二氧化硅的结构与健康危害

二氧化硅（化学式：SiO2）是一种酸性氧化物，对应水化物为硅酸（H2SiO3）。它自古便为人所知。 二氧化硅在自然界中最常见的是石英，以及在各种生物体中。在世界的许多地方，二氧化硅是砂的主要成分。二氧化硅是最复杂和最丰富的材料家族之一，既是多种矿物质，又是被合成生产的。应用范围从结构材料到微电子学到食品工业中使用的成分。

结构

SiO2晶体有多种晶型，其基本结构单元是四面体，每个Si周围结合4个O，Si在中心，O在四个顶角；最小环上有6个硅原子和六个氧原子。许多这样的四面体又通过顶角的O相连接，每个O为两个四面体所共有，即每个O与2个Si相结合。实际上，SiO2晶体是由Si和O按1：2的比例所组成的立体网状结构的晶体。因此，通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。SiO4四面体不仅存在于SiO2晶体中，而且存在于所有硅酸盐矿石中，是构成多姿多彩的硅酸盐世界的基本骨架。 

化学性质

二氧化硅是酸性氧化物，对应的最高价水化物为硅酸（H2SiO3）。 二氧化硅化学性质不活泼，不容易与水和大部分酸发生反应。通常只能与碱性氧化物反应生成盐。氢氟酸（HF）和浓热的磷酸（H3PO4）是可以与之反应的酸。

其与氢氟酸反应生成氟化硅的化学方程式为：

SiO2+4HF→SiF4+2H2O

通常只能与碱性氧化物反应生成盐。例如：

SiO2+CaO→CaSiO3

与强碱反应生成盐。例如：

SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O

空气中若存在一定浓度的二氧化硅粉粒时，会经人类呼吸进入肺部，引发呼吸器官的相关疾病，例如尘肺症。 

用途

二氧化硅于食品工业用作抗结剂，属食品添加剂之列。胶态，沉淀或热解法气相二氧化硅是食品生产中的常见添加剂。 它主要用作粉状食品（例如香料和非乳制咖啡奶精）中的流动剂或防结块剂，或制成片剂的粉剂。它可以在吸湿性应用中吸收水。 胶态二氧化硅用作葡萄酒，啤酒和果汁的澄清剂，E编号为E551。 

健康危害

经口摄取的二氧化硅基本上是无毒的，LD50为5000mg / kg，因此完全可以用于食品。然而，吸入细分散的结晶二氧化硅粉尘可能导致矽肺病，支气管炎或癌症，因为灰尘停留在肺中并持续刺激组织，从而降低肺容量。研究显示，暴露于结晶二氧化硅的工人比一般人群的狼疮和其他自体免疫性疾病的预期高出10倍。在2013年发布新规范之前，职业安全与健康管理局（OSHA）允许每立方米空气含100μg二氧化硅，而新规定将含量减少至50μg/m3。建筑业的暴露限值也设定为从250 µg/m3下降至50 µg/m3。