져 있으며, 덜 가공된 형태에서는 "치아 가루"로 팔렸습니다.^{[citation needed]}제조되거나 채굴된 수화 실리카는 치약의 경질 연마제로 사용됩니다.

반도체

이산화규소는 반도체 기술에 널리 사용됩니다.

• 1차 패시베이션(반도체 표면의 directly)의 경우,
• MOS 기술의 독창적인 게이트 유전체로서.오늘날, 스케일링(MOS 트랜지스터의 게이트 길이의 치수)이 10 nm 이하로 진행된 이산화규소는 이산화규소에 비해 더 높은 유전 상수를 갖는 산화 하프늄 또는 유사한 다른 유전 물질로 대체되었습니다.
• 금속(wiring) 층들 사이의 유전체 층으로서(때로는 8-10까지) 연결 요소들과
• (반도체 소자들 및 금속화 층들을 보호하기 위한) 제2 패시베이션 층으로서, 오늘날 전형적으로 실리콘 질화물과 같은 일부 다른 유전체들로 층상화됩니다.

이산화규소는 실리콘의 고유 산화물이기 때문에 갈륨비소나 인듐인산염과 같은 다른 반도체에 비해 더 널리 사용됩니다.

이산화규소는 실리콘 반도체 표면에서 자랄 수 있습니다.^[32]실리콘 산화물 층은 확산 과정에서 실리콘 표면을 보호할 수 있으며, 확산 마스킹에 사용될 수 있습니다.^[33][34]

표면 패시베이션(surface passivation)은 반도체 표면이 비활성화되는 과정으로, 결정의 표면이나 가장자리와 접촉하는 공기나 다른 물질과의 상호작용의 결과로 반도체 특성이 변하지 않습니다.^[35][36]열로 성장된 이산화규소 층의 형성은 실리콘 표면에서의 전자 상태의 집중을 크게 감소시킵니다.^[36]SiO막은₂ p-n 접합의 전기적 특성을 보존하고 이러한 전기적 특성이 가스 주변 환경에 의해 악화되는 것을 방지합니다.^[34]실리콘 산화물 층은 실리콘 표면들을 전기적으로 안정화시키는데 사용될 수 있습니다.^[33]표면 패시베이션 공정은 실리콘 웨이퍼에 실리콘 산화물의 절연층을 코팅하여 아래의 전도성 실리콘으로 전기가 확실하게 침투할 수 있도록 하는 반도체 디바이스 제조의 중요한 방법입니다.실리콘 웨이퍼 위에 이산화규소 층을 성장시키면 전기가 반도체 층에 도달하는 것을 막는 표면 상태를 극복할 수 있습니다.^[35][37]

열산화(silicon oxidation)에 의한 실리콘 표면 패시베이션(silicon surface passivation) 공정은 반도체 산업에 매우 중요합니다.금속-산화물-반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET) 및 실리콘 집적회로 칩(평면 공정)을 제조하는 데 일반적으로 사용됩니다.^[35][37]

다른.

소수성 실리카는 소포체 성분으로 사용됩니다.

내화물로서의 능력에서, 그것은 고온의 열 보호 직물로서 섬유 형태로 유용합니다.^{[citation needed]}

실리카는 혼돈 상태에서 핵산과 결합하는 능력 때문에 DNA와 RNA의 추출에 사용됩니다.^[38]

실리카 에어로겔은 스타더스트 우주선에서 외계 입자를 모으는 데 사용되었습니다.^[39]

순수 실리카(이산화규소)는 융점이 없는 유리에 융해 석영처럼 냉각하면 섬유유리용 유리섬유로 사용할 수 있습니다.

살충제

이산화규소는 잠재적 살충제로서 농업적 응용을 위해 연구되어 왔습니다.^[40][41]

생산.

이산화규소는 대부분 모래 채굴과 석영의 정제를 포함한 채굴에 의해 얻어집니다.석영은 다양한 용도로 적합한 반면, 화학 가공은 보다 순수하거나 다른 방식으로 더 적합한 제품(예: 반응성이 높거나 미세한 제품)을 만들기 위해 필요합니다.^{[citation needed]}

석출 실리카

석출된 실리카 또는 비정질 실리카는 규산나트륨 용액의 산성화에 의해 생성됩니다.젤라틴질 침전물 또는 실리카 겔은 먼저 세척된 후 탈수되어 무색의 미세다공성 실리카를 생성합니다.^[12]트리실리케이트와 황산을 포함하는 이상적인 방정식은 다음과 같습니다.

${\displaystyle {\ce {Na2Si3O7 + H2SO4 -> 3 SiO2 + Na2SO4 + H2O}}$

약 10억 킬로그램/년(1999년)의 실리카가 이러한 방식으로 생산되었으며, 주로 타이어와 신발 밑창인 고분자 복합재에 사용하기 위해 사용되었습니다.^[19]

마이크로칩에서

실리카의 박막은 열산화를 통해 실리콘 웨이퍼 상에서 자발적으로 성장하여 약 1 nm 또는 10 Å의 소위 자연 산화물의 매우 얕은 층을 생성합니다.^[42]더 높은 온도 및 대체 환경은 잘 제어된 이산화규소 층을 실리콘 상에 성장시키는데 사용되며, 예를 들어 600-1200 °C 사이의 온도에서, O와₂ 함께 소위 건식 산화를 사용합니다.

${\displaystyle {\ce {Si + O2 -> SiO2}}$

또는 HO를₂ 사용한 습식 산화.^[43][44]

${\displaystyle {\ce {Si + 2 H2O -> SiO2 + 2 H2}}$

자연 산화물 층은 화학적 안정성이 높은 전기 절연체 역할을 하는 마이크로일렉트로닉스에 유용합니다.실리콘을 보호하고, 전하를 저장하고, 전류를 차단하며, 전류 흐름을 제한하는 제어된 경로 역할까지 할 수 있습니다.^[45]

실험실 또는 특별한 방법

유기 규소 화합물로부터

이산화규소로 가는 많은 경로는 유기 실리콘 화합물, 예를 들어 HMDSO,^[46] TEOS로 시작합니다.실리카의 합성은 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS)를 사용하여 아래에 설명되어 있습니다.^[47]680~730°C에서 TEOS를 가열하면 산화물이 생성됩니다.

${\displaystyle {\ce {Si(OC2H5)4 -> SiO2 + 2O(C2H5)2}}$

마찬가지로 TEOS도 400 °C 부근에서 연소합니다.

${\displaystyle {\ce {Si(OC2H5)4 + 12 O2 -> SiO2 + 10 H2O + 8 CO2}}$

TEOS는 소위 졸-겔 공정을 통해 가수분해를 거칩니다.반응 과정과 제품의 특성은 촉매에 의해 영향을 받지만 이상화된 방정식은 다음과 같습니다.^[48]

${\displaystyle {\ce {Si(OC2H5)4 + 2 H2O -> SiO2 + 4 HOCH2CH3}}$

기타방법

이산화규소는 매우 안정적이기 때문에 많은 방법으로 발생합니다.개념적으로 간단하지만 실용적인 가치가 거의 없는 실란 연소는 이산화규소를 제공합니다.이 반응은 메탄의 연소와 유사합니다.

${\ce {SiH4 + 2O2 -> SiO2 + 2H2O}}$

그러나, 이산화규소의 결정 표면 상으로의 화학 기상 증착은 질소를 200-500℃에서 캐리어 가스로 사용하여 사용되었습니다.^[49]

화학반응

이산화규소는 상대적으로 비활성인 물질입니다(따라서 광물로서 널리 발생합니다).실리카는 화학 반응을 위한 불활성 용기로 자주 사용됩니다.고온에서는 탄소로 환원하여 실리콘으로 변환됩니다.

불소는 이산화규소와 반응하여 SiF₄ 및 O를₂ 형성하고, 다른 할로겐 가스(Cl₂, Br₂, I₂)는 반응성이 없습니다.^[12]

이산화규소의 대부분은 불산(HF)의 공격을 받아 6불화규소산을 생성합니다.^[9]

SiO + 6 HF → HSiF + 2 HO

스티쇼바이트는 HF에 대해 상당한 정도로 반응하지 않습니다.^[50]HF는 반도체 산업에서 이산화규소를 제거하거나 패턴화하는 데 사용됩니다.

이산화규소는 특정 조건에서 염기와 반응할 수 있는 럭스-플러드 산의 역할을 합니다.수소를 포함하지 않기 때문에, 비가수화 실리카는 브뢴스테드의 역할을 직접 할 수 없습니다.라우리산.이산화규소는 pH가 낮거나 중성일 때만 물에 잘 용해되지 않지만(일반적으로, 석영의 경우 2×10M⁻⁴, 결정질 칼케도니아의 경우 10M까지⁻³), 강한 염기는 유리와 반응하여 쉽게 용해됩니다.따라서, 강력한 베이스는 병 캡의 걸림을 방지하고, 수용체의 무결성을 보존하고, 규산염 음이온에 의한 바람직하지 않은 오염을 방지하기 위해 플라스틱 병에 보관되어야 합니다.^[51]

이산화규소는 다음의 이상식에 설명된 것과 같이 고온 농축된 알칼리 또는 융합된 수산화물에 용해됩니다.^[12]

${\displaystyle {\ce {SiO2 + 2 NaOH -> Na2SiO3 + H2O}}$

이산화규소는 기본 금속 산화물(예: 산화 나트륨, 산화 칼륨, 납(II) 실리카 내의 Si-O-Si 결합이 연속적으로 파괴됨에 따라 규산염과 유리를 형성하는 산화물, 산화아연 또는 산화물의 혼합물.^[9]예를 들어, 산화나트륨과 SiO의₂ 반응은 반응물의 비율에 따라 오르토실리케이트 나트륨, 규산나트륨, 유리잔을 생성할 수 있습니다.^[12]

${\displaystyle {\ce {2 Na2O + SiO2 -> Na4SiO4;}}$

${\displaystyle {\ce {Na2O + SiO2 -> Na2SiO3;}}$

${\displaystyle }$ ${\displaystyle 0.25}$- ${\displaystyle 0.8}$) ${\displaystyle (0.25-0.8)}$ + ${\displaystyle i}$ ${\displaystyle {\ce {Na2O$+ $SiO2$ ->$glass}}.$

그러한 유리의 예는 소다–라임 유리, 붕규산 유리, 납 유리와 같은 상업적인 의미를 갖습니다.이 안경에서 실리카는 네트워크 포머 또는 격자 포머라고 불립니다.^[9]이 반응은 또한 고로에서 산화칼슘으로 중화시켜 규산칼슘 슬래그를 형성함으로써 광석의 모래 불순물을 제거하는 데 사용됩니다.

이산화규소는 질소 하에서 에틸렌 글리콜 및 알칼리 금속 염기와 함께 가열된 환류에서 반응하여 반응성이 높은 5배위 규산염을 생성하여 다양한 새로운 실리콘 화합물에 접근할 수 있습니다.^[52]규산염은 메탄올을 제외한 모든 극성 용매에 본질적으로 불용성입니다.

이산화규소는 고온에서 원소 실리콘과 반응하여 SiO를 생성합니다.^[9]

${\displaystyle {\ce {SiO2 + Si -> 2 SiO}}$

수용성

이산화규소의 물에 대한 용해도는 결정질 형태에 따라 크게 달라지며 석영보다 실리카의^{[clarification needed]} 경우 3~4배 더 높습니다. 온도의 함수로 340°C(644°F) 부근에서 최고점을 찍습니다.^[53]이 성질은 천연 석영이 상부의 압력 용기에 있는 과열수에 용해되는 수열 공정에서 석영의 단결정을 성장시키는 데 사용됩니다.0.5~1kg의 결정체는 1~2개월 동안 성장할 수 있습니다.^[9]이 결정들은 전자 응용 분야에서 사용하기 위한 매우 순수한 석영의 원천입니다.^[12]물 647.096 K (373.946 °C; 705.103 °F)의 임계 온도와 22.064 megapascal (3,200.1 psi) 이상의 압력 이상에서 물은 초임계 유체이며 낮은 온도에서보다 용해도가 다시 한 번 높습니다.^[54]

건강에 미치는 영향

구강으로 섭취한 실리카는 기본적으로 독성이 없으며 LD는₅₀ 5000mg/kg(5g/kg)입니다.^[19]15년 동안 실험대상자들을 추적한 2008년의 연구는 물 속의 높은 수준의 실리카가 치매의 위험을 감소시키는 것으로 보인다는 것을 발견했습니다.식수 중 실리카 양이 10mg/일 증가하면 치매 위험이 11%^[55] 감소하는 것과 관련이 있었습니다.

미세하게 나뉜 결정성 실리카 먼지를 흡입하면 먼지가 폐에 박혀 조직을 지속적으로 자극해 폐활량이 감소하면서 규폐증, 기관지염, 폐암 등을 유발할 수 있습니다.^[56]미세한 실리카 입자가 충분히 많은 양(직업적 노출을 통해) 흡입될 경우, 일반 인구에서 예상되는 비율보다 루푸스^[57], 류마티스 관절염 등 전신 자가면역질환의 위험이 증가합니다.^[41]

직업위험

실리카는 샌드블라스팅을 하거나 분말 결정성 실리카가 함유된 제품으로 작업하는 사람들에게 직업적인 위험요소입니다.흄드 실리카와 같은 무정형 실리카는 경우에 따라서는 비가역적인 폐 손상을 일으킬 수 있지만 규폐증의 발생과는 관련이 없습니다.어린이, 천식 환자, 알레르기가 있는 사람, 노인(모두 폐활량이 감소한 사람들)은 더 적은 시간 안에 영향을 받을 수 있습니다.^[58]

결정질 실리카는 돌로 된 조리대를 사용하는 사람들에게 직업적인 위험요소입니다. 조리대를 자르고 설치하는 과정에서 다량의 공기 중 실리카가 생성되기 때문입니다.^[59]수압파쇄에 사용되는 결정질 실리카는 작업자에게 건강상의 위험을 초래합니다.^[24]

병태생리학

체내에서 결정질 실리카 입자는 임상적으로 관련된 기간 동안 용해되지 않습니다.폐 안에 있는 실리카 결정은 대식세포와 수지상 세포 안에 있는 NLRP3 인플라즈마를 활성화시켜 면역계에 매우 염증을 일으키는 사이토카인인 인터루킨을 생산할 수 있습니다.^[60][61][62]

규정

규폐 위험에 관하여' 실리카 노출을 제한하는 규정에는 결정질이면서 먼지를 형성하는 실리카만을 고려한다고 명시되어 있습니다.^{[63][64][65][66][67][68]}

2013년 미국 산업안전보건국은 노출기준을 50 µg/m의 공기로 줄였습니다.2013년 이전에는 100 µg/m, 건설 근로자의 경우 250 µg/m까지 허용했습니다.2013년 OSHA는 또한 노출 한도를 제한하는 것 외에도 결정성 실리카 노출을 줄이기 위해 분할된 유정의 "녹색 완성"을 요구했습니다.^[24]

결정형

SiO는₂ 거의 어떤 물질보다 많은 결정질 형태로 존재합니다.이러한 형태를 다형이라고 합니다.

SiO의₂^[9] 결정형

형태	결정대칭 피어슨 기호, 그룹 번호.	ρ (g/cm3)	메모들	구조.
α-	능면체(삼각형) hP9, P3121 No.152[69]	2.648	개별 단결정을 광학적으로 활성화시키는 나선형 사슬; α-quartz가 846K에서 β-quartz로 변환
β-	육각형의 hP18, P6222, No.180[70]	2.533	α-quartz와 밀접한 관련이 있음(Si-O-Si 각도 155°)그리고 광학적으로 활성화; β-quartz는 1140 K에서 β-트리디마이트로 변환됩니다.
α-트리디마이트	오르소 옴의 OS24, C2221, No.20[71]	2.265	상압 하에서 준안정한 형태
β-삼지선충	육각형의 hP12, P63/mmc, No.194[71]		α-트리디마이트와 밀접한 관련이 있으며, 2010 K에서 β-트리디마이트가 β-크리스토발라이트로 변환됨
α- crist오발라이트	정방정계의 tP12, P42211, 92번[72]	2.334	상압 하에서 준안정한 형태
β- crist오발라이트	입방체의 cF104, Fd3m, No.227[73]		α-크리스토발라이트와 밀접한 관련이 있으며 1978 K에서 녹습니다.
키타이트	정방정계의 tP36, P42211, 92번[74]	3.011	SiO510, SiO48, SiO816 고리; 유리질 실리카와 알칼리로부터 600-900 K 및 40-400 MPa로 합성됨
모가나이트	단사정계의 mS46, C2/c, No.15[75]		SiO48 및 SiO612 링
코아사이트	단사정계의 mS48, C2/c, No.15[76]	2.911	SiO48 및 SiO816 링; 900K 및 3-3.5 GPa
스티쇼비이트	정방정계의 tP6, P42/mnm, No.136[77]	4.287	실리카의 밀도가 가장 높은(seifertite와 함께) 다형성 중 하나; 6배배위의 Si를 갖는 루타일 유사; 7.5-8.5 GPa
삼엄한	오르소 옴의 opP, Pbcn[78]	4.294	실리카의 밀도가 가장 높은(스티쇼바이트와 함께) 다형성 중 하나로, 40 GPa 이상의 압력에서 생성됩니다.[79]
멜라노플로사이트	큐빅(cP*, P4322, No.208)[7] 또는 정방정계(P42/nbc)[80]	2.04	SiO510, SiO612 고리; 광물은 항상 간질 공간에서 탄화수소와 함께 발견됨 - 클래드라실(실리카 클래드레이트)[81]
섬유질의 W-실리카[12]	오르소 옴의 oI12, Ibam, No.72[82]	1.97	에지 공유 체인으로 구성된 SiS와2 마찬가지로 ~1700K에서 녹습니다.
2차원 실리카[83]	육각형의		시트상 이중층 구조

안전.

미세하게 분할된 결정질 실리카를 흡입하면 폐 조직, 규폐증, 기관지염, 폐암, 그리고 루푸스나 류마티스 관절염과 같은 전신 자가면역질환을 유발할 수 있습니다.무정형 이산화규소를 고용량으로 흡입하면 모든 효과가 치유되는 비영구적 단기 염증이 발생합니다.^[84]

기타이름

이 확장된 목록은 이산화규소에 대한 동의어를 열거합니다. 이 값들은 모두 단일 소스에서 가져온 것입니다. 소스의 값은 대문자로 표시되었습니다.^[85]

참고 항목

• 메소공극 실리카
• 오르토실릭산
• 탄화규소

참고문헌

외부 링크

• Chisholm, Hugh, ed. (1911). "Silica" . Encyclopædia Britannica (11th ed.). Cambridge University Press.
• Tridymite, 국제화학안전카드 0807
• 쿼츠, 국제화학안전카드 0808
• 크리스토발라이트, 국제화학안전카드 0809
• 무정형, NIOSH 포켓용 화학적 위험 가이드
• 화학적 유해성에 대한 NIOSH 포켓 가이드, 호흡성 먼지로서 결정질
• 반도체 산업에서 실리콘 산화물 층의 형성LPCVD 및 PECVD 방법 비교스트레스 예방.
• 석영(SiO₂) 압전특성
• 실리카(SiO₂) 및 물
• 실리카의 발암성에 대한 역학적 증거 : C에 의한 과학적 판단의 요인Soutar 등.직업의학연구소 연구보고서 TM/97/09
• A Pilkington 등에 의한 공기중 실리카의 건강영향에 대한 과학적 의견직업의학연구소 연구보고서 TM/95/08
• A에 의한 웨이백 머신에서의 실리카 아카이브 2016-04-15의 독성 효과.시튼 씨 등.직업의학연구소 연구보고서 TM/87/13
• 석출된 실리카의 구조