produzione di energia elettrica con sistemi a celle ... - Il Saturatore

cenni introduttivi
Il silicio è un metalloide grigio scuro, brillante, duro (durezza Mohs: 7) e fragile con
struttura reticolare cristallina simile al diamante (distanza Si-Si: 0,235 nm).
Il silicio bruno in polvere è anch’esso cristallino, ma la grandezza delle particelle è
ridotta e il reticolo mostra molti difetti. La massa atomica rel. è 28,086; esistono 3
isotopi stabili: 28 Si, 29 Si e 30 Si.
I tempi di dimezzamento degli isotopi instabili del Si si trovano tra 218 ms ( 25 Si) e 280
del ( 32 Si). Il silicio è un semiconduttore; la conduttività elettrica aumenta con la
temperatura. Quantità minime di impurezze (per es. drogaggio con B) aumentano la
conduttività di vari ordini di grandezza. Il coefficiente di dilatazione è relativamente
piccolo, nella solidificazione il Si si espande. L’elemento è trasparente alla radiazione
infrarossa. La configurazione elettronica è [Ne](3s)2(3p)2, i numeri di ossidazione sono
+4 e raramente +2.
A causa della capacità di formare legami pπ e dπ, non possibili per il C, si può
raggiungere il numero di coordinazione 6. Si formano catene e anelli; a causa della
ridotta energia di legame Si-Si questa tendenza non è così marcata come per il carbonio.
Il silicio è insolubile in acqua e acidi. E’ però solubile in un miscuglio di acido fluoridrico
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e acido nitrico con la formazione di un complesso SiF6 . Le basi calde sciolgono il silicio
nello stesso modo dell’alluminio fuso. Il silicio è un elemento inerte, poiché forma in
superficie uno strato di biossido di silicio passivo. A causa della maggiore superficie il
silicio bruno è più reattivo. All’aria il silicio brucia solo oltre 1000 °C:
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Si+02 Si02 ∆H=-912 kJ
Il silicio reagisce anche con N, S e C solo se riscaldato. La reazione con gli alogeni, al
contrario, avviene già a temperatura ambiente; la reazione con il fluoro è violenta:
Si+2F2SiF4 ∆H =-1620 kJ
Con i metalli il silicio forma composti intermetallici, siliciuri:
CaSi, CaSi2, Ca2Si.
Il silicio non è tossico; come oligoelemento compare in tutti gli organismi viventi.
L’uomo elimina ogni giorno circa 10 mg di composti di silicio. Il biossido di silicio in
polvere è pericoloso, poiché si deposita nei polmoni (silicosi, pneumoconiosi).
La sua determinazione si effettua spettroscopicamente sulle linee 251,6 nm e 288,2 nm,
mentre la determinazione qualitativa come SiO 2 si esegue con la prova della goccia
d’acqua.
La sostanza viene riscaldata in un crogiolo di piombo con un po’ di fluoruro d’ammonio
e acido solforico concentrato; si forma SiF 4. Se si espone al gas una goccia d’acqua
pendente da una bacchetta di vetro scuro, essa si riveste di acido silicico, prodotto d’idrolisi
del SiF 4.
La determinazione quantitativa del Si è difficile. Il silicio è l’elemento più frequente sulla
Terra dopo l’ossigeno. La percentuale in peso di Si sulla superficie terrestre ammonta a
27,5%. Si non compare mai in forma elementare, si presenta esclusivamente in composti
inorganici. Quasi tutto il silicio si trova come costituente delle rocce. Anche gli
Walter Morgano Tesi di Dottorato di Ricerca