SiO₂, SiO2   Silicon Dioxide, Silica   실리카, 이산화 실리콘, 이산화 규소, 산화 규소

1. 실리카(Silica) 또는 산화 규소 또는 규소 산화물

  ㅇ 규소 (Silicon, Si)의 산화물 
     - 즉, 산화 규소를 실리카라고 부름

  ㅇ 대표적인 규소 화합물 임

  ㅇ 실리카(산화 규소)의 실험식 : SiO2


2. 실리카의 자연 상태

  ㅇ 자연 상태로는 암석(규산염 광물),자갈,모래 등에서 찾아볼 수 있음
     - 천연으로 존재하는 각종 규산염 속의 성분 임

  ※ 통상, 그 크기에 따라, 
     - 규암(硅巖), 규석(硅石), 규사(硅砂) 로 구분


3. 실리카의 구조

  ㅇ [SiO4]4- 사면체의 꼭지점에 있는 산소 이온이 인접한 사면체(Tetrahedron)에 의해
     모두 공유되는 3차원 망상의 결정 구조
     - 사면체의 반복적이고 규칙적인 배열을 이룸
       

  ㅇ Si–O 결합은, 극성 공유결합으로, 이온결합성과 공유결합성이 각각 약 50% 혼재


4. 실리카의 구분

  ㅇ 결정질 실리카 : 석영,수정 등 양질의 이산화규소
     - 고체 전체에 걸쳐 균일하고 반복적인 질서 있음. 비교적 밀도가 큼. 밀도 약 2.65 g/㎤.

  ㅇ 비정질 실리카 : 실리콘 산화막, 유리 등 
     - 장범위규칙에서 질서가 없음. 부피 큼. 비교적 밀도가 낮음. 밀도 약 2.19 g/㎤.


5. 실리카의 특징

  ㅇ 용융점 매우 높음 (1710℃ 정도)
     - 결정질 실리카를 융해하여 유리 또는 광섬유,집적회로 등의 원료가 됨

  ㅇ 경도 높음 (모스 경도 7 정도)

  ㅇ 화학적 안정성 및 내화성

  ㅇ 산업 원료 출토
     - 스칸디나비아 반도에서 출토되는 고순도 실리카 모래(규사)가 주로 활용됨
     - 석영 실리카의 매장량은 브라질이 가장 큼


6. 실리카의 응용 

  ㅇ (전자 재료)  :  실리콘 결정 (Silicon)
     - 제조 흐름
        . 실리카를 코크스(탄소)로 고온 환원, 금속 규소(Si)를 얻고, 이를 고 순도로 정제하여 제조
        . SiO2 + 2C → Si + 2CO
     - 재료 형태
        . 주로, 순도를 높힌 결정질 형태로 쓰임 ☞ 단결정 성장, 다결정 실리콘 참조
     - 주요 장점
        . (SiO2 산화막의) 작은 유전율(약 3.9) 및 우수한 절연 특성
     - 주요 용도 
        . 실리콘 산화막 (Oxide Layer)
           .. 반도체 기판 위 게이트 산화막 절연체로써 많이 사용 (고 순도, 전기적으로 중성)
        . 커패시터의 유전체
        . 금속 배선 층 간의 전기적인 절연
        . 소자 간 격리 등

  ㅇ (산업 재료)  :  실리콘 수지 (Silicone Resin)
     - 제조 흐름
        . 실리카(SiO2) → 금속 규소(Si) → 유기 규소 화합물 → 실리콘 수지
           .. 실리카를 직접 사용하는 것이 아니라,
           .. 먼저 실리카 → 금속 규소(Si)를 만든 후,
           .. 이를 염화메틸 등과 반응시켜 유기 규소 화합물(실란)을 만들고,
           .. 가수분해,축합 반응을 거쳐 실리콘 수지를 제조
     - 재료 형태
        . 규소(Si),산소(O) 원자들이 교대로 길게 결합(중합,Si–O)된 고분자
     - 주요 장점
        . 내열성,내후성,전기절연성이 우수한 합성수지
     - 주요 용도
        . 창문 틈 등을 메우는 실란트, 방수 재료, 오일, 인체 보형물 등