Е551 – Диоксид кремния аморфный.

Промышленное производство продуктов питания, медикаментов и косметических средств не обходится без использования вещества под названием диоксид кремния. Он зарегистрирован под индексом Е551, относится к группе эмульгаторов и параллельно выполняет функции антислеживающего агента.

Описание вещества

Основная технологическая функция диоксида кремния – это проявлять свойства антислеживающего агента. В продукты его добавляют с целью придания им сыпучести и для предотвращения их комкования.
Добавка Е551 являет собою бесцветные кристаллы, которые являются тугоплавкими, очень твердыми и прочными. С водной средой не взаимодействует и проявляет стойкость при контакте со многими кислотами, кроме плавиковой.
Химическая формула диоксида кремния выглядит, как SiO2.

Применение

Высокие эмульгирующие и антислеживающие качества позволяют использовать диоксид кремния в различных сферах, и при этом он считается абсолютно безвредным.

На заметку! Большинство отраслей, где применяют данную добавку, относятся к нашей повседневной жизни и встретить его можно в составе довольно привычных для нас продуктов.

Пищевая промышленность

В состав продуктов продовольственного назначения добавляют диоксид кремния аморфный.

Этот компонент участвует в производстве:

  • растворимого кофе;
  • чипсов;
  • палочек из кукурузной муки;
  • сухариков;
  • приправ;
  • пряных смесей;
  • сахара;
  • соли;
  • муки;
  • сыров;
  • кондитерских изделий;
  • алкогольной продукции.

Медицина

Диоксид кремния коллоидный нашел свое место в области медицины и фармацевтики, где он играет роль энтеросорбента. Данное вещество представлено в виде рыхлого порошка, окрашенного в белый либо бело-голубой цвет. Он лишен запаха, а если погрузить его в воду и взболтать, то будет образована взвесь.
Данная форма добавки Е551 используется при изготовлении лекарственных препаратов не только для внутреннего, но и для наружного применения, действие которых направлено на терапию:

  • гнойных ран;
  • маститов;
  • флегмон и прочих заболеваний гнойно-воспалительного характера.

При приеме внутрь коллоидный диоксид кремния не причиняет вреда, так как он не расщепляется и выводится из организма в первоначальном состоянии. При этом микрофлора желудочно-кишечного тракта не меняется и все ее компоненты каким-либо изменениям не подвергаются.

Косметология

Диоксид кремния встречается в косметике, где его могут применять в качестве базового компонента либо вспомогательного вещества. Он проявляет матирующий эффект, вбирая в себя излишки кожного сала, выравнивает цвет лица и помогает устранить мелкие морщины.

На заметку! Косметические средства с добавкой Е551 рекомендованы при жирном и комбинированном типе кожи и подходят для всех возрастов!

Кроме того, будучи в составе кремов, лосьонов, пудры и тонизирующих средств, данное вещество не только устраняет блеск, но и помогает устранить отмершие клетки. Оно способствует интенсивной регенерации кожи и ее скорейшему обновлению.

Влияние на здоровье

Диоксид кремния является представителем 3 класса опасности – вещество умеренно-опасное. Однако причинить вред нашему здоровью способна лишь его пыль и только при условии ее вдыхания в больших количествах.
Будучи в составе продуктов и медикаментов, диоксид кремния как коллоидный, так и амфорный вредного влияния на организм оказать не способен, так как он не всасывается в желудочно-кишечном тракте и, минуя его, выходит неизменным.

Все материалы на сайте сайт представлены исключительно для ознакомления в информационных целях. Перед применением любых средств консультация с врачом ОБЯЗАТЕЛЬНА!

Поделитеcь с друзьями.

3.4 из 5

Оксид кремния – вещество, имеющее в составе молекулы один атом кремния и два атома кислорода, именно поэтому его иногда называют диоксидом. В природе огромное количество металлов и неметаллов находятся в форме оксидов, которые способны образовывать почти все элементы периодической таблицы. Кремний – элемент подгруппы углерода, он входит в состав всех органических веществ. Кремний имеет с ним много общего, некоторые учёные даже предполагали возможность органической кремниевой жизни (вместо углеродной). Также этот микроэлемент необходим организму и получается только извне, из его диоксида состоит большая часть земной коры, в частности мы его можем наблюдать на пляже. Песок – это одна из его модификаций. Всего таковых существует три: кварц, тридимит, кристобалит. Это всё одно и то же вещество по составу, разница только в схеме расположения молекул относительно друг друга. Диоксид кремния получают действием кислот на силикат натрия или на другие силикаты, из коллоидного кремнезёма действием кислот или щелочей, замораживанием, гидролизом хлоридов и фторидов кремния, прокаливанием рисовой шелухи, из плавленого кварцевого песка. И многими, многими другими способами.

Диоксид кремния применяется как пищевая добавка Е551.

Свойства диоксида кремния

Оксид кремния представляет собой бесцветные кристаллы с очень высокой твёрдостью и прочностью. Он проявляет кислотные свойства, то есть может реагировать при нагревании с щелочами и щелочными основаниями с образованием солей. При сильном нагревании плавится с образованием стекла. Поскольку оксид кремния является одним из лучших диэлектриков (не проводит электричества), его давно применяют в микропроцессорах электронных приборов. Силиконовая долина в Калифорнии в буквальном переводе – это Кремниевая долина, просто в США этот элемент называют на латинский манер – силициум. Кремний же образует так называемое кварцевое стекло. Диоксид кремния не растворим в воде и кислотах (кроме плавиковой) . Он же – главная составляющая земной коры.

Применение диоксида кремния

В основном оксид кремния применяется в производстве стекла, керамики, бетона, в радиотехнике, хроматографии, в изготовлении оптоволокна, оптическом приборостроении, в ювелирном деле (для полировки). Применяется он и в пищевой промышленности: препятствует слеживанию и комкованию веществ, как эмульгатор. Применяется в зубных пастах в качестве абразивного отбеливателя, является вспомогательным веществом во многих лекарственных средствах. Кроме того пищевой диоксид кремния (это одна из природных модификаций кремния оксида – аморфный непористый диоксид) является сорбентом на подобии актированного угля. Этим объясняется интерес к нему тех, кто хочет похудеть или очистить организм от шлаков и токсинов. Чаще всего пищевой диоксид кремния применение находит в таких продуктах, как приправы, пищевые порошки (соль, сахар, мука), сыры, сладости, чипсы и сухарики, алкоголь.

Предосторожности при применении

Оксид кремния выводится через кишечник без изменения, унося с собой токсины и шлаки, которые он сорбирует в кишечнике. Многочисленные исследования французских учёных показали, что принимаемая внутрь добавка диоксида кремния вреда для организма не представляет. Как и другие сорбенты, кремния оксид стоит принимать не менее чем за час до еды и не ранее чем через 4 часа после.

Вред диоксида кремния состоит в другом: при длительном вдыхании кварцевой пыли могут возникать тяжелые поражения легких (силикоз), заболевания желудочно-кишечного тракта. Но это грозит только людям, работающим на предприятиях, где применяется оксид кремния.

Популярные статьи

Похудение не может быть быстрым процессом. Главная ошибка большинства худеющих в том, что они хотят получить потрясающий результат за несколько дней сидения на голодной диете. Но ведь вес набирался не за несколько дней! Лишние килограммы н...

Полное название Е551 - диоксид кремния аморфного, однако данное вещество имеет много других обозначений, например, «белая сажа», биосил, коэсит, кварц, асил, аэросил, кремнезем.

Он встречается в естественном виде в виде минералов, их смесей, а также им является обычный, привычный нам песок. Различные оксиды кремния - это самые распространенные минералы на нашей планете, они являются частью горных пород, образуют существенную часть мантии и 12% коры Земли.

В кристаллической форме очень твердое, не имеющее цвета и запаха вещество. Для применения в промышленности удобна форма белого сыпучего порошка или шариков. Для применения как пищевую добавку аморфный диоксид кремния синтезируют химическим путем, получая высокочистый продукт.

Важно. Е551 не меняет цвета готовых изделий и никак не влияет на вкусовые ощущения.

Е-номер 551 назначен диоксиду кремния по Международной системе классификации INS, согласно ей он является эмульгатором - веществом, сохраняющим структуру изделия. Согласно ГОСТ 32770-2014 эмульгатор - это добавка, предназначенная для создания и/или сохранения однородной смеси двух или более несмешивающихся фаз в пищевом изделии.

Вещество имеет множество модификаций. До сих пор продолжаются открытия разных форм. Например, пару лет назад ученые из США открыли 5 новых его форм.

Для справки. Искусственным путем «белая сажа» была впервые получена в 1953 году ученым Л. Коэсом.

Химические характеристики

Рассматриваемое вещество химически инертно: не растворяется в воде и этаноле, не взаимодействует с кислотами. Для вступления в реакцию с щелочами нужно повышение температуры. Является стеклообразующим веществом.

При производстве продуктов питания строго отслеживается, чтобы влага и температура не навредили структуре изделия, а также не засорили оборудование. Для этих целей используют антислеживатели, такие как рассматриваемое химическое соединение.

Е551 несет вспомогательную функцию: с ее помощью избегают комкования. Ее иногда называют улучшителем сыпучести.

Цель применения

Данная примесь необходима, чтобы препятствовать комкованию несмешиваемых компонентов. Комкование негативно сказывается на сроке годности и качестве продукта, поэтому антислеживатель продлевает хранение и сохраняет свойства пищевых изделий. Другие его функции:

  • является пеногасителем;
  • улучшает сыпучесть;
  • позволяет избежать слеживания;
  • улучшает текучесть порошков;
  • может использоваться как стабилизатор (загуститель).

Используют добавку не только для пищевых продуктов для людей, но и для кормов животным. Ее найдете в составе всех сыпучих изделий:

  • муки;
  • яичного порошка;
  • соли или ее заменителей;
  • сахара;
  • специй;
  • какао;
  • сухого молока, сливок.

Также добавляют в следующие группы товаров:

  • снеки, закуски, чипсы, сухарики, орешки;
  • алкоголь;
  • кисломолочку;
  • сладости.

Также применяют в фармацевтике, например, в составе «Эспумизана», используемого даже для новорожденных или энтеросорбента. Е551 частый компонент зубных паст, картона, бумаги.

Е551 — какой вред для человека?

Улучшитель сыпучести в желудочно-кишечном тракте не всасывается и организмом не накапливается, поэтому его употребление абсолютно безопасно.

Более того, лекарства с данным веществом выводят из желудка, печени и кишечника токсины и свободные радикалы, однако постоянно принимать их тоже не стоит, они могут снизить работоспособность печени.

Единственный способ, при котором химическое соединение действительно может нанести существенный вред - это в форме пыли попасть в живые ткани, например, в легкие или кровь, тогда медленно развивается гранулематозное воспаления, а также другие тяжелые заболевания.

ВАЖНО. Если производство продуктов питания соответствовало гигиеническим требованиям СанПин 2.3.21078-01 , то можно говорить об абсолютном отсутствии вреда Е551 для человека.

«Белая сажа» широко распространена в природе, однако в продуктах питания применяется высокочистое вещество, синтезированное химическим путем. Данная добавка несет вспомогательную функцию, не меняет вкус, запах, цвет, а предотвращает слеживание и комкование продуктов.

Физико-химические свойства аэросила (диоксида кремния)

Аэросил (от латинского слова - Aerosilum), оксилы (от латинского слова - Oxylum) кремния диоксид , Silica colloidalis anhydrica (Ph. Eur.), Colloidal silicon dioxide (USP), Colloidal anhydrous silica (BP), Silica (CAS № 7631-86-9) - аморфный диоксид кремния безводный , относится к группе синтетических активных высокодисперсных минеральных наполнителей. В фармации аэросил (диоксид кремния) используется как вспомогательное вещество, стабилизатор, гелеобразователь, адсорбент , улучшает текучесть таблетированных, мазевых, гелевых и других смесей. Иногда диоксид кремния используется как активный фармакологичекий ингридиент (обладает бактерицидными свойствами, детоксикант, сорбент).

Получают диоксид кремния путем гидролиза паров кремния тетрахлорида в пламени водорода при температуре> 1000 ° С (1100-1400 ° С). Полученный продукт - белый, аморфный, непористый, индифферентный порошок распыляется, содержит 99,3% SiO2; имеет высокую дисперсность (диаметр частиц 4-40 мкм, имеют сферическую или почти сферическую форму), удельная адсорбционная поверхность составляет 50-450 м2/г; насыпной объем приблизительно 50 г/л, плотность - 2,36 г/см3; рН водной суспензии - 4,0; показатель преломления n20D = 1,46. Аэросил не растворяется в воде, кислотах и разбавленных щелочах. При концентрации аэросила в воде в количестве 10-12% образуется маловязкая текучая суспензия, при 17% - полужесткая масса, при 20% - крупчатая, которая при растирании превращается в гомогенную мазеобразный массу. В связи с большим сродством к воде аеросил относят к гидрофильным веществам. Зато диоксид кремния (аэросил) марки R972 имеет гидрофобные свойства.

Существует несколько торговых марок аэросила (диоксида кремния) , которые различаются в основном по величине удельной поверхности, степенью гидрофильности или гидрофобности, а также наличием других веществ-наполнителей. Согласно определению номенклатурной комиссии аморфный диоксид кремния получил название оксида. В Украине химико-металлургическим комбинатом по лицензии фирмы «Degussa» производятся немодифицированный стандартный аэросил марок 175; 300 380 с гидрофильной поверхностью; метилаэросил АМ-1/175 и АМ-1/300, модифицированный диметилдихлорсиланом; эфироорганоаэросил марок АДЕГ-175 и АДЕГ-300, модифицированных этиленгликолем и диэтиленгликолем, и АМ-2, модифицированный аминоспиртами. В США производят модифицированный аэросил - органосил и кебосил (фирма «Cabot»), в России - бутосил, аэросил-К, который составляет сочетание 85% диоксида кремния и 15% крахмала, аэросил марки СОК-84, который является коагулянтом 85% диоксида кремния и 14% оксида аммония. В Германии фирма «Degussa» производит гидратированные марки аэросила , содержащих связанную воду (дуросил, вулкасин, сифлокс, ультрасил и др.), которые отличаются содержанием SiO2, диаметром частиц, плотностью и свойствами), аэросил в виде суспензий (К-314, содержит 14% А., К-328, содержит 28% А.). В Японии производится микросил и носил, во Франции - франсил, в Англии - маносил. Для косметики может производиться в виде пасты. Недавно аэросил внесен в фармакопеи различных стран (Венгрии, Дании, Австрии и др.). В США диоксид кремния (аэросил) разрешен также как добавка к пищевым продуктам в количестве 2%.

Аэросил относят к теории «чистых» веществ, которые высвобождают активные ингредиенты без затраты энергии. Электронно-микроскопические исследования показали, что каждая основная частица аэросила состоит из четырех отдельных слоев (рисунок). Ядро этой частицы является трехмерным полимером из элементов SiO2. Имея на поверхности частиц Силан Si-OН и силоксановые Si-O-Si группы, аэросил способен за счет водородных связей создавать узороподобный каркас, позволяющий ограничивать температурное расширение загущенной жидкости. Силоксановые и силановые группы в аэросиле являются функциональными, а связь кремний - кислород характеризуется высокой прочностью (достигает 372,5 Дж / моль), что объясняется его полярностью, благодаря которой ковалентная связь приближается к ионной связи.

Таблица – Основные свойства диоксида кремния (аэросила)


Рисунок. Структура пространственной сетки аэросила в гидрогеле

Силаноловые группы распределены неравномерно. Различают поверхностные силановые группы, которые могут быть свободными или соединенными водородными мостиками, и силанола группы внутри молекулы, которых также могут быть соединены между собой водородными мостиками. В результате создается разветвленная объемная структура, в результате чего аэросил относят к неорганическим полимерам. Силоксановые группы имеют гидрофобные свойства, они стабильны (ОН силaноловои группы отщепляются при температуре> 300 ° С), обусловливают кислую реакцию; имеют гидроксильные группы как на поверхности, так и внутри молекулы аэросила . При равномерном распределении каждый второй атом кремния имеет гидроксильную группу на поверхности.

Это и обуславливает три вида взаимодействия аэросила: физическую адсорбцию , химическую адсорбцию (образование водородных мостиков группами силанола с водой, спиртами, кислотами и другими веществами) и химические реакции на поверхности молекулы. Так, группы силанола взаимодействуют со спиртами, образуя эфиры.

Аэросил (диоксид кремния) имеет хорошие сорбционные свойства, поглощает от 15 до 60% различных жидкостей в зависимости от их природы, не меняя внешнего вида и сыпучести порошка. Первый слой воды абсорбируется аэросилом за счет создания водородных мостиков (химическая адсорбция), а последующие слои - за счет физической адсорбции. Физически адсорбированная вода высвобождается при температуре 25-150 ° С, тогда как химически адсорбированная - при 800 ° С.

Аэросил, который используется для производства лекарств, должен иметь высокую чистоту. В таблице 1 приведен химический состав различных торговых марок аэросила, которые могут иметь определенные примеси, образующиеся при производственных процессах, например, следы соляной кислоты, которая вызывает рН 4% водной суспензии полимера (3,6-4,3). Итак, аэросил (диоксид кремния) ведет себя как слабая кислота.

Таблица 1 - Химический состав различных марок аэросила (в пересчете на сухое вещество, по М.М. Астраханову)

Содержание, % Марки аэросила, состав, %
200; 300; 380 0 СОК84 R972 Комбинированный
SiO2 >99,87 >99,8 82–86 >98,3 85
Al2O2 14–18
Fe2O3
TiO2 0,03
Na2O
As
B2O3
Bi2O3
P2O5
HCl 0,05
Крахмал

В таблице 2 приведены важнейшие физико-химические свойства разных марок аэросила , которые нашли широкое использование при производстве лекарств

Таблиця 2. Физико-химические свойства разных марок аэросила

Показатель Марки аэросила
200 300 380 0 СОК-84 R-972
Удельная поверхность, м2/г 200±25 300±30 380±30 200±25 170±30 120±30
Потери при прокаливании,% 1 2 2,5 1 1 2
Средний размер частиц 12 7 7 12 16
Содержание влаги, % (высушенный при 105 °С) 1,5 1,5 1,5 0,5 2,5
Насыщенная масса, г/л, стандарт (непрессованый) прессованный ≈60≈120
Пористость Пористый Непористый
рН 4% водной дисперсии 3,6–4,3 3,6–4,3
3,5–4,1 (в метаноле)

В производстве лекарств аэросил используют в качестве стабилизатора суспензионных маслянных линиментов. Обладает высокой способностью к адсорбции различных жидкостей. Добавление аэросила в состав масляных и водно-спирто-глицериновых суспензионных линиментов способствует повышению седиментационной, агрегационной и агрегативной устойчивости этих систем, созданию достаточно прочной пространственной структуры, способной удерживать в ячейках иммобилизованные жидкую фазу со взвешенными частицами фармацевтических субстанций. В водных и водно-спиртовых суспензиях стабилизирующее действие аэросила обусловлена главным образом электростатическими силами. Оседания частиц твердой фазы в стабилизированных водно-спиртовых суспензиях происходит в 3 раза медленнее, чем в нестабилизированных системах. Стабилизирующая действие аэросила возрастает при наличии небольшого количества ПАВ, например, твина-80. Наличие аэросила (в концентрации 1,0-5,0%) в эмульсиях и суспензиях повышает их стабильность, способность к лучшей фиксации на коже и эффективность терапевтического действия. С водой и спиртом диоксид кремния в концентрации 3% создает мутные суспензии, доли которых имеют отрицательный заряд.

Одним из свойств аэросила является его загустительная (загуститель) способность (табл. 3).

Таблица 3. Загустительный эффект аэросила-200

Это свойство используется для получения аэросилсодержащих гелей и мазевых основ, в состав которых входит аэросил. Как жидкую фазу для их композиций используют полиэтилсилоксановую жидкость под названием Эсилон-5 или Эсилон-4, рыбий жир, ПЭГ-400, касторовое масло, жирные масла и тому подобное. Эсилон-5 загущенный 16% аэросила известный как Вазелин КВ-Е / 16, не раздражает кожу, не препятствует всасыванию действующих веществ. В качестве загустителя жидкой фазы используют аэросил (диоксид кремния) в количестве 8-16%. Полученные гели имеют мягкую пластичную консистенцию, хорошо распределяются и фиксируются на коже. Они имеют хорошую коллоидную стабильность при повышенной температуре (≥40 ° С), сохраняют необходимую консистенцию, которая не меняется даже при 100 ° С, а потому аэросилсодержащие гели и мази могут применяться в условиях тропического климата. По структурно-механическим свойствам гели, в состав которых входит аэросил, составляют тиксотропные пластические термостабильные системы и обладают антимикробной устойчивостью. Количественное содержание аэросила в системе влияет на реологические и биофармацевтические свойства гелей. Увеличение диоксида кремния в составе гелей приводит к росту их пластической вязкости и тиксотропных свойств, при этом заметно замедляется высвобождение активного фармакологического ингридиента.

Применение аэросила (диоксида кремния) в медицинской и ветеринарной фармацевтической промышлености

В производстве таблеток аэросил используется в концентрации 0,1-0,5% как скользящее и взрыхляющее (0,1-2,0%) вещество, что сокращает время их распада, облегчает процесс грануляции, улучшает текучесть таблетированной массы. Адсорбционные свойства аэросила используют в производстве порошков, экстрактов и других фармацевтических препаратов.

Аэросилсодержащие фармацевтические системы не проявляют раздражающего и токсического действия. Такие же свойства присущи мазям при использовании эсилона и аэросила как основы (композиция эсилона-5, загущенная 15% аэросилом при изготовлении мазей с антибиотиками и кортикостероидами). Мази с аэросилом (диоксидом кремния) легко выдавливаются из туб, хорошо фиксируются на коже, обладают пролонгированным действием.

Литература

Жогло Ф., Возняк В., Попович В., Богдан Я. Вспомогательные вещества и их применение в технологии лекарственных форм. - Львов, 1996; Перцев И.М., Котенко А.М., Чуешов А.В., Халеева Е.Л. Фармацевтические и биологические аспекты мазей: Монография. - Х., 2003; Печковская К.А. Наполнение резин. В кн.: Энциклопедия полимеров. В 3 т. - М., 1974.

Диоксид кремния SiO 2 встречается в природе в трех различных кристаллических формах: в видекварца, тридимита и кристобалита. Кроме того, содоржащая воду (в форме геля), она существует в виде опала, а также в землистой форме как кизельгур.

Кварц − кристаллическая форма диоксида кремния, устойчивая при температуре ниже 870 °С. В интервале температур 870 и 575 °С кварц принадлежит к трапецоэдрической гемиэдрии гексагональной системы; ниже 575°С к трапецоэдрической гемиэдрии тригональной системы. Нередко кварц встречается в форме чрезвычайно хорошо образованных кристаллов, иногда значительной величины. Кварц обладает двойным лучепреломлением. Он истречается в двух формах, из которых одна вращает плоскость поляризации вправо, другая − влево. Поэтому различают левый и правый кварц.

Разновидности кварца: горный хрусталь прозрачный как вода; дымчатый кварц (называемый также дымчатым топазом) темно-коричневый; морион черный; цитрин желтый; розовый кварц; хризопраз цвета зеленого лука; аметист (большей частью) фиолетовый. Как драгоцеипый камень особенно часто используют аметист в виде очень прозрачных кристаллов. Кварц принадлежит к числу чрезвычайно распространенных минералов. Очень часто он встречается в качестве составной части изверженных горных пород (гранита, порфира, липарита) и кристаллических сланцев (гнейса, слюдяного сланца). Среди осадочных пород из прозрачных зернышек кварца состоят песчаник и кварцит, а такжо некоторые носки (кварцевый песок).

Тридимит является стабильной модификацией кристаллического диоксида кремния в интервале температур 870−1470 °С; однако он встречается также и при обычной температуре, но в метастабильной форме. Эта форма диоксида кремния тоже часто встречается в природе как в метеоритах, так и в горных породах, однако в очень небольших количествах.

Но она представляет интерес, поскольку ее присутствие в горных породах может дать сведения об истории их возникновения.

Кристобалит (названный по имени горы San Сristobal в Мексике) представляет собой форму диоксида кремния, устойчивую выше 1470 °С и до температуры плавления. Ниже точки превращения в отсутствие ускоряющих превращение растворителей кристобалит метастабилен. В природе он иногда встречается в виде мелких, кристалликов, включенных в лаву. В общем его месторождения подобны месторождениям тридимита.

Диоксид кремния в форме кристобалита плавится при 1705 °С. Кварц плавится приблизительно на 150 °С ниже. Охлажденный плав остается в стекловидном аморфном состоянии. Стекловидный диоксид кремния при обычной температуре также метастабильный. При продолжительном и сильном нагревание происходит медленная кристаллизация («расстекловывание»). В связи со сказанным выше вполне понятно, почему в отсутствие минерализаторов кристаллизация приводит к образованию кристобалита.

Как показали рентгеновские исследования, аморфный застывшый в виде стекла диоксид кремния (кварцевое стекло) построен не из молекул SiO 2 , а из атомов Si, связанных через атомы О таким образом, что образуется сетчатая структура. Она состоит из атомов кислорода, расположенных в виде тетраэдров вокруг каждого атома кремния; как и в кристаллических модификациях, тетраэдры имеют общие углы. Однако в кварцевом стекле тетраэдры SiO 4 расположены не закономерно, как в кристаллических модификациях, а совершенно беспорядочно. Кварцевое стекло обладает чрезвычайно малым коэффициентом расширения, который при 100 °C равен 5,85∙10 -7 , при 500 °C 6,2∙10 -7 и при 1000 ºC 5,45∙10 -7 .

Обезвоживанием осажденных из водных растворов кремневых гелей можно получить аморфный диоксид кремния в виде белого порошка. Однако полное обезвоживание происходит с большим трудом. В природе диоксид кремния встречается в обезвоженной форме в виде кизельгура. Он состоит из остатков кремневых панцырей «инфузорий» (диатомовых водорослей), живших в глубокой древности, и поэтому называется также инфузорной землей. Он обладает исключительной способностью впитывать жидкости и поэтому его применяют в качестве упаковочного материала для баллонов с кислотами. Пропитыванием кизельгура нитроглицерином (причем кизельгур может впитать тройное количество нитроглицерина по сравпению с собственным весом) получают гурдинамит. Ввиду высокой теплоизоляционной способности кизельгур применяют для обкладки паровых труб. Кроме того, его используют в качестве звукоизоляционных покрытий, а также для многих других целей.

В форме компактных ксеровелей диоксид кремния встречается в природе в виде минерала опала. Красивые экземпляры его используют в качестве драгоценных камней.

Осажденный обычным образом диоксид кремния и ее гели, в общем, не дают рентгеновской интерференции, которая указывала бы на кристаллическую структуру. То же относится и к опалам, образующимся при обычной температуре при выделении SiO 2 из воды. Напротив, образованные из горячих магматических вод опалы в зависимости от их происхождения показывают интерференцию, характерную для кристобалита или для кварца.

Халцедон − это минерал, возникший в результате старения опала. В соответствии с этим он беднее водой, чем опал (часто совершенно безводный), и уже обычными средствами можно обнаружить его кристаллическую структуру. Под микроскопом, особенно в поляризованном свете видно его волокнистое строение. Разновидностями халцедона является агат, оникс, карнеол, гелиотроп и яшма, используемые в качестве драгоценных камней, а также кремень, который служил в каменном веке для изготовления инструментов и оружия, а позднее для добывания огня. В настоящее время его также применяют, например, в шаровых мельницах и в керамике. Окраска этих минералов вызывается незначительными примесями, присутствующими в них; так, кремень окрашен в черный цвет примесью угля.

Аморфный диоксид кремния (как осажденный в виде порошка, так и стекловидный) полностью переходит в кварц при многодневном нагревании при 400−500 °С в автоклавах с раствором карбоната натрия. То же относится к тридимиту и кристобалиту.

Диоксид кремния с химической точки зрения представляет собой чрезвычайно устойчивое вещество. Из кислот его может растворять только плавиковая, вступающая с диоксидом кремния во взаимодействие с образованием тетрафторида кремния или кремнефтористоводородной кислоты. В воде диоксид кремния практически нерастворим. Являясь ангидридом кремневой кислоты, он легко переходит в силикат при сплавлении со щелочами:

SiO 2 + 2NaOH → Na 2 SiO 3 + H 2 O

Аналогичным образом он реагирует при сплавлении с карбонатами щелочных металлов, выделяя при этом диоксид углерода:

SiO 2 + Na 2 СО 3 → Na 2 SiO 3 + СO 2 .

Аморфный диоксид кремния можно легко перевести в раствор кипячением с растворами гидроксидов или карбонатов щелочных металлов; при этом образуются растворимые в воде силикаты щелочных металлов.

Диоксид кремния в виде кварцевого песка находит самое широкое применение. В строительном деле его добавляют в известковый раствор и примешивают к цементу. Самый чистый кварцевый песок применяют в стекольном и фарфоровом производствах. Из спеченного при высокой температуре кварца (при этом перешедшего в кварцевое стекло) изготовляют химическую посуду, исключительно устойчивую к резким изменениям температуры (вследствие очень малого коэффициента расширения кварцевого стекла) и выдерживающую нагревание до очень высоких температур. Еще в большей степени это относится к совершенно прозрачной посуде, изготовленной из полностью расплавленного кварца. Однако при работе с такой посудой следует учитывать чувствительность кварцевого стекла к щелочам. Раньше одна из главных трудностей при работе с кварцевым стеклом заключалась в том, чтобы при тех высоких температурах (иблизи точки плавления кварца), при которых должно проводиться выдувание этих приборов, предотвратить кристаллизацию, вызываемую следами щелочей. Для этого достаточно уже тех ничтожных количеств, которые можно нанести на материал, дотронувшись до него перед плавлением и выдуванием потной или сальной рукой. Постепенная кристаллизация кварцевого стекла наступает также при работе с кварцевыми изделиями. «Расстекловывание» (помутнение) наступает тем быстрее, чем выше температуры, которым подвергалось кварцевое стекло в процессе работы. Прозрачный горный хрусталь применяют для изготовлепия оптических приборов и украшений. Как было указано ранее, для украшений применяют также и некоторые упомянутые выше разновидности кварца.