Silicio | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() Pezzo di wafer lucidato e blocco di puro silicio. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Posizione nella tavola periodica | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Simbolo | sì | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nome | Silicio | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Numero atomico | 14 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gruppo | 14 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Periodo | 3 e periodo | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bloccare | Blocco p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Famiglia di elementi | Metalloide | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configurazione elettronica | [ Ne ] 3 s 2 3 p 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elettroni per livello di energia | 2, 8, 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Proprietà atomiche dell'elemento | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Massa atomica | 28.0855 ± 0.0003 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Raggio atomico (calc) | 110 pm ( 111 pm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Raggio covalente | 111 ± 2 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Raggio di Van der Waals | 210 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stato di ossidazione | +1, +2, +3, +4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elettronegatività ( Pauling ) | 1.90 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ossido | anfotero | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energie di ionizzazione | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
* 1 ri : 8.15168 eV | * 8 e : 303,54 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
* 2 e : 16.34584 eV | * 9 e : 351,12 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
* 3 E : 33.49302 eV | * 10 e : 401,37 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
* 4 ° : 45,14181 eV | * 11 e : 476,36 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
* 5 ° : 166.767 eV | * 12 e : 523,42 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
* 6 ° : 205,27 eV | * 13 ° : 2.437,63 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
* 7 ° : 246,5 eV | * 14 ° : 2.673.182 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isotopi più stabili | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Proprietà fisiche semplici del corpo | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stato ordinario | diamagnetico solido | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Altri allotropi | Silicene | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Massa volumica | 2,33 g · cm -3 ( 25 ° C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sistema cristallino | Diamante cubico | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Durezza | 6.50 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Colore | grigio scuro | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto di fusione | 1414 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto di ebollizione | 3265 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energia da fusione | 50,55 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energia di vaporizzazione | 384,22 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume molare | 12,06 × 10 -6 m 3 · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pressione del vapore | 4,77 Pa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Velocità del suono | 8433 m · s da -1 a 20 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Calore massiccio |
700 J · kg -1 · K -1
equazione:
27.19604 J · mol -1 · K -1 (liquido da 1 411,9 a 3 231,5 ° C ) equazione:
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Conduttività elettrica | 2,52 × 10-4 S · m -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Band gap a 300 K. | 1.12 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conduttività termica | 148 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Varie | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o ECHA | 100.028.300 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o CE | 231-130-8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Precauzioni | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SGH | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stato in polvere :
![]() avvertimento H228, P210, H228 : Solido infiammabile P210 : Tenere lontano da fonti di calore / scintille / fiamme libere / superfici riscaldate. - Vietato fumare. |
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WHMIS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() B4, B4 : Solido infiammabile Trasporto di merci pericolose: classe 4.1 Divulgazione all'1,0% secondo i criteri di classificazione |
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Trasporto | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stato in polvere :
1346 : POLVERE DI SILICIO AMORFICO Classe: 4.1 Etichetta: 4.1 : Solidi infiammabili, sostanze autoreattive e solidi esplosivi desensibilizzati Imballaggio: Gruppo di imballaggio III : sostanze a basso pericolo. ![]() |
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Unità di SI e STP se non diversamente specificato. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Il silicio è l' elemento chimico del numero atomico 14, del simbolo Si. Questo metalloide tetravalente appartiene al gruppo 14 della tavola periodica . È l'elemento più abbondante nella crosta terrestre dopo l' ossigeno , cioè il 25,7% della sua massa, ma è relativamente presente solo in quantità relativamente piccole nella materia che costituisce gli esseri viventi. Non esiste in natura come un semplice corpo , ma sotto forma di composti: sotto forma di biossido di silicio (SiO 2 ), di origine biogenica (costituito da un organismo vivente come diatomee o radiolari ), si trova nel sotto forma di silice amorfa (nella sabbia ), o di origine litogenica quando è sotto forma di silice minerale ( quarzo , cristobalite , ecc. ) o altri silicati (nei feldspati , la caolinite ...).
Nella sua forma amorfa, la silice (SiO 2 ), generalmente ottenuta dalla farina fossile , è stata utilizzata per molto tempo come componente essenziale del vetro . Ha dalla metà XX ° secolo nuovi impieghi elettronico ( transistor ), per la produzione di materiali come siliconi, per rendere i pannelli solari fotovoltaici e come biominerale, silice amorfa è attualmente indagato per gli usi in nanotecnologie.
Il nome deriva dal latino selce, silicĭs che significa ciottolo o selce .
Possibile confusione : in inglese, silicio indica silicio, silicone indica silicone e silice indica silice.
Esistono tre isotopi naturali del silicio, tutti stabili : 28 Si (92,18%), 29 Si (4,71%) e 30 Si (3,12%). Ci sono anche isotopi artificiali instabili : 25 Si, 26 Si e 27 Si che sono emettitori β + , così come da 31 Si a 34 Si che sono β - emettitori .
Il silicio è solido sotto condizioni standard , con sotto 1 atm un punto di fusione di 1414 ° C e un punto di ebollizione di 3265 ° C . Come l'acqua, è più denso allo stato liquido che allo stato solido, a differenza della maggior parte delle altre sostanze. È anche un discreto conduttore di calore ( conducibilità termica : 149 W m −1 K −1 ).
In forma cristallina , il silicio puro è grigio con riflessi metallici bluastri. Come il germanio , non è molto deformabile e molto fragile. Come il carbonio e il germanio, cristallizza nel sistema cubico (struttura del diamante ). I cristalli di silicio sono da grigi a neri, a forma di aghi o esaedri . Il silicio è un semiconduttore , la sua conduttività elettrica è molto inferiore a quella dei metalli.
Ci sono altri due allotropi del silicio: il silicene dove gli atomi di silicio sono collegati in catene e il silicene dove formano strati piatti.
Il silicio esiste anche allo stato amorfo , sotto forma di una polvere marrone scuro.
Il silicio si ossida molto rapidamente nell'aria per formare uno strato di silice sulla superficie, che isola il campione dall'ossigeno e lo protegge da un'ulteriore ossidazione ( passivazione ); questo strato di ossido può essere rimosso mediante acido fluoridrico HF o mediante abrasione termica . Insolubile in acqua se non ad alta temperatura, il silicio viene attaccato dall'acido fluoridrico HF o da una miscela di acido fluoridrico / acido nitrico (HNO 3 ) a seconda della fase .
Il silicio ha una struttura simile al diamante (come il germanio e la forma a diamante del carbonio ), con un parametro reticolare di 0,543 071 0 nm .
Uno dei composti del silicio, la silice (biossido di silicio), era già noto nell'antichità ed era considerato un elemento dagli alchimisti e poi dai chimici. La forte resistenza della silice e dei suoi numerosi composti (soprattutto silicati ) agli agenti meteorici spiega la loro abbondanza di minerali e che costituiscono l'elemento caratteristico delle rocce più importanti (ad eccezione dei carbonati ).
Il silicio fu isolato per la prima volta nel 1823 da Jöns Jacob Berzelius . Fu solo nel 1854 che Henri Sainte-Claire Deville ottenne il silicio cristallino.
La sintesi dei siliconi rappresenta anche un utilizzo significativo del silicio (circa il 40% dei consumi). Questi [(CH 3 ) 2 SiO] n polimeri sono utilizzati in sigillanti , grassi resistenti all'acqua o termoconduttori, detersivi in polvere o shampoo condizionanti, ecc.
Le proprietà semiconduttrici del silicio hanno permesso la creazione della seconda generazione di transistor , quindi dei circuiti integrati (“chip”). È ancora oggi uno degli elementi essenziali per l' elettronica , in particolare grazie all'attuale capacità tecnologica che consente di ottenere silicio puro a più del 99,999 99% ( Czochralski draft , floating melt zone ).
FotovoltaicoCome semiconduttore , il silicio è anche l'elemento principale utilizzato per la produzione di celle solari fotovoltaiche . Questi vengono poi assemblati in pannelli solari per la generazione di elettricità.
Il silicio ha allo stato puro elevate caratteristiche meccaniche che lo rendono utilizzato per la produzione di minuteria destinata a determinati micromeccanismi e anche per la fabbricazione di molle a spirale destinate ad orologi meccanici di alta gamma.
Leghe alluminio-silicioL'uso principale del silicio come corpo unico è come elemento di lega con l' alluminio . Le leghe alluminio-silicio ( serie AS o 40000 secondo NF EN 1780-1, dette anche "sialumine") sono utilizzate per la produzione di particolari stampati , in particolare per automobili (ad esempio cerchi in lega) e aeronautica. (Ad esempio elementi di motori elettrici di bordo). Le leghe alluminio-silicio rappresentano circa il 55% del consumo globale di silicio. La lega più nota è Alpax , vicina alla composizione eutettica (circa 13 % m Si).
A causa delle prestazioni dei processi di incisione e formatura di forme con silicio, il silicio viene utilizzato per:
Oltre alle proprietà del silicio elementare, molti composti di silicio hanno applicazioni. Tra i più famosi:
Il silicio 32 può essere utilizzato con la datazione radiometrica per determinare le età dell'ordine del secolo.
Dopo l' ossigeno , è l'elemento più abbondante nella crosta terrestre .
Il silicio sulla Terra si trova principalmente in forma minerale, e in particolare sotto forma di silicati , che costituiscono il 28% della crosta terrestre . Il silicio è, ad esempio, un costituente della sabbia silicea, il risultato del degrado di rocce come il granito .
Il silicio si trova in alcune molecole organiche, come i silani - metilsilanetrioli, dimetilsilandiolo -, silatrani.
Le diatomee e i radiolari presenti nel plancton si trova all'inizio della catena alimentare dei mari e degli oceani, partecipano al ciclo biogeochimico del silicio. Estraggono la silice dall'acqua di mare per formare il loro scheletro esterno. L'acqua di mare è relativamente povera di silice tranne che a grandi profondità (dissoluzione degli scheletri delle diatomee) e in prossimità degli estuari. Risorge in superficie solo grazie a risalite ( upwelling ). C'è poi una notevole produzione di plancton. Ma la più rinnovata fonte di silice negli oceani si dissolve nell'acqua dei fiumi che vi scorrono, ma anche nel loro limo. È stato strappato da catene montuose e terre attraversate dall'acqua di sorgenti, torrenti e fiumi. È anche nell'estuario dei fiumi che troviamo la maggior parte dei pesci. Essendo al vertice della catena alimentare marina, dobbiamo considerare che è perché vi trovano plancton in quantità. Dobbiamo quindi interrogarci sulle grandi quantità di limo intrappolato sul fondo delle dighe nei bacini fluviali di tutto il mondo. Ciò potrebbe influenzare l'attuale stock di pesce negli oceani, che è in forte calo.
Il corpo umano contiene circa 7 g di silicio.
Il silicio si trova associato a glicosaminoglicani e poliuronidi: condroitin solfato, dermatansolfato, cheratan-solfato, eparan-solfato ed eparina. È anche coinvolto nella sintesi del collagene (da 3 a 6 atomi di Si per catena alfa) e dell'elastina . L' aorta è il tessuto che contiene di più, insieme alla pelle e al timo . Il livello di silicio in questi tessuti diminuisce con l'età in proporzioni molto grandi: perdita di circa l'80-90% (studio sui conigli) . La diminuzione del silicio nelle pareti arteriose è correlata alla frammentazione dell'elastina e alla perdita della sua elasticità. Più un'arteria è aterosclerotica, meno silice contiene e più è rigida .
Una dieta ricca di colesterolo provoca l'aterosclerosi sperimentale nei conigli. La somministrazione di silicio organico previene la frammentazione delle fibre di elastina . Un tubo rigido conduce un flusso meno bene di un tubo flessibile. Il ripristino dell'elasticità arteriosa - la compliance - aiuterebbe indubbiamente ad abbassare la pressione sanguigna alta.
Il silicio è coinvolto nel legame del calcio (Ca) a livello dello scheletro. Il bordo osteoide, l'area in cui viene prodotto l'osso, ha un picco nella concentrazione di silicio che non si trova nell'osso maturo. Il silicio potenzia l'azione dello zinco (Zn) e del rame (Cu).
Il silicio partecipa al funzionamento del sistema immunitario . Il timo, che ne contiene quantità significative, è l'organo in cui si “programmano” i linfociti T. Va inoltre notato che i macrofagi ne hanno un grandissimo appetito e riciclano la silice localmente in eccesso (polmoni per esempio). È anche coinvolto nella sintesi di anticorpi ( immunoglobuline ).
Per alcuni, la nostra riserva di silicio diminuirebbe drasticamente con l'età. Infatti, c'è soprattutto un cambiamento nella distribuzione del silicio nell'organismo: alcuni tessuti vedono calare drasticamente la loro velocità (pelle, arterie, timo, cartilagine, ecc.), Altri "si spolverano" in modo significativo come il polmoni e gangli ad essi associati a causa della loro grande ricchezza di macrofagi. Se l'equilibrio del silicio totale in funzione dell'età potesse ben bilanciarsi in termini di quantità, l'effettiva disponibilità per il metabolismo sembra diminuire con l'età. Ciò è da mettere in relazione con l'insufficienza dell'assunzione di cibo e la progressiva carenza dell'organismo di molecole organiche che contengono unità “ene-diolo” . Questi modificano la valenza del silicio e formano con esso complessi ipervalenti (penta- o hexa-) di elevata importanza biologica. Tra queste molecole vi sono i polifenoli (antiossidanti), alcuni neuromediatori derivanti dal metabolismo della tirosina (adrenalina, dopamina) o del triptofano (serotonina, melatonina) e soprattutto dell'acido ascorbico (vitamina C). Non è quindi certo che le assunzioni quotidiane di cibo siano coperte in tutti i segmenti della popolazione, in particolare quelli con maggiori esigenze o carenze dovute a una dieta poco diversificata povera di frutta e verdura e altri alimenti ricchi di polifenoli. Antiossidanti (bambini in crescita, donne incinte , anziani) o persone con maggiori esigenze. Pertanto gli infortuni muscolo-scheletrici sono molto numerosi negli atleti (distorsioni, tendiniti, stiramenti, microfratture, ecc .). Questi incidenti coinvolgono strutture anatomiche come l'osso dove il silicio è un fattore primario nella sua sintesi o altri, come tendini, legamenti o muscoli, che contengono grandi quantità di silicio (elastina, collagene). L'applicazione esterna di un gel contenente complessi organici a base di metilsilanetriolo che attraversano la barriera cutanea è di grande interesse terapeutico .
In natura, il "silicio organico" si forma sulla superficie della silice sotto l'azione di elementi legati alle radici delle piante per consentirne l'assimilazione. Alcune piante come l' equiseto , il bambù, l' ortica , l' avena che contengono quantità significative di silicio sono ampiamente utilizzate in erboristeria e cosmetologia (ortica, avena). L'essiccazione sconsiderata di queste piante annulla alcuni degli effetti benefici perché la silice polimerizza . Altre piante utilizzate nell'alimentazione umana come riso, grano, mela (pectina), ecc. contengono anche quantità significative, soprattutto nella lolla, da qui l'interesse a consumare riso o grano intero. Alcune acque minerali, il vino, in particolare la birra, possono anche essere considerate fonti notevoli. L' AFSSA (Agenzia francese per la sicurezza alimentare) non ha stabilito l'assunzione giornaliera raccomandata per il silicio. I bisogni sono generalmente considerati ampiamente coperti dal cibo, senza alcuno studio veramente serio a sostegno di questa affermazione.
Il termine "silicio organico" è appropriato quando i chimici aggiungono uno (o più) atomi di carbonio a un atomo di silicio, risultando, ad esempio, un monometilsilanetriolo o un dimetilsilandiolo. L'associazione controllata di una molecola organica appropriata (un salicilato per esempio) con il monometilsilanetriolo forma un complesso dotato di proprietà interessanti, come la possibilità di penetrare in profondità nel rivestimento cutaneo. Questo tipo di complesso è ampiamente utilizzato in cosmetologia come antirughe con effetto riempitivo e rassodante intercellulare. Ciò è dovuto ad una sintesi favorita di collagene ed elastina . Per il silicio organico commercializzato con il nome G5, ad esempio, si tratta di un silanolo di formula CH3-Si (OH) 3.
Tale complesso è stato utilizzato anche nella terapia umana con il nome di specialità di Conjonctyl, con l'indicazione di ischemia circolatoria (cerebrale, coronarica, mesenterica, arti), osteoporosi, mastodinia e mastosi, nonché stati di astenia. psicologico del vecchio. Solo l'autorizzazione all'immissione in commercio ( AMM ) per queste indicazioni è stata ritirata, per mancanza del laboratorio produttore in grado di produrre recenti evidenze cliniche, scientificamente valutate. Conjunctyl è stato recentemente nuovamente autorizzato come dispositivo medico mediante iniezione intradermica per il riempimento di depressioni cutanee (rughe, cicatrici).
È stata menzionata la possibilità di una forma di vita completamente diversa basata principalmente sul silicio e non sul carbonio. Ciò potrebbe essere basato sul fatto che il silicio non è solo tetravalente come il carbonio, ma è in grado di formare complessi a cinque e sei coordinate caricati e stabili. Questi potrebbero avere proprietà catalitiche interessanti che sono state poco esplorate in ipotesi esobiologiche .
Tuttavia, va notato l'estrema difficoltà del silicio a formare più legami necessari per il funzionamento degli scambi nella cella. Esempi di molecole di silicio aventi più legami o valenze diverse da IV sono possibili solo con sostituenti particolarmente complessi. Ad un certo punto ricerca Di farmaci contenenti silicio è stata effettuata e alla fine non ha portato alcun beneficio .
Alcuni scienziati Credono di dover concludere negativamente questo tipo di proposizione. Secondo loro, il silicio non partecipa molto alle reazioni biologiche ma serve piuttosto da supporto (buste, scheletri, gel). Tuttavia, il silicio risulta essere strettamente associato al DNA , quindi all'interno del nucleo delle cellule, per una funzione che resta da identificare. C'è anche un enzima nella parete dei mitocondri che partecipa al trasporto del silicio al loro interno e potrebbe essere associato al ciclo di Krebs .
Infine, gli argomenti definitivi che possono mettere in discussione la possibilità dell'esistenza di una forma di vita basata sul silicio sono da un lato la relativa abbondanza di carbonio nell'universo che è molto maggiore di quella del silicio e dall'altro lato , l'inerzia chimica della silice SiO 2 , solida, rispetto alla labilità dell'anidride carbonica CO 2 , gassosa.
L'ipotesi di una vita basata sul silicio compare in un episodio di Star Trek (TOS, The Mines of Horta ) e in un romanzo di Philip K. Dick , Nick and the Glimmung.
Il silicio non esiste naturalmente allo stato libero sulla Terra , ma è molto abbondante sotto forma di ossidi, ad esempio silice o silicati . Il silicio viene estratto dal suo ossido mediante processi metallurgici e il suo livello di purezza dipende dal suo utilizzo finale.
Esistono tre livelli di purezza del silicio, designati in base all'uso:
Per ottenere silicio libero (a volte chiamato erroneamente “silicio metallico” per distinguerlo dal ferrosilicio ), è necessario ridurlo; industrialmente, questa riduzione viene effettuata mediante electrometallurgy , in un forno ad arco elettrico aperto cui potere può essere fino a circa 35 M W . La reazione generale in linea di principio è una reazione carbotermica :
SiO 2+ C ⟶ Si + CO 2.La realtà è più complessa, con reazioni intermedie che portano ad esempio alla formazione di carburo di silicio SiC, monossido di silicio SiO (instabile).
In pratica, il silicio viene introdotto sotto forma di pezzi di silice (ciottoli, o pezzi di quarzo venato), miscelati con agenti riducenti come legno, carbone di legna , carbone , coke di petrolio. Tenendo conto dei requisiti di purezza delle applicazioni finali, la silice deve essere relativamente pura ( in particolare a basso contenuto di ossido di ferro ) e gli agenti riducenti scelti con cura (ad esempio carbone lavato).
La miscela viene versata in un crogiolo di diversi metri di diametro, dove si immergono elettrodi cilindrici di carbonio (tre più spesso) che forniscono energia elettrica e consentono di raggiungere le temperature molto elevate richieste per le reazioni desiderate (circa 3000 ° C nella regione di l' arco elettrico , alla punta degli elettrodi).
Il silicio ottenuto viene raccolto in "sacche", allo stato liquido , grazie agli orifizi ricavati nel crogiolo: i fori dei rubinetti. La colata di silicio, a differenza del ferrosilicio, è una colata continua.
Viene quindi raffinato in queste sacche, iniettando aria e ossigeno per ossidare l' alluminio e il calcio .
Quindi viene separato dalle " scorie " ( ossidi prodotti durante le varie fasi del processo e trasportati insieme al silicio) prima di essere solidificato:
Le reazioni intermedie che portano alla riduzione del silicio producono anche una polvere finissima di silice amorfa , che viene trascinata dai gas caldi (principalmente aria e anidride carbonica ) emessi dal forno; nelle installazioni moderne, questi gas vengono filtrati per raccogliere questa polvere di silice amorfa, che viene utilizzata come additivo nel calcestruzzo ad alte prestazioni.
A seconda delle applicazioni, il silicio viene utilizzato sotto forma di pezzi (produzione di leghe alluminio-silicio) o sotto forma di polvere ottenuta per macinazione (produzione di siliconi).
Il silicio per l'elettronica è ottenuto dal silicio elettrometallurgico, ma richiede una fase chimica (purificazione effettuata su silani) quindi un insieme di purificazioni fisiche, prima di estrarre i singoli cristalli.
L'operazione viene eseguita utilizzando triclorosilano (SiHCl 3 ), o tetracloruro di silicio (SiCl 4 ), o tetraioduro di silicio (SiI 4 ), ecc. Ad esempio, attaccando il siliciuro di rame a 300 ° C con acido cloridrico, si forma il triclorosilano; questo corpo viene purificato da una distillazione molto accurata; viene quindi decomposto a 950 ° C in presenza di idrogeno ; si ottengono blocchi compatti di silicio purissimo (processo Pechiney ).
Preparazione del monocristalloSi desidera ottenere cristalli singoli di tipo N; tuttavia il silicio ottenuto chimicamente contiene sempre qualche traccia di boro ed è di tipo P; viene quindi cristallizzato e trasformato in un semiconduttore di tipo N.
PrincipioIn un crogiolo di quarzo viene posta una quantità di silicio corrispondente sostanzialmente al peso del monocristallo da ottenere; viene aggiunto il donatore di elettroni; nessuna impurità dovrebbe disturbare la cristallizzazione ; l'operazione deve quindi avvenire in un ambiente chiuso ermeticamente, di pulizia "chirurgica", e in atmosfera neutra, o sotto vuoto.
ProduzioneAttorno all'involucro isolante in quarzo è posto l'induttore di un generatore ad alta frequenza che permette di portare la miscela alla fusione a temperatura del driver Si-gun , ovvero 1500 ° C circa. Quando la fusione è completa, può iniziare l'operazione di cristallizzazione ; a tale scopo un sistema meccanico di precisione presenta il seme monocristallino a contatto con il bagno, quindi lo solleva verticalmente, molto lentamente, dandogli una rotazione molto lenta che ne favorisce l'omogeneizzazione. Il germe trascina il silicio che viene poi sottratto all'azione dell'induzione HF; Si raffredda quindi e cristallizza secondo l'ordine fissato dal seme.
L'operazione è molto delicata; la velocità di sollevamento deve essere costante per non disturbare la formazione del cristallo; anche la temperatura del bagno deve essere costante, entro 0,1 ° C (e questa intorno ai 1500 ° C ). L'omogeneizzazione, coadiuvata dai due movimenti di sollevamento e rotazione, è essenziale; infatti, man mano che l'operazione procede, il bagno vede aumentare la sua concentrazione di impurità perché queste ultime hanno più affinità per la fase liquida che per la fase solida.
Il monocristallo ottenuto ha la forma di un cilindro più o meno regolare, fino a 30 cm di diametro; è reciso ad entrambe le estremità: la testa, che è purissima, servirà da germe per un'operazione successiva; il fondo, che potrebbe non essere abbastanza puro, viene rifiutato.
Preparazione di wafer ( wafer )A causa del prezzo molto alto del silicio monocristallino, evitare la perdita di materiale durante la preparazione dei wafer ( wafer ) . Essendo il cristallo molto fragile, è necessario evitare qualsiasi vincolo che possa deformarlo o romperlo. Inoltre lo stato superficiale delle cialde deve essere il più perfetto possibile e il trattamento non deve “inquinare” il singolo cristallo.
TaglioIl silicio viene tagliato in wafer ( wafer ) di spessore compreso tra 0,2 e 0,3 mm utilizzando una sega circolare diamantata di alta precisione. Il lavoro viene svolto in acqua per evitare qualsiasi riscaldamento e qualsiasi inquinamento. Essendo i rifiuti importanti, i fanghi vengono filtrati e la polvere di silicio viene recuperata e riutilizzata.
Facce che lambisconoIl suo scopo è eliminare le irregolarità superficiali causate dai granelli di polvere di diamante durante il taglio; viene eseguita con polvere di carburo di silicio . Dopo la lappatura meccanica, la lappatura chimica rimuove le ultime irregolarità dello strato superficiale eventualmente inquinate. A tale scopo vengono utilizzati bagni acidi ( acido fluoridrico e nitrico ); quindi le cialde vengono risciacquate accuratamente e asciugate. Questo attacco chimico può essere sostituito o integrato dalla lucidatura elettrolitica .
Taglio del pelletVengono tagliati wafer ( wafer ) in un gran numero di pellet, con precisione, la larghezza della linea di taglio essendo la più bassa possibile (da 0,125 a 0,15 mm ). Le sbavature di taglio vengono quindi rimosse mediante attacco chimico seguito dal risciacquo.
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3 | N / A | Mg | Al | sì | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | It | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | O | Cu | Zn | Ga | Ge | Asso | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | Nel | Sn | Sb | voi | io | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Ba | Il | Questo | Pr | Nd | Pm | Sm | Aveva | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Leggere | HF | Il tuo | W | Ri | Osso | Ir | Pt | A | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | A | Rn | |
7 | P | RA | AC | Th | papà | U | Np | Poteva | Am | Cm | Bk | Cfr | È | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
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