Mon cher Carbone,

Comment vas-tu, cher petit frère? Tu ne peux pas savoir à quel point j’ai été heureux de recevoir ta lettre dans laquelle tu me demandais s’il était possible que tu me rendes visite dans une poignée de semaines. Eh bien, j’accepte! Car, mine de rien, cela fait maintenant pas mal de temps que l’on ne s’est plus vus. Une telle visite de ta part nous permettrait d’avoir un véritable moment de complicité entre frères, de nous remémorer des moments inoubliables… Ah, j’en rêve déjà…

Tu te souviens, par exemple, du moment où les chimistes humains nous ont découvert? Moi, je ne l’ai pas oublié ce moment! C’était en 1823, lorsque le chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius m’a, pour la première fois, isolé de mes composants. En effet, jusqu’à lors, les humains ne me connaissaient que sous forme de silice, ou dioxyde de silicium, de formule SiO₂, un composé très abondant dans les minéraux. Cependant, quelques années plus tôt, en 1787, le célèbre chimiste français Antoine Laurent de Lavoisier avait déjà soupçonné mon existence. Puis, par la suite, Henry Sainte-Claire Deville réussit à m’obtenir sous ma forme cristalline, en 1854. Ou encore, sais-tu comment les humains nous ont trouvé un nom? Pour ma part, mon nom dérive du latin silex, qui signifie caillou ou… silex.

Mais, je m’égare! Si je t’écris cette lettre, c’est surtout pour te parler un peu de moi, de mon apparence, de mes propriétés, de là où tu peux me trouver. En effet, nous ne nous sommes plus vus depuis longtemps, et tu risques de ne plus me reconnaître. Voici donc une petite description de mon apparence. Comme tu le sais, je suis l’élément chimique de symbole Si, et portant le numéro 14. J’ai donc 14 protons dans mon noyau et 14 électrons dans mon nuage électronique, qui a d’ailleurs pour configuration électronique (K)2 (L)8 (M)4. Je fais partie de la troisième période du tableau des éléments de Mendeleïev. Ma masse atomique est de 28,0855 u, et mon rayon atomique est de 111 pm. Je suis un semi-conducteur, c'est-à-dire que je me comporte tantôt comme un conducteur, tantôt comme un isolant, en fonction de la tension électrique à laquelle je suis soumis. Cette caractéristique a d’ailleurs été bien utile aux humains pour la fabrication de leurs circuits intégrés et autres transistors. Moi, je suis l’atome de Silicium 28, mais j’ai plusieurs frères jumeaux. Deux d’entre eux sont parfaitement naturels: Silicium-29 et Silicium-30. Mais, ne t’en fais pas, tu as de fortes chances de me trouver du premier coup, car, moi, ²⁸Si, je suis présent naturellement à 92,23 % par rapport aux deux autres, ²⁹Si, qui est présent à 4,68 %, et ³⁰Si, présent à 3,09 % seulement. J’ai également 6 autres frères jumeaux, mais tu ne risques pas de tomber sur eux, puisqu’ils ont été créés par les humains, et ne se trouvent donc que dans leurs accélérateurs de particules. De plus, ils sont radioactifs, il vaut donc mieux que tu ne les rencontres pas! Ces frères non naturels sont ²⁶Si, ²⁷Si, ³¹Si, ³²Si, ³³Si, et ³⁴Si. Je deviens liquide à 1415 °C, et je me vaporise à 2355 °C. Ma masse volumique est de 2330 kg/m³.

Mes propriétés chimiques sont à peu près les mêmes que les tiennes, ce qui est normal, vu que nous sommes de la même famille! Nos 4 électrons de valence sont tous célibataires, ce qui fait que nous pouvons tous deux former 4 liaisons covalentes à la fois. Nous pouvons ainsi nous allier avec beaucoup d’autres éléments pour former des molécules. Ainsi, je peux moi-même former du dioxyde de silicium de formule SiO₂ avec Oxygène (c’est d’ailleurs mon composé le plus fréquent), comme toi tu formes du dioxyde de carbone, du fluorure de silicium SiF₄ avec Fluor, de l’hydrure de silicium (IV) SiH₄ ou de l’hydrure de silicium (III) Si₂H₆ avec Hydrogène, du sulfure de silicium SiS₂ avec Soufre, etc. D’ailleurs, je ne peux m’empêcher de te faire remarquer que cette caractéristique semble t’avoir plus souri qu’à moi, car elle t’a permis d’être l’un des principaux acteurs de l’apparition de la vie sur Terre. De ce point de vue là, je trouve que tu as franchement de la chance, sans aucune jalousie, bien entendu! Par contre, ni l’un ni l’autre de nous deux ne peut former d’ions. A vrai dire, pour adopter la structure électronique d’un gaz noble, il nous faudrait tous deux soit gagner, soit perdre quatre électrons. Or, ce n’est pas une chose simple, dans la nature. C’est pourquoi, nous préférons former des liaisons covalentes plutôt que de nous ennuyer à tant modifier notre structure électronique tout seuls.
Mais, j’ai également des propriétés chimiques qui me sont propres. Dans l’air et dans l’eau, sous ma forme solide, je réagis avec le dioxygène pour former du dioxyde de silicium SiO₂. Cependant, la réaction ne dure que peu de temps, puisque cela entraîne la création à la surface du cristal d’une fine couche de SiO₂, qui protège le reste du cristal contre l’oxydation. Au-dessus de 1400 °C, je réagis également avec le diazote pour former deux nitrures de silicium: SiN et Si₃N₄. Quant aux éléments de la famille des Halogènes, ils réagissent violemment avec moi pour former SiF₄, SiCl₄, SiBr₄ et SiI₄. Mais, tu n’as que peu de chances de me trouver sous forme de SiCl₄, SiBr₄ ou SiI₄, puisque mes réactions avec Chlore, Brome et Iode ne se produisent qu’au-dessus de 300 °C. Je suis attaqué par les bases pour former du silicate, un complexe contenant l’ion polyatomique SiO₄^2-. Par contre, les acides ne me font pas peur. A vrai dire, le seul acide capable de m’attaquer, c’est l’acide fluorhydrique, de formule HF. C’est une chance, tu ne trouves pas?

Maintenant que tu sais à quels éléments demander s’ils ont des amis qui connaissent un atome de Silicium, je vais te dire où tu dois chercher pour me trouver. J’aurai tendance à te conseiller de me chercher dans la nature, puisque je suis le deuxième élément le plus abondant dans la croûte terrestre (je compose 25,7 % de son poids), surpassé seulement par notre bon ami Oxygène. Dans la nature, tu me trouveras surtout en compagnie de deux atomes d’Oxygène, avec qui j’aurai formé la molécule SiO₂. Cette molécule se trouve dans beaucoup de roches terrestres: le quartz, le jaspe, l’agate, l’améthyste, l’onyx, et... le sable. Et oui, le dioxyde de silicium est surtout connu pour recouvrir les plages de fond en comble! Je suis sûr que tu ne savais pas que j’adorais me faire bronzer! Sinon, je me trouve en compagnie d’autres éléments, dans plusieurs autres matières, que tu pourras trouver sur Terre: la pétalite (LiAlSi₄O₁₀), le topaze (Al₂SiO₄(F,OH)₂), etc. Note que je suis également présent dans les étoiles, et que je suis le composant principal d’une classe de météorites appelées les «aérolithes». Tu peux également me trouver sous forme de cristal. Mes cristaux sont en forme d’aiguille ou de cubes, et leur couleur oscille entre le gris et le noir. Mais, cette couleur étant plutôt difficile à décrire, regarde plutôt à quoi je ressemble sous forme de cristaux:

Comme tu t’en doutes certainement, les hommes n’ont eu aucun scrupule à m’utiliser à leur avantage. Ainsi, tu pourras me trouver dans plusieurs de leurs produits, que je vais te lister. Déjà, je me trouve dans les silicones, les automobiles et les avions, c’est même principalement là que tu devras chercher pour me trouver, si tu cherches chez les humains; en effet, la synthèse des silicones représente environ 40 % de ma consommation par l’humanité, et les alliages Aluminium-Silicium dont sont faits certains composants des voitures et des avions en représentent 55 %.Aussi, tu es sûr de me trouver si tu cherches dans les ordinateurs, baladeurs MP3 ou toute autre haute technologie provenant de l’humanité; en effet, mes propriétés de semi-conducteur m’ont rendu un élément essentiel de l’électronique humaine, notamment pour la création de leurs transistors et autres puces électroniques. Et, quand je dis élément essentiel, je pèse mes mots: sans moi, pas de baladeur MP3 tenant dans la poche et capable de contenir plusieurs milliers de chansons! Je me trouve également dans les cellules solaires photovoltaïques, ou panneaux solaires, qu’ont construit les hommes (cherche sur le toit de la maison d’une famille écologiste), et dans certains mécanismes humains de grande précision comme dans les montres haut de gamme (mes caractéristiques mécaniques élevées quand je suis à l’état pur permettent aux hommes de m’utiliser pour la fabrication de petites pièces de précision). L’humanité utilise également la silice SiO₂ pour fabriquer des tas de choses, comme par exemple le verre. Je me trouve également dans le ciment et le béton.

Eh bien voilà! Maintenant tu sais à quoi je ressemble, qui je fréquente, où me trouver. Je sens que les semaines à attendre ta visite vont être longues. J’en profiterai pour me mettre sur mon 31 (non, pas sur Gallium, je ne connais pas d’atome de Gallium).

En attendant, je te prie de croire, cher petit frère, en mes sentiments distingués.

Silicium, 14^e du nom

 

Bibliographie

MODESTE, Eric, et Nadir RESSAD. (Page consultée le 16 décembre 2006). Le silicium (en français), [En ligne]. Adresse URL: http://www.ac-versailles.fr/etabliss/herblay/briques/fr/fr_si.htm

WIKIMEDIA. (Page consultée le 16 décembre 2006). Silicium – Wikipédia, [En ligne]. Adresse URL: http://fr.wikipedia.org/wiki/Silicium

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Recherche : Guillaume B.-P., Clément B. et Florent B., Lycée ITEC-Boisfleury, Grenoble (Rhône-Alpes), FRANCE
Validation du contenu : Bénédicte Larvor
Révision linguistique : Sandrine Di Bartolo

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