SILICIUM

Le silicium (symbole Si, numéro atomique 14) ne se trouve pas à l'état natif, mais constitue, sous forme de silice et de silicates, l'élément le plus abondant (environ 28 p. 100), après l'oxygène, à la surface du globe (cf. silicates, silice). Son nom vient du latin silex : caillou. Antoine-Laurent Lavoisier avait soupçonné son existence en 1787, mais ce n'est qu'en 1823 que Jöns Jacob Berzelius l'isola dans un état de pureté suffisant pour pouvoir en aborder l'étude.

Le silicium cristallisé a un aspect métallique ; en raison de sa dureté, il polit le verre, mais il est poli par l'émeri. Sa densité est de 2,33 à 25 0C ; il fond à 1 410 0C et bout à 2 680 0C. On l'utilise de plus en plus pour l'obtention de semiconducteurs. En métallurgie, c'est un désoxydant des aciers et un élément d'alliages (fontes, aciers et alliages légers).

En raison des analogies des éléments silicium et carbone (C), on a très tôt (dès le xixe siècle et surtout au début du xxe siècle) songé à bâtir une chimie organique du silicium (chimie organosilicique). En fait, le silicium, plus volumineux et plus électropositif que le carbone, a donné naissance à une chimie organique spécifique, où son affinité pour l'oxygène tient une place prépondérante.

Le corps simple silicium

Compte tenu de la réactivité du silicium avec l'oxygène et de la grande stabilité des oxydes formés, on ne le trouve pas à l'état de corps simple dans la nature. Il est obtenu à partir de la silice, par réduction au four à arc utilisant des électrodes de graphite, généralement selon un procédé en continu et à des températures variant entre 1 600 et 1 800 0C. Il est récupéré par coulée. Une variante de ce procédé travaillant à plus basse température fait appel à l'aluminothermie. On peut estimer entre 500 000 et 1 million de tonnes la production mondiale annuelle de silicium. Selon ses applications, on distingue divers degrés de pureté et de mi [...]

1 2 3 4 5

pour nos abonnés,
l’article se compose de 9 pages


Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis



Écrit par :

  • : directeur de recherche au C.N.R.S., directeur du laboratoire de chimie organique et organométallique de l'université Bordeaux-I
  • : docteur ès sciences, professeur de chimie à l'université de Bordeaux-I, membre de l'Institut

Classification


Autres références

«  SILICIUM  » est également traité dans :

ACIER - Technologie

  • Écrit par 
  • Louis COLOMBIER, 
  • Gérard FESSIER, 
  • Guy HENRY, 
  • Joëlle PONTET
  •  • 14 170 mots
  •  • 13 médias

Dans le chapitre « Aciers alliés »  : […] Le silicium se rencontre dans tous les aciers, avec de faibles teneurs, de l'ordre de 0,2 à 0,5 p. 100 : il est alors utilisé comme désoxydant. Il intervient parfois comme élément d'alliage avec de plus fortes teneurs, soit pour améliorer la limite élastique, soit pour accroître la résistance à l'oxydation, soit encore dans des […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/acier-technologie/#i_3345

CIRCUITS INTÉGRÉS

  • Écrit par 
  • Frédéric PÉTROT, 
  • Franck WAJSBÜRT
  •  • 8 972 mots
  •  • 20 médias

Dans le chapitre « Le substrat »  : […] Le substrat des circuits intégrés CMOS – c'est-à-dire la base sur laquelle ils sont construits – est en silicium. Cet élément est abondant à la surface de la Terre sous forme de sable (silice et silicates). Pour pouvoir être utilisable dans ce secteur de l'industrie, il doit être parfaitement purifié et mis sous forme de galette monocristalline. […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/circuits-integres/#i_3345

CIRCUITS INTÉGRÉS - (repères chronologiques)

  • Écrit par 
  • Pierre MOUNIER-KUHN
  •  • 537 mots

1954 Premiers transistors au silicium. Moins rapide en fréquence que le germanium et plus difficile à travailler, le silicium présente cependant l'avantage d'être moins cher et plus résistant à la chaleur, donc plus fiable […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/circuits-integres-reperes-chronologiques/#i_3345

CRISTAUX - Synthèse des cristaux

  • Écrit par 
  • Yves GAUTIER
  •  • 6 271 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Les semiconducteurs »  : […] Le germanium et, surtout, le silicium sont les principaux semiconducteurs de synthèse. En 2000, la production mondiale de silicium avoisinait les 6 000 tonnes ; chiffre significatif qui fait parfois appeler notre époque, depuis l'utilisation de cet élément comme diode dans les postes à galène jusqu'aux applications actuelles, « âge du silicium […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/cristaux-synthese-des-cristaux/#i_3345

ÉLECTRONIQUE INDUSTRIE

  • Écrit par 
  • Michel-Henri CARPENTIER
  •  • 14 323 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre «  Les composants »  : […] utilise des rétines d'éléments semiconducteurs dans les dispositifs de prise de vue déjà évoqués, on ne regroupe le plus souvent sous le terme d'industrie des semiconducteurs que ce qui touche aux diodes, transistors et circuits intégrés en silicium d'une part, et ce qui touche aux mêmes éléments en composés III-V d'autre part […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/industrie-electronique/#i_3345

GÉOCHIMIE

  • Écrit par 
  • Marie-Laure PONS
  •  • 2 062 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Les croûtes »  : […] L'écorce terrestre est majoritairement constituée de roches silicatées (c'est-à-dire comportant du silicium et de l'oxygène) qui définissent deux types de croûte. La croûte océanique est principalement composée de basaltes et de gabbros, riches en fer et en magnésium. Cet assemblage chimique est dit « basique […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/geochimie/#i_3345

GERMANIUM

  • Écrit par 
  • Universalis
  •  • 335 mots

De Germania, Allemagne […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/germanium/#i_3345

MAGNÉSIUM

  • Écrit par 
  • Maurice HARDOUIN, 
  • Michel SCHEIDECKER
  •  • 4 265 mots
  •  • 10 médias

Dans le chapitre « Réduction thermique »  : […] De nombreux procédés ont été imaginés et parfois mis en œuvre. Ceux qui font intervenir le carbone, l'aluminium, le carbure de calcium ont tous été abandonnés pour des raisons de sécurité ou d'économie. Seul, actuellement, le silicium est utilisé industriellement dans deux procédés […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/magnesium/#i_3345

MATIÈRE (physique) - État solide

  • Écrit par 
  • Daniel CALÉCKI
  •  • 8 606 mots
  •  • 13 médias

Dans le chapitre « Les solides covalents »  : […] Examinons des atomes plus complexes, tels ceux de carbone, de silicium ou de germanium. Ils possèdent tous une couche de valence qui contient quatre électrons et qui peut en accueillir quatre autres pour être saturée. Un atome (0) va partager chacun de ses quatre électrons avec quatre atomes […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etat-solide/#i_3345

MICROÉLECTRONIQUE

  • Écrit par 
  • Claude WEISBUCH
  •  • 13 681 mots
  •  • 23 médias

Dans le chapitre « La fabrication des circuits intégrés »  : […] et dont la reproductibilité fait l'objet d'efforts incessants. L'idée est de fabriquer en une seule opération technologique tous les éléments de même nature sur la puce, en fait sur toute une plaquette de silicium (disque de diamètre normalisé de 8 ou 12 pouces, soit 20 ou 30 cm, qui sera découpé ultérieurement en plus de 100 puces), voire pour […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/microelectronique/#i_3345

MICROSYSTÈMES, technologie

  • Écrit par 
  • Daniel HAUDEN
  •  • 3 753 mots
  •  • 11 médias

Dans le chapitre « Augmentation du couple mécanique et de la puissance dans les micromécanismes »  : […] le circuit intégré (above integrated circuit, technologie « au-dessus du circuit intégré »). Ainsi, par exemple, des couches minces piézo-électriques sont déposées sur le silicium afin de réaliser un micromoteur piézo-électrique à ultrasons, le rotor étant entraîné par frottement sur le stator déformé continûment par une onde […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/microsystemes-technologie/#i_3345

NANOTECHNOLOGIES

  • Écrit par 
  • Claude WEISBUCH
  •  • 6 261 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « La miniaturisation du microprocesseur »  : […] Un microprocesseur, cœur de l'ordinateur, est constitué d'un ensemble de circuits électroniques comprenant des transistors, des résistances et des condensateurs. Tous ces éléments sont fabriqués sur un support en matériau semiconducteur, la puce de silicium (ayant typiquement un centimètre de côté), et constituent un circuit « intégré […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nanotechnologies/#i_3345

NUTRITION

  • Écrit par 
  • René HELLER, 
  • Raymond JACQUOT, 
  • Alexis MOYSE, 
  • Marc PASCAUD
  •  • 13 671 mots
  •  • 17 médias

Dans le chapitre « Les métalloïdes »  : […] Le silicium, par contre, n'est indispensable que pour certaines plantes, chez lesquelles il joue un rôle spécial : sous forme de silice, il assure la minéralisation des membranes qui concourent à la rigidité de la tige (Graminées, prêle) ; c'est également lui qui rend coupantes […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nutrition/#i_3345

OLIGOÉLÉMENTS

  • Écrit par 
  • Jean LAVOLLAY
  •  • 3 577 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Notion d'oligoélément »  : […] C, H, O, N, P, S, K, Na, Ca, Mg, Cl) dix-huit métalloïdes et métaux étaient trouvés d'une manière constante en petites proportions : fluor, brome, iode, bore, arsenic, silicium, fer, zinc, cuivre, nickel, cobalt, manganèse, aluminium, plomb, étain, molybdène, […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/oligoelements/#i_3345

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Détecteurs de particules

  • Écrit par 
  • Pierre BAREYRE, 
  • Jean-Pierre BATON, 
  • Georges CHARPAK, 
  • Monique NEVEU, 
  • Bernard PIRE
  •  • 10 946 mots
  •  • 14 médias

Dans le chapitre « Détecteurs semi-conducteurs »  : […] C'est le silicium et le germanium qui sont les deux éléments essentiels de ces détecteurs. La figure 8 montre la structure typique d'un détecteur à germanium. Celui-ci a un numéro atomique Z = 32 et une densité de 5,33 g/cm3, contre Z = 14 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-detecteurs-de-particules/#i_3345

PÉROVSKITES

  • Écrit par 
  • Yves GAUTIER, 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 775 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Le fort rendement des cellules photovoltaïques à pérovskite »  : […] de procéder à une intégration monolithique d’une couche de pérovskite sur une cellule en silicium afin de profiter de la complémentarité des deux techniques puisque les pérovskites absorbent mieux les radiations bleues et le silicium la partie rouge et infrarouge du spectre solaire […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/perovskites/#i_3345

PHOTOVOLTAÏQUE

  • Écrit par 
  • Jean-Claude MULLER
  •  • 13 220 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre «  Cellule photovoltaïque à base de silicium »  : […] Nous considérerons successivement le silicium en fonction de son état cristallographique en allant de la forme la plus ordonnée (monocristalline) jusqu'à l'état le moins structuré, c'est-à-dire amorphe […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/photovoltaique/#i_3345

PREMIERS BREVETS DE CIRCUITS INTÉGRÉS

  • Écrit par 
  • Pierre MOUNIER-KUHN
  •  • 289 mots

À partir du milieu des années 1950, les semiconducteurs (diodes et transistors) sont venus progressivement remplacer les tubes électroniques. De plus faible dimension, ils sont très supérieurs en termes de rendement énergétique, de longévité, de fiabilité (problème crucial dans un ordinateur) et aussi de potentiel économique, puisque l' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/premiers-brevets-de-circuits-integres/#i_3345

PUCES À ADN ET LABORATOIRES SUR PUCE

  • Écrit par 
  • Michel BELLIS, 
  • Claude VAUCHIER
  •  • 2 262 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Fabrication des biopuces »  : […] matériaux très divers, choisis en fonction des caractéristiques recherchées. Le silicium, recouvert éventuellement d'une couche d'or, est coûteux mais permet la conception de puces « intelligentes » qui incorporent en leur sein un mécanisme de contrôle de la réaction d'hybridation et de la détection du signal. Le […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/puces-a-adn-et-laboratoires-sur-puce/#i_3345

SEMI-CONDUCTEURS

  • Écrit par 
  • Julien BOK
  •  • 4 775 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre « Technologie »  : […] Le succès industriel des dispositifs à semi-conducteurs est dû en grande partie aux technologies avancées qui ont été mises au point pour leur élaboration. On décrira ici la technologie du silicium, semi-conducteur de loin le plus utilisé (cf. microélectonique […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/semiconducteurs/#i_3345

SIDÉRURGIE

  • Écrit par 
  • Jean DUFLOT
  •  • 18 159 mots
  •  • 20 médias

Dans le chapitre « Désoxydation »  : […] Le silicium est un désoxydant plus énergique que le manganèse. En présence de silice solide, le système Si-Mn-O-Fe est monovariant à température constante. Le silicium permet des désoxydations ménagées et assez poussées : à 1 550 0C, pour une concentration en silicium de 0,3 p. 100, la concentration en oxygène de la fonte est […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/siderurgie/#i_3345

SILICATES

  • Écrit par 
  • Jean WYART
  •  • 8 507 mots
  •  • 22 médias

Dans le chapitre « Rôle géochimique »  : […] à l'analyse chimique. L'oxygène prédomine largement avec 46,60 p. 100 ; puis vient le silicium avec 27,72 p. 100. Ces deux éléments interviennent donc pour les trois quarts de la masse de la lithosphère. Les six autres éléments chimiques sont l'aluminium avec 8,13 p. 100, le fer 5,00 p. 100, le calcium 3,63 p. 100, le sodium 2,83 p. 100, le […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/silicates/#i_3345

SILICE

  • Écrit par 
  • Maurice LELUBRE, 
  • Jean WYART
  •  • 5 733 mots
  •  • 9 médias

Le dioxyde de silicium ou silice occupe, parmi les oxydes, une place exceptionnelle ; en effet, par ses propriétés cristallochimiques, par ses modes de genèse, par son importance pétrographique, il s'apparente étroitement aux silicates. Dans la quasi-totalité de ses formes, il apparaît comme le modèle le plus simple des […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/silice/#i_3345

SOLEIL

  • Écrit par 
  • Pierre LANTOS
  •  • 5 474 mots
  •  • 12 médias

Dans le chapitre « Transition chromosphère-couronne »  : […] pour une longueur d'onde de 1,5 m. De même, les raies ultraviolettes qui proviennent, près de la chromosphère, d'éléments peu ionisés, tel le silicium une fois ionisé (Si II), sont, près de la couronne, des raies d'atomes très ionisés, tel le silicium neuf fois ionisé (Si X), les différents états intermédiaires étant successivement présents […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/soleil/#i_3345

TÉLÉVISION - Télévision analogique terrestre

  • Écrit par 
  • Louis GOUSSOT, 
  • Stéphane LACHARNAY, 
  • Dominique NASSE
  •  • 7 950 mots
  •  • 10 médias

Dans le chapitre « Les senseurs solides »  : […] Les senseurs, ou capteurs, d'image solides reposent sur l'utilisation d'une cible de silicium monolithique divisée en points d'image séparés (pixels). Ces points peuvent être des photodiodes ou, le plus souvent, des capacités MOS (metal oxide semiconductor) constituées d'un substrat de silicium P et d'une […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/television-television-analogique-terrestre/#i_3345

TERRE (ORIGINE MÉTÉORITIQUE DE LA)

  • Écrit par 
  • Caroline FITOUSSI
  •  • 606 mots

Le silicium (Si) possède trois isotopes stables de masse 28, 29, et 30. La mesure de la composition isotopique en silicium a été rendue possible au cours des dix dernières années grâce aux progrès de la spectrométrie de masse à très haute résolution. La composition isotopique du silicium des roches silicatées de la Terre s' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/origine-meteoritique-de-la-terre/#i_3345

VERRE

  • Écrit par 
  • Pierre PIGANIOL, 
  • Micheline PROD'HOMME, 
  • Aniuta WINTER
  •  • 12 531 mots
  •  • 7 médias

Dans le chapitre « Structure »  : […] La structure chimique de la silice pure obéit à une loi simple : chaque atome de silicium est lié à quatre atomes d'oxygène, et chaque atome d'oxygène est lié à deux atomes de silicium. Les distances entre deux atomes liés sont bien définies : la longueur de la liaison Si−O est de 0,162 nm. Ni les atomes de silicium, ni ceux d'oxygène ne sont liés […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/verre/#i_3345

Voir aussi

Pour citer l’article

Jacques DUNOGUÈS, Michel POUCHARD, « SILICIUM », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 14 août 2018. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/silicium/