Sílice
| Sílice | |
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| Identificación | |
|---|---|
| Nombre IUPAC | dióxido de silicio |
| N o CAS | sílice amorfa fundida cuarzo
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| N o CE | sílice amorfa 262-373-8; 231-545-4 |
| PubChem | |
| Sonrisas |
O = [Si] = O , |
| InChI |
InChI: InChI = 1 / O2Si / c1-3-2 |
| Apariencia | polvo de color blanco |
| Propiedades químicas | |
| Fórmula bruta | SiO 2 |
| Masa molar | 60.0843 ± 0.0009 g / mol O 53.26%, Si 46.74%, |
| Propiedades físicas | |
| T ° fusión | 1.713 ° C |
| T ° hirviendo | 2.700 ° C |
| Solubilidad | 0,14 g · L -1 (agua) |
| Densidad | 2,2 g · cm -3 sólido |
| Precauciones | |
| WHMIS | |
| Sílice amorfa: producto incontroladoEste producto no está controlado de acuerdo con los criterios de clasificación de WHMIS. Sílice precipitada: producto incontroladoEste producto no está controlado de acuerdo con los criterios de clasificación de WHMIS. Divulgación al 1.0% de acuerdo con la lista de divulgación de ingredientes Comentarios: La identidad química y la concentración de este ingrediente deben divulgarse en la MSDS si está presente en una concentración igual o superior al 1.0% en un control de producto. Sílice fundida: producto no controladoEste producto no está controlado de acuerdo con los criterios de clasificación de WHMIS. Divulgación al 1.0% de acuerdo con la lista de divulgación de ingredientes Comentarios: La identidad química y la concentración de este ingrediente deben divulgarse en la MSDS si está presente en una concentración igual o superior al 1.0% en un control de producto. |
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| Directiva 67/548 / CEE | |
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Frases S : S22 : No respirar el polvo. Frases S : 22, |
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| Clasificación IARC | |
| Grupo 1: Carcinógeno para los seres humanos (sílice cristalina inhalada en forma de cuarzo o cristobalita de una fuente ocupacional) Grupo 3: No clasificable en cuanto a su carcinogenicidad para los seres humanos (sílice amorfa) | |
| Unidades de SI y STP a menos que se indique lo contrario. | |
La sílice es la forma natural de dióxido de silicio (SiO 2 ) que entra en la composición de muchos minerales .
La sílice existe en estado libre en diferentes formas cristalinas o amorfas , y combinada con otros óxidos ( Al 2 O 3, Fe O, Mg O, Ca O, Na 2 O, K 2 O, Etc. ) en silicatos .
Los silicatos son los componentes principales del manto y la corteza terrestre . La sílice libre también es muy abundante en la naturaleza, en forma de cuarzo , calcedonia y tierra de diatomeas . La sílice representa el 60,6% de la masa de la corteza terrestre continental. Después del oxígeno, el silicio es el elemento más abundante en la litosfera (27% en peso).
Más allá de ciertos umbrales, la inhalación de todo tipo de polvo , nanopartículas , partículas finas de sílice es peligrosa. Es notablemente la causa de la silicosis y varias otras enfermedades (incluidas las autoinmunes ). En la Unión Europea , la Directiva (UE) 2017/2398 clasifica el polvo de sílice como carcinógeno en 2017 , al tiempo que revisa los valores límite de exposición (VLE) para carcinógenos o mutágenos para hacer que estas exposiciones sean más restrictivas. Debe ser aplicado gradualmente por todos los Estados miembros de la Unión Europea .
Propiedades
La sílice pura es un mineral duro. Existe en varias formas en la naturaleza:
- constituyente principal de las rocas sedimentarias detríticas ( arenas , areniscas ), representa el 27% de la corteza terrestre ;
- común en rocas metamórficas ;
- frecuentes en rocas magmáticas : cuarzo en rocas magmáticas ácidas, cristalizado o amorfo en rocas volcánicas .
Puro, es transparente en todo el rango visible. Esto le da interesantes aplicaciones en óptica . Sus propiedades de transparencia se pierden en los campos ultravioleta e infrarrojo , lo que requiere el uso de otros materiales para trabajar en estas longitudes de onda, por ejemplo en espectrometría infrarroja . Este efecto se aprovecha en la agricultura o en el Hábitat (solar térmica ... casa pasiva) donde se explota el efecto invernadero : la luz penetra por las ventanas, pero esta última atrapa parte de los infrarrojos, donde una calefacción o, en al menos, el mantenimiento de una temperatura más alta dentro que fuera del volumen acristalado.
La sílice es un óxido ácido que reacciona con óxidos básicos para dar silicatos (iones SiO 3 2- , análogos al ion carbonato , y SiO 4 4- entre otros). La presencia mayoritaria de silicatos hace que el silicio sea el segundo elemento más grande de la corteza terrestre detrás del oxígeno .
La sílice está en forma de cristales no moleculares formados a partir de unidades tetraédricas de SiO 4 unidas entre sí por átomos de oxígeno de manera regular, como en el cuarzo , o en forma amorfa, como en el vidrio .
La sílice se utiliza como materia prima para la obtención de silicio . Se reduce mediante una reacción carbotérmica en hornos de arco a más de 2000 ° C dependiendo de la reacción:
SiO 2+ 2 C ⟶ Si + 2 CO .La sílice también sirve como soporte aislante en la electrónica .
Aplicaciones
| Mineral | Densidad | Índice de refracción |
|---|---|---|
| sílice fibrosa | 1,96 | 1,40 |
| melanoflogita | 2,05 | 1,42 |
| vidrio de sílice | 2,20 | 1,46 |
| tridimitis | 2,26 | 1,47 |
| cristobalita | 2,33 | 1,48 |
| keatita | 2,50 | 1,52 |
| cuarzo | 2,65 | 1,55 |
| coesitis | 3,0 | 1,59 |
| stishovite | 4.35 | 1,78 |
El vidrio de sílice es sílice no cristalina que se utiliza en la fabricación de instrumentos de óptica , de equipos de laboratorio y fibra de vidrio .
La sílice es químicamente estable y apenas es atacada por el ácido fluorhídrico , reacción utilizada en el grabado de vidrio . Esta reacción evita el uso de vidrio de sílice para manipular el flúor .
La sílice se disuelve muy parcialmente en agua pura en forma de ácido silícico Si (OH) 4 (ácido débil). El límite de solubilidad de ser de 0,140 g · L -1 a 25 ° C . Esta solubilidad aumenta muy fuertemente con el pH (formación de ión silicato, por la presencia de álcali en el agua embotellada), la temperatura y la presión; Así, esta solubilidad alcanza el 20% en supercrítico agua a 500 ° C y 1.000 bar.
En el agua, el ácido silícico forma suspensiones coloidales que son responsables de la aparente opacidad del agua cuando está presente. Este es el caso del agua de géiseres como el de Geysir en Islandia . Para una concentración dada de sílice coloidal, el color azul es tanto más intenso cuanto más frío el agua (la solubilidad del Si (OH) 4 es entonces menor).
La sílice es también uno de los mejores aislantes eléctricos que existen. Por este motivo, se suele utilizar en circuitos eléctricos de silicio, simplemente oxidando las capas deseadas.
En la industria alimentaria, la sílice se utiliza a veces como agente antiaglomerante o antiaglomerante en alimentos en polvo (azúcar, azúcar glas , especias, etc. ).
En mineralogía
La sílice cristaliza en varias formas minerales dependiendo de la temperatura y presión de cristalización. Por punto de fusión, aquí están los polimorfos de la sílice:
- estishovita (p f = 1200 ° C );
- cuarzo (α o β) (p f = 1650 ° C );
- tridimita (p f = 1670 ° C );
- calcedonia (p f = 1700 ° C );
- cristobalita (p f = 1713 ° C );
- coesitis .
Sílice hidratada
- El ópalo
No es una especie en el sentido estricto del término pero esta familia cuenta con el reconocimiento oficial por parte de la Asociación Internacional de Mineralogía (IMA)
Está compuesto por tres especies minerales muy distintas, cristobalita , tridimita y sílice amorfa hidratada.
Se divide en cuatro variedades:
Opal-CT (el lussatita de los francófonos) compuesto de cristobalita-tridimita (de ahí las dos letras "C" y "T").
Opal-C es una forma que aún está en estudio. Parece que la base es una cristobalita, presentando importantes anomalías de estructuras cristalinas. Las diferencias son lo suficientemente marcadas como para distinguirlo de la cristobalita; Asimismo, el término cristobalita-microcristalina aún no está probado.
Opal-AG es el ópalo más conocido; formado por microesferas de sílice amorfa, asociadas con moléculas de agua en proporciones variables. La letra "A" indica el carácter amorfo , la letra "G" sugiere que estamos en presencia de un gel.
Opal-AN (el hialita de los francófonos). Forma amorfa (Letra A) como la anterior pero este ópalo aparece en formaciones volcánicas, donde las pegmatitas depositan sílice a altas temperaturas. La letra "N" (normal) nos recuerda que la estructura de la red está más cerca de la sílice, pero todavía hay moléculas de agua en proporciones significativas.
En la vida
Los organismos como las esponjas silíceas , el fitoplancton y las plantas juegan un papel importante en el ciclo biogeoquímico de la sílice. El Si a menudo juega un papel importante en el endurecimiento de la estructura o las paredes celulares, mejorando la fuerza y rigidez de los organismos capaces de usarlo.
Por razones genéticas en particular, la acumulación de silicio (Si) varía mucho según la especie vegetal, más o menos capaz de capturar Si a través de su rizosfera . Se ha descubierto en el arroz un gen que codifica un transportador de captación de Si .
El Si también parece jugar un papel activo en la defensa de las plantas contra ciertas enfermedades, estimulando los mecanismos de reacción de defensa.
OMG? En Japón , en 2006 , los biotecnólogos propusieron dopar especies incapaces de acumular suficiente Si para beneficiarlas, mediante manipulación genética para aumentar la capacidad de absorción de Si a través de las raíces.
Sílice y salud
La sílice cristalina es el material más común en la corteza terrestre. Por tanto, es lógico encontrarlo en la mayoría de materiales naturales de origen mineral (casi siempre más del 0,1% del material y hasta casi el 100% en arenas, pedernal, etc. ). A través de los agregados que todos contienen sílice cristalina, se encuentra en carreteras , edificios y muchas obras públicas. El desgaste de estos materiales y aún más su aserrado , lijado o esmerilado en seco son fuentes de exposición directa o indirecta, inmediata o retardada a la sílice cristalina.
Exposición a sílice y patologías inducidas
En 2019 , en el mundo, la sílice no se considera tóxica como tal (se encuentra, por ejemplo, en las pastas dentales). Pero la inhalación de partículas de sílice libre o polvo rico en sílice cristalina (en minas, talleres de escultores o en ciertos oficios (molienda en obras públicas o sitios de construcción / deconstrucción / demolición por ejemplo) se reconoce como expositor. Al menos dos graves (generalmente fatales) enfermedades que afectan el sistema respiratorio y la piel y otros órganos, respectivamente:
- silicosis (típicamente en mineros subterráneos o trabajadores expuestos a partículas finas de granito, arenisca, cuarzo, hormigón, ladrillos o pedernal, en particular durante operaciones de corte en seco, trituración, esmerilado, lijado, cincelado, explosión, etc.);
- esclerodermia generalizada. En este caso, la sílice también podría ser un factor iatrogénico ; la sílice ahora está clasificada como cancerígena .
La sílice cristalina también puede:
- causa una enfermedad autoinmune tal como la esclerosis sistémica ( síndrome de Erasmus ), la artritis reumatoide, o sistémico o lupus eritematoso sistémico ( SLE ). Según Miguel Hie, especialista en medicina interna: " La exposición a la sílice cristalina es uno de los riesgos ambientales mejor documentados asociados al lupus, aunque en gran parte es desconocido para los médicos ". En un estudio de 2016 en ratones hembras genéticamente predispuestos al lupus, el 96% del daño pulmonar causado por la exposición a la sílice se detuvo tomando DHA (o ácido docosahexaenoico ), un ácido graso omega-3 ;
- un síndrome de Sjögren .
- una mayor probabilidad de enfermedad renal (asociación estadística demostrada, pero con un vínculo causal aún poco conocido);
- una enfermedad pulmonar infiltrativa propaga (EPI) tipo REIT, es decir " fibrosis pulmonar idiopática " (para estas enfermedades, la asociación estadística se demostró en 2019, pero con un vínculo causal aún poco conocido);
En 2019 , la sílice cristalina todavía solo se clasifica como un agente químico peligroso (porque causa silicosis), pero no se reconoce como carcinógeno (a pesar de que numerosos estudios concluyen que es carcinógeno).
En Mayo de 2019, los procesos que desprenden polvo de sílice están clasificados como cancerígenos por una directiva europea que se transpondrá a la legislación de todos los Estados miembros
En Francia , después de 4 años de autorremisión del problema de los riesgos para la salud inducidos por la exposición a la sílice, una nueva El informe ANSES también confirma el riesgo de cáncer y concluye que es necesario fortalecer las regulaciones. El riesgo para la salud se considera "particularmente alto (más de 1 por 1000) para los profesionales expuestos a la sílice cristalina" y "el valor actual del valor límite de exposición ocupacional (OELP-8h) de 0,1 mg.m 3 en Francia no es suficientemente protector ”. Según ANSES , la sílice presenta "un riesgo de salud particularmente alto" para los empleados. En Francia, según la Red Nacional de Vigilancia y Prevención de Patologías Laborales (RNV3P): de 2001 a 2017, se enumeraron 4.506 “problemas de salud relacionados con el trabajo asociados a la sílice” (incluido el 40% de los cánceres bronquiales). -Pulmonar, 26 % de silicosis y 8% de enfermedad pulmonar obstructiva crónica , sabiendo que un tercio de los empleados en cuestión están empleados en la industria de la construcción señala el RNV3P. Aún en Francia, cerca de 365.000 trabajadores, particularmente en los sectores de la construcción. construcción, metalurgia e industrias extractivas (4.200 canteras para la extracción de minerales y materiales de construcción en Francia), están expuestas a él, una cifra reevaluada: 170.414 trabajadores de la construcción estuvieron expuestos a este riesgo en 2017, solo en Francia, según la encuesta nacional para la vigilancia médica de la exposición de los empleados a riesgos laborales (Sumer), cifra que corresponde al 12,3% del total de trabajadores del sector. del VLEP habría sido (en 2017) entre 14.600 y 22.400 personas según ANSES. ANSES estima que para la exposición a partículas de cuarzo, entre 23.000 y 30.000 trabajadores en 2019 seguirían expuestos a niveles que superen el valor límite de exposición ocupacional (OEL) de 0,1 mg / m 3 actualmente en vigor en Francia. Esta cifra asciende a 60.000 si consideramos las superaciones de los umbrales del OEL internacional más bajo existente, que es de 0,025 mg / m 3 de aire (y más de 2/3 de los trabajadores expuestos son los de la construcción, seguidos de la fabricación de productos minerales no metálicos, seguidos de la metalurgia y la minería.Mayo de 2019Por lo tanto, ANSES insta al gobierno a:
- revisar el OEL, independientemente del tipo de sílice "polimórfica" (cuarzo, cristobalita y tridimita);
- aumentar la conciencia y la prevención, incluso para los profesionales expuestos a la sílice cristalina o que exponen a quienes los rodean a partículas de sílice cristalina;
- actualizar la tabla de enfermedades profesionales, considerando la inhalación de polvo de sílice como un potencial desencadenante de cáncer broncopulmonar;
y, para la sílice cristalina:
- Aplicar las medidas preventivas definidas por la directiva de 2004 (recientemente modificada para proteger mejor a los trabajadores contra los riesgos asociados con la exposición a agentes carcinógenos o mutágenos en el trabajo) y la Directiva de la UE 2017/2398 que clasifica el polvo de sílice como carcinógeno y revisa la exposición. valores límite (VLE) de carcinógenos o mutágenos para hacer que estas exposiciones sean más restrictivas);
- mejorar el diagnóstico y cribado de patologías como silicosis, tuberculosis, patologías renales, etc. para sujetos expuestos o que hayan estado expuestos profesionalmente a sílice cristalina;
- mejorar el conocimiento sobre la prevalencia de la exposición y sobre la metrología y los efectos sobre la salud.
Valores límite de exposición
Varían de un país a otro y deberían endurecerse en los años 2010-2020, incluso en Francia porque las opiniones de ANSES, generalmente muy bien argumentadas, a menudo se tienen en cuenta (las regulaciones y formas de trabajar en la industria de la construcción deberían cambiar). Una directiva europea también impone una mejor protección para las personas expuestas a la sílice;
En Francia, donde el valor límite de exposición (establecido en 0,1 mg / m 3 de polvo de sílice respirable inhalado en 8 horas ) a menudo parece superarse, en 2019 se publicó una guía educativa para empresas que supervisan excavadoras, tuberías, albañiles o trabajadores de obras de construcción. , en asociación con Carsat regional y expertos en salud ocupacional en la industria de la construcción. La guía recomienda en particular utilizar piezas prefabricadas o precortadas y "favorecer la deconstrucción por elementos en lugar de la demolición destructiva". Asimismo, utilizar agua (plato de corte, aspirador con riego) y nunca barrer y soplar, a favor de nebulizar, aclarar y aspirar con filtros adecuados. En sitios de alto riesgo, los operadores de máquinas deben trabajar en una cabina cerrada, con una atmósfera filtrada y presurizada. El personal expuesto debe usar máscaras y dispositivos de protección respiratoria adecuados (por ejemplo: capucha con suministro de aire, etc.) y la ropa protectora desechable (clase 5 o 6) podría incluso ser obligatoria.
Prevención
Consiste en evitar la inhalación de aire contaminado, en particular por tabaco o partículas.
En 2019, ANSES pide que se generalicen medidas como el trabajo en húmedo (inmersión, riego o nebulización de las zonas de perforación, esmerilado, esmerilado, aserrado, etc.) y / o la recogida de polvo en origen, comprobando de forma sistemática y previa su eficacia. según la herramienta y las técnicas utilizadas, incluso durante los sitios móviles. "Pero la ANSES especifica que estas dos técnicas, incluso combinadas, no siempre son suficientes: los niveles residuales pueden, en determinadas condiciones, llevar a superar los OEL actuales". Esto pone en tela de juicio las formas de proteger el medio ambiente y los empleados cuando no se respeta el OELP, y / o si se reduce, que será el caso si seguimos las recomendaciones de los toxicólogos y las prescripciones de ANSES.
Notas y referencias
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- ANSES (2019) Peligros, exposiciones y riesgos relacionados con la sílice cristalina Informe de tasación pericial colectiva - Remisión “n ° 2015-SA-0236 - Sílice cristalina” | marzo
- " Sílice, este mineral que presenta" un riesgo de salud particularmente alto "para los empleados ", Le Monde ,22 de mayo de 2019( leer en línea , consultado el 22 de mayo de 2019 )
Ver también
Bibliografía
- IARC, Monografía, vol. 68, 1997, sílice, algunos silicatos, polvo de carbón y fibrillas de para -aramida
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- Silicona
- Silicato
- Silicosis
enlaces externos
- Dossier de Futura-Sciences sobre la sílice: En el corazón de la sílice ... del pedernal a la oblea