سیلیس کوارتز چیست؟

سیلیس کوارتز که با نام دی اکسید سیلیکون (SiO2) نیز شناخته می‌شود، یک ترکیب شیمیایی است که از سیلیسیم و اکسیژن تشکیل شده است. معمولاً در طبیعت به صورت کوارتز یافت می‌شود که بیش از 10 درصد از پوسته زمین را تشکیل می‌دهد. کوارتز تنها چند شکلی از سیلیس است که در سطح زمین پایدار است.

خواص سیلیس کوارتز

سیلیس کوارتز به فراوانی یافت می‌شود و یکی از اجزای اصلی ماسه در بسیاری از نقاط جهان است. تمام اشکال سیلیس سفید یا بی رنگ هستند، اگرچه نمونه‌های ناخالص را می‌توان رنگی کرد. کوارتز سیلیکا از نظر خواص سخت است و نقطه ذوب بالایی دارد و در مقابل دماهای بالا مقاوم است. همچنین به دلیل خاصیت انتشار نور و جذب طبیعی آن شناخته شده است که آن را در لوازم آرایشی مفید می‌کند.

سیلیس کوارتز چه تفاوتی با سایر اشکال سیلیس دارد؟

سیلیکا کوارتز، که به شکل یک ساختار کریستالی مهندسی شده است به دلیل شفافیت و دوام آن ارزشمند است و معمولاً در تولید جواهرات و لوازم الکترونیکی استفاده می‌شود.

سیلیکا کوارتز با سایر اشکال سیلیس از چند جهت متفاوت است:

1- فرمول شیمیایی

سیلیکا کوارتز دارای فرمول شیمیایی مشابه سایر اشکال سیلیس است که SiO2 است. با این حال، نحوه ساختار آن در طبیعت می‌تواند متفاوت باشد. به عنوان مثال، کوارتز شکلی از سیلیس است که به شکل یک ساختار کریستالی مهندسی شده است.

2- رنگ

سیلیس کوارتز معمولاً بی رنگ یا سفید است، در حالی که سایر اشکال سیلیس را می‌توان رنگی کرد.

3- سختی و شفافیت

سیلیس و کوارتز هر دو دارای سختی 7 در مقیاس Mohs هستند. با این حال، کوارتز شفاف تا مات است، در حالی که سیلیس شفاف تا نیمه شفاف است.

4- ساختار

کوارتز دارای ساختار کریستالی است، در حالی که سایر اشکال سیلیس می‌توانند ساختارهای متفاوتی داشته باشند. به عنوان مثال، سیلیس آمورف دارای ساختار تصادفی است که با SiO2 کریستالی نه تنها از نظر فیزیکی بلکه از نظر خواص سم شناسی آن نیز متفاوت است.

5- کاربرد

سیلیکا کوارتز به دلیل شفافیت و دوام معمولاً در صنایعی مانند جواهرات سازی و الکترونیک استفاده می‌شود. سایر اشکال سیلیس به دلیل خواص منحصر به فرد خود در صنایع مختلف مانند ساختمان سازی، الکترونیک و داروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

6- ایمنی

سیلیس کوارتز می‌تواند برای افرادی که با محصولات حاوی سیلیس کریستالی پودری کار می‌کنند یک خطر شغلی باشد. سیلیس آمورف، مانند سیلیس دود، ممکن است در برخی موارد باعث آسیب غیرقابل برگشت ریه شود، اما با ایجاد سیلیکوزیس مرتبط نیست.

در نتیجه، در حالی که سیلیس کوارتز یک شکل خاص از سیلیس با خواص منحصر به فرد است، ویژگی‌های بسیاری را با سایر اشکال سیلیس به اشتراک می‌گذارد. درک تفاوت بین این اشکال برای صنایع مختلف از جمله ساخت و ساز، تولید و زمین شناسی مهم است.

کاربرد کوارتز سیلیس چیست؟

در اینجا برخی از کاربردهای کلیدی کوارتز سیلیس آورده شده است:

• ساخت و ساز

سیلیس کوارتز در صنعت ساختمان سازی به ویژه در تولید بتن استفاده می‌شود. نقطه ذوب بالا آن را قادر می‌سازد تا در کاربردهایی مانند ریخته گری آهن مورد استفاده قرار گیرد.

• الکترونیک

سیلیس کوارتز به دلیل خواص پیزوالکتریک در صنایع الکترونیک استفاده می‌شود. با اعمال تنش مکانیکی، پتانسیل الکتریکی ایجاد می‌کند، که آن را در محصولات الکترونیکی مانند پیکاپ‌های گرامافون و نوسان‌گرهای کریستالی مفید می‌سازد.

• کاربردهای غذایی، آرایشی و بهداشتی و دارویی

کوارتز سیلیس یک افزودنی رایج در تولید مواد غذایی است. این ماده عمدتاً به عنوان یک عامل جریان یا ضد جوش در غذاهای پودری مانند ادویه جات و خامه قهوه غیر لبنی یا پودرهایی برای تبدیل شدن به قرص‌های دارویی استفاده می‌شود. در لوازم آرایشی، سیلیس به دلیل خاصیت انتشار نور و جذب طبیعی مفید است.

• شیشه سازی

کوارتز سیلیس در صنعت شیشه سازی استفاده می‌شود. ماسه کوارتز در تولید شیشه ظرف، شیشه صفحه تخت، شیشه تخصصی و فایبرگلاس استفاده می‌شود.

• ساینده

سختی بالای کوارتز آن را به یک ماده ساینده عالی تبدیل می‌کند. ماسه‌های کوارتز و ماسه سیلیس ریز آسیاب شده برای ماسه بلاست، پاک کننده‌های تمیز کننده، فیلترهای آسیاب و شن برای سنباده زدن و اره کردن استفاده می‌شود.

• صنعت نفت

ماسه کوارتز مقاومت بالایی در برابر خرد شدن دارد. در صنعت نفت، دوغاب‌های شن و ماسه تحت فشارهای بسیار بالا در چاه‌های نفت و گاز در فرآیندی به نام شکست هیدرولیکی به پایین فرو می‌روند. این فشار بالا سنگ‌های مخزن را می‌شکند و دوغاب شنی به شکستگی‌ها تزریق می‌شود.

• سنگ‌های قیمتی

کوارتز اغلب در جواهرات یا به عنوان یک سنگ قیمتی استفاده می‌شود. درخشندگی و رنگ آن باعث شده است که در ساخت شیشه مفید باشد.

• استخراج DNA و RNA

سیلیس در استخراج DNA و RNA به دلیل توانایی آن در اتصال به اسیدهای نوکلئیک تحت حضور چائوتروپ‌ها استفاده می‌شود.

این کاربردها تطبیق پذیری کوارتز سیلیس و طیف گسترده‌ای از کاربردهای آن در صنایع مختلف را برجسته می‌کند.

چگونه از کوارتز سیلیس در تولید بتن استفاده می‌شود؟

در زمینه بتن، کوارتز سیلیسی به عنوان چسب در مخلوط استفاده می‌شود. بایندر که به عنوان چسب پوزولانی نیز شناخته می‌شود، ماده‌ای است که به چسباندن سنگدانه‌ها (ذرات کوچک سنگ، ماسه یا مواد دیگر) به یکدیگر و به آب موجود در بتن کمک می‌کند. چسب همچنین به استحکام و دوام بتن کمک می‌کند.

فرآیند استفاده از کوارتز سیلیس در تولید بتن شامل مراحل زیر است:

1- اختلاط

اولین مرحله در تولید بتن مخلوط کردن سنگدانه با آب است. این کار معمولاً در میکسر بتن انجام می‌شود.

2- افزودن کوارتز سیلیکا

سپس کوارتز به مخلوط اضافه می‌شود. مقدار کوارتز سیلیسی مورد استفاده می‌تواند متفاوت باشد، اما معمولاً در محدوده 2-4٪ از حجم کل مخلوط بتن است.

3- محل قرارگیری

مخلوط بتن سپس در قالبی قرار می‌گیرد که ساختاری قالب مانند است که به بتن شکل نهایی خود را می‌دهد. پس از سفت شدن بتن می‌توان قالب را جدا کرد.

4- عمل آوری

پس از قرار دادن بتن و برداشتن قالب، به بتن اجازه داده می‌شود تا عمل آوری شود. این فرآیندی است که بسته به نوع بتن و شرایط محیطی چند روز تا هفته طول می‌کشد. در این مدت، آب موجود در بتن تبخیر می‌شود و ساختاری سخت و بادوام از خود به جای می‌گذارد.

استفاده از این ماده در تولید بتن نه تنها استحکام و دوام بتن را افزایش می‌دهد، بلکه به کنترل سرعت عمل آوری کمک می‌کند، که می‌تواند در کاربردهای خاص حیاتی باشد. به عنوان مثال، در تولید بتن پیش ساخته، استفاده از کوارتز سیلیسی می‌تواند کمک کند تا اطمینان حاصل شود که بتن قبل از خارج شدن از قالب به سطح مقاومت صحیح می‌رسد.

توجه به این نکته ضروری است که در حالی که کوارتز سیلیسی جزء ارزشمند بتن است، باید با دقت از آن استفاده کرد. مقادیر بیش از حد آن می‌تواند منجر به مشکلاتی مانند تشکیل سیلیکاژل شود که می‌تواند باعث ضعیف شدن بتن و ایجاد ترک شود. بنابراین مقدار سیلیس کوارتز مصرفی باید به دقت کنترل شود.

ویژگی‌های کوارتز سیلیس چیست؟

کوارتز سیلیکا، یک ماده معدنی سخت و کریستالی با چندین ویژگی متمایز است:

ترکیب شیمیایی

کوارتز از سیلیکون و اکسیژن تشکیل شده است. اتم‌ها در یک چارچوب پیوسته از چهار وجهی سیلیکون-اکسیژن SiO4 به هم متصل می‌شوند و هر اکسیژن بین دو چهار وجهی به اشتراک گذاشته می‌شود و یک فرمول شیمیایی کلی از SiO2 می‌دهد.

خواص فیزیکی

کوارتز سخت است و نقطه ذوب بالایی دارد. دارای وزن مخصوص 2.651 و سختی آن 7 در مقیاس Mohs است. کوارتز از طریق رنگ‌های مختلف (صورتی، نارنجی، بنفش، قهوه‌ای تیره) تا سیاه بی رنگ است. درخشندگی زجاجیه دارد و رگه آن سفید است. کوارتز شفاف تا تقریباً مات است.

ساختار کریستالی

کوارتز دارای ساختار کریستالی شش ضلعی است و می‌تواند آلفا کوارتز یا بتا کوارتز باشد. آلفا کوارتز دارای تقارن ذوزنقه‌ای مثلثی است، در حالی که بتا کوارتز دارای تقارن ذوزنقه‌ای شش ضلعی است.

خواص نوری

کوارتز دارای ضریب شکست 1.543-1.545 و انکسار دوگانه 0.009+ (فاصله BG) است. پلئوکریسم را نشان نمی‌دهد.

نقطه ذوب و حلالیت

کوارتز دارای نقطه ذوب 1670 درجه سانتیگراد (β تری دیمیت) است. 1713 درجه سانتیگراد (β کریستوبالیت). در دما و فشار استاندارد (STP) نامحلول است. 1 ppm جرم در 400 درجه سانتیگراد و 500 پوند در اینچ تا 2600 ppm جرم در 500 درجه سانتیگراد و 1500 پوند در اینچ.

سخن پایانی

این ویژگی‌ها کوارتز را به یک ماده با ارزش در طیف گسترده‌ای از کاربردها تبدیل می‌کند. جهت تهیه سیلیس می‌توانید پس از دریافت راهنمایی و مشاوره از کارشناسان نوین سیلیس، خرید خود را ثبت کنید.