سیلیس

سیلیس یا اکسید سیلیسیم با فرمول شیمیایی SiO2 فراوان‌ترین ترکیب اکسیدی موجود در پوسته زمین است. سیلیس در طبیعت به‌صورت آزاد و یا به‌صورت ترکیب با سایر اکسیدها وجود دارد.

اکسید سیلیسیم (SiO2) یا سیلیس ترکیبی شیمیایی است که به صورت خالص و یا به صورت ترکیب در کانی های سیلیکاته در مجموع 90 درصد پوسته جامد زمین را تشکیل می دهند. 

 
نام سیلیس Silicon از واژه لاتین (Silicis) به معنی (flint ) سنگ سخت، سنگ آتش زنه یا سنگ چخماق گرفته شده است. سیلیس به عنوان دومین عنصر فراوان در پوسته زمین با فراوانی 25% می باشد.  

سیلیس غیرفلزی است سخت به رنگ بیرنگ تا سفید رنگ و یا خاکستری تیره با نماد Si ، عدد اتمی 14، وزن اتمی 085/28، وزن مخصوص 33/2 گرم بر سانتی متر مکعب، سختی7 در مقیاس موس، رنگه خاکه سفید، فاقد کلیواژ ، نقطه جوش 2355 درجه سانتیگراد درجه سانتی گراد و نقطه ذوب 1410 درجه سانتی گراد. 

 
سیلیس در گروه 14(IVA) جدول تناوبی به عنوان غیرفلز) Metalloids (Nonmetal بوده و در دوره 3 قرار دارد. 
 

سیلیس جزء اصلی ماسه سنگ و ماسه سیلیسی، کوارتز و کوارتزیت، بلور کریستال، تریپلی و نواکولیت، سیلیس مصنوعی و سیلیکون شیمیایی، کانی های رسی، گرانیت، سنگ چماق و دیاتومیت می باشد.
ماده معدنی سیلیس جهت تأمین نیازهای صنعتی کشور می بایست از علوم نظری، علوم مهندسی و تکنولوژیهای مختلف بخصوص تکنولوژی فرآوری بهره گیرد.

برخی از شیمیدانان، رابطه بین اتم های سیلیس و اکسیژن در سیلیکات های مختلف را مشابه رابطه اتم های کربن و اکسیژن در ترکیبات آلی دانسته اند. همانطور که کربن به دو صورت منواکسید کربن (CO) و دی اکسید کربن (CO2) با اکسیژن ترکیب می شود، سیلیسیم نیز به طور مشابه با اکسیژن ترکیب شده و تولید ترکیبات SiO و SiO2 را می نماید. ترکیب اول نظیر منواکسید کربن به صورت گاز بوده و ناپایدار است ولیکن ترکیب دوم جامد و پایدار می باشد.
در طبیعت هرگاه در درجه حرارت 25 درجه سانتی گراد، میزان سیلیس محلول در آب از حدود 120 تا 140 ppm بالاتر برود، از نظر شیمیایی کمپلکس Si(OH)4 بوجود خواهد آمد. در چنین حالتی محلول به صورت اشباع در آمده و سبب رسوب سیلیس به صورت ژل و تشکیل بلورهای اولیه کوارتز که فراوان ترین کانی سیلیس است، می گردد. بلورهای مصنوعی کوارتز که در صنعت مورد مصرف قرار می گیرد، نیز طی چنین فرآیندی تولید می شوند. بنابراین می توان گفت که اگر در طبیعت مقدار سیلیس محلول در آب کمتر از ppm 210 باشد، سیلیس موجود در آب به صورت محلول باقی مانده و هیچ گونه کریستالی تشکیل نمی شود. فقط در زمانی که میزان سیلیس محلول در آب از حد ppm 410 بگذرد، زایش بلورهای کوارتز شروع می شود.
کوارتز، تریدیمیت و کریستوبالیت سه پلی مورف اصلی سیلیس هستند که در طبیعت به خوبی شناخته شده اند، هرکدام از این کانی ها در شرایط خاصب بوجود آمده و دارای مشخصات فیزیکی و کانی شناسی معینی می باشند. این پلی مورف ها در شرایط حرارتی ذیل به یکدیگر تبدیل می شوند:

به طور کلی موارد مصرف سیلیس SiO2 عبارت است از: شیشه سازی، چینی سازی، تولید فروسیلیس، سرامیک سازی، تولید آجر ماسه آهکی، ریخته گری، تولید سیلیکات سدیم، تولید دیگر مواد سیلیسی، به عنوان نیمه هادی در صنعت الکترونیک و تولید پشم شیشه. 

مقادیر قابل توجهی ازماسه سنگ خرد شده به عنوان مصالح ساختمانی بکار می رود.
 

سیلیس مصرفی در هر یک از این صنایع باید کیفیت خاصی داشته باشد. ترکیب شیمیایی، ساختمان کانی شناسی و خواص فیزیکی سیلیس، تعیین کننده کیفیت و موارد مصرف آن در هر یک از صنایع مذکور می باشند. ترکیب شیمیایی سیلیس در واقع عبارت است از درصد SiO2 موجود در سنگ و نیز درصد هریک از اکسیدهای دیگر که معمولاً به همراه SiO2 در کانسارهای مختلف وجود دارند و در صورتی که درصد هر یک از آنها از حد معینی تجاوز نماید، کاربرد آن را در صنایع مختلف محدود و یا غیر ممکن می سازد. 

علاوه بر درصد SiO2، ساختمان کانی شناسی سنگ نیز در تعیین کیفیت و موارد مصرف آن نقش مهمی دارد زیرا ممکن است SiO2 به صورت انواع سیلیکات ها وجود داشته باشد، در نتیجه این مسئله در تعیین روش کانه آرائی و چگونگی حذف ناخالصی ها تأثیر خواهد داشت. 

خواص فیزیکی سیلیس نیز در همین روش مناسب برای خردایش، دانه بندی پودر سیلیس تولید شده و تعیین موارد مصرف پودر تولید شده تأثیر خواهند داشت. 

سیلیس ( SiO2 ) : این ماده که در اغلب سنگ های طبیعی یافت می شود یکی از مواد اصلی در ساخت سیمان پرتلند است. وقتی سیلیس حرارت داده می شود در ساختمان کریستالی آن یک سری تغییرات به وجود می آید. در کوره سیمان پزی بیش از 1200 درجه سانتیگراد سیلیس با آهک ترکیب می شود و دو کلسیم سیلیکات و سه کلسیم سیلیکات تشکیل می شود. خاک رس معمولی دارای مقادیر زیادی سیلیس است. میزان سیلیس مورد نیاز 17 تا 26 درصد وزن سیمان است که چنانچه نتوان این مقادیر را با استفاده از خاک رس معمولی تامین کرد می توان آن را با استفاده از سایر منابع تامین کرد.


لعاب: سیلیکا ماده تشکیل دهنده شیشه است، برای ساخت انواع شیشه مخصوص سیلیس با موادی از قبیل فلدسپار، نفلین سینیت، سودا و... ترکیب می‌شود.
سرامیک: کوارتز در ساخت انواع مختلف سرامیک و سرویس بهداشتی بکار می‌رود.