هلام السيليكا مادة تُستخدم على نطاق واسع في الصناعة والطب والأغذية وغيرها. خصائصه الفيزيائية والكيميائية المتنوعة تجعله يلعب دورًا هامًا في تطبيقات متنوعة. الأنواع الرئيسية من هلام السيليكا هي هلام السيليكا المُبخّر وهلام السيليكا المُترسب. ستتناول هذه المقالة الفروقات بين هذين النوعين من هلام السيليكا بالتفصيل، بما في ذلك طرق تحضيرهما، وخصائصهما الفيزيائية والكيميائية، ومجالات استخدامهما.
1. طريقة التحضير
هلام السيليكا المدخن
يُحضَّر هلام السيليكا المُدخَّن بطريقة الطور الغازي (المعروفة أيضًا بالتحلل الحراري أو الترسيب الكيميائي للبخار). وتتم هذه العملية بالخطوات التالية:
المواد الخام: مصدر السيليكون هو عادة رباعي كلوريد السيليكون (SiCl4) أو السيلان (SiH4).
الطريقة: في بيئة ذات درجة حرارة عالية، يتفاعل غاز مصدر السيليكون مع الأكسجين أو الأمونيا لإنتاج جزيئات السيليكا، والتي يتم تبريدها بعد ذلك وجمعها في غاز خامل.
هلام السيليكا المترسب
يُحضَّر هلام السيليكا المُترسب بطريقة الترسيب (المعروفة أيضًا بالطريقة الرطبة أو طريقة الطور السائل). وتتم هذه العملية بالخطوات التالية:
المواد الخام: مصدر السيليكون عادة هو محلول سيليكات.
العملية: بإضافة محلول حمضي أو قلوي، تخضع أيونات السيليكات في المحلول لتفاعل ترسيب لإنتاج هلام السيليكا. يُرشح الراسب، ويُغسل، ويُجفف، ويُكلس للحصول على المنتج النهائي.
2. الخصائص الفيزيائية
السيليكا المدخنة
المساحة السطحية النوعية: تتمتع السيليكا المدخنة بمساحة سطحية نوعية عالية للغاية، وعادة ما تكون بين 500-1000 متر مربع/جم، أو حتى أعلى.
توزيع حجم المسام: توزيع حجم المسام ضيق، ويتركز بشكل أساسي في نطاق المسام الدقيقة.
حجم الجسيمات: حجم الجسيمات صغير، وعادة ما يكون نانومتر.
شكل الجسيم: جسيمات كروية أو شبه كروية.
السيليكا المترسبة
المساحة السطحية النوعية: المساحة السطحية النوعية للسيليكا المترسبة منخفضة، وعادة ما تكون بين 100-500 م²/جم.
توزيع حجم المسام: توزيع حجم المسام واسع، بما في ذلك المسام الدقيقة والمسام المتوسطة.
حجم الجسيمات: حجم الجسيمات كبير، وعادة ما يكون ميكرومتر.
شكل الجسيم: شكل غير منتظم.
3. الخصائص الكيميائية
السيليكا المدخنة
النقاء: بسبب درجة الحرارة العالية وبيئة الغاز الخامل أثناء عملية التحضير، تكون نقاء السيليكا المدخنة عالية ومحتوى الشوائب منخفض للغاية.
الاستقرار الكيميائي: يتمتع بثبات كيميائي ممتاز ولا يتفاعل بسهولة مع المواد الكيميائية الأخرى.
هلام السيليكا المترسب
النقاء: إن نقاء هلام السيليكا المترسب منخفض نسبيًا وقد يحتوي على شوائب دخلت أثناء عملية التحضير.
الاستقرار الكيميائي: الاستقرار الكيميائي جيد، ولكن ليس بجودة هلام السيليكا المدخن.
4. مجالات التطبيق
هلام السيليكا المدخن
حامل المحفز: نظرًا لمساحته السطحية العالية وحجم المسام الصغير، يتم استخدام هلام السيليكا المدخن على نطاق واسع كحامل محفز.
المواد الماصة: باعتبارها مواد ماصة عالية الأداء في تنقية الغازات والسوائل.
المواد عالية الجودة: تستخدم في تحضير المواد الإلكترونية والمواد البصرية عالية الجودة.
هلام السيليكا المترسب
المجفف: بسبب قدرته الجيدة على امتصاص الرطوبة، غالبًا ما يتم استخدام هلام السيليكا المترسب كمجفف.
الحشو: يستخدم كحشو في المطاط والبلاستيك لتحسين الخصائص الميكانيكية للمادة.
المواد المضافة للأغذية: تستخدم كعامل مضاد للتكتل وعامل للتحكم في الرومولوجيا في صناعة الأغذية.
خاتمة
هناك اختلافات جوهرية بين هلام السيليكا المُبخّر وهلام السيليكا المُترسب من حيث طرق التحضير والخصائص الفيزيائية والكيميائية ومجالات الاستخدام. يحتل هلام السيليكا المُبخّر مكانة مهمة في التطبيقات المتطورة بفضل مساحته السطحية النوعية العالية ونقائه الممتاز واستقراره الكيميائي، بينما يلعب هلام السيليكا المُترسب دورًا في مجموعة واسعة من التطبيقات بفضل فعاليته من حيث التكلفة وتعدد استخداماته. إن فهم الاختلافات بين هذين النوعين من السيليكون يُساعدك على اختيار المادة الأنسب لتطبيقك لتلبية احتياجاتك الخاصة.
وقت النشر: ٧ ديسمبر ٢٠٢٤