带你认识硅家族之二氧化硅（一）自然界的多功能玩家：二氧化硅的应用解析

硅（Si）是地壳中含量第二丰富的元素，仅次于氧，约占地壳总质量的27.7%。它最早由瑞典化学家贝采利乌斯在19世纪初分离出来，并因其广泛的工业应用而成为现代科技和工业不可或缺的材料。硅在自然界中几乎总是以化合物的形式出现，最常见的形式是二氧化硅（SiO₂）和硅酸盐矿物。

二氧化硅（SiO₂）可以根据其化学结合状态分为非游离二氧化硅和游离二氧化硅。其中的非游离二氧化硅是二氧化硅与其他元素或化合物相互结合而形成复杂的矿物或化合物。常见的如具有良好耐磨性和化学稳定性的长石，可用于陶瓷工业、玻璃制造。再比如具有良好光学反射性的云母，可用做涂料、化妆品的珠光颜料。而游离二氧化硅可以根据其晶体结构和微观形态分为结晶型游离二氧化硅、隐晶型游离二氧化硅和无定型游离二氧化硅。无定型游离二氧化硅是没有固定晶体结构的二氧化硅，分子排列随机，硬度较低、表面积较大，通常具有良好的吸附性，常用于硅胶、牙膏的制造。隐晶型游离二氧化硅的晶体结构非常细小，密度较高，毒性较低，常被广泛用于珠宝、雕刻领域，常见的有玉髓、蛋白石等。结晶型游离二氧化硅与隐晶型游离二氧化硅结构相似，但物理性质不同。最常见的结晶型游离二氧化硅是石英，由于其硬度较高且在常温下非常稳定，因此在很多领域可以见到它的身影，如通信网络的光纤，建筑材料中的花岗岩等。

当然结晶型游离二氧化硅也是三种晶型中毒性最高的，是已知的致癌物质，职业活动中长期吸入其粉尘可导致职业性尘肺病，如职业性矽肺，因此许多国家和地区对工作场所空气中结晶型游离二氧化硅的浓度有严格限制。二氧化硅，作为地球上最常见的化合物之一，以其多样的形态和卓越的性能，在我们的日常生活中扮演着不可或缺的角色。从建筑中的水泥、玻璃，到家居用品中的瓷器、牙膏；从电子设备中的石英晶体振荡器，到医疗领域的药片辅料和医疗器械，二氧化硅无处不在，默默地为现代社会的发展和人们的生活质量提供着坚实的支持。

然而，尽管二氧化硅在众多行业中有着不可替代的重要性，我们也不能忽视它可能带来的健康风险。特别是结晶型游离二氧化硅，在职业环境中，如矿山、石料加工、建筑施工等场所，当它以细小粉尘的形式存在时，工人如果不采取有效的防护措施，长期吸入这些微粒就有可能会对肺部造成严重损害，就会患硅肺病（因硅旧称为矽，硅肺旧称为矽肺）。这种类型的二氧化硅，特别是α-石英，已被国际癌症研究机构列为人类致癌物，与矽肺病、慢性阻塞性肺疾病以及其他呼吸系统疾病的发生密切相关。因此，了解二氧化硅广泛应用的同时，我们也需要了解它所带来的健康风险。这样一来，对于从事相关行业的人员来说，才可以采取更加科学、有效的预防措施来平衡利用这一重要材料，实现利益与健康并重的双重目标。