Gel di silice: struttura, proprietà, usi

Il gel di silice o silice colloidale è un polimero del biossido di silicio e può essere rappresentato dalla formula (SiO2)2.  Fu brevettato nel 1919 dal professore di chimica Walter A. Patrick presso la Johns Hopkins University , Baltimora, Maryland

Struttura

In realtà la matrice di gel di silice è costituita da un nucleo di atomi di silicio uniti ad atomi di ossigeno ma in superficie rimangono alcuni gruppi -OH residui, non condensati, dell’acido ortosilicico originale.

struttura gel di silice

Il gel di silice è infatti ottenuto per acidificazione di una soluzione di silicato di sodio Na3SiO3. Da questa si ottiene una sospensione colloidale il cui grado di polimerizzazione dipende dalle condizioni in cui avviene il processo.

 

Proprietà del gel di silice

Non è solubile in acqua e nei solventi organici ma solo in acido fluoridrico e in condizioni fortemente alcaline.

Si presenta come un solido bianco amorfo e poroso e, in base alla dimensione dei pori, può essere suddiviso in gel di silice a:

  • pori fini con dimensione media dei pori < a 1.5-2.0 nm
  • pori grossolani con dimensione media dei pori > 4.0-5.0 nm.

La porosità del gel di silice si traduce in una elevata area disponibile allo scambio di materia e pertanto è utilizzato per le sue proprietà adsorbenti ed è usato come:

  • essiccante
  • deumidificante
  • agente disidratante
  • adsorbente
  • riempitivo

E’ in grado di adsorbire sostanze polari piuttosto che sostanze organiche non polari.

Per le sue proprietà disidratanti il gel di silice è inserito in bustine recanti la dicitura silica gel che vengono inserite in molti prodotti commerciali come prodotti elettronici e farmaceutici le cui proprietà potrebbero essere compromesse se assorbissero acqua.

Usi

E’ utilizzato anche come trasportatore di catalizzatori e come catalizzatore stesso ad esempio per l’alchilazione dei fenoli e di alcuni eterocicli aromatici.

È utilizzato anche nella cromatografia su strato sottile che è solitamente condotta su una lastra di vetro su cui viene applicata la fase stazionaria costituita da gel di silice, ossido di alluminio e cellulosa. I componenti che devono essere separati sono adsorbiti in modo diverso e, conseguentemente con tempi di ritenzione diversi, a seconda della loro polarità.

Inoltre è utilizzato come fase stazionaria nella cromatografia su colonna , nota anche come cromatografia liquido-solido o di adsorbimento o a fase normale basata sull’interazione tra i siti attivi dell’adsorbente solido con i gruppi funzionali presenti nelle molecole da separare.

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