Silicium - Si

Propriétés chimiques - Effets du silicium sur la santé - Effets du silicium sur l'environnement

Numéro atomique 14
Masse atomique 28,0855 g.mol -1
Electronégativité de Pauling 1,8
Masse volumique 2,33 g.cm -3 à 20 °C
Température de Fusion 1410 °C
Température d' ébullition 2355 °C
Rayon atomique (Van der Waals) 0,132 nm
Rayon ionique 0,271 (-4) nm 0,041 (+4)
Isotopes naturels 3
Configuration électronique [Ne] 3s23p2
Energie de première ionisation 786,3 kJ.mol -1
Energie de deuxième ionisation 1576,5 kJ.mol -1
Energie de troisième ionisation 3228,3 kJ.mol -1
Energie de quatrième ionisation 4354,4 kJ.mol -1
Découverte : Bien que connu depuis la préhistoire, le silicium ne fut isolé pour la
première fois qu' en 1823 par Berzelius

Silicium

Le silicium est l'élément électropositif le plus abondant dans la croûte terrestre. C'est un métalloïde avec un lustre métallique marqué et très fragile. Il est habituellement quadrivalent dans ses composés, bien que parfois son bivalent, et il est purement électropositif dans son comportement chimique. D'ailleurs, pentacoordinated et hexacoordinated des composés de silicium sont également connus.

Le silicium élémentaire et ses composés intermétalliques sont employés comme des intégrales d'alliage pour fournir plus de résistance à l'aluminium, au magnésium, au cuivre et à d'autres métaux. Le silicium métallurgique avec la pureté 98-99% est employé comme matière première dans la fabrication des résines organosiliceuse et de silicium, des joints et des pétroles. Des puces de silicium sont employées dans les circuits intégrés. Les cellules photovoltaïques pour la conversion directe de l'énergie solaire emploient des tranches minces de coupe de cristaux simples de silicium de catégorie électronique. Du bioxyde de silicium est employé comme matière première pour produire le silicium et le carbure élémentaire de silicium. De grands cristaux de silicium sont employés pour les verres piézoélectriques. Des sables fondus de quartz sont transformés en verres de silicium qui sont employés aux laboratoires et aux usines de produit chimique, aussi bien que dans les isolateurs électriques. Une dispersion colloïdale de silicium dans l'eau est employée comme agent enduisant et comme ingrédient pour certain émail.

Le silicium normal contient 92.2% de l'isotope 28, 4.7% de silicium 29 et 3.1% de silicium 30. Indépendamment de ces isotopes normaux stables, de divers isotopes artificiels radioactives sont connus. Le silicium élémentaire a les propriétés physiques des métalloïdes, semblables à ceux-ci ou au germanium, situé sous lui dans le groupe IV de la table périodique. Le silicium est un semi-conducteur intrinsèque sous la forme la plus pure, bien que l'intensité de son semiconduction soit fortement augmentée en présentant de petites quantités d'impuretés. Le silicium est semblable aux métaux dans son comportement chimique.

Il est presque aussi électropositif que l'étain et beaucoup plus positif que le germanium ou le plomb. Selon ce caractère métallique, il forme les ions tetrapositive et les divers composés covalents; il apparaît comme ion négatif seulement dans quelques siliciures et comme constituant positif des oxyacides ou des anions complexes.

Il forme diverses séries d'hydrures, divers halogénures (dont beaucoup contiennent des limites de silicium-silicium) et beaucoup de séries de composés qui contiennent l'oxygène, qui peut avoir les propriétés ioniques ou covalentes.

Le silicium est trouvé sous beaucoup de formes de bioxyde et dans des variations incomptable des silicates normaux.

Le silicium est beaucoup plus abondant que n'importe quel autre élément, indépendamment de l'oxygène. Il constitue 27.72% de la croûte terrestre solide, alors que l'oxygène constitue 46.6%, et le prochain élément après silicium, l'aluminium est trouvé à 8.13%.

On sait que le silicium forme des composés avec 64 sur les 96 éléments stables et forme probablement des siliciures avec 18 autres éléments. A part les siliciures métalliques, qui sont employés en grande quantité en métallurgie, il forme les composés généralement utilisés importants avec de l'hydrogène, le carbone, les halogènes, l'azote, l'oxygène et le soufre. D'ailleurs, beaucoup de sous-produits organosiliceux sont utiles.

Effets du silicium sur la santé  

Le silicium élémentaire est un matériel inerte, qui semble manquer de la propriété de causer la fibrose dans le tissu de poumon. Cependant, de légères lésions pulmonaires ont été rapportées chez des animaux de laboratoire par des injections intratrachéales de la poussière de silicium. La poussière de silicium fait affecte peu sur les poumons et ne semble pas produire de maladies organiques significatives ou des effets toxiques quand les expositions restent sous les limites d'exposition. Le silicium peut causer des effets respiratoires chroniques. La silice cristalline (bioxyde de silicium) est un risque respiratoire efficace. Cependant, la probabilité de la fabrication cristalline de silice pendant le traitement normal est très faible. LD 50 (oral) - 3160 mg/kg. ( LD50: Dose mortelle 50. Dose d'une substance simple qui cause la mort de 50% d'une population animale exposée à la substance par n'importe quel itinéraire autre que l'inhalation. Habituellement exprimé en milligrammes ou grammes de matériel par kilogramme de poids animal.)

La silice cristalline irrite la peau et les yeux avec le contact. L'inhalation causera l'irritation aux poumons et le mucus des membranes. L'irritation aux yeux causera la rougeur. Le rougissement, le pelage et les démangeaisons sont des caractéristiques de l'inflammation de peau.

Le cancer du poumon est associé aux expositions professionnelles au quartz et au cristobalite cristallins de silice spécifiquement. Un rapport d'exposition-réponse a été rapporté dans les études sur les mineurs, les ouvriers travaillant le granit, les ouvriers de poterie, les ouvriers de brique réfractaire, et d'autres ouvriers.

Plusieurs études épidémiologiques ont indiqué statistiquement des nombres significatifs de décès excessifs ou des cas de désordres immunologiques et des maladies autoimmunes chez les ouvriers exposés à la silice. Ces maladies et désordres incluent la sclérodermie, l'arthrite rhumatoide, le lupus, et la sarcoïdose.

Les études épidémiologiques récentes ont indiqué statistiquement des associations significatives d'exposition professionnelle à la silice cristalline avec les maladies rénales et les changements rénaux subcliniques.

La silice cristalline peut affecter le système immunitaire, menant aux infections mycobactériennes (tuberculeuses et non tuberculeuse) ou fongique, particulièrement chez les ouvriers avec la silicose.

L'exposition professionnelle à la silice cristalline est associée à la bronchite, la maladie pulmonaire obstructive chronique (COPD) et l'emphysème. Quelques études épidémiologiques suggèrent que ces effets de santé puissent être moins fréquents ou absents chez les non fumeurs.


Effets du silicium sur l'environnement

Aucun effet négatif sur l'environnement n'a été rapporté.

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