Диоксид кремния. E551 — Диоксид кремния.

Пищевые добавки

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

КРЕМНИЯ ДИОКСИД (кремнезем) SiO 2 , бесцв. кристаллич., аморфное или стеклообразное вещество.
Структура. КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. существует в несколько полиморфных модификациях (см. табл.). Температуры перехода при нормальном давлении: a -кварц D b -кварц 575 °С (D H 0 перехода 0,41 кДж/моль), р-кварц D р-кристобалит 927 °С (2,26 кДж/моль), р-кварц D g -тридимит 867 °С (0,50 кДж/моль), a -тридммит D b -тридимит 115°С (0,27 кДж/моль), b -тридимит D g -тридимит 160°С (0,15 кДж/моль), g -тридимит D b -кристобалит 1470 °С (0,21 кДж/моль), a -кристобалит D b -кристобалит 270 °С. Температура плавления р-кварца 1610°С (D H 0 пл 8,53 кДж/моль), g -тридимита 1680 °С, b -кристобалита 1723°С (D H 0 пл 9,6 кДж/моль). Полиморфные превращаются кварца, тридимита и кристобалита сопровождаются изменением объема. Кристаллическая формы КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. построены из тетраэдров SiO 4 , a - и b -формы отличаются небольшим смещением и поворотом тетраэдров. Для низкотемпературных тридимитов приводятся данные и для др. кристаллич. модификаций, однако все они в качестве основные структурной единицы содержат b -тридимит, но различно искаженный. Например, описаны триклинный и моноклинный тридимиты. В природе встречается также кубич. модификация SiO 2 - меланфлогит (a = 1,3402 нм, z = 48, пространств. группа Рт3п). При высоких давлениях образуются китит (80-130 МПа, 400-500 °C), коэсит (1,5-4 ГПа, 300-1700 °C), стишовит (16-18 ГПа, 1200-1400 °С). Стишовит - единственная модификация КРЕМНИЯ ДИОКСИД д., построенная из октаэдров SiO 6 . Устойчивость тридимита, вероятно, определяется примесями Na и Аl. Неустойчивая форма КРЕМНИЯ ДИОКСИДд. - ромбо-дипирамидальный "волокнистый кремнезем". Кроме кристаллических для КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. характерны и др. формы существования. Скрытокристаллич. формы (халцедоны) по структуре аналогичны кварцу. При экстрагировании кислотой катионов из некоторых силикатов получают гидратир. кристаллич, кремнеземы. Они наследуют текстуру исходных минералов, образуя волокнистые, чешуйчатые (лепидоидальныe) и листоподобные слоистые структуры. Известны аморфные анизотропные и изотропные (опал) образования, тонкодисперсный природные кремнезем (трепел, синтетич. коллоидный кремнезем и кремнеземные порошки). Гидратир. аморфный кремнезем, осаждаемый из растворов силиката Na и др., полимеризован до сферич. частиц диаметром менее 100 нм, обычно 2-3 нм. Получен аморфный кремнезем в форме листочков, ленточек и волокон (см. Силикагель). При высоких температурах из газовой фазы выделяются тонкодисперсные порошки пирогенного безводного кремнезема - аэросил и др. О стеклообразном кремнеземе см. Стекло кварцевое.
Свойства. Давление пара КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. 13,3-133 Па вблизи температуры плавления. КРЕМНИЯ ДИОКСИДд. - диэлектрик, r 10 12 Ом * м (20°С), 9 * 10 - 1 Oм * м (1600°C). Монокристаллы a -кварца обладают хиральной структурой, что обусловливает их оптический активность и пьезоэлектрич. свойства. Кварц прозрачен для УФ и частично ИК лучей.

* Показатели преломления: N g - больший, N p - меньший. ** У a - и b -кварца по две пространств. группы, так как для обеих форм возможны левый и правый оптический изомеры. *** b -120°С.

Растворимость a -кварца в воде 10 - 3 % по массе (25°C), аморфных форм кремнезема 0,007-0,015% (о водных растворах SiO 2 см. Кремниевые кислоты). Растворимость КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. в кислых и щелочных средах определяется природой растворителя. КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. не растворим в большинстве органическое растворителей. Реагирует с фтористоводородной кислотой, образуя кремнефтористоводородную кислоту. При 250-400 °С взаимодействие с газообразным HF, F 2 (давая SiF 4), при 200-250°С - с NH 4 HF 2 . В смеси с углем реагирует с Сl 2 при нагревании, образуя SiCl 4 . Аморфный кремнезем медленно растворим в водных растворах щелочей, Na 2 CO 3 (давая силикаты) и NH 4 F (образуя фторосиликаты), скорость растворения увеличивается при повышении давления и температуры. При нагревании смесей порошкообразного КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. с различные оксидами образуются силикаты, при сплавлении с Na 2 CO 3 и Na 2 SO 4 - водорастворимый натрия силикат (см. также Стекло растворимое).
Распространение в природе. Содержание свободный КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. в земной коре 12%; он входит также в состав горных пород в виде различные силикатов или в виде смесей с другими минералами (граниты). Кварц - один из наиболее распространенных минералов, намного реже встречаются тридимит, кристобалит, лсшательит (природные кварцевое стекло), халцедоны, опалы. Мелкие, различно ориентированные кристаллы кварца образуют "жильный" кварц. При разрушении горных пород возникают кварцевые пески, уплотнение которых приводит к образованию песчаников и кварцитов. Hаиб. чистый кварц - горный хрусталь, кристаллы которого могут достигать несколько метров и весить десятки тонн. Монокристаллы кварца прозрачны, бесцветны (горный хрусталь) или окрашены примесями в фиолетовый (аметист), черный (марион), желтый (цитрин), дымчатый (раух-топаз) цвета. Разновидности скрытокристаллич. формы кварца: розово-красный сердолик, синеватый сапфирин, яблочно-зеленый хризопраз, полосчатые агаты и ониксы, тонко-окрашенная яшма, кремни и роговики. Уиикален аморфный "благородный" опал, состоящий из однородных коллоидных частиц диаметром 0,1-0,3 мкм, плотно упакованных в упорядоченные агломераты; содержание воды в нем менее 1% по массе (для большинства рядовых опалов 4-9%). Прир. месторождения кремнезема образуют также трепел, диатомит и др. Из кремнезема построены панцири диатомовых водорослей, скелеты некоторых губок; он упрочняет стебли растений - хвощей, бамбука, тростника, содержится в соломе. КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. ответствен за окремнение форм живых организмов растений. В крови и плазме человека концентрация кремнезема составляет 0,001% по массе.
Получение. Синтетич. КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. получают: действием кислот (H 2 SO 4 , HCl, СО 2) на силикат Na, реже - на др. растворимые силикаты (основные способ производства в капиталистич. странах); из коллоидного кремнезема коагуляцией под действием ионов Na + , NH 4 , F - или замораживанием; гидролизом SiCl 4 , SiF 4 , (NH 4) 2 SiF 6 , (C 2 H 5 O) 4 Si в водных, водно-аммиачных растворах (иногда с добавлением этанола или органическое оснований) и в газовой фазе. Аморфный КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. получают также из трепела и диатомита, прокаливанием рисовой шелухи, размалыванием плавленого кварцевого песка. Безводные порошки КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. с высокой удельная поверхностью получают химический осаждением из газовой фазы путем сжигания паров SiCl 4 в смеси Н 2 и О 2 (аэросилы, в США - кабосил), окисления и гидролиза паров сложных эфиров Si (пирогенный кремнезем), а также SiF 4 (флуосил). Первично конденсируемые частицы КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. диаметром 1 нм плотно упакованы во вторичных конгломератах, объединенных в рыхлую структуру с удельная поверхностью 200-400 м 2 /г. Монокристаллы a -кварца выращивают из щелочных растворов КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. в автоклавах высокого давления (35-120 МПа) при 300-420 °С (см. Гидротермальные процессы). В производстве используемых в технике материалов на основе КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. применяют следующей процессы:
- химический осаждение из газовой фазы при высокотемпературном сжигании SiCl 4 , предварительно очищенного ректификацией. Частицы КРЕМНИЯ ДИОКСИД д., образующиеся в кислородно-водородном пламени или плазме, осаждаются давая массивные кварцевые стекла или слои заготовок волоконных световодов;
- окисление поверхности монокристаллич. Si с образованием гетероструктур (в производстве интегральных схем);
- спекание мелкодисперсного КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. в кварцевую керамику (см. также Керамика);
- золь-гель процесс, включающий гидролиз органическое соединение Si, медленную дегидратацию образовавшегося геля и умеренное нагревание. Используется для получения кварцевых и высококремнеземистых стекол;
- получение особо чистого КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. и пористых стекол (типа "викор") путем термодинамически обработки лидирующего боросиликатного стекла, выщелачивания кислотой и отмывки кремнеземистого каркаса.
Прир. кремнезем используют в производстве силикатных стекол, изделий из фарфора и фаянса, абразивов, бетона, силикатного кирпича, динаса, керамики. Синтетич. КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. ("белая сажа") - наполнитель в производстве резин (до 70% производимого КРЕМНИЯ ДИОКСИД д.). Преим. используют осажденные гидратир. кремнеземы (содержащие 85-95% SiO 2) с удельная поверхностью 60-300 м 2 /г, в меньшей степени - безводные кремнеземы типа аэросила. Аэросил - также адсорбент в хроматографии, загуститель смазочных материалов, клеев, красоколо Монокристаллы кварца применяют в радиотехнике (пьезоэлектрич. стабилизаторы частоты, фильтры, резонаторы и др.), в акустооптике и акустоэлекронике (см. Акустические материалы), в оптический приборостроении (призмы для спектрографов, монохроматоров, линзы для УФ оптики и др.), в ювелирном деле (прозрачные, красиво окрашенные разновидности - полудрагоценные камни). Силикагели с эффективным диаметром пор 2-15 нм используют как пром. сорбенты и носители катализаторов. Синтетич. КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. и горный хрусталь являются сырьем для производства монокристаллов кварца, кварцевого стекла, керамики и кварцевых волокон. Кварцевое стекло и керамика - конструкц. материал в авиац. промышлености (например, для обтекателей окон и иллюминаторов летательных аппаратов), в оптике (для входных окон оптический приборов УФ и И К диапазонов), в электронике (линии задержки) и др. Кварцевая ткань -теплозащитный материал. Кварцевые волокна используют для создания волоконно-оптический (световодных) линий связи и систем передачи информации. Произ-во синтетич. КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. в капиталистич. странах 600-700 тысяч т/год (1980). При попадании КРЕМНИЯ ДИОКСИД д. в живые ткани медленно развиваются гранулемы. Кремнеземная пыль вызывает раздражение верх. дыхат. путей и бронхов, заболевание желудочно-кишечного тракта, при длительного вдыхании - тяжелое заболевание - силикоз легких. ПДК при содержании SiO 2 в пыли св. 70% - 1 мг/м 3 , 10-70% - 2 мг/м 3 , 2-10% - 4 мг/м 3 .

Диоксид кремния (пищевая добавка E551) представляет собой бесцветное кристалическое вещество, обладающее высоким уровнем твёрдости и прочности. Диоксид кремния не реагирует с водой и устойчив к воздействию кислот. Молекулярная формула вещества: SiO 2 . Оксид кремния представитель группы кислотных стеклообразующих оксидов, взаимодействует при повышении температуры со щелочами и основными оксидами, растворим в плавиковой кислоте, склонен к образованию переохлажденного расплава, т.е. стекла, является отличным диэлектриком.

В природе диоксид кремния встречается в виде минерала кварца, из мелких зерен кварца состоит обычный песок. Такой диоксид испольлзуется в технологиях, не предусматривающих высокого уровня чистоты материала. Синтетический диоксид кремния получают путем окисления кремния в атмосфере кислорода при температуре 400—500 °C.

В пищевой промышленности аморфный непористый диоксид кремния, как вспомогательна добавка E551, применяется для избежания комкования и слеживания. Также E551 используется при производстве зубных паст и в фармацевтической промышленности, как пищевая добавка или лекарственный препарат - энтеросорбент.

При употреблении диоксида кремния вовнутрь, он проходит неизменным через желудочно-кишечный тракт, после чего выводится из организма. Пятнадцатилетние исследования, проводимые во Франции, показали, что при употреблении воды с высоким содержанием диоксида кремния снижается риск развития болезни Альцгеймера на 11%.

Диоксид кремния имеет широкое применение в промышленности, в частности в производстве резины и изделий из бетона, керамики, стекла, различных абразивов и пр. Кристаллы кварца нашли применение в зажигалках, ультразвуковых установках и радиотехнике. Чистый плавленый диоксид кремния в композиции с рядом специальных ингредиентов используется для производства волоконно-оптических кабелей.

По строению соединения и свойствам пищевой эмульгатор Е551 Диоксид кремния относят к группе веществ, представляющих собой оксиды кремния. Помимо закрепленного в пищевой промышленности названия есть и другие наименования пищевого эмульгатора Е551 Диоксид кремния. К примеру, аморфный диоксид кремния, аэросил, белая сажа, кремнезем, а также тонкодисперсный диоксид кремния. Свойства пищевого эмульгатора Е551 Диоксид кремния дают все основания для того, чтобы отнести химическое соединение к разряду кислотных оксидов.

Пищевой эмульгатор Е551 Диоксид кремния под воздействием температуры начинает вступать в химическую реакцию с щелочами, а также основными оксидами. Кроме того, органически активное соединение оксид кремния, входящее в состав эмульгатора Е551, способно растворятся в плавиковой кислоте, а также использоваться в качестве диэлектрика и части стекло образующих оксидов. Стоит отметить, что пищевой эмульгатор Е551 Диоксид кремния может быть представлен в нескольких модификациях.

Вред пищевого эмульгатора Е551 Диоксид кремния

Примечательно то, что на поверхности планеты Земля самой распространенной природной модификацией диоксида кремния считается α-кварц. В настоящее время пищевой эмульгатор Е551 Диоксид кремния относится к группе разрешенных к применению в производственных процессах пищевой отрасли промышленности химических соединений. Однако, ряд специалистов предостерегают от вреда пищевого эмульгатора Е551 Диоксид кремния для человеческого организма, который может наступить в результате взаимодействия с пищевой добавкой.

Однако, ради справедливости стоит подчеркнуть, что вред пищевой эмульгатор Е551 Диоксид кремния может нанести только в случае несоблюдения мер предосторожности при работе с химическим веществом в чистом виде. К примеру, пыль, образующаяся при взаимодействии диоксида кремния с другими химическими реагентами может спровоцировать серьезные раздражения бронхов, а также легких человека.

С другой стороны, специалисты нашли связь между регулярным употреблением в пищу воды, обогащенной диоксидом кремния и снижением риска заболевания тяжелой и неподдающийся лечению болезни Альцгеймера. Правда, при некоторой пользе, специалистами все же установлены нормы предельного содержания пищевого эмульгатора Е551 Диоксид кремния в составе тех продуктов питания, в процессе изготовления которых использовалась пищевая добавке.

Наиболее часто пищевой эмульгатор Е551 Диоксид кремния встречается в составе следующих групп продуктов питания:

специи, приправы и различные готовые к употреблению и сушеные пряности;
порошкообразные продукты питания, к примеру, сахар, соль или мука;
кисломолочная продукция, как правило, сыры;
сладости и кондитерские изделия;
различные виды снэков, обычно это чипсы, орешки во всевозможной глазури, а также сухарики и большинство других закусок к пиву;
алкогольная продукция.

Диоксид кремния (химическая формула: SiO2, кремнезем) - это бесцветное кристаллическое, стеклообразное или Этот минерал в виде широко применяют в строительстве, в производстве химической продукции и радиотехники, в авиационном строительстве и многих других отраслях.

Распространение кремнезема в природе

Диоксид кремния содержится в земной коре в виде смесей с некоторыми другими минералами (их называют граниты) и в виде силикатов, входит в состав горных пород. Наиболее распространенный в природе минерал - кварц, намного реже встречаются кристобалит, халцедоны, тридимит, опалы, лешательерит (кварцевое стекло). Мелкие кристаллы кварца образуют так называемый «жильный» кварц. При постепенном разрушении горных пород образуются кварцевые пески, которые, уплотняясь, приводят к появлению кварцитов и песчаников.

Горный хрусталь - это наиболее чистый кварц, бесцветный. Его кристаллы могут весить десятки тонн и достигать длины в несколько метров. Также кварц может быть окрашен различными примесями в фиолетовый цвет (аметист), желтый (цитрин), черный (морион), дымчатый (раухтопаз). В природе встречаются и скрытокристаллические формы кварца: это красно-розовый сердолик, зелено-яблочный хризопраз, синеватый сапфир, тонко-окрашенная яшма, ониксы и агаты песчаные, роговики и кремни.

Уникален «благородный» опал, который состоит из коллоидных однородных частиц диаметром примерно 0,2 мкм. Эти частицы плотно упакованы в упорядоченные агломераты, воды в них содержится менее одного процента (в большинстве опалов - около семи процентов). Природные месторождения диоксида кремния могут также образовывать диатомит, трепел. Из этого минерала построены панцири скелеты некоторых губок. Он входит в состав стеблей растений - таких, как тростник, хвощ, бамбук.

Как получают диоксид кремния?

Синтетический SiO2 можно получить:

Путем воздействия соляной (HCl) или серной (H2SO4) кислот на реже - на другие растворимые силикаты (этот способ является основным в развитых странах);

Используя кремния диоксид коллоидный (путем его замораживания или коагуляции под действием ионов F-, Na+);

Путем гидролиза фтористого кремния SiF4, четыреххлористого кремния SiCl4, тетраэтоксисилана (C2H5O)4Si, твердого десублимата (NH4)2SiF6 в газовой форме, а также в водно-аммиачных и водных растворах (иногда с добавлением органических оснований или этанола).

Диоксид кремния аморфный получают:

Из диатомита и трепела;

Прокаливанием рисовой шелухи;

Размалыванием плавленого кварцевого песка.

Безводные порошки кремнезема получают:

Используя химическое осаждение из газовой фазы;

Путем гидролиза и окисления паров пирогенного кремнезема и фтористого кремния;

Путем сжигания паров четыреххлористого кремния SiCl4 в смеси О2 и Н2.

Как используют диоксид кремния?

Кремнезем природный используют в производстве изделий из фарфора, бетона, абразивов, кирпича силикатного, керамики, фаянса, динаса, силикатных стекол;

Кремнезем синтетический («сажу белую») используют в качестве наполнителя в производстве резин;

Монокристаллы кварца нашли применение в радиотехнике (фильтры, стабилизаторы частоты пьезоэлектрические, резонаторы), в акустоэлектронике и акустооптике, в ювелирном деле, в оптическом приборостроении;

Горный хрусталь и синтетический диоксид кремния используются как сырье для производства кварцевого стекла, монокристаллов кварца, кварцевых волокон и керамики. В свою очередь, керамику и кварцевое стекло применяют в авиационной промышленности, оптике, электронике и других отраслях. Кварцевую ткань используют как материал, удерживающий тепло, а кварцевые волокна - для создания волоконно-оптических систем и линий связи.

Вред пищевого эмульгатора Е551 Диоксид кремния

специи, приправы и различные готовые к употреблению и сушеные пряности;
порошкообразные продукты питания, к примеру, сахар, соль или мука;
кисломолочная продукция, как правило, сыры;
сладости и кондитерские изделия;
различные виды снэков, обычно это чипсы, орешки во всевозможной глазури, а также сухарики и большинство других закусок к пиву;
алкогольная продукция.

Если Вам понравилась информация, пожалуйста, нажмите кнопку