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Silicate

Formule chimique du silicate

Le dioxyde de silicium ou silicate à pour formule chimique : SiO2

Qu’est-ce que c’est ?

Un silicate contient un ou plusieurs atomes de silicium, d’oxygène et parfois d’autres éléments. De nombreuses roches et minéraux sur Terre contiennent des silicates, notamment le quartz, les feldspaths et les micas.

Les silicates sont des éléments fondamentaux dans la composition de la plupart des argiles utilisées en poterie. Les argiles sont des minéraux composés principalement de silicates d’aluminium hydratés, qui forment la base de nombreuses céramiques. Lorsque l’argile est chauffée à des températures élevées, les minéraux silicates réagissent chimiquement et se transforment en une structure solide et cohésive.

silicate

Son utilisation en céramique

En céramique, le SiO2 apparaît lorsque l’on parle de la chimie des glaçures. C’est un oxyde apporté par de nombreux matériaux céramiques : toutes les argiles, les feldspaths et les frittes. La poudre de quartz ou de silice est de presque 100 % SiO2.

Les silicates contribuent à la plasticité des argiles, facilitant le façonnage et le modelage. Ils agissent également comme liants pendant le processus de cuisson. Cela permet aux particules d’argile de fusionner et de former une structure cohérente et résistante. En fonction des types d’argiles et des techniques de cuisson utilisées, les silicates influencent les propriétés finales de la céramique, telles que sa résistance, sa porosité et sa couleur.

Nocivité

En général, les silicates sont stables et non réactifs, ce qui les rend inoffensifs lorsqu’ils sont incorporés dans des objets en céramique. Cependant, leur manipulation sous forme de poudre peut présenter des risques :

  • Inhalation : La poussière de silicate, en particulier la silice cristalline, peut être inhalée et causer la silicose, une maladie pulmonaire.
  • Ingestion : Si ingérés en grandes quantités, certains silicates peuvent être nocifs, bien que ce risque soit minimal dans les ateliers de céramique.
  • Contact avec la peau : Certains silicates peuvent causer des irritations cutanées lorsqu’ils sont manipulés fréquemment sans protection.

Précautions

Il est essentiel de porter des masques, des gants et des lunettes de protection lors de la manipulation de silicates sous forme de poudre. Les ateliers doivent être bien ventilés pour minimiser l’inhalation de poussières.

Transformation des silicates pendant la cuisson

Déshydratation : Entre 100°C et 200°C, l’eau physiquement liée est éliminée. En augmentant la température, l’eau chimiquement liée (eau de constitution) est également évacuée.

Décomposition et Réorganisation : Entre 500°C et 900°C, les silicates commencent à se décomposer et à se réorganiser. Certains silicates, comme les feldspaths, peuvent commencer à fondre, libérant des ions silicium et oxygène qui se recombinent pour former de nouvelles structures.

Vitrification : À partir de 900°C et pouvant aller jusqu’à 1300°C ou plus, les silicates fondent progressivement et forment une masse vitreuse. Cette vitrification est essentielle pour donner à la céramique sa résistance et sa durabilité.

Principaux silicates en céramique

En céramique, les silicates sont essentiels car ils forment la structure vitreuse lors de la cuisson des argiles et des émaux. Voici les formules chimiques des principaux silicates utilisés en céramique :

Feldspaths : Ce sont des tectosilicates primordiaux pour la formation des glaçures. Ils fondent à différentes températures pour former une phase vitreuse.

  • Orthoclase (feldspath potassique) : KAlSi3O8KAlSi3​O8​
  • Albite (feldspath sodique) : NaAlSi3O8NaAlSi3​O8​
  • Anorthite (feldspath calcique) : CaAl2Si2O8CaAl2​Si2​O8​

Quartz : Forme pure de dioxyde de silicium et l’un des principaux composants des argiles.

  • Formule : SiO2SiO2​

Talc : Un phyllosilicate utilisé pour augmenter la plasticité des argiles et utilisé comme fondant alcalino-terreux dans certains émaux.

  • Formule : Mg3Si4O10(OH)2Mg3​Si4​O10​(OH)2​

Kaolinite : C’est l’argile primaire et la composante majeure du kaolin. Elle a une structure en feuille.

  • Formule : Al2Si2O5(OH)4Al2​Si2​O5​(OH)4​

Micas : Ils sont présents dans certains types d’argiles et apportent de la plasticité.

  • Muscovite : KAl2(AlSi3O10)(OH)2KAl2​(AlSi3​O10​)(OH)2​
  • Biotite : K(Fe,Mg)3AlSi3O10(OH)2K(Fe,Mg)3​AlSi3​O10​(OH)2​

Montmorillonite : Une argile expansible qui peut absorber l’eau dans ses interstices.

  • Formule approximative : Na0.33Al1.67Mg0.33Si4O10(OH)2Na0.33​Al1.67
  • Mg0.33​Si4​O10​(OH)2​

Wollastonite : Un silicate calcique utilisé pour augmenter la durabilité des émaux.

  • Formule : CaSiO3CaSiO3​

Ce sont quelques-uns des principaux silicates associés à la céramique. La proportion et le type de silicates utilisés peuvent varier en fonction des propriétés désirées pour le produit final, que ce soit une argile ou un émail.

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