Saviez-vous que le silicium, après l’oxygène, est l’élément chimique le plus abondant dans la croûte terrestre ? Cependant, il n’est pas présent à l’état pur. Il est plutôt distribué sous forme de sable, de poussière, de planètes et de planétoïdes, ainsi que de diverses structures ou silicates. Regardez son origine, qui l’a découvert, quelles sont ses caractéristiques et comment on l’obtient.
Qu’est-ce que le silicium ?
Il s’agit d’un élément chimique métalloïde ou semi-métallique, situé dans le groupe 14 du tableau périodique. Il se présente de manière cristallisée et amorphe, le premier étant de couleur grisâtre tandis que le second se présente sous forme d’une poudre brunâtre. Il contient peu d’inertie, ce qui signifie qu’il est relativement inactif. De plus, la plupart des acides ne l’altèrent pas. En revanche, il est présent dans la structure des êtres vivants sous forme minérale.
Symbole de silicium
Si La symbologie de l’élément chimique silicium est Si, un symbole qui vient du mot silicis ou silex en latin. Le terme signifie silex, un nom attribué aux outils et armes préhistoriques fabriqués avec divers composés de l’élément.
Caractéristiques du silicium
Sa structure présente des propriétés intermédiaires, c’est-à-dire entre les métaux et les non-métaux. Généralement, ses composés sont tétravalents, bien qu’il existe des cas divalents. Son comportement chimique est électropositif. Découvrez d’autres fonctionnalités :
- Couleur : Présente une couleur lustrée grisâtre métallique.
- Statut d’agrégation : Solide.
- Aspect : Dur, cristallin, cassant et en forme d’octaèdres.
- Forme : Il présente deux formes allotropiques, le cristallin métallique et la poudre.
- Fil conducteur : Il est peu conducteur d’électricité.
- Dureté : Il a une dureté de 7 selon l’échelle de Mohs.
- Composés : Ses composés intermétalliques sont utilisés comme membres d’alliages dans divers métaux.
- Malléabilité : Ce n’est pas un élément malléable.
- Solubilité : Légèrement soluble.
- Capacité de transfert : Plus de 95 % des longueurs d’onde ou périodes spatiales du rayonnement infrarouge.
Propriétés chimiques et physiques du silicium
- Numéro atomique : 14
- Groupe : 14
- Période : 3
- Bloquer : p
- Poids atomique : 28 085
- Densité : 2330 kg/m³
- État solide
- Rouille : amphotère
- États d’oxydation : +4
- Point de fusion (°C) : 1414
- Point d’ébullition (°C) : 3265
- Chaleur spécifique : 700 J/(K-kg)
- Electronégativité : 1,9
- Radio moyenne : 120h
- Rayon covalent : 231 h
- Rayon atomique : 23h00
- Électrons par coque : 2, 8, 4
- Configuration électronique : [Ne]3 s2 3p2
Origine du silicium
Antoine Lavoisier l’identifia pour la première fois en 1787, mais c’est le Suédois Jöns Jacob Berzelius qui découvrit le silicium en 1823, sous une forme pure et isolée. Ce chimiste fabriquait du silicium amorphe après avoir chauffé du potassium métallique avec du tétrafluorure de silicium. Pourtant, en 1811, cet élément chimique avait déjà été découvert sous une forme amorphe et impure. Selon l’histoire, ce travail aurait été réalisé par les Français Gay Lussac et Louis Jacques Thénard.
A quoi sert le Silicium ?
L’être humain utilise constamment et abondamment cet élément chimique, car il est utile et économique. Par exemple, l’une des fonctions du silicium est son rôle dans la création de briques, de béton, d’émaux, de céramiques, entre autres produits de construction. Il est également utilisé lors de la production d’acier et de différents types de verre.
D’autres applications consistent à former un type d’élément qui constitue des cellules solaires, des transistors, des redresseurs et d’autres dispositifs utilisés dans la technologie spatiale et dans l’industrie électronique, tels que les puces. De plus, les silicones sont utilisés pour créer des lubrifiants, des jouets, des films imperméables et des implants de chirurgie esthétique.
Comment obtient-on le silicium ?
Il peut être obtenu par aluminothermie, à partir d’oxyde de silicium, tandis qu’il est traité avec de l’acide chlorhydrique. Une autre façon consiste à réduire la silice avec du carbure de calcium, ou du carbone, dans un four à arc électrique rempli d’électrodes de carbone.
De même, on utilise la réduction du tétrachlorure de silicium avec l’élément hydrogène, afin de l’obtenir de manière pure. Enfin, le silicium hyperpur est obtenu grâce à la réduction thermique du trichlorosilane, appelée procédé Siemens. L’ultrapurité est quant à elle obtenue grâce à l’atmosphère d’hydrogène contenue dans d’énormes chambres à vide.
Silicium et biologie
Bien qu’on le trouve facilement sous forme de silicates, minéraux composés de silicium et d’oxygène, peu d’organismes l’utilisent directement. En effet, les radiolaires, les diatomées et les éponges siliceuses utilisent de la silice biogène pour la structure de leur squelette. De plus, certaines plantes ont besoin de cet élément pour leur nutrition et leur croissance, comme le riz.
Effets du silicium sur la santé
Cet élément peut avoir des effets secondaires au niveau des poumons et de la respiration, pouvant même provoquer une silicose. De plus, il provoque une irritation de la peau et des yeux, entraînant des larmoiements, des rougeurs, des croûtes et des démangeaisons. Diverses études associent le cancer du poumon, les maladies rénales et les infections mycobactériennes à une exposition constante au silicium.
En conclusion, cet élément chimique de type métalloïde est utilisé lors de la création de produits de construction, par exemple des briques, des céramiques, des émaux, entre autres. Aussi, il est utilisé dans les industries électronique, spatiale et cosmétique, pour fabriquer des lubrifiants, des lentilles de contact ou des implants mammaires.