mardi 5 juin 2012

silicium



silicium

























Groupe
Configuration électronique (état fondamental)
14 ou IVa
(K)2(L)8(M)4 ou [Ne] 3s2 3p2



Le silicium constitue près de 28% de l’écorce terrestre. Il est l’élément le plus répandu après l’oxygène. Il n’existe jamais à l’état natif mais se présente sous forme de silice ou de silicates complexes.
Environ 40% des minéraux courants contiennent du silicium. Le quartz, les variétés de quartz (comme l’onyx, le silex et le jaspe) sont des cristaux de silice naturels. Le dioxyde de silicium est le principal constituant du sable. Les silicates (comme les silicates d’aluminium, de calcium et de magnésium) sont les principaux constituants des argiles, des sols, des roches et des pierres semi-précieuses comme le grenat, la topaze et la tourmaline.


Isotopes naturels

symbole
abondance (%)
28Si
92,23
29Si
4,67
30Si
3,10


Propriétés microscopiques

masse atomique (en g.mol-1)
rayon atomique (en pm)
électronégativité (Pauling)
28,085 50
146
1,90




Le corps pur

Historique

C’est en 1823 que le silicium fut séparé de ses composés par le chimiste suédois Jöns Jackob BERZELIUS, mais dès 1787, Antoine Laurent de LAVOISIER en avait soupçonné l'existence. L'origine du nom silicium vient du mot latin "silicis" signifiant "silex".


Propriétés physiques (CNTP)

masse volumique (en kg.m-3)
2330
température de fusion
1415 °C ou 1688 K
température d'ébullition
2355 °C ou 2628 K
vitesse du son (en m.s-1)
2200



Elaboration

Le silicium est obtenu par réduction du dioxyde de silicium par le coke au four électrique :
SiO2 + 2C ==> Si + 2CO
mais il contient encore 2 à 5% d’impuretés.
Afin d'obtenir du silicium de la qualité utilisable en électronique, on met en œuvre une technologie beaucoup plus compliquée (voir l’article de Guy Jacob « Le cristal de silicium, matériau de base pour l’électronique » dans l'Echo des recherches, numéro 114).

Utilisations


Industrie des semi-conducteurs

·         Après découpage du lingot, les galettes obtenues (wafer) sont utilisées pour réaliser des transistors, des microprocesseurs, des circuits mémoires, etc...

Industrie du carborundum

·         On chauffe au four électrique du sable et du coke ; on obtient un composé appelé carborundum de formule brute SiC
  SiO2 + 3C ==> SiC + 2CO
qui est utilisé pour la réalisation de matériaux abrasifs (meules, papiers abrasifs, dallages) ou comme revêtement réfractaire des fours.

Industrie des verres
Un verre est un composé à base de dioxyde de silicium et de divers silicates obtenus par cuisson. La composition s’exprime approximativement par Na2O,CaO,6SiO2

·         Verres à vitre, verres pour bouteille

·         Verres "cristal" par addition de plomb

·         Verre de silice pure ou verre de quartz pour les utilisations à températures élevées (vaisselle de laboratoire, ampoules pour lampes à mercure en recherche scientifique ou pour appareils cinématographiques)

·         Verre transparent aux radiations infrarouge

·         Utilisation pour des faiseaux laser dont la radiation a une longueur d'onde de 456 nm

Industrie des céramiques (substances réfractaires)

·         Bâtiment

·         Garnissage des fours métallurgiques

·         Faïence, porcelaine d’usage domestique

·         Electronique : condensateurs
  • Industrie automobile : bougie d'allumage

Ciments
Le ciment ordinaire est obtenu par calcination d’un mélange d’argile (dont le kaolin, silicate de formule : Al2O3, 2SiO2, 2H2O , en est le composant principal).
Un mortier de ciment est obtenu par mélange de sable, d’eau et de ciment.

Utilisations diverses

·         Insecticides (Na2SiF6)
  • Elastomères pour imperméabiliser les façades
  • Joints hydrofuges en maçonnerie (joint "silicone")

 
Précautions d'emploi




L'amiante est un silicate de formule CaO, 3MgO, 4SiO2 .
Les maladies (abestose) provoquées par son utilisation sans précautions ont entraîné son interdiction totale.
Le désamiantage des bâtiments est une opération longue, coûteuse et dangereuse pour les salariés de ce secteur d'activité.



 Bibliographie


Livres

Glinka,N. Chimie générale, tome II, Editions Mir

Cédéroms ou supports numériques

«Silicium». Axis : L'encyclopédie Multimédia Hachette (1993). [Cd-Rom]. Version 1.00.07 © LE LIVRE DE PARIS - HACHETTE 1993
«Silicium». Encyclopédie Microsoft Encarta 98 (1997). [Cd-Rom]. © Microsoft Corporation 1997

Internet

Société française de Chimie. Données industrielles, économiques, géographiques sur les produits chimiques. (Page consultée le 2 février 1998), Silicium, [En ligne].
Adresse URL : http://www.sfc.fr/Vignes/Vig3_si.htm





© 1997 Lycée Montesquieu - 95220 HERBLAY (France), Les briques de l'Univers ®
Mise à jour : 30/10/1998


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