Кремнію діоксид. Діоксид кремнію - властивості, застосування в медицині і косметиці.

Діоксид кремнія в харчовій промисловості - харчова добавка під кодом E-551 групи емульгаторів. Діоксид кремнія застосовується як добавка, що перешкоджає злежуванню і злежуванню основного продукту. У харчових продуктах Е-551 найчастіше зустрічається в складі сухариків, чіпсів, деяких медикаментів (ентеросорбентів), зубних паст.

Вплив на організм

При вживанні діоксиду кремнію всередину, він проходить незмінним через шлунково-кишковий тракт, після чого виводиться з організму. За неперевіреною інформацією дослідження, що проводяться у Франції, показали, що при вживанні води з високим вмістом діоксиду кремнію знижується ризик розвитку хвороби Альцгеймера на 11%.

Діоксид кремнія зустрічається в природі у вигляді піску, кварцу. У загальному випадку діоксид кремнія - головний компонент майже всіх земних гірських порід.

Застосування діоксиду кремнію

Діоксид кремнія застосовують у виробництві скла, кераміки, абразивів, бетонних виробів, для отримання кремнію, як наповнювач у виробництві гум, при виробництві кремнеземистих вогнетривів, в хроматографії та ін. Кристали кварцу мають п'єзоелектричні властивості і тому використовуються в радіотехніці і ультразвукових установках. Штучно отримані плівки діоксиду кремнію використовуються в якості ізолятора при виробництві мікросхем та інших електронних компонентів. чистий плавлений діоксид кремнія в композиції з рядом спеціальних інгредієнтів використовується для виробництва волоконно-оптичних кабелів.

Загальна інформація

В природі діоксид кремнія зустрічається у вигляді мінералу кварцу, з дрібних зерен кварцу складається звичайний пісок. Такий діоксид іспольлзуется в технологіях, які не передбачають високого рівня чистоти матеріалу. синтетичний діоксид кремнія отримують шляхом окислення кремнію в атмосфері кисню при температурі-400-500 ° C.

Діоксид кремнія це дуже тверде, безбарвне кристалическое речовина. Діоксид кремнія не реагує з водою і стійкий до впливу кислот. Молекулярна формула речовини: SiO 2. Оксид кремнію представник групи кислотних стеклообразующих оксидів, взаємодіє при підвищенні температури з лугами та основними оксидами, розчинний в плавикової кислоті, схильний до утворення переохолодженого розплаву, тобто скла, є відмінним діелектриком.

За будовою сполуки і властивостями харчової емульгатор Е551 Діоксид кремнію відносять до групи речовин, що представляють собою оксиди кремнію. Крім закріпленого в харчовій промисловості назви є й інші назви харчового емульгатора Е551 Діоксид кремнію. Наприклад, аморфний діоксид кремнію, аеросил, біла сажа, кремнезем, а також тонкодисперсний діоксид кремнію. Властивості харчового емульгатора Е551 Діоксид кремнію дають всі підстави для того, щоб віднести хімічну сполуку до розряду кислотних оксидів.

Харчовий емульгатор Е551 Діоксид кремнію під впливом температури починає вступати в хімічну реакцію з лугами, а також основними оксидами. Крім того, органічно активне з'єднання оксид кремнію, що входить до складу емульгатора Е551, здатне розчинятися в плавикової кислоті, а також використовуватися в якості діелектрика і частини скло утворюють оксидів. Варто відзначити, що харчовий емульгатор Е551 Діоксид кремнію може бути представлений в декількох модифікаціях.

Шкода харчового емульгатора Е551 Діоксид кремнію

Примітно те, що на поверхні планети Земля найпоширенішою природного модифікацією діоксиду кремнію вважається α-кварц. В даний час харчової емульгатор Е551 Діоксид кремнію відноситься до групи дозволених до застосування в виробничих процесах харчової галузі промисловості хімічних сполук. Однак, ряд фахівців застерігають від шкоди харчового емульгатора Е551 Діоксид кремнію для людського організму, який може наступити в результаті взаємодії з харчовою добавкою.

Однак, заради справедливості варто підкреслити, що найбільшої шкоди харчової емульгатор Е551 Діоксид кремнію може завдати тільки в разі недотримання заходів безпеки при роботі з хімічною речовиною в чистому вигляді. Наприклад, пил, що утворюється при взаємодії діоксиду кремнію з іншими хімічними реагентами може спровокувати серйозні роздратування бронхів, а також легких людини.

З іншого боку, фахівці знайшли зв'язок між регулярним вживанням в їжу води, збагаченої діоксидом кремнію і зниженням ризику захворювання важкої і не піддається лікуванню хвороби Альцгеймера. Правда, при деякій користь, фахівцями все ж встановлені норми граничного вмісту харчового емульгатора Е551 Діоксид кремнію в складі тих продуктів харчування, в процесі виготовлення яких використовувалася харчова добавці.

Найбільш часто харчової емульгатор Е551 Діоксид кремнію зустрічається в складі наступних груп продуктів харчування:

спеції, приправи і різні готові до вживання і сушені прянощі;
порошкоподібні продукти харчування, наприклад, цукор, сіль або борошно;
кисломолочна продукція, як правило, сири;
солодощі та кондитерські вироби;
різні види снеків, зазвичай це чіпси, горішки у всілякій глазурі, а також сухарики і більшість інших закусок до пива;
алкогольна продукція.

Якщо Вам сподобалася інформація, будь ласка, натисніть кнопку

Діоксид кремнію (хімічна формула: SiO2, кремнезем) - це безбарвна кристалічна, склоподібного або Цей мінерал у вигляді широко застосовують в будівництві, у виробництві хімічної продукції і радіотехніки, в авіаційному будівництві та багатьох інших галузях.

Поширення кремнезему в природі

Діоксид кремнію міститься в земній корі у вигляді сумішей з деякими іншими мінералами (їх називають граніти) і у вигляді силікатів, входить до складу гірських порід. Найбільш поширений в природі мінерал - кварц, набагато рідше зустрічаються кристобалит, халцедони, тридимит, опали, лешательеріт (кварцове скло). Дрібні кристали кварцу утворюють так званий «жильний» кварц. При поступовому руйнуванні гірських порід утворюються кварцові піски, які, ущільнюючи, призводять до появи кварцитів і пісковиків.

Гірський кришталь - це найбільш чистий кварц, безбарвний. Його кристали можуть важити десятки тонн і досягати довжини в кілька метрів. Також кварц може бути пофарбований різними домішками в фіолетовий колір (аметист), жовтий (цитрин), чорний (моріон), димчастий (раухтопаз). У природі зустрічаються і скритокрісталліческіе форми кварцу: це червоно-рожевий сердолік, зелено-яблучний хризопраз, синюватий сапфір, тонко-забарвлена яшма, онікси і агати піщані, роговики і кремені.

Унікальний «благородний» опал, який складається з колоїдних однорідних частинок діаметром приблизно 0,2 мкм. Ці частинки щільно упаковані в впорядковані агломерати, води в них міститься менше одного відсотка (в більшості опалів - близько семи відсотків). Природні родовища діоксиду кремнію можуть також утворювати диатомит, трепел. З цього мінералу побудовані панцири скелети деяких губок. Він входить до складу стебел рослин - таких, як очерет, хвощ, бамбук.

Як отримують діоксид кремнію?

Синтетичний SiO2 можна отримати:

Шляхом впливу соляної (HCl) або сірчаної (H2SO4) кислот на рідше - на інші розчинні силікати (цей спосіб є основним у розвинених країнах);

Використовуючи кремнію діоксид колоїдний (шляхом його заморожування або коагуляції під дією іонів F-, Na +);

Шляхом гідролізу фтористого кремнію SiF4, чотирихлористого кремнію SiCl4, тетраетоксисилану (C2H5O) 4Si, твердого десублімата (NH4) 2SiF6 в газовій формі, а також в водно-аміачних і водних розчинах (іноді з додаванням органічних підстав або етанолу).

Діоксид кремнію аморфний отримують:

З діятимуть і трепелу;

Прожарювання рисового лушпиння;

Розмелюванням плавленого кварцового піску.

Безводні порошки кремнезему отримують:

Використовуючи хімічне осадження з газової фази;

Шляхом гідролізу і окислення парів пірогенного кремнезему і фтористого кремнію;

Шляхом спалювання парів чотирихлористого кремнію SiCl4 в суміші О2 і Н2.

Як використовують діоксид кремнію?

Кремнезем природний використовують у виробництві виробів з фарфору, бетону, абразивів, цегли силікатної, кераміки, фаянсу, динасу, силікатних стекол;

Кремнезем синтетичний ( «сажу білу») використовують в якості наповнювача у виробництві гум;

Монокристали кварцу знайшли застосування в радіотехніці (фільтри, стабілізатори частоти п'єзоелектричні, резонатори), в акустоелектроніці і акустооптиці, в ювелірній справі, в оптичному приладобудуванні;

Гірський кришталь і синтетичний діоксид кремнію використовуються як сировина для виробництва кварцового скла, монокристалів кварцу, кварцових волокон і кераміки. У свою чергу, кераміку і кварцове скло застосовують в авіаційній промисловості, оптиці, електроніці та інших галузях. Кварцову тканину використовують як матеріал, що утримує тепло, а кварцові волокна - для створення волоконно-оптичних систем і ліній зв'язку.

Фізико-хімічні властивості аеросилу (діоксиду кремнію)

аеросил (Від латинського слова - Aerosilum), оксиди (від латинського слова - Oxylum) кремнію діоксид, Silica colloidalis anhydrica (Ph. Eur.), Colloidal silicon dioxide (USP), Colloidal anhydrous silica (BP), Silica (CAS № 7631-86-9) - аморфний діоксид кремнію безводний, Відноситься до групи синтетичних активних високодисперсних мінеральних наповнювачів. У фармації аеросил (діоксид кремнію) використовується як допоміжна речовина, стабілізатор, гелеутворювач, адсорбент, покращує плинність таблетованих, мазевих, гелевих та інших сумішей. Іноді діоксид кремнію використовується як активний фармакологічекій інгредієнт (має бактерицидні властивості, детоксикант, сорбент).

отримують діоксид кремнія шляхом гідролізу парів кремнію тетрахлорида в полум'ї водню при температурі\u003e 1000 ° С (1100-1400 ° С). Отриманий продукт - білий, аморфний, непористий, індиферентний порошок розпорошується, містить 99,3% SiO2; має високу дисперсність (діаметр частинок 4-40 мкм, мають сферичну або майже сферичну форму), питома адсорбційна поверхня становить 50-450 м2 / г; насипний об'єм приблизно 50 г / л, щільність - 2,36 г / см3; рН водної суспензії - 4,0; показник заломлення n20D = 1,46. Аеросил не розчиняється у воді, кислотах і розбавлених лугах. При концентрації аеросилу в воді в кількості 10-12% утворюється малов'язка текуча суспензія, при 17% - полужесткая маса, при 20% - крупчасті, яка при розтиранні перетворюється в гомогенну мазеподібний масу. У зв'язку з великим спорідненістю до води аеросіл відносять до гідрофільних речовин. Зате діоксид кремнію (аеросил) марки R972 має гідрофобні властивості.

існує кілька торгових марок аеросилу (діоксиду кремнію), Які розрізняються в основному за величиною питомої поверхні, ступенем гідрофільності або гідрофобності, а також наявністю інших речовин-наповнювачів. Згідно з визначенням номенклатурної комісії аморфний діоксид кремнію отримав назву оксиду. В Україні хіміко-металургійним комбінатом за ліцензією фірми «Degussa» виробляються не модифікований стандартний аеросил марок 175; 300 380 с гидрофильной поверхнею; метілаеросіл АМ-1/175 і АМ-1/300, модифікований диметилдихлорсиланом; ефіроорганоаеросіл марок АДЕГ-175 і АДЕГ-300, модифікованих етиленгліколь і диетиленгликолем, і АМ-2, модифікований аміноспирт. У США виробляють модифікований аеросил - Органос і кебосіл (фірма «Cabot»), в Росії - бутосіл, аеросил-К, який становить поєднання 85% діоксиду кремнію і 15% крохмалю, аеросил марки СОК-84, який є коагулянтом 85% діоксиду кремнію і 14% оксиду амонію. У Німеччині фірма «Degussa» виробляє гідратованих марки аеросилу, Що містять зв'язану воду (дуросіл, вулкасін, сіфлокс, ультрас і ін.), Які відрізняються вмістом SiO2, діаметром частинок, щільністю і властивостями), аеросил у вигляді суспензій (К-314, містить 14% А., К-328, містить 28% А.). В Японії проводиться мікросіл і носив, у Франції - Франс, в Англії - Маноса. Для косметики може проводитися у вигляді пасти. Нещодавно аеросил внесений до фармакопеї різних країн (Угорщини, Данії, Австрії та ін.). У США діоксид кремнію (аеросил) дозволений також як добавка до харчових продуктів в кількості 2%.

аеросил відносять до теорії «чистих» речовин, які вивільняють активні інгредієнти без витрати енергії. Електронно-мікроскопічні дослідження показали, що кожна основна частка аеросилу складається з чотирьох окремих шарів (малюнок). Ядро цієї частки є тривимірним полімером з елементів SiO2. Маючи на поверхні частинок Сілан Si-OН і силоксанових Si-O-Si групи, аеросил здатний за рахунок водневих зв'язків створювати узороподобний каркас, що дозволяє обмежувати температурне розширення загущеній рідини. Силоксанові і силанового групи в аеросилі є функціональними, а зв'язок кремній - кисень характеризується високою міцністю (досягає 372,5 Дж / моль), що пояснюється його полярністю, завдяки якій ковалентний зв'язок наближається до іонної зв'язку.

Таблиця - Основні властивості діоксиду кремнію (аеросилу)

Малюнок. Структура просторової сітки аеросилу в гідрогелі

Сіланоловие групи розподілені нерівномірно. Розрізняють поверхневі силанового групи, які можуть бути вільними або з'єднаними водневими містками, і силанола групи всередині молекули, яких також можуть бути з'єднані між собою водневими містками. В результаті створюється розгалужена об'ємна структура, в результаті чого аеросил відносять до неорганічних полімерів. Силоксанові групи мають гідрофобні властивості, вони стабільні (ОН сілaноловоі групи відщеплюються при температурі\u003e 300 ° С), обумовлюють кислу реакцію; мають гідроксильні групи як на поверхні, так і всередині молекули аеросилу. При рівномірному розподілі кожен другий атом кремнію має гідроксильну групу на поверхні.

Це і обумовлює три види взаємодії аеросилу: фізичну адсорбцію, хімічну адсорбцію (утворення водневих містків групами силанола з водою, спиртами, кислотами та іншими речовинами) і хімічні реакції на поверхні молекули. Так, групи силанола взаємодіють зі спиртами, утворюючи ефіри.

Аеросил (діоксид кремнію) має хороші сорбційні властивості, поглинає від 15 до 60% різних рідин в залежності від їх природи, не змінюючи зовнішнього вигляду і сипучості порошку. Перший шар води абсорбується аеросилом за рахунок створення водневих містків (хімічна адсорбція), а наступні шари - за рахунок фізичної адсорбції. Фізично адсорбована вода вивільняється при температурі 25-150 ° С, тоді як хімічно адсорбована - при 800 ° С.

Аеросил, який використовується для виробництва ліків, повинен мати високу чистоту. У таблиці 1 наведено хімічний склад різних торгових марок аеросилу, які можуть мати певні домішки, що утворюються при виробничих процесах, наприклад, сліди соляної кислоти, яка викликає рН 4% водної суспензії полімеру (3,6-4,3). Отже, аеросил (діоксид кремнію) поводиться як слабка кислота.

Таблиця 1 - Хімічний склад різних марок аеросилу (в перерахунку на суху речовину, по М.М. Астраханова)

Зміст,%	Марки аеросилу, склад,%
Зміст,%	200; 300; 380	0	СОК84	R972	комбінований
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
крохмаль	–	–	–	–	–

У таблиці 2 наведені найважливіші фізико-хімічні властивості різних марок аеросилу, Які знайшли широке використання при виробництві ліків

Таблиця 2. Фізико-хімічні властивості різних марок аеросилу

показник	марки аеросилу
показник	200	300	380	0	СОК-84	R-972
Питома поверхня, м2 / г	200 ± 25	300 ± 30	380 ± 30	200 ± 25	170 ± 30	120 ± 30
Втрати при прожарюванні,%	1	2	2,5	1	1	2
Середній розмір частинок	12	7	7	12	–	16
Зміст вологи,% (висушений при 105 ° С)	–	1,5	1,5	1,5	0,5	2,5
Насичена маса, г / л, стандарт (непрессований) пресований	≈60≈120
пористість	пористий			непористий
рН 4% водної дисперсії	3,6–4,3		–	–	3,6–4,3 3,5-4,1 (в метанолі)

В виробництві ліків аеросил використовують як стабілізатор суспензійний масляних линиментов. Володіє високою здатністю до адсорбції різних рідин. Додавання аеросилу до складу масляних і водно-спирто-гліцеринові суспензійних лініментів сприяє підвищенню седиментаційною, агрегаційної і агрегативной стійкості цих систем, створення досить міцної просторової структури, здатної утримувати в осередках іммобілізовані рідку фазу зі зваженими частками фармацевтичних субстанцій. У водних і водно-спиртових суспензіях стабілізуючу дію аеросилу обумовлена головним чином електростатичними силами. Осідання частинок твердої фази в стабілізованих водно-спиртових суспензіях відбувається в 3 рази повільніше, ніж в нестабілізованих системах. Стабілізуюча дія аеросилу зростає при наявності невеликої кількості ПАР, наприклад, твін-80. Наявність аеросилу (в концентрації 1,0-5,0%) в емульсіях і суспензіях підвищує їх стабільність, здатність до кращої фіксації на шкірі і ефективність терапевтичної дії. З водою і спиртом діоксид кремнію в концентрації 3% створює каламутні суспензії, частки яких мають негативний заряд.

Одним з властивостей аеросилу є його загустітельная (загущувач) здатність (табл. 3).

Таблиця 3. Загустітельний ефект аеросилу-200

Ця властивість використовується для отримання аеросілсодержащіх гелів і мазевих основ, до складу яких входить аеросил. Як рідку фазу для їх композицій використовують поліетілсілоксановой рідина під назвою Есілон-5 або Есілон-4, риб'ячий жир, ПЕГ-400, касторове масло, жирні олії тощо. Есілон-5 загущений 16% аеросилу відомий як Вазелін КВ-Е / 16, не подразнює шкіру, не перешкоджає всмоктуванню діючих речовин. Як загусник рідкої фази використовують аеросил (діоксид кремнію) в кількості 8-16%. Отримані гелі мають м'яку пластичну консистенцію, добре розподіляються і фіксуються на шкірі. Вони мають хорошу колоїдну стабільність при підвищеній температурі (≥40 ° С), зберігають необхідну консистенцію, яка не змінюється навіть при 100 ° С, а тому аеросілсодержащіе гелі та мазі можуть застосовуватися в умовах тропічного клімату. За структурно-механічними властивостями гелі, до складу яких входить аеросил, складають тиксотропні пластичні термостабільні системи і мають антимікробну стійкістю. Кількісний вміст аеросилу в системі впливає на реологічні і біофармацевтичні властивості гелів. Збільшення діоксиду кремнію в складі гелів призводить до зростання їх пластичної в'язкості і тиксотропних властивостей, при цьому помітно сповільнюється вивільнення активного фармакологічного інгрідієнта.

Застосування аеросилу (діоксиду кремнію) в медичній і ветеринарній фармацевтичної промисловості

У виробництві таблеток аеросил використовується в концентрації 0,1-0,5% як ковзне і розпушують (0,1-2,0%) речовина, що скорочує час їх розпаду, полегшує процес грануляції, покращує плинність таблетованій маси. Адсорбційні властивості аеросилу використовують у виробництві порошків, екстрактів і інших фармацевтичних препаратів.

Численними фармакологічними, токсикологічними та біофармацевтичних дослідженнями підтверджено, що аеросил при внутрішньому застосуванні індиферентний, добре переноситься хворими, має лікувальні властивості при захворюваннях шлунково-кишкового тракту та інших запальних процесах, може бути джерелом постачання кремнію в організмі. Є відомості про те, що аеросил (діоксид кремнію) може сприяти скороченню гладких м'язів і судин, а також має бактерицидні властивості.

Аеросілсодержащіе фармацевтичні системи не виявляють дратівної і токсичної дії. Такі ж властивості притаманні мазей при використанні есілона і аеросилу як основи (композиція есілона-5, загущена 15% аеросилом при виготовленні мазей з антибіотиками і кортикостероїдами). Мазі з аеросилом (діоксидом кремнію) легко видавлюються з туб, добре фіксуються на шкірі, мають пролонговану дію.

література

Жогло Ф., Возняк В., Попович В., Богдан Я. Допоміжні речовини та їх застосування в технології лікарських форм. - Львів, 1996; Перцев І.М., Котенко А.М., Чуєшов А.В., Халеева Е.Л. Фармацевтичні та біологічні аспекти мазей: Монографія. - Х., 2003; Печковська К.А. Наповнення гум. В кн .: Енциклопедія полімерів. У 3 т. - М., 1974.

Оксид кремнію (IV)

Хімічні властивості

Діоксид кремнію, що це таке? Згідно Вікіпедії, чотиривалентний оксид кремнію входить до складу практично всіх гірських порід. Це хімічна сполука має вигляд безбарвних кристалів, з досить високою температурою плавлення. Формула Диоксиду Кремнію: SiO2. Хімічна формула кремнезему збігається з формулою Диоксиду Кремнію. Температура плавлення - близько 1600 градусів Цельсія.

Речовина відносять до групи кислотних оксидів, є діелектриком, і має кілька поліморфних модифікацій кристалів. Під дією високих температур і тиску речовина перетворюється в коесит і стишовит, має різні модифікації і форми, кварцін, опал, аутігенний кварц, халцедон; аморфний Діоксид кремнію - це кварцове скло.

застосування кремнезему

Речовина внаслідок різноманітності форм, застосовується в різних областях. Мінерал використовують при виробництві скла, абразивів, виробів з бетону та кераміки; в якості наповнювача під час виробництва гуми, для отримання кремнію; при виробництві вогнетривких матеріалів; в хроматографії. Кварцові кристали застосовують для виробництва запальничок, ультразвукових установок, в радіотехніці. Деякі водорості сприяють накопиченню кремнезему в біосфері і виконують біохімічну функцію. З'єднання також застосовують в якості емульгатора в харчовій промисловості ( Е551), Додають до складу зубної пасти. Застосовують у вигляді ізолятора, при виробництві волоконно-оптичних кабелів, використовують у вигляді нагрівального елементу в електронних сигаретах; в ювелірній справі і так далі. Поширене застосування Диоксиду Кремнію в медицині в якості допоміжної речовини, харчової добавки або у вигляді ентеросорбенту.

Діоксид кремнію: шкода і користь

Речовина нанести особливої шкоди організму не може, так як при проникненні в шлунково-кишковий тракт не всмоктується через стінки шлунка і виводиться в незміненому вигляді. Харчова добавка Е 551 присутній у багатьох продуктах харчування, в цукрі, сухому молоці і Славко, чіпсах, сухариках, алкогольних напоях і кондитерських виробах. При правильному використанні лікарських препаратів шкоду кремнію діоксиду колоїдного також відсутня.

Фармакологічна дія

Адсорбуюче, регенеруючу.

Фармакодинаміка і фармакокінетика

Кремнезем має досить високу абсорбційну здатність. Речовина зв'язує і виводить з організму різні ферменти, ангігени , Продукти тканинного розпаду, мікроорганізми і харчові алергени . Речовина активно застосовують для евакуації деяких ліків, води і отрут. Засіб після проникнення в травний тракт не підлягає системній абсорбції, не накопичується в організмі.

При місцевому використанні речовина перешкоджає некротичних змін тканин, сприяє загоєнню ран.