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gaz parfait gaz réel Coefficient thermoélastique énergie interne ; L’énergie in

gaz parfait gaz réel Coefficient thermoélastique énergie interne ; L’énergie interne d’un système thermodynamique est une fonction d'état extensive, associée à ce système. Elle est égale à la somme de l’énergie cinétique de chaque entité élémentaire de masse non nulle et de toutes les énergies potentielles d’interaction des entités élémentaires de ce système A l'échelle macroscopique L’énergie interne est donc une composante de l’énergie totale d'un système, définie par la relation suivante : table thermodynamique 2-Le potentiel chimique 1. L’équilibre chimique et le produit de solubilité Nom : Silicium Symbole : Si Numéro atomique : 14 Masse molaire atomique (g/mol) : Approchée 28 plus précise 28,0855 Autre nom : Chemical Abstract Service : 7440-21-3 Etat du corps pur à 20°C : Solide Nombre de masse : 28 Nombre de protons : 14 Nombre d'électrons : 14 Nombre de neutrons : 14 Point de fusion (K) : 1683 Point d'ébullition (K) : 2628 Masse volumique (kg/m³ CNTP) : Valeur (kg/m³) 2329 Température (K) 293 Type : Métalloïde Groupe : Groupe principal, Groupe IV, Colonne 14 Groupe dans le Tableau périodique : Groupe p Type de minerais métallique : Type 3 Classification géochimique : Chalcophile Système cristallin : DIA Type d'oxyde : Neutre Découvreur(s) de l'élément : J,J,Berzelius Année de la découverte : 1823 Lieu de la découverte : Stockholm, Suède Intérêt ou risque biologique : Elément essentiel pour de nombreuses espèces Elément Silicium Si (Z=14) Un élément, très répandu et riche en potentialités diverses Présentation en quelques phrases Le silicium a été découvert par Jöns Jacob Berzelius (Suède) en 1824. Étymologie du nom: vient du latin silicis signifiant silex. Le silicium, sous sa forme amorphe est une poudre brune; sous forme cristalline il est gris d'apparence métallique. Lorsqu'il est solide, il ne réagit pas avec l'oxygène, l'eau et la plupart des acides. La poussière de silice est modérément toxique et très irritante. Il est purement électropositif dans son comportement chimique. Le silicium présente les degrés d’oxydation +I, +II, +III et +IV Structure électronique, configuration de l’état fondamental. La configuration électronique de l’état fondamental est (1s2)(2s2)(2p6)(3s2)(3p2) Place dans la classification périodique. Le silicium appartient au bloc des éléments p, colonne 14 et à la troisième période. Abondance dans la nature Le silicium est l'élément le plus abondant de la croûte terrestre, 26 en masse, après l'oxygène. Principaux composés Les composés qui charpentent la terre (roches, sables, argiles et sols) sont constitués de silicates, combinaisons de silicium et d’oxygène avec de petites quantités d’aluminium, de fer, de calcium et d’autres éléments. Le silicium est le principal élément du quartz. Sous forme de dioxyde de silicium il est utilisé dans la fabrication du verre. Le carbure de silicium aussi connu sous le nom de carborundum est l'une des matières les plus dures; on l'utilise pur pour le polissage On a aussi les silanes et le silanol. Importance industrielle et économique Pour le silicium, comme pour le carbone, nous avons à faire à un élément, très répandu et riche en potentialités diverses. Le silicium a la capacité de former des cristaux semi-conducteurs ce qui a permis la fabrication des transistors, des « puces » et des cellules photovoltaïques entre autres. Les « puces » d’ordinateurs ont d’abord été faites en silice commune (dioxyde de silicium) et sont à présent des cristaux uniques et presque parfaits de silicium hyper pur, portant des schémas gravés au-delà de la résolution de la lumière visible. La réalisation de tout cela est remarquable : Le jouet ordinaire de votre enfant contient une technicité informatique supérieure à celle des fusées lunaires « Apollo ». Des panneaux solaires de plus en plus performants et de moins en moins chers sont fabriqués : l'énergie solaire a de beaux jours devant elle grâce aux nouvelles technologies du silicium. L'énergie photovoltaïque (transformation de l'énergie solaire en électricité) est porteuse de grands espoirs. Mais même si des particuliers équipent leurs maisons en panneaux solaires, son coût freine encore sa généralisation. Cas emblématique pour les physiciens du Laboratoire PHASE (Physique et applications des semi-conducteurs), qui décryptent les propriétés physico-chimiques du silicium et s'appuient sur les nanotechnologies pour créer la cellule solaire de troisième génération. Préparation du silicium L'obtention de silicium elle est fabriquée par différents procédés selon le but de l'élément. La méthode commerciale la plus importante est la réduction de la silice avec du carbone dans un four électrique. La préparation de silicium très pur (99,7%) est obtenu par transformation de tétrachlorure de silicium impur (SiCl4), la purification volatile, celle-ci par distillation suivie d'une réduction avec du zinc. Silicone pour utilisation en électronique est obtenue par purification de zone pour éliminer le bore, l'aluminium, le phosphore, le gallium, l'arsenic, l'indium et l'antimoine, et ensuite obtenir un monocristal par le procédé de Czochralski, qui consiste à immerger un cristal unique de petites dimensions dans un bain de silicium liquide chauffé à la température de fusion et retiré lentement pour provoquer la croissance du monocristal. 3 - Propriétés physico-chimiques du silicium 3.1 Propriétés élémentaires du silicium Dans la classification périodique de Mendeleev, le silicium appartient au groupe VIIB, tout comme le germanium, l'étain et le plomb, mais surtout comme le carbone. Son numéro atomique est 14 et la masse atomique de 28Si l'isotope le plus répandu est 27.98. B 10.82 5 C 12.01 6 N 14.08 7 O 16.00 8 Al 26.87 13 Si 28.09 14 P 30.97 15 S 32.07 16 Ga 69.72 31 Ge 72.60 32 As 74.91 33 Se 78.96 34 Deux isotopes présents en quantités significatives dans la nature sont stables : 29Si et 30Si. Huit autres sont artificiciels : 24Si, 25Si, 26Si, 27Si (émetteurs beta+), 31Si, 32Si, 33Si et 34Si (beta -). Leurs demi-vies sont très brèves pour six d’entre eux (de l’ordre de la seconde ou moins). Seuls le 32Si ( 0.21 MeV, pour une période de 170 années) et le 31Si (1.49 MeV, mais seulement 2,62 heures de demi-vie) sont utilisables pour l’exploration métabolique. Assez curieusement, le 32Si, pourtant pratique, n'a pratiquement jamais été utilisé, il est vrai que son obtention par spallation n'est pas à la portée de tout le monde et un seul fournisseur est répertorié (Los Alamos National Laboratory aux États-Unis). Isotope Abondance Type d’émission Energie MeV Période 24Si  + 0.0001 sec. 25Si  + 0.23 sec. 26Si  + 2.1 sec. 27Si  + 4.2 sec. 28Si 93.23 % stable 29Si 4.67 % stable 30Si 3.10 % stable 31Si  - 1.49 2.62 heures 32Si  - 0.21 170 années 33Si  - 6.2 sec. 34Si  - 2.8 sec. Les valeurs très voisines des rayons covalents, des énergies d'ionisation et de l'electronégativité du magnésium, de l'aluminium, du silicium et du phosphore leur confèrent la possibilité de se substituer les uns pour les autres dans un certain nombre de composés. Le silicium est essentiellement tétravalent, comme le carbone, mais l'atome de silicium est moins électroniquement chargé (1.8 contre 2.5 eV). Ses valences sont dirigées suivant les hauteurs d'un tétraèdre dont le silicium occupe le centre (si les 4 substituants sont identiques). La structure tétraédrique se retrouve pratiquement dans tous les silicates naturels (sauf les zéolites, la thaumasite, la stishovite, …) L'ion Si4+ de rayon 0.39 Å est assez petit pour s'entourer de quatre ions O2- disposés au sommet d'un tétraèdre. La distance Si - O est voisine de 1.62 Å, ce qui est inférieur à la somme des rayons des ions oxygène (1.32 Å) et silicium. Ceci révèle que les liaisons dans les composés minéraux n'ont pas un caractère purement ionique. Certains les décrivent comme mixtes : mi-covalentes /mi- ioniques. Le silicium est nettement plus volumineux que le carbone (rayons atomiques respectifs 0.132 nm et 0.91 nm), ce qui entraîne que les liaisons impliquant le silicium sont comparativement plus longues que celles impliquant le carbone. C-H 0.109 nm Si-H 0.148 nm C-O 0.141 nm Si-O 0.163 nm C-C 0.154 nm Si-Si 0.234 nm C-Si 0.189 nm Le silicium étant plus lourd que le carbone et moins électronégatif (4.7 eV contre 6.27 eV), il ne donne de dérivés avec une double liaison qu’exceptionnellement (ils nécessitent une protection de la double liaison par des groupes encombrants), mais il peut avoir un nombre de coordination supérieur à quatre. Les liaisons Si - C peuvent avoir un certain caractère de double liaison. Le silicium forme des liaisons fortes avec l'oxygène : Si - O = 452 kJ/mol alors que C - H = 411 " C - O = 358 " C - C = 348 " C - N = 305 " Le silicium constitue environ 27.7 % de l'écorce terrestre ce qui en fait le deuxième élément naturel après l'oxygène. Il est toujours à l’état de combinaison jamais natif. Le minéral le plus abondant étant la silice (SiO2). Il en existe trois variétés cristallines fondamentales, réversibles suivant la température et la pression : quartz <-- 870 °C --> tridymite <-- 1470 °C --> cristobalite <-- 1710 °C --> liquide Chaque atome de silicium est relié à quatre atomes d'oxygène, chacun de ceux-ci étant eux-mêmes reliés à deux atomes uploads/Industriel/ les-cours-de-chimie-phusique-de-cilicium-5 1 .pdf