Silice

Historique

Propriétés

La silice est un oxyde acide qui réagit avec les oxydes basiques pour donner des silicates (ions SiO₃^2- , analogue à l'ion carbonate et SiO₄^4- entre autres). La présence majoritaire de silicates fait du silicium le 2 élément en masse dans la croute terrestre derrière l'oxygène. La silice pure se présente sous la forme d'un minéral dur et existe sous des formes variées dans la nature :

principal constituant des roches sédimentaires détritiques (sables, grès), elle représente 27% de la croûte terrestre ;
fréquente dans les roches métamorphiques ;
fréquente dans les roches magmatiques : quartz dans les roches magmatiques acides, cristallisé ou amorphe dans les roches volcaniques.

La silice est un matériau transparent dans tout le domaine visible ce qui lui donne des applications intéressantes en optique. Cependant ses propriétés de transparence se perdent dans les domaines UV en infrarouge, ce qui impose l'usage d'autres matériaux pour travailler dans ces longueurs d'onde par exemple en spectromètrie infrarouge. Cet effet est mis à profit dans l'effet de serre où la lumière peut pénètrer mais dont les infrarouges ne peuvent sortir, d'où un échauffement ou, tout au moins, le maintien d'un température plus élevée qu'à l'extérieur sans chauffage.

La silice est un cristal moléculaire formé de motifs tétraédriques SiO₄ liés entre eux par les atomes d'oxygène de façon régulière dans les cristaux comme le quartz et irrégulière dans le verre.

La silice sert de matière première à l'obtention du silicium. Elle est réduite dans des fours à arc à plus de 2000°C par le carbone suivant la réaction :

SiO₂ + 2C -> 2 CO + Si

La silice sert également de support isolant en électronique.

Applications

Le verre de silice est de la silice non cristallisée utilisée dans la fabrication des instruments d'optique, d'appareils de laboratoire et de fibre de verre.

La silice est chimiquement stable et n'est guère attaquée que par l'acide fluorhydrique, réaction utilisée dans la gravure sur verre. Cette réaction empêche d'utiliser du verre de silice pour manipuler le fluor.

Elle se dissout dans l'eau sous la forme de Si(OH) l'acide silicique (acide faible), la limite de solubilité étant de 0,140 g/l à 25°C. Cette solubilité augmente très fortement avec la température et la pression ; ainsi cette solubilité atteint 20 % dans l'eau supercritique à 500°C et 1000 bars.

Dans l'eau, l'acide silicique forme des colloïdes qui sont responsables d'une coloration opale de l'eau lorsqu'ils sont en suspension. C'est le cas dans l'eau des geysers comme celui de Geysir en Islande. Pour une concentration donnée en silice colloïdale, la couleur bleue est d'autant plus intense que l'eau est froide (la solubilité de Si(OH) est alors plus faible).

La silice est aussi l'un des meilleurs isolant éléctrique qui existe. Pour cettre raison, elle est souvent utilisé sur des circuits électriques de silicium, simplement en oxydant les couches voulues.

minéral densité indice de
réfraction
silice fibreuse 1,96 1,40
mélanophlogite 2,05 1,42
verre de silice 2,20 1,46
tridymite 2,26 1,47
cristobalite 2,33 1,48
kéatite 2,50 1,52
quartz 2,65 1,55
coésite 3,0 1,59
stishovite 4,35 1,78

En chimie organique

Le silicium se trouve dans certaines molécules organiques, comme les silaness — méthylsilanetriol, diméthylsilanediol —, les silatranes, la thujaplicine, les siloxanes.

Par abus, certains parlent de « silice organique ». Il semble que cette dénomination soit plutôt un procédé commercial dans le domaine des médecines parallèles.

Voir aussi

Gel de silice

Liens externes

Dossier sur la silice : Au coeur de la silice... du silex au wafer