צורן דו חמצני

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

דיונות חול מהפארק הלאומי "דיונות החול הגדולות" בארצות הברית. צורן דו חמצני היא המרכיב העיקרי בחול

צורן דו חמצני – תרכובת כימית הידועה גם כסיליקה היא תחמוצת של צורן, בכתיב הכימי SiO₂. "צוֹרָנִי" (באנגלית Siliceous) הוא שם תואר שפירושו "מתייחס לסיליקה".

[עריכה] תכונות

• נוסחה: SiO₂
• מסה מולרית: 60 גר'/מול
• תצורה: מוצק (כשהוא טהור) לבן או חסר צבע.
• מספר CAS‏: 14808-60-7
• צפיפות החומר 2.6 גר לסמ"ק
• מסיסות: בלתי מסיס.
• נקודת התכה: C°‏1710
• נקודת רתיחה: C°‏2230
• מבנה בסיסי: טטרהדרון
• מבנה הגביש: משתנה.
• תרכובות קשורות: חומצה צוֹרנית.

[עריכה] בטבע

סיליקה מצויה בטבע בכמה צורות, כולל קוורץ ואופאל. למעשה קיימים 17 צורות גביש שונות לסיליקה (ראו המינוח של סיליקה באתר Mineralogical Society of America). הסיליקה הוא הרכיב הנפוץ ביותר של חול באתרים שבתוך היבשה ובחופים (למעט האזורים הטרופיים), בעיקר בתצורת קוורץ, משום שבשל הקשיות הניכרת של המינרל הוא עמיד בפני בליה. עם זאת, הרכב החול שונה ממקום למקום בהתאם למקור הסלעי של החול ולתנאים שיצרו אותו.

במקומות בהם הופעלו בעבר לחץ וחום (למשל, בעומק העולה על 70 ק"מ מפני כדור הארץ, פגיעת מטאוריט או פיצוץ אטומי) מופיע הסיליקה בתצורות הקרויות קואסיט וסטיסהוביט.

צורות חיים רבות מכילות מבני סיליקה (סיליקה ביוגנית) כולל:

• מיקרואורגניזמים כדוגמת דיאטומאות (בעברית צוֹרניות) סוג של פלנקטון ורדיולריות (בעברית קרנוניות) סוג של חד תאיים, החיים בעיקר באזורים עמוקים וקרים של הים.והבונים שלד צורני מסיליקה שהם סופחים ממי הים. (השלדים הצורניים של דיאטומאות הם מרכיב עיקרי במשקע שעל הקרקעית העמוקה של האוקיינוסים).
• צמחים כדוגמת השבטבט שלהם תאים צורניים המצויים באפידרמיס. אלה גורמים לשחיקת השיניים של בעלי חיים המנסים לאכול מהם ועל ידי כך הם מגינים על הצמח.
• בעלי חיים כדוגמת הספוגיים ממשפחת ה-Hexactinellida.

[עריכה] שימושים

סיליקה מיוצרת בכמה צורות לרבות:

• זכוכית (תצורה טהורה חסרת צבע קרויה סיליקה מותכת)
• סיליקה אמורפית סינתטית.
• סיליקה ג'ל – סיליקה בצורת כדוריות שקופות המשמשת כחומר סופג לחות באריזות של בגדים או מוצרי עור.

סיליקה משמשת בייצור של מוצרים שונים:

• זכוכית סודה (באנגלית soda-lime glass) - הזכוכית הנפוצה והזולה ביותר. משמשת בכוסות, בקבוקים ושמשות.
• סיליקה יחד עם אלומינה (Al₂O₃) יוצרים את החלק העיקרי בסריג של הגבישים של מינרלי חרסית. בחום הם מתפרקים ויוצרים את המבנה המיקרוסקופי של קרמיקה המבוססת על חרסית כדוגמת פורצלן.
• סיליקה הוא המרכיב העיקרי בצמנט פורטלנד.
• מגן החום של מעבורת החלל בנוי מאריחי סיליקה. אריחים אלו הם אריחי קרמיקה הסופגים לתוכם חום של עד 1,500 מעלות ועם זאת המשטח החיצוני שלהם נשאר קר עד כדי כך שאפשר להחזיק אותם ביד חשופה בלי להיפגע. גם לבנים בתנורי התכת פלדה עשויים מסיליקה.
• סיליקה הוא החומר עליו מבוססים משפחת החומרים הקרויים אירוג'ל (חומר חזק וקל שרובו, בין 90% ל-98%, אוויר).
• סיליקה בשימוש כתוסף מזון בעיקר כחומר מונע התגבשות באבקות מזון, או על מנת לספוח מים.
• לציפוי התחמוצת הנוצר באופן טבעי כקרום על גבי צורן יש תועלת עצומה במיקרואלקטרוניקה. זהו מבודד מעולה, בעל יציבות כימית גבוהה, והוא מסוגל להגן על הצורן, לאחסן מטענים, לחסום זרמים, ואפילו לפעול כנתיב מבוקר על מנת לאפשר לזרמים חלשים לזרום דרך המתקן. עם זאת, קצב יצירת התחמוצת באופן טבעי בטמפרטורת החדר הוא איטי מאוד ולכן השיטה המסורתית לייצר שכבות תחמוצת אלו על גבי הצורן היא חימום של צורן בכבשנים של טמפרטורות גבוהות בסביבה עשירה בחמצן.
• סיליקה היא המרכיב העיקרי בסיבים אופטיים.
• סיליקה בצורת Silicon Dioxide Ph. Eur. 6x. משמש לתרופות הומיאופתיות על מנת לטפל בזיהומי דם, ציפורניים שבירות ושער חסר ברק. הרעיון פותח במאה ה-19 כחלק משיטת הריפוי הביוכימי שהמציא ד"ר היינריך שוסלר (1898-1821), רופא, כימאי פיזיקלי ופיזיקאי. ד"ר שוסלר הסיק כי לצורך תפקוד רגיל זקוקים התאים בגוף למינון נורמלי של 12 מלחים אנאורגניים שהצורן הדו חמצני הוא אחד מהם. לטענות אלה אין שום אישוש ניסויי או קליני.
• סיליקה משמשת למיצוי DNA ו-RNA בשל יכולתו לקשור את חומצות הגרעין.
• סיליקה מוספת לחומרים רפואיים נוגדי קצף כדוגמה התרופה כנגד גזים סימתיקון.

[עריכה] השפעות בריאותיות

שאיפת אבק סילקה גבישי עלולה להוביל לסיליקוזיס (מחלת ריאות המכונה בעברית צוֹרנת) ולסרטן.

[עריכה] כימיה

צורן דו חמצני נוצר כאשר צורן נחשף לחמצן (או אוויר). שכבה דקה מאוד (בערך כ-10 אנגסטרם) הקרויה "תחמוצת טבעית" של צורן דו חמצני נוצרת על פני השטח כשהצורן נחשף לאוויר. טמפרטורות גבהות וסביבות עשירות בחמצן משמשות לגידול מבוקר של שכבות של צורן דו חמצני על פני הצורן. צורן דו חמצני נתקף על ידי חומצה הידרופלואורית (HF). חומצה זו משמשת לסילוק או לטבוע תבניות בצורן הדו חמצני בתעשיית המוליכים למחצה.

[עריכה] מקורות

• הערך תורגם מוויקיפדיה באנגלית שהסתמכה על ספרו של R. K. Iler‏, The Chemistry of Silica.‏ (ISBN 0-471-02404-X)