Chapitres
- 01. Présentation
- 02. Un peu d’histoire
- 03. Présence à l’état naturel
- 04. Propriétés physiques et chimiques
- 05. Utilisations
- 06. Toxicité
- 07. Écotoxicité
Présentation
Le silicium est un élément chimique qui porte le numéro 14 dans la classification périodique des éléments. 
| Informations générales | |
|---|---|
| Symbole | Si |
| Numéro atomique | 14 |
| Famille | Métalloïde |
| Groupe | 14 |
| Période | 3 |
| Bloc | p |
| Masse volumique | 2,33 g.cm-3 |
| Dureté | 6,5 |
| Couleur | Gris foncé |
| Propriétés atomiques | |
| Masse atomique | 28,0855 u |
| Rayon atomique | 110 pm |
| Configuration électronique | [Ne] 3s2 3p2 |
| Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 4 |
| Oxyde | Amphotère |
| Système cristallin | Cubique diamant |
| Propriétés physiques | |
| État ordinaire | Solide |
| Point de fusion | 1 414°C |
| Point d'ébullition | 3 265°C |
Définitions
- Numéro atomique : Le numéro atomique d'un atome représente le nombre de protons de ce dernier
- Famille : L'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
- Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
- Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
- Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
- Dureté : La dureté d'un matériau représente la résistance qu'il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
- Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique fond, passant ainsi de l'état solide à l'état liquide
- Point d'ébullition : Le point d'ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique bout, passant ainsi de l'état liquide à l'état gazeux
Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C'est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque. Sa dernière révision date de 2016 par l'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l'évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments.
L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science. L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.
Un peu d’histoire
Étymologie
Humphry Davy est un physicien et chimiste anglais qui a vécu entre 1778 et 1829. Il a découvert de nombreuses substances chimiques comme le potassium, le calcium, le sodium, le magnésium et le strontium. On lui doit l'invention de la lampe de sûreté pour mineurs, appelée lampe Davy, ce qui lui valu de se voir décerner le grand prix de l'Institut de France en 1807
Découverte
Le silicium est connu depuis l'Antiquité par le biais d'un de ses composés, la silice qui est un dioxyde de silicium. D'ailleurs, les alchimistes considéraient la silice comme un élément à part entière puisque ce composé est très abondant dans les minéraux. Le silicium sera isolé pour la première fois par le scientifique Jöns Jacob Berzelius en 1823 mais il faudra attendre 1854 pour que le scientifique Henri Sainte-Claire Deville obtienne du silicium sous sa forme cristalline.
Présence à l’état naturel
Le silicium est un élément chimique qui possède un clarke très élevé, il est d'ailleurs l'élément le plus abondant dans la croûte terrestre après l'oxygène.
Le clarke d’un élément chimique définit sa présence moyenne dans la croûte terrestre . Il s’exprime sous la forme d’une fraction massique en pourcentage, ppm (partie par million), ou ppb (partie par milliard)
On peut retrouver le silicium sur Terre principalement sous forme minérale, plus particulièrement sous la forme de silicates qui, à eux seuls, correspondent à eux seuls 28% de la croûte terrestre comme le sable.
Propriétés physiques et chimiques
- Gris sous sa forme cristallisée cubique
- Gris foncé présentant des reflets bleutés sous sa forme de cristaux de silice
- Brun sous sa forme amorphe
En plus de cela, le silicium est un élément possédant des caractéristiques semi-conductrice. En effet, il est beaucoup moins conducteur que de nombreux métaux.
Le silicium est un élément insoluble dans l'eau et beaucoup moins ductile que les métaux.
Un corps est dit ductile quand il peut être étiré sans pour autant se rompre
Isotopes
Des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons
L'élément 14 est un élément chimique possédant 3 isotopes naturels tous stables et dont le nombre de masse est compris entre 28 et 30. Ils représentent à eux seuls la totalité du silicium présent sur Terre.
- Le silicium 28, représentant à lui seul 92,18% du silicium terrestre
- Le silicium 29, représentant 4,71% du silicium terrestre
- Et le silicium 30, représentant 3,12% du silicium terrestre
Le nombre de masse d’un atome est le nombre de nucléons qu’il contient. Il s’agit donc de la somme du nombre de protons et du nombre de protons qui constituent le noyau de l’atome
En plus des isotopes naturels stables, le silicium possède également des isotopes artificiels radioactifs tels que :
- Le silicium 25
- Le silicium 26
- Et le silicium 27
Qui peuvent émettre des rayonnements bêta plus
- Mais aussi le silicium 31
- Le silicium 32
- Le silicium 33
- Et le silicium 34
Qui peuvent émettre des rayonnements bêta moins
La radioactivité bêta est un type de désintégration radioactive où une particule bêta (électron ou positron) est émise. On parle de radioactivité bêta plus quand un positron est émis mais on parle de radioactivité moins quand c’est un électron qui est émis
Utilisations
Le silicium est un élément chimique qui présente de nombreuses utilisations notamment dans le verre, le ciment, la céramique, les huiles et le silicone pour ses caractéristiques réfractaires ou semi-conductrices.
Un semi-conducteur est un matériau qui a une conductivité électrique qui se situe à égale distance entre celle d’un métal et celle d’un isolant.Théoriquement, une fois atteint la température de 0 Kelvin, le zéro absolu, ce matériau deviendrait isolant. Les semi-conducteurs sont très utilisés pour l’électronique de petite taille : diodes, circuits imprimés, transistors, etc. Pour en savoir sur la supraconductivité, vous pouvez consulter notre cours sur le Zéro Absolu
Le carbure de silicium est un composé avec une très grande dureté, presque équivalente à celle du diamant. C'est pour cela qu'il est utilisé en tant qu'abrasif ou pour constituer des outils.
Toxicité
Le silicium est un élément inerte qui n'est pas connu pour ses propriétés toxiques. Cependant, certains de ses composés peuvent l'être. En effet, la silice cristalline peut provoquer des irritations de la peau et des yeux mais également des poumons. Une inhalation prolongée peut également provoquer une production de mucus. Il a également été prouvé que le cancer du poumon peut être associé à une exposition à la silice cristalline et au quartz. Cela est surtout vrai pour les personnes travaillant au contact avec la silice comme les briques.
Écotoxicité
On dit d’un objet qu’il est écotoxique lorsqu’il est toxique pour l’environnement, c’est-à-dire polluant
Le silicium n'est pas considéré comme un élément écotoxique puisqu'aucun effet toxique sur l’environnement n'a été enregistré.
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