silicastructuren

Silicastructuren verwijzen naar de ordening van silicium- en zuurstofatomen in silica- en silicate-materialen. In de meeste silicates bevindt elk siliciumatoom zich in een SiO4-tetraëder. Deze tetraëders kunnen onderling verbonden worden via gemeenschappelijke zuurstofatomen, waardoor siloxaanbruggen ontstaan en uitgebreide netwerken vormen. De mate van connectiviteit bepaalt de eigenschappen van het materiaal, zoals sterkte, dichtheid en chemische stabiliteit.

Er bestaan kristallijne en amorfe silicastructuren. Kristallijne silicastructuren hebben lange-range orde; de bekendste vorm is kwarts (α-kwarts), met polymorfen cristobaliet en tridymiet bij hogere temperaturen. Amorf silica heeft geen lange-range orde en verschijnt als glasachtig silica. Voorbeelden zijn silica dat is geproduceerd door smelten van zand (glasachtig silica) en precipitated silica, vaak kolloïdaal genoemd; deze amorfe vormen hebben vaak lagere dichtheid en andere optische eigenschappen dan kristallen.

Silicates kunnen worden ingedeeld naar de connectiviteit van de SiO4-tetraëders: onafhankelijke tetraëders (nesosilicates); ketenachtige structuren (inosilicates); lagen (phyllosilicates); en drie-dimensionale raamwerken (tectosilicates). Kwarts behoort tot tectosilicates. Silicagels, kolloïdaal silica en precipitated silica zijn voorbeelden van amorfe netwerken met belangrijke toepassingen in glas-, keramiek- en katalyseprocessen.

Toepassingen en voorkomen: silica komt natuurlijk voor als kwarts in zand en gesteente. Industriële silica-materialen worden geproduceerd uit zand of via chemische routes en worden gebruikt in glasproductie, keramiek, adsorptie en katalyse. Zeolieten zijn een speciale groep aluminosilicaat-ramenwerken met poriën, belangrijk voor scheiding en katalyse.