Il silicio, l’elemento fondante della società moderna

Ci sono alcuni materiali o sostanze che vengono considerate architrave del nostro mondo moderno. Il pensiero va sicuramente al ferro (da cui si produce l’acciaio) e al petrolio, da cui si possono produrre talmente tante cose da valergli il soprannome di oro nero.

Un altro materiale che ha un’importanza fondamentale nel nostro mondo è il silicio. Infatti, questo serve nei semiconduttori, nel cemento, nel vetro e in tantissimi altri settori. Tanto che l’era in cui viviamo viene anche chiamata “Silicon age” per fare un parallelismo con le età della pietra, del bronzo e del ferro preistoriche.

La produzione del silicio

Il silicio forma la gran parte della crosta terrestre. Infatti, la stragrande maggioranza degli elementi nella crosta terrestre è composta da silicati, cioè da composti di ossigeno e silicio. Questi due elementi sono i più abbondanti per percentuale in massa sulla terra. La gran parte delle rocce contiene silicio infatti, ma non è presente nella crosta terrestre in forma pura o elementare.

Di conseguenza, per poterlo utilizzare nei manufatti bisogna trasformarlo in silicio elementare. Questo processo viene effettuato per via chimica.

Infatti, si brucia in fornaci elettriche la silice, che deve essere molto pura (non deve contenere altri elementi o sostanze). La silice ad alta temperatura reagisce con gli elettrodi del forno elettrico e questo permette di ridurre la silice a silicio e il carbonio a due atomi di monossido di carbonio. Il silicio ottenuto per mezzo di questo processo si chiama Silicio Metallurgico.

 

 

Questo tipo di silicio ha molte applicazione, ma non va bene quando lo si deve utilizzare per la produzione di componenti elettroniche come i transistor. Questo perché quello “commercialmente puro” o metallurgico, è puro al 98%. Di conseguenza, il 98% della massa è costituita da silicio, ma un 2% di altri elementi sono presenti.

Per la produzione di elettronica di precisione ci vuole silicio più puro, di conseguenza bisogna passare da un processo di ulteriore purificazione. Per purificarlo si possono utilizzare processi fisici, in cui si sfrutta il fatto che la solidificazione del silicio concentra le impurità nella parte fusa. Oppure si possono usare metodi chimici, in cui si sfruttano reazioni chimiche di vario tipo.

Gli usi

Gli usi del silicio si possono distinguere in due tipi, quelli in cui serve puro o elementare, e quelli in cui si usa come composto.

La sabbia composta dai silicati, la maggiore di cui è silice, è una delle più importanti e più sfruttate sabbie nel mondo. Infatti, da queste si possono preparare dal cemento, ai mattoni, al vetro.

La possibilità di sfruttare la silice non si ferma a queste già nominate. Infatti, si può sfruttare la silice anche negli isolanti, maggiormente negli isolanti per le alte temperature, in vista della sua alta temperatura di fusione.

Un altro uso dei composti di questo materiale è il silicone. Come si può evincere dal nome, questo materiale è una catena polimerica a base di silicio e carbonio, con l’aggiunta di ossigeno in alcuni casi.

 

 

Il silicio puro ha altri usi. Uno degli usi maggiori è sicuramente nel mondo dei componenti elettronici. Tra questi forse i più importanti sono i MOSFET, un particolare tipo di transistor (come dice il nome, Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor).

Non sono solo a base di silicio, ma questo è l’elemento più comune dei semiconduttori.

Un altro suo uso molto noto è quello delle celle solari, gli elementi costitutivi dei pannelli fotovoltaici.

Un uso molto distante da quello elettronico di questo semimetallo è come elemento alligante dell’acciaio. Infatti, il silicio può essere usato (fino a una concentrazione del 5%) per aumentare la temprabilità dell’acciaio.