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Introduzione

Silicio Elemento chimico 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.

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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 28,0855.

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.

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Usi

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.

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.