Le silicium est l'élément de numéro atomique 14 de la troisième période de la famille du carbone, et à cause de cela, il a plusieurs propriétés similaires au carbone. Par exemple, il s'agit d'un solide dur, dont la structure cristalline est similaire à celle du diamant, qui n'est formé que par des liaisons entre carbones. Ses réactions chimiques sont également similaires à cet élément.
Ce solide a une couleur grise et un éclat métallique, et son nom vient de silex ou alors silice, ce qui signifie "Pierre dure".
Il est très abondant dans la nature, dans tout l'univers, il est le 7ème plus abondant, debout derrière les éléments suivants: hydrogène, hélium, néon, oxygène, azote et carbone. Dans la croûte terrestre, c'est le deuxième en plus grande quantité (27,7%),juste derrière l'oxygène.
Cependant, il ne se trouve jamais naturellement sous forme isolée, il est toujours combiné avec un autre élément. Pour cette raison, il a été préparé pour la première fois en laboratoire, en 1824, par le chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius, en chauffant du tétrafluorure de silicium avec du potassium.
Il est présent dans pratiquement tous les sables, roches, argiles et sols. On le trouve aussi dans tous les eaux naturelles, dans l'atmosphère (sous forme de poussière), dans de nombreuses plantes et dans les squelettes, les tissus et les fluides corporels de certains animaux.
Associé à l'oxygène, il forme le silice (dioxyde de silicium - SiO2), et lorsqu'il est combiné avec de l'oxygène et d'autres éléments, il forme silicates, les principaux étant le quartz, amiante, zéolite et mica.
Le nom "amiante" vient du grec amiante, qui signifie « incombustible », et est surtout connu pour son synonyme "amiante", qui vient du latin amiante, qui signifie « incorruptible ». L'amiante est le nom générique des silicates fibreux naturels présents dans le sol en plus de 30 variétés, dont seulement 6 présentent un intérêt commercial. Les deux principaux groupes de roches d'amiante sont :
1. Banderoles (amiante blanc - 95%):composé de chrysotile (Mg3Oui2O5(OH)4);
2. Amphiboles (amiante brune, bleue et autre - 5%):composé de minéraux de trémolite (Ca2mg5Oui8O22(OH)2), amosite ((Fe, Mg, Ca) OSiO2. nH2O) et crocidolite (NaFe2(SiO3)3).
Parce qu'il possède plusieurs propriétés physico-chimiques importantes, telles qu'une résistance mécanique élevée aux températures élevées, être isolant, flexible, résistant à l'attaque des acides, des bactéries, alcalins, etc., cette fibre est donc utilisée dans la fabrication de tuiles, de réservoirs, dans divers produits de construction civile et pour isoler thermiquement des machines et équipement. Cependant, l'utilisation de l'amiante suscite de nombreuses controverses et est interdite dans plusieurs pays, car les microfissures provenant de l'amiante peuvent être absorbées dans les poumons et provoquer une maladie appelée silicose, ainsi que d'autres affections corporelles.
A l'échelle industrielle, le silicium est produit par réaction de l'oxyde avec le coke. Mais, pour obtenir un silicium ultrapur, la décomposition du silane (SiH) est effectuée.4) ou des tétrahalogénures de silicium à haute température.
Ce silicium ultra-pur est important pour la fabrication de semi-conducteurs destinés à être utilisés dans des équipements électroniques, tel que:
- Diodes :composant électronique excellent conducteur lorsqu'il est soumis à une tension dans le sens direct, mais mauvais conducteur lorsqu'il est soumis à une tension dans le sens opposé ;
- Transistors :composant électronique qui amplifie les signaux électriques;
- Microprocesseurs :composant électronique qui interprète un ensemble d'instructions et effectue des opérations logiques et mathématiques.
Avec du silicium pur, il est possible d'obtenir des feuilles extrêmement minces, qui sont utilisées dans la production de frites avec des dimensions de plus en plus petites, utilisées dans les ordinateurs et autres circuits intégrés.
Le silicium est utilisé à cette fin car il a 4 électrons dans sa couche de valence et ses atomes se combinent pour former des cristaux. À température ambiante, ces électrons gagnent suffisamment d'énergie pour se déplacer librement autour du cristal, laissant des trous qui peuvent être remplis par les électrons des atomes voisins. Ainsi, le gap se déplace d'un atome à l'autre, formant en permanence de nouvelles paires d'électrons-trous.
Cependant, cela n'en fait pas un bon conducteur, car il a peu d'électrons libres, on l'appelle donc un semi-conducteur. C'est avec la combinaison de semi-conducteurs que l'on obtient les composants électroniques évoqués plus haut.
Étant donné que cet élément est la principale matière première dans la production de la plupart des circuits et frites l'électronique, une région située en Californie, aux États-Unis, où se concentre un centre industriel avec plusieurs sociétés de technologie de l'information et d'informatique, entre autres, elle a commencé à recevoir le nom dans Silicon Valley, en l'honneur de cet élément.
Une dernière application importante de cet élément est en tant que polymères de silicone, avec sa chaîne principale constituée d'atomes de silicium alternant avec des atomes d'oxygène. Parmi les variétés de silicone, les plus utilisées actuellement sont le dichlo-diméthyl-silane ou le dichloro-diphényl-silane. Pour comprendre comment se produisent leurs processus de formation à partir du silicium, lisez le texte "Silicone - constitution et applications”.
Par Jennifer Fogaça
Diplômé en Chimie