E551 DIOXYDE DE SILICIUM

Le dioxyde de silicium E551 est présent presque partout sur Terre.
Le dioxyde de silicium E551 est l'un des oxydes les plus importants et les plus abondants sur Terre. Il représente environ 60 % du poids de la croûte terrestre sous forme de silice ou en combinaison avec d'autres oxydes métalliques dans les silicates.
On le trouve couramment sous forme de sable dans les vastes océans et les rivages fluviaux, leurs fonds, les déserts, les roches et les minéraux.

CAS : 7631-86-9
MF : O₂Si
PM : 60,08
EINECS : 231-545-4

Synonymes
GEL DE SILICE 60 PF254 POUR COUCHE PRÉPARATOIRE ; LICHROSORB SI 100 (10 MYM) 10 g ; CCM-GEL DE SILICE 60 GF254 MOYENNE PARTICULE DE SI ; LICHROSORB SI 100 (10 MYM) 100 g ; SABLE MARIN EXTRA PUR 5 kg ; GEL DE SILICE 60 GF254 POUR COUCHE MINCE DE CHROME ; GEL DE SILICE 60 PF254 + 366 POUR COUCHE PRÉPARATOIRE ; SABLE MARIN EXTRA PUR 25 kg

Le dioxyde de silicium E551 existe sous plusieurs formes structurales : silice cristalline polymorphe, cristaux de quartz synthétiques, silice amorphe et silice vitreuse.
Le dioxyde de silicium E551 n'est pas exhaustif, car il existe d'autres formes de silice synthétisées pour des applications spécifiques.
Oxyde de silicium composé de molécules triatomiques linéaires dans lesquelles un atome de silicium est lié covalentement à deux oxygènes.
Le dioxyde de silicium E551, également appelé silice, est un oxyde de silicium de formule chimique SiO2, communément présent dans la nature sous forme de quartz.
Dans de nombreuses régions du monde, la silice est le principal constituant du sable.
La silice est l'une des familles de matériaux les plus complexes et les plus abondantes, se présentant sous forme de composé de plusieurs minéraux et de produit synthétique.
Parmi les exemples, on peut citer le quartz fondu, la silice pyrogénée, l'opale et les aérogels.
Le dioxyde de silicium E551 est utilisé dans les matériaux de structure, la microélectronique et comme composants dans les industries agroalimentaire et pharmaceutique.

Toutes les formes sont blanches ou incolores, bien que les échantillons impurs puissent être colorés.
Le dioxyde de silicium E551 est un constituant fondamental courant du verre.
L'additif E551, dioxyde de silicium, est un antiagglomérant utilisé pour la clarification et la stabilisation.

Le dioxyde de silicium E551 est la formule chimique d'un groupe de polymères inorganiques où chaque atome de silicium est entouré de 4 atomes d'oxygène disposés de manière tétraédrique.
La composition stœchiométrique moyenne du composé est SiO₂.
Le nom IUPAC est dioxyde de silicium.
Le dioxyde de silicium E551 est également connu sous les noms d'oxyde de silicium, d'aérosil, de silice ou de dioxyde de silicium.
La masse moléculaire du dioxyde de silicium est de 60,6 g/mol.
Dans l'industrie alimentaire, la silice est connue sous le nom d'additif alimentaire E551.
L'industrie alimentaire utilise de la silice amorphe, c'est-à-dire non cristalline, inodore, non toxique et chimiquement inerte.

La silice de qualité alimentaire est conforme aux exigences de la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis, aux réglementations spécifiées dans les citations 21 CFR (2) et aux exigences de la FCC (3) relatives aux additifs alimentaires, et est conforme à la réglementation européenne (E551). La silice alimentaire est un mélange synthétique de particules de silice amorphe précipitée qui améliore l'écoulement des poudres en facilitant leur manipulation, leur transport et leur utilisation.

La grande capacité d'absorption et les propriétés adhésives de la silice alimentaire rendent le dioxyde de silicium E551 idéal pour une utilisation avec tous types d'aliments, grâce à ses propriétés adhésives exceptionnelles qui améliorent l'écoulement de la poudre.
Le dioxyde de silicium E551 est une poudre blanche, très floconneuse (1 kg à 2 l), insoluble dans l'eau et ne l'absorbe pas, ce qui en fait un additif antiadhésif idéal.
Le dioxyde de silicium E551 est utilisé dans les produits en vrac, les épices, les produits lyophilisés, les mélanges et l'enrobage de produits de base pour éviter le collage.

On le trouve dans le sucre glace utilisé pour enrober les desserts turcs (Lokum).
Dans l'industrie agroalimentaire, le dioxyde de silicium E551 empêche l'agglomération des matériaux par séchage par atomisation, ce qui permet d'obtenir une poudre fine. Il améliore les processus de broyage et facilite le transport des poudres pendant la transformation (prolonge leur durée de conservation, par exemple avec les épices et le sel de table). 
Il permet également un dosage précis, par exemple sous forme de poudre.
Le dioxyde de silicium E551 améliore la distribution des produits en poudre, comme le lait en poudre et la crème, les soupes, les boissons en poudre, le fromage râpé, etc.

Grâce à sa grande capacité d'absorption, il facilite les processus de production en transformant les liquides en solides, améliore le dosage des produits de haute valeur ou très visqueux et préserve les propriétés des liquides telles que la couleur, l'arôme et les huiles essentielles.
En cosmétique, le dioxyde de silicium E551 est utilisé dans les crèmes, les gommages et les dentifrices.
Le dioxyde de silicium E551 est utile pour ses propriétés de diffusion de la lumière et son pouvoir absorbant naturel.
Le dioxyde de silicium E551 élimine la plaque dentaire ou la saleté de la surface de la peau grâce à un effet de meulage/polissage.

Propriétés chimiques du dioxyde de silicium E551
Point de fusion : > 1 600 °C (litre)
Point d’ébullition : > 100 °C (litre)
Densité : 2,2-2,6 g/mL à 25 °C
Masse volumique apparente : 200-800 kg/m3
Pression de vapeur : 13,3 hPa à 1 732 °C
Indice de réfraction : 1,46
Pt : 2 230 °C
Température de stockage : 2-8 °C
Solubilité : Pratiquement insoluble dans l’eau et les acides minéraux, à l’exception de l’acide fluorhydrique.
Le dioxyde de silicium E551 se dissout dans les solutions chaudes d’hydroxydes alcalins.
Forme : suspension
pka : 6,65-9,8 [à 20 °C]
Densité : 2,2
Couleur : Blanc à jaune
Odeur : à 100,00 %. Inodore
PH : 5-8 (100 g/l, H₂O, 20 °C) (boue)
Résistivité : 1∞10*20 (ρ/μΩ.cm)
Solubilité dans l’eau : insoluble
Sensibilité : hygroscopique
Sensibilité hydrolytique : 6 : forme un hydrate irréversible
Structure cristalline : trigonale
Merck : 14,8493
Limites d’exposition : NIOSH : IDLH 3 000 mg/m⁻³ ; TWA 6 mg/m⁻³
Stabilité : stable. Référence base de données CAS : 7631-86-9 (Référence base de données CAS)
Référence chimie NIST : Oxyde de silicium(iv) (7631-86-9)
CIRC : 3 (Vol. Sup 7, 68) 1997
Système de registre des substances de l’EPA : Silice (7631-86-9)

Matériau incolore amorphe (silice fondue) ou cristallin (quartz) présentant un faible coefficient de dilatation thermique et une excellente transmittance optique dans l’UV lointain.
La silice est insoluble dans les acides minéraux forts et les bases, à l’exception de HF, H₃PO₄ concentré, NH₄ HF₂ et des hydroxydes de métaux alcalins concentrés.
En raison de sa bonne résistance à la corrosion des métaux liquides tels que Si, Ge, Sn, Pb, Ga, In, Tl, Rb, Bi et Cd, le dioxyde de silicium E551 est utilisé comme creuset pour la fusion de ces métaux. La silice, quant à elle, est facilement attaquée en atmosphère inerte par des métaux fondus tels que Li, Na, K, Mg et Al.

Les cristaux de quartz sont piézoélectriques et pyroélectriques.
Température maximale de service : 1 090 °C.
La silice amorphe, forme non cristalline du SiO2, est une poudre amorphe transparente à grise et inodore.
La terre de diatomées est une poudre amorphe transparente à grise et inodore.

Structure
Dans la majorité du dioxyde de silicium E551, l'atome de silicium présente une coordination tétraédrique, avec quatre atomes d'oxygène entourant un atome de Si central (voir maille unitaire 3D).
Ainsi, le SiO2 forme des réseaux solides tridimensionnels dans lesquels chaque atome de silicium est lié covalentement de manière tétraédrique à quatre atomes d'oxygène.
En revanche, le CO2 est une molécule linéaire.
Les structures très différentes des dioxydes de carbone et de silicium sont une manifestation de la règle de la double liaison.

En raison de ces différences de structure cristalline, le dioxyde de silicium peut être divisé en deux catégories : cristallin et non cristallin (amorphe).
Sous forme cristalline, cette substance se trouve naturellement sous forme de quartz, de tridymite (forme haute température), de cristobalite (forme haute température), de stishovite (forme haute pression) et de coésite (forme haute pression).
En revanche, la silice amorphe se trouve dans la nature sous forme d'opale et de terre de diatomées. Le verre de quartz est un état intermédiaire entre ces structures.

Toutes ces formes cristallines distinctes présentent toujours la même structure locale autour de Si et O.
Dans l'α-quartz, la longueur de la liaison Si–O est de 161 pm, tandis que dans l'α-tridymite, le dioxyde de silicium E551 est compris entre 154 et 171 pm.
L'angle Si–O–Si varie également entre une faible valeur de 140° dans l'α-tridymite et 180° dans la β-tridymite.
Dans l'α-quartz, l'angle Si–O–Si est de 144°.

Utilisations
Le dioxyde de silicium E551 est également connu sous le nom de dioxyde de silicone.
Le dioxyde de silicium E551 a de nombreuses applications : contrôle de la viscosité d'un produit, ajout de volume et réduction de la transparence d'une formulation.
Le dioxyde de silicium E551 peut également servir d'abrasif.
De plus, le dioxyde de silicium E551 peut servir de support pour les émollients et améliorer la sensation cutanée d'une formulation.

La silice sphérique est poreuse et très absorbante, avec une capacité d'absorption d'environ 1,5 fois son poids.
L'une des propriétés typiques de la silice est de contrôler le sébum.
Le dioxyde de silicium E551 est présent dans les crèmes solaires, les gommages et une large gamme de produits de soins de la peau, de maquillage et de soins capillaires.
Le dioxyde de silicium E551 a été utilisé avec succès dans des formulations hypoallergéniques et testées contre les allergies.
La silice (SiO₂) (IR : 1,48) est extraite de gisements de roches calcaires tendres à diatomées (keiselghur).

Il s'agit d'un groupe important de pigments de charge, utilisés dans diverses granulométries.
Ils sont utilisés comme agent matifiant pour réduire la brillance des revêtements transparents et pour leur conférer des propriétés de fluidité par cisaillement.
Ils sont relativement coûteux. Le dioxyde de silicium amorphe E551 est utilisé comme support, auxiliaire technologique, antiagglomérant et agent fluidifiant dans l'alimentation animale.
Applications antimousse telles que la peinture, l'alimentation, le papier, le textile et d'autres applications industrielles.
Le dioxyde de silicium synthétique E551 est utilisé comme agent de contrôle rhéologique dans les plastiques.
Le dioxyde de silicium E551 est également utilisé dans la fabrication d'adhésifs, de mastics et de silicones.

Utilisation structurelle
Environ 95 % de l'utilisation commerciale du dioxyde de silicium E551 se fait dans le secteur de la construction, par exemple pour la production de béton (béton de ciment Portland).
Certains gisements de sable siliceux, présentant une granulométrie et une forme recherchées, ainsi qu'une teneur en argile et autres minéraux intéressante, étaient importants pour le moulage au sable de produits métalliques.
Le point de fusion élevé de la silice permet son utilisation dans des applications telles que la coulée de fonte ; le moulage au sable moderne utilise parfois d'autres minéraux pour d'autres raisons.
La silice cristalline est utilisée dans la fracturation hydraulique des formations contenant du pétrole de réservoir compact et du gaz de schiste.

Précurseur du verre et du silicium
La silice est l'ingrédient principal de la production de la plupart des verres.
Comme d'autres minéraux sont fondus avec la silice, le principe de l'abaissement du point de congélation abaisse le point de fusion du mélange et augmente sa fluidité.
La température de transition vitreuse du SiO2 pur est d'environ 1475 K.
Lorsque le dioxyde de silicium E551 fondu est refroidi rapidement, il ne cristallise pas, mais se solidifie sous forme de verre.
De ce fait, la silice est le principal ingrédient de la plupart des glaçures céramiques.

La géométrie structurale du silicium et de l'oxygène dans le verre est similaire à celle du quartz et de la plupart des autres formes cristallines de silicium et d'oxygène, le silicium étant entouré de tétraèdres réguliers de centres d'oxygène.
La différence entre les formes vitreuses et cristallines provient de la connectivité des unités tétraédriques : bien qu'il n'y ait pas de périodicité à longue distance dans le réseau vitreux, l'ordre persiste à des échelles de longueur bien au-delà de la longueur de liaison SiO.
Un exemple de cet ordre est la préférence pour la formation d'anneaux de 6-tétraèdres.
La majorité des fibres optiques pour les télécommunications sont également fabriquées à partir de silice.
Le dioxyde de silicium E551 est une matière première principale pour de nombreuses céramiques telles que la faïence, le grès et la porcelaine.

Applications alimentaires, cosmétiques et pharmaceutiques
La silice, qu'elle soit colloïdale, précipitée ou pyrogénée, est un additif courant dans la production alimentaire.
Le dioxyde de silicium E551 est principalement utilisé comme agent d'écoulement ou antiagglomérant dans les aliments en poudre tels que les épices et les crèmes à café végétales, ou dans les poudres destinées à la fabrication de comprimés pharmaceutiques.
Le dioxyde de silicium E551 peut adsorber l'eau dans les applications hygroscopiques.
La silice colloïdale est utilisée comme agent de collage pour le vin, la bière et les jus de fruits, sous la référence E551.
En cosmétique, la silice est utile pour ses propriétés de diffusion de la lumière et son pouvoir absorbant naturel.
La terre de diatomées, un produit extrait de mines, est utilisée dans l'alimentation et les cosmétiques depuis des siècles.
Le dioxyde de silicium E551 est constitué de coquilles de silice de diatomées microscopiques ; sous une forme moins transformée, il était vendu sous forme de poudre dentifrice.
La silice hydratée, fabriquée ou extraite de mines, est utilisée comme abrasif dur dans les dentifrices.

Utilisations agricoles
Le dioxyde de silicium E551 est l'un des matériaux les plus abondants de la croûte terrestre.
Le quartz est un exemple de silice.
Le dioxyde de silicium E551 est utilisé comme charge dans les engrais, ainsi que dans la fabrication du verre, de la céramique, des abrasifs, du caoutchouc et des cosmétiques.

Effets sur la santé
Le dioxyde de silicium E551 ingéré par voie orale est essentiellement non toxique, avec une DL50 de 5 000 mg/kg (5 g/kg).
Une étude de 2008, suivant des sujets pendant 15 ans, a révélé que des concentrations élevées de dioxyde de silicium E551 dans l'eau semblaient réduire le risque de démence.
Une augmentation de 10 mg/jour de silice dans l'eau potable était associée à une réduction de 11 % du risque de démence.
L'inhalation de poussières de dioxyde de silicium E551 finement cristallisées peut entraîner une silicose, une bronchite ou un cancer du poumon, car la poussière se loge dans les poumons et irrite continuellement les tissus, réduisant ainsi la capacité pulmonaire. Lorsque de fines particules de dioxyde de silicium E551 sont inhalées en quantités suffisamment importantes (par exemple lors d’une exposition professionnelle), elles augmentent le risque de maladies auto-immunes systémiques telles que le lupus et la polyarthrite rhumatoïde par rapport aux taux attendus dans la population générale.