Różnica między krzemem a krzemionką
Główna różnica – krzem vs krzemionka
Krzem i krzemionka to dwa terminy często używane w chemii nieorganicznej. Krzem jest drugim najbardziej obficie występującym pierwiastkiem na ziemi, drugim po tlenie. Dlatego bardzo ważne jest, aby znać różnicę między krzemem a krzemionką. Główna różnica między krzemem a krzemionką polega na tym, że krzem jest pierwiastkiem, podczas gdy krzemionka jest związkiem.
Kluczowe poruszane zagadnienia
1. Co to jest krzem
– definicja, właściwości, zastosowania
2. Co to jest krzemionka
– definicja, właściwości, zastosowania
3. Jaka jest różnica między krzemem a krzemionką
– porównanie kluczowych różnic
Kluczowe pojęcia: Chemia Nieorganiczna, Tlen, Polimorfy, Kwarc, Półprzewodnik, Krzemionka, Krzem, Silikony
Czym jest krzem
Krzem jest pierwiastkiem występującym obficie w skorupie ziemskiej. W układzie okresowym, krzem jest członkiem grupy 14 i jest sklasyfikowany jako półmetal lub metaloid. Dzieje się tak dlatego, że krzem wykazuje pewne właściwości zarówno metali, jak i niemetali.
Liczba atomowa krzemu wynosi 14, a krzem jest umieszczony w bloku p. Konfiguracja elektronowa krzemu to 3s23p2. Ponieważ istnieją tylko dwa elektrony w p orbitali krzemu, może zapewnić miejsce dla czterech więcej elektronów przychodzących. W związku z tym, krzem może tworzyć maksymalnie cztery wiązania kowalencyjne. Temperatura topnienia krzemu wynosi około 14140C. Krzem ma trzy stabilne izotopy; 28Si, 29Si i 30Si.
Rysunek 1: Metaloid krzem
Krzem jest półprzewodnikiem. Ma tak wiele ważnych zastosowań w przemyśle elektronicznym, ponieważ jest dobrym przewodnikiem elektryczności. Krzem jest również wykorzystywany w syntezie polimerów zwanych silikonami. Krzem nie występuje w przyrodzie jako wolny pierwiastek. Zawsze występuje jako minerał w połączeniu z innymi elementami.
Co to jest krzemionka
Krzemionka jest związkiem zbudowanym z atomów krzemu i tlenu. Krzemionka to nazwa nadana dwutlenkowi krzemu. Wzór molekularny krzemionki to SiO2. Krzemionka składa się więc z dwóch najbardziej rozpowszechnionych na Ziemi pierwiastków. Krzemionka występuje w przyrodzie jako kwarc. Krzemionka jest również głównym składnikiem piasku.
Pod normalną temperaturą i ciśnieniem krzemionka jest ciałem stałym. Czysta krzemionka jest bezbarwnym związkiem krystalicznym o wysokiej temperaturze topnienia. Temperatura topnienia krzemionki wynosi około 1713oC. Masa molowa krzemionki wynosi około 60 g/mol. Krzemionkę uzyskuje się głównie w wyniku wydobycia kwarcu.
Chociaż krzemionka nazywana jest dwutlenkiem krzemu, struktura krystaliczna krzemionki pokazuje, że atom krzemu jest otoczony przez cztery atomy tlenu połączone pojedynczymi wiązaniami kowalencyjnymi. Dzieje się tak, ponieważ taka tetraedryczna struktura jest bardziej stabilna.
Struktura krzemionki jest stabilna, ale jest atakowana przez kwas fluorowodorowy (HF) tworząc kwas heksafluorokrzemianowy. Reakcja ta jest przedstawiona poniżej.
SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O
Krzemionka jest używana do produkcji szkła. Kulki krzemionkowe są również stosowane w chromatografii.
Rysunek 2: Kulki krzemionkowe
Krzemionka występuje w wielu formach krystalicznych. Formy te nazywane są polimorfami. Przykłady tych polimorfów obejmują α-kwarc, β-kwarc, coesit, itd.
Różnica między krzemem a krzemionką
Definicja
Krzem: Krzem jest pierwiastkiem występującym w skorupie ziemskiej.
Krzemionka: Krzemionka jest związkiem zbudowanym z atomów krzemu i tlenu.
Kompozycja
Krzem: Krzem jest pojedynczym pierwiastkiem.
Krzemionka: Krzemionka składa się z atomów krzemu i tlenu.
Punkt topnienia
Krzem: Temperatura topnienia krzemu wynosi około 14140C.
Krzemionka: Temperatura topnienia krzemionki wynosi około 17130C.
Przewodnictwo elektryczne
Krzem: Krzem jest półprzewodnikiem, który może przewodzić prąd elektryczny.
Krzemionka: Krzemionka nie jest zdolna do przewodzenia prądu elektrycznego.
Występowanie
Krzem: Krzem nie występuje samodzielnie w przyrodzie.
Krzemionka: Krzemionka może występować jako czysty związek.
Struktura krystaliczna
Krzem: Struktura krystaliczna krzemu jest krucha.
Krzemionka: Struktura krystaliczna krzemionki jest bardzo twarda.
Wniosek
Zarówno krzem jak i krzemionka zawierają atomy krzemu. Jednak krzemionka różni się od krzemu strukturą i właściwościami. Główną różnicą pomiędzy krzemem a krzemionką jest to, że krzem jest pierwiastkiem, podczas gdy krzemionka jest związkiem.
1. „Chemistry of Silicon (Z=14).” Chemistry LibreTexts. Libretexts, 20 czerwca 2017. Web. Available here. A30 czerwca 2017.
2. „Silica.” Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., n.d. Web. Available here. 30 June 2017.
Image Courtesy:
1. „SiliconCroda” By Enricoros at English Wikipedia – (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. „Zirconia-silica-beads-05mm-03” By Lilly_M – Own work (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
