Quelles sont les propriétés du silicium?
Les propriétés physiques du silicium varient considérablement dans sa forme naturelle, par opposition à son raffinement ou dans le cadre d’une structure composée. Il est officiellement classé comme un métalloïde, ce qui signifie qu'il possède les propriétés physiques des conducteurs métalliques et des isolants non métalliques. Sous sa forme brute, le silicium est concentré à environ 25% dans le sable et est raffiné pour les utilisations courantes dans la fabrication de batterie de cuisine en verre qui retient bien la chaleur, dans des produits en verre décoratifs de nombreuses variétés et comme ingrédient dans le béton. Les composés de silicium ont une gamme d'utilisations industrielles en raison de leur durabilité et de leur résistance aux températures élevées, ce qui rend les propriétés du silicium utiles pour des produits tels que les abrasifs au carbure, les émaux au silicate, les joints et les mastics de silicone.
Raffiné en silicium semi-conducteur (SGS), le silicium est pur à au moins 99,9999%, ce qui en fait un isolant total. Le SGS est ensuite dopé ou implanté avec des niveaux infimes d'atomes de bore ou de phosphore à un niveau d'environ un atome de chaque pour un milliard d'atomes de silicium. Cela modifie les propriétés du silicium de nature isolante à semi-conductrice, de sorte qu'il est utile dans la fabrication de micropuces.
Les propriétés chimiques du silicium comprennent sa capacité à se combiner facilement avec l'oxygène et à se transformer facilement en structures amorphes ou cristallines à la température ambiante. Son point de fusion très élevé de 1470 ° F (1 570 ° F) rend les composés du matériau utiles dans un large éventail de processus industriels. Il s'allie également facilement aux métaux, tels que l'acier, le laiton et l'aluminium pour les pièces automobiles, ce qui les rend plus solides et plus durables. Les propriétés mécaniques du silicium en font également l’un des éléments les plus couramment utilisés dans le secteur de la construction, qu’il s’agisse de calfeutrants, de briques ou de composés céramiques.
Malgré sa réputation d'élément stable, les propriétés du silicium en combinaison avec le nitrate de potassium ont également été utilisées pour fabriquer des explosifs. Les recherches menées en 2011 ont démontré son caractère explosif en tant que produit chimique associé au nitrate de gadolinium, ce qui équivaut au rendement en explosif de la poudre à canon ordinaire. Les applications de la découverte peuvent inclure le développement de micropuces contenant des données ou des structures sensibles pouvant être détruites par un signal distant lorsqu'elles tombent entre de mauvaises mains.
Le dioxyde de silicium, ou SiO 2 , est maintenant connu pour être l'élément le plus abondant dans la croûte terrestre après l'oxygène, représentant environ 28% de la masse de la croûte. Plus de 1 000 000 de tonnes de silicium ont été transformées en formes utiles en 1999. Près de la moitié de cette production de 400 000 tonnes provient de Chine. Le sable, le quartz et d’autres minéraux cristallins tels que l’améthyste en sont des sources. Il est également présent en quantité significative dans les pierres semi-précieuses telles que l'agate, le jaspe et l'opale.
La découverte du silicium et de ses propriétés a eu lieu entre 1789 et 1854, grâce aux travaux de chercheurs de nombreux pays, à commencer par le chimiste français connu aujourd'hui comme le père de la chimie, Antoine Lavoisier, proposant pour la première fois que le quartz était un oxyde d'un élément non identifié. Au cours des années 1800, plusieurs chimistes ont isolé des échantillons de silicium, notamment l'anglais Humphry Davy en 1808, les chimistes français Joseph Gay-Lusssac et Louis Thénard en 1811 et le chimiste suédois Jons Berzelius en 1824. Le chimiste écossais Thomas Thomson a officiellement nommé l'élément. silicium en 1831 et, en 1854, le chimiste et minérologue français Henri De Ville produisit le premier silicium cristallin relativement pur. L'élément a été mis en production commerciale pour le caoutchouc de silicone et les graisses en 1943 et, en 1958, le premier circuit intégré avec transistors intégrés a été fabriqué avec un substrat de silicium.