Диоксид кремния , также известный как кремнезем , представляет собой оксид кремния с химической формулой SiO2 , обычно встречающийся в природе как кварц . [5] [6] Во многих частях мира кремнезем является основным компонентом песка . Кремнезем является одним из самых сложных и распространенных семейств материалов , существующим как соединение нескольких минералов и как синтетический продукт. Примерами являются плавленый кварц , пирогенный кремнезем , опал и аэрогели . Он используется в конструкционных материалах , микроэлектронике и в качестве компонентов в пищевой и фармацевтической промышленности. Все формы белые или бесцветные, хотя неочищенные образцы могут быть окрашены.
Диоксид кремния является распространенным основным компонентом стекла .
Структура
В большинстве диоксидов кремния атом кремния показывает тетраэдрическую координацию с четырьмя атомами кислорода, окружающими центральный атом Si (см. 3-D Element Cell). Таким образом, SiO 2 образует трехмерные сетчатые твердые тела, в которых каждый атом кремния ковалентно связан тетраэдрическим образом с 4 атомами кислорода. [8] [9] Напротив, CO 2 является линейной молекулой. Резко различающиеся структуры диоксидов углерода и кремния являются проявлением правила двойной связи . [10]
На основе различий в кристаллической структуре диоксид кремния можно разделить на две категории: кристаллический и некристаллический (аморфный). В кристаллической форме это вещество встречается в природе в виде кварца , тридимита (высокотемпературная форма), кристобалита (высокотемпературная форма), стишовита (высокобарическая форма) и коэсита (высокобарическая форма). С другой стороны, аморфный кремнезем встречается в природе в виде опала и диатомовой земли . Кварцевое стекло является промежуточным состоянием между этими структурами. [11]
Все эти различные кристаллические формы всегда имеют одну и ту же локальную структуру вокруг Si и O. В α-кварце длина связи Si–O составляет 161 пм, тогда как в α-тридимите она находится в диапазоне 154–171 пм. Угол Si–O–Si также варьируется от низкого значения 140° в α-тридимите до 180° в β-тридимите. В α-кварце угол Si–O–Si составляет 144°. [12]
Полиморфизм
Альфа-кварц является наиболее стабильной формой твердого SiO2 при комнатной температуре. Высокотемпературные минералы, кристобалит и тридимит, имеют как более низкие плотности, так и показатели преломления, чем кварц. Превращение из α-кварца в бета-кварц происходит резко при 573 °C. Поскольку преобразование сопровождается значительным изменением объема, оно может легко вызвать растрескивание керамики или горных пород, проходящих через этот температурный предел. [13] Высокобарические минералы, сейфертит , стишовит и коэсит, однако, имеют более высокую плотность и показатели преломления, чем кварц. [14] Стишовит имеет рутилоподобную структуру, где кремний имеет 6-координату. Плотность стишовита составляет 4,287 г/см3 , что сопоставимо с α-кварцем, самой плотной из форм низкого давления, плотность которого составляет 2,648 г/ см3 . [15] Разницу в плотности можно объяснить увеличением координации, поскольку шесть самых коротких длин связей Si–O в стишовите (четыре длины связей Si–O по 176 пм и две другие по 181 пм) больше длины связи Si–O (161 пм) в α-кварце. [16]
Изменение координации увеличивает ионность связи Si–O. [17]
Другой полиморф — фожазитовый кремнезем — получается путем деалюминирования низконатриевого, сверхстабильного цеолита Y с комбинированной кислотной и термической обработкой. Полученный продукт содержит более 99% кремнезема и имеет высокую кристалличность и удельную поверхность (более 800 м 2 /г). Фожазитовый кремнезем имеет очень высокую термическую и кислотную стабильность. Например, он сохраняет высокую степень дальнего молекулярного порядка или кристалличности даже после кипячения в концентрированной соляной кислоте . [18]
Расплавленный SiO2
Расплавленный кремнезем проявляет несколько особых физических характеристик, которые похожи на те, которые наблюдаются в жидкой воде : отрицательное температурное расширение, максимум плотности при температурах ~5000 °C и минимум теплоемкости. [19] Его плотность уменьшается с 2,08 г/см3 при 1950 °C до 2,03 г/см3 при 2200 °C. [20]
Молекулярный SiO2
Молекулярный SiO 2 имеет линейную структуру, как CO 2 . Он был получен путем объединения оксида кремния (SiO) с кислородом в матрице аргона . Димерный диоксид кремния, (SiO 2 ) 2 был получен путем реакции O 2 с изолированным в матрице димерным оксидом кремния, (Si 2 O 2 ). В димерном диоксиде кремния есть два атома кислорода, соединяющих атомы кремния с углом Si–O–Si 94° и длиной связи 164,6 пм, а конечная длина связи Si–O составляет 150,2 пм. Длина связи Si–O составляет 148,3 пм, что сопоставимо с длиной 161 пм в α-кварце. Энергия связи оценивается в 621,7 кДж/моль. [21]
Естественное явление
Геология
SiO 2 чаще всего встречается в природе в виде кварца , который составляет более 10% по массе земной коры. [22] Кварц является единственным полиморфом кремнезема, стабильным на поверхности Земли. Метастабильные проявления высоконапорных форм коэсита и стишовита были обнаружены вокруг ударных структур и связаны с эклогитами, образованными во время метаморфизма сверхвысокого давления . Высокотемпературные формы тридимита и кристобалита известны из богатых кремнеземом вулканических пород . Во многих частях мира кремнезем является основным компонентом песка . [23]
Биология
Несмотря на то, что он плохо растворим, кремний встречается во многих растениях, таких как рис . Растительные материалы с высоким содержанием кремниевых фитолитов , по-видимому, важны для травоядных животных, от жующих насекомых до копытных . Кремний ускоряет износ зубов, и высокие уровни кремния в растениях, часто поедаемых травоядными, могли развиться как защитный механизм от хищников. [24] [25]
Кремний также является основным компонентом золы рисовой шелухи , которая используется, например, в фильтрации и в качестве дополнительного цементирующего материала (SCM) при производстве цемента и бетона . [26]
Силицификация в клетках и с помощью клеток является обычным явлением в биологическом мире и встречается у бактерий, простейших, растений и животных (беспозвоночных и позвоночных). [27]
Около 95% коммерческого использования диоксида кремния (песка) приходится на строительную отрасль, например, для производства бетона ( портландцементный бетон ). [22]
Определенные месторождения кварцевого песка с желаемым размером и формой частиц, а также желаемым содержанием глины и других минералов были важны для литья металлических изделий в песчаные формы. [33] Высокая температура плавления кремния позволяет использовать его в таких областях, как литье чугуна; современное литье в песчаные формы иногда использует другие минералы по другим причинам.
Кремний является основным ингредиентом в производстве большинства стекол . Поскольку другие минералы плавятся с кремнием, принцип понижения точки замерзания снижает температуру плавления смеси и увеличивает текучесть. Температура стеклования чистого SiO 2 составляет около 1475 К. [35] Когда расплавленный диоксид кремния SiO 2 быстро охлаждается, он не кристаллизуется, а затвердевает как стекло. [36] Из-за этого большинство керамических глазурей имеют кремний в качестве основного ингредиента. [37]
Структурная геометрия кремния и кислорода в стекле похожа на геометрию в кварце и большинстве других кристаллических форм кремния и кислорода, где кремний окружен правильными тетраэдрами кислородных центров. Разница между стеклянной и кристаллической формами возникает из-за связности тетраэдрических единиц: хотя в стеклообразной сетке нет дальнедействующей периодичности, упорядочение сохраняется в масштабах длины, значительно превышающих длину связи SiO. Одним из примеров такого упорядочения является предпочтение формировать кольца из 6-тетраэдров. [38]
Его также можно получить путем испарения кварцевого песка в электрической дуге при температуре 3000 °C. Оба процесса приводят к образованию микроскопических капель аморфного кремнезема, сплавленных в разветвленные, цепочечные, трехмерные вторичные частицы, которые затем агломерируются в третичные частицы, белый порошок с чрезвычайно низкой насыпной плотностью (0,03-0,15 г/см3 ) и, следовательно, высокой площадью поверхности. [40] Частицы действуют как тиксотропный загуститель или как антислеживающий агент, и могут быть обработаны, чтобы сделать их гидрофильными или гидрофобными для применения в воде или органических жидкостях.
Кремнеземная пыль — это ультратонкий порошок, собираемый как побочный продукт производства кремния и ферросилициевого сплава. Он состоит из аморфных (некристаллических) сферических частиц со средним диаметром частиц 150 нм, без разветвления пирогенного продукта. Основное применение — как пуццолановый материал для высокопроизводительного бетона. Наночастицы дымчатого кремнезема могут успешно использоваться в качестве антивозрастного агента в асфальтовых вяжущих. [41]
Пищевая, косметическая и фармацевтическая промышленность
Силика, коллоидная, осажденная или пирогенная, является распространенной добавкой в производстве продуктов питания. Она используется в основном как текучий или противослеживающий агент в порошкообразных продуктах, таких как специи и немолочные сливки для кофе, или порошки, которые будут формироваться в фармацевтические таблетки. [40] Она может адсорбировать воду в гигроскопичных приложениях. Коллоидный кремний используется в качестве осветляющего агента для вина, пива и сока с номером E E551 . [22]
В косметике кремний полезен благодаря своим светорассеивающим свойствам [42] и естественной впитывающей способности. [43]
Диатомовая земля , добываемый продукт, используется в пищевых продуктах и косметике на протяжении столетий. Она состоит из кремниевых оболочек микроскопических диатомовых водорослей ; в менее обработанной форме она продавалась как «зубной порошок». [44] [45] Произведенный или добытый гидратированный кремнезем используется в качестве твердого абразива в зубной пасте .
Полупроводники
Диоксид кремния широко применяется в полупроводниковой технике:
для первичной пассивации (непосредственно на поверхности полупроводника),
как оригинальный затворный диэлектрик в технологии МОП . Сегодня, когда масштабирование (размер длины затвора МОП-транзистора) достигло менее 10 нм, диоксид кремния был заменен другими диэлектрическими материалами, такими как оксид гафния или аналогичными с более высокой диэлектрической проницаемостью по сравнению с диоксидом кремния,
в качестве диэлектрической прослойки между металлическими (проводными) слоями (иногда до 8–10) соединительных элементов и
в качестве второго пассивирующего слоя (для защиты полупроводниковых элементов и слоев металлизации) сегодня обычно наносится вместе с другими диэлектриками, такими как нитрид кремния .
Поскольку диоксид кремния является естественным оксидом кремния, он более широко используется по сравнению с другими полупроводниками, такими как арсенид галлия или фосфид индия .
Диоксид кремния можно выращивать на поверхности кремниевого полупроводника . [46] Слои оксида кремния могут защищать поверхности кремния во время диффузионных процессов и могут использоваться для маскировки диффузии. [47] [48]
Пассивация поверхности — это процесс, при котором поверхность полупроводника становится инертной и не изменяет свойства полупроводника в результате взаимодействия с воздухом или другими материалами, контактирующими с поверхностью или краем кристалла. [49] [50] Образование термически выращенного слоя диоксида кремния значительно снижает концентрацию электронных состояний на поверхности кремния . [50] Пленки SiO 2 сохраняют электрические характеристики p–n-переходов и предотвращают ухудшение этих электрических характеристик под воздействием газообразной окружающей среды. [48] Слои оксида кремния могут использоваться для электрической стабилизации поверхностей кремния. [47] Процесс пассивации поверхности — важный метод изготовления полупроводниковых устройств , который включает покрытие кремниевой пластины изолирующим слоем оксида кремния, чтобы электричество могло надежно проникать в проводящий кремний под ним. Выращивание слоя диоксида кремния поверх кремниевой пластины позволяет преодолеть поверхностные состояния , которые в противном случае препятствуют достижению электричеством полупроводникового слоя. [49] [51]
Чистый кремний (диоксид кремния), охлажденный в виде плавленого кварца и превратившийся в стекло, не имеющее истинной температуры плавления, может использоваться в качестве стекловолокна для стеклопластика.
Производство
Диоксид кремния в основном добывают путем добычи, включая добычу песка и очистку кварца . Кварц подходит для многих целей, в то время как химическая обработка требуется для получения более чистого или иного более подходящего (например, более реактивного или мелкозернистого) продукта. [55] [56]
Осажденный кремнезем
Осажденный кремнезем или аморфный кремнезем получают путем подкисления растворов силиката натрия . Желатиновый осадок или силикагель сначала промывают, а затем обезвоживают для получения бесцветного микропористого кремнезема. [15] Идеализированное уравнение, включающее трисиликат и серную кислоту, выглядит следующим образом:
Примерно один миллиард килограммов/год (1999) кремния было произведено таким образом, в основном для использования в полимерных композитах – шинах и подошвах обуви. [22]
На микрочипах
Тонкие пленки кремния растут спонтанно на кремниевых пластинах посредством термического окисления , образуя очень тонкий слой толщиной около 1 нм или 10 Å так называемого собственного оксида. [57]
Более высокие температуры и альтернативные среды используются для выращивания хорошо контролируемых слоев диоксида кремния на кремнии, например, при температурах от 600 до 1200 °C, используя так называемое сухое окисление с помощью O 2
или влажное окисление с H 2 O. [58] [59]
Слой естественного оксида полезен в микроэлектронике , где он действует как электрический изолятор с высокой химической стабильностью. Он может защищать кремний, хранить заряд, блокировать ток и даже действовать как контролируемый путь для ограничения тока. [60]
Лабораторные или специальные методы
Из кремнийорганических соединений
Многие пути к диоксиду кремния начинаются с кремнийорганического соединения, например, HMDSO, [61] TEOS. Синтез кремния проиллюстрирован ниже с использованием тетраэтилортосиликата (TEOS). [62] Простое нагревание TEOS при 680–730 °C приводит к образованию оксида:
Аналогично TEOS сгорает при температуре около 400 °C:
TEOS подвергается гидролизу через так называемый золь-гель процесс . Ход реакции и природа продукта зависят от катализаторов, но идеализированное уравнение выглядит следующим образом: [63]
Другие методы
Будучи очень стабильным, диоксид кремния возникает многими методами. Концептуально простой, но имеющий мало практической ценности, процесс горения силана дает диоксид кремния. Эта реакция аналогична горению метана:
Однако химическое осаждение диоксида кремния из паровой фазы на поверхность кристалла из силана использовалось с использованием азота в качестве газа-носителя при температуре 200–500 °C. [64]
Химические реакции
Диоксид кремния — относительно инертный материал (отсюда его широкое распространение в качестве минерала). Кремний часто используется в качестве инертных контейнеров для химических реакций. При высоких температурах он преобразуется в кремний путем восстановления углеродом.
Фтор реагирует с диоксидом кремния, образуя SiF 4 и O 2 , тогда как другие галогенные газы (Cl 2 , Br 2 , I 2 ) не вступают в реакцию. [15]
Стишовит не реагирует на HF в какой-либо значительной степени. [65]
HF используется для удаления или структурирования диоксида кремния в полупроводниковой промышленности.
Диоксид кремния действует как кислота Люкса-Флуда , будучи способным реагировать с основаниями при определенных условиях. Поскольку он не содержит водорода, негидратированный кремний не может напрямую действовать как кислота Бренстеда-Лоури . В то время как диоксид кремния плохо растворяется в воде при низком или нейтральном pH (обычно 2 × 10−4 M для кварца и до 10−3 M для криптокристаллического халцедона ) , сильные основания реагируют со стеклом и легко растворяют его. Поэтому сильные основания необходимо хранить в пластиковых бутылках, чтобы избежать заклинивания крышки бутылки, сохранить целостность реципиента и избежать нежелательного загрязнения силикатными анионами. [66]
Диоксид кремния растворяется в горячей концентрированной щелочи или расплавленном гидроксиде, как описано в этом идеализированном уравнении: [15]
Диоксид кремния нейтрализует основные оксиды металлов (например, оксид натрия , оксид калия , оксид свинца (II) , оксид цинка или смеси оксидов, образуя силикаты и стекла, поскольку связи Si-O-Si в кремнеземе последовательно разрываются). [12] Например, реакция оксида натрия и SiO 2 может привести к образованию ортосиликата натрия , силиката натрия и стекол в зависимости от пропорций реагентов: [15]
Диоксид кремния реагирует с элементарным кремнием при высоких температурах, образуя SiO: [12]
Растворимость в воде
Растворимость диоксида кремния в воде сильно зависит от его кристаллической формы и в три-четыре раза выше для аморфного кремнезема, чем для кварца; в зависимости от температуры она достигает пика около 340 °C (644 °F). [68] Это свойство используется для выращивания монокристаллов кварца в гидротермальном процессе, где природный кварц растворяется в перегретой воде в сосуде под давлением, который холоднее в верхней части. Кристаллы весом 0,5–1 кг можно выращивать в течение 1–2 месяцев. [12] Эти кристаллы являются источником очень чистого кварца для использования в электронных приложениях. [15] Выше критической температуры воды 647,096 К (373,946 °C; 705,103 °F) и давления 22,064 мегапаскаля (3200,1 фунтов на кв. дюйм) или выше вода является сверхкритической жидкостью , и растворимость снова выше, чем при более низких температурах. [69]
Влияние на здоровье
Кремний, принимаемый внутрь, по существу нетоксичен, его LD 50 составляет 5000 мг/кг (5 г/кг). [22] Исследование 2008 года, в котором в течение 15 лет наблюдались субъекты, показало, что более высокие уровни кремния в воде, по-видимому, снижают риск слабоумия . Увеличение содержания кремния в питьевой воде на 10 мг/день было связано со снижением риска слабоумия на 11%. [70]
Вдыхание мелкодисперсной кристаллической кремниевой пыли может привести к силикозу , бронхиту или раку легких , поскольку пыль оседает в легких и постоянно раздражает ткани, снижая емкость легких. [71] Когда мелкие частицы кремния вдыхаются в достаточно больших количествах (например, в результате профессионального воздействия), это увеличивает риск системных аутоиммунных заболеваний, таких как волчанка [72] и ревматоидный артрит , по сравнению с ожидаемыми показателями среди населения в целом. [73]
Профессиональный риск
Кремний является профессиональной опасностью для людей, которые занимаются пескоструйной обработкой или работают с порошкообразными кристаллическими кремниевыми продуктами. Аморфный кремний, такой как дымящийся кремний, может вызывать необратимое повреждение легких в некоторых случаях, но не связан с развитием силикоза. Дети, астматики любого возраста, люди с аллергией и пожилые люди (все из которых имеют сниженную емкость легких ) могут быть затронуты в более короткие сроки. [74]
Кристаллический кремнезем представляет собой профессиональную опасность для тех, кто работает с каменными столешницами , поскольку процесс резки и установки столешниц создает большое количество переносимого по воздуху кремнезема. [75] Кристаллический кремнезем, используемый при гидроразрыве пласта, представляет опасность для здоровья рабочих. [34]
Патофизиология
В организме кристаллические частицы кремния не растворяются в течение клинически значимых периодов. Кристаллы кремния внутри легких могут активировать инфламмасому NLRP3 внутри макрофагов и дендритных клеток и тем самым приводить к выработке интерлейкина , высоко провоспалительного цитокина в иммунной системе. [76] [77] [78]
Регулирование
Правила, ограничивающие воздействие кремнезема «в связи с опасностью силикоза», указывают, что они касаются только кремнезема, который является как кристаллическим, так и пылеобразующим. [79] [80] [81] [82] [83] [84]
В 2013 году Управление по охране труда и промышленной гигиене США снизило предел воздействия до 50 мкг /м3 воздуха . До 2013 года оно допускало 100 мкг/м3 , а для строительных рабочих даже 250 мкг/м3 . [ 34]
В 2013 году Управление по охране труда и промышленной гигиене также потребовало «зеленого завершения» скважин с гидроразрывом пласта для снижения воздействия кристаллического кремния и ограничения предела воздействия. [34]
Кристаллические формы
SiO 2 , более чем любой другой материал, существует во многих кристаллических формах. Эти формы называются полиморфами .
В этом расширенном списке перечислены синонимы для диоксида кремния; все эти значения взяты из одного источника; значения в источнике были представлены заглавными буквами. [101]
^ ab Zumdahl, Steven S. (2009). Химические принципы 6-е изд . Houghton Mifflin Company. стр. A22. ISBN978-0-618-94690-7.
^ Iler RK (1979). Химия кремния . Нью-Йорк: Wiley. ISBN9780471024040.
^ ab Fernández LD, Lara E, Mitchell EA (2015). «Контрольный список, разнообразие и распределение раковинных амеб в Чили» (PDF) . European Journal of Protistology . 51 (5): 409–24. doi :10.1016/j.ejop.2015.07.001. PMID 26340665. Архивировано (PDF) из оригинала 2022-10-10.
^ ab Skinner BJ, Appleman DE (1963). "Меланофлогит, кубический полиморф кремнезема" (PDF) . Am. Mineral. 48 : 854–867. Архивировано (PDF) из оригинала 2022-10-10.
^ Дуглас BE, Хо SM, ред. (2006), «Кристаллические структуры кремнезема и металлических силикатов», Структура и химия кристаллических твердых тел , Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer, стр. 233–278, doi :10.1007/0-387-36687-3_10, ISBN978-0-387-36687-6, получено 2023-10-08
^ Некрашевич СС, Гриценко ВА (2014-02-01). "Электронная структура диоксида кремния (обзор)". Физика твердого тела . 56 (2): 207–222. Bibcode :2014PhSS...56..207N. doi :10.1134/S106378341402022X. ISSN 1090-6460. S2CID 255234311.
^ NC Norman (1997). Периодичность и s- и p-элементы блока . Oxford University Press. С. 50–52, 65–67. ISBN978-0-19-855961-0.
^ Unger KK, ред. (1979), Глава 1 Общая химия кремнезема, Библиотека хроматографии, т. 16, Elsevier, стр. 1–14, doi :10.1016/s0301-4770(08)60805-2, ISBN978-0-444-41683-4, получено 2023-09-12
^ abcdefg Холлеман А.Ф., Виберг Э. (2001), Виберг Н. (ред.), Неорганическая химия , перевод Иглсона М., Брюэра В., Сан-Диего/Берлин: Academic Press/De Gruyter, ISBN0-12-352651-5
^ Cuff YH (1996). Керамическая технология для гончаров и скульпторов. Филадельфия: Университет Пенсильвании. С. 93–95. ISBN9780812213775.
^ De La Rocha C, Conley DJ (2017). «Мистические кристаллы кремния». Silica Stories . Cham: Springer. стр. 50–55. doi :10.1007/978-3-319-54054-2_4. ISBN9783319540542.
^ Kirfel A, Krane HG, Blaha P, et al. (2001). «Распределение электронной плотности в стишовите, SiO2: новое исследование синхротронного излучения высокой энергии». Acta Crystallographica Section A. 57 ( 6): 663–77. Bibcode :2001AcCrA..57..663K. doi : 10.1107/S0108767301010698 . PMID 11679696.
^ Scherzer J (1978). "Деалюминированные структуры типа фожазита с соотношением SiO 2 /Al 2 O 3 более 100". J. Catal. 54 (2): 285. doi :10.1016/0021-9517(78)90051-9.
^ Shell SM, Debenedetti PG, Panagiotopoulos AZ (2002). "Molecular structure order and anomalies in liquid silica" (PDF) . Phys. Rev. E . 66 (1): 011202. arXiv : cond-mat/0203383 . Bibcode :2002PhRvE..66a1202S. doi :10.1103/PhysRevE.66.011202. PMID 12241346. S2CID 6109212. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-06-04 . Получено 2009-07-07 .
^ Aksay IA, Pask JA, Davis RF (1979). "Densities of SiO2-Al2O3 Melts" (PDF) . J. Am. Ceram. Soc. 62 (7–8): 332–336. doi :10.1111/j.1151-2916.1979.tb19071.x. Архивировано (PDF) из оригинала 2022-10-10.
^ Jutzi P, Schubert U (2003). Химия кремния: от атома к расширенным системам . Wiley-VCH. ISBN9783527306473.
^ Берслиен Э. (2012). Введение в судебную геонауку . Wiley & Sons. стр. 138. ISBN9781405160544.
^ Massey FP, Ennos AR, Hartley SE (2006). «Кремний в травах как защита от насекомых-травоядных: контрастные эффекты на листвоядных и питающихся флоэмой». J. Anim. Ecol. 75 (2): 595–603. Bibcode :2006JAnEc..75..595M. doi : 10.1111/j.1365-2656.2006.01082.x . PMID 16638012.
^ Keeping MG, Kvedaras OL (2008). «Кремний как защита растений от травоядных насекомых: ответ Мэсси, Энносу и Хартли». J. Anim. Ecol. 77 (3): 631–3. Bibcode :2008JAnEc..77..631K. doi : 10.1111/j.1365-2656.2008.01380.x . PMID 18341561.
^ Zain MF, Islam MN, Mahmud F, Jamil M (2011). «Производство золы рисовой шелухи для использования в бетоне в качестве дополнительного цементирующего материала». Строительство и строительные материалы . Композитные материалы и технология склеивания. 25 (2): 798–805. doi :10.1016/j.conbuildmat.2010.07.003. ISSN 0950-0618.
^ Perry CC (2003). «Силикатизация: процессы, посредством которых организмы захватывают и минерализуют кремний». Обзоры по минералогии и геохимии . 1 (54): 291–327. Bibcode : 2003RvMG...54..291P. doi : 10.2113/0540291.
^ Radini A (2024). «Археоботаника: Микроископаемые растения». В Nikita E, Rehren T (ред.). Энциклопедия археологии (второе изд.). Oxford: Academic Press. стр. 698–707. doi :10.1016/b978-0-323-90799-6.00114-2. ISBN978-0-323-91856-5. Получено 2024-06-20 .
^ Нейман М., Вагнер С., Носке Р., Тирш Б., Штраух П. (2010). «Морфология и структура биоморфного кремнезема, выделенного из Equisetum hyemale и Equisetum telmateia». Zeitschrift für Naturforschung B . 65 (9): 1113–1120. дои : 10.1515/znb-2010-0910 . ISSN 1865-7117.
^ Tubaña BS, Heckman JR (2015), Rodrigues FA, Datnoff LE (ред.), «Кремний в почвах и растениях», Кремний и болезни растений , Cham: Springer International Publishing, стр. 7–51, doi : 10.1007/978-3-319-22930-0_2, ISBN978-3-319-22929-4, получено 2024-07-19
^ Ирзаман И, Юстаени Д, Аминулла А, Ирмансьях И, Юлиарто Б (19.04.2021). «Чистота, морфологическая и электрическая характеристика диоксида кремния из травы когона (Imperata cylindrica) с использованием различных температур озоления». Egyptian Journal of Chemistry . 64 (8): 4143–4149. doi : 10.21608/ejchem.2019.15430.1962. ISSN 2357-0245.
^ Uriz MJ, Turon X, Becerro MA, Agell G (2003). «Кремниевые спикулы и каркасы скелета в губках: происхождение, разнообразие, ультраструктурные модели и биологические функции». Исследования и техника микроскопии . 62 (4): 279–299. doi :10.1002/jemt.10395. ISSN 1059-910X. PMID 14534903.
^ Nevin CM (1925). Формовочные пески Олбани долины Гудзона . Университет штата Нью-Йорк в Олбани.
^ abcd Greenhouse S (23 августа 2013 г.). «Новые правила сократят воздействие кремниевой пыли». The New York Times . Получено 24 августа 2013 г.
^ Оджован MI (2004). «Стеклообразование в аморфном SiO 2 как перколяционный фазовый переход в системе дефектов сетки». Письма в ЖЭТФ 79 (12): 632–634. Bibcode :2004JETPL..79..632O. doi :10.1134/1.1790021. S2CID 124299526.
^ Stachurski ZH (2015). Основы аморфных твердых тел: структура и свойства. John Wiley & Sons. стр. 176. ISBN978-3-527-68219-5.
^ Продвинутая неорганическая химия: Том II. Кришна Пракашан Медиа. п. 563.
^ Эллиотт SR (1991). "Структурный порядок среднего диапазона в ковалентных аморфных твердых телах". Nature . 354 (6353): 445–452. Bibcode :1991Natur.354..445E. doi :10.1038/354445a0. S2CID 4344891.
^ Atkins PW, Overton T, Rourke J, et al., ред. (2010). Неорганическая химия Шрайвера и Аткинса (5-е изд.). Оксфорд: Oxford University Press. стр. 354. ISBN9780199236176. OCLC 430678988.
^ ab "Cab-O-Sil Fumed Metal Oxides".
^ Cheraghian G, Wistuba MP, Kiani S, Barron AR, Behnood A (декабрь 2021 г.). «Реологические, физико-химические и микроструктурные свойства асфальтового вяжущего, модифицированного наночастицами пирогенного кремнезема». Scientific Reports . 11 (1): 11455. Bibcode :2021NatSR..1111455C. doi :10.1038/s41598-021-90620-w. PMC 8169902 . PMID 34075083.
^ Barel AO, Paye M, Maibach HI (2014). Справочник по косметической науке и технологии (4-е изд.). CRC Press. стр. 444. ISBN9781842145654. Эти пигменты с мягким фокусом, в основном состоящие из полимеров, слюд и тальков, покрытых грубыми или сферическими частицами малого диаметра, такими как диоксид кремния или диоксид титана, используются для оптического уменьшения видимости морщин. Эти эффекты достигаются путем оптимизации контуров морщин и уменьшения разницы яркости из-за диффузного отражения.
^ Barel AO, Paye M, Maibach HI (2014). Справочник по косметической науке и технологии (4-е изд.). CRC Press. стр. 442. ISBN9781842145654. Кремний — это многопористый ингредиент, который впитывает масло и кожный жир.
^ Гарднер Дж. С. (1882). «О причинах возвышения и опускания». Geological Magazine . 9 (10): 479–480. Bibcode : 1882GeoM....9..479G. doi : 10.1017/S0016756800172474. ISSN 0016-7568.
^ Манн А. (1917). Экономическое значение диатомовых водорослей . Вашингтон, округ Колумбия, Соединенные Штаты Америки: Смитсоновский институт.
^ ab Lécuyer C, Brock DC (2010). Создатели микрочипа: документальная история Fairchild Semiconductor. MIT Press . стр. 111. ISBN9780262294324.
^ ab Saxena A (2009). Изобретение интегральных схем: нераскрытые важные факты. Международная серия о достижениях в области твердотельной электроники и технологий. World Scientific . стр. 96–97. ISBN9789812814456.
^ abc "Мартин Аталла в Зале славы изобретателей, 2009" . Получено 21 июня 2013 г. .
^ ab Black LE (2016). Новые перспективы пассивации поверхности: понимание интерфейса Si-Al2O3. Springer . стр. 17. ISBN9783319325217.
^ Лю Г, Лю И, Чжао Х (2017). «Влияние содержания сферических нано-SiO 2 на теплозащитные характеристики термоизоляционных тканей с покрытием, устойчивым к абляции». Журнал наноматериалов . 2017 : 1–11. doi : 10.1155/2017/2176795 . ISSN 1687-4110.
^ Гудвин В., Линакр А., Хади С. (2007). Введение в судебную генетику . Wiley & Sons. стр. 29. ISBN9780470010259.
^ Calderone J (20 августа 2015 г.). «Этот футуристический материал, похожий на облако, проникает в вашу жизнь с 1931 года». Business Insider . Получено 11 февраля 2019 г.
^ Гетце Дж., Мёкель Р., ред. (2012). Кварц: месторождения, минералогия и аналитика. Спрингер Геология. Берлин, Гейдельберг: Springer Berlin Heidelberg. Бибкод : 2012qdma.book.....G. дои : 10.1007/978-3-642-22161-3. ISBN978-3-642-22160-6.
^ Pan X, Li S, Li Y, Guo P, Zhao X, Cai Y (2022). «Ресурсы, характеристики, очистка и применение кварца: обзор». Minerals Engineering . 183 : 107600. Bibcode : 2022MiEng.18307600P. doi : 10.1016/j.mineng.2022.107600.
^ Doering R, Nishi Y, ред. (2007). Справочник по технологии производства полупроводников. CRC Press. ISBN9781574446753.
^ Ли С. (2006). Энциклопедия химической обработки . CRC Press. ISBN9780824755638.
^ Морган Д.В., Борд К. (1991). Введение в полупроводниковую микротехнологию (2-е изд.). Чичестер, Западный Сассекс, Англия: John Wiley & Sons. стр. 72. ISBN9780471924784.
^ Риордан М (2007). «Решение на основе диоксида кремния: как физик Жан Эрни построил мост от транзистора к интегральной схеме». IEEE Spectrum . Получено 11 февраля 2019 г.
^ Chrystie RS, Ebertz FL, Dreier T, Schulz C (2019-01-28). "Визуализация абсолютной концентрации SiO в пламени синтеза наночастиц при низком давлении с помощью лазерно-индуцированной флуоресценции". Applied Physics B . 125 (2): 29. Bibcode :2019ApPhB.125...29C. doi :10.1007/s00340-019-7137-8. ISSN 1432-0649. S2CID 127735545.
^ Ромеро-Хайме А.К., Акоста-Энрикес MC, Варгас-Эрнандес Д., Танори-Кордова Х.К., Пинеда Леон Х.А., Кастильо С.Дж. (август 2021 г.). «Синтез и характеристика наносфер ядро-оболочка кремнезем – сульфид свинца для применения в оптоэлектронных устройствах». Журнал материаловедения: Материалы в электронике . 32 (16): 21425–21431. дои : 10.1007/s10854-021-06648-1. ISSN 0957-4522. S2CID 236182027.
^ Nandiyanto AB, Kim SG, Iskandar F, et al. (2009). «Синтез сферических мезопористых наночастиц кремния с контролируемыми порами и внешними диаметрами нанометрового размера». Microporous and Mesoporous Materials . 120 (3): 447–453. Bibcode : 2009MicMM.120..447N. doi : 10.1016/j.micromeso.2008.12.019.
^ Морган Д.В., Борд К. (1991). Введение в полупроводниковую микротехнологию (2-е изд.). Чичестер, Западный Сассекс, Англия: John Wiley & Sons. стр. 27. ISBN9780471924784.
^ Fleischer M (1962). "Новые названия минералов" (PDF) . American Mineralogist . 47 (2). Mineralogic Society of America: 172–174. Архивировано (PDF) из оригинала 2011-07-22.
^ Роджерс GE (2011). Описательная неорганическая, координационная и твердотельная химия. Cengage Learning. С. 421–2. ISBN9781133172482.
^ Laine RM, Blohowiak KY, Robinson TR, Hoppe ML, Nardi P, Kampf J, Uhm J (17 октября 1991 г.). "Синтез пентакоординированных кремниевых комплексов из SiO2" (PDF) . Nature . 353 (6345): 642–644. Bibcode :1991Natur.353..642L. doi :10.1038/353642a0. hdl : 2027.42/62810 . S2CID 4310228. Архивировано (PDF) из оригинала 2017-08-19.
^ Фурнье РО, Роу ДЖ (1977). «Растворимость аморфного кремнезема в воде при высоких температурах и высоких давлениях» (PDF) . Am. Mineral. 62 : 1052–1056. Архивировано (PDF) из оригинала 2022-10-10.
^ Окамото А (2019). «Образование частиц кремния из сверхкритических флюидов и его влияние на гидрологические свойства в коре». Тезисы докладов Генеральной ассамблеи конференции EGU : 4614. Bibcode : 2019EGUGA..21.4614O.
^ Rondeau V, Jacqmin-Gadda H, Commenges D и др. (2008). «Алюминий и кремний в питьевой воде и риск болезни Альцгеймера или снижения когнитивных способностей: результаты 15-летнего наблюдения за группой PAQUID». American Journal of Epidemiology . 169 (4): 489–96. doi :10.1093/aje/kwn348. PMC 2809081. PMID 19064650 .
^ "Безопасная работа с кремнием". CPWR - Центр исследований и обучения в строительстве . Получено 11 февраля 2019 г.
^ Мейер А., Сандлер Д.П., Бин Фримен Л.Е. и др. (2017). «Воздействие пестицидов и риск ревматоидного артрита среди лицензированных мужчин, применяющих пестициды, в исследовании здоровья сельского хозяйства». Перспективы охраны окружающей среды . 125 (7): 077010-1–077010-7. doi : 10.1289/EHP1013 . PMC 5744649. PMID 28718769 .
^ Reuzel PG, Bruijntjes JP, Feron VJ и др. (1991). «Субхроническая ингаляционная токсичность аморфного кремнезема и кварцевой пыли у крыс». Food Chem. Toxicol. 29 (5): 341–54. doi :10.1016/0278-6915(91)90205-L. PMID 1648030.
^ Хорнунг В., Бауэрнфейнд Ф., Халле А. и др. (2008). «Кристаллы кремния и соли алюминия активируют инфламмасому NALP3 через дестабилизацию фагосомы». Nat. Immunol. 9 (8): 847–856. doi :10.1038/ni.1631. PMC 2834784 . PMID 18604214.
^ Merchant JA, ред. (1986). Профессиональные респираторные заболевания (PDF) . Цинциннати, Огайо: Министерство здравоохранения и социальных служб США, NIOSH. doi : 10.26616/NIOSHPUB86102. hdl : 2027/uc1.31210023588922. Номер публикации DHHS (NIOSH) 86-102.
^ NIOSH (2002) Обзор опасностей, Влияние на здоровье профессионального воздействия вдыхаемого кристаллического кремния. Цинциннати, Огайо: Министерство здравоохранения и социальных служб США, Служба общественного здравоохранения США, Центры по контролю и профилактике заболеваний, Национальный институт охраны труда и здоровья, DHHS (NIOSH) Публикация № 2002-129.
^ "Crystalline Factsheet" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 22 декабря 2017 г. . Получено 3 августа 2017 г. .
^ "Кремний, Кристаллический" . Получено 3 августа 2017 г.
^ "Часто задаваемые вопросы" . Получено 3 августа 2017 г.
^ «Если это кремний, то это не просто пыль!» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2022-10-10 . Получено 3 августа 2017 .
^ "Что вы должны знать о кристаллическом кремнеземе, силикозе и правилах Oregon OSHA по кремнезему" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2022-10-10 . Получено 3 августа 2017 .
^ Szymendera SD (16 января 2018 г.). Вдыхаемый кристаллический кремний на рабочем месте: новые стандарты Управления по охране труда и здоровья (OSHA) (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Исследовательская служба Конгресса. Архивировано (PDF) из оригинала 2022-10-10 . Получено 27 января 2018 г.
^ Lager GA, Jorgensen JD, Rotella FJ (1982). «Кристаллическая структура и тепловое расширение a-кварца SiO2 при низкой температуре». Журнал прикладной физики . 53 (10): 6751–6756. Bibcode : 1982JAP....53.6751L. doi : 10.1063/1.330062.
^ Райт А. Ф., Леманн М. С. (1981). «Структура кварца при 25 и 590 °C, определенная методом нейтронной дифракции». Журнал химии твердого тела . 36 (3): 371–80. Bibcode : 1981JSSCh..36..371W. doi : 10.1016/0022-4596(81)90449-7.
^ аб Кихара К., Мацумото Т., Имамура М. (1986). «Структурное изменение ромбического итридимита с температурой: исследование, основанное на термовибрационных параметрах второго порядка». Zeitschrift für Kristallographie . 177 (1–2): 27–38. Бибкод : 1986ZK....177...27K. дои :10.1524/zkri.1986.177.1-2.27.
^ Downs RT, Palmer DC (1994). "The pressure behavior of a cristobalite" (PDF) . American Mineralogist . 79 : 9–14. Архивировано (PDF) из оригинала 2022-10-10.
^ Райт А. Ф., Лидбеттер А. Дж. (1975). «Структуры фаз β-кристобалита SiO 2 и AlPO 4 ». Philosophical Magazine . 31 (6): 1391–401. Bibcode :1975PMag...31.1391W. doi :10.1080/00318087508228690.
^ Шропшир Дж., Кит П.П., Воган, Пенсильвания (1959). «Кристаллическая структура кеатита, новой формы кремнезема». Zeitschrift für Kristallographie . 112 (1–6): 409–13. Бибкод : 1959ZK....112..409S. дои : 10.1524/zkri.1959.112.1-6.409.
^ Miehe G, Graetsch H (1992). «Кристаллическая структура моганита: новый тип структуры для кремнезема». European Journal of Mineralogy . 4 (4): 693–706. Bibcode : 1992EJMin...4..693M. doi : 10.1127/ejm/4/4/0693.
^ Levien L., Prewitt CT (1981). "High-pressure crystal structure and compressibility of coesite" (PDF) . American Mineralogist . 66 : 324–333. Архивировано (PDF) из оригинала 2022-10-10.
^ Smyth JR, Swope RJ, Pawley AR (1995). "H в соединениях типа рутила: II. Кристаллическая химия замещения Al в стишовите, содержащем водород" (PDF) . American Mineralogist . 80 (5–6): 454–456. Bibcode :1995AmMin..80..454S. doi :10.2138/am-1995-5-605. S2CID 196903109. Архивировано (PDF) из оригинала 2022-10-10.
^ Dera P., Prewitt CT, Boctor NZ, Hemley RJ (2002). "Характеристика фазы высокого давления кремнезема из марсианского метеорита Sherrotty". American Mineralogist . 87 (7): 1018. Bibcode : 2002AmMin..87.1018D. doi : 10.2138/am-2002-0728. S2CID 129400258.
^ Сейфертит. Mindat.org.
^ Накагава Т., Кихара К., Харада К. (2001). «Кристаллическая структура низкого меланофлогита». American Mineralogist . 86 (11–12): 1506. Bibcode : 2001AmMin..86.1506N. doi : 10.2138/am-2001-11-1219. S2CID 53525827.
^Rosemarie Szostak (1998). Molecular sieves: Principles of Synthesis and Identification. Springer. ISBN 978-0-7514-0480-7.
^Weiss A, Weiss A (1954). "Über Siliciumchalkogenide. VI. Zur Kenntnis der faserigen Siliciumdioxyd-Modifikation". Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 276 (1–2): 95–112. doi:10.1002/zaac.19542760110.
^Björkman T, Kurasch S, Lehtinen O, Kotakoski J, Yazyev OV, Srivastava A, Skakalova V, Smet JH, Kaiser U, Krasheninnikov AV (2013). "Defects in bilayer silica and graphene: common trends in diverse hexagonal two-dimensional systems". Scientific Reports. 3: 3482. Bibcode:2013NatSR...3E3482B. doi:10.1038/srep03482. PMC 3863822. PMID 24336488.
^Johnston CJ, Driscoll KE, Finkelstein JN, et al. (2000). "Pulmonary Chemokine and Mutagenic Responses in Rats after Subchronic Inhalation of Amorphous and Crystalline Silica". Toxicological Sciences. 56 (2): 405–413. doi:10.1093/toxsci/56.2.405. PMID 10911000.
^Lewis GR (1999). 1001 chemicals in everyday products (2nd ed.). John Wiley & Sons (Wiley-Interscience). pp. 250–1. ISBN 0-471-29212-5 – via Internet Archive.
^Bergna HE, ed. (1994-05-05). The Colloid Chemistry of Silica. Advances in Chemistry. Vol. 234. Washington DC: American Chemical Society. pp. 1–47. doi:10.1021/ba-1994-0234.ch001. ISBN 978-0-8412-2103-1.
External links
Wikimedia Commons has media related to Silicon dioxide.
Tridymite, International Chemical Safety Card 0807
Quartz, International Chemical Safety Card 0808
Cristobalite, International Chemical Safety Card 0809
Amorphous, NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
Crystalline, as respirable dust, NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
Formation of silicon oxide layers in the semiconductor industry. LPCVD and PECVD method in comparison. Stress prevention.
Quartz (SiO2) piezoelectric properties
Silica (SiO2) and water
Epidemiological evidence on the carcinogenicity of silica: factors in scientific judgement by C. Soutar and others. Institute of Occupational Medicine Research Report TM/97/09
Scientific opinion on the health effects of airborne silica by A Pilkington and others. Institute of Occupational Medicine Research Report TM/95/08