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PROPRIETA' GENERALI

Nome Silicio
Simbolo Si
Numero atomico 14
Periodo 3
Gruppo IVA
Comportamento dell'ossido *1 Anfotero

PROPRIETA' ATOMICHE

Massa atomica (uma) *2 28,086
Elettronegatività  (Pauling) 41,8
Configurazione elettronica (Ne) 3s2 3p2
Numeri di ossidazione

+4

Energia di 1a  ionizzazione (eV) 8,15
Raggio atomico (Å)  1,32

PROPRIETA' FISICHE

Stato di aggregazione *3 Solido
Temperatura di fusione (°C ) 1410
Temperatura di ebollizione (°C ) 2680
Densità  *4 2,33
Struttura cristallina Diamante

ISOTOPI

Nuclide % *5
28Si 92,2
29Si 4,7

30Si

3,1
 

 *1  Relativo all'ossido con valenza maggiore

 *2   Una eventuale ( ) indica che il valore riportato è quello dell'isotopo a vita più lunga di un elemento radioattivo che non ha isotopi stabili e la cui massa atomica non può essere definita con precisione

 *3  Alla t = 20 °C e P = 1 atmosfera

 *4  per solidi e liquidi è espressa in g/ml a 20°C. Per i gas in g/l a a 0°C e 1 atmosfera

 *5  % = abbondanza in natura

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CARATTERISTICHE GENERALI

 

Il biossido di silice (o silice), nota all'uomo come minerale (e utilizzata per la preparazione del vetro) fino dall'antichità, fu considerata un elemento fin verso l'inizio del sec. xix; solo nel 1823 J.J. Berzelius preparò per la prima volta il silicio elementare per riduzione del tetrafluoruro di silicio con potassio.

È un elemento molto abbondante sulla crosta terrestre, (secondo solo all'ossigeno) , della quale costituisce (sotto forma di composti corrispondenti al suo stato di ossidazione +4) circa il 28% in peso; si stima che nell'universo sia il quarto elemento in ordine di abbondanza, dopo idrogeno, elio e ossigeno. Nella crosta terrestre il silicio non si trova mai allo stato elementare  ma combinato sotto forma di silice e di silicati quali in particolare il quarzo e il calcedonio. Entra nella composizione di un enorme numero di rocce eruttive, metamorfiche e sedimentarie. Nelle acque superficiali, in piccole quantità (1-10 ppm), è contenuto silicio (come silice o silicati disciolti o in sospensione colloidale) , e quantità analoghe sono contenute negli organismi degli animali superiori.

 

In forma di monocristalli il silicio è duro e fragile, di colore blu-grigio e di lucentezza metallica; dal punto di vista elettrico è un tipico semiconduttore intrinseco, con una conducibilità fortemente dipendente dalla temperatura e dalla presenza di impurezze.

 

Silicio

Quarzo

 

COMPOSTI

 

Nei suoi composti, tra i quali quello più importante è il biossido, SiO2, comunemente indicato con il nome di silice, il silicio si comporta quasi senza eccezioni come elemento tetravalente e a carattere non metallico. I composti binari con l'idrogeno prendono il nome di silani. Il termine più semplice della serie ha formula SiH4 ed è gassoso a temperatura ambiente come l'analogo composto del carbonio, il metano, CH4.

Il tetracloruro di silicio, SiC14, è un liquido incolore, facilmente volatile, che reagisce rapidamente con l'acqua trasformandosi in acido silicico e acido cloridrico.

 

UTILIZZO

In passato, il silicio elementare puro presentava interesse soltanto scientifico, mentre attualmente esiste una notevole richiesta di silicio purissimo da parte dell'industria elettrotecnica, che lo utilizza per le sue proprietà di semiconduttore.

Grande importanza nell'industria siderurgica hanno le leghe ferro-silicio, con un titolo in silicio che va, secondo i tipi, dal 15 al 90%; esse vengono usate nella produzione degli acciai al silicio.

 

PRODUZIONE

 

Si può ottenere sotto forma di elemento libero, sempre più o meno impuro, riducendo il suo biossido con una quantità calcolata di carbone al forno elettrico.

Un altro metodo si basa sulla riduzione del biossido di silicio con magnesio metallico:

SiO2 + 2Mg-> Si + 2MgO.

La reazione, una volta innescata riscaldando la miscela in un punto, decorre con forte sviluppo di calore.

 

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