Monossido di silicio

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Monossido di silicio
Struttura di Lewis del monossido di silicio
Struttura 3D a sfere-stecche del monossido di silicio
Struttura 3D a sfere Van der Waals del monossido di silicio
Nome IUPAC
Monossido di silicio[1]
Nomi alternativi
Ossido di silicio
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareSiO
Massa molecolare (u)44,09 g/mol
Aspettosolido marrone
Numero CAS10097-28-6 Immagine_3D
Numero EINECS233-232-8
PubChem66241
SMILES
[O+]#[Si-]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)2,13 (20 °C)
Solubilità in acqua(20 °C) insolubile
Temperatura di fusione1.702 °C (>1.975 K)
Temperatura di ebollizione1.880 °C (2.153 K)
Indicazioni di sicurezza
Frasi H---
Consigli P---[2]

Il monossido di silicio è un ossido del silicio. A temperatura ambiente si presenta come un solido marrone inodore.

È usato sotto alto vuoto per colorare materie plastiche o di vetro.

Formazione di SiO[modifica | modifica wikitesto]

Il primo articolo accurato sulla formazione di SiO risale al 1887[3] redatto dal chimico Charles F. Maybery (1850–1927) al Case School of Engineering in Cleveland. Maybery pubblicò la formazione di SiO come una sostanza giallo-verde amorfa con lucentezza vitrea quando la silice veniva ridotta con carbone in assenza di metalli in un forno.[4]La sostanza è stata sempre notata all'interfaccia tra il carbone e le particelle di silice. Studiando alcune sue proprietà chimiche, come la gravità specifica, e l'analisi della combustione, Maybery dedusse che doveva essere SiO. L'equazione chimica della riduzione parziale di SiO2 con C è la seguente:

SiO2+ CSiO + CO

La riduzione completa di SiO2 con il doppio della quantità di carbonio produce silicio elementare e il doppio della quantità di monossido di carbonio.

SiO2+ 2CSi+ 2CO

Nel 1890, il chimico tedesco Clemens Winkler (lo scopritore del germanio) fu il primo a provare a sintetizzare SiO riscaldando diossido di silicio con silicio in un forno a combustione.[5]

SiO2+ Si2 SiO

Ebbene, Winkler non era in grado di produrre il monossido poiché la temperatura della miscela era solo intorno 1000 °C. L'esperimento fu ripetuto nel 1905 da Henry Noel Potter (1869–1942), un ingegnere della Westinghouse. Usando una fornace elettrica, Potter riuscì ad ottenere una temperatura di 1700 °C e osservò la formazione di SiO.[3]Potter ha anche studiato le proprietà e le applicazioni della forma solida di SiO.[6][7]

Dovuto alla volatilità dell'SiO, la silice può essere rimossa dalle rocce o dai minerali col metodo di riscaldarli con silicio per produrre SiO gassoso.[8]Tuttavia, a causa delle difficoltà associate alla misurazione accurata della sua pressione di vapore e alla dipendenza dalle specifiche del progetto sperimentale, sono stati riportati vari valori nella letteratura per la tensione di vapore di SiO(g). Per il pSiO sopra silicio fuso in un crogiolo di quarzo (SiO2) al punto di fusione del silicio, uno studio ha fornito un valore di 0.002 atm.[9] Per la vaporizzazione diretta di SiO solido puro, amorfo, è stata utilizzata una pressione di 0.001 atm.[10]Per un sistema di rivestimento, al confine di fase tra SiO2 e un siliciuro, si è notata una pressione di 0,01 atm.[11] La silice stessa, o refrattari contenenti SiO2, si possono ridurre con H2 o CO ad alta temperatura, e.g.:[12]

SiO2(s) + H2(g) ⇌ SiO(g) + H2O(g)

Quando il prodotto SiO si volatilizza (viene rimosso), l'equilibrio della reazione si sposta a destra, ne risulta un consumo continuo di SiO2. Basato sulla dipendenza del tasso di perdita di peso di silice sulla velocità del flusso del gas normale all'interfaccia, la velocità di questa riduzione sembra essere controllata da diffusione convettiva o da trasferimento di massa dalla superficie di reazione.[13][14]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Nomenclature of Inorganic Chemistry : IUPAC Recommendations 2005 (Red Book), Cambridge, The Royal Society of Chemistry, 2005, p. 315, ISBN 978-0-85404-438-2.
  2. ^ Sigma Aldrich; rev. del 30.01.2011
  3. ^ a b J. W. Mellor "A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry" Vol VI, Longmans, Green and Co. (1947) p. 235.
  4. ^ C. F. Maybery J. Am. Chem. Soc. 9, 11, (1887).
  5. ^ C. Winkler Ber. 23, (1890) p. 2652.
  6. ^ U.S. Patent 182, 082, 26 luglio 1905.
  7. ^ E. F. Roeber H. C. Parmelee (Eds.) Electrochemical and Metallurgical Industry, Vol. 5 (1907) p. 442.
  8. ^ Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils, ed., "Inorganic Chemistry", tradotto da Eagleson, Mary; Brewer, William, San Diego/Berlino: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5
  9. ^ W. C. O'Mara, R. B. Herring, L. P. Hunt, "Handbook of Semiconductor Silicon Technology". Noyes Publications (1990), p. 148
  10. ^ J. A. Nuth III, F. T. Ferguson, The Astrophysical Journal, 649, 1178-1183 (2006)
  11. ^ "High-Temperature Oxidation-Resistant Coatings". National Academy of Sciences/National Academy of Engineering (1970), p. 40
  12. ^ Charles A. "Schacht Refractories handbook (2004)". CRC, ISBN 0-8247-5654-1.
  13. ^ G. Han; H. Y. Sohn. J. Am. Ceram. Soc. 88 [4] 882-888 (2005)
  14. ^ R. A. Gardner J. Solid State Chem. 9, 336-344 (1974)

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