Silicio Elemento metallico di simbolo Si e numero atomico 14, appartenente al gruppo 14 (o IVB) della tavola periodica. È stato isolato dai suoi composti nel 1823 dal chimico svedese Jöns Jakob Berzelius.
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. Il silicio 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 viene intaccato 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 è presente in natura allo stato elementare ma solo come diossido o come silicato. I minerali contenenti silicio 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 esistono molte varietà, la cristobalite e la tridimite. I silicati di alluminio, calcio e magnesio sono invece i componenti principali dell'argilla, del suolo e delle rocce, sotto forma di feldspati, anfiboli, pirosseni, miche, zeoliti, e pietre preziose e semipreziose come olivina, granato, zircone, topazio, e tormalina.
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 degli strati protettivi su altri materiali, che protegge ossidandosi a diossido SiO2.