酸素に続いて、シリコンは地球上で最も頻繁に見られる元素です。 自然界では遊離しているのではなく、砂、岩石、粘土中に酸化物 (シリカ) またはケイ酸塩 (長石、カオリナイトなど) として存在します。 準備の XNUMX つの方法は、石英 (SiO2) カーボン付き; このプロセス中に一酸化炭素が放出され、生のシリコン (純度 98%) が残ります。 このグレードは、アルミニウムや鉄などの合金をより硬くしたり脆くしたりするために合金に組み込むのに十分なほど純粋です。 純粋なシリコンは、生のシリコンを塩素中で加熱することによって調製されます。 この過程で、揮発性化合物 SiCl4 発生し、蒸留によって分離されます。 この液体を水素とともに加熱すると、純粋なシリコンが放出されます。 これはロッドの形に成形され、追加される微量元素と混合されたアルゴンなどの不活性ガスの雰囲気で、その小さな部分を融点まで連続的に加熱することにより、最後の不純物がロッドから「浮かび上がり」ます。液体シリコンに溶解します。
シロキサン 水素、ケイ素、通常は炭素に加えて酸素を含む化合物です (ただし、無機シロキサンもいくつかあります)。 小さな分子から始まり、さまざまな特性 (流動性、弾力性、安定性など) を付与できる大きな単位 (ポリマー) に構築できます。 シロキサンは、樹脂、エラストマー（ゴム化合物）またはオイルの形で存在します。
あなたが使用します
鋼、アルミニウム、銅、青銅、鉄の合金化剤として使用されます。 また、半導体製造やシランおよび有機ケイ素化合物の製造にも広く使用されています。
有機ケイ素化合物は、樹脂、エラストマー（ゴム化合物）またはオイルの形で使用されます。 樹脂 有機ケイ素化合物であり、塗料業界で使用される多くの他の物質 (硬化剤、促進剤など) と混合すると、非常に安定した層を形成し、他の塗料が一般的によく接着しないベース (金属表面）。 さらに、それらは瞬間的な加熱や酸素による攻撃に対してかなり耐性があり、日光の下でもあまり色あせしません。 とりわけ、これらの樹脂は成形コンパウンド (プラスチック) としても使用され、高温に対して優れた耐性を示し、有用な断熱材であるフォームの製造にも使用されます。 他の樹脂は、湿った環境でも可燃性が低く、電気絶縁性に優れているため、いわゆるフォイル (電子産業で適用される薄層) として使用されます。 シリコーン樹脂は、熱安定性と撥水性、および溶剤、高温、日光に対する耐性により、多くの用途があります。 シリコーン樹脂は、塗料、ワニス、成形材料 (プラスチック)、電気絶縁、感圧および剥離コーティング、およびラミネートに使用されます。
ケイ酸メチル テレビ画面の製造に使用されるかなり揮発性の液体です。 それが水中で分解されると、ケイ酸の透明な層が生じ、スクリーンをガラス壁に固定します。 ケイ酸エチル 特殊な金属鋳造プロセスで金型を作成するための結合剤として、または化学合成の出発点として使用されます。
危険とその防止
このセクションでは、有機ケイ素化合物の危険性について説明します。 読者は、 百科事典 ケイ酸塩、特に結晶性ケイ酸塩への暴露による健康への重要な影響についての議論。 炭化ケイ素の効果については、別の場所でも説明しています。
金属シリコンの毒物学的危険性は知られていません。 ほとんどの規制目的では、迷惑な粉塵と見なされます。 シリコンが空気のない状態で準備および精製される場合、プロセスは密封された気密エンクロージャ内で行われ、露出を制限する必要があります。 危険は、さまざまな製造プロセスでシリコンと一緒に使用される化学物質から発生する可能性があります。 ここで考慮されるシリコン化合物には、シラン、シロキサン、ヘテロシロキサンの XNUMX 種類があります。
シラン。 シランには水素とシリコンが含まれています。 それらのほとんどは非常に安定した油性物質であり、それ自体はほとんど実用化されていません. ただし、塩素や窒素などを加えれば、化学合成に使用できます。 ただし、テトラクロロシランとトリクロロシランはどちらも反応性の高い化合物であり、刺激性の高い窒息蒸気を放出する可能性があります。 水と接触すると分解（加水分解）し、塩化水素を発生します。 大気中の水分は、このような加水分解を開始する可能性があります。 加水分解生成物は、目や気道に強い影響を与える可能性があります。 さらに、トリクロロシランは容易に発火する。 これらの液体は腐食性物質として扱われ、石英アンプルまたはステンレス鋼の箱で出荷されます。 こぼれたものは、無水ソーダで無害にすることができます。
シロキサン 油の蒸気は目を刺激する可能性があり、非常に高濃度では呼吸器系に深刻な影響を与える可能性があると報告されています。 それに対してシリコンは 樹脂コンパウンド 過去には無害であると考えられており、体内のインプラントとして広く使用されていました.
エラストマー （ゴム化合物）。 これらの物質は、高温 (250 °C) および低温 (-75 °C まで) での優れた安定性と、化学物質による攻撃に対する耐性を特徴としています。 それらは化学的に不活性であるため、血管などのインプラント材料としてよく使用されます。 さらに、トリクロロエチレンやアセトンなどの多くの有機溶媒には溶解しません。 シリコーンゴム膜は、水に溶けていても酸素などのガスを透過しやすい性質があります。
シリコン乳房インプラントの影響については大きな論争と法的な論争があり、長期的な健康被害の可能性について当局が分かれていることに注意する必要があります.
油. これらの化合物は、極端な温度変化にさらされても安定性を保持します。 この理由から、それらの粘度は異なる温度で実質的に一定であるため、潤滑剤としてよく使用されます。 また、撥水剤としても使用され、壁、テキスタイル、皮革などに適用されます。 プレスされた部品は、これらの化合物を塗った型から簡単に取り外すことができ、消泡剤としても機能します (後者の特性は、これらの油の蒸気の吸入が痰の排出を助けるため、特に慢性気管支炎の患者に役立ちます)。 . 実験動物では、これらの物質が肺から非常にゆっくりと排出されることがわかっていますが、それらの存在は有害反応を引き起こさないことがわかっています. シリコーンで調製された軟膏も非常によく許容され、その撥水性のおかげで、過敏症による反応を引き起こす物質との接触を防ぐため、接触性湿疹の予防または回復に貢献します.
動物実験では、蒸気が非常に高濃度で吸入されると、致命的な昏睡状態になる可能性があることも示されています。 しかし、暴露された動物が麻酔を生き延びた場合、完全な回復が続きました。 シリコンオイルは眼の粘膜をわずかに刺激し、発赤、痛み、流涙を引き起こします。 より深刻な症状は、低分子量の化合物によってのみ誘発されます。
ヘテロシロキサン. シリコン、水素、酸素に加えて、ヘテロシロキサンには金属 (アルミニウム、スズ、鉛など) やホウ素、ヒ素などの特定の元素が含まれています。その一部は水で構成されています。 ヘテロシロキサンは一般に、化学合成の中間生成物として形成されます。 ケイ酸メチル & ケイ酸エチル このグループで特別な場所を占めています。 かなり揮発性の液体であるケイ酸メチルは、テレビ画面の製造に使用されます。 水中で分解すると、透明な層ができます。 ケイ酸 その結果、画面がガラスの壁に固定されます。 目に入ったケイ酸メチルの液体または蒸気は、すぐには影響を与えませんが、10 ～ 12 時間後に、赤みと涙を伴う激しい眼痛を引き起こします。 角膜は不透明になり、潰瘍が発生する可能性があり、失明する可能性があります。 蒸気を吸い込むと、肺や腎臓に致命的な損傷を与える可能性があります。 蒸気または液体と接触しても、直ちに警告を発する痛みは生じないため、この物質には特別な注意が必要です。 フラスコの破損は避けなければなりません。 気密ゴーグルで目を保護し、こぼれた場合などの蒸気の吸入の危険性を排気換気システムを設置して回避する必要があります。
特殊な金属鋳造プロセスで金型を作るための結合剤として、または化学合成の出発点として使用されるエチルシリケートは、蒸気圧が低いです。 この物理的特性は、暴露を減らすのに役立ちます。 高濃度では粘膜や皮膚を刺激し、非常に高濃度では動物にとって致命的であることが証明されています.
ケイ酸塩の分子量が増加するにつれて、反応性が低下します。
ケイ素および有機ケイ素化合物表
表1 - 化学情報。
表2 - 健康被害。
表3 - 物理的および化学的危険。
表4 - 物理的及び化学的性質。