Silikon dioksida

Struktur kristal

Struktur tetrahedral unit silika (SiO4), blok bangunan dasar dari kaca paling ideal.
Pada sebagian besar silikat, atom Si menunjukkan koordinasi tetrahedral, dengan 4 atom oksigen yang mengelilingi sebuah atom Si pusat. Contoh yang paling umum adalah dilihat dalam bentuk Kristal kuarsa SiO2 silika. Pada masing – masing bentuk Kristal yang paling termodinamika stabil silika, rata – rata, semua 4 dari simpul (atau oksigen atom) dari tetra hedra SiO4 dibagi dengan orang lain, menghasilkan rumus kimia bersih: SiO2
Misalnya, dalam sel unit alfa – kuarsa, saham tetra hedron pusat semua 4 dari sudut atom O nya, 2 wajah – saham tetra hedra berpusat 2 atom O sudut mereka, dan 4 tepi berbagi – berpusat terahedra hanya satu dari mereka O atom dengan tetrahedral SiO4 lainnya. Hal ini membuat rata – rata bersih 12 dari 24 total simpul bahwa sebagian dari tetra hedra SiO4 7 yang dianggap sebagai bagian dari sel satuan untuk silica.
SiO2 memiliki sejumlah bentuk Kristal yang berbeda (polimorf) selain bentuk – bentuk amorf. Dengan pengecualian stishovite dan silica berserat, semua bentuk Kristal melibatkan unit SiO4 tetrahedral dihubungkan oleh vektor bersama pada pengaturan yang berbeda. Silikon – oksigen panjang ikatan bervariasi antara bentuk Kristal yang berbeda, misalnya dalam α – kuarsa panjang obligasi adalah 161 pm, sedangkan di α – tridimit itu di 154 – 171 pm jangkauan. Sudut Si – O – Si juga bervariasi antara nilai rendah 140° α – tridimit, sampai 180° pada β – tridimit. Pada α – kuarsa sudut Si – O – Si adalah 144°.
Silika berserat memiliki struktur yang serupa dengan SiS2 etrahedra SiO4 tepi – sharing. Stishovite, bentuk tekanan yang lebih tinggi, sebaliknya memilikirutil seperti struktur di mana silicon adalah 6 koordinat. Kepadatan stishovite adalah 4,287 g/cm3, yang membandingkan untuk α – kuarsa, yang terpadat dari bentuk – bentuk tekanan rendah, yang memiliki kerapatan 2,648 g/cm3. Perbedaan densitas dapat berasal dari peningkatan koordinasi sebagai enam panjang terpendek ikatan Si – Odalam stishovite (empat panjang ikatan Si – O dari 176 pm dan dua orang 181 pm) lebih besar dari panjang ikatan Si – O (161 pm) dalam α – kuarsa. Alam koordinasi meningkatkan iconicity ikatan Si – O. Tapi yang lebih penting adalah pengamatan bahwa setiap penyimpangan dari standar parameter ini merupakan perbedaan mikrostruktur atau variasi yang merupakan pendekatan ke vitreous, amorfatau kaca padat.
Perhatikan bahwa satu – satunya bentuk yang stabil dalam kondisi normal adalah α – kuarsa dan ini adalah bentuk yang dioksida silicon Kristal biasanya dihadapi. Dalam kotoran alam di Kristal kuarsa α – dapat menimbulkan warna (lihat daftar).
Perhatikan juga bahwa kedua mineral temperature tinggi, kristobalit dan tridimit, memiliki keduanya kerapatan yang lebih rendah dan indeks bias dari kuarsa. Karena komposisi identik, yang menyebabkan perbedaan harus dalam jarak meningkat pada suhu tinggi mineral. Seperti biasa dengan berbagai zat, semakin tinggi suhu semakin jauh terpisah atom karena energy getaran meningkat. Mineral tekanan tinggi, seifertite, stishovite, dan coesite, di sisi lain, memiliki kerapatan yang lebih tinggi dan indeks bias jika dibandingkan dengan kuarsa. Hal inimungkin disebabkan oleh kompresi kuat dari atom yang harus terjadi selama pembentukan mereka, menghasilkan struktur yang lebih kental.
Faujasit silica adalah bentuk lain dari silica kristalin. Hal ini diperoleh dengan dealuminasi dari natrium rendah, ultra – stabil zeolite Y dengan kombinasi asam dan pemanasan. Produk yang dihasilkan mengandung lebih dari 99% silika, memiliki kristalinitas yang tinggi dan luas permukaan yang tinggi (lebih dari 800 m2 / g). Faujasit – silica memiliki stabilitas termal dan asam yang sangat tinggi. Sebagai contoh, ia mempertahankan tingkat tinggi agar molekul jarak jauh (atau kristalinitas) bahkan setelah mendidih dalam asam klorida pekat.