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{{elemento chimico
|Nome = silicio
|Serie_chimica = [[Semimetallo|semimetalli]]
|Nucleoni =
|Precedente = [[alluminio]]
|Successivo = [[fosforo]]
|Simbolo = Si
|Numero_atomico = 14
|Gruppo = [[Gruppo del carbonio|14 (IVA)]]
|Periodo = [[elementi del periodo 3|3]]
|Blocco = [[Elementi del blocco p|p]]
|Densità = 2 330 kg/m³
|Durezza = 7
|Aspetto = SiliconCroda.jpg
|Didascalia = Grigio scuro con riflessi bluastri
|Spettro = Silicon Spectra.jpg
|Peso_atomico = {{M|28,0855}}
|Raggio_atomico = {{M|110|ul=pm}}
|Raggio_covalente = 110 pm
|Raggio_di_van_der_Waals = 210 pm
|Configurazione_elettronica = <nowiki>[</nowiki>[[Neon|Ne]]<nowiki>]</nowiki>3s<sup>2</sup>3p<sup>2</sup>
|Termine_spettroscopico = <sup>3</sup>P<sub>0</sub>
|Elettroni = 2, 8, 4
|Numero_di_ossidazione = ±2, 4 ([[anfotero]]), -4
|Struttura_cristallina = [[Reticolo cubico a facce centrate con cavità tetraedrica|cubico a facce centrate con cavità tetraedrica]]
|Stato = [[solido]] (diamagnetico)
|Fusione = {{Converti|1687|K|lk=on}}
|Ebollizione = {{Converti|3173|K}}
|Volume_molare = {{M|12,06|e=−6}} m³/mol
|Calore_di_evaporazione = {{M|384,22|ul=kJ/mol}}
|Calore_di_fusione = 50,55 kJ/mol
|Tensione_di_vapore = {{M|4,77|ul=Pa}} a 1 683 K
|Velocità_del_suono =
|Numero_CAS = 7440-21-3
|Elettronegatività = 1,90 (Scala di Pauling)
|Calore_specifico = 700 J/(kg·K)
|Conducibilità_elettrica = {{M|2,52|e=−4}} /m·Ω
|Conducibilità_termica = 148 W/(m·K)
|Energia_1a_ionizzazione = 786,5 kJ/mol
|Energia_2a_ionizzazione = 1 577,1 kJ/mol
|Energia_3a_ionizzazione = 3 231,6 kJ/mol
|Energia_4a_ionizzazione = 4 355,5 kJ/mol
|Energia_5a_ionizzazione = 16 091 kJ/mol
|Energia_6a_ionizzazione = 19 805 kJ/mol
|Energia_7a_ionizzazione = 23 780 kJ/mol
|Energia_8a_ionizzazione = 29 287 kJ/mol
|Energia_9a_ionizzazione = 33 878 kJ/mol
|Energia_10a_ionizzazione = 38 726 kJ/mol
|Isotopo_1 = <sup>28</sup>Si
|NA_1 = '''92,23%'''
|TD_1 = È stabile con 14 neutroni
|Isotopo_2 = <sup>29</sup>Si
|NA_2 = 4,67%
|TD_2 = È stabile con 15 neutroni
|Isotopo_3 = <sup>30</sup>Si
|NA_3 = 3,1%
|TD_3 = È stabile con 16 neutroni
|Isotopo_4 = <sup>32</sup>Si
|NA_4 = sintetico
|TD_4 = 276 anni
|DM_4 = [[Decadimento beta|β<sup>−</sup>]]
|DE_4 = 0,224
|DP_4 = <sup>32</sup>P
}}
Il '''silicio''' è l'[[elemento chimico]] della [[tavola periodica degli elementi]] che ha come [[Simbolo chimico|simbolo]] '''Si''' e come [[numero atomico]] 14. È il secondo elemento del [[Gruppo della tavola periodica|gruppo]] [[Gruppo del carbonio|4]] l'omologo del [[carbonio]], con il quale ha in comune la tetravalenza. A differenza di quest'ultimo, il silicio chimicamente è un [[metalloide]].<ref>{{Cita libro|nome=James E.|cognome=House|nome2=Kathleen Ann|cognome2=House|titolo=Descriptive inorganic chemistry|edizione=Third edition|data=2016|editore=Elsevier/AP|p=163|ISBN=978-0-12-804697-5}}</ref><ref>{{Cita libro|nome=Duward F.|cognome=Shriver|nome2=Peter William|cognome2=Atkins|nome3=Paul|cognome3=Salvador|titolo=Inorganic chemistry|anno=2006|url=https://archive.org/details/inorganicchemist0000unse_j4p2|edizione=4th ed|data=2006|editore=W.H. Freeman|p=[https://archive.org/details/inorganicchemist0000unse_j4p2/page/20 20]|ISBN=978-0-7167-4878-6}}</ref><ref>{{Cita libro|nome=J. Theo|cognome=Kloprogge|nome2=Concepcion P.|cognome2=Ponce|nome3=Tom A.|cognome3=Loomis|titolo=The periodic table, nature's building blocks: an introduction to the naturally occurring elements, their origins and their uses|data=2020|editore=Elsevier|p=204|ISBN=978-0-12-821538-8}}</ref> Allo [[stato solido]] è un [[semiconduttore]],<ref>{{Cita libro|autore=N. N. Greenwood|autore2=A. Earnshaw|titolo=Chemistry of the Elements|ed=2|anno=1997|editore=Butterworth - Heinemann|pp=329-331|ISBN=0-7506-3365-4}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Marwa|cognome=Nabil|nome2=Mohamed|cognome2=Elnouby|nome3=Abdulaziz A.|cognome3=Al-Askar|data=9 gennaio 2024|titolo=Porous silicon nanostructures: Synthesis, characterization, and their antifungal activity|rivista=Open Chemistry|volume=22|numero=1|lingua=en|accesso=22 aprile 2024|doi=10.1515/chem-2023-0169|url=https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/chem-2023-0169/html}}</ref> mentre il carbonio, nell'analoga struttura cubica ([[diamante]]), è un [[Isolante elettrico|isolante]].<ref>{{Cita libro|nome=J. E.|cognome=House|nome2=Kathleen Ann|cognome2=House|titolo=Descriptive inorganic chemistry|url=https://www.worldcat.org/title/927364318|accesso=22 aprile 2024|edizione=Third edition|data=2016|editore=Elsevier/AP, Academic Press is an imprint of Elsevier|p=165|oclc=927364318|ISBN=978-0-12-804697-5}}</ref>
Il silicio è il secondo elemento per [[Abbondanza chimica|abbondanza]] nella [[crosta terrestre]] dopo l'[[ossigeno]], componendone il 27,72% del peso.<ref name="Distribution2">{{Cita web|url=http://www.daviddarling.info/encyclopedia/E/elterr.html|titolo=Elements, terrestrial abundance|lingua=en}}</ref> Sulla crosta terrestre il silicio si trova nella [[sabbia]], nel [[vetro]], nel [[quarzo]], nel [[granito]], nel [[feldspato]], nell'[[argilla]], nelle [[ceramica|ceramiche]] e nel [[cemento]], dove è presente principalmente in forma di [[silice]] (SiO<sub>2</sub>), [[Silicato|silicati]] e [[Silicato|alluminosilicati]] (anioni contenenti silicio, [[alluminio]] e [[ossigeno]]). In forma elementare, sebbene [[Drogaggio|drogato]] con adatte impurezze di altri elementi, Il silicio è presente nei [[Pannello fotovoltaico|pannelli fotovoltaici]] e nei chip per [[microprocessori]]. Il silicio è il componente distintivo dei [[siliconi]], [[Polimero|polimeri]] sintetici di [[organosilicio]] largamente diffusi.
== Storia ed etimologia ==
Il silicio (dal [[Lingua latina|latino]] ''silex'', ''silicis'' che significa [[selce]],<ref>{{Cita web|url=https://www.dizionario-latino.com/dizionario-latino-italiano.php|titolo=DIZIONARIO LATINO OLIVETTI - Latino-Italiano|accesso=29 marzo 2024}}</ref> divenuto ''silicium'' nel [[latino scientifico]]<ref>{{Cita web|url=https://www.treccani.it/vocabolario/silicio/,%20https://www.treccani.it/vocabolario/silicio/|titolo=silìcio - Treccani|sito=Treccani|lingua=it|accesso=29 marzo 2024}}</ref>) venne identificato per la prima volta da [[Antoine-Laurent de Lavoisier|Antoine Lavoisier]] nel [[1787]] senza però poterlo isolare, e venne successivamente scambiato per un [[Composto chimico|composto]] da [[Humphry Davy]] nel [[1808]].<ref>{{Cita libro|nome=Royal Society (Great|cognome=Britain)|titolo=Philosophical Transactions of the Royal Society of London|url=https://books.google.it/books?id=Kg9GAAAAMAAJ&pg=PA333&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false|accesso=29 marzo 2024|data=1808|editore=W. Bowyer and J. Nichols for Lockyer Davis, printer to the Royal Society|lingua=en}}</ref> Nel [[1811]] [[Joseph Louis Gay-Lussac|Gay Lussac]] e [[Louis Jacques Thénard|Thenard]] probabilmente prepararono del [[silicio amorfo]] impuro attraverso il riscaldamento di [[potassio]] con [[tetrafluoruro di silicio]] nel 1811.<ref>{{Cita libro|nome=Joseph Louis|cognome=Gay-Lussac|nome2=Louis Jacques|cognome2=Thénard|titolo=Recherches physico-chimiques|url=https://books.google.it/books?id=ruITAAAAQAAJ&pg=PA313&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false|accesso=29 marzo 2024|data=1811|editore=chez Deterville|lingua=fr}}</ref> Nel [[1824]] [[Jöns Jacob Berzelius|Berzelius]] preparò del silicio amorfo usando all'incirca lo stesso metodo di Gay Lussac. Berzelius inoltre purificò il prodotto attraverso successivi lavaggi.<ref>{{Cita libro|titolo=Kongl. vetenskaps academiens handlingar|url=https://books.google.it/books?id=pJlPAAAAYAAJ&pg=PA46&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false|accesso=29 marzo 2024|data=1824|editore=Lars Salvius|lingua=sv}}</ref> A lui viene riconosciuta la scoperta dell'elemento.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=M. G.|cognome=Voronkov|data=1º dicembre 2007|titolo=Silicon era|rivista=Russian Journal of Applied Chemistry|volume=80|numero=12|pp=2190–2196|lingua=en|accesso=29 marzo 2024|doi=10.1134/S1070427207120397|url=https://doi.org/10.1134/S1070427207120397}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Mary Elvira|cognome=Weeks|data=1932-08|titolo=The discovery of the elements. XII. Other elements isolated with the aid of potassium and sodium: Beryllium, boron, silicon, and aluminum|rivista=Journal of Chemical Education|volume=9|numero=8|pp=1386|lingua=en|accesso=29 marzo 2024|doi=10.1021/ed009p1386|url=https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed009p1386}}</ref>
== Caratteristiche ==
Nella sua forma [[Cristallo|cristallina]], il silicio ha un colore grigio e una [[lucentezza]] metallica, ma il suo colore può variare. Anche se è un elemento relativamente inerte, reagisce con gli [[alogeni]] e gli [[base (chimica)|alcali]] diluiti, ma la maggior parte degli [[acido|acidi]] (eccetto l'[[acido fluoridrico]]) non lo intaccano.
Il silicio trasmette più del 95% di tutte le [[lunghezza d'onda|lunghezze d'onda]] della [[Radiazione infrarossa|luce infrarossa]].
Il silicio è alla base di tutti i [[Silicato|silicati]], [[Minerale|minerali]] formati da silicio e ossigeno più altri elementi in forma ionica. I silicati sono contenuti nei magmi e, per la struttura tetraedrica della silice, il [[magma]] diventa più viscoso, e capace di trattenere maggiori quantità di gas. In base al contenuto di silice si determina l'acidità di un magma e delle rocce che ne derivano. Se è poco presente il magma si dirà basico.
== Disponibilità ==
Il silicio è il principale componente degli [[Meteorite#Classificazione classica|aeroliti]], che sono una classe di [[meteoroide|meteoroidi]] nonché della [[tectite]], che è una forma naturale di vetro.
Calcolando in base al peso, il silicio compone il 27,7% della crosta terrestre e dopo l'ossigeno è il secondo elemento più abbondante<ref name="Distribution2"/>. Il silicio elementare non si trova in natura, appare in genere come ossido ([[ametista]], [[agata (minerale)|agata]], [[quarzo]], rocce cristalline, [[selce]], [[diaspro]], [[opale]]) e silicati ([[granito]], [[amianto]], [[feldspato]], [[minerali argillosi|argilla]], [[orneblenda]], [[mica]] e altri).
Dell'[[Elemento chimico|elemento]] silicio si conoscono almeno ventitré [[Isotopo|isotopi]], i cui [[Numero di massa|numeri di massa]] vanno da ''[[Numero di massa|A]]'' = 22 ad ''A'' = 44.<ref>{{Cita web|url=https://www-nds.iaea.org/relnsd/vcharthtml/VChartHTML.html|titolo=Livechart - Table of Nuclides - Nuclear structure and decay data|accesso=22 aprile 2024}}</ref> Tra questi, gli isotopi del silicio presenti in natura sono i tre consecutivi che seguono, con le loro abbondanze relative in parentesi: <sup>28</sup>Si (92,23%), <sup>29</sup>Si (4,67%), <sup>30</sup>Si (3,10%). Tutti e tre sono isotopi stabili.<ref name=":0">{{Cita pubblicazione|nome=G.|cognome=Audi|nome2=F. G.|cognome2=Kondev|nome3=Meng|cognome3=Wang|data=2017-03|titolo=The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties|rivista=Chinese Physics C|volume=41|numero=3|pp=030001|accesso=22 aprile 2024|doi=10.1088/1674-1137/41/3/030001|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1674-1137/41/3/030001}}</ref>
=== Isotopi stabili ===
Il primo di questi, il <sup>28</sup>Si (spin 0), ha i protoni e i neutroni in rapporto 1:1 ed è l'isotopo di gran lunga più abbondante del silicio. Il suo nucleo si forma preponderantemente nel [[processo di fusione dell'ossigeno]] all'interno di stelle massive e in [[Supernova di tipo Ia|supernovae di tipo Ia]],<ref>{{Cita libro|nome=Ivo Rolf|cognome=Seitenzahl|nome2=Dean M.|cognome2=Townsley|titolo=Nucleosynthesis in Thermonuclear Supernovae|url=https://doi.org/10.1007/978-3-319-21846-5_87|accesso=22 aprile 2024|data=2017|editore=Springer International Publishing|lingua=en|pp=1955–1978|ISBN=978-3-319-21846-5|doi=10.1007/978-3-319-21846-5_87}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=A. M.|cognome=Khokhlov|nome2=E. S.|cognome2=Oran|nome3=J. C.|cognome3=Wheeler|data=1997-04|titolo=Deflagration‐to‐Detonation Transition in Thermonuclear Supernovae|rivista=The Astrophysical Journal|volume=478|numero=2|pp=678–688|accesso=22 aprile 2024|doi=10.1086/303815|url=https://doi.org/10.1086/303815}}</ref> insieme a quantità parecchio minori degli altri due isotopi <sup>29</sup>Si e <sup>30</sup>Si, dato che il <sup>28</sup>Si si forma anche attraverso il [[processo alfa]] (7 [[Particella α|particelle α]]). Nel collasso e successiva esplosione di [[Supernova di tipo II|supernovae di tipo II]] tale processo è poi seguíto proprio da quello della [[Processo di fusione del silicio|fusione del silicio]], che rappresenta lo stadio finale sella [[nucleosintesi stellare]].<ref>{{Cita pubblicazione|nome=A. G. W.|cognome=Cameron|data=1º settembre 1973|titolo=Abundances of the elements in the solar system|rivista=Space Science Reviews|volume=15|numero=1|pp=121–146|lingua=en|accesso=22 aprile 2024|doi=10.1007/BF00172440|url=https://doi.org/10.1007/BF00172440}}</ref>
Il <sup>29</sup>Si (spin 1/2) è l'unico [[nuclide]] del silicio ad avere uno spin nucleare, rendendo possibile l'applicazione su di esso della [[risonanza magnetica nucleare]] per i composti di silicio; il valore di 1/2 comporta assenza di [[Sviluppo in multipoli|momento di quadrupolo]] nucleare e questo permette di ottenere negli spettri picchi stretti e molta maggior [[Risoluzione (metrologia)|risoluzione]].<ref>{{Cita libro|autore=N. N. Greenwood|autore2=A. Earnshaw|titolo=Chemistry of the Elements|url=|ed=2|anno=1997|editore=Butterworth - Heinemann|p=330|ISBN=0-7506-3365-4}}</ref> La recettività del nuclide (un indice di sensibilità della tecnica [[Risonanza magnetica nucleare|RMN]] su quel nuclide) è ben accettabile, essendo più che doppia rispetto a quella del nuclide [[Carbonio-13|<sup>13</sup>C]].<ref>{{Cita web|url=https://winter.group.shef.ac.uk/webelements/silicon/isotopes.html|titolo=WebElements Periodic Table » Silicon » isotope data|sito=winter.group.shef.ac.uk|accesso=22 aprile 2024}}</ref>
Il <sup>30</sup>Si (spin 0) trova applicazioni nella produzione del radionuclide Si-31, in studi sulla diffusività degli atomi di silicio e in microelettronica.<ref>{{Cita web|url=https://www.buyisotope.com/silicon-30-isotope.php|titolo=Silicon-30, Silicon-30 Isotope, Enriched Silicon-30|autore=Petr Vasiliev|lingua=en|accesso=22 aprile 2024}}</ref> In particolare si esamina la possibilità di irradiare con neutroni ([[attivazione neutronica]]) dei chip di silicio in modo da trasformare il Si-30 in Si-31; questo, decadendo a P-31 (stabile), permette un drogaggio controllato di tipo N del chip stesso.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Shatalov,|cognome=V.V.|nome2=Sviderskij,|cognome2=M.F.|data=2003|titolo=Production and application of Si-28, Si-29 and Si-30 isotopes|rivista=Tsvetnye Metally|lingua=ru|accesso=22 aprile 2024|url=https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:35036999}}</ref>
=== Isotopi radioattivi ===
Tolti i tre isotopi stabili, restano venti isotopi radioattivi del silicio. Di questi, i più longevi ed anche i più importanti sono due: il <sup>31</sup>Si e il <sup>32</sup>Si (''vide infra''). Gli altri hanno emivite inferiori a 7 secondi.<ref name=":0" />
Il <sup>26</sup>Si (spin 0) decade per emissione di [[positrone]] ([[decadimento β+]]) a Al-26, con emivita di 2,234 secondi, rilasciando 4,04 M[[Elettronvolt|eV]]. Quest'ultimo poi decade a sua volta (ancora β+) a Mg-26, che è l'ultimo isotopo stabile del [[magnesio]].<ref>{{Cita web|url=https://periodictable.com/Isotopes/014.26/index.dm.prod.html|titolo=Isotope data for silicon-26 in the Periodic Table|sito=periodictable.com|accesso=22 aprile 2024}}</ref>
Il <sup>27</sup>Si (spin 5/2) decade per emissione di positrone (β+) a Al-27, che è l'unico isotopo stabile dell'[[alluminio]], con emivita di 4,16 secondi, rilasciando 3,79 M[[Elettronvolt|eV]].<ref>{{Cita web|url=https://periodictable.com/Isotopes/014.27/index.dm.prod.html|titolo=Isotope data for silicon-27 in the Periodic Table|sito=periodictable.com|accesso=22 aprile 2024}}</ref>
Il <sup>31</sup>Si (spin 3/2) decade per emissione di elettrone ([[Decadimento beta|decadimento β−]]) a P-31, che è l'unico isotopo stabile del [[fosforo]], con emivita di 2,622 ore (2 h 37,32 min), rilasciando 1,492 M[[Elettronvolt|eV]].<ref>{{Cita web|url=https://periodictable.com/Isotopes/014.31/index.dm.prod.html|titolo=Isotope data for silicon-31 in the Periodic Table|sito=periodictable.com|accesso=22 aprile 2024}}</ref>
Il <sup>32</sup>Si (spin 0) decade per emissione di elettrone (decadimento β−) a P-32, con emivita di 153 anni, rilasciando 224,3 k[[Elettronvolt|eV]]. Quest'ultimo poi decade a sua volta (ancora β−) a S-32, il primo degli isotopi stabili dello [[zolfo]].<ref>{{Cita web|url=https://periodictable.com/Isotopes/014.32/index.dm.prod.html|titolo=Isotope data for silicon-32 in the Periodic Table|sito=periodictable.com|accesso=22 aprile 2024}}</ref>
Il <sup>33</sup>Si (spin 3/2), analogamente l <sup>32</sup>Si, decade β− a P-33, con emivita di 6,11 secondi, e questo poi decade a sua volta β− a S-33, stabile.<ref>{{Cita web|url=https://periodictable.com/Isotopes/014.33/index.dm.prod.html|titolo=Isotope data for silicon-33 in the Periodic Table|sito=periodictable.com|accesso=22 aprile 2024}}</ref>
== Composti ==
[[File:Silica.svg|miniatura|sinistra|Struttura chimica della silice (diossido di silicio)]]
Esempi di composti del silicio sono il [[monossido di silicio]] (SiO), il [[Silice|diossido di silicio]] (SiO<sub>2</sub>), l'[[acido silicico]] (H<sub>4</sub>SiO<sub>4</sub>), i [[Silicato|silicati]], le ceramiche di silice come il [[carburo di silicio]] (SiC) e il nitruro di silicio (Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>), [[Alogenuro|alogenuri]] di silicio come il [[tetracloruro di silicio]] (SiCl<sub>4</sub>) e il tetrafluoruro di silicio (SiF<sub>4</sub>), i [[siliconi]].
Il silicio è inoltre in grado di formare composti in cui risalta la sua natura non metallica, i [[siliciuri]], come il [[siliciuro di magnesio]], che possono avere natura [[ione|ionica]] o [[Legame covalente|covalente polare]] a causa dell'elevata [[elettropositività]] dell'elemento.
== Ruolo biologico ==
Il silicio nei suoi composti inorganici come la silice è largamente diffuso nei viventi; può essere presente nei tessuti in forme differenti. Il ruolo principale noto è rappresentato dalla formazione di strutture di protezione e sostegno basate su composti inorganici come [[acido silicico]] e [[silice]] (biossido di silicio), in microorganismi, spugne, piante.
La silice è molto importante per la vita [[Animalia|animale]] e [[Plantae|vegetale]]. Le [[Bacillariophyceae|diatomee]] estraggono la silice dall'acqua per costruire i muri protettivi delle loro cellule; gli [[Equisetum|equiseti]] lo concentrano nel fusto della pianta usandolo per conferirgli robustezza e notevole resistenza alla masticazione, per scoraggiare gli erbivori.
[[Bacillariophyceae|Diatomee]] e [[Radiolaria|radiolari]], ad esempio, utilizzano principalmente silice, come base strutturale dell'impalcature cellulare, le [[Demospongiae|spugne]] utilizzano la silice per [[Spicola (spugne)|spicole]] e altre strutture di sostegno, l'equiseto presenta diversi granuli di silice nell'epidermide esterna che lo rendono leggermente abrasivo (e indigesto ad alcuni erbivori), l'[[Urtica dioica|ortica]] presenta la punta dei peli urticanti silicizzata.<br />
Nei [[metazoi]] composti del silicio sono stati ritrovati in concentrazioni maggiori nei [[Tessuto connettivo|tessuti connettivi]] e di sostegno (ossa, tunica esterna collagena delle [[Arteria|arterie]], cartilagini) e nelle regioni extracellulari cerebrali. L'organismo umano ne contiene in totale una quantità stimata sui 250 milligrammi. La presenza del silicio non si identifica con una funzione biochimica nota<ref>Organosilicon Chemistry ''S. Pawlenko Walter de Gruyter'' New York, 1986</ref> e potrebbe essere di natura accidentale (accumulo nei tessuti con maggiore affinità per il composto); gli effetti clinici da carenza negli esseri umani non sono noti, mentre un eccesso di silicio può causare emolisi dei globuli rossi e causare alterazioni cellulari come conseguenza diretta<ref>A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg. Textbook of Inorganic Chemistry. Edition 101.. de Gruyter, Berlin 1995 ISBN 3-11-012641-9, S. 880</ref>. La farmacopea sta esaminando eventuali utilizzi di composti organici del silicio per lo sviluppo di farmaci<ref>Bains, W.; Tacke, R. "Silicon chemistry as a novel source of chemical diversity in drug design" Curr Opin Drug Discov Devel. 2003 Jul;6(4):526-43.</ref>
Sintomi da carenza non sono noti nei mammiferi, se non quelli indotti sperimentalmente, essendo il silicio pressoché ubiquitario (secondo elemento presente per abbondanza sulla crosta terrestre dopo l'ossigeno). Esistono vaste divulgazioni che incentiverebbero l'assunzione dei cosiddetti integratori a base di ''silicio organico'' (spesso preparati erboristici dove il silicio è invece presente sotto forma di silice inorganica da equiseto o ortica, da acidi silicici o da alchilsilanoli, questi ultimi composti propriamente organici) ipotizzando ruoli nella sintesi della [[idrossiprolina]], coinvolta nella catena polimerica del [[collagene]]. L'attività dell'enzima a questa sintesi deputato, [[procollagene-prolina diossigenasi]], è regolato invece dalla presenza di [[acido 2-chetoglutarico]], ascorbato (cofattore nella riduzione), e ferro (Fe<sup>3+</sup> ridotto a Fe<sup>2+</sup>)<ref>
{{Cita pubblicazione|titolo = Stoicheiometry and kinetics of the prolyl 4-hydroxylase partial reaction|autore =L. De Jong|rivista = Biochimica et Biophysica Acta|volume = 787|numero = 1|data =|anno = 1984|pp = 105-111|lingua = en|doi = 10.1016/0167-4838(84)90113-4|PMID = 6326839}}</ref>, e non da composti del silicio. Il silicio è comunque assorbito dall'organismo tramite l'ubiquitario ione inorganico ortosilicico.<ref>JJ, Hampson GN.Orthosilicic acid stimulates collagen type 1 synthesis and osteoblastic differentiation in human osteoblast-like cells in vitro. Bone. 2003 Feb;32(2):127-35</ref>
{{senza fonte| Il silicio è stato riconosciuto come un fattore di sviluppo negli animali giovani e nei bambini. A livello cutaneo, maggiormente presente negli strati connettivi profondi, è dotato di proprietà idratanti e acceleranti della [[Cicatrice|cicatrizzazione]] delle ferite}}. {{senza fonte|A livello osseo, è provato che supplementi alimentari di silicio organico (proveniente soprattutto da [[Equisetum|equiseto]], [[Avena sativa|avena]] ed [[Urtica dioica|ortica]]) possono accelerare la saldatura delle fratture, mentre a livello sanguigno esistono studi fornenti prove che i silicati organici possano indurre il differenziamento dei [[Granulocita|granulociti]] neutrofili e stimolare la [[fagocitosi]]. Studi preliminari indicherebbero come i silicati abbiano una certa influenza sul [[Apparato endocrino|sistema endocrino]] generale umano.}} I meccanismi di come ciò possa eventualmente verificarsi sono però sconosciuti.
L'erboristeria, comunque, non raccomanda una fitoterapia a base di piante troppo remineralizzanti (e in particolare ricche di silicio), quando sono presenti lesioni ossee di tipo degenerativo (ad esempio [[Osteoartrosi|artrosi]]).
Approvvigionarsi silicati organici tramite la dieta non è tuttavia difficile. Il silicio è abbondante nell'acqua potabile, nelle cipolle, nei cavolfiori, nei fagioli, nei piselli, nelle mele e nelle fragole. Tra le piante comuni, ricche di silicati organici sono la [[Pulmonaria officinalis|polmonaria]], l'equiseto, la [[Plantago lanceolata|piantaggine]], l'[[arnica]], l'ortica e la [[Cynodon dactylon|gramigna]].
== Produzione ==
Il silicio viene preparato commercialmente tramite riscaldamento di silice ad elevato grado di purezza, in una [[Forno elettrico ad arco|fornace elettrica]] usando elettrodi di carbonio. A temperature superiori a {{M|1900|ul=°C}}, il carbonio riduce la silice in silicio secondo l'equazione chimica
:<chem>SiO2 + 2C -> Si + 2CO </chem>
Il silicio liquido si raccoglie in fondo alla [[fornace]], e viene quindi prelevato e raffreddato. Il silicio prodotto tramite questo processo viene chiamato ''silicio di grado metallurgico'' (MGS) ed è puro al 98%.
Un eccesso di carbonio può portare alla formazione del carburo di silicio
:<chem>SiO2 + C -> SiO + CO </chem>
:<chem>SiO + 2C -> SiC + CO </chem>
Comunque, se la concentrazione di SiO<sub>2</sub> è mantenuta elevata, il carburo di silicio può essere eliminato
:<chem>2SiO2 + SiC -> 3Si + 2CO </chem>
Per raggiungere gradi di purezza superiori necessari ad esempio per realizzare dispositivi elettronici a semiconduttore, è necessario praticare un'ulteriore purificazione ad esempio con il [[Processo Siemens|metodo Siemens]]. Nel 2016 il silicio di grado metallurgico costava circa {{M|1,74|ul=€}}/[[Chilogrammo|kg]]<ref>{{Cita web|url=https://www.statista.com/statistics/301564/us-silicon-price-by-type/ |titolo=Average silicon prices in the United States from 2012 to 2016, by type (in U.S. cents per pound)|lingua=en}}</ref>.
== Purificazione ==
L'uso del silicio nei semiconduttori richiede una purezza più elevata di quella fornita dal silicio di grado metallurgico. Storicamente sono stati usati un numero di metodi diversi per produrre silicio ad alta purezza.
===
[[File:Monokristalines Silizium für die Waferherstellung.jpg|miniatura|upright=0.5|Barra [[silicio monocristallino|monocristallina]] di Silicio]]
Le prime tecniche di purificazione del silicio erano basate sul fatto che quando il silicio viene fuso e risolidificato, l'ultima parte di silicio che solidifica contiene la maggior parte delle impurità. Il primissimo sistema di purificazione, descritto nel [[1919]] e usato su scala limitata per la fabbricazione di componenti dei [[radar]] durante la [[seconda guerra mondiale]], richiedeva la polverizzazione del silicio di grado metallurgico e la sua parziale dissoluzione in acido. Quando veniva polverizzato, il silicio si spezzava in modo che le zone più deboli e ricche di impurità restassero all'esterno del risultante grano di silicio. Come risultato, il silicio ricco di impurità era il primo a disciogliersi quando trattato con l'acido, lasciando un prodotto più puro.
Nella [[Processo a zona flottante|fusione a zona]], il primo metodo di purificazione del silicio ad essere utilizzato su scala industriale, sbarre di silicio di grado metallurgico venivano riscaldate partendo da una delle sue estremità, fino a quando questa iniziava a fondersi. Il riscaldatore quindi veniva lentamente spostato lungo la barra mantenendo una piccola porzione fusa mentre il silicio si raffreddava e risolidificava dietro di essa. Poiché la maggior parte delle impurità tendeva a rimanere nella parte fusa piuttosto che risolidificarsi, alla fine del processo queste si erano spostate nell'ultima parte della barra ad essere fusa. Questa estremità veniva quindi tagliata e gettata, ripetendo il processo se una purezza più elevata era necessaria.
===
Oggigiorno il silicio viene purificato convertendolo in un composto che può essere purificato più facilmente del silicio stesso, e quindi convertito di nuovo in silicio puro. Il [[triclorosilano]] è il composto di silicio più comunemente usato in questo processo, anche se a volte si utilizzano anche il [[tetracloruro di silicio]] e il [[silano]]. Questi composti, liquidi o gassosi, vengono purificati per [[distillazione frazionata]] fino ad ottenere una miscela di composti di solo silicio. Dopodiché questi [[gas]] vengono soffiati sopra a del silicio ad alta temperatura e si decompongono, depositando [[silicio policristallino]] ad alta purezza.
Nel [[processo Siemens]], sbarre di silicio ultrapuro sono esposte al triclorosilano a 1150 °C; il gas di triclorosilano si decompone e deposita dell'altro silicio sulla barra, allargandola secondo la reazione chimica
:<chem>2 HSiCl3 -> Si + 2 HCl + SiCl4</chem>
Il silicio prodotto da questo e da processi simili viene chiamato [[silicio policristallino]]. Il silicio policristallino ha un livello di impurità pari a 1 parte per miliardo o inferiore.
Per un certo periodo, la [[DuPont]] produsse silicio ultrapuro facendo reagire il tetracloruro di silicio con vapori di [[zinco]] ad alta purezza a 950 °C, producendo silicio secondo la formula
:<chem> SiCl4 + 2 Zn -> Si + 2 ZnCl2</chem>
Questa tecnica era afflitta da problemi pratici (come il [[cloruro di zinco]], un sottoprodotto, che si solidificava bloccando le linee) e venne abbandonata a favore del [[processo Siemens]].
== Cristallizzazione ==
Il [[processo Czochralski]] viene usato per creare [[silicio monocristallino|cristalli singoli di silicio]] di alta purezza. Il sistema isometrico è sinonimo di sistema cubico.
Esistono sette possibili sistemi cristallini, classificati in base alla
simmetria del reticolo:
Reticolo Simmetria
1) triclino -1
2) monoclino 2/m
3) ortorombico mmm
4) tetragonale 4/mmm
5) trigonale -3m
6) esagonale 6/mmm
7) cubico m-3m
La simmetria è data con il simbolo di Hermann-Mauguin. il simbolo -n (es. -1, -3) indica un asse di rotoinversione (-1 è il centro di inversione). Da notare che è possibile "centrare" in vario modo alcuni reticoli (ret. a facce centrate, a corpo centrato, a base centrata) in modo da ottenere, in totale, 14 reticoli (di Bravais). Per il cubico, la combinazione delle simmetrie (m: riflessione rispetto ad un piano parallelo a (100); -3: rotazione di 120°, con inversione, attorno all'asse [111]; m: riflessione rispetto ad un piano parallelo a (110)) impone una metrica di tipo "G=aI" dove "a" è la costante di cella e "I" la matrice identità. In pratica, poiché gli elementi di G sono i prodotti scalari dei vettori base del reticolo (g11 = a^2...), G=aI corrisponde a un reticolo cubico di "lato" a.
È da notare che, dato un reticolo, è sempre possibile definire celle elementari di varia forma e volume. Ciò che resta invariante è la simmetria del reticolo.
== Applicazioni ==
Il silicio è un [[semiconduttore]] intrinseco (o puro) e può essere [[drogaggio|drogato]] con [[arsenico]], [[fosforo]], [[Gallio (elemento chimico)|gallio]] o [[boro]] per renderlo più conduttivo e utilizzarlo in [[transistor]], [[Modulo fotovoltaico|pannelli solari]] o celle solari, e altre apparecchiature a [[semiconduttore|semiconduttori]], che sono utilizzate in elettronica e altre applicazioni ad alta tecnologia. Esistono due tipi di drogaggio del silicio che permettono di dare un eccesso di elettroni alla banda di conduzione (silicio di tipo n) o lacune di elettroni alla banda di valenza (silicio di tipo p).
Il silicio è inoltre un importante costituente di alcuni tipi di [[acciaio]]; il suo limite di concentrazione è del 5%, in quanto oltre si ha un notevole abbassamento della [[resilienza (ingegneria)|resilienza]] a causa del suo potenziale di accrescimento della grana cristallina. Rende inoltre possibile far separare grafite negli acciai anche già a partire da concentrazioni di [[carbonio]] maggiori di 0,50%. Si segnala la sua presenza (1-2%) negli acciai per [[molla|molle]], dove accresce il limite elastico, avvicinandolo a quello di rottura, e favorisce la [[tempra]]bilità.
<gallery>
File:2N3906 Transistors.png|Transistor al silicio
File:Monocrystalline solar panel.png|Pannelli fotovoltaici in silicio monocristallino
File:Non Oriented Electrical Silicon Steel.png|Struttura al microscopio dell'acciaio al silicio
</gallery>
=== Applicazioni dei composti del silicio ===
* Il [[Silice|diossido di silicio]] (o silice) in forma di [[sabbia]] e argilla è un importante ingrediente del [[cemento]] e dei mattoni.
* La silice della sabbia è un componente principale del [[vetro]].
* Silice e silicati sono la base del [[materiale refrattario]] usato nella coibentazione per le produzioni ad alte temperature, e i silicati sono impiegati nella fabbricazione di smalti e terraglie.
* Il [[carburo di silicio]], chiamato anche carborundum, è uno dei più importanti [[abrasivo|abrasivi]].
* I [[siliconi]] sono composti flessibili contenenti legami silicio-[[ossigeno]] o silicio-[[carbonio]]; sono ampiamente usati in forma di [[gel]] per gomme, collanti, [[protesi mammarie]], [[Lente a contatto|lenti a contatto]] e altro.
* Il [[silicio amorfo idrogenato]] si è mostrato promettente per la produzione di [[cella fotovoltaica|celle solari]] e apparati elettronici a basso costo.
== Precauzioni ==
Una grave malattia dei polmoni chiamata [[silicosi]] è molto frequente tra i minatori, i tagliatori di pietre e altri lavoratori che sono impegnati in lavori dove polvere di silicati viene inalata in grandi quantità.
== La ''Silicon Valley'' ==
Poiché il silicio è un importante elemento semiconduttore, il principale di tutta l'industria [[elettronica]], la regione di [[Silicon Valley]] in [[California]], nota per le numerose aziende di informatica ed elettronica, prende il suo nome da questo elemento (''silicon'' in inglese).
== Silicio e silicone nelle traduzioni dall'inglese ==
Spesso i traduttori traducono la parola inglese ''silicon'' (che significa appunto silicio) con "[[Siliconi|silicone]]", a causa della somiglianza dei due vocaboli. Mentre la traduzione di silicio è ''silicon'' ({{IPA|/ˈsɪlɪkən/}}), quella di silicone è ''silicone'' ({{IPA|/ˈsɪlɪkəʊn/}}).
Capita quindi spesso di trovare diciture come "chip di silicone" che derivano da questa errata traduzione. Nell'episodio ''Il mostro dell'oscurità'' del telefilm ''[[Star Trek]]'' si parla diffusamente di una specie vivente a base silicone al posto dell'originaria forma di vita a base silicio<ref>{{Cita web|url=http://www.hypertrek.org/index.php/tos26?&ndx=324|titolo=The Devil in the Dark|lingua=en|urlmorto=sì}}</ref>. Nel film ''[[Alien]]'' del 1979, l'androide Ash dice a Ripley che la creatura "ha la strana abitudine di disfarsi delle sue cellule e rimpiazzarle con silicone polarizzato". Nel film ''[[Wargames - Giochi di guerra]]'' del 1983 con [[Matthew Broderick]], diretto da John Badham, in una conversazione un generale statunitense dice, secondo l'errata traduzione, "diodo al silicone" per definire un computer.
Nel film ''[[007 - Bersaglio mobile]]'' un microchip al silicio viene identificato come microchip al silicone rivelando una scarsa attenzione della traduzione dall'inglese.
Anche in un episodio dei ''[[I Simpson|Simpson]]'', il dottor Hibbert chiede a Homer se gli alieni che egli ha visto siano "a base di carbone oppure di silicone"; in questo caso l'errore è doppio: anche "''carbon''" viene tradotto erroneamente (avrebbe dovuto essere "carbonio", dato che carbone in inglese è "''coal''").
''Silicon'' è tradotto in "silicone" anche nel romanzo ''[[Artemis - La prima città sulla Luna|Artemis - La prima città sulla luna]]'' di [[Andy Weir]] del 2017.<ref>{{cita libro|titolo=Artemis - La prima città sulla Luna|traduttore=Marta Lanfranco|autore=[[Andy Weir]]|editore=Newton Compton Editori|anno=2017|ISBN=978-88-227-1021-5|città=Roma}}</ref>
== Il silicio nella fantascienza ==
Un tema che ricorre nel filone dell'arte di fantascienza è l'ipotesi dell'esistenza di forme di vita basate sul silicio invece che sul carbonio. Probabilmente il tema è da attribuirsi alla vicinanza dei due elementi nella tavola periodica e a discussioni filosofiche che si interrogano sul fatto che i computer e i robot (i cui microprocessori sono costruiti in silicio) possano essere pensati come delle particolari "forme di vita".
L'espediente della creatura basata sul silicio è spesso utilizzato per proporre il tema dell'alieno come "qualcosa che non può essere compreso", qualcosa di alternativo e incompatibile, talmente diverso da essere addirittura basato su elementi chimici differenti. Le serie manga ''[[Blame!]]'' e la ottava parte de ''[[Le bizzarre avventure di JoJo]]'' (''[[JoJolion]]'') ad esempio sviluppano notevolmente il tema facendo degli esseri a base di silicio alcuni tra gli antagonisti principali con capacità fisiche estremamente più sviluppate di quelle di un comune essere umano, forse ad ipotizzare la superiorità dell'elemento, rispetto al carbonio, nel generare forme di vita resistenti.
== Note ==
<references />
== Voci correlate ==
* [[Silicio nativo]]
* [[
* [[
* [[
* [[
== Altri progetti ==
{{interprogetto|wikt=silicio|wikt_etichetta=silicio|preposizione=sul}}
== Collegamenti esterni ==
* {{Collegamenti esterni}}
{{Elementi chimici}}
{{Controllo di autorità}}
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