Apprenons à connaître l'élément silicium avec le numéro atomique 14

Apprenons à connaître l'élément silicium avec numéro atomique
Apprenons à connaître l'élément silicium avec numéro atomique

L'élément chimique silicium a le numéro atomique 14 et le symbole Si. Il s'agit d'un métalloïde tétravalent et d'un semi-conducteur qui a un éclat métallique bleu-gris et est un solide cristallin dur et cassant. Il appartient au 14e groupe du tableau périodique, situé au-dessus du carbone et au-dessous du germanium, de l'étain, du plomb et du flerovium. Il ne réagit pas trop.

En raison de sa forte affinité chimique pour l'oxygène, Jöns Jakob Berzelius n'a pu le préparer et l'analyser sous forme pure qu'en 1823. Ses oxydes appartiennent à la famille des anions silicates. Parmi tous les métalloïdes et non-métaux, seul le bore a des températures de fusion et d'ébullition supérieures à 1414 °C et 3265 °C.

Le silicium est le huitième élément le plus répandu en masse dans l'univers, mais il est très rarement considéré comme un élément pur dans la croûte terrestre. Largement distribué dans l'espace sous forme de différents types de dioxyde de silicium (silice) ou sous forme de poussières cosmiques, de planétariums et de silicates sur les planètes. Étant donné que les minéraux silicatés constituent plus de 90 % de la croûte terrestre, le silicium est le deuxième élément le plus courant de la croûte terrestre après l'oxygène (environ 28 % en masse).

La majeure partie du silicium utilisé dans l'industrie n'est pas séparée et les minéraux naturels sont généralement peu transformés. L'utilisation de l'argile, du sable siliceux et de la pierre dans la construction industrielle en est un exemple. Pour produire du béton pour les chaussées, les fondations et les routes, les silicates sont combinés avec du sable et du gravier de silice dans le ciment Portland, qui est également utilisé pour fabriquer du mortier et du plâtre. Ils sont également utilisés dans la céramique blanche comme la porcelaine, le verre sodocalcique classique à base de silicate et divers verres spéciaux. Les céramiques à haute résistance sont fabriquées avec des composés de silicium, tels que le carbure de silicium, comme abrasif. Le silicium est dérivé du silicium, un polymère synthétique couramment utilisé.

La fin du 20e et le début du 21e siècle ont été appelés «l'ère du silicium» (parfois appelée «l'ère numérique» ou «l'ère de l'information») en raison de l'impact significatif du silicium élémentaire sur l'économie mondiale actuelle. Les transistors et les puces de circuits intégrés utilisés dans la plupart des technologies modernes, y compris les smartphones et autres ordinateurs, dépendent de petites quantités de silicium élémentaire très pur utilisé dans l'électronique des semi-conducteurs. Les réseaux et équipements de communication représentaient 2019 % du segment de marché des semi-conducteurs en 32,4 ; D'ici 2027, cette catégorie devrait représenter 726,73 milliards de dollars du marché mondial des semi-conducteurs.

Un composant très important de la biologie est la silice. Bien que certaines éponges de mer et certains microbes tels que les diatomées et les radiolaires construisent des systèmes squelettiques à base de silice, la plupart des animaux n'ont besoin que de traces de silice. Certains tissus végétaux contiennent des dépôts de silice.

Histoire du silicium

Le silicium étant abondant dans la croûte terrestre, les composés naturels à base de silicium sont utilisés depuis très longtemps. De nombreuses civilisations anciennes connaissaient les cristaux de roche de silicium ; Parmi eux se trouvaient les Égyptiens prédynastiques et les anciens Chinois, qui utilisaient le silicium pour fabriquer des perles et des vases miniatures. Au moins avant JC. Depuis 1500, les anciens Phéniciens et Egyptiens ont produit du verre contenant de la silice. Dans la construction des premiers établissements humains, de nombreux types de mortier utilisaient également des composés de silicate naturels.

Découverte du Silicium

L'élément silicium a été découvert en 1823 par Jons Jacob Berzelius. Antoine Lavoisier a émis l'hypothèse en 1787 que la silice pourrait être l'oxyde d'un élément chimique essentiel, mais en raison de la forte affinité chimique du silicium pour l'oxygène, il n'avait pas les moyens de réduire l'oxyde et d'isoler l'élément. Sir Humphry Davy a inventé le terme "silicium" pour désigner le silicium après avoir tenté d'isoler le silicium en 1808. Il a dérivé le terme du latin silex, silicis flint et a ajouté le suffixe "-ium" parce qu'il pensait que c'était un métal. Le nom de Davy a été traduit de temps en temps dans la plupart des autres langues avec quelques adaptations phonologiques (par exemple, allemand Silizium, turc silicium, catalan silici, arménien ou Silitzioum).

On pense que Gay-Lussac et Thénard ont formé du silicium amorphe impur en 1811 en chauffant du potassium métallique récemment isolé avec du tétrafluorure de silicium ; cependant, ils n'ont pas défini ou caractérisé le produit, ni ne l'ont accepté comme un nouvel élément. Le scientifique écossais Thomas Thomson a donné au silicium son nom actuel en 1817. Il a conservé une partie du nom de Davy mais a ajouté le "-on" parce qu'il pensait que le silicium était un non-métal similaire au bore et au carbone. Jöns Jacob Berzelius a créé le silicium amorphe en 1824 en réduisant le fluorosilicate de potassium avec du potassium métallique fondu. Cependant, il lavait constamment le produit qu'il obtenait et le transformait en une poudre brune. Pour cette raison, on lui attribue souvent la découverte de l'élément.

Cette même année, Carl Wilhelm Scheele a formé du tétrafluorure de silicium en dissolvant de la silice dans de l'acide fluorhydrique ; cependant, c'est Berzelius qui a créé le tétrachlorure de silicium. Jacob Berzelius a fait la première découverte du tétrachlorure de silicium en 1823. (SiCl4). L'orthosilicate de tétraéthyle (Si(OC2H5)4) a été créé par Von Ebelman en 1846.

Mais 31 ans plus tard, le silicium a été produit par Deville sous la forme cristalline la plus largement utilisée. Deville a pu former un allotrope légèrement impur de silicium en 1854 par électrolyse d'une solution de chlorure de sodium et de chlorure d'aluminium contenant environ 10% de silicium. Plus tard, des techniques plus abordables ont été créées pour isoler diverses formes d'allotropes; Le dernier d'entre eux a été supprimé en 2010.

Bien que les premières spéculations sur le sujet remontent au début de la chimie organique de synthèse dans les années 1830, Friedrich Wöhler découvrit les premiers hydrures volatils de silicium en synthétisant le trichlorosilane en 1857 et le silane lui-même en 1858. Cependant, Alfred Stock n'a mené de recherches approfondies sur les silanes qu'au début du XXe siècle. De même, Charles Friedel et James Crafts ont synthétisé le premier produit chimique organosilicié, le tétraéthylsilane, en 20, mais Frederic Kipping n'a caractérisé la chimie organosiliciée qu'au début du XXe siècle.

Avec Linus Pauling développant la chimie cristalline et Victor Goldschmidt développant la géochimie, les travaux de cristallographie aux rayons X de William Lawrence Bragg , qui ont commencé dans les années 1920, ont mis en lumière les compositions de silicates précédemment connues mais non encore comprises par la chimie analytique. L'application industrielle et les progrès de la chimie des siloxanes ont eu lieu au milieu du 20ème siècle et il y a eu une augmentation de l'utilisation des polymères de silicone, des élastomères et des résines. La chimie cristalline complexe des siliciures a été cartographiée à la fin du XXe siècle, ainsi que la physique à l'état solide des semi-conducteurs dopés.

Source: Wikipedia

 

 

 

 

Günceleme: 22/01/2023 16:32

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