De nombreux appareils et dispositifs technologiques modernes ont été créés en raison des propriétés uniques des substances présentes dans la nature. L'humanité, par l'expérimentation et l'étude minutieuse des éléments qui nous entourent, modernise constamment ses propres inventions - ce processus s'appelle le progrès technique. Il est basé sur des choses élémentaires, accessibles à tous, qui nous entourent au quotidien. Par exemple, le sable : qu'est-ce qui peut y avoir de surprenant et d'inhabituel ? Les scientifiques ont pu en isoler le silicium, un élément chimique sans lequel la technologie informatique n'existerait pas. La portée de son application est diversifiée et en constante expansion. Ceci est réalisé en raison des propriétés uniques de l'atome de silicium, de sa structure et de la possibilité de composés avec d'autres substances simples.

Caractéristique

Dans celui développé par D. I. Mendeleïev, le silicium est désigné par le symbole Si. Il appartient aux non-métaux, est situé dans le quatrième groupe principal de la troisième période, a le numéro atomique 14. Sa proximité avec le carbone n'est pas accidentelle : à bien des égards, leurs propriétés sont comparables. Il n'existe pas dans la nature sous sa forme pure, car c'est un élément actif et a des liens assez forts avec l'oxygène. La substance principale est la silice, qui est un oxyde, et les silicates (sable). Dans le même temps, le silicium (ses composés naturels) est l'un des éléments chimiques les plus courants sur Terre. Par fraction massique contenu, il se classe deuxième après l'oxygène (plus de 28 %). Couche supérieure La croûte terrestre contient du silicium sous forme de dioxyde (c'est du quartz), divers types d'argiles et de sable. Le deuxième groupe le plus courant est ses silicates. À une profondeur d'environ 35 km de la surface, il existe des couches de dépôts de granit et de basalte, qui comprennent des composés siliceux. Le pourcentage de contenu dans le noyau terrestre n'a pas encore été calculé, mais les couches du manteau les plus proches de la surface (jusqu'à 900 km) contiennent des silicates. Dans la composition de l'eau de mer, la concentration en silicium est de 3 mg/l, 40% est constitué de ses composés. Les étendues d'espace que l'humanité a étudiées jusqu'à présent contiennent cet élément chimique en grande quantité. Par exemple, des météorites qui se sont approchées de la Terre à une distance accessible aux chercheurs ont montré qu'elles étaient constituées de 20 % de silicium. Il existe une possibilité de formation de vie basée sur cet élément dans notre galaxie.

Processus de recherche

L'histoire de la découverte de l'élément chimique silicium comporte plusieurs étapes. De nombreuses substances systématisées par Mendeleïev sont utilisées par l'humanité depuis des siècles. Dans le même temps, les éléments étaient dans leur forme naturelle, c'est-à-dire dans des composés qui n'ont pas été soumis à un traitement chimique, et toutes leurs propriétés n'étaient pas connues des gens. Au cours de l'étude de toutes les caractéristiques de la substance, de nouvelles directions d'utilisation sont apparues. Les propriétés du silicium n'ont pas été complètement étudiées à ce jour - cet élément, aux applications assez larges et variées, laisse la place à de nouvelles découvertes pour les futures générations de scientifiques. Les technologies modernes accéléreront considérablement ce processus. Au 19ème siècle, de nombreux chimistes célèbres ont essayé d'obtenir du silicium pur. Pour la première fois, L. Tenar et J. Gay-Lussac y parvinrent en 1811, mais la découverte de l'élément appartient à J. Berzelius, qui put non seulement isoler la substance, mais aussi la décrire. Un chimiste suédois a obtenu du silicium en 1823 en utilisant du potassium métallique et du sel de potassium. La réaction a eu lieu avec un catalyseur sous forme de haute température. La substance simple gris-brun obtenue était du silicium amorphe. L'élément pur cristallin a été obtenu en 1855 par St. Clair Deville. La complexité de l'isolement est directement liée à la haute résistance des liaisons atomiques. Dans les deux cas, la réaction chimique vise le processus de purification des impuretés, tandis que les modèles amorphe et cristallin ont des propriétés différentes.

Silicium prononciation de l'élément chimique

Le premier nom de la poudre résultante - kisel - a été proposé par Berzelius. Au Royaume-Uni et aux États-Unis, le silicium n'est encore appelé que silicium (silicium) ou silicone (silicium). Le terme vient du latin "silex" (ou "pierre"), et dans la plupart des cas, il est lié au concept de "terre" en raison de sa large distribution dans la nature. La prononciation russe de ce produit chimique est différente, tout dépend de la source. Elle s'appelait silice (Zakharov utilisa ce terme en 1810), sicile (1824, Dvigubsky, Solovyov), silice (1825, Strakhov), et ce n'est qu'en 1834 que le chimiste russe German Ivanovich Hess introduisit le nom qui est encore utilisé aujourd'hui. la plupart des sources - silicium. Dans il est désigné par le symbole Si. Comment lit-on l'élément chimique silicium ? De nombreux scientifiques des pays anglophones prononcent son nom comme "si" ou utilisent le mot "silicone". De là vient le nom mondialement connu de la vallée, qui est un site de recherche et de production de technologie informatique. La population russophone appelle l'élément silicium (du mot grec ancien signifiant "roche, montagne").

Découverte dans la nature : gisements

ensemble systèmes de montagne sont composés de composés de silicium, qui ne se trouvent pas sous leur forme pure, car tous les minéraux connus sont des dioxydes ou des silicates (aluminosilicates). Des pierres incroyablement belles sont utilisées par les gens comme matériau ornemental - ce sont les opales, les améthystes, divers types de quartz, le jaspe, la calcédoine, l'agate, le cristal de roche, la cornaline et bien d'autres. Ils ont été formés en raison de l'inclusion dans la composition de silicium diverses substances, qui déterminent leur densité, leur structure, leur couleur et leur sens d'utilisation. Tout le monde inorganique peut être associé à cet élément chimique, qui dans environnement naturel forme des liaisons fortes avec les métaux et les non-métaux (zinc, magnésium, calcium, manganèse, titane, etc.). Comparé à d'autres substances, le silicium est facilement disponible pour l'exploitation minière à l'échelle industrielle : on le trouve dans la plupart des types de minerais et de minéraux. Par conséquent, les gisements activement développés sont liés aux sources d'énergie disponibles plutôt qu'aux accumulations territoriales de matière. Les quartzites et les sables quartzeux se trouvent dans tous les pays du monde. Les plus grands fabricants et fournisseurs de silicium sont : la Chine, la Norvège, la France, les États-Unis (Virginie occidentale, Ohio, Alabama, New York), l'Australie, l'Afrique du Sud, le Canada, le Brésil. Tous les fabricants utilisent des méthodes différentes, qui dépendent du type de produit fabriqué (technique, semi-conducteur, silicium haute fréquence). Un élément chimique, en outre enrichi ou, au contraire, purifié de tous les types d'impuretés, possède des propriétés individuelles dont dépend son utilisation ultérieure. Ceci s'applique également à cette substance. La structure du silicium détermine la portée de son application.

Historique d'utilisation

Très souvent, en raison de la similitude des noms, les gens confondent le silicium et le silex, mais ces concepts ne sont pas identiques. Apportons de la clarté. Comme déjà mentionné, le silicium sous sa forme pure n'existe pas dans la nature, ce qui ne peut être dit de ses composés (la même silice). Les principaux minéraux et roches formés par le dioxyde de la substance considérée sont le sable (de rivière et de quartz), le quartz et les quartzites et le silex. Tout le monde doit avoir entendu parler de ce dernier, car il est donné grande importance dans l'histoire du développement humain. Les premiers outils créés par les hommes à l'âge de pierre sont associés à cette pierre. Ses arêtes vives, formées lors de la rupture du rocher principal, ont grandement facilité le travail des anciennes ménagères et la possibilité d'affûter - chasseurs et pêcheurs. Le silex n'avait pas la résistance des produits métalliques, mais les outils défectueux étaient faciles à remplacer par de nouveaux. Son utilisation comme silex et acier s'est poursuivie pendant de nombreux siècles - jusqu'à l'invention de sources alternatives.

Concernant réalités modernes, les propriétés du silicium permettent d'utiliser la substance pour la décoration intérieure ou la création de plats en céramique, tandis qu'en plus d'un bel aspect esthétique, elle possède de nombreuses excellentes qualités fonctionnelles. Une direction distincte de son application est associée à l'invention du verre il y a environ 3000 ans. Cet événement a permis de créer des miroirs, des plats, des vitraux en mosaïque à partir de composés contenant du silicium. La formule de la substance initiale a été complétée par les composants nécessaires, ce qui a permis de donner au produit la couleur requise et a influencé la résistance du verre. Des œuvres d'art d'une beauté et d'une variété étonnantes ont été fabriquées par l'homme à partir de minéraux et de pierres contenant du silicium. Les propriétés curatives de cet élément ont été décrites par des scientifiques anciens et ont été utilisées tout au long de l'histoire de l'humanité. Ils ont aménagé des puits pour l'eau potable, des garde-manger pour stocker les aliments, utilisés à la fois dans la vie quotidienne et en médecine. La poudre obtenue à la suite du broyage a été appliquée sur les plaies. Attention particulière a été donnée à l'eau, qui a été infusée dans des plats fabriqués à partir de composés contenant du silicium. L'élément chimique a interagi avec sa composition, ce qui a permis de détruire un certain nombre de bactéries et de micro-organismes pathogènes. Et c'est loin de toutes les industries où la substance que nous envisageons est très, très demandée. La structure du silicium détermine sa polyvalence.

Propriétés

Pour une connaissance plus détaillée des caractéristiques d'une substance, celle-ci doit être considérée en tenant compte de toutes les propriétés possibles. Le plan de caractérisation de l'élément chimique du silicium comprend les propriétés physiques, les indicateurs électrophysiques, l'étude des composés, les réactions et les conditions de leur passage, etc. Le silicium sous forme cristalline a une couleur gris foncé avec un éclat métallique. Le réseau cubique à faces centrées est similaire à celui du carbone (diamant), mais en raison des liaisons plus longues, il n'est pas si fort. Chauffer jusqu'à 800°C le rend plastique, dans les autres cas il reste cassant. Les propriétés physiques du silicium rendent cette substance vraiment unique : elle est transparente pour rayonnement infrarouge. Point de fusion - 1410 0 C, point d'ébullition - 2600 0 C, densité dans des conditions normales - 2330 kg / m 3. La conductivité thermique n'est pas constante, pour divers échantillons elle est prise à une valeur approximative de 25 0 C. Les propriétés de l'atome de silicium permettent de l'utiliser comme semi-conducteur. Cette direction d'application est la plus demandée dans le monde moderne. L'amplitude de la conductivité électrique est influencée par la composition du silicium et des éléments qui lui sont associés. Ainsi, pour une conductivité électronique accrue, on utilise de l'antimoine, de l'arsenic, du phosphore, pour l'aluminium perforé, du gallium, du bore, de l'indium. Lors de la création d'appareils avec du silicium comme conducteur, un traitement de surface avec un certain agent est utilisé, ce qui affecte le fonctionnement de l'appareil.

Les propriétés du silicium en tant qu'excellent conducteur sont largement utilisées dans l'instrumentation moderne. Son utilisation dans la production d'équipements complexes (par exemple, des appareils informatiques modernes, des ordinateurs) est particulièrement pertinente.

Silicium : caractéristiques d'un élément chimique

Dans la plupart des cas, le silicium est tétravalent, il existe aussi des liaisons dans lesquelles il peut avoir une valeur de +2. Dans des conditions normales, il est inactif, contient des composés puissants et, à température ambiante, ne peut réagir qu'avec le fluor, qui est à l'état gazeux d'agrégation. Cela est dû à l'effet de blocage de la surface avec un film de dioxyde, qui est observé lors de l'interaction avec l'oxygène ou l'eau ambiants. Pour stimuler les réactions, il faut utiliser un catalyseur : élever la température est idéal pour une substance comme le silicium. L'élément chimique interagit avec l'oxygène à 400-500 0 C, en conséquence, le film de dioxyde augmente et le processus d'oxydation a lieu. Lorsque la température monte à 50 0 C, une réaction avec le brome, le chlore, l'iode est observée, entraînant la formation de tétrahalogénures volatils. Le silicium n'interagit pas avec les acides, à l'exception d'un mélange d'acides fluorhydrique et nitrique, tandis que tout alcali à l'état chauffé est un solvant. Les hydrogènes du silicium ne se forment que par décomposition des siliciures, il ne réagit pas avec l'hydrogène. Les composés contenant du bore et du carbone se distinguent par la plus grande résistance et passivité chimique. La haute résistance aux alcalis et aux acides a un lien avec l'azote, qui se produit à des températures supérieures à 1000 0 C. Les siliciures sont obtenus par réaction avec des métaux, et dans ce cas à partir de élément supplémentaire dépend de la valence que montre le silicium. La formule de la substance formée avec la participation du métal de transition est résistante aux acides. La structure de l'atome de silicium affecte directement ses propriétés et sa capacité à interagir avec d'autres éléments. Le processus de formation de liaisons dans la nature et sous l'influence d'une substance (en laboratoire, dans des conditions industrielles) diffère considérablement. La structure du silicium suggère son activité chimique.

Structure

Le silicium a ses propres caractéristiques. Frais de base +14, ce qui correspond à numéro de série dans le système périodique. Nombre de particules chargées : protons - 14 ; électrons - 14 ; neutrons - 14. Le schéma de la structure de l'atome de silicium a la forme suivante: Si +14) 2) 8) 4. Il y a 4 électrons au dernier niveau (externe), qui détermine le degré d'oxydation avec le "+ » ou « - ». L'oxyde de silicium a la formule SiO 2 (valence 4+), le composé hydrogéné volatil est SiH 4 (valence -4). Le grand volume de l'atome de silicium permet dans certains composés d'avoir un nombre de coordination de 6, par exemple, lorsqu'il est combiné avec du fluor. Masse molaire - 28, rayon atomique - 132 pm, configuration de la couche électronique : 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 2.

Application

Le silicium de surface ou entièrement dopé est utilisé comme semi-conducteur dans la création de nombreux dispositifs, y compris de haute précision (par exemple, photocellules solaires, transistors, redresseurs de courant, etc.). Le silicium ultra-pur est utilisé pour créer des cellules solaires (énergie). Le type monocristallin est utilisé pour fabriquer des miroirs et un laser à gaz. À partir de composés de silicium, on obtient du verre, des carreaux de céramique, de la vaisselle, de la porcelaine, de la faïence. Il est difficile de décrire la variété des types de biens reçus, leur exploitation se fait au niveau du ménage, dans l'art et la science, et dans la production. Le ciment obtenu sert de matière première pour la création de mélanges de construction et de briques, matériaux de finition. La distribution d'huiles, à base de lubrifiants, peut réduire considérablement la force de frottement dans les pièces mobiles de nombreux mécanismes. Les siliciures sont largement utilisés dans l'industrie en raison de leurs propriétés uniques dans le domaine de la résistance aux milieux agressifs (acides, températures). Leurs caractéristiques électriques, nucléaires et chimiques sont prises en compte par les spécialistes des industries complexes, et la structure de l'atome de silicium joue un rôle important.

Nous avons répertorié les domaines d'application les plus avancés et les plus exigeants à ce jour. Le silicium commercial le plus courant, produit en grande quantité, est utilisé dans plusieurs domaines :

1. En tant que matière première pour la production d'une substance plus pure.
2. Pour les alliages d'alliage dans l'industrie métallurgique : la présence de silicium augmente la réfractarité, augmente la résistance à la corrosion et la résistance mécanique (avec un excès de cet élément, l'alliage peut être trop cassant).
3. Comme désoxydant pour éliminer l'excès d'oxygène du métal.
4. Matières premières pour la production de silanes (composés de silicium avec des substances organiques).
5. Pour la production d'hydrogène à partir d'un alliage de silicium avec du fer.
6. Fabrication de panneaux solaires.

La valeur de cette substance est également grande pour le fonctionnement normal du corps humain. La structure du silicium, ses propriétés sont déterminantes dans ce cas. Dans le même temps, un excès ou un manque de celui-ci entraîne des maladies graves.

Dans le corps humain

La médecine utilise depuis longtemps le silicium comme agent bactéricide et antiseptique. Mais avec tous les bienfaits d'un usage externe, cet élément doit être constamment renouvelé dans le corps humain. Un niveau normal de son contenu améliorera la vie en général. En cas de carence, plus de 70 oligo-éléments et vitamines ne seront pas absorbés par l'organisme, ce qui réduira considérablement la résistance à un certain nombre de maladies. Le pourcentage le plus élevé de silicium est observé dans les os, la peau, les tendons. Il joue le rôle d'un élément structurel qui maintient la résistance et donne de l'élasticité. Tous les tissus durs squelettiques sont formés par ses composés. Par conséquent dernières recherches trouvé le contenu de silicium dans les reins, le pancréas et les tissus conjonctifs. Le rôle de ces organes dans le fonctionnement du corps est assez important, donc une diminution de son contenu aura un effet néfaste sur de nombreux indicateurs de base du maintien de la vie. Le corps devrait recevoir 1 gramme de silicium par jour avec de la nourriture et de l'eau - cela aidera à éviter d'éventuelles maladies, telles que l'inflammation de la peau, le ramollissement des os, la formation de calculs dans le foie, les reins, la déficience visuelle, les cheveux et les ongles , athérosclérose. À niveau suffisant le contenu de cet élément augmente l'immunité, normalise les processus métaboliques, améliore l'absorption de nombreux éléments nécessaires à la santé humaine. La plus grande quantité de silicium se trouve dans les céréales, le radis, le sarrasin. L'eau de silicium apportera des avantages significatifs. Pour déterminer la quantité et la fréquence de son utilisation, il est préférable de consulter un spécialiste.

Regardez le silicium semi-métallique !

Le silicium métal est un métal semi-conducteur gris et brillant qui est utilisé pour fabriquer de l'acier, des cellules solaires et des micropuces.

Le silicium est le deuxième élément le plus abondant de la croûte terrestre (derrière seulement l'oxygène) et le huitième élément le plus abondant de l'univers. En fait, près de 30 % du poids de la croûte terrestre peuvent être attribués au silicium.

L'élément de numéro atomique 14 est naturellement présent dans les minéraux silicatés, notamment la silice, le feldspath et le mica, qui sont les principaux constituants des roches communes telles que le quartz et le grès.

Le silicium semi-métallique (ou métalloïde) possède certaines des propriétés des métaux et des non-métaux.

Comme l'eau, mais contrairement à la plupart des métaux, le silicium se condense à l'état liquide et se dilate en se solidifiant. Il a des points de fusion et d'ébullition relativement élevés et, lors de la cristallisation, une structure cristalline de diamant cristallin se forme.

La structure atomique de l'élément, qui comprend quatre électrons de valence qui permettent au silicium de se lier facilement à d'autres éléments, est essentielle au rôle du silicium en tant que semi-conducteur et à son utilisation en électronique.

Le chimiste suédois Jones Jacob Berzerlius est crédité du premier silicium isolant en 1823. Berzerlius y est parvenu en chauffant du potassium métallique (qui n'avait été isolé que dix ans plus tôt) dans un creuset, avec du fluorosilicate de potassium.

Le résultat était du silicium amorphe.

Cependant, il a fallu plus de temps pour obtenir du silicium cristallin. Un échantillon électrolytique de silicium cristallin ne sera pas produit avant trois décennies.

La première utilisation commerciale du silicium était sous la forme de ferrosilicium.

Après la modernisation de l'industrie sidérurgique par Henry Bessemer au milieu du XIXe siècle, il y eut grand intérêtà la métallurgie métallurgique et à la recherche dans le domaine de la technologie de l'acier.

Au moment de la première production industrielle ferrosilicium dans les années 1880, la valeur du silicium pour améliorer la ductilité de la fonte et désoxyder l'acier était assez bien comprise.

La première production de ferrosilicium a été réalisée dans des hauts fourneaux en réduisant les minerais contenant du silicium avec du charbon de bois, ce qui a donné de la fonte d'argent, du ferrosilicium contenant jusqu'à 20% de silicium.

Le développement des fours à arc électrique au début du XXe siècle a permis non seulement d'augmenter la production d'acier, mais aussi d'augmenter la production de ferrosilicium.

En 1903, un groupe spécialisé dans la création de ferroalliages (Compagnie Generate d'Electrochimie) démarre ses activités en Allemagne, en France et en Autriche, et en 1907 la première usine commerciale de silicium aux États-Unis est créée.

La sidérurgie n'était pas la seule application des composés de silicium commercialisés avant la fin du XIXe siècle.

Pour produire des diamants artificiels en 1890, Edward Goodrich Acheson a chauffé de l'aluminosilicate avec du coke en poudre et du carbure de silicium (SiC) produit au hasard.

Trois ans plus tard, Acheson fait breveter sa méthode de production et fonde la Carborundum Company (carborundum étant le nom commun du carbure de silicium à l'époque) pour fabriquer et commercialiser des produits abrasifs.

Au début du 20e siècle, les propriétés conductrices du carbure de silicium avaient également été réalisées et le composé était utilisé comme détecteur dans les premières radios de bord. Un brevet pour les détecteurs à cristal de silicium a été accordé à GW Pickard en 1906.

En 1907, la première diode électroluminescente (DEL) a été créée en appliquant une tension à un cristal de carbure de silicium.

Dans les années 1930, l'utilisation du silicium se développe avec le développement de nouveaux produits chimiques, dont les silanes et les silicones.

La croissance de l'électronique au cours du siècle dernier est également inextricablement liée au silicium et à ses propriétés uniques.

Alors que les premiers transistors - les précurseurs des micropuces d'aujourd'hui - reposaient sur le germanium dans les années 1940, il ne fallut pas longtemps avant que le silicium supplante son cousin métallique en tant que matériau de substrat semi-conducteur plus résistant.

Bell Labs et Texas Instruments ont commencé la production commerciale de transistors en silicium en 1954.
Les premiers circuits intégrés au silicium ont été fabriqués dans les années 1960 et dans les années 1970, des processeurs au silicium étaient en cours de développement.

Étant donné que la technologie des semi-conducteurs au silicium est l'épine dorsale de l'électronique et de l'informatique modernes, il n'est pas étonnant que nous appelions le centre d'activité de l'industrie la "Silicon Valley".

(Pour une étude détaillée de l'histoire et du développement des technologies et des micropuces de la Silicon Valley, je recommande fortement le documentaire American Experience intitulé "Silicon Valley").

Peu de temps après la découverte des premiers transistors, les travaux des Bell Labs sur le silicium ont conduit à une deuxième percée majeure en 1954 : la première cellule photovoltaïque (solaire) au silicium.

Avant cela, l'idée d'exploiter l'énergie du soleil pour créer de l'énergie sur terre était considérée comme impossible par la plupart. Mais à peine quatre ans plus tard, en 1958, le premier satellite à énergie solaire au silicium tournait autour de la Terre.

Dans les années 1970, les applications commerciales de la technologie solaire étaient devenues des applications terrestres telles que l'allumage des lumières sur les plates-formes pétrolières offshore et les passages à niveau.

Au cours des deux dernières décennies, l'utilisation de l'énergie solaire a connu une croissance exponentielle. Aujourd'hui, les technologies photovoltaïques au silicium représentent environ 90 % du marché mondial de l'énergie solaire.

Production

La majeure partie du silicium raffiné chaque année - environ 80 % - est produite sous forme de ferrosilicium pour être utilisée dans la production de fer et d'acier. Le ferrosilicium peut contenir de 15 à 90 % de silicium selon les besoins de la fonderie.

L'alliage de fer et de silicium est produit à l'aide d'un four à arc électrique submergé par fusion réduite. Le minerai broyé de gel de silice et une source de carbone telle que le charbon à coke (charbon métallurgique) sont broyés et introduits dans le four avec la ferraille.

À des températures supérieures à 1 900 °C (3 450 °F), le carbone réagit avec l'oxygène présent dans le minerai pour former du monoxyde de carbone. Le reste du fer et du silicium, quant à lui, est ensuite combiné pour fabriquer du ferrosilicium fondu, qui peut être récupéré en tapant sur la base du four.

Une fois refroidi et trempé, le ferrosilicium peut ensuite être expédié et utilisé directement dans la production de fer et d'acier.

La même méthode, sans l'inclusion de fer, est utilisée pour produire du silicium de qualité métallurgique pur à plus de 99 %. Le silicium métallurgique est également utilisé dans la sidérurgie, ainsi que dans la production d'alliages de fonte d'aluminium et de produits chimiques à base de silane.

Le silicium métallurgique est classé selon les niveaux d'impuretés de fer, d'aluminium et de calcium présents dans l'alliage. Par exemple, le silicium métallique 553 contient moins de 0,5 % de fer et d'aluminium et moins de 0,3 % de calcium.

Environ 8 millions de tonnes métriques de ferrosilicium sont produites chaque année dans le monde, la Chine représentant environ 70 % de cette quantité. Les principaux fabricants sont Erdos Metallurgy Group, Ningxia Rongsheng Ferroalloy, Group OM Materials et Elkem.

2,6 millions de tonnes métriques supplémentaires de silicium métallurgique - soit environ 20% de la quantité totale de silicium métal raffiné - sont produites chaque année. La Chine, encore une fois, représente environ 80 % de cette production.

Il est surprenant pour beaucoup que les qualités solaires et électroniques de silicium ne constituent que quelques-uns un grand nombre de(moins de deux pour cent) de la production totale de silicium raffiné.

Pour passer au silicium métallique de qualité solaire (polysilicium), la pureté doit augmenter à 99,9999 % de silicium pur pur (6N). Cela se fait de trois manières, dont la plus courante est le processus Siemens.

Le procédé Siemens implique le dépôt chimique en phase vapeur d'un gaz volatil appelé trichlorosilane. À 1150 ° C (2102 ° F), le trichlorosilane est soufflé sur un grain de silicium de haute pureté monté à l'extrémité d'une tige. Au passage, le silicium de haute pureté issu du gaz se dépose sur les germes.

Le réacteur à lit fluidisé (FBR) et la technologie du silicium de qualité métallurgique améliorée (UMG) sont également utilisés pour transformer le métal en polysilicium adapté à l'industrie photovoltaïque.

En 2013, 230 000 tonnes de polysilicium ont été produites. Les principaux fabricants sont GCL Poly, Wacker-Chemie et OCI.

Enfin, pour rendre le silicium de qualité électronique adapté à l'industrie des semi-conducteurs et à certaines technologies photovoltaïques, le polysilicium doit être converti en silicium monocristallin ultra-pur par le procédé Czochralski.

Pour ce faire, le polysilicium est fondu dans un creuset à 1425 °C (2597 °F) en atmosphère inerte. Le germe cristallin déposé est ensuite immergé dans le métal fondu et lentement mis en rotation et retiré, ce qui laisse le temps au silicium de se développer sur le matériau de germe.

Le produit résultant est une tige (ou boule) de silicium métal monocristallin qui peut atteindre 99,999999999 (11N) pour cent de pureté. Cette tige peut être dopée avec du bore ou du phosphore, si désiré, pour modifier les propriétés mécaniques quantiques selon les besoins.

La tige monocristalline peut être fournie aux clients telle quelle, ou découpée en tranches, et polie ou texturée pour des utilisateurs spécifiques.

Application

Alors qu'environ 10 millions de tonnes métriques de ferrosilicium et de silicium métal sont raffinées chaque année, la majeure partie du silicium utilisé sur le marché est en fait des minéraux de silicium qui sont utilisés pour tout fabriquer, du ciment, du mortier et de la céramique au verre et aux polymères.

Le ferrosilicium, comme indiqué, est la forme de silicium métallique la plus couramment utilisée. Depuis sa première utilisation il y a environ 150 ans, le ferrosilicium a été un agent désoxydant important dans la production d'acier au carbone et d'acier inoxydable. Aujourd'hui, la sidérurgie reste le plus grand consommateur de ferrosilicium.

Cependant, le ferrosilicium présente un certain nombre d'avantages au-delà de la fabrication de l'acier. C'est un pré-alliage dans la production de ferrosilicium de magnésium, un nodulateur utilisé dans la production de fonte malléable, ainsi que lors du procédé Pidgeon pour le raffinage du magnésium de haute pureté.

Le ferrosilicium peut également être utilisé pour fabriquer des alliages de fer résistants à la chaleur et à la corrosion, ainsi que de l'acier au silicium, qui est utilisé dans la fabrication de moteurs électriques et de noyaux de transformateurs.

Le silicium métallurgique peut être utilisé dans la production d'acier et également comme agent d'alliage dans les pièces moulées en aluminium. Les pièces automobiles en aluminium-silicium (Al-Si) sont plus légères et plus résistantes que les composants moulés en aluminium pur. Les pièces automobiles telles que les blocs moteurs et les pneus sont parmi les pièces en fonte d'aluminium les plus couramment utilisées.

Près de la moitié du silicium métallurgique est utilisé par l'industrie chimique pour produire de la silice pyrogénée (épaississant et déshydratant), des silanes (liant) et du silicone (mastics, adhésifs et lubrifiants).

Le polysilicium de qualité photovoltaïque est principalement utilisé dans la fabrication de cellules solaires en polysilicium. Il faut environ cinq tonnes de polysilicium pour produire un mégawatt de modules solaires.

À l'heure actuelle, la technologie solaire au silicium polycristallin représente plus de la moitié de l'énergie solaire produite en échelle globale, tandis que la technologie monosilicone représente environ 35 %. Au total, 90 % de l'énergie solaire utilisée par les humains est récoltée à l'aide de la technologie du silicium.

Le silicium monocristallin est également un matériau semi-conducteur essentiel que l'on trouve dans l'électronique moderne. En tant que matériau de substrat utilisé dans la fabrication de transistors à effet de champ (FET), de LED et de circuits intégrés, le silicium se trouve dans presque tous les ordinateurs, téléphones portables, tablettes, téléviseurs, radios et autres appareils de communication modernes.

On estime que plus d'un tiers de tous les appareils électroniques contiennent une technologie de semi-conducteur à base de silicium.

Enfin, le carbure de silicium est utilisé dans diverses applications électroniques et non électroniques, notamment les bijoux synthétiques, les semi-conducteurs à haute température, les céramiques dures, les outils de coupe, les disques de frein, les abrasifs, les gilets pare-balles et les éléments chauffants.

Le signe chimique du silicium est Si, le poids atomique est de 28,086, la charge nucléaire est de +14. , ainsi que , se situe dans le sous-groupe principal du groupe IV, en troisième période. C'est l'analogue du carbone. La configuration électronique des couches électroniques de l'atome de silicium est ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 . La structure de la couche électronique externe

La structure de la couche électronique externe est similaire à la structure de l'atome de carbone.
se présente sous la forme de deux modifications allotropiques - amorphe et cristalline.
Amorphe - une poudre brunâtre avec une activité chimique légèrement supérieure à celle cristalline. A température ordinaire, il réagit avec le fluor :
Si + 2F2 = SiF4 à 400° - avec oxygène
Si + O2 = SiO2
en fusion - avec des métaux :
2Mg + Si = Mg2Si
Le silicium cristallin est une substance dure et fragile avec un éclat métallique. Il a une bonne conductivité thermique et électrique, se dissout facilement dans les métaux en fusion, se formant. Un alliage de silicium avec de l'aluminium est appelé silumine, un alliage de silicium avec du fer est appelé ferrosilicium. Densité de silicium 2.4. Point de fusion 1415°, point d'ébullition 2360°. Le silicium cristallin est une substance plutôt inerte et dans réactions chimiques pénètre difficilement. Malgré les propriétés métalliques bien marquées, le silicium ne réagit pas avec les acides, mais réagit avec les alcalis, formant des sels d'acide silicique et :
Si + 2KOH + H2O = K2SiO2 + 2H2

■ 36. Quelles sont les similitudes et les différences entre les structures électroniques des atomes de silicium et de carbone ?
37. Comment expliquer du point de vue de la structure électronique de l'atome de silicium pourquoi les propriétés métalliques sont plus caractéristiques du silicium que du carbone ?
38. Liste Propriétés chimiques silicium.

Silicium dans la nature. Silice

Le silicium est largement répandu dans la nature. Environ 25% de la croûte terrestre est constituée de silicium. Une partie importante du silicium naturel est représentée par le dioxyde de silicium SiO2. Dans un état cristallin très pur, le dioxyde de silicium se présente sous la forme d'un minéral appelé cristal de roche. Le dioxyde de silicium et le dioxyde de carbone sont chimiquement analogues, mais le dioxyde de carbone est un gaz et le dioxyde de silicium est un solide. Contrairement au réseau cristallin moléculaire du CO2, le dioxyde de silicium SiO2 cristallise sous la forme d'un réseau cristallin atomique, dont chaque cellule est un tétraèdre avec un atome de silicium au centre et des atomes d'oxygène aux coins. Cela s'explique par le fait que l'atome de silicium a un rayon plus grand que l'atome de carbone, et non pas 2, mais 4 atomes d'oxygène peuvent être placés autour de lui. La différence dans la structure du réseau cristallin explique la différence dans les propriétés de ces substances. Sur la fig. 69 affichés apparence cristal de quartz naturel, composé de dioxyde de silicium pur, et sa formule structurale.

Riz. 60. Formule développée du dioxyde de silicium (a) et des cristaux de quartz naturel (b)

La silice cristalline se trouve le plus souvent sous forme de sable, qui est blanc à moins qu'il ne soit contaminé par des impuretés d'argile jaune. En plus du sable, la silice se trouve souvent sous la forme d'un minéral très dur, le silicium (silice hydratée). Le dioxyde de silicium cristallin, coloré en diverses impuretés, forme des pierres précieuses et semi-précieuses - agate, améthyste, jaspe. On trouve également du dioxyde de silicium presque pur sous forme de quartz et de quartzite. Dioxyde de silicium libre dans la croûte terrestre 12%, dans la composition de diverses roches - environ 43%. Au total, plus de 50 % de la croûte terrestre est constituée de dioxyde de silicium.
Le silicium fait partie d'une grande variété de roches et de minéraux - argile, granit, syénite, micas, feldspaths, etc.

Le dioxyde de carbone solide, sans fondre, se sublime à -78,5°. Le point de fusion du dioxyde de silicium est d'environ 1,713°. Elle est très dure. Densité 2,65. Le coefficient de dilatation du dioxyde de silicium est très faible. Ceci est d'une grande importance lors de l'utilisation de la verrerie à quartz. Le dioxyde de silicium ne se dissout pas dans l'eau et ne réagit pas avec elle, bien qu'il s'agisse d'un oxyde acide et qu'il corresponde à l'acide silicique H2SiO3. Le dioxyde de carbone est connu pour être soluble dans l'eau. Le dioxyde de silicium ne réagit pas avec les acides, à l'exception de l'acide fluorhydrique HF, mais donne des sels avec les alcalis.

Riz. 69. Formule développée du dioxyde de silicium (a) et des cristaux de quartz naturel (b).
Lorsque le dioxyde de silicium est chauffé avec du charbon, le silicium est réduit, puis il est combiné avec du carbone et du carborundum se forme selon l'équation :
SiO2 + 2C = SiC + CO2. Le carborundum a une dureté élevée, résiste aux acides et est détruit par les alcalis.

■ 39. Quelles propriétés du dioxyde de silicium peuvent être utilisées pour juger de son réseau cristallin ?
40. Sous la forme de quels minéraux le dioxyde de silicium se présente-t-il dans la nature ?
41. Qu'est-ce que le carborundum ?

Acide silicique. silicates

L'acide silicique H2SiO3 est un acide très faible et instable. Lorsqu'il est chauffé, il se décompose progressivement en eau et en dioxyde de silicium :
H2SiO3 = H2O + SiO2

Dans l'eau, l'acide silicique est pratiquement insoluble, mais peut facilement céder.
L'acide silicique forme des sels appelés silicates. se trouvent largement dans la nature. Les naturels sont assez complexes. Leur composition est généralement décrite comme une combinaison de plusieurs oxydes. Si la composition des silicates naturels comprend de l'alumine, on les appelle des aluminosilicates. Ce sont de l'argile blanche, (kaolin) Al2O3 2SiO2 2H2O, du feldspath K2O Al2O3 6SiO2, du mica
K2O Al2O3 6SiO2 2H2O. De nombreux naturels dans leur forme pure sont pierres précieuses comme l'aigue-marine, l'émeraude, etc.
Parmi les silicates artificiels, il convient de noter le silicate de sodium Na2SiO3 - l'un des rares silicates solubles dans l'eau. C'est ce qu'on appelle le verre soluble et la solution s'appelle le verre liquide.

Les silicates sont largement utilisés en ingénierie. Le verre soluble est imprégné de tissus et de bois pour les protéger de l'inflammation. Le liquide fait partie des mastics réfractaires pour le collage du verre, de la porcelaine, de la pierre. Les silicates sont à la base de la production de verre, de porcelaine, de faïence, de ciment, de béton, de brique et de divers produits céramiques. En solution, les silicates sont facilement hydrolysés.

■ 42. Qu'est-ce que c'est ? En quoi sont-ils différents des silicates ?
43. Qu'est-ce qu'un liquide et à quelles fins est-il utilisé ?

Verre

Les matières premières pour la production de verre sont la soude Na2CO3, le calcaire CaCO3 et le sable SiO2. Tous les composants du mélange de verre sont soigneusement nettoyés, mélangés et fusionnés à une température d'environ 1400 °. Les réactions suivantes ont lieu pendant le processus de fusion :
Na2CO3 + SiO2= Na2SiO3 + CO2

CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2
En fait, la composition du verre comprend des silicates de sodium et de calcium, ainsi qu'un excès de SO2, donc la composition du verre à vitre ordinaire est : Na2O · CaO · 6SiO2. Le mélange de verre est chauffé à une température de 1500° jusqu'à ce que le dioxyde de carbone soit complètement éliminé. Puis refroidi à une température de 1200°, à laquelle il devient visqueux. Comme toute substance amorphe, le verre se ramollit et durcit progressivement, c'est donc une bonne matière plastique. Une masse de verre visqueuse est passée à travers la fente, entraînant la formation d'une feuille de verre. Une feuille de verre chaude est étirée en rouleaux, amenée à une certaine taille et progressivement refroidie par un courant d'air. Ensuite, il est coupé le long des bords et découpé en feuilles d'un certain format.

■ 44. Donnez les équations des réactions qui ont lieu lors de la fabrication du verre et la composition du verre à vitre.

Verre- la substance est amorphe, transparente, pratiquement insoluble dans l'eau, mais si elle est broyée en fine poussière et mélangée avec une petite quantité d'eau, un alcali peut être détecté dans le mélange résultant à l'aide de phénolphtaléine. Lors d'un stockage à long terme d'alcalis dans de la verrerie, l'excès de SiO2 dans le verre réagit très lentement avec l'alcali et le verre perd progressivement sa transparence.
Le verre est devenu connu des hommes plus de 3000 ans avant notre ère. Dans les temps anciens, le verre était obtenu avec presque la même composition qu'aujourd'hui, mais les anciens maîtres n'étaient guidés que par leur propre intuition. En 1750, M. V. réussit à développer la base scientifique de la production de verre. Pendant 4 ans, M.V. a collecté de nombreuses recettes pour fabriquer divers verres, notamment colorés. Dans l'usine de verre qu'il a construite, un grand nombre d'échantillons de verre ont été fabriqués, qui ont survécu jusqu'à ce jour. Actuellement, des verres de compositions différentes avec des propriétés différentes sont utilisés.

Le verre de quartz est composé de dioxyde de silicium presque pur et est fondu à partir de cristal de roche. Sa caractéristique très importante est que son coefficient de dilatation est insignifiant, près de 15 fois inférieur à celui du verre ordinaire. Les plats faits d'un tel verre peuvent être chauffés au rouge dans la flamme d'un brûleur puis abaissés dans de l'eau froide; il n'y aura aucun changement au verre. Le verre de quartz ne retient pas les rayons ultraviolets, et s'il est peint en noir avec des sels de nickel, il retiendra tous les rayons visibles du spectre, mais restera transparent aux rayons ultraviolets.
Les acides n'agissent pas sur le verre de quartz, mais les alcalis le corrodent sensiblement. Le verre de quartz est plus fragile que le verre ordinaire. Le verre de laboratoire contient environ 70% SiO2, 9% Na2O, 5% K2O 8% CaO, 5% Al2O3, 3% B2O3 (la composition des verres n'est pas à mémoriser).

Dans l'industrie, les verres Jena et Pyrex sont utilisés. Le verre d'Iéna contient environ 65 % de Si02, 15 % de B2O3, 12 % de BaO, 4 % de ZnO, 4 % d'Al2O3. Il est durable, résistant aux contraintes mécaniques, a un faible coefficient de dilatation, résistant aux alcalis.
Le verre Pyrex contient 81 % SiO2, 12 % B2O3, 4 % Na2O, 2 % Al2O3, 0,5 % As2O3, 0,2 % K2O, 0,3 % CaO. Il a les mêmes propriétés que le verre d'Iéna, mais dans une mesure encore plus grande, surtout après trempe, mais il est moins résistant aux alcalis. Le verre Pyrex est utilisé pour fabriquer des articles ménagers exposés à la chaleur, ainsi que des parties de certaines installations industrielles fonctionnant à basse et haute température.

Certains additifs donnent des qualités différentes au verre. Par exemple, les impuretés d'oxydes de vanadium donnent un verre qui bloque complètement les rayons ultraviolets.
Le verre est également obtenu, peint en différentes couleurs. M.V. a également réalisé plusieurs milliers d'échantillons de verre coloré de différentes couleurs et nuances pour ses peintures en mosaïque. À l'heure actuelle, des méthodes de coloration du verre ont été développées en détail. Les composés de manganèse colorent le verre dans violet, cobalt - en bleu. , pulvérisé dans la masse du verre sous forme de particules colloïdales, lui donne une couleur rubis, etc. Les composés de plomb donnent au verre un éclat semblable à celui du cristal de roche, c'est pourquoi on l'appelle cristal. Un tel verre peut être facilement traité et coupé. Ses produits réfractent très bien la lumière. Lors de la coloration de ce verre avec divers additifs, on obtient un verre de cristal coloré.

Si du verre fondu est mélangé à des substances qui, lorsqu'elles se décomposent, forment une grande quantité de gaz, ces derniers, s'échappant, font mousser le verre, formant du verre mousse. Ce verre est très léger, bien traité et constitue un excellent isolant électrique et thermique. Il a d'abord été reçu par le Pr. I. I. Kitaygorodsky.
En tirant des fils de verre, vous pouvez obtenir la soi-disant fibre de verre. Si la fibre de verre posée en couches est imprégnée de résines synthétiques, on obtient alors un matériau de construction très durable, résistant à la pourriture et parfaitement traité, appelé fibre de verre. Fait intéressant, plus la fibre de verre est fine, plus sa résistance est élevée. La fibre de verre est également utilisée pour fabriquer des vêtements de travail.
La laine de verre est un matériau précieux pour filtrer acides forts et les alcalis qui ne sont pas filtrés à travers du papier. De plus, la laine de verre est un bon isolant thermique.

■ 44. Qu'est-ce qui détermine les propriétés des verres de différents types ?

Céramique

Parmi les aluminosilicates, l'argile blanche est particulièrement importante - le kaolin, qui est à la base de la production de porcelaine et de faïence. La production de porcelaine est une branche extrêmement ancienne de l'économie. La Chine est le berceau de la porcelaine. En Russie, la porcelaine a été obtenue pour la première fois au XVIIIe siècle. D. I. Vinogradov.
La matière première pour la production de porcelaine et de faïence, en plus du kaolin, est le sable et. Un mélange de kaolin, de sable et d'eau est soumis à un broyage fin poussé dans des broyeurs à boulets, puis l'excès d'eau est filtré et la masse plastique bien mélangée est envoyée au moulage des produits. Après moulage, les produits sont séchés et cuits dans des fours à tunnel continu, où ils sont d'abord chauffés, puis cuits et enfin refroidis. Après cela, les produits subissent un traitement supplémentaire - vitrage, dessin d'un motif avec des peintures céramiques. Après chaque étape, les produits sont cuits. Le résultat est une porcelaine blanche, lisse et brillante. En couches minces, il brille à travers. La faïence est poreuse et ne transparaît pas.

Briques, tuiles, faïences, bagues en céramique destinées à équiper les tours d'absorption et de lavage de diverses industries chimiques, les pots de fleurs sont moulés en argile rouge. Ils sont également cuits afin qu'ils ne se ramollissent pas avec l'eau et deviennent mécaniquement résistants.

Ciment. Béton

Les composés de silicium servent de base à la production de ciment, un matériau liant indispensable dans la construction. Les matières premières pour la fabrication du ciment sont l'argile et le calcaire. Ce mélange est cuit dans un immense four rotatif tubulaire incliné, où les matières premières sont chargées en continu. Après cuisson à 1200-1300° depuis le trou situé à l'autre extrémité du four, la masse frittée - le clinker - sort en continu. Après broyage, le clinker se transforme en. Le ciment contient principalement des silicates. S'il est mélangé avec de l'eau jusqu'à ce qu'une boue épaisse se forme, puis laissé pendant un certain temps dans l'air, il réagira avec les substances du ciment, formant des hydrates cristallins et d'autres composés solides, ce qui conduit au durcissement ("prise") du ciment. Celui-ci n'est plus transféré à son état antérieur, par conséquent, avant utilisation, le ciment est essayé d'être protégé de l'eau. Le processus de durcissement du ciment est long et il n'acquiert une force réelle qu'au bout d'un mois. Certes, il existe différents types de ciment. Le ciment ordinaire que nous avons considéré est appelé silicate ou ciment Portland. A partir d'alumine, de calcaire et de dioxyde de silicium, un ciment alumineux à durcissement rapide est fabriqué.

Si vous mélangez du ciment avec de la pierre concassée ou du gravier, vous obtenez du béton, qui est déjà un matériau de construction indépendant. La pierre concassée et le gravier sont appelés charges. Le béton a une résistance élevée et peut supporter de lourdes charges. Il est étanche et résistant au feu. Lorsqu'il est chauffé, il ne perd presque pas sa résistance, car sa conductivité thermique est très faible. Le béton est résistant au gel, affaiblit le rayonnement radioactif, il est donc utilisé comme matériau de construction pour les structures hydrauliques, pour les coques de protection réacteurs nucléaires. Les chaudières sont revêtues de béton. Si vous mélangez du ciment avec un agent moussant, un béton de mousse imprégné de nombreuses cellules se forme. Un tel béton est un bon isolant acoustique et conduit encore moins la chaleur que le béton ordinaire.

Silicium

SILICIUM-JE; M.[du grec. krēmnos - falaise, roche] Un élément chimique (Si), des cristaux gris foncé avec un éclat métallique, qui font partie de la plupart des roches.

◁ Silicium, th, th. Sels K. Siliceux (voir 2.K.; 1 signe).

silicium

(lat. Silicium), un élément chimique du groupe IV du système périodique. Cristaux gris foncé avec un éclat métallique; densité 2,33 g/cm 3 , t pl 1415ºC. Résistant aux attaques chimiques. Il représente 27,6% de la masse de la croûte terrestre (2ème place parmi les éléments), les principaux minéraux sont la silice et les silicates. L'un des matériaux semi-conducteurs les plus importants (transistors, thermistances, cellules photoélectriques). Partie intégrante de nombreux aciers et autres alliages (augmente la résistance mécanique et la résistance à la corrosion, améliore les propriétés de coulée).

SILICIUM

SILICON (lat. Silicium de silex - silex), Si (lire "silicium", mais maintenant assez souvent comme "si"), un élément chimique de numéro atomique 14, masse atomique 28,0855. Nom russe vient du grec kremnos - rocher, montagne.
Le silicium naturel est constitué d'un mélange de trois nucléides stables (cm. NUCLÉIDE) avec des nombres de masse 28 (prévaut dans le mélange, il y en a 92,27% en masse), 29 (4,68%) et 30 (3,05%). Configuration de la couche électronique externe d'un atome de silicium neutre non excité 3 s 2 R 2 . Dans les composés, il présente généralement un état d'oxydation de +4 (valence IV) et très rarement +3, +2 et +1 (valences III, II et I, respectivement). Dans le système périodique de Mendeleev, le silicium se situe dans le groupe IVA (dans le groupe carbone), dans la troisième période.
Le rayon de l'atome de silicium neutre est de 0,133 nm. Les énergies d'ionisation séquentielle de l'atome de silicium sont de 8,1517, 16,342, 33,46 et 45,13 eV, l'affinité électronique est de 1,22 eV. Le rayon de l'ion Si 4+ avec un nombre de coordination de 4 (le plus courant dans le cas du silicium) est de 0,040 nm, avec un nombre de coordination de 6 - 0,054 nm. Sur l'échelle de Pauling, l'électronégativité du silicium est de 1,9. Bien que le silicium soit généralement classé comme un non-métal, il occupe une position intermédiaire entre les métaux et les non-métaux dans un certain nombre de propriétés.
Sous forme libre - poudre brune ou matériau compact gris clair avec un éclat métallique.
Historique de la découverte
Les composés de silicium sont connus de l'homme depuis des temps immémoriaux. Mais avec une substance simple, l'homme de silicium n'a rencontré qu'il y a environ 200 ans. En fait, les premiers chercheurs qui ont reçu du silicium étaient le français J. L. Gay-Lussac (cm. GAY LUSSAC Joseph Louis) et L. J. Tenard (cm. TENAR Louis Jacques). Ils ont découvert en 1811 que le chauffage du fluorure de silicium avec du potassium métallique conduit à la formation d'une substance brun-brun :
SiF 4 + 4K = Si + 4KF, cependant, les chercheurs eux-mêmes n'ont pas tiré la bonne conclusion sur l'obtention d'une nouvelle substance simple. L'honneur de découvrir un nouvel élément revient au chimiste suédois J. Berzelius (cm. BERZELIUS Jens Jacob), qui a également chauffé un composé de la composition K 2 SiF 6 avec du potassium métallique pour obtenir du silicium. Il reçut la même poudre amorphe que les chimistes français et, en 1824, annonça une nouvelle substance élémentaire, qu'il appela "silicium". Le silicium cristallin n'a été obtenu qu'en 1854 par le chimiste français A. E. St. Clair Deville (cm. SAINT CLAIR DEVILLE Henri Etienne) .
Être dans la nature
En termes de prévalence dans la croûte terrestre, le silicium se classe au deuxième rang parmi tous les éléments (après l'oxygène). Le silicium représente 27,7 % de la masse de la croûte terrestre. Le silicium fait partie de plusieurs centaines de silicates naturels différents (cm. SILICATES) et aluminosilicates (cm. ALUMOSILICATES). La silice, ou dioxyde de silicium, est également largement distribuée (cm. DIOXYDE DE SILICONE) SiO 2 (sable de rivière (cm. LE SABLE), quartz (cm. QUARTZ), silex (cm. SILEX) et autres), qui représente environ 12 % de la croûte terrestre (en masse). Le silicium ne se trouve pas sous forme libre dans la nature.
Reçu
Dans l'industrie, le silicium est obtenu en réduisant la masse fondue de SiO 2 avec du coke à une température d'environ 1800°C dans des fours à arc. La pureté du silicium ainsi obtenu est d'environ 99,9 %. Étant donné que du silicium d'une pureté plus élevée est nécessaire pour une utilisation pratique, le silicium résultant est chloré. Il se forme des composés de la composition SiCl 4 et SiCl 3 H. Ces chlorures sont ensuite purifiés par diverses méthodes à partir des impuretés et, à l'étape finale, sont réduits avec de l'hydrogène pur. Il est également possible de purifier le silicium en obtenant au préalable du siliciure de magnésium Mg 2 Si. De plus, le monosilane volatil SiH 4 est obtenu à partir de siliciure de magnésium à l'aide d'acide chlorhydrique ou acétique. Le monosilane est ensuite purifié par distillation, sorption et autres méthodes, puis décomposé en silicium et hydrogène à une température d'environ 1000°C. La teneur en impuretés du silicium obtenu par ces procédés est réduite à 10 -8 -10 -6 % en poids.
Proprietes physiques et chimiques
Le réseau cristallin du silicium est un type de diamant cubique à faces centrées, paramètre un = 0,54307 nm (d'autres modifications polymorphes du silicium ont également été obtenues à haute pression), mais en raison de la longueur de liaison plus longue entre les atomes Si-Si par rapport à la longueur de liaison Dureté CC le silicium est beaucoup moins que le diamant.
La densité du silicium est de 2,33 kg/dm 3 . Point de fusion 1410°C, point d'ébullition 2355°C. Le silicium est cassant, ce n'est que lorsqu'il est chauffé au-dessus de 800°C qu'il devient plastique. Fait intéressant, le silicium est transparent au rayonnement infrarouge (IR).
Le silicium élémentaire est un semi-conducteur typique (cm. SEMI-CONDUCTEURS). La bande interdite à température ambiante est de 1,09 eV. La concentration des porteurs de courant dans le silicium à conductivité intrinsèque à température ambiante est de 1,5.10 16 m -3 . Les propriétés électriques du silicium cristallin sont fortement affectées par les microimpuretés qu'il contient. Pour obtenir des monocristaux de silicium à conductivité des trous, des additifs d'éléments du groupe III - bore sont introduits dans le silicium (cm. BOR (élément chimique)), aluminium (cm. ALUMINIUM), gallium (cm. GALLIUM) et l'inde (cm. INDIUM), avec conductivité électronique - additifs d'éléments V-ème groupe- phosphore (cm. PHOSPHORE), arsenic (cm. ARSENIC) ou antimoine (cm. ANTIMOINE). Les propriétés électriques du silicium peuvent être modifiées en modifiant les conditions de traitement des monocristaux, en particulier en traitant la surface du silicium avec divers agents chimiques.
Chimiquement, le silicium est inactif. A température ambiante, il ne réagit qu'avec le fluor gazeux pour former du tétrafluorure de silicium volatil SiF 4 . Lorsqu'il est chauffé à une température de 400 à 500°C, le silicium réagit avec l'oxygène pour former du dioxyde SiO 2 , avec du chlore, du brome et de l'iode - pour former les tétrahalogénures facilement volatils correspondants SiHal 4 .
Le silicium ne réagit pas directement avec l'hydrogène, les composés du silicium avec l'hydrogène sont des silanes (cm. SILANES) avec la formule générale Si n H 2n+2 - obtenue indirectement. Le monosilane SiH 4 (on l'appelle souvent simplement silane) est libéré lors de l'interaction des siliciures métalliques avec des solutions acides, par exemple :
Ca 2 Si + 4HCl \u003d 2CaCl 2 + SiH 4
Le silane SiH 4 formé dans cette réaction contient un mélange d'autres silanes, en particulier, le disilane Si 2 H 6 et le trisilane Si 3 H 8, dans lequel il existe une chaîne d'atomes de silicium interconnectés par des liaisons simples (-Si-Si-Si -).
Avec l'azote, le silicium à une température d'environ 1000°C forme le nitrure Si 3 N 4 , avec le bore - des borures thermiquement et chimiquement stables SiB 3 , SiB 6 et SiB 12 . Le composé de silicium et son analogue le plus proche selon le tableau périodique - carbone - carbure de silicium SiC (carborundum (cm. CARBORUNDUM)) se caractérise par une dureté élevée et une faible activité chimique. Le carborundum est largement utilisé comme matériau abrasif.
Lorsque le silicium est chauffé avec des métaux, des siliciures se forment (cm. SILICIDES). Les siliciures peuvent être divisés en deux groupes : ioniques-covalents (siliciures de métaux alcalins, alcalino-terreux et de magnésium tels que Ca 2 Si, Mg 2 Si, etc.) et de type métallique (siliciures de métaux de transition). Les siliciures de métaux actifs se décomposent sous l'action des acides, les siliciures de métaux de transition sont chimiquement stables et ne se décomposent pas sous l'action des acides. Les siliciures de type métal ont des points de fusion élevés (jusqu'à 2000°C). Les siliciures de type métal des compositions MSi, M3Si2, M2Si3, M5Si3 et MSi2 sont formés le plus fréquemment. Les siliciures de type métal sont chimiquement inertes, résistants à l'oxygène même à des températures élevées.
Le dioxyde de silicium SiO 2 est un oxyde acide qui ne réagit pas avec l'eau. Existe sous forme de plusieurs modifications polymorphes (quartz (cm. QUARTZ), tridymite, cristobalite, SiO vitreux 2). De ces modifications, le quartz a la plus grande valeur pratique. Le quartz a des propriétés piézoélectriques (cm. MATÉRIAUX PIEZOÉLECTRIQUES), il est transparent au rayonnement ultraviolet (UV). Il se caractérise par un très faible coefficient de dilatation thermique, de sorte que les plats en quartz ne se fissurent pas lors de chutes de température allant jusqu'à 1000 degrés.
Le quartz est chimiquement résistant aux acides, mais réagit avec l'acide fluorhydrique :
SiO 2 + 6HF \u003d H 2 + 2H 2 O
et le fluorure d'hydrogène gazeux HF :
SiO 2 + 4HF \u003d SiF 4 + 2H 2 O
Ces deux réactions sont largement utilisées pour la gravure du verre.
Lorsque SiO 2 est fusionné avec des alcalis et des oxydes basiques, ainsi qu'avec des carbonates de métaux actifs, des silicates se forment (cm. SILICATES)- les sels d'acides siliciques très faibles, insolubles dans l'eau et dont la composition n'est pas constante (cm. ACIDES DE SILICIUM) la formule générale xH 2 O ySiO 2 (très souvent dans la littérature, ils n'écrivent pas très précisément non pas sur les acides siliciques, mais sur l'acide silicique, bien qu'en fait nous parlons de la même chose). Par exemple, l'orthosilicate de sodium peut être obtenu :
SiO 2 + 4NaOH \u003d (2Na 2 O) SiO 2 + 2H 2 O,
métasilicate de calcium :
SiO 2 + CaO \u003d CaO SiO 2
ou silicate mixte de calcium et de sodium :
Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 = Na2O CaO6SiO2 + 2CO2
Le verre à vitre est fabriqué à partir de silicate de Na 2 O CaO 6SiO 2 .
Il convient de noter que la plupart des silicates n'ont pas une composition constante. De tous les silicates, seuls les silicates de sodium et de potassium sont solubles dans l'eau. Les solutions de ces silicates dans l'eau sont appelées verre soluble. Du fait de l'hydrolyse, ces solutions se caractérisent par un environnement fortement alcalin. Les silicates hydrolysés se caractérisent par la formation de solutions non pas vraies, mais colloïdales. Lors de l'acidification de solutions de silicates de sodium ou de potassium, un précipité blanc gélatineux d'acides siliciques hydratés se précipite.
L'élément structurel principal du dioxyde de silicium solide et de tous les silicates est le groupe dans lequel l'atome de silicium Si est entouré d'un tétraèdre de quatre atomes d'oxygène O. Dans ce cas, chaque atome d'oxygène est relié à deux atomes de silicium. Les fragments peuvent être liés les uns aux autres de différentes manières. Parmi les silicates, selon la nature des liaisons qu'ils contiennent, les fragments sont divisés en îlot, chaîne, ruban, stratifié, cadre et autres.
Lorsque SiO 2 est réduit avec du silicium à des températures élevées, du monoxyde de silicium de la composition SiO est formé.
Le silicium se caractérise par la formation de composés organosiliciés (cm. COMPOSÉS DE SILICIUM), dans lequel les atomes de silicium sont reliés en longues chaînes en raison du pontage des atomes d'oxygène -O-, et à chaque atome de silicium, à l'exception de deux atomes O, deux autres radicaux organiques R 1 et R 2 \u003d CH 3, C 2 H 5, C 6 sont attachés H 5 , CH 2 CH 2 CF 3 et autres.
Application
Le silicium est utilisé comme matériau semi-conducteur. Le quartz est utilisé comme matériau piézoélectrique, comme matériau pour la fabrication de plats chimiques résistants à la chaleur (quartz) et de lampes à rayonnement UV. Les silicates sont largement utilisés comme matériaux de construction. Les vitres sont des silicates amorphes. Les matériaux en silicone se caractérisent par une grande résistance à l'usure et sont largement utilisés dans la pratique comme huiles de silicone, adhésifs, caoutchoucs et vernis.
Rôle biologique
Pour certains organismes, le silicium est un élément biogénique important. (cm.ÉLÉMENTS BIOGÉNIQUES). Il fait partie des structures de support des plantes et des structures squelettiques des animaux. En grande quantité, le silicium est concentré par les organismes marins - les diatomées. (cm. ALGUES DIATOME), radiolaires (cm. RADIOLAIRE), éponges (cm.ÉPONGE). Le tissu musculaire humain contient (1-2) 10 -2% de silicium, le tissu osseux - 17 10 -4%, le sang - 3,9 mg / l. Avec la nourriture, jusqu'à 1 g de silicium pénètre quotidiennement dans le corps humain.
Les composés de silicium ne sont pas toxiques. Mais il est très dangereux d'inhaler des particules hautement dispersées de silicates et de dioxyde de silicium, qui se forment, par exemple, lors du dynamitage, lors du ciselage de roches dans les mines, lors du fonctionnement de machines de sablage, etc. Les microparticules de SiO 2 qui pénètrent dans les poumons se cristallisent en eux, et les cristaux qui en résultent détruisent le tissu pulmonaire et provoquent une maladie grave - la silicose (cm. SILICOSE). Pour empêcher cette poussière dangereuse de pénétrer dans les poumons, un respirateur doit être utilisé pour la protection respiratoire.

Dictionnaire encyclopédique. 2009 .

Synonymes:

Voyez ce que "silicium" est dans d'autres dictionnaires :

- (symbole Si), élément chimique gris répandu du groupe IV du tableau périodique, non métallique. Il a été isolé pour la première fois par Jens BERZELIUS en 1824. Le silicium ne se trouve que dans des composés tels que SILICA (dioxyde de silicium) ou dans ... ... Dictionnaire encyclopédique scientifique et technique

Silicium- est obtenu presque exclusivement par réduction carbothermique du dioxyde de silicium à l'aide de fours à arc électrique. C'est un mauvais conducteur de chaleur et d'électricité, plus dur que le verre, généralement sous forme de poudre ou plus souvent de morceaux informes... ... Terminologie officielle

SILICIUM- chim. élément, non métallique, symbole Si (lat. Silicium), at. n.m. 14, sur. m.28.08 ; le silicium amorphe et cristallin (qui est construit à partir de cristaux du même type que le diamant) sont connus. Poudre brune K. amorphe de structure cubique dans un ... ... Grande Encyclopédie Polytechnique

- (Silicium), Si, élément chimique du groupe IV de la classification périodique, numéro atomique 14, masse atomique 28,0855 ; non métallique, mp 1415shC. Le silicium est le deuxième élément le plus abondant sur Terre après l'oxygène, la teneur dans la croûte terrestre est de 27,6% en masse. ... ... Encyclopédie moderne

Si (lat. Silicium * a. silicium, silicium ; n. Silizium ; f. silicium ; et. siliseo), chem. périodique du groupe de l'élément IV. Systèmes de Mendeleïev, at. n.m. 14, sur. M. 28.086. Dans la nature, il existe 3 isotopes stables 28Si (92,27), 29Si (4,68%), 30Si (3 ... Encyclopédie géologique

Les composés de silicium, largement répandus sur terre, sont connus de l'homme depuis l'âge de pierre. L'utilisation d'outils en pierre pour le travail et la chasse s'est poursuivie pendant plusieurs millénaires. L'utilisation des composés de silicium associée à leur transformation - la fabrication du verre - a commencé vers 3000 av. e. (dans l'Égypte ancienne). Le plus ancien composé de silicium connu est l'oxyde de SiO 2 (silice). Au 18ème siècle, la silice était considérée comme un corps simple et se référait aux "terres" (ce qui se reflète dans son nom). La complexité de la composition de la silice a été établie par I. Ya. Berzelius. Il fut le premier, en 1825, à obtenir du silicium élémentaire à partir du fluorure de silicium SiF 4 , en réduisant ce dernier avec du potassium métallique. Le nouvel élément a reçu le nom de "silicium" (du latin silex - silex). Le nom russe a été introduit par G.I. Hess en 1834.

Répartition du silicium dans la nature. En termes de prévalence dans la croûte terrestre, le silicium est le deuxième élément (après l'oxygène), sa teneur moyenne dans la lithosphère est de 29,5% (en masse). Dans la croûte terrestre, le silicium joue le même rôle principal que le carbone chez les animaux et flore. Pour la géochimie du silicium, sa liaison exceptionnellement forte avec l'oxygène est importante. Environ 12% de la lithosphère est constituée de silice SiO 2 sous forme de quartz minéral et de ses variétés. 75% de la lithosphère est composée de divers silicates et aluminosilicates (feldspaths, micas, amphiboles, etc.). Le nombre total de minéraux contenant de la silice dépasse 400.

Le silicium est faiblement différencié au cours des processus magmatiques : il s'accumule aussi bien dans les granitoïdes (32,3 %) que dans les roches ultramafiques (19 %). A hautes températures et hautes pressions, la solubilité de SiO 2 augmente. Il peut également migrer avec de la vapeur d'eau; par conséquent, les pegmatites des veines hydrothermales sont caractérisées par des concentrations importantes de quartz, souvent associées à des éléments minéralisés (quartz-or, quartz-cassitérite et autres veines).

Propriétés physiques du silicium. Le silicium forme des cristaux gris foncé avec un éclat métallique, ayant un réseau cubique de type diamant à faces centrées avec une période a = 5,431 Å, densité 2,33 g/cm 3 . A très hautes pressions, une nouvelle modification (probablement hexagonale) de densité 2,55 g/cm 3 a été obtenue. Le silicium fond à 1417°C et bout à 2600°C. Chaleur spécifique(à 20-100 °C) 800 J/(kg K), ou 0,191 cal/(g deg); la conductivité thermique, même pour les échantillons les plus purs, n'est pas constante et se situe dans la plage (25 ° C) 84-126 W / (m K), soit 0,20-0,30 cal / (cm s deg). Le coefficient de température de dilatation linéaire 2,33·10 -6 K -1 en dessous de 120 K devient négatif. Le silicium est transparent aux rayons infrarouges à ondes longues ; indice de réfraction (pour λ = 6 μm) 3,42 ; constante diélectrique 11.7. Le silicium est diamagnétique, susceptibilité magnétique atomique -0,13-10 -6. Dureté du silicium selon Mohs 7.0, selon Brinell 2.4 Gn/m 2 (240 kgf/mm 2), module d'élasticité 109 Gn/m 2 (10 890 kgf/mm 2), coefficient de compressibilité 0.325 10 -6 cm 2 /kg . Le silicium est un matériau fragile ; une déformation plastique perceptible commence à des températures supérieures à 800°C.

Le silicium est un semi-conducteur avec une large gamme d'applications. Les propriétés électriques du silicium dépendent fortement des impuretés. La résistance électrique volumique spécifique intrinsèque du silicium à température ambiante est supposée être de 2,3·10 3 ohm·m (2,3·10 5 ohm·cm).

Le silicium semi-conducteur avec une conductivité de type p (additifs B, Al, In ou Ga) et de type n (additifs P, Bi, As ou Sb) a une résistance beaucoup plus faible. La bande interdite selon les mesures électriques est de 1,21 eV à 0 K et diminue à 1,119 eV à 300 K.

Propriétés chimiques du silicium. Conformément à la position du Silicium dans le système périodique de Mendeleïev, 14 électrons de l'atome de Silicium sont répartis sur trois couches : dans la première (du noyau) 2 électrons, dans la seconde 8, dans la troisième (valence) 4 ; configuration de la couche électronique 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 . Potentiels d'ionisation séquentielle (eV) : 8,149 ; 16.34 ; 33.46 et 45.13. Rayon atomique 1,33Å, rayon covalent 1,17Å, rayons ioniques Si 4+ 0,39Å, Si 4- 1,98Å.

Dans les composés, le silicium (similaire au carbone) est 4-valent. Cependant, contrairement au carbone, le silicium, avec un nombre de coordination de 4, présente un nombre de coordination de 6, ce qui s'explique par le grand volume de son atome (un exemple de tels composés sont les fluorures de silicium contenant un groupe 2-).

La liaison chimique de l'atome de silicium avec d'autres atomes est généralement réalisée par le biais d'orbitales sp 3 hybrides, mais il est également possible d'impliquer deux de ses cinq orbitales 3d (vides), en particulier lorsque le silicium est à six coordonnées. Possédant une faible valeur d'électronégativité de 1,8 (contre 2,5 pour le carbone ; 3,0 pour l'azote, etc.), le silicium dans les composés avec des non-métaux est électropositif, et ces composés sont de nature polaire. L'énergie de liaison élevée avec l'oxygène Si - O, égale à 464 kJ/mol (111 kcal/mol), détermine la stabilité de ses composés oxygénés (SiO 2 et silicates). L'énergie de la liaison Si-Si est faible, 176 kJ/mol (42 kcal/mol) ; contrairement au carbone, le silicium ne se caractérise pas par la formation de longues chaînes et d'une double liaison entre les atomes de Si. En raison de la formation d'un film d'oxyde protecteur, le silicium est stable même à des températures élevées dans l'air. Sous oxygène, il s'oxyde à partir de 400°C, formant de l'oxyde de silicium (IV) SiO 2. On connaît également l'oxyde de silicium (II) SiO, stable à haute température sous forme de gaz ; à la suite d'un refroidissement rapide, un produit solide peut être obtenu, qui se décompose facilement en un mélange mince de Si et de SiO 2 . Le silicium est résistant aux acides et ne se dissout que dans un mélange d'acides nitrique et fluorhydrique ; se dissout facilement dans des solutions alcalines chaudes avec dégagement d'hydrogène. Le silicium réagit avec le fluor à température ambiante, avec d'autres halogènes - lorsqu'il est chauffé pour former des composés de formule générale SiX 4 . L'hydrogène ne réagit pas directement avec le silicium et les hydrures de silicium (silanes) sont obtenus par décomposition de siliciures (voir ci-dessous). Les hydrogènes de silicium sont connus de SiH 4 à Si 8 H 18 (composition similaire aux hydrocarbures saturés). Le silicium forme 2 groupes de silanes contenant de l'oxygène - les siloxanes et les siloxènes. Le silicium réagit avec l'azote à des températures supérieures à 1000 ° C. Le nitrure Si 3 N 4 a une grande importance pratique, il ne s'oxyde pas à l'air même à 1200 ° C, il résiste aux acides (sauf nitrique) et aux alcalis, ainsi qu'aux métaux en fusion et scories , ce qui en fait un matériau précieux pour l'industrie chimique, pour la production de réfractaires et autres. Les composés de silicium avec du carbone (carbure de silicium SiC) et du bore (SiB 3 , SiB 6 , SiB 12) se caractérisent par une dureté élevée, ainsi qu'une résistance thermique et chimique. Lorsqu'il est chauffé, le silicium réagit (en présence de catalyseurs métalliques, tels que le cuivre) avec des composés organochlorés (par exemple, avec CH 3 Cl) pour former des organohalosilanes [par exemple, Si(CH 3) 3 Cl], qui sont utilisés pour la synthèse de nombreux composés organosiliciés.

Le silicium forme des composés avec presque tous les métaux - les siliciures (les composés n'ont pas été trouvés uniquement avec Bi, Tl, Pb, Hg). Plus de 250 siliciures ont été obtenus dont la composition (MeSi, MeSi 2 , Me 5 Si 3 , Me 3 Si, Me 2 Si et autres) ne correspond généralement pas aux valences classiques. Les siliciures se distinguent par leur caractère réfractaire et leur dureté ; les plus importants dans la pratique sont le ferrosilicium (agent réducteur dans la fusion d'alliages spéciaux, voir Ferroalliages) et le siliciure de molybdène MoSi 2 (réchauffeurs de four électrique, aubes de turbine à gaz, etc.).

Obtenir du silicium. Le silicium de pureté technique (95-98%) est obtenu dans un arc électrique par réduction de silice SiO 2 entre des électrodes de graphite. En lien avec le développement de la technologie des semi-conducteurs, des procédés ont été développés pour obtenir du Silicium pur et surtout pur, ce qui nécessite une synthèse préalable des composés de Silicium initiaux les plus purs, dont le Silicium est extrait par réduction ou décomposition thermique.

Le silicium semi-conducteur pur est obtenu sous deux formes : polycristallin (par réduction de SiCl 4 ou SiHCl 3 avec du zinc ou de l'hydrogène, décomposition thermique de SiI 4 et SiH 4) et monocristallin (par fusion en zone sans creuset et "extraction" d'un monocristal de silicium fondu - la méthode Czochralski).

L'utilisation du silicium. Le silicium spécialement dopé est largement utilisé comme matériau pour la fabrication de dispositifs semi-conducteurs (transistors, thermistances, redresseurs de puissance, thyristors ; photocellules solaires utilisées dans les engins spatiaux, etc.). Le silicium étant transparent aux rayons de longueur d'onde de 1 à 9 microns, il est utilisé en optique infrarouge,

Le silicium a des applications diverses et en constante expansion. En métallurgie, le silicium est utilisé pour éliminer l'oxygène dissous dans les métaux en fusion (désoxydation). Le silicium fait partie intégrante d'un grand nombre d'alliages ferreux et non ferreux. Le silicium confère généralement aux alliages une résistance accrue à la corrosion, améliore leurs propriétés de coulée et augmente leur résistance mécanique ; cependant, à des niveaux plus élevés, le silicium peut provoquer une fragilité. Valeur la plus élevée ont des alliages de fer, de cuivre et d'aluminium contenant du silicium. Une quantité croissante de silicium est utilisée pour la synthèse de composés organosiliciés et de siliciures. La silice et de nombreux silicates (argiles, feldspaths, micas, talcs, etc.) sont transformés par les industries du verre, du ciment, de la céramique, de l'électrotechnique et autres.

Le silicium se trouve dans l'organisme sous la forme de divers composés impliqués principalement dans la formation de parties squelettiques solides et de tissus. Certaines plantes marines (par exemple, les diatomées) et certains animaux (par exemple, les éponges à cornes de silicium, les radiolaires) peuvent accumuler particulièrement beaucoup de silicium, formant d'épais dépôts d'oxyde de silicium (IV) sur le fond de l'océan lorsqu'ils meurent. Dans les mers froides et les lacs, les limons biogéniques enrichis en silicium prédominent dans les tropiques. mers - limons calcaires à faible teneur en silicium. Parmi les plantes terrestres, les graminées, les carex, les palmiers et les prêles accumulent beaucoup de silicium. Chez les vertébrés, la teneur en oxyde de silicium (IV) dans les cendres est de 0,1 à 0,5%. Le silicium se trouve en plus grande quantité dans le tissu conjonctif dense, les reins et le pancréas. L'alimentation humaine quotidienne contient jusqu'à 1 g de silicium. Avec une teneur élevée en poussière d'oxyde de silicium (IV) dans l'air, elle pénètre dans les poumons d'une personne et provoque une maladie - la silicose.

Silicium dans le corps. Le silicium se trouve dans l'organisme sous la forme de divers composés impliqués principalement dans la formation de parties squelettiques solides et de tissus. Certaines plantes marines (par exemple, les diatomées) et certains animaux (par exemple, les éponges à cornes de silicium, les radiolaires) peuvent accumuler particulièrement beaucoup de silicium, formant d'épais dépôts d'oxyde de silicium (IV) sur le fond de l'océan lorsqu'ils meurent. Dans les mers froides et les lacs, les limons biogéniques enrichis en silicium prédominent dans les tropiques. mers - limons calcaires à faible teneur en silicium. Parmi les plantes terrestres, les graminées, les carex, les palmiers et les prêles accumulent beaucoup de silicium. Chez les vertébrés, la teneur en oxyde de silicium (IV) dans les cendres est de 0,1 à 0,5%. Le silicium se trouve en plus grande quantité dans le tissu conjonctif dense, les reins et le pancréas. L'alimentation humaine quotidienne contient jusqu'à 1 g de silicium. Avec une teneur élevée en poussière d'oxyde de silicium (IV) dans l'air, elle pénètre dans les poumons d'une personne et provoque une maladie - la silicose.