Quali sono le proprietà del silicio?
Le proprietà fisiche del silicio variano considerevolmente nella sua forma naturale rispetto a quando è stato raffinato, o come parte di una struttura composta. È ufficialmente classificato come metalloide, il che significa che ha proprietà fisiche sia di conduttori metallici che di isolanti non metallici. Nella sua forma grezza, il silicio si trova in una concentrazione del 25% circa nella sabbia ed è raffinato per gli usi comuni nella fabbricazione di pentole in vetro che trattiene bene il calore, nei prodotti in vetro ornamentale di molte varietà e come ingrediente nel calcestruzzo. I composti di silicio hanno una vasta gamma di usi industriali grazie alla loro durata e capacità di resistere alle alte temperature, rendendo le proprietà del silicio utili per prodotti quali abrasivi al carburo, smalti ai silicati, guarnizioni e sigillanti al silicone.
Se raffinato come silicio di grado semiconduttore (SGS), il silicio è puro almeno al 99,9999%, il che lo rende un isolante totale. SGS viene quindi drogato o impiantato con livelli minimi di atomi di boro o fosforo a un livello di circa un atomo di ciascuno per un miliardo di atomi di silicio. Ciò modifica le proprietà del silicio da una natura isolante a una semiconduttiva, quindi è utile nella fabbricazione di microchip.
Le proprietà chimiche del silicio comprendono la sua capacità di combinarsi facilmente con l'ossigeno e di formarsi facilmente in strutture amorfe o cristalline a temperatura ambiente. Il suo altissimo punto di fusione di 2.570 ° Fahrenheit (1.410 ° Celsius) rende i composti del materiale utili in una vasta gamma di processi industriali. Si lega anche facilmente con metalli, come acciaio, ottone e alluminio per parti automobilistiche, il che li rende più forti e più durevoli. Le proprietà meccaniche del silicio lo rendono anche uno degli elementi più comuni utilizzati nell'edilizia per qualsiasi cosa, dai calafati ai mattoni e ai composti ceramici.
Nonostante la sua reputazione di elemento stabile, le proprietà del silicio in combinazione con nitrato di potassio sono state utilizzate anche per produrre esplosivi. La ricerca del 2011 ha dimostrato la sua natura esplosiva come sostanza chimica in combinazione con nitrato di gadolinio, che equivale alla resa esplosiva della normale polvere da sparo. Le applicazioni per la scoperta possono includere lo sviluppo di microchip con dati o strutture sensibili che possono essere distrutti da un segnale remoto quando cadono nelle mani sbagliate.
Il biossido di silicio, o SiO 2 , è ora noto per essere l'elemento più abbondante nella crosta terrestre dopo l'ossigeno, che comprende circa il 28% della massa della crosta. Oltre 1.000.000 di tonnellate di silicio sono state trasformate in forme utili a partire dal 1999, con quasi la metà di questa produzione a 400.000 tonnellate provenienti dalla Cina. Le fonti per il materiale sono sabbia ordinaria, quarzo e altri minerali cristallini come l'ametista. È anche presente in quantità significative in pietre semipreziose come agata, diaspro e opale.
La scoperta del silicio e delle sue proprietà ebbe luogo tra il 1789 e il 1854 dal lavoro di ricercatori di molte nazioni, a partire dal chimico francese noto oggi come il padre della chimica, Antoine Lavoisier, che per primo propose che il quarzo era un ossido di un elemento non identificato. Nel corso del 1800 diversi chimici isolarono campioni di silicio, tra cui l'inglese Humphry Davy nel 1808, i chimici francesi Joseph Gay-Lusssac e Louis Thenard nel 1811 e il chimico svedese Jons Berzelius nel 1824. Il chimico scozzese Thomas Thomson nominò ufficialmente l'elemento silicio nel 1831 e, nel 1854, il chimico e minerologo francese Henri De Ville produsse il primo silicio cristallino relativamente puro. L'elemento fu messo in produzione commerciale per gomma siliconica e grassi nel 1943 e, nel 1958, il primo circuito integrato con transistor integrati fu fabbricato con un substrato di silicio.