Les propriétés physiques du silicium varient considérablement sous sa forme naturelle par rapport à une fois qu’il a été raffiné ou dans le cadre d’une structure composée. Il est officiellement classé comme métalloïde, ce qui signifie qu’il possède des propriétés physiques à la fois des conducteurs métalliques et des isolants non métalliques. Sous sa forme brute, le silicium se trouve à une concentration d’environ 25 % dans le sable et est raffiné pour des utilisations courantes dans la fabrication d’ustensiles de cuisine en verre qui retiennent bien la chaleur, dans les produits en verre ornemental de nombreuses variétés et comme ingrédient dans le béton. Les composés de silicium ont une gamme d’utilisations industrielles en raison de leur durabilité et de leur capacité à résister à des températures élevées, ce qui rend les propriétés du silicium utiles pour des produits tels que les abrasifs au carbure, les émaux au silicate et les joints et mastics en silicone.
Lorsqu’il est raffiné en tant que silicium de qualité semi-conducteur (SGS), le silicium est pur à au moins 99.9999%, ce qui en fait un isolant total. Le SGS est ensuite dopé, ou implanté, avec des niveaux infimes d’atomes de bore ou de phosphore à un niveau d’environ un atome de chacun pour un milliard d’atomes de silicium. Cela change les propriétés du silicium d’une nature isolante à semi-conductrice, de sorte qu’il est utile dans la fabrication de micropuces.
Les propriétés chimiques du silicium comprennent sa capacité à se combiner facilement avec l’oxygène et à se former facilement en structures amorphes ou cristallines à température ambiante. Son point de fusion très élevé de 2,570 1,410 ° Fahrenheit (XNUMX XNUMX ° Celsius) rend les composés du matériau utiles dans un large éventail de processus industriels. Il s’allie également facilement avec des métaux, tels que l’acier, le laiton et l’aluminium pour les pièces automobiles, ce qui les rend plus solides et plus durables. Les propriétés mécaniques du silicium en font également l’un des éléments les plus couramment utilisés dans le bâtiment pour tout, des calfeutrages aux composés de brique et de céramique.
Malgré sa réputation d’élément stable, les propriétés du silicium en combinaison avec le nitrate de potassium ont également été utilisées pour fabriquer des explosifs. Des recherches menées en 2011 ont démontré sa nature explosive en tant que produit chimique associé au nitrate de gadolinium, ce qui équivaut au rendement explosif de la poudre à canon ordinaire. Les applications de la découverte peuvent inclure le développement de micropuces avec des données ou des structures sensibles qui peuvent être détruites par un signal à distance lorsqu’elles tombent entre de mauvaises mains.
Le dioxyde de silicium, ou SiO2, est maintenant connu pour être l’élément le plus abondant dans la croûte terrestre après l’oxygène, représentant environ 28% de la masse de la croûte. Plus de 1,000,000 1999 400,000 de tonnes de silicium ont été transformées en formes utiles à partir de XNUMX, avec près de la moitié de cette production à XNUMX XNUMX tonnes en provenance de Chine. Les sources du matériau sont le sable ordinaire, le quartz et d’autres minéraux cristallins tels que l’améthyste. Il est également présent en quantités importantes dans les pierres semi-précieuses telles que l’agate, le jaspe et l’opale.
La découverte du silicium et de ses propriétés a eu lieu entre 1789 et 1854 par le travail de chercheurs de nombreuses nations, à commencer par le chimiste français connu aujourd’hui comme le père de la chimie, Antoine Lavoisier, proposant le premier que le quartz était un oxyde d’un élément non identifié. Au cours des années 1800, plusieurs chimistes ont isolé des échantillons de silicium, dont l’anglais Humphry Davy en 1808, les chimistes français Joseph Gay-Lusssac et Louis Thenard en 1811 et le chimiste suédois Jons Berzelius en 1824. Le chimiste écossais Thomas Thomson a officiellement nommé l’élément silicium en 1831, et, en 1854, le chimiste et minéralogiste français Henri De Ville a produit le premier silicium cristallin relativement pur. L’élément a été mis en production commerciale pour le caoutchouc de silicone et les graisses en 1943 et, en 1958, le premier circuit intégré à transistors intégrés a été fabriqué avec un substrat de silicium.