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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. Ses composés sont habituellement quadrivalents, bien que parfois bivalents, et il est purement électropositif dans son comportement chimique. Il existe aussi des composés de silicium pentacoordinés et hexacoordinés.

Le silicium naturel contient 92.2% de l'isotope 28, 4.7% de silicium 29 et 3.1% de silicium 30. Indépendamment de ces isotopes naturels stables, divers isotopes artificiels radioactifs sont connus. Le silicium élémentaire a les propriétés physiques des métalloïdes, semblables à ceux-ci ou au germanium, situé en-dessous 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 sa semiconduction soit fortement augmentée en introduisant de petites quantités d'impuretés. Le silicium est similaire 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 tetrapositifs et divers composés covalents; il apparaît comme un 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 liaisons silicium-silicium) et beaucoup de séries de composés contenant de l'oxygène, qui peuvent avoir des propriétés ioniques ou covalentes.

Applications

Le silicium est le composant principal du verre, du ciment, de la céramique, de la plupart des dispositifs de semi-conducteur et des silicones, ce dernier étant une substance en plastique souvent confondu avec le silicium. Le silicium est aussi un constituant important de quelques aciers et un ingrédient majeur dans les briques. C'est un matériau réfractaire utilisé dans la fabrication d'émaux et des poteries.

Le silicium élémentaire et ses composés intermétalliques sont employés comme des intégrales en alliage pour fournir plus de résistance à l'aluminium, au magnésium, au cuivre et à d'autres métaux. Le silicium métallurgique avec une pureté de 98-99% est employé comme matière première dans la fabrication des résines organosiliceuse et de silicium, des joints et des huiles. Des puces de silicium sont employées dans les circuits intégrés. Les cellules photovoltaïques utilisés pour la conversion de l'énergie solaire emploient des fines tranches de cristaux de silicium de catégorie électronique. Du dioxyde de silicium est employé comme matière première pour produire le silicium et le carbure 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 utilisés en laboratoires et dans les usines de production chimique, mais aussi dans les isolateurs électriques. Une dispersion colloïdale du silicium dans l'eau est utilisée comme agent de revêtement et comme ingrédient pour certains émaux.

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

Le silicium dans l'environnement

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 l'élément suivant le silicium, l'aluminium, est trouvé à 8.13%.

 

Effets du silicium sur la santé  

Le silicium élémentaire est un matériel inerte, qui n'a pas la propriété de causer la fibrose du poumon. Cependant, de légères lésions pulmonaires ont été rapportées chez des animaux de laboratoire par des injections intratrachéales de poussière de silicium. La poussière de silicium a peu d'effet sur les poumons et ne semble pas produire de maladies significatives ou des effets toxiques lorsqueles expositions restent minimes. Le silicium peut causer des effets respiratoires chroniques. La silice cristalline (dioxyde de silicium) peut causer des risques respiratoires importants. Cependant, la probabilité de génération de silice cristalline pendant un processus normal est très faible. LD 50 (oral) - 3160 mg/kg. ( LD50: Dose mortelle 50 : la dose d'une substance causant la mort de 50% d'une population animale exposée à la substance par une autre voie que l'inhalation. Habituellement exprimée 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 cause l'irritation des poumons et provoque la formation de mucus sur les membranes. Le contact avec les yeux peut causer des rougeurs. Les rougeurs, le pelage et les démangeaisons sont des caractéristiques de l'inflammation de peau.

Le cancer du poumon est associé aux expositions à la silice cristaline et plus spécialement au quartz et au cristobalite. 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, etc...

Plusieurs études épidémiologiques ont indiqué des statistiques significatives de décès ou des cas de désordres immunologiques et de maladies auto-immunes 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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