Sapevi che il silicio, dopo l’ossigeno, è l’elemento chimico più abbondante nella crosta terrestre? Tuttavia non è presente allo stato puro. Piuttosto, è distribuito sotto forma di sabbia, polvere, pianeti e planetoidi, nonché varie strutture o silicati. Guarda la sua origine, chi lo ha scoperto, quali sono le sue caratteristiche e come lo otteniamo.
Cos’è il silicio?
È un elemento chimico metalloide o semimetallico, situato nel gruppo 14 della tavola periodica. Si presenta in forma cristallizzata ed amorfa, la prima è di colore grigiastro mentre la seconda si presenta sotto forma di polvere brunastra. Contiene poca inerzia, il che significa che è relativamente inattivo. Inoltre, la maggior parte degli acidi non lo altera. D’altra parte è presente nella struttura degli esseri viventi sotto forma minerale.
Simbolo del silicio
Si La simbologia dell’elemento chimico silicio è Si, simbolo che deriva dalla parola silicis o selce in latino. Il termine significa selce, nome dato a strumenti e armi preistorici realizzati con vari composti dell’elemento.
Caratteristiche del silicio
La sua struttura presenta proprietà intermedie, cioè tra metalli e non metalli. Generalmente i suoi composti sono tetravalenti, anche se esistono casi bivalenti. Il suo comportamento chimico è elettropositivo. Scopri altre funzionalità:
- Colore : Presenta un colore brillante metallico grigiastro.
- Stato di aggregazione: solido.
- Aspetto: duro, cristallino, fragile e a forma di ottaedri.
- Forma: Ha due forme allotropiche, quella cristallina metallica e quella in polvere.
- Filo conduttivo: è un cattivo conduttore di elettricità.
- Durezza : Ha una durezza pari a 7 secondo la scala di Mohs.
- Composti : i suoi composti intermetallici sono utilizzati come elementi di lega in vari metalli.
- Malleabilità : non è un elemento malleabile.
- Solubilità : Leggermente solubile.
- Capacità di trasferimento: Oltre il 95% delle lunghezze d’onda o dei periodi spaziali della radiazione infrarossa.
Proprietà chimiche e fisiche del silicio
- Numero atomico: 14
- Gruppo: 14
- Periodo: 3
- Blocco: pag
- Peso atomico: 28.085
- Densità: 2330 kg/m³
- Stato solido
- Ruggine: anfotero
- Stati di ossidazione: +4
- Punto di fusione (°C): 1414
- Punto di ebollizione (°C): 3265
- Calore specifico: 700 J/(K-kg)
- Elettronegatività: 1.9
- Media radiofonica: 120h
- Raggio covalente: 231 ore
- Raggio atomico: 23:00
- Elettroni per guscio: 2, 8, 4
- Configurazione elettronica: [Ne]3 s2 3p2
Origine del silicio
Antoine Lavoisier lo identificò per la prima volta nel 1787, ma fu lo svedese Jöns Jacob Berzelius a scoprire il silicio nel 1823, in forma pura e isolata. Questo chimico produsse silicio amorfo dopo aver riscaldato il potassio metallico con tetrafluoruro di silicio. Tuttavia, nel 1811, questo elemento chimico era già stato scoperto in forma amorfa e impura. Secondo la storia, questo lavoro fu realizzato dai francesi Gay Lussac e Louis Jacques Thénard.
A cosa serve il silicio?
L’essere umano utilizza questo elemento chimico in modo costante e abbondante perché è utile ed economico. Ad esempio, una delle funzioni del silicio è il suo ruolo nella creazione di mattoni, cemento, smalti, ceramica, tra gli altri prodotti da costruzione. Viene utilizzato anche durante la produzione dell’acciaio e di diversi tipi di vetro.
Altre applicazioni includono la formazione di un tipo di elemento che costituisce celle solari, transistor, raddrizzatori e altri dispositivi utilizzati nella tecnologia spaziale e nell’industria elettronica, come i chip. Inoltre, i siliconi vengono utilizzati per creare lubrificanti, giocattoli, pellicole impermeabili e impianti di chirurgia estetica.
Come si ottiene il silicio?
Può essere ottenuto per alluminotermia, da ossido di silicio, mentre viene trattato con acido cloridrico. Un altro modo è ridurre la silice con carburo di calcio, o carbonio, in un forno elettrico ad arco riempito con elettrodi di carbonio.
Allo stesso modo, utilizziamo la riduzione del tetracloruro di silicio con l’elemento idrogeno, per ottenerlo in modo puro. Infine, il silicio iperpuro si ottiene attraverso la riduzione termica del triclorosilano, denominata processo Siemens. L’ultrapurezza è ottenuta grazie all’atmosfera di idrogeno contenuta in enormi camere a vuoto.
Silicio e biologia
Sebbene sia facilmente reperibile sotto forma di silicati, minerali composti da silicio e ossigeno, pochi organismi lo utilizzano direttamente. Infatti, i radiolari, le diatomee e le spugne di vetro utilizzano la silice biogenica per la struttura del loro scheletro. Inoltre, alcune piante hanno bisogno di questo elemento per la loro nutrizione e crescita, come il riso.
Effetti del silicio sulla salute
Questo elemento può avere effetti collaterali sui polmoni e sulla respirazione, che possono causare anche la silicosi. Inoltre, provoca irritazione alla pelle e agli occhi, causando lacrimazione, arrossamento, formazione di croste e prurito. Vari studi collegano il cancro ai polmoni, le malattie renali e le infezioni micobatteriche alla costante esposizione al silicio.
In conclusione, questo elemento chimico di tipo metalloide viene utilizzato nella creazione di prodotti da costruzione, ad esempio mattoni, ceramica, smalti, tra gli altri. Inoltre, viene utilizzato nell’industria elettronica, spaziale e cosmetica, per produrre lubrificanti, lenti a contatto o protesi mammarie.