Proprietà chimiche del silicio metallico (metallo di silicio):
Panoramica della reattività:
Relativamente non reattivo a temperatura ambiente a causa di uno strato di ossido di superficie sottile (SIO₂).
Reagisce vigorosamente a temperature elevate o in condizioni specifiche.
Reazioni con ossigeno:
High-Temperature Oxidation (>900 gradi):
Si+O2 → SiO2SI+O2 → SIO2
Forma il biossido di silicio (silice), uno strato protettivo che rallenta ulteriore ossidazione.
Combustazione nell'ossigeno puro:Produce calore e luce intensi.
Reazioni con alogeni:
Cloro (cl₂):
Si +2 Cl2 → Sicl4Si +2 Cl2 → Sicl4
Il tetracloruro di silicio (un liquido volatile) si forma a ~ 300 gradi.
Fluoro (F₂):Reagisce esplosivo a temperatura ambiente:
Si +2 f2 → Sif4si +2 f2 → Sif4
Resistenza agli acidi:
Inerte alla maggior parte degli acidi:Non reagisce con HCl, H₂So₄ o HNO₃ a temperatura ambiente.
Acido idrofluorico (HF):
Si +6 Hf → H2sif 6+2 H2 ↑ Si +6 Hf → H2 Sif6 +2 H2 ↑
Dissolve il silicio, formando acido esafluorosilico e gas idrogeno.
Reazioni alcali:
Basi forti (ad es. NaOH):
Si +2 NaOH+H2O → Na2Sio 3+2 H2 ↑ Si +2 NaOH+H2 o → Na2 SiO3 +2 H2 ↑
Produce silicato di sodio (vetro d'acqua) e idrogeno.
Reazioni con i metalli:
Formazione in lega:Reagisce con metalli fusi (EG, alluminio, ferro) per formare silicidi (EG, FESI, ALSI).
Agente riducente:Utilizzato per ridurre gli ossidi metallici nella metallurgia (ad es. Produzione di magnesio).
Reazioni ad alta temperatura:
Con carbonio:
Si+C→>1700°CSiCSi+C>1700 gradi SIC
Forma carburo di silicio (una ceramica con estrema durezza).
Con azoto:
3Si+2N2→>1300°CSi3N43Si+2N2>1300 gradi Si3 N4
Forma nitruro di silicio (usato in ceramiche ad alta resistenza).
Formazione di idruro:
Reagisce con l'idrogeno ad alte temperature per formare silani (EG, Sih₄, monosilano):
Si +2 H2 → Sih4Si +2 H2 → Sih4
I silani sono pirofori (accentuati spontaneamente nell'aria).
Comportamento elettrochimico:
Funge da semiconduttore nei sistemi elettrochimici.
L'anodizzazione forma silicio poroso (usato in sensori e optoelettronici).
Reattività dipendente dalla purezza:
Silicio di livello metallurgico (~ 98% di purezza):Contiene impurità (Fe, Al, CA) che catalizzano le reazioni.
Electronic-Grade Silicon (>99,99% di purezza):Maggiore stabilità chimica dovuta a impurità minime.
Applicazioni chiave collegate a proprietà chimiche:
Industria dei semiconduttori:La reattività controllata da silicio ultra-pure consente il doping (ad es. Con boro o fosforo).
Produzione di silicone:Reagisce con il metil cloruro per formare clorosilani, precursori per siliconi.
Celle solari:La passione di superficie (strato Sio₂) migliora l'efficienza.
Leghe:Migliora la resistenza e la resistenza alla corrosione in alluminio e acciaio.
