Élément chimique · fiche de référence

14Si

Silicium

Le silicium est l’élément 14 (Si), situé en période 3, groupe 14 et dans le bloc p. À température ambiante, son état de référence est solide. Sa configuration électronique est [Ne] 3s2 3p2.

Numéro atomique14

Poids atomique standard[28,084 ; 28,086]

Groupe14

Période3

Blocp

Configuration électronique[Ne] 3s2 3p2

Structure électronique

Ce qui gouverne sa chimie

Les éléments du groupe 14 possèdent quatre électrons de valence. Les liaisons covalentes sont particulièrement importantes pour les membres légers, tandis que le caractère métallique augmente en descendant dans le groupe.

Pour le silicium, la configuration [Ne] 3s2 3p2 fixe le nombre et l’énergie des électrons externes engagés dans les liaisons. La structure du solide ou du composé et l’état d’oxydation déterminent ensuite les propriétés observées.

Formes chimiques

Composés, ions et matériaux

Les familles courantes comprennent oxydes, halogénures et hydrures. Les membres légers peuvent construire des réseaux covalents ou des chaînes solides, tandis que le caractère métallique et l’importance de l’état d’oxydation +2 augmentent chez les éléments plus lourds.

Comportement physique

État et changements de phase

À température ambiante, l’état de référence est solide. La masse volumique indiquée est 2,329 g/cm³. Le point de fusion est 1 688 K (1 415 °C). Le point d’ébullition est 3 538 K (3 265 °C). La pression, la pureté et la structure cristalline peuvent modifier les valeurs mesurées.

Présence et applications

Présence, formes et usages

Le silicium est l’un des éléments majeurs de la croûte terrestre, surtout sous forme de silicates et de dioxyde de silicium. Très pur, il est indispensable à l’électronique et aux cellules photovoltaïques ; ses composés dominent aussi les verres, céramiques et matériaux de construction.

Dans la pratique

Exemples d’utilisations concrètes

électronique

Le silicium entre dans des composants ou matériaux électroniques pour leurs propriétés de conduction, de semi-conduction, d’optique ou de stabilité chimique.

cellules solaires

Le silicium intervient dans les absorbeurs photovoltaïques, contacts, couches minces ou semi-conducteurs qui convertissent la lumière en électricité.

verres spéciaux

Le silicium est ajouté à des verres pour modifier indice de réfraction, couleur, dilatation thermique, réponse aux rayonnements ou durabilité chimique.

Position périodique

Ce que montrent les éléments voisins

Le silicium est en période 3 et dans le groupe 14. Dans le voisinage affiché, il se trouve entre l’aluminium et le phosphore sur la même période ; le carbone est au-dessus et le germanium au-dessous dans le même groupe. Ces positions permettent de comparer le rayon atomique, l’énergie d’ionisation et les modes de liaison avec les éléments proches.

Données de référence

Propriétés physiques et atomiques

Classificationmétalloïde

État à température ambiantesolide

Électrons par couche2 · 8 · 4

Masse volumique2,329 g/cm³

Point de fusion1 688 K (1 415 °C)

Point d’ébullition3 538 K (3 265 °C)

Électronégativité de Pauling1,9

Première énergie d’ionisation786,5 kJ/mol

Affinité électronique134,1 kJ/mol

Les valeurs décrivent l’élément ou l’atome neutre lorsque cela s’applique. Les propriétés physiques peuvent dépendre de l’allotrope, de la pression et des conditions de mesure.

Histoire

Découverte et identification

La découverte du silicium est associée à Jöns Jacob Berzelius. L’identification de l’élément, son isolement sous forme pure et l’attribution ultérieure de son numéro atomique ne correspondent pas nécessairement au même moment historique.

Isotopes et poids atomique

Ce que signifie la valeur du tableau

Le poids atomique standard est donné sous forme d’intervalle : [28.084, 28.086]. Les proportions isotopiques varient légèrement selon les échantillons naturels ; une seule valeur décimale masquerait cette variation réelle.

Le silicium possède au moins un isotope stable. Les isotopes ont le même nombre de protons et appartiennent donc au même élément, mais ils diffèrent par leur nombre de neutrons et leur masse atomique.

Précautions

Manipulation et exposition

Les risques associés au silicium dépendent de la forme chimique, de la dose et de la voie d’exposition. Le silicium élémentaire, ses ions et ses composés peuvent avoir des effets biologiques très différents : il faut consulter les données de sécurité de la substance réellement manipulée.