실리카겔

Silica gel
실리카겔
Silica gel pb092529.jpg
식별자
켐스파이더
  • 없음.
ECHA 정보 카드 100.065.880 Edit this at Wikidata
유니
특성.
SiO2
몰 질량 60.08 g/g
외모 투명 비즈
냄새 무취
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.

실리카겔비정질 다공질 이산화규소(실리카)의 한 형태로 나노미터 크기의 공극과 기공을 가진 실리콘과 산소 원자를 번갈아 사용하는 불규칙한 3차원 프레임워크로 구성되어 있습니다.빈 공간에는 물이나 기타 액체가 포함되어 있을 수 있으며 가스 또는 진공으로 채워질 수 있습니다.마지막 경우에는 실리카 건로겔이라고 부릅니다.

평균 기공 크기가 2.4나노미터인 실리카 제로겔은 물 분자에 대한 친화력이 강해 건조제로 널리 사용되고 있다.그것은 단단하고 반투명하지만, 질량이 큰 실리카 유리나 석영보다 상당히 부드러우며, 물에 담가도 단단하게 유지됩니다.

실리카 제로겔은 보통 직경 수 밀리미터의 거친 과립이나 비즈로 상품화된다.일부 곡물은 물을 흡수하면 색이 변하는 소량의 지시 물질을 포함할 수 있습니다.보통 "먹지 마세요"라는 경고가 있는 실리카 크세로겔 알갱이가 들어 있는 작은 종이 봉투는 종종 식품의 상해를 유발할 수 있는 습기를 흡수하기 위해 건조 식품 포장지에 포함되어 있습니다.

'습한' 실리카 겔은 알칼리 규산염 용액에서 갓 제조될 수 있으며, 젤라틴 또는 한천과 유사한 부드러운 투명 겔에서 단단한 고체, 즉 물로 적신 제로겔까지 일관성이 다를 수 있다.액체 내 대류를 억제하거나 부유 [4]입자의 침하를 방지하기 위해 실험실 공정에서 사용되기도 합니다.

역사

실리카겔은 1640년대에 과학적 [5]호기심으로 존재했다.그것은 제1차 세계대전 방독면 [6]용기 안의 증기와 가스를 흡착하기 위해 사용되었다.실리카겔을 생산하는 합성 경로는 1918년 월터 A에 의해 특허를 받았다.패트릭, 존스 홉킨스 대학의 화학 교수입니다.

세계 대전 때, 실리카 겔 건조한 보호하기 위해 수분 damage,[표창 필요한]에서 하이 옥탄 가솔린 생산을 위한 유체 균열 촉매, 탄소 몰리브덴을 만드는 것으로penicillin 군사 장비 유지하기 위해 전쟁 노력에, 스타 이렌 뷰타 디엔의 제조를 위한 에탄올에서 촉매 역할을 지지로서 syn에게 공급 원료 필수적인 존재였다.약음부의 고무 pro동작).

종류들

  • 타입 A – 투명 펠릿, 대략적인 모공 직경: 2.5 nm, 건조 및 방습 특성은 촉매 캐리어, 흡착제, 분리기 및 가변 압력 흡착제로 사용할 수 있습니다.
  • B형 – 반투명 흰색 펠릿, 모공 직경: 4.5~7.0nm, 액체 흡착제, 건조기 및 향수 운반체, 촉매 운반체, 고양이 배설물로도 사용될 수 있습니다.
  • C형 – 반투명 미세 주입 구조, 실리카 겔 고양이 배설물 준비용 원료.또한 건조 및 선별하여 건조제, 흡착제 및 촉매 운반체로 사용되는 매크로 포어드 실리카 겔을 형성합니다.

실리카 알루미나 겔 - 옅은 노란색, 화학적으로 안정적이며 내염성, 알칼리 또는 불산을 제외한 불용성.표면 극성, 열 안정성, 미세 실리카 겔보다 뛰어난 성능.

안정화 실리카겔 - 비결정성 미세 다공질 고형분말, 무독성, 내염성, 맛, 투명성, 발색 및 거품을 개선하고 비 미생물 불순물을 제거하기 위해 맥주용 곡물 양조에 사용됩니다.

특성.

실리카겔의 높은 비 표면적(약 750–800m2/g(230,000–240,000 평방피트/oz))[7]은 물을 쉽게 흡착할 수 있게 해 건조제(건조제)로 유용하다.실리카 겔은 종종 수분을 흡수하는 것으로 설명되는데, 이는 실리카 겔 팩이나 다른 제품에서처럼 겔의 미세한 구조를 무시할 때 적절할 수 있다.그러나 실리카 겔 재료는 젤의 대부분을 흡수하는 것이 아니라 수많은 모공 표면에 흡착하여 수분을 제거한다.

재생

물로 포화된 겔은 120°C(250°F)로 1~2시간 [additional citation(s) needed]동안 가열하여 재생될 수 있습니다.어떤 종류의 실리카겔은 충분한 물에 노출되면 "펑" 터질 수 있습니다.이는 물과 [8]접촉할 때 실리카 구가 파손되어 발생합니다.

준비

규산나트륨 수용액을 산성화하여 겔상 침전물을 생성하고, 그 침전물을 세척하여 탈수시켜 무색의 실리카겔을 [7]생성한다.실리카겔의 수분 함량에 대한 가시적인 표시가 필요한 경우, 테트라클로로코발트산암모늄(II4)(2NH)[CoCl4] 또는 코발트(cobert)II) 염화물2 CoCl을 [7]첨가한다.이렇게 하면 겔이 건조할 때 파란색으로,[7] 수분을 보충할 때 분홍색으로 변합니다.암과 염화 코발트 사이의 연관성 때문에 유럽에서는 [9]실리카겔에 사용이 금지되었다.또 다른 지표는 메틸 바이올렛인데, 메틸 바이올렛은 건조할 때는 주황색이고 수화할 때는 녹색입니다.

사용하다

건조제

실리카겔은 투과성 백에 포장된 비즈로서 일반적으로 사용되는 건조제입니다.

많은 품목에서 습기는 곰팡이와 부패의 성장을 촉진합니다.응축은 또한 전자제품과 같은 다른 물품들을 손상시킬 수 있고 비타민 알약과 같은 화학물질의 부패를 가속화할 수 있다.실리카겔 패킷을 포함시킴으로써 이러한 아이템을 더 오래 보존할 수 있습니다.실수로 습기에 노출된 물품을 복원하려고 시도하는 동안 전자 기기의 건조가 촉진될 수 있습니다.

또한 고주파 무선 또는 위성 전송 시스템 도파관 내부의 상대 습도를 가능한 한 낮게 유지하기 위해 실리카 겔을 사용할 수도 있습니다(습도 버퍼링 참조).도파관 내부에 습기가 과도하게 축적되면 도파관 내부에 아크가 발생하여 도파관에 공급되는 파워앰프가 손상될 수 있습니다.또, 도파관내에서 형성·응축하는 물의 비즈에 의해서, 특징적인 임피던스와 주파수가 변화해, 신호가 열화한다.소형 압축 공기 시스템(소형 가정용 수족관 펌프와 유사)을 사용하여 도파관 내부의 공기를 실리카겔 병 위로 순환시키는 것이 일반적입니다.

실리카 겔은 산업용 압축 공기 시스템에서 공기를 건조시키는 데도 사용됩니다.컴프레서 배출에서 나오는 공기는 실리카 겔 비즈 층을 통해 흐릅니다.실리카 겔은 공기 중의 수분을 흡착하여 응축 또는 습기로 인한 압축 공기 사용 시 손상을 방지합니다.동일한 시스템이 철도 기관차의 압축 공기를 건조시키는 데 사용되며, 이 경우 브레이크 공기 파이프의 결로 및 얼음이 브레이크 고장으로 이어질 수 있습니다.

에어컨이 널리 사용되기 전에, 소금이 뭉치지 않도록 충분히 건조하게 유지하기 위해 실리카 겔 비즈가 함유된 뚜껑이 있는 소금 셰이커가 미국에서 판매되었습니다. 소금 셰이커에 쌀 몇 알이 포함되어 동일한 건조가 이루어지도록 하는 관행을 대체했습니다.

실리카겔은 박물관 및 도서관 전시 및 보관 시 상대 습도를 조절하는 보존 도구로 사용되기도 합니다.

다른 애플리케이션에는 진단 테스트 스트립, 흡입 장치, 주사기, 약물 테스트 키트 및 병원 위생 키트가 포함됩니다.

화학

화학에서 실리카겔은 크로마토그래피에서 정상상으로 사용된다.컬럼 크로마토그래피에서 정상상은 대부분 40~63μm의 실리카겔 입자로 구성된다.입경이 표면적에 관련되기 때문에 다양한 종류의 컬럼 크로마토그래피에는 다른 입경이 사용됩니다.입자 크기의 차이는 실리카 겔을 플래시 크로마토그래피 또는 중력 크로마토그래피 중 어느 쪽에 사용해야 하는지를 나타냅니다.이 응용에서는 실리카겔의 극성 때문에 극성 성분이 극성 성분보다 먼저 용출되는 경향이 있으므로 정상상 크로마토그래피라고 한다.그러나 소수성 그룹(예18: C 그룹)이 실리카 겔에 부착되면 극성 성분이 먼저 용출되며 이 방법을 역상 크로마토그래피라고 한다.실리카 겔은 얇은 층 크로마토그래피를 위해 알루미늄, 유리 또는 플라스틱 시트에도 도포됩니다.

실리카 표면의 히드록시(OH) 그룹은 고유한 고정 위상 매개변수를 나타내는 특수 실리카 겔을 제공하도록 기능화할 수 있습니다.이러한 기능화 실리카겔은 불용성 시약 및 청소제로도 유기 합성과 정화에 사용됩니다.

킬레이트 그룹은 또한 실리카겔에 공유 결합되어 있다.이러한 재료는 수용액에서 금속 이온을 선택적으로 제거할 수 있습니다.킬레이트 그룹은 더 큰 기계적 무결성을 가진 물질을 생성하는 실리카 겔 표면에 접목된 폴리아민에 공유 결합될 수 있다.실리카겔은 또한 알칼리 금속과 결합하여 M-SG 환원제를 형성한다.(SiGNA 화학 참조)

실리카겔은 물이나 [10]흙에서 생분해되지 않을 것으로 예상된다.

고양이 배설물

실리카겔은 고양이 [11]배설물로도 사용되며, 그 자체로 또는 벤토나이트를 포함한 점토와 같은 보다 전통적인 재료와 함께 사용됩니다.그것은 추적되지 않고 사실상 냄새가 없다.

식품첨가물

이산화규소 또는 합성 비정질 실리카라고도 불리는 실리카 겔은 미국 FDA에 의해 일반적으로 안전하다고 인정되어 있으며, 이는 승인 없이 식품에 첨가될 수 있다는 것을 의미한다.미국에서 실리카는 21 CFR 172.480에 따라 허용되는 최대 2%의 비율로 식품에 첨가될 수 있다.EU에서는 최대 5%의 농도가 [12]될 수 있습니다.2018년 식품첨가물 및 영양원에 관한 EFSA 패널의 재평가에서는 최고 피폭량 추정치에서도 독성의 징후가 발견되지 않았다.[13]

기재된 용도에는 항고화제, 소포제, 안정제, 흡착제, 캐리어, 컨디셔닝제, 방냉제, 필터 보조제, 유화제,[14] 점도 조절제 및 침전 방지제가 포함됩니다.실리카는 구운 제품, 향신료, 허브, 유제품, 코코아 제품, 그리고 그 이상을 포함한 음식에서 흔히 발견됩니다.[15]

물 여과

실리카겔의 수분 흡착 특성을 고려할 때 가정용 물 [16]필터에 사용됩니다.실리카겔의 표면 구조는 물 [17]속에 녹아 있는 일부 미네랄의 흡착 또는 시판되는 "이온 교환"을 가능하게 합니다.국내 정수 제품에 대한 규제가 없기 때문에 여과 시스템의 효과에 대한 제조사의 주장을 검증하는 연구는 없습니다.

습도 표시기(색변화 실리카겔)

지시 실리카겔

실리카겔은 무수(건성) 상태에서 수화(습성) 상태로 전환될 때 서서히 색이 변하는 수분 표시기로 도핑할 수 있습니다.일반적인 지표는 코발트입니다.II) 염화물메틸 바이올렛.염화코발트(II)는 건조할 때는 짙은 파란색, 젖었을 때는 분홍색이지만 유독성과 발암성이 있어 2000년 7월 유럽연합(EU)에 의해 독성물질로 [18]재분류됐다.메틸 바이올렛은 오렌지색에서 녹색으로, 또는 오렌지에서 무색으로 변화하도록 조제할 수 있다.또한 독성이 있고 발암 가능성이 있지만 [19]약용으로도 충분히 안전합니다.보다 친환경적인 지표 용액은 황산철 암모늄으로 건조하면 진한 주황색/황색에서 [20]포화되면 무색/흰색으로 변색됩니다.

위험 요소

실리카겔은 무독성, 불연성, 비반응성, 일반 사용 시 안정적입니다.플루오르화수소, 불소, 이플루오르화산소, 삼불화염소, 강산, 강염기,[10] 산화제와 반응합니다.실리카겔은 호흡기에 자극을 주고 소화관에 자극을 줄 수 있습니다.비즈의 먼지는 피부와 눈에 자극을 줄 수 있으므로 예방 조치를 [21]취해야 합니다.결정성 실리카 분진은 규산증을 일으킬 수 있지만 합성 아모르퍼스 실리카겔은 불포화되어 규산증을 일으키지 않는다.습도 표시기를 도핑하면 추가적인 위험이 발생할 수 있습니다.

레퍼런스

  1. ^ 실리카겔, 사이트 www.jtbaker.com
  2. ^ 실리카겔, 사이트 www.chemcas.org
  3. ^ 이산화규소, 사이트 echa.europa.eu
  4. ^ H.K. 헤니쉬(1988) :겔과 리제강 고리의 크리스탈.케임브리지 대학 출판부 ISBN0521345030
  5. ^ Maryann Feldman and Pierre Desrochers (March 2003). "Research Universities and Local Economic Development: Lessons from the History of the Johns Hopkins University" (PDF). Industry and Innovation. 10 (1): 5–24. doi:10.1080/1366271032000068078. S2CID 154423229. Archived from the original (PDF) on 2005-11-12.
  6. ^ http://hengyeusa.com/community/desiccants-at-war
  7. ^ a b c d Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  8. ^ Spence Konde, "실리카겔에서 하이실리카 제올라이트 비즈 준비" 2011-09-26 회수
  9. ^ "Blue Silicagel & Conclusions: Safety information on blue silicagel". Archived from the original on 2016-01-05.
  10. ^ a b Environmental Health and Safety (2007-09-10). "Silica Gel". Retrieved 2008-01-12.
  11. ^ Andrew Kantor (2004-12-10). "Non-Tech High Tech Litters the Landscape". USA Today. Retrieved 2008-03-02.
  12. ^ "Notification of the GRAS Determination of Silicon Dioxide When Added Directly or Indirectly to Human Food" (PDF). Archived from the original (PDF) on April 18, 2013.
  13. ^ [:M. Younes, P. Aggett, F. Aguilar (2018). "Scientific Opinion on the re-evaluation of silicon dioxide (E 551) as a food additive". EFSA Journal. 16 (1): 5088, 70pp. doi:10.2903/j.efsa.2018.5088. PMC 7009582. PMID 32625658. S2CID 79503431.{{cite journal}} CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  14. ^ "GRAS Notice (GRN) No. 298" (PDF). Archived from the original (PDF) on April 9, 2011.
  15. ^ [:M. Younes, P. Aggett, F. Aguilar (2018). "Scientific Opinion on the re-evaluation of silicon dioxide (E 551) as a food additive". EFSA Journal. 16 (1): 5088, 70pp. doi:10.2903/j.efsa.2018.5088. PMC 7009582. PMID 32625658. S2CID 79503431.{{cite journal}} CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  16. ^ 제로워터
  17. ^ J. B. Peri , A. L. Hensley Jr. (1968). "The surface structure of silica gel". The Journal of Physical Chemistry. 72 (8): 2926–2933. doi:10.1021/j100854a041.
  18. ^ "Classifications - CL Inventory".
  19. ^ "Methyl Violet Safety Data Sheet" (PDF). labchem.
  20. ^ "SORBSIL CHAMELEON Safety Data Sheet" (PDF). OkerChemie.
  21. ^ Fisher Scientific (1997-02-09). ""Silica Gel Dessiccant"[sic]". Retrieved 2008-01-12.

외부 링크