Acide orthosilicique

L'acide orthosilicique est un composé chimique de formule Si(OH)₄. Synthétisé à l'aide de solvants organiques[2], cette espèce d'acide silicique existe à concentration millimolaire dans les solutions aqueuses de dioxyde de silicium SiO₂, qui est formellement son anhydride :

Si(OH)₄ ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ SiO₂↓ + 2 H₂O.

Des simulations numériques indiquent que la dissolution de la silice dans l'eau passe par la formation d'un complexe SiO₂·2H₂O avant de former l'acide orthosilicique[3]. Une expérience publiée en 1922 indique avoir obtenu une solution aqueuse contenant environ 1 % d'acide orthosilicique en traitant une solution d'orthosilicate de sodium Na₄SiO₄ diluée avec un excès d'acide chlorhydrique HCl dilué puis en éliminant par dialyse le chlorure de sodium NaCl formé, et en purifiant le produit final à travers un filtre à eau en céramique (en)[4]. L'expérience montra que les solutions d'acide orthosilicique à ce niveau de concentration sont instables et tendent à former du gel de silice par formation d'acides siliciques et d'anions silicate polymériques.

La solubilité du dioxyde de silicium dans l'eau dépend fortement de sa structure cristalline. La solubilité de la silice amorphe de 0 à 250 °C à la pression de vapeur de solutions aqueuses est donnée par l'égalité :

log C = -731/T + 4,52

où C est la concentration massique de silice en milligrammes par kilogramme et T la température en kelvins[5]. Cela correspond à une solubilité maximum d'environ 2 mmol·L^-1 à température ambiante, concentration au-delà de laquelle on obtient du gel de silice[4]. Les espèces chimiques correspondant à l'acide orthosilicique en solution aqueuse n'ont pas été pleinement caractérisées en raison de leur très faible concentration. Linus Pauling avait prédit que l'acide orthosilicique serait un acide très faible[6] :

Si(OH)₄ ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ Si(OH)₃O⁻ + H⁺.

Le monomère d'acide orthosilicique a cependant été obtenu par hydrogénolyse de tétrakis(benzoyloxy)silane Si(OCH₂C₆H₅)₄ en solution dans le diméthylacétamide CH₃CON(CH₃)₂ ou des solvants apparentés[2]. La structure cristalline du composé a été déterminée par cristallographie aux rayons X, tandis que la diffraction de neutrons a permis de localiser les atomes d'hydrogène dans la structure. L'acide pyrosilicique H₆SiO₇ a été obtenu par hydrogénation de son dérivé hexabenzoyloxy R₃Si–O–SiR₃ où R = CH₃C₆H₄O, tandis que l'acide trisilicique cyclique Si₃O₃(OH)₆ et l'acide tétrasilicique cyclique Si₄O₄(OH)₈ ont été obtenus par des variantes de cette méthode[2].

• 
  Concentration superficielle annuelle moyenne en silice dissoute[7].

Le terme de silice dissoute est utilisé en océanographie pour décrire les formes hydrosolubles du dioxyde de silicium, notamment l'acide orthosilicique H₄SiO₄ et ses bases conjuguées (anions orthosilicate) tels que H₃SiO₄⁻ et H₂SiO₄²⁻. Le cycle biogéochimique de la silice est régulé par les diatomées[8] - [9]. Ces algues polymérisent l'acide silicique en silice biogénique (en) pour construire leur paroi cellulaire, appelée frustule[10].

La surface de l'océan mondial est sous-saturée en silice dissoute hormis dans le courant circumpolaire antarctique au sud du 55^e parallèle sud. La concentration de silice dissoute augmente avec la profondeur et dans la circulation thermohaline depuis l'océan Atlantique à travers l'océan Indien jusqu'à l'océan Pacifique.

Cet article est issu de wikipedia. Text licence: CC BY-SA 4.0, Des conditions supplémentaires peuvent s’appliquer aux fichiers multimédias.