التركيب الكيميائي
أولاً، نحتاج إلى توضيح أن الكربون الأسود الأبيض وثاني أكسيد السيليكون لهما نفس التركيب الكيميائي، وصيغتهما الكيميائية هي SiO₂. الكربون الأسود الأبيض هو في الواقع شكل محدد من السيليكا، ويمكن تمثيل تركيبه بـ SiO₂ · nH₂O، حيث يوجد nH₂O على شكل مجموعات هيدروكسيل سطحية.
المظهر والخصائص
يختلف الكربون الأسود الأبيض عن السيليكا من حيث المظهر والخصائص. فالسيليكا مسحوق أبيض غير متبلور، غير سام، عديم الرائحة، ولا يسبب التلوث. أما بنيته المجهرية فهي كروية، متكتلة، وشبكية، وغير قابلة للذوبان في الماء. في المقابل، يظهر الكربون الأسود الأبيض على شكل مسحوق أبيض، حبيبي أو غير منتظم الشكل، قابل للذوبان في الصودا الكاوية وحمض الهيدروفلوريك، وغير قابل للذوبان في الماء والمذيبات والأحماض (باستثناء حمض الهيدروفلوريك). ويتميز بمقاومته العالية للحرارة، وعدم قابليته للاشتعال، وانعدام رائحته، وعزله الكهربائي الجيد.
مجال التطبيق
من حيث التطبيقات، يتميز كل من الكربون الأسود الأبيض والسيليكا بخصائص فريدة. يُعد ثاني أكسيد السيليكون مادة خام أساسية تُستخدم على نطاق واسع في صناعة الزجاج، وزجاج الكوارتز، وسيليكات الصوديوم، والألياف البصرية، ومكونات هامة في الصناعات الإلكترونية، والأجهزة البصرية، والحرف اليدوية، والمواد المقاومة للحرارة. أما الكربون الأسود الأبيض، فيُستخدم على نطاق واسع في منتجات المطاط، والمواد الكيميائية الزراعية، والمنتجات الكيميائية اليومية، والبلاستيك، والطلاءات، ومركبات الراتنج، وحشوات الورق. بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم الكربون الأسود الأبيض على نطاق واسع كبديل للكربون الأسود في منتجات المطاط.
طريقة التحضير
من حيث طرق التحضير، يختلف كل من الكربون الأسود الأبيض والسيليكا. يمكن تحضير الكربون الأسود الأبيض عن طريق الترسيب أو عن طريق الطور الغازي، وتؤدي طرق التحضير المختلفة إلى منتجين مختلفين لهما نفس الصيغة الجزيئية.
خصائص الأداء
من حيث خصائص الأداء، توجد اختلافات بين الكربون الأسود الأبيض والسيليكا. فالكربون الأسود الأبيض مادة مسامية، ذات بنية مجهرية وتجمعات مشابهة للكربون الأسود. أما السيليكا النانوية، فهي مادة بيضاء غير عضوية وغير معدنية، غير سامة، عديمة الرائحة، وخالية من التلوث، ذات حجم جسيمات صغير (0-100 نانومتر) ومساحة سطحية كبيرة. تتميز بخصائص انعكاس قوية للغاية للأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء والضوء المرئي. يؤدي تأثير الحجم وتأثير النفق الكمي في السيليكا النانوية إلى تأثير ترشيح، مما يُشكل بنية شبكية مكانية مع المركبات الجزيئية العضوية، ويُحسّن بشكل كبير من القوة الميكانيكية والمتانة ومقاومة التآكل والتقادم للمواد البوليمرية.
باختصار، على الرغم من أن الكربون الأسود الأبيض والسيليكا لهما نفس التركيب الكيميائي، إلا أنهما يختلفان في المظهر والخصائص ومجالات التطبيق وطرق التحضير.