silice

Dioxyde de silicium (souvent aussi :dioxyde de silicium ) est le terme collectif désignant les composés chimiques de formule moléculaire SiO₂ . En allemand, le terme acide silicique est également utilisé à tort pour le dioxyde de silicium, bien que le dioxyde de silicium ne soit que l'anhydride de l'acide ortho-silicique Si(OH)₄ ou H₄ SiO₄ est formé à partir de dioxyde de silicium par l'addition de deux molécules d'eau.

Le dioxyde de silicium est le composant principal de tous les types de verre.

Minéralogie et Occurrence

SiO₂ non cristallin (amorphe) se produit naturellement sous une forme largement pure - également dans les verres volcaniques et les tektites - qui sont très inhomogènes et non uniformes dans leur composition :

• biogénique :squelettes de radiolaires, de diatomées et d'éponges en opale, solidifiés diagénétiquement en roche, par exemple en ardoise
• Geyserite :produits frittés amorphes provenant de sources chaudes
• Tachylite :verre volcanique de composition basaltique, qui en plus de SiO₂ plus grandes teneurs en FeO, MgO, CaO et Al₂ O₃ contient
• Obsidienne :verre volcanique de composition granitique
• Tektite :verres de roche formés par la fonte des roches à la suite d'impacts de météorites
• Lechatelierite :SiO naturel pur₂ -Verre comme par ex. B. se produit dans les tektites ou se produit dans le sable de quartz lorsque la foudre frappe (fulgurite)
• Opale
• SiO₂ -Fusion :à des températures supérieures à 1727 °C (à 1 bar)

Contrairement au SiO₂ amorphe les formes cristallines n'ont qu'une très faible tolérance aux impuretés. Ils ne diffèrent que par leur structure.

• Moganite (calcédoine) :
• Quartz α (quartz profond) :conditions de formation :température T <573 °C, pression p <20 kbar
• β-quartz (quartz élevé) :573 °C
• Tridymite :867 °C <1 470 °C, p <5 kbar
• Cristobalite :1 470 °C <1 727 °C
• Coésite :20 kbar
• Stishovite :75 kbar

Le dioxyde de silicium fait partie des silicates tels que par ex. B. feldspath, minéraux argileux ou sous forme libre comme le quartz, le composant principal de la croûte terrestre et donc aussi le composé de silicium le plus courant.

Propriétés chimiques

L'eau et les acides sont capables de SiO₂ pratiquement insoluble, à l'exception de l'acide fluorhydrique (HF), à partir duquel il se forme avec formation de tétrafluorure de silicium gazeux (SiF₄ ) est attaqué. L'alcali fond et - dans une moindre mesure - les solutions alcalines aqueuses dissolvent également le dioxyde de silicium particulièrement amorphe.

Ingénierie Fabrication

SiO synthétique₂ , qui est principalement amorphe, est produit en grande quantité dans divers procédés industriels.

La production à grande échelle de SiO₂ synthétique se fait principalement via des processus de précipitation à partir de verre soluble, qui peut être obtenu en digérant du sable de quartz avec du carbonate de sodium ou du carbonate de potassium. SiO₂ produit de cette façon sont appelées silices précipitées ou gels de silice, selon les conditions du procédé. Une autre variante de fabrication importante est la production de SiO₂ dit pyrogène dans une flamme oxhydrique, à partir de chlorosilanes liquides tels que le tétrachlorure de silicium (SiCl₄ ). Les principaux fabricants de silice synthétique sont Degussa, Wacker-Chemie, Rhodia, Grace et autres.

Application technique

SiO synthétique₂ joue un rôle majeur dans la vie quotidienne, généralement inaperçu. Il est tout aussi important dans les peintures et les vernis, les plastiques et les adhésifs que dans les processus de fabrication modernes de la technologie des semi-conducteurs ou comme pigment dans les revêtements de papier à jet d'encre. En tant que substance non toxique, il se trouve dans les articles pharmaceutiques ainsi que dans les produits cosmétiques, est utilisé dans les procédés alimentaires (par exemple, la clarification de la bière) et comme aide au nettoyage dans les dentifrices. En termes de volume, les principales applications incluent l'utilisation comme charge pour les matières plastiques et les composés d'étanchéité, en particulier dans les articles en caoutchouc. Les pneus de voiture modernes bénéficient d'un renforcement avec un SiO₂ spécial système, permettant d'économiser environ 5 % de carburant par rapport aux composés de caoutchouc traditionnels remplis uniquement de suie, tout en améliorant les performances de sécurité.

En termes de volume, le dioxyde de silicium est bien entendu de la plus haute importance sous forme de verre. Il est le plus souvent mélangé à des substances telles que l'oxyde d'aluminium, l'oxyde borique, l'oxyde de calcium et l'oxyde de sodium pour abaisser la température de fusion, faciliter le traitement ou améliorer les propriétés du produit final. Le dioxyde de silicium pur est un verre de quartz difficile à fondre, mais particulièrement robuste.

Le verre de quartz est utilisé en optique sous forme de lentilles, de prismes, etc. Dans la technologie des microsystèmes ou la nanotechnologie, il est également souvent utilisé comme support de masque, comme oxyde de grille dans les MOSFET et comme couche isolante dans les CI (circuits intégrés). Le verre de quartz est utilisé comme verre d'instrument dans les laboratoires de chimie chaque fois qu'une résistance particulièrement élevée aux changements de température, aux produits chimiques ou à la perméabilité aux UV est requise. Le verre borosilicaté, qui est également relativement résistant, est généralement utilisé en laboratoire.

Devient également SiO₂ de plus en plus utilisé dans l'industrie alimentaire. C'est ainsi que vous le trouvez, par ex. B. dans les épices et les mélanges d'épices (généralement des mélanges de paprika).

Une autre utilisation possible du dioxyde de silicium est la pyrotechnie, où il est utilisé par ex. B. pour produire des gels ignifuges. Ou comme moyen de lutte contre le charançon du grain (qui creuse le grain, génère de la chaleur et favorise ainsi l'infestation de moisissures (etc.)).

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