یک اکسید از سیلیکون که به طور طبیعی در کوارتز و انواع اورگانیسم های زنده یافت می شود، سیلیس نام دارد. در بسیاری از نقاط جهان، این ماده جز اصلی ماسه است. یکی از پیچیده ترین خانواده موادی است که به عنوان ترکیبی از چندین کانی و به عنوان یک محصول مصنوعی وجود دارند. نمونه های قابل توجه این ترکیب شامل کوارتز ذوب شده، دود SiO2، سیلیکاژل و آئروژل هستند.
کاربرد اصلی این ترکیب در مواد ساختاری، میکرو الکترونیک (به عنوان عایق الکتریکی) و به عنوان جز اصلی در صنایع غذایی و دارویی است.
خرید:
برای خرید سیلیس با کیفیت عالی و قیمت مناسب با کارشناسان واحد فروش شیمی استور در ارتباط باشید. با شیمی استور خریدی ایمن و راحت را تجربه کنید.
سیلیس چیست؟
سیلیس (silicon dioxide) با نام دیگر سیلیکا و فرمول شیمیایی SiO2 یک ترکیب طبیعی است. در بسیاری از سیلیکات ها اتم ها دارای ساختار تتراهدرال هستند به طوریکه چهار اتم در اطراف سیلیسیم قرار گرفتند. این ترکیب در سه نوع پلیمرفیزم، مذاب و مولکولی وجود دارند. این جامد سفید رنگ کاربردهای بسیاری در مواد ساختاری، صنایع غذایی و دارویی دارد.
خواص فیزیکی و شیمیایی
در آن پیوندها به صورت O-Si-O هستند. به علت وجود پیوندهای قوی اکسیژن و سیلیسیم، مقدار نقطه ذوب و جوش آن ها بسیار بالاست این ترکیب در آب کم محلول بوده اما در محلول های قلیایی قوی کاملا محلول است. در جدول زیر برخی خواص این ترکیب را مشاهده می کنید.
| ساختار |  |
| فرمول شیمیایی | SiO2 |
| CAS NO | 7631-86-9 |
| جرم مولکولی | ۰۸/۶۰ g/mol |
| شکل ظاهری | جامد سفید یا متمایل به زرد |
| چگالی | ۶۴۸/۲ g/cm3 |
| نقطه ذوب | 1713ºC |
| نقطه جوش | 2950ºC |
انواع :
این ماده به دو شکل کریستالی و آمورف وجود دارد. اشکال رایج آن شامل کوارتز ذوب شده، دود SiO2، سیلیکاژل و آئروژل هستند.
روش تولید سیلیس
سیلیکون دی اکسید به طور معمول از سنگ سیلیس و از معدن به دست می آید. اما روش های دیگری برای سنتز این ترکیب وجود دارد که در ادامه به برخی از آن ها می پردازیم.
رسوب دادن سیلیکا
سیلیس آمورف یا رسوبی از اسیدی شدن محلول های سیلیکات سدیم (خرید سدیم متاسیلیکات) تولید می شود. رسوب ژلاتینی یا سیلیکاژل ابتدا شسته شده و سپس آبگیری می شود تا SiO2 ریز متخلخل بی رنگ تولید شود.معادله ایده آل آن شامل واکنش تری سیلیکات و اسید سولفوریک است.
Na2Si3O7 + H2SO4 → 3SiO2 + Na2SO4 + H2O
تولید به روش لایه نازک
لایه های نازک سیلیکا به صورت خود به خودی روی فیلم های نازک سیلیکونی در اثر اکسیداسیون حرارتی رشد کرده و یک لایه کم عمق در حدود ۲ نانومتر را تولید می کنند. برای کنترل رشد مناسب لایه های سیلیکا روی سیلیکون از دماهای بالاتر استفاده می شود. به عنوان مثال در دمای بین ۶۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد با استفاده از اکسیداسیون خشک با اکسیژن و یا اکسیداسیون تر با آب این ترکیب تولید می شود.
Si + O2 → SiO2
Si + 2H2O → SiO2 + 2H2
با استفاده از ترکیبات اورگانو سیلیکا
روش های بسیاری برای تولید سیلیکون دی اکسید از ترکیبات اورگانو سیلیکا مانند HDMSO یا TEOS وجود دارد. به عنوان مثال با استفاده از حرارت دادن TEOS در دمای ۶۸۰-۷۳۰ درجه سانتیگراد می توان این محصول را طبق واکنش زیر تولید کرد:
Si(OC2H5)4 → SiO2 + 12O(C2H5)2
همین ترکیب در دماهای حدود ۴۰۰ درجه علاوه بر اکسید سیلیکون، آب و دی اکسید کربن را تولید می کند. همچنین طی فرآیندی به نام سل-ژل که در آن هیدرولیز TEOS اتفاق می افتد نیز می تواند به ماده فوق و اتانول دست یافت.
Si(OC2H5)4 + 2H2O → SiO2 + 4HOCH2CH3
کاربردهای سیلیس
حدود ۹۵٪ کاربرد تجاری این ترکیب در صنعت ساختمان است. به عنوان مثال در تولید بتن از این ماده استفاده می شود. ذخایر خاصی از ماسه حاوی این ترکیب، با اندازه و شکل ذرات مطلوب و خاک رس و سایر مواد معدنی، برای ریخته گری شن و ماسه محصولات فلزی مهم هستند. نقطه ذوب بالای این ماده موجب افزایش کاربرد آن در ریخته گری آهن می شود. از نوع کریستالی آن در شکست هیدورلیکی سازندهایی که حاوی نفت و گاز شیل هستند، استفاده می شود.
به عنوان ماده اولیه برای تولید شیشه و سیلیکون
این ترکیب یک پیش ماده مناسب برای تولید شیشه است. مواد معدنی دیگر با سیلیکون ذوب می شوند و در نتیجه نقطه انجماد آن ها کاهش می یابد و سیالیت را افزایش می دهد. دمای انتقال شیشه خالص حدود ۱۴۶۵ کلوین است. وقتی سیلیکون دی اکسید مذاب به سرعت سرد می شود، متبلور نمی شود بلکه به صورت شیشه جامد می شود.
به همین دلیل بیشتر لعاب های سرامیکی دارای SiO2 به عنوان ماده اصلی هستند. همچنین از این ماده برای تولید سیلیسیم عنصری نیز استفاده می شود. فرآیند آن شامل کاهش کربومتریک در یک کوره قوس الکتریکی است.
صنایع غذایی و دارویی
SiO2 اعم از کلوئیدی، رسوبی، یا بخار زا، یک افزودنی رایج در تولید مواد غذایی است. این ماده عمدتاً به‌عنوان یک عامل جریان یا ضد تشکیل قالب در غذاهای پودری مانند ادویه‌ها، خامه قهوه غیرلبنی یا پودرهایی برای تبدیل شدن به قرص‌های دارویی استفاده می‌شود.
صنایع آرایشی
خاک دیاتومه، قرن هاست که در مواد غذایی و آرایشی استفاده می شود. پوسته های آن در گذشته به عنوان پودر دندان شناخته می شود. امروزه نیز از این ترکیب در تولید خمیر دندان ها استفاده می شود.مهم ترین دلیل استفاده از آن در مواد آرایشی خاصیت انتشار نور و جذب طبیعی آن است.
صنایع نیمه رسانا
این ترکیب به طور گسترده ای در صنعت دارای تکنولوژي نیمه رسانایی کاربرد دارد. به عنوان یک دی الکتریک گیت اصلی در فناوری MOS کاربرد دارد. امروزه که مقیاس ذرات به زیر ۱۰ نانومتر رسیده است، این ترکیب با سایر مواد دی الکتریک مانند اکسید هافنیوم و… جایگزین شده است.
کاربردهای دیگر
سایر کاربرد های این ماده شامل:
- یک جز تولید کننده ضدکف
- به علت ویژگی ضد حریق خود، به صورت الیاف و پارچه محافظ حرارتی با دمای بالا
- به دلیل توانایی آن در اتصال به اسیدهای نوکلئیک، استخراج DNA و RNA
- سیلیکا ائروژل در فضاپیماها برای جمع آوری ذرات فرازمینی
همچنین دی اکسید سیلیکون خالص، هنگامی که به عنوان کوارتز ذوب شده در شیشه ای بدون نقطه ذوب واقعی سرد می شود، می تواند به عنوان الیاف شیشه برای فایبرگلاس استفاده شود.
قطره خوراکی سیلیس چیست؟
یک نوع قطره خوراکی است که از طریق تحریک فیبروبلاست و استیوبلاست، موحب تولید کلاژن می شود. این قطره موجب تقویت پوست و مو و همچنین افزایش تراکم استخوان و رشد آن می شود.
به استحکام ناخن، بهبود عملکرد قلب و سیستم ایمنی کمک می کند. عوارض قطره ی سیلیس در صورت مصرف بیش از حد آن بروز می کند و شامل ناراحتی قلبی و گوارشی است.
تفاوت سیلیس و سیلیکات
SiO2 از جمله کانی هایی است که در طبیعت به وفور یافت می شوند و به صورت آزادانه و بلورین یافت می شود. اما سیلیکات ترکیبات شیمیایی با بار منفی از SiO2 است و در ساخت کانی ها کاربرد گسترده ای دارد. در واقع سیلیکات نمونه ای از SiO2 است که کاربرد گسترده ای در صنعت دارد.
عوارض:
استنشاق این ماده می تواند عوارض نامطلوب را به دنبال داشته باشد. سرطان ریه و افزایش خطر ابتلا به سل از جمله عوارض آن است.
بازار خرید و فروش جهانی سیلیس:
بازار جهانی این ماده را بر اساس کاربرد و منطقه ی جغرافیایی تقسیم بندی می کنند. افزایش درخواست برای این محصول در صنایع مختلف شامل صنایع شیمیایی، غذایی و نفت و گاز است. افزایش درخواست برای محصولات کم چگالی با خواص عالی در صنایع مختلف باعث رشد بازار این ماده شده است. برای مثال در صنایع غذایی معمولا به عنوان یک عامل ضد کیک و قادر به جذب رطوبت اضافی و جلوگیری از چسبیدن اجزا به یکدیگر است. اصلی ترین کاربرد آن در تهیه نمک، ادویه و سایر پودرهای تند است، همچنین به عنوان عامل ضد کف کاربرد دارد.
بازار خرید و فروش جهانی سیلیس در سال 2021 برابر با 10.40 میلیون دلار بوده است. و پیش بینی می شود تا سال 2030 به 16.11 میلیون دلار برسد و رشد 6.60% را تجربه کند. آسیا بیشترین تاثیر را در رشد بازار این ماده داشته است و 47% از سهم کل بازار جهانی را در سال 2020 به خود اختصاص داده بود.
MSDS و نکات ایمنی:
پیشنهاد می کنیم پیش از کار با مواد شیمیایی، برگه اطلاعات ایمنی مربوط به آنها را مطالعه کنید.
- در زمان کار با آن از لباس، عینک و دستکش محافظ استفاده کنید.
- در صورت استنشاق باعث تحریک دستگاه تنفسی می شود. پس از ان از محیط کار خارج و هوای تازه استشمام کنید.
- در صورت تماس با پوست، لباس های آلوده را تعویض کنید و آن ناحیه را با آب فراوان بشویید.
- پس از تماس با چشم ها، چشم آسیب دیده را برای چند دقیقه بشویید.
- در صورت بلع تصادفی آن، دهان را بشویید و به پزشک مراجعه کنید.
- برای خاموش کردن آتش ناشی آز آن از آب، فوم و مواد شیمیایی خشک استفاده کنید.
- در ظرف در بسته و دمای 15 تا 25 درجه سانتی گراد و دور از مواد غذایی و حیوانات نگهداری شود.
- آن را در محیط زیست رها نکنید.
با رعایت نکات ایمنی خطرات ناشی از کار با این ماده را کنترل کنید.
جمع بندی:
سیلیکا با فرمول شیمیایی SiO2 ترکیبی طبیعی است که از اتم های اکسیژن و سیلیسیم تشکیل شده است. این ماده انواع گوناگونی دارد و در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی مصرف می شود. ترکیب سمی نیست اما باید در زمان کار با آن نکات ایمنی را مطالعه و رعایت کنید.
سوالات متداول
سیلیس خوراکی چیست؟
سیلیکون دی اکسید خوراکی به طور گسترده در محصولات غذایی به عنوان غلیظ کننده، ضد جوش و حامل عطر و طعم مورد استفاده قرار می گیرد. مصرف این ماده در مقادیر کم برای انسان ها بی خطر است.
کاربرد ماسه سیلیس برای استخر ها چیست؟
ماسه سیلیس نوع رایجی از فیلتر است که برای به دام انداختن خاک و زباله ها و همچنین تمیز نگه داشتن آب استخرها مورد استفاده قرار می گیرد.
کاربرد سیلیس در صنایع دارویی چیست؟
این ماده کاربرد بسیاری در ساخت قرص ها دارد. یک عامل ضد چسبندگی، جاذب، تجزیه کننده و لغزنده است.
کاربرد سیلیس در صنایع غذایی چیست؟
این ماده به عنوان یک عامل ضد جوش در ادویه ها یا در خامه ها برای اطمینان از جریان خوب پودر یا جذب آب استفاده می شود.
آیا سیلیس برای انسان ها مضر است؟
این ماده به عنوان افزودنی غذایی ترکیبی ایمن است.
محسنی –
آیا سیلیس در دسته ی مواد سرطان زا قرار می گیرد؟
شیلا عقیلی –
بله، استنشاق دوزهای بالا از آن می تواند سرطان زا باشد.