Proprietà dell’elemento
Il silicio elementare è prodotto commercialmente dalla riduzione della silice (SiO2) con coke in un forno elettrico, e il prodotto impuro è poi raffinato. Su piccola scala, il silicio può essere ottenuto dall’ossido per riduzione con alluminio. Il silicio quasi puro si ottiene dalla riduzione del tetracloruro di silicio o del triclorosilano. Per l’uso in dispositivi elettronici, i cristalli singoli sono cresciuti ritirando lentamente i cristalli di semi dal silicio fuso.
Il silicio puro è un solido duro, grigio scuro con una lucentezza metallica e con una struttura cristallina ottaedrica uguale a quella del carbonio in forma di diamante, al quale il silicio mostra molte somiglianze chimiche e fisiche. La ridotta energia di legame nel silicio cristallino rende l’elemento meno fondente, più morbido e chimicamente più reattivo del diamante. È stata descritta una forma marrone, polverosa e amorfa di silicio che ha anche una struttura microcristallina.
Enricoros
Perché il silicio forma catene simili a quelle formate dal carbonio, il silicio è stato studiato come possibile elemento base per gli organismi di silicio. Il numero limitato di atomi di silicio che possono catenarsi, tuttavia, riduce notevolmente il numero e la varietà dei composti di silicio rispetto a quelli del carbonio. Le reazioni di ossido-riduzione non sembrano essere reversibili a temperature ordinarie. Solo gli stati di ossidazione 0 e +4 del silicio sono stabili nei sistemi acquosi.
Il silicio, come il carbonio, è relativamente inattivo a temperature ordinarie; ma quando viene riscaldato reagisce vigorosamente con gli alogeni (fluoro, cloro, bromo e iodio) per formare alogenuri e con alcuni metalli per formare silicidi. Come è vero per il carbonio, i legami nel silicio elementare sono abbastanza forti da richiedere grandi energie per attivare, o promuovere, la reazione in un mezzo acido, quindi non è influenzato dagli acidi tranne quello fluoridrico. A calore rosso, il silicio viene attaccato dal vapore acqueo o dall’ossigeno, formando uno strato superficiale di biossido di silicio. Quando il silicio e il carbonio sono combinati a temperature da forno elettrico (2.000-2.600 °C ), formano il carburo di silicio (carborundum, SiC), che è un importante abrasivo. Con l’idrogeno, il silicio forma una serie di idruri, i silani. Se combinato con gruppi idrocarburici, il silicio forma una serie di composti organici del silicio.
Sono noti tre isotopi stabili del silicio: il silicio-28, che costituisce il 92,21% dell’elemento in natura; il silicio-29, 4,70%; e il silicio-30, 3,09%. Sono noti cinque isotopi radioattivi.
Il silicio elementare e la maggior parte dei composti contenenti silicio sembrano essere non tossici. Infatti, il tessuto umano spesso contiene da 6 a 90 milligrammi di silice (SiO2) per 100 grammi di peso secco, e molte piante e forme di vita inferiori assimilano la silice e la usano nelle loro strutture. L’inalazione di polveri contenenti alfa SiO2, tuttavia, produce una grave malattia polmonare chiamata silicosi, comune tra i minatori, gli scalpellini e i lavoratori della ceramica, a meno che non si usino dispositivi di protezione.