السيليكا المدخنة والسيليكا المترسبة: تحليل متعمق للفرق بين الاثنين

هلام السيليكا مادة تستخدم على نطاق واسع في الصناعة والطب والغذاء وغيرها من المجالات. خصائصه الفيزيائية والكيميائية المتنوعة تجعله يلعب دورًا مهمًا في التطبيقات المختلفة. تشمل الأنواع الرئيسية من هلام السيليكا هلام السيليكا المدخن وهلام السيليكا المترسب. سوف تستكشف هذه المقالة الاختلافات بين هذين النوعين من هلام السيليكا بالتفصيل، بما في ذلك طرق التحضير والخصائص الفيزيائية والكيميائية ومجالات التطبيق.

1. طريقة التحضير
هلام السيليكا المدخن
يتم تحضير هلام السيليكا المدخن بطريقة الطور الغازي (المعروف أيضًا باسم الانحلال الحراري أو ترسيب البخار الكيميائي). الخطوات المحددة هي كما يلي:

المواد الخام: مصدر السيليكون عادة هو رابع كلوريد السيليكون (SiCl4) أو السيلان (SiH4).

العملية: في ظل بيئة ذات درجة حرارة عالية، يتفاعل غاز مصدر السيليكون مع الأكسجين أو الأمونيا لإنتاج جزيئات السيليكا، والتي يتم بعد ذلك تبريدها وتجميعها في غاز خامل.

هلام السيليكا المترسب
يتم تحضير هلام السيليكا المترسب بطريقة الترسيب (المعروفة أيضًا بالطريقة الرطبة أو طريقة الطور السائل). الخطوات المحددة هي كما يلي:

المواد الخام: مصدر السيليكون عادة ما يكون محلول سيليكات.

العملية: عن طريق إضافة محلول حمضي أو قلوي، تخضع أيونات السيليكات الموجودة في محلول السيليكات لتفاعل ترسيب لإنتاج هلام السيليكا. يتم ترشيح الراسب وغسله وتجفيفه وتكليسه للحصول على المنتج النهائي.
2. الخصائص الفيزيائية
السيليكا المدخنة
مساحة السطح المحددة: تتمتع السيليكا المدخنة بمساحة سطحية عالية للغاية، عادة ما تتراوح بين 500-1000 متر مربع/جم، أو حتى أعلى.
توزيع حجم المسام: توزيع حجم المسام ضيق، ويتركز بشكل رئيسي في نطاق المسام الصغيرة.
حجم الجسيمات: حجم الجسيمات صغير، عادة نانومتر.
شكل الجسيمات: جسيمات كروية أو شبه كروية.
عجلت السيليكا
مساحة السطح النوعية: مساحة السطح النوعية للسيليكا المترسبة منخفضة، وعادة ما تتراوح بين 100-500 متر مربع/جم.
توزيع حجم المسام: توزيع حجم المسام واسع، بما في ذلك المسام الصغيرة والمسام المتوسطة.
حجم الجسيمات: حجم الجسيمات كبير، عادة ميكرومتر.
شكل الجسيمات: شكل غير منتظم.
3. الخصائص الكيميائية
السيليكا المدخنة
النقاء: بسبب ارتفاع درجة الحرارة وبيئة الغاز الخامل أثناء عملية التحضير، فإن نقاء السيليكا المدخنة مرتفع ومحتوى الشوائب منخفض للغاية.
الاستقرار الكيميائي: يتمتع بثبات كيميائي ممتاز وليس من السهل التفاعل مع المواد الكيميائية الأخرى.
هلام السيليكا المترسب
النقاء: نقاء هلام السيليكا المترسب منخفض نسبيًا وقد يحتوي على شوائب يتم إدخالها أثناء عملية التحضير.
الثبات الكيميائي: الثبات الكيميائي جيد، لكنه ليس بجودة هلام السيليكا المدخن.
4. مجالات التطبيق
هلام السيليكا المدخن
حامل المحفز: نظرًا لمساحة سطحه المحددة العالية وحجم المسام الصغير، يُستخدم جل السيليكا المدخن على نطاق واسع كحامل محفز.
الممتزات: كمادة ماصة عالية الأداء في تنقية الغاز والسوائل.
المواد المتطورة: تستخدم لتحضير المواد الإلكترونية والمواد البصرية المتطورة.
هلام السيليكا المترسب
المجفف: بسبب استرطابيته الجيدة، غالبًا ما يستخدم هلام السيليكا المترسب كمجفف.
الحشو: يستخدم كمادة حشو في المطاط والبلاستيك لتحسين الخواص الميكانيكية للمادة.
المضافات الغذائية: تستخدم كعامل مضاد للتكتل وعامل تحكم في الريولوجيا في صناعة المواد الغذائية.
خاتمة
هناك اختلافات كبيرة بين هلام السيليكا المدخن وهلام السيليكا المترسب من حيث طرق التحضير، الخواص الفيزيائية، الخواص الكيميائية ومجالات التطبيق. يحتل جل السيليكا المدخن مكانة مهمة في التطبيقات المتطورة بفضل مساحة سطحه المحددة العالية ونقائه الممتاز وثباته الكيميائي، بينما يلعب جل السيليكا المترسب دورًا في مجموعة واسعة من التطبيقات بفضل فعاليته من حيث التكلفة وتعدد الاستخدامات. يمكن أن يساعدك فهم الاختلافات بين هذين النوعين من السيليكون في اختيار المادة الأكثر ملاءمة في تطبيقك لتلبية الاحتياجات المحددة.