Silicio - Si

Proprieta' chimiche del silicio - Effetti sulla salute del silicio - Effetti ambientali del silicio

Numero atomico

14

Massa atomica

28.0855 g.mol -1

Elettronegativita' secondo Pauling

1.8

Densita'

2.33 g.cm -3 at 20 °C

Punto di fusione

1410 °C

Punto di ebollizione

3265 °C

Raggio di Vanderwaals

0.132 nm

Raggio ionico

0.271 (-4) nm ; 0.041(+4)

Isotopi

5

Guscio Elettronico

[Ne] 3s23p2

Energia di prima ionizzazione

786.3 kJ.mol -1

Energia di seconda ionizzazione

1576.5 kJ.mol -1

Energia di terza ionizzazione

3228.3 kJ.mol -1

Energia di quarta ionizzazione

4354.4 kJ.mol -1

Scoperto da

Jons Berzelius nel 1823

Silicon - Si



Proprieta'

Il silicio è l'elemento elettropositivo più abbondante nella crosta terrestre. È un metalloide con un profondo splendore metallico e molto fragile. È solitamente tetravalente nei suoi composti, anche se a volte e' bivalente, ed è puramente elettropositivo nel suo comportamento chimico. Inoltre, sono noti composti pentacoordinati e esacoordinati del silicio.

Il silicio naturale contiene il 92.2% dell'isotopo 28, il 4.7% di silicio 29 ed il 3.1% di silicio 30. Oltre a quegli isotopi naturali stabili, sono noti vari isotopi artificiali radioattivi. Il silicio elementare ha le proprietà fisiche dei metalloidi, simili a quelle del germanio, situato sotto di esso nel gruppo IV della tavola periodica. Il silicone è un semiconduttore intrinseco nella sua forma più pura, anche se l'intensità del suo potere semiconduttivo aumenta notevolmente introducendo piccole impurità. Il silicio è simile ai metalli nel suo comportamento chimico.

È quasi tanto electropositive quanto lo stagno e molto più positivo di germanio o piombo. Secondo questo carattere metallico, forma ioni tetrapositivi e vari composti covalenti; compare come ione negativo soltanto in alcuni silicidi e come costituente positivo degli ossidoacidi o degli anioni complessi.

Esso forma varie serie di ibridi, vari alogenuri (molti dei contengono legami silicio-silicio) e molte serie di composti che contengono ossigeno, che può avere proprietà ioniche o covalenti.

Applicazioni

Il silicio è la componente principale di vetro, cemento, ceramiche, della maggior parte dei dispositivi a semiconduttore, e dei siliconi, una sostanza plastica confusa spesso con il silicone. Il silicone è inoltre un costituente importante di alcuni acciai e un ingrediente importante nei mattoni. È un materiale refrattario usato per la realizzazione di smalti e terraglie.

Il silicio elementare grezzo ed i suoi composti intermetallici sono usati come integrali di lega per fornire maggiore resistenza ad alluminio, magnesio, rame ed altri metalli. Il silicio metallurgico con purezza 98-99% è usato come materia prima nella fabbricazione di resine di silicio ed organosilicio, guarnizioni ed olii. Chip di silicio sono usati nei circuiti integrati. Le cellule fotovoltaiche per la conversione diretta di energia solare fette di cristalli di silicio semplice di taglio sottile e grado elettronico. Il diossido di silicio è usato come materia prima per produrre il silicio elementare e carburo di silicio. Grandi cristalli di silicio sono usati per i vetri piezoelettrici. Le sabbie fuse di quarzo sono trasformate in vetri di silicio che sono usati in laboratori ed impianti chimici, così come negli isolanti elettrici. Una dispersione colloidale di silicio in acqua è usata come agente di rivestimento e come ingrediente per determinati smalti.

È noto che il silicio forma composti con 64 sui 96 elementi stabili e possibilmente forma silicati con gli altri 18 elementi. Esclusi i silicidi metallici, che sono usati in grande quntita' in metallurgia, forma composti importanti comunemente usati con idrogeno, carbonio, alogeni, azoto, ossigeno e zolfo. Inoltre forma molti sottoprodotti organosilicei utili.

Il silicio nell'ambiente

Il silicio si trova in molte forme di diossido ein innumerevoli variazioni di silicati naturali.

Il silicio è molto più abbondante di qualunque altro elemento, a parte l'ossigeno. Costituisce il 27.72% della crosta terrestre solida, mentre l'ossigeno costituisce il 46.6%, e l'elemento successivo al silicio, l'alluminio, è presente nell'8.13%.

La sabbia è usata come fonte del silicio prodotto commercialmente. Alcuni minerali siliati sono estratti, per esempio talco e mica. Altri silicati estratti sono feldspati, nephenile, olivine, vermiculite, perlite, caolinite, ecc. All'altro estremo ci sono forme di silicio così rare da essere per questo motivo molto ricercate: gemma opale, agata e rhinestone.

Effetti sulla salute del silicio

Il silicio non si concentra in nessun organo particolare del corpo ma si trova pricipalmente dentro i tessuti e negli organi connettivi. Il silicio è non tossico come elemento ed in tutte le sue forme naturali, silicone e silicati, che sono i più abbondanti.

Il silicio elementare è un materiale inerte, che sembra non avere la capacita' di causare fibrosi nei tessuti polmonari. Tuttavia, sono state segnalate lesioni polmonari leggere negli animali da laboratorio da iniezioni endotracheali di polvere di silicio. La polvere di silicio ha piccoli effetti negativi sui polmoni e non sembra produrre gravi malattie organiche o avere effetti tossici quando l'esposizione e' mantenuta al di sotto di opportuni limiti. Il silicio può causare effetti problemi cronici. Il silicio cristallino (diossido di silicio) puo' costituire un grave pericolo per la respirazione. Tuttavia, la probabilità di formazione di silicio cristallino durante il trattamento normale è molto remota. LD50 (orale): 3160 mg/kg. (LD50: Dose mortale 50). Singola dose di una sostanza che causa la morte del 50% di una popolazione animale tramite esposizione alla sostanza in tutti i modi tranne inalazione. Espresso solitamente come milligrammi o grammi di materiale per il chilogrammo di peso dell'animale).

Il silicio cristallino irrita la pelle e gli occhi tramite contatto. L'inalazione causerà l'irritazione ai polmoni ed alle membrane mucose. L'irritazione agli occhi causa annacquamento e rossore. Arrossamento, sporcamento, e pizzicorio sono le conseguenze dell'infiammazione della pelle.

Il cancro polmonare è associato ad esposizioni professionali a silicio cristallino, soprattutto quarzo e cristobalite. Un rapporto di esposizione-risposta è stato evidenziato attraverso studi su minatori, lavoratori della terra di diatomee, lavoratori di granito, lavoratori di terraglie, lavoratori di mattoni refrattari, ed altri operai.

Parecchi studi epidemiologici hanno segnalato numeri statisticamente significativi di morti in eccesso o di casi di disordini immunologici e malattie autoimmunitarie in operai esposti al silicio. Tali malattie e disordini includono dermatosclerosi, artrite reumatoide, eritematosi sistematica lupus, e sarcoidosi.

Recenti studi epidemiologici hanno segnalato relazioni statisticamente significative tra l'esposizione professionale al silicio cristallino e malattie renali e cambiamenti renali subclinici.

Il silicone cristallino può interessare il sistema immunitario, provocando infezioni micobatteriche (tubercolotiche e nontubercolose) o fungali, soprattutto in operai con la silicosi.

L'esposizione professionale al silicio cristallino sespirabile è associata a bronchite, malattie polmonari ostruttive croniche (COPD) ed enfisemi. Alcuni studi epidemiologici suggeriscono che questi effetti sulla salute possono essere meno frequenti o assenti nei non-fumatori.

Effetti del silicio sull'ambiente

Non sono stati riportati effetti negativi sull'ambiente.

Fonti della tavola periodica.

Indietro alla tavola periodica degli elementi.

 







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