Silica | |
Identifizierung | |
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IUPAC-Name | Siliciumdioxid |
N o CAS | amorphes Siliciumdioxid Fused Quarz
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N o EG | amorphes Siliciumdioxid 262-373-8; 231-545-4 |
PubChem | |
LÄCHELN |
O = [Si] = O , |
InChI |
InChI: InChI = 1 / O2Si / c1-3-2 |
Aussehen | weißes Farbpulver |
Chemische Eigenschaften | |
Brute Formel | SiO 2 |
Molmasse | 60,0843 ± 0,0009 g / mol O 53,26%, Si 46,74%, |
Physikalische Eigenschaften | |
T ° Fusion | 1713 ° C |
T ° kochen | 2.700 ° C |
Löslichkeit | 0,14 g · L & supmin ; ¹ (Wasser) |
Volumenmasse | 2,2 g · cm & supmin; ³ Feststoff |
Vorsichtsmaßnahmen | |
WHMIS | |
Amorphes Siliciumdioxid: Unkontrolliertes ProduktDieses Produkt wird nicht gemäß den WHMIS-Klassifizierungskriterien kontrolliert. Ausgefallene Kieselsäure: Unkontrolliertes ProduktDieses Produkt wird nicht gemäß den WHMIS-Klassifizierungskriterien kontrolliert. Offenlegung bei 1,0% gemäß der Offenlegungsliste für Inhaltsstoffe Anmerkungen: Die chemische Identität und Konzentration dieses Inhaltsstoffs muss im Sicherheitsdatenblatt angegeben werden, wenn er in einer Konzentration von mindestens 1,0% in einer Produktkontrolle vorhanden ist. Quarzglas: Unkontrolliertes ProduktDieses Produkt wird nicht gemäß den WHMIS-Klassifizierungskriterien kontrolliert. Offenlegung bei 1,0% gemäß der Offenlegungsliste für Inhaltsstoffe Anmerkungen: Die chemische Identität und Konzentration dieses Inhaltsstoffs muss im Sicherheitsdatenblatt angegeben werden, wenn er in einer Konzentration von mindestens 1,0% in einer Produktkontrolle vorhanden ist. |
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Richtlinie 67/548 / EWG | |
S-Sätze : S22 : Staub nicht einatmen. S-Sätze : 22, |
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IARC- Klassifikation | |
Gruppe 1: Krebserzeugend für den Menschen (Inhalierte kristalline Kieselsäure in Form von Quarz oder Cristobalit aus beruflicher Quelle) Gruppe 3: Nicht klassifizierbar hinsichtlich seiner Kanzerogenität für den Menschen (amorphes Siliciumdioxid) | |
Einheiten von SI und STP, sofern nicht anders angegeben. | |
Die Kieselsäure ist die natürliche Form von Siliziumdioxid (SiO 2 ), die in die Zusammensetzung vieler Mineralien eingeht .
Kieselsäure liegt im freien Zustand in verschiedenen kristallinen oder amorphen Formen vor und wird mit anderen Oxiden ( Al 2 O 3) kombiniert, Fe O, Mg O, Ca O, Na 2 O, K 2 O, Usw. ) in Silikaten .
Silikate sind die Hauptbestandteile des Erdmantels und der Erdkruste . Freie Kieselsäure kommt in der Natur auch sehr häufig in Form von Quarz , Chalzedon und Kieselgur vor . Kieselsäure macht 60,6% der Masse der Erdkruste aus. Silizium ist nach Sauerstoff das am häufigsten vorkommende Element in der Lithosphäre (27 Gew .-%).
Ab bestimmten Schwellenwerten ist das Einatmen aller Arten von Staub , Nanopartikeln und feinen Siliciumdioxidpartikeln gefährlich. Es ist insbesondere die Ursache für Silikose und verschiedene andere Krankheiten (einschließlich Autoimmunerkrankungen ). In der Europäischen Union stuft die Richtlinie (EU) 2017/2398 Quarzstaub 2017 als krebserregend ein und überarbeitet die Expositionsgrenzwerte (ELV) für Karzinogene oder Mutagene, um diese Expositionen restriktiver zu gestalten. Sie muss schrittweise von allen Mitgliedstaaten der Europäischen Union angewendet werden .
Reine Kieselsäure ist ein hartes Mineral. Es existiert in verschiedenen Formen in der Natur:
Rein, es ist im gesamten sichtbaren Bereich transparent. Dies gibt ihm interessante Anwendungen in der Optik . Seine Transparenz-Eigenschaften gehen im UV- und Infrarotbereich verloren , was die Verwendung anderer Materialien erfordert, um in diesen Wellenlängen zu arbeiten, beispielsweise in der Infrarotspektrometrie . Dieser Effekt wird in der Landwirtschaft oder im Habitat (solarthermisches ... Passivhaus) gut genutzt, wo der Treibhauseffekt ausgenutzt wird : Das Licht dringt in die Fenster ein, letztere fangen jedoch einen Teil des Infrarot ein, wo eine Heizung oder bei am wenigsten die Aufrechterhaltung einer höheren Temperatur innerhalb als außerhalb des verglasten Volumens.
Siliciumdioxid ist ein saures Oxid, das mit basischen Oxiden zu Silikaten reagiert (SiO 3 2 -Ionen , analog zu Carbonationen und SiO 4 4- unter anderem). Die meisten Silikate machen Silizium nach Sauerstoff zum zweitgrößten Element in der Erdkruste .
Siliciumdioxid liegt entweder in Form von nichtmolekularen Kristallen vor, die aus tetraedrischen SiO 4 -Einheiten bestehen, die regelmäßig wie in Quarz durch Sauerstoffatome miteinander verbunden sind , oder in amorpher Form wie in Glas .
Kieselsäure wird als Rohstoff zur Gewinnung von Silizium verwendet . Es wird durch eine carbothermische Reaktion in Lichtbogenöfen bei mehr als 2000 ° C je nach Reaktion reduziert :
SiO 2+ 2 C ⟶ Si + 2 CO .Silica dient auch als isolierende Unterstützung in der Elektronik .
Mineral | Dichte | Index Brechungs |
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faserige Kieselsäure | 1,96 | 1,40 |
Melanophlogit | 2.05 | 1.42 |
Quarzglas | 2.20 | 1,46 |
Tridymitis | 2.26 | 1,47 |
Cristobalit | 2.33 | 1.48 |
Keatit | 2,50 | 1.52 |
Quarz | 2,65 | 1,55 |
Koesitis | 3.0 | 1,59 |
Stishovit | 4.35 | 1,78 |
Das Quarzglas ist nicht kristallines Siliciumdioxid, das zur Herstellung von Instrumenten der Optik , von Laborgeräten und Glasfasern verwendet wird .
Das Siliciumdioxid ist chemisch stabil und wird von der Flusssäure , die beim Ätzen von Glas verwendet wird, kaum angegriffen . Diese Reaktion verhindert die Verwendung von Quarzglas zur Manipulation von Fluor .
Kieselsäure löst sich ganz teilweise in reinem Wasser in Form von Si (OH) 4 -Silicinsäure (schwache Säure). Die Grenze der Löslichkeit ist von 0,140 g · L -1 bis 25 ° C . Diese Löslichkeit steigt sehr stark mit dem pH-Wert (Bildung von Silikationen durch Anwesenheit von Alkali in Wasser in Flaschen), der Temperatur und dem Druck an; somit erreicht diese Löslichkeit 20% in überkritischem Wasser bei 500 ° C und 1000 bar.
In Wasser bildet Kieselsäure kolloidale Suspensionen, die für die scheinbare Opazität von Wasser verantwortlich sind, wenn sie vorhanden sind. Dies ist im Wasser von Geysiren wie dem von Geysir in Island der Fall . Bei einer bestimmten Konzentration an kolloidaler Kieselsäure ist die blaue Farbe umso intensiver, je kälter das Wasser ist (die Löslichkeit von Si (OH) 4 ist dann geringer).
Silica ist auch einer der besten elektrischen Isolatoren, die es gibt. Aus diesem Grund wird es häufig in elektrischen Siliziumschaltungen verwendet, indem einfach die gewünschten Schichten oxidiert werden.
In der Lebensmittelindustrie wird Kieselsäure manchmal als Antiback- oder Antibackmittel in pulverförmigen Lebensmitteln (Zucker, Puderzucker , Gewürze usw. ) verwendet.
Kieselsäure kristallisiert je nach Kristallisationstemperatur und -druck in verschiedenen mineralischen Formen. Nach Schmelzpunkt sind hier die Polymorphe von Siliciumdioxid:
Es ist keine Art im engeren Sinne, aber diese Familie wurde von der International Association of Mineralogy (IMA) offiziell anerkannt.
Es besteht aus drei sehr unterschiedlichen Mineralarten, Cristobalit , Tridymit und hydratisiertem amorphem Siliciumdioxid.
Es gliedert sich in vier Sorten:
Opal-CT (der Lussatit der französischsprachigen Bevölkerung) besteht aus Cristobalit-Tridymit (daher die beiden Buchstaben "C" und "T").
Opal-C ist eine Form, die noch untersucht wird. Es scheint, dass die Basis ein Cristobalit ist, der wichtige Anomalien der Kristallstrukturen aufweist. Die Unterschiede sind klar genug, um es von Cristobalit zu unterscheiden; Ebenso ist der Begriff Cristobalit-Mikrokristallin noch nicht bewiesen.
Die Opal-AG ist der bekannteste Opal. gebildet aus amorphen Siliciumdioxid-Mikrokugeln, die mit Wassermolekülen in unterschiedlichen Anteilen assoziiert sind. Der Buchstabe "A" zeigt den amorphen Charakter an , der Buchstabe "G" deutet darauf hin, dass wir uns in Gegenwart eines Gels befinden.
Opal-AN (der Hyalit der französischsprachigen Bevölkerung). Amorphe Form (Buchstabe A) wie die vorherige, aber dieser Opal kommt in vulkanischen Formationen vor, in denen Pegmatite bei hohen Temperaturen Kieselsäure ablagern. Der Buchstabe „N“ (normal) erinnert uns daran, dass die Netzwerkstruktur näher an Kieselsäure liegt, aber immer noch Wassermoleküle in signifikanten Anteilen vorhanden sind.
Organismen wie silikatische Schwämme , Phytoplankton und Pflanzen spielen eine wichtige Rolle im biogeochemischen Kreislauf von Kieselsäure. Si spielt oft eine wichtige Rolle bei der Versteifung von Strukturen oder Zellwänden und verbessert die Festigkeit und Steifheit von Organismen, die es verwenden können.
Insbesondere aus genetischen Gründen variiert die Anreicherung von Silizium (Si) je nach Pflanzenart stark und kann Si mehr oder weniger über ihre Rhizosphäre einfangen . In Reis wurde ein Gen entdeckt, das für einen Si-Aufnahmetransporter kodiert .
Si scheint auch eine aktive Rolle bei der Abwehr von Pflanzen gegen bestimmte Krankheiten zu spielen, indem es die Abwehrreaktionsmechanismen stimuliert.
GVO? In Japan , in 2006 , Biotechnologen vorgeschlagen dope Spezies nicht genügend Si akkumulieren für sie von Vorteil für sie zu sein, durch genetische Manipulation die Absorptionsfähigkeit von Si über die Wurzeln zu erhöhen.
Kristalline Kieselsäure ist das häufigste Material in der Erdkruste. Es ist daher logisch, es in den meisten natürlichen Materialien mineralischen Ursprungs zu finden (fast immer mehr als 0,1% des Materials und bis zu fast 100% bei Sand, Feuerstein usw. ). Über die Aggregate, die alle kristallines Siliciumdioxid enthalten, findet man es in Straßen , Gebäuden und vielen öffentlichen Arbeiten. Der Verschleiß dieser Materialien und noch mehr ihre Sägen , Schleifen oder Trockenschleifen sind Quellen von direkten oder indirekten, sofortigen oder späteren Exposition gegenüber kristallinem Siliziumdioxid.
Im Jahr 2019 gilt Kieselsäure weltweit nicht als toxisch (sie kommt beispielsweise in Zahnpasten vor). Das Einatmen von freien Siliciumdioxidpartikeln oder Staub, der reich an kristallinem Siliciumdioxid ist (in Minen, Bildhauerwerkstätten oder in bestimmten Berufen ( z. B. Schleifen an öffentlichen Arbeiten oder Bau- / Dekonstruktions- / Abbruchstellen )), wird als Aussteller anerkannt. Mindestens zwei schwerwiegende (normalerweise) tödliche) Erkrankungen der Atemwege sowie der Haut und anderer Organe:
Kristalline Kieselsäure kann auch:
Im Jahr 2019 wird kristalline Kieselsäure immer noch nur als gefährlicher chemischer Wirkstoff eingestuft (weil sie Silikose verursacht), aber nicht als krebserregend anerkannt (trotz zahlreicher Studien, die zu dem Schluss kommen, dass sie krebserregend ist).
Im Mai 2019Die Prozesse, die Quarzstaub abgeben, werden von einer europäischen Richtlinie als krebserregend eingestuft , die in das Recht aller Mitgliedstaaten umgesetzt werden soll.
In Frankreich wird nach vierjähriger Selbstüberweisung zum Thema Gesundheitsrisiken, die durch die Exposition gegenüber Kieselsäure verursacht werden, eine neue Der ANSES-Bericht bestätigt auch das Krebsrisiko und kommt zu dem Schluss, dass die Vorschriften verschärft werden müssen. Das Gesundheitsrisiko wird als "besonders hoch (mehr als 1 pro 1.000) für Fachkräfte, die kristalliner Kieselsäure ausgesetzt sind" angesehen, und "der aktuelle Wert des Grenzwerts für die berufliche Exposition (OELP-8h) von 0,1 mg.m 3 in Frankreich ist nicht ausreichend schützend ”. Kieselsäure stellt laut ANSES ein "besonders hohes Gesundheitsrisiko" für die Mitarbeiter dar. In Frankreich wurden laut dem Nationalen Netzwerk für Wachsamkeit und Prävention beruflicher Pathologien (RNV3P): von 2001 bis 2017 4.506 „arbeitsbedingte Gesundheitsprobleme im Zusammenhang mit Kieselsäure“ aufgelistet (einschließlich 40% des Bronchialkarzinoms). -Pulmonal, 26 % der Silikose und 8% der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung , in dem Wissen, dass ein Drittel der betroffenen Beschäftigten in der Bauindustrie beschäftigt ist, vermerkt das RNV3P. Noch in Frankreich arbeiten fast 365.000 Arbeitnehmer, insbesondere im Bausektor. Bau-, Metallurgie- und Rohstoffindustrie (4.200 Steinbrüche für die Gewinnung von Mineralien und Baumaterialien in Frankreich) sind davon betroffen, eine neu bewertete Zahl: 170.414 Bauarbeiter waren 2017 diesem Risiko ausgesetzt, nur in Frankreich, laut der nationalen Umfrage zur medizinischen Überwachung der Exposition von Arbeitnehmern auf berufliche Risiken (Sumer). Diese Zahl entspricht 12,3% aller Arbeitnehmer in der Branche. der VLEP wären laut ANSES (im Jahr 2017) zwischen 14.600 und 22.400 Menschen gewesen. ANSES schätzt, dass für die Exposition gegenüber Quarzpartikeln im Jahr 2019 23.000 bis 30.000 Arbeitnehmer noch Werten ausgesetzt wären, die den derzeit in Frankreich geltenden Grenzwert für die berufliche Exposition (OEL) von 0,1 mg / m 3 überschreiten . Diese Zahl steigt auf 60.000, wenn wir die Überschreitungen der Schwellenwerte für den niedrigsten bestehenden internationalen OEL berücksichtigen, der 0,025 mg / m 3 Luft beträgt (und mehr als 2/3 der exponierten Arbeitnehmer stammen aus dem Baugewerbe, gefolgt von der Herstellung von nicht -Metallische Mineralprodukte, gefolgt von Metallurgie und Bergbau.Mai 2019ANSES fordert die Regierung daher auf:
und für kristallines Siliciumdioxid:
Sie variieren von Land zu Land und sollten sich in den Jahren 2010-2020, einschließlich in Frankreich, verschärfen, da die allgemein sehr gut argumentierten Meinungen von ANSES häufig berücksichtigt werden (Vorschriften und Arbeitsweisen in der Bauindustrie sollten sich ändern). Eine europäische Richtlinie sieht auch einen besseren Schutz für Personen vor, die Kieselsäure ausgesetzt sind.
In Frankreich, wo der Expositionsgrenzwert (festgelegt auf 0,1 mg / m 3 atembaren Quarzstaub, der in 8 Stunden eingeatmet wurde ) häufig überschritten zu werden scheint, wurde 2019 ein Schulungsleitfaden für Unternehmen veröffentlicht, die Bagger, Rohrleitungen, Maurer oder Bauarbeiter beaufsichtigen in Partnerschaft mit regionalem Carsat und Experten für Arbeitsmedizin in der Bauindustrie. Der Leitfaden empfiehlt insbesondere die Verwendung von vorgefertigten oder vorgesägten Teilen und "Privilegierung der Dekonstruktion durch Elemente anstelle des zerstörerischen Abrisses". Verwenden Sie ebenfalls Wasser (Mähdeck, Staubsauger mit Bewässerung) und fegen und blasen Sie niemals, um mit geeigneten Filtern zu beschlagen, zu spülen und zu saugen. An Standorten mit hohem Risiko müssen Maschinenbediener in einer geschlossenen Kabine mit gefilterter und unter Druck stehender Atmosphäre arbeiten. Exponiertes Personal muss geeignete Masken und Atemschutzvorrichtungen (z. B. Luftzufuhrhaube usw.) tragen, und Einwegschutzkleidung (Klasse 5 oder 6) kann sogar obligatorisch werden.
Es besteht darin, das Einatmen verschmutzter Luft, insbesondere durch Tabak oder Partikel, zu vermeiden.
Im Jahr 2019 fordert ANSES die Verallgemeinerung von Maßnahmen wie Nassarbeiten (Eintauchen, Bewässern oder Besprühen von Bohrflächen, Schleifen, Schleifen, Sägen usw.) und / oder Staubsammlung an der Quelle durch systematische und vorherige Überprüfung ihrer Wirksamkeit Laut dem Tool und den verwendeten Techniken, auch während mobiler Standorte. "Das ANSES legt jedoch fest, dass diese beiden Techniken, selbst wenn sie kombiniert werden, nicht immer ausreichen: Die Restwerte können unter bestimmten Bedingungen zu einer Überschreitung der aktuellen OELs führen." Dies stellt die Mittel zum Schutz der Umwelt und der Mitarbeiter in Frage, wenn das OELP nicht eingehalten wird und / oder wenn es reduziert wird. Dies ist der Fall, wenn wir den Empfehlungen von Toxikologen und den Vorschriften von ANSES folgen.