Classification des métaux du silicium

Le silicium métal est généralement classé selon sa teneur en fer, en aluminium et en calcium, ses trois principaux éléments constitutifs. En fonction de cette teneur, on distingue différentes qualités de silicium, notamment les nuances 553, 441, 411, 421, 3303, 3305, 2202, 2502, 1501 et 1101.

Dans l'industrie, le silicium métal est généralement produit par réduction du dioxyde de silicium à partir de carbone dans un four électrique. L'équation de la réaction chimique est : SiO₂ + 2C → Si + 2CO. On obtient ainsi du silicium d'une pureté de 97 à 98 %, appelé silicium métal. Après fusion, recristallisation et élimination des impuretés par traitement acide, on obtient du silicium métal d'une pureté de 99,7 à 99,8 %.

Le silicium métallique est principalement composé de silicium et possède donc des propriétés similaires à celles du silicium. Il existe deux formes allotropiques de silicium : le silicium amorphe et le silicium cristallin. Le silicium amorphe se présente sous forme de poudre gris-noir, constituée de microcristaux. Le silicium cristallin possède la structure cristalline et les propriétés semi-conductrices du diamant ; son point de fusion est de 1 410 °C, son point d’ébullition de 2 355 °C, sa densité de 2,32 à 2,34 g/cm³, sa dureté Mohs de 7 et il est cassant. Le silicium amorphe est chimiquement réactif et brûle intensément dans l’oxygène. Il réagit avec des non-métaux tels que les halogènes, l’azote et le carbone à haute température, et avec des métaux comme le magnésium, le calcium et le fer pour former des siliciures. Le silicium amorphe est presque insoluble dans tous les acides inorganiques et organiques, y compris l’acide fluorhydrique, mais soluble dans un mélange d’acide nitrique et d’acide fluorhydrique. Une solution concentrée d’hydroxyde de sodium peut dissoudre le silicium amorphe et libérer de l’hydrogène. Le silicium cristallin est relativement inerte et ne se vaporise pas au contact de l'oxygène, même à haute température. Il est insoluble dans tous les acides, qu'ils soient inorganiques ou organiques, mais soluble dans un mélange d'acide nitrique et d'acide fluorhydrique ainsi que dans les solutions concentrées d'hydroxyde de sodium.