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1 INTRODUZIONE: Silicio Elemento metallico di simbolo Si e numero atomico 14, appartenente al gruppo IVA (o 14) della tavola periodica. È stato isolato dai suoi composti nel 1823 dal chimico svedese Jöns Jakob Berzelius.

2 PROPRIETÀ E FONTI

Il silicio elementare si presenta sotto forma di una polvere amorfa marrone o in cristalli grigi. Si ottiene per riscaldamento della silice SiO2 (diossido di silicio) con un agente riducente, come carbonio o magnesio, in fornace elettrica. Allo stato cristallino ha durezza 7, fonde a 1410 °C, bolle a 2355 °C, ha densità relativa 2,33 e peso atomico 28,086.

Non viene attaccato dall'acido nitrico, cloridrico o solforico, ma è solubile in acido fluoridrico; si scioglie anche nella soda (idrossido di sodio), formando silicato di sodio e idrogeno gassoso. Alle normali temperature il silicio non si altera per esposizione all'aria; alle alte temperature invece reagisce con l'ossigeno formando la silice, inerte, e con l'azoto e il cloro, formando rispettivamente nitruro di silicio Si3N4 e tetracloruro di silicio SiCl4.

Molto abbondante nella crosta terrestre, il silicio non si trova in natura allo stato elementare, ma solo come diossido o come silicato. I minerali che lo contengono rappresentano il 40% di tutti i minerali e il 90% dei minerali costituenti le rocce laviche. Il diossido di silicio esiste in tre forme cristalline diverse: il quarzo, di cui sono note molte varietà (come corniola, crisoprasio, onice, selce e diaspro), la cristobalite e la tridimite. I silicati di alluminio, calcio e magnesio sono invece i componenti principali dell'argilla, del suolo e delle rocce: si ritrovano sotto forma di feldspati , anfiboli , pirosseni, miche, zeoliti, e pietre preziose e semipreziose come olivina, granato, zircone, topazio, e tormalina.

3 USI

Silicio e microtecnologia Le proprietà del silicio vengono sfruttate anche per realizzare sistemi meccanici miniaturizzati destinati ad applicazioni nel campo della medicina, delle telecomunicazioni, dell'elettronica. Per realizzare leve, ingranaggi e altri congegni microscopici, si utilizzano strati di silicio dello spessore di pochi micrometri (1 micrometro è un milionesimo di metro); il delicatissimo processo di produzione viene guidato attraverso computer e microscopi.Per concessione di Sandia National Laboratories' Intelligent Micromachine Initiative

Il silicio viene usato in lega con l'acciaio e viene impiegato come disossidante nella lavorazione di quest'ultimo materiale.

È un semiconduttore: a temperatura ambiente è caratterizzato da una resistenza elettrica compresa tra quella dei metalli e quella degli isolanti, che può essere modificata mediante l'aggiunta di piccole quantità di impurezze (processo di drogaggio). Data la sua abbondanza in natura e la possibilità di controllare le sue proprietà elettriche, il silicio trova importanti impieghi nell'industria elettronica per la produzione di transistor e di circuiti integrati.

Rivelatore di particelle al silicio L'esperienza acquisita nell'ultimo decennio dall'industria della microelettronica ha permesso di utilizzare il silicio in forma di microstrip per costruire rivelatori di particelle. Le microstrip di silicio sono sistemate in modo da circondare il punto dove si realizza lo scontro fra i fasci e, grazie alla loro fine segmentazione, riescono a ricostruire le tracce delle particelle in prossimità del punto di interazione, con una precisione di poche decine di micrometri. Nella foto è mostrata una parte del rivelatore di vertice al silicio realizzato per ALEPH, uno dei quattro esperimenti dell'acceleratore LEP del CERN (Laboratorio europeo per la fisica delle particelle), che fornisce le tracce delle particelle con una precisione di 12 micrometri nei due piani ortoganali: per registrare i dati di tutte le microstrip, sono necessari 74.000 canali elettronici di lettura. Il rivelatore viene chiuso a forma di cilindro da altre due parti identiche a quella mostrata.CERN Photo

La silice e i silicati sono usati nella produzione del vetro, della ceramica, degli smalti, del cemento e della porcellana. La silice fusa, ottenuta fondendo il quarzo o idrolizzando il tetracloruro di silicio, ha basso coefficiente di espansione ed elevata resistenza agli agenti chimici. Il gel di silice, una sostanza amorfa, incolore e porosa, è ottenuto sottraendo parte dell'acqua contenuta in un polimero gelatinoso di acido silicico SiO2H2O, formato per aggiunta di acido cloridrico a una soluzione di silicato di sodio. Il gel di silice assorbe acqua e altre sostanze, perciò è usato come disidratante e decolorante.

Il silicato di sodio Na2SiO3 è un solido amorfo, incolore, solubile in acqua, che fonde a 1088 °C. Viene ottenuto per fusione della silice con carbonato di sodio o per riscaldamento della sabbia con soda concentrata ad alte pressioni. La soluzione acquosa di silicato di sodio è detta vetro solubile e viene usata per conservare le uova, al posto della colla nella fabbricazione di scatole e altri contenitori, come collante per gemme artificiali, nei saponi e nei detersivi e come materiale ignifugo. Un importante composto di silicio e carbonio è il carborundum, che trova impiego come abrasivo.

Il monossido di silicio, SiO, l'unico composto noto in cui il silicio presenti numero d'ossidazione 2, viene usato per creare sottili strati protettivi su altri materiali. Microsoft ® Encarta ® Enciclopedia Premium. © 1993-2004 Microsoft Corporation. Tutti i diritti riservati.

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