二酸化ケイ素
二酸化ケイ素は温度や圧力をかけると結晶構造が変化する(相変態を起こす)。結晶構造などは次の一覧項で説明する。
温度を上昇させた時の相変化
常温常圧下ではα石英が安定だが、二酸化ケイ素は温度変化によって相変化を起こす。
以下に示す温度は常圧での温度であり、溶剤や圧力等により変化する。 α-石英― 573°C→β-石英― 870°C→ β‐トリディマイト― 1470°C→ β‐クリストバライト― 1705°C→ 溶解
しかし、β‐トリディマイトは不純物の無いβ-石英からは転移せず、この形態を経由するには添加物を加える必要がある。そうしない場合、1050°Cでβ-石英からβ‐クリストバライトに直接相変化する。
上記の様に説明したが、大抵はβ-石英から1550°Cで直接溶融する。これはそれぞれの結晶を構成するSiO4正四面体が、頂点の酸素を共有して結合して3次元的なネットワークを形成しているが、その結合の仕方が各結晶構造で異なるため簡単に相変化が起きない為である。
二酸化ケイ素はフッ化水素ガス(HF)やフッ化水素酸(HF(aq))と反応し、それぞれフッ化ケイ素(SiF4)、ヘキサフルオロケイ酸 (H2SiF6)を生ずる。
SiO 2 + 4 HF ( gas ) ⟶ SiF 4 + 2 H 2 O {\displaystyle {\ce {SiO2 + 4HF(gas) -> SiF4 + 2H2O}}}
SiO 2 + 6 HF ( aq ) ⟶ H 2 SiF 6 + 2 H 2 O {\displaystyle {\ce {SiO2 + 6HF(aq) -> H2SiF6 + 2H2O}}}
また、固体の水酸化ナトリウム(NaOH)と熱することによりケイ酸ナトリウム(Na2SiO3)が生成する。ケイ酸ナトリウムに水を加えて熱すると水ガラスとなる。
SiO 2 + 2 NaOH ⟶ Na 2 SiO 3 + H 2 O {\displaystyle {\ce {SiO2 + 2NaOH -> Na2SiO3 + H2O}}}