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.

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.