Silicium (Si)
Du sable à la puce : l'élément de l'ère numérique.
Le silicium est le deuxième élément de la croûte terrestre : le sable, le quartz et la plupart des roches en sont faits. Purifié à l'extrême, il devient un semi-conducteur, un matériau dont on peut contrôler finement la conduction électrique, base de tous les microprocesseurs et des panneaux solaires. À ne pas confondre avec les silicones, des polymères souples qui le contiennent.
- Numéro atomique
- 14
- Symbole
- Si
- Masse atomique
- 28,085 u
- Famille
- Métalloïdes
- État à 0 °C
- Solide
- Découverte
- 1824, Jöns Jacob Berzelius
Origine du nom
Du latin silex, le caillou.
À quoi il ressemble
Solide gris foncé à reflets bleutés, d'aspect métallique, dur mais cassant comme du verre.
Où le trouve-t-on ?
Environ 28 % de la masse de la croûte terrestre, toujours lié à l'oxygène dans la silice (quartz) et les silicates. Il est rare à l'état pur dans la nature.
Comment on le produit
On réduit du quartz très pur avec du carbone dans des fours électriques vers 2 000 °C. Le silicium destiné à l'électronique est ensuite purifié jusqu'à 99,9999999 % (« neuf neuf ») puis cristallisé en gros lingots monocristallins. La production mondiale, ferrosilicium compris, avoisine 9 millions de tonnes par an, dont environ 70 % en Chine.
À quoi sert-il ?
- Puces électroniques et microprocesseurs.
- Cellules photovoltaïques des panneaux solaires.
- Alliages aluminium-silicium pour pièces moulées (moteurs).
- Silicones (joints, ustensiles, implants).
- Verre, ciment et céramiques (sous forme de silice).
Au quotidien
- Le processeur de votre téléphone
- Les panneaux solaires sur les toits
- Le moule à gâteau en silicone
- Les vitres (verre à base de sable)
Rôle dans le vivant
Les diatomées, algues microscopiques, construisent des coquilles de verre (silice), tout comme les éponges siliceuses. Les prêles et le riz en accumulent pour renforcer leurs tiges. Chez l'humain, il est présent en traces, avec un rôle possible dans les os et le tissu conjonctif.
Dangers
Le silicium pur est peu toxique. En revanche, l'inhalation prolongée de poussières de silice cristalline (carrières, chantiers, découpe de plans de travail en quartz) provoque la silicose, une maladie pulmonaire grave et irréversible.
Histoire
Lavoisier soupçonnait dès 1787 que la silice était l'oxyde d'un élément inconnu. Le Suédois Jöns Jacob Berzelius isole le silicium en 1824. En 1954, les laboratoires Bell réalisent la première cellule solaire au silicium, et le transistor au silicium ouvre l'ère de la microélectronique.
Le saviez-vous ?
- Un processeur moderne contient des dizaines de milliards de transistors gravés dans une plaquette de silicium.
- En anglais, « silicon » désigne l'élément et « silicone » le polymère : la Silicon Valley n'a rien à voir avec les implants.
- La vie à base de silicium, chère à la science-fiction, est jugée peu probable car ses liaisons sont moins variées et moins stables que celles du carbone.