Oxid křemičitý

Oxid křemičitý
Ilustrační obrázek článku Silica
Identifikace
Název IUPAC oxid křemičitý
N O CAS amorfní oxid křemičitý 7631-86-9
kondenzovaný 60676-86-0
křemen 14808-60-7

1343-98-2

Ne o EC amorfní oxid křemičitý 262-373-8;
231-545-4
PubChem 24261
ÚSMĚVY O = [Si] = O
PubChem , 3D pohled
InChI InChI: 3D pohled
InChI = 1 / O2Si / c1-3-2
Vzhled bílý prášek
Chemické vlastnosti
Hrubý vzorec O 2 SiSiO 2
Molární hmotnost 60,0843 ± 0,0009  g / mol
O 53,26%, Si 46,74%,
Fyzikální vlastnosti
T. fúze 1713  ° C
T ° vroucí 2700  ° C
Rozpustnost 0,14  g · L -1 (voda)
Objemová hmotnost 2,2  g · cm -3 pevné látky
Opatření
WHMIS
Amorfní oxid křemičitý: nekontrolovaný

produktTento produkt není kontrolován podle klasifikačních kritérií WHMIS.
Srážený oxid křemičitý: nekontrolovaný

produktTento produkt není kontrolován podle klasifikačních kritérií WHMIS.

Zveřejnění na 1,0% podle seznamu zveřejněných složek
Poznámka: Chemická identita a koncentrace této složky musí být uvedena na bezpečnostním listu, pokud je přítomna v koncentraci rovné nebo vyšší než 1,0% v kontrole produktu.
Tavený oxid křemičitý: Nekontrolovaný

produktTento produkt není kontrolován podle klasifikačních kritérií WHMIS.

Zveřejnění na 1,0% podle seznamu zveřejněných složek
Poznámka: Chemická identita a koncentrace této složky musí být uvedena na bezpečnostním listu, pokud je přítomna v koncentraci rovné nebo vyšší než 1,0% v kontrole produktu.
Směrnice 67/548 / EHS
Světy  :
S22  : Nevdechujte prach.

S-věty  :  22,
Klasifikace IARC
Skupina 1: Karcinogenní pro člověka (Vdechovaný krystalický oxid křemičitý ve formě křemene nebo cristobalitu z pracovního zdroje) Skupina 3: Nezařaditelné z hlediska jeho karcinogenity pro člověka (amorfní oxid křemičitý)
Jednotky SI a STP, pokud není uvedeno jinak.

Oxid křemičitý je přirozená forma oxidu křemičitého (SiO 2 ), který vstupuje do složení mnoho minerálních látek .

Oxid křemičitý existuje ve volném stavu v různých krystalických nebo amorfních formách a kombinuje se s jinými oxidy ( Al 2 O 3, Fe O, Mg O, Ca O, Na 2 O, K 2 O,  Atd. ) v silikátech .

Křemičitany jsou hlavní složkou zemského pláště a kůry . Volný oxid křemičitý je také v přírodě velmi bohatý, a to ve formě křemene , chalcedonu a křemeliny . Oxid křemičitý představuje 60,6% hmotnosti kontinentální zemské kůry. Po kyslíku je křemík nejhojnějším prvkem v litosféře (27% hmotnostních).

Nad určitými prahovými hodnotami je vdechování všech forem prachu , nanočástic , jemných částic oxidu křemičitého nebezpečné. Je to zejména příčina silikózy a několika dalších onemocnění (včetně autoimunitních ). V Evropské unii směrnice (EU) 2017/2398 klasifikuje křemičitý prach jako karcinogen v roce 2017 , přičemž reviduje limitní hodnoty expozice (ELV) pro karcinogeny nebo mutageny, aby tyto expozice byly přísnější. Musí být postupně uplatňovány všemi členskými státy Evropské unie .

Vlastnosti

Čistý oxid křemičitý je tvrdý minerál. V přírodě existuje v různých formách:

Čistý, je průhledný v celém viditelném rozsahu. To mu dává zajímavé aplikace v optice . Jeho vlastnosti průhlednosti se ztrácejí v UV a infračerveném poli , což vyžaduje použití jiných materiálů pro práci v těchto vlnových délkách, například v infračervené spektrometrii . Tento efekt se dobře využívá v zemědělství nebo na stanovišti (solární termální ... pasivní dům), kde je využíván skleníkový efekt  : světlo proniká do oken, ale druhá část zachycuje část infračerveného záření, kde je topení nebo alespoň udržování vyšší teploty uvnitř než vně zaskleného prostoru.

Oxid křemičitý je kyselý oxid, který reaguje s bazickými oxidy za vzniku silikátů (SiO 3 2- ionty , analogicky s uhličitanovým iontem , a SiO 4 4 mimo jiné). Díky většinové přítomnosti křemičitanů je křemík druhým největším prvkem v zemské kůře za kyslíkem .

Oxid křemičitý je buď ve formě nemolekulárních krystalů vytvořených z čtyřboká SiO 4 jednotek spojených dohromady atomy kyslíku pravidelným způsobem, jako je křemen , nebo v amorfní formě, jako ve skle .

Křemík se používá jako surovina pro získávání křemíku . Je snížena o karbotermickou reakcí v obloukové peci při více než 2000  ° C, v závislosti na reakci:

SiO 2+ 2 C ⟶ Si + 2 CO .

Oxid křemičitý slouží také jako izolační podpora v elektronice .

Aplikace

Minerální Hustota Index
lomu
vláknitý oxid křemičitý 1,96 1,40
melanoflogit 2.05 1.42
křemičité sklo 2.20 1,46
tridymitis 2.26 1.47
cristobalit 2.33 1,48
keatit 2,50 1.52
křemen 2.65 1.55
coesitis 3.0 1.59
stishovite 4.35 1,78

Křemičité sklo je non krystalický oxid křemičitý použitý ve výrobě nástrojů optiky , z laboratorních zařízení a skleněných vláken .

Oxid křemičitý je chemicky stabilní a je sotva napadena kyseliny fluorovodíkové , reakce použité v leptání ze skla . Tato reakce brání použití křemičitého skla k manipulaci s fluorem .

Oxid křemičitý se velmi částečně rozpouští v čisté vodě ve formě kyseliny křemičité Si (OH) 4 (slabá kyselina). Limit rozpustnosti je z 0,140  g · L -1 až 25  ° C . Tato rozpustnost velmi silně roste s pH (tvorba silikátového iontu přítomností zásady v balené vodě), teplotou a tlakem; tak tato rozpustnost dosahuje 20% v superkritické vodě při 500  ° C a 1000  barech.

Ve vodě tvoří kyselina křemičitá koloidní suspenze, které jsou odpovědné za zjevnou neprůhlednost vody, jsou-li přítomny. To je případ vody gejzírů, jako je geysir na Islandu . Pro danou koncentraci koloidního oxidu křemičitého je modrá barva o to intenzivnější, že voda je chladnější (rozpustnost Si (OH) 4 je pak nižší).

Oxid křemičitý je také jedním z nejlepších elektrických izolátorů, jaké existují. Z tohoto důvodu se často používá na křemíkových elektrických obvodech, jednoduše oxidací požadovaných vrstev.

V potravinářském průmyslu se oxid křemičitý někdy používá jako protispékavá nebo protispékavá látka v práškových potravinách (cukr, moučkový cukr , koření  atd. ).

V mineralogii

Oxid křemičitý krystalizuje v několika minerálních formách v závislosti na teplotě a tlaku krystalizace. Bodem tání jsou polymorfy oxidu křemičitého:

Hydratovaný oxid křemičitý

Nejedná se o druh v přísném slova smyslu, ale tato rodina má oficiální uznání od Mezinárodní asociace pro mineralogii (IMA)

Skládá se ze tří velmi odlišných minerálních druhů, cristobalitu , tridymitu a hydratovaného amorfního oxidu křemičitého.

Rozděluje se na čtyři odrůdy:

Opal-CT ( lussatit francouzských mluvčích) složený z cristobalit-tridymitu (odtud dvě písmena „C“ a „T“).

Opal-C je forma, která je stále předmětem studia. Zdá se, že základnou je cristobalit, který představuje důležité anomálie krystalových struktur. Rozdíly jsou dostatečně ostré, aby se odlišily od cristobalitu; rovněž není dosud prokázán termín cristobalit-mikrokrystalický.

Opal-AG je nejznámější opál; vytvořené z amorfních křemičitých mikrosfér, spojené s molekulami vody v různých poměrech. Písmeno „A“ označuje amorfní charakter , písmeno „G“ naznačuje, že jsme v přítomnosti gelu.

Opal-AN ( hyalit francouzských mluvčích). Amorfní forma (písmeno A) jako ta předchozí, ale tento opál se objevuje ve vulkanických formacích, kde pegmatity ukládají oxid křemičitý při vysokých teplotách. Písmeno „N“ (normální) nám připomíná, že síťová struktura je blíže křemíku, ale stále existují molekuly vody ve významných poměrech.

V živých

Organismy jako křemičité houby , fytoplankton a rostliny hrají důležitou roli v biogeochemickém cyklu oxidu křemičitého. Si často hraje důležitou roli při vyztužování strukturních nebo buněčných stěn, což zvyšuje pevnost a tuhost organismů schopných jej používat.

Zejména z genetických důvodů se akumulace křemíku (Si) velmi liší v závislosti na rostlinných druzích, které jsou víceméně schopné zachytit Si prostřednictvím jejich rhizosféry . V rýži byl objeven gen kódující transportér vychytávání Si .

Zdá se také, že Si hraje aktivní roli v obraně rostlin proti určitým chorobám stimulací mechanismů obranné reakce.
GMO? V Japonsku , v roce 2006 , biotechnologists navrhuje DOPE druhů malý nashromážděný Si na to, aby bylo prospěšné na ně vztahují, genetické manipulace ke zvýšení absorpční kapacity Si přes kořeny.

Oxid křemičitý a zdraví

Krystalický oxid křemičitý je nejběžnějším materiálem v zemské kůře. Je proto logické, že ji najdete ve většině přírodních materiálů minerálního původu (téměř vždy více než 0,1% materiálu a až téměř 100% u písků, pazourků  atd. ). Prostřednictvím agregátů, které všechny obsahují krystalický oxid křemičitý, se nachází v silnicích , budovách a mnoha veřejných pracích. Opotřebení těchto materiálů a ještě více jejich řezání , broušení nebo suché mletí jsou zdrojem přímé či nepřímé, okamžité či opožděné vystavení krystalického křemene.

Vystavení oxidu křemičitému a vyvolaným patologiím

V roce 2019 se oxid křemičitý na světě nepovažuje za toxický (nachází se například v zubních pastách). Vdechování volných částic oxidu křemičitého nebo prachu bohatého na krystalický oxid křemičitý (v dolech, sochařských dílnách nebo v určitých oborech (například broušení na veřejných stavbách nebo na stavbách / dekonstrukcích / demolicích )) je však považován za vystavovatele. fatální) onemocnění postihující dýchací systém a kůži a další orgány:

Krystalický oxid křemičitý může také:

V roce 2019 je krystalický oxid křemičitý stále klasifikován pouze jako nebezpečný chemický prostředek (kvůli silikóze), ale není uznáván jako karcinogen (navzdory četným studiím, které uvádějí, že je karcinogenní).

v Květen 2019, jsou procesy vydávání křemičitého prachu klasifikovány evropskou směrnicí jako karcinogenní, která má být provedena do práva všech členských států.
Ve Francii , po 4 letech seberegulace problému zdravotních rizik vyvolaných expozicí oxidu křemičitému, je nový Zpráva ANSES rovněž potvrzuje riziko rakoviny a dochází k závěru, že je nutné posílit předpisy. Zdravotní riziko je považováno za „zvlášť vysoké (více než 1 na 1 000) pro profesionály vystavené krystalickému křemenu“ a „současná hodnota mezní hodnoty expozice na pracovišti (OELP-8h) 0,1 mg.m 3 ve Francii není dostatečně ochranná “. Podle ANSES představuje oxid křemičitý pro zaměstnance „obzvláště vysoké zdravotní riziko“. Ve Francii je podle Národní sítě pro bdělost a prevenci nemocí z povolání (RNV3P): od roku 2001 do roku 2017 uvedeno 4 506 „zdravotních problémů souvisejících s prací“ (včetně 40% rakoviny průdušek). -Pulmonální, 26 % silikózy a 8% chronické obstrukční plicní nemoci , s vědomím, že třetina dotčených zaměstnanců je zaměstnána ve stavebnictví, konstatuje RNV3P. Stále ve Francii téměř 365 000 pracovníků, zejména ve stavebnictví. stavebnictví, hutnictví a těžební průmysl (4 200 lomů na těžbu nerostů a stavebních materiálů ve Francii), je tomu vystaveno, toto číslo bylo přehodnoceno: tomuto riziku bylo v roce 2017 vystaveno 170 414 stavebních dělníků, právě ve Francii, podle národního průzkumu pro lékařský dohled nad expozicí zaměstnanců pracovním rizikům (Sumer). Toto číslo odpovídá 12,3% všech pracovníků v odvětví. VLEP by podle ANSES bylo (v roce 2017) mezi 14 600 a 22 400 lidmi. ANSES odhaduje, že pokud jde o expozici křemenným částicím, 23 000 až 30 000 pracovníků v roce 2019 bude stále vystaveno úrovním překračujícím mezní hodnotu expozice na pracovišti (OEL) 0,1  mg / m 3, která je v současné době v platnosti ve Francii. Toto číslo stoupne na 60 000, vezmeme-li v úvahu překročení prahových hodnot pro nejnižší existující mezinárodní OEL, což je 0,025  mg / m 3 vzduchu (a více než 2/3 exponovaných pracovníků jsou pracovníci ve stavebnictví, následovaná výrobou nekovové minerální výrobky, následovaná metalurgií a těžbou.Květen 2019, ANSES proto vyzývá vládu, aby:

a pro krystalický oxid křemičitý:

Limitní hodnoty expozice

Liší se v závislosti na zemi a měly by v letech 2010–2020 ztvrdnout, a to i ve Francii, protože názory ANSES, obecně velmi dobře zdůvodněné, jsou často brány v úvahu (předpisy a způsoby práce ve stavebnictví by se měly změnit). Evropská směrnice rovněž ukládá lepší ochranu jednotlivcům vystaveným působení oxidu křemičitého;

Ve Francii, kde se často zdá být překročena mezní hodnota expozice (stanovená na 0,1  mg / m 3 vdechnutelného prachu z oxidu křemičitého vdechovaného za 8 hodin ), byl v roce 2019 vydán vzdělávací průvodce pro společnosti dohlížející na bagry, potrubí, zedníky nebo pracovníky na staveništi , ve spolupráci s regionálním Carsatem a odborníky na ochranu zdraví při práci ve stavebnictví. Průvodce doporučuje zejména používat prefabrikované nebo předřezané díly a „upřednostňovat dekonstrukci prvky spíše než destruktivní demolici“. Stejně tak používejte vodu (žací ústrojí, vysavač se zaléváním) a nikdy nezametejte a nefoukejte, ve prospěch mlžení, oplachování a sání pomocí vhodných filtrů. Na vysoce rizikových místech musí operátoři strojů pracovat v uzavřené kabině s filtrovanou a tlakovou atmosférou. Odkrytý personál musí nosit vhodné masky a prostředky na ochranu dýchacích cest (např. Kuklu s přívodem vzduchu atd.) A jednorázový ochranný oděv (třída 5 nebo 6) může být dokonce povinný.

Prevence

Spočívá v zabránění vdechování znečištěného vzduchu, zejména tabáku nebo částic.

V roce 2019 ANSES požaduje, aby byla zevšeobecněna opatření, jako je mokrá práce (ponoření, zalévání nebo mlžení vrtných ploch, broušení, broušení, řezání atd.) Nebo sběr prachu u zdroje, a to systematickou a předem ověřenou účinností podle nástroje a použitých technik, a to i během mobilních webů. "ANSES však specifikuje, že tyto dvě techniky, i když jsou kombinovány, nejsou vždy dostatečné: zbytkové hladiny mohou za určitých podmínek vést k překročení současných OEL." To zpochybňuje způsob ochrany životního prostředí a zaměstnanců, pokud není respektován OELP nebo pokud je omezen, což bude případ, pokud budeme postupovat podle doporučení toxikologů a předpisů ANSES.

Poznámky a odkazy

  1. vypočtená molekulová hmotnost od „  atomové hmotnosti prvků 2007  “ na www.chem.qmul.ac.uk .
  2. (in) „  Hustoty pevných látek: Hustoty běžných pevných látek  “ na www.engineeringtoolbox.com (přístup 18. června 2017 ) .
  3. Pracovní skupina IARC pro hodnocení karcinogenních rizik pro člověka , „  Hodnocení Globales de la Carcinogenicité pour l'Homme, skupina 1: Carcinogens pour les homme  “ , na adrese http://monographs.iarc.fr , IARC,16. ledna 2009(zpřístupněno 22. srpna 2009 )
  4. Pracovní skupina IARC pro hodnocení karcinogenních rizik pro člověka, „  Hodnocení Globales de la Carcinogenicité pour l'Homme, skupina 3: Nezařazení, pokud jde o jejich karcinogenitu pro člověka  “ , na adrese http://monographs.iarc.fr , IARC,16. ledna 2009(zpřístupněno 22. srpna 2009 )
  5. „  Amorfní oxid křemičitý  “ v databázi chemických produktů Reptox z CSST (Quebecská organizace odpovědná za bezpečnost a ochranu zdraví při práci), přístup k 25. dubnu 2009
  6. „  Srážený oxid křemičitý  “ v databázi chemických produktů Reptox z CSST (Quebecská organizace odpovědná za bezpečnost a ochranu zdraví při práci), přístup k 25. dubnu 2009
  7. „  Tavený oxid křemičitý  “ v databázi chemických produktů Reptox z CSST (Quebecská organizace odpovědná za bezpečnost a ochranu zdraví při práci), přístup k 25. dubnu 2009
  8. (in) RL Rudnick ( dir. ) A S. Gao , Pojednání o geochemii , sv.  3: The Crust , Elsevier ,2005, 702  s. ( ISBN  978-0-08-044847-3 , online prezentace ) , „Složení kontinentální kůry“ , s.  48,53
  9. Meunier JD (2003). Úloha rostlin při přenosu křemíku na povrch kontinentů. Geoscience Reports, 335 (16), 1199-1206.
  10. „  SMĚRNICE (EU) 2017/2398 EVROPSKÉHO PARLAMENTU A RADY  “ [PDF] , na eur-lex.europa.eu ,12. prosince(přístup 4. října 2020 ) .
  11. Americký mineralog 92, 2007, 1325.
  12. (en) Jian Feng Ma a Naoki Yamaji , „  Příjem a akumulace křemíku ve vyšších rostlinách  “ , Trends in Plant Science , sv.  11, n o  8,srpna 2006, str.  392–397 ( DOI  10.1016 / j.tplants.2006.06.007 , číst online , přístup k 5. listopadu 2020 )
  13. BatuActu (2019) [ https://www.batiactu.com/edito/poussieres-silice-dans-tp-a-vos-masques-prets-coupez-55879.php Křemičitý prach ve veřejných pracích: na maskách, připravte se, střih! ] Publikováno 22.03.2019
  14. Vystavení krystalickému křemíku: vysoká rizika pro zdraví pracovníků , tisková zpráva ANSES, květen 2019
  15. Amoudru C (1991) Generalizovaná sklerodermie a inhalace směsného prachu obsahujícího volný oxid křemičitý Documents for the working doctor, 46, 101-106.
  16. Hallé, O., Schaeverbeke, T., Bannwarth, B. a Dehais, J. (1997), Environmentální faktory a iatrogenní prvky u systémové sklerodermie a souvisejících syndromů . Literatura. The Journal of Internal Medicine , 18 (3), 219-229.
  17. Lilian Tereza Lavras Costallat a Eduardo Mello De Capitani , „  Plicní silikóza a systémový lupus erythematodes u lidí. O dvou pozorováních  “ , na www.em-consulte.com (přístup 18. září 2018 )
  18. Isabelle Marie , „  lupus, polymyositida, dermatomyozitidy a Sjogrenův syndrom léčiva a toxického původu  “, terapeutické medicíně , sv.  14, n O  4,1 st 07. 2008( ISSN  1264-6520 , DOI  10.1684 / met.2008.0169 , číst online , přistupováno 18. září 2018 )
  19. Miguel Hie , Systémový lupus indukovaný krystalickým křemíkem: podrobná analýza literatury ilustrovaná dvěma klinickými pozorováními ,2011( číst online )
  20. (in) Melissa A. Bates , Christina Brandenberger , I. Ingeborg Langohr a Kazuyoshi Kumagai , „  Autoimunita vyvolaná oxidem křemičitým u myší náchylných na lupus blokovaná spotřebou kyseliny dokosahexaenové  “ , PLoS ONE , sv.  11, n o  8,11. srpna 2016, e0160622 ( ISSN  1932-6203 , PMID  27513935 , PMCID  PMC4981380 , DOI  10.1371 / journal.pone.0160622 , číst online , přistupováno 18. září 2018 )
  21. Florent Lacas (2019) „Krystalický oxid křemičitý: ZPRÁVA o„ obzvláště vysokém zdravotním riziku “. Alarmující studie Národní agentury pro bezpečnost zdraví (ANSES) potvrzuje nebezpečnost a karcinogenní povahu prachu z krystalického křemene, který je všudypřítomný v odvětvích stavebnictví a těžebního průmyslu. A formuluje určitý počet doporučení, která budou mít dopad na způsob, jakým pracujeme ” , BatiActu, článek publikovaný 22. 5. 2019
  22. ANSES (2019) Nebezpečí, expozice a rizika související s krystalickým oxidem křemičitým Kolektivní zpráva odborného posouzení - doporučení „č. 2015-SA-0236 - Krystalický oxid křemičitý“ | březen
  23. „  Silica, tento minerál, který představuje„ zvláště vysoké zdravotní riziko “pro zaměstnance  “, Le Monde ,22. května 2019( číst online , konzultováno 22. května 2019 )

Podívejte se také

Bibliografie

Související články

externí odkazy