Acide silicique

Les acides siliciques forment une famille de composés chimiques dont les molécules contiennent un atome de silicium lié à des groupes oxo ou hydroxyle. Les composés de cette famille ont pour formule générale [SiOx(OH)4−2x ] n[1],[2]. Quand on parle de « l'acide silicique » il s'agit de l'acide orthosilicique (cf. ci-dessous).

Plusieurs acides siliciques simples ont été identifiés, mais seulement dans des solutions aqueuses très diluées :

  • acide orthosilicique
  • acide pyrosilicique
  • acide métasilicique
  • acide disilicique

Cependant, à l'état solide, ces composés se condensent sans doute pour former des acides siliciques polymériques de structure complexe.

Réactions chimiques

En général, les réactions des acides siliciques sont difficiles à contrôler. La déshydratation partielle en acide métasilicique, par exemple, est difficile car la réaction évolue en général vers la production de dioxyde de silicium et d'eau.

Réactions acide-base

Comme d'autres silanols, l'acide silicique est un acide faible. Il peut être déprotoné en solution, auquel cas il produit sa base conjuguée, un ion silicate.

Production

L'acide silicique a été découvert par Jöns Jacob Berzelius entre 1810 et 1836 lors de l'étude du silicium produit par ses expériences. Toutefois, il n'a pas reconnu ce composé comme étant distinct du dioxyde de silicium.

Hydratation

L'acide silicique naturel est produit par un processus non biologique appelée hydratation, impliquant de l'eau et du quartz, connu pour être habituel sur Terre. La réaction produisant de l'acide silicique à partir de quartz peut être écrite ainsi :

QuartzSiO2 + Eau2 H2O → Acide siliciqueH4SiO4.

Si les produits sont laissés à l'air, des produits secs[pas clair] se forment.

Synthèse en laboratoire

L'acide silicique peut être produit par l'acidification de silicate de sodium en solution aqueuse. Le principal problème de l'utilisation d'acide silicique en synthèse chimique est que les acides siliciques peuvent facilement perdre de l'eau pour former de façon aléatoire des polymères de gel de silice, une forme de dioxyde de silicium. Une telle conversion impliquent une condensation.

Acide silicique océanique
Concentration en acide silicique dans la partie supérieure de la zone pélagique, en 2009[3].

Le silicium dissous dans l'eau de mer existe principalement sous forme d'acide orthosilicique (H4SiO4)[4].

Acide silicique et santé

Il a été montré en 2003 que la concentration physiologique d'acide orthosilicique stimule la synthèse du collagène de type 1 et la différenciation ostéoblastique dans des cellules humaines in vitro similaires à des ostéoblastes[5].

En 2006 et 2008, dans le cadre des recherches sur la corrélation entre la présence d'aluminium dans l'alimentation et la maladie d'Alzheimer, une réduction de l'absorption de l'aluminium dans le système digestif et une augmentation de son excrétion rénale ont été obtenues par l'adjonction d'acide silicique dans la boisson[6],[7],[8].

L'acide orthosilicique stabilisé par la choline est un supplément nutritionnel biodisponible. Des études conduites entre 2005 et 2008 semblent montrer qu'il restaure la texture et la résistance mécanique des cheveux[9], qu'il réduit la rugosité de la peau et la fragilité des ongles et des cheveux[10],[11], empêche partiellement la perte osseuse fémorale chez les rats modèles âgés ayant subi une ovariectomie[12], augmente la concentration de collagène chez les veaux[13] et a un potentiel effet bénéfique sur la formation de collagène des os chez les femelles ostéopéniques[14].

Références
  1. N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2nd ed., Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, 1997.
  2. R. K. Iler, The Chemistry of Silica, Wiley, New York, 1979.
  3. http://www.nodc.noaa.gov/OC5/WOA09/pr_woa09.html
  4. (en) Paul Tréguer, David M. Nelson, Aleido J. Van Bennekom et David J. DeMaster, « The Silica Balance in the World Ocean: A Reestimate », Science, vol. 268, no 5209,‎ , p. 375–379 (ISSN 0036-8075 et 1095-9203, PMID 17746543, DOI 10.1126/science.268.5209.375, lire en ligne, consulté le ).
  5. (en) D. M. Reffitt, N. Ogston, R. Jugdaohsingh, H. F. J. Cheung, B. A. J. Evans, R. P. H. Thompson, J. J. Powell et G. N. Hampson, « Orthosilicic acid stimulates collagen type 1 synthesis and osteoblastic differentiation in human osteoblast-like cells in vitro », Bone, vol. 32, no 2,‎ , p. 127-135 (PMID 12633784, DOI 10.1016/S8756-3282(02)00950-X).
  6. (en) Christopher Exley, Olga Korchazhkina, Deborah Job, Stanislav Strekopytov, Anthony Polwart et Peter Crome, « Non-invasive therapy to reduce the body burden of aluminium in Alzheimer's disease », Journal of Alzheimer's disease, vol. 10, no 1,‎ , p. 17-24 (discussion p. 29-31) (PMID 16988476, DOI 10.3233/JAD-2006-10103).
  7. (en) M. J. González-Muñoz, A. Peña et I. Meseguer, « Role of beer as a possible protective factor in preventing Alzheimer's disease », Food and Chemical Toxicology, vol. 46, no 1,‎ , p. 49-56 (PMID 17697731, DOI 10.1016/j.fct.2007.06.036).
  8. (en) M. J. Gonzalez-Muñoz, I. Meseguer, M. I. Sanchez-Reus, A. Schultz, R. Olivero, J.Benedí et F.J.Sánchez-Muniz, « Beer consumption reduces cerebral oxidation caused by aluminum toxicity by normalizing gene expression of tumor necrotic factor alpha and several antioxidant enzymes », Food and Chemical Toxicology, vol. 46, no 3,‎ , p. 1111-1118 (PMID 18096288, DOI 10.1016/j.fct.2007.11.006).
  9. (en) R. R. Wickett, E. Kossmann, A. Barel, N. Demeester, P. Clarys, D. Vanden Berghe et M. Calomme, « Effect of oral intake of choline-stabilized orthosilicic acid on hair tensile strength and morphology in women with fine hair », Archives of Dermatological Research, vol. 299, no 10,‎ , p. 499-505 (PMID 17960402, DOI 10.1007/s00403-007-0796-z).
  10. (en) A. Barel, M. Calomme, A. Timchenko, K. De. Paepe, N. Demeester, V. Rogiers, P. Clarys et D. Vanden Berghe, « Effect of oral intake of choline-stabilized orthosilicic acid on skin, nails and hair in women with photodamaged skin », Archives of Dermatological Research, vol. 297, no 4,‎ , p. 147-153 (PMID 16205932, DOI 10.1007/s00403-005-0584-6).
  11. (en) Noah Scheinfeld, Maurice J. Dahdah et Richard Scher, « Vitamins and minerals: their role in nail health and disease », Journal of Drugs in Dermatology, vol. 6, no 8,‎ , p. 782-787 (PMID 17763607).
  12. (en) M. Calomme, P. Geusens, N. Demeester, G. J. Behets, P. D’Haese, J. B. Sindambiwe, V. Van Hoof et D. Vanden Berghe, « Partial prevention of long-term femoral bone loss in aged ovariectomized rats supplemented with choline-stabilized orthosilicic acid », Calcified Tissue International, vol. 78, no 4,‎ , p. 227-232 (PMID 16604283, DOI 10.1007/s00223-005-0288-0).
  13. (en) Mario R. Calomme et Dirk A. Vanden Berghe, « Supplementation of calves with stabilized orthosilicic acid. Effect on the Si, Ca, Mg, and P concentrations in serum and the collagen concentration in skin and cartilage », Biological Trace Element Research, vol. 56, no 2,‎ , p. 153-165 (PMID 9164661, DOI 10.1007/BF02785389).
  14. T. D. Spector, M. R. Calomme, S. H. Anderson, G. Clement, L. Bevan, N. Demeester, R. Swaminathan R, Jugdaohsingh, D. A. Berghe et J. J. Powell, « Choline-stabilized orthosilicic acid supplem entation as an adjunct to Calcium/Vitamin D3 stimulates markers of bone formation in osteopenic females: a randomized, placebo-controlled trial », BMC Musculoskelet Disorders, vol. 9,‎ , p. 85 (PMID 18547426, PMCID 2442067, DOI 10.1186/1471-2474-9-85).

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