Sciences

Silicium

DéfinitionClassé sous :chimie , tableau périodique des éléments , métalloïde
Le silicium est devenu le semi-conducteur roi en électronique. Il est notamment présent dans ce wafer, ou plaque de semi-conducteur. © Peellden, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Très abondant sur Terre, le silicium est le principal élément utilisé dans les transistors qui constituent la base de l'informatique.

Généralités

  • Symbole : Si
  • Numéro atomique : 14
  • Électrons par niveau d'énergie : 2, 8, 4
  • Masse atomique : 28,0855 u
  • Isotopes les plus stables : 28Si stable avec 14 neutrons (92,22 %), 29Si stable avec 15 neutrons (4,68 %), 30Si stable avec 16 neutrons (3,09 %)
  • Série : métalloïdes
  • Groupe, période, bloc : 14, 3, p
  • Densité : 2,33
  • Point de fusion : 1.414 °C
  • Point d'ébullition : 3.265 °C

Historique du silicium

La silice, un composé du silicium très abondant dans la nature, est connue depuis l'Antiquité et a un moment été considérée comme un élément. En 1823, Berzelius parvient à isoler le silicium. Henri Sainte-Claire Deville sera le premier à obtenir du silicium cristallin en 1854.

Propriétés du silicium

La couleur du silicium dépend de sa forme. Cristallisés sous forme cubique, les cristaux de silicium sont gris-noir avec des reflets métalliques bleutés. Le silicium amorphe se présente comme une poudre brun foncé.

Le silicium est un élément semi-conducteur : en conséquence, sa conductivité électrique est faible comparée à celle des métaux. Le silicium n'est pas soluble dans l'eau. Il est nettement moins ductile que les métaux.

Utilisation du silicium

De la même façon que le silicium est un élément abondant dans la nature, on le retrouve dans une myriade d'applications : verre, ciment, céramique, silicones, semi-conducteurs, huiles, etc. Il est présent dans certains aciers et dans les briques, ainsi que les émaux et les poteries en tant qu'élément réfractaire.

Le silicium est aussi employé dans les panneaux photovoltaïques. Les procédés de gravure utilisés pour l'électronique permettent aussi de fabriquer du silicium avec des nanopores pour la dissociation des molécules d'eau dans les piles à combustible.

Le carbure de silicium possède une dureté très proche de celle du diamant. En conséquence, il est utilisé comme abrasif et dans les outils. La silice, quant à elle, est aussi utilisée avec le noir de carbone pour la fabrication de certains pneus. Le quartz est employé comme matériau transparent car il résiste mieux que le verre à la chaleur.

Biologie et biochimie du silicium

Le corps humain contient environ sept grammes de silicium. Ce dernier est notamment impliqué dans la fixation du calcium du squelette et dans le fonctionnement du système immunitaire.

L'hypothèse de l'existence d'une forme de vie basée sur le silicium (qui est placé dans la même colonne du tableau périodique que le carbone) reste à démontrer. En effet, le silicium peut difficilement former des liaisons multiples, très présentes dans le vivant, notamment pour les échanges au niveau des cellules.