Qu’est-ce que le monoxyde de silicium ?
Le monoxyde de silicium a pour composition SiO.
Il peut être détecté sous forme de molécules interstellaires et l’on pense qu’il existe en abondance sous forme d’oxyde de silicium dans l’Univers. On le trouve notamment sous forme de molécule interstellaire dans des endroits où des ondes de choc ont été générées, par exemple lors de collisions entre des nuages moléculaires.
Des recherches récentes ont montré que le monoxyde de silicium solide, vendu couramment, est un mélange de silicium et de dioxyde de silicium.
Utilisations du monoxyde de silicium
Le monoxyde de silicium est intéressant en tant que matériau d’anode pour les batteries secondaires lithium-ion. Lorsque le monoxyde de silicium est utilisé comme matériau d’anode, il présente un taux d’expansion de volume plus faible pendant la décharge que les matériaux d’anode conventionnels à base de silicium, tels que le silicium, et peut être utilisé de manière répétée comme batterie de grande capacité.
Afin d’utiliser le monoxyde de silicium comme matériau d’anode pour les batteries secondaires lithium-ion, des recherches sont en cours pour mélanger uniformément le monoxyde de silicium avec du carbone et pour enrober le monoxyde de silicium avec du carbone.
Propriétés du monoxyde de silicium
Le monoxyde de silicium existe sous forme de molécule diatomique gazeuse et forme un solide amorphe brun ou noir lorsqu’il est rapidement refroidi. Son point de fusion est de 1 702 °C et son point d’ébullition de 1 880 °C. Le nombre d’oxydation du silicium est de +2.
Le monoxyde de silicium se disproportionne rapidement en silicium et en dioxyde de silicium. Il est facilement oxydé par l’air à température ambiante, ce qui donne une couche superficielle de SiO2 qui protège le matériau de l’oxydation.
Les solides de monoxyde de silicium sont de couleur brun-jaune et sont des isolants électriques et thermiques. Le solide brûle dans l’oxygène. Il se décompose avec l’eau en libérant de l’hydrogène. Il est soluble dans l’hydroxyde alcalin chaud et l’acide fluorhydrique. La chaleur de combustion du monoxyde de silicium serait supérieure de 200 à 800 calories à celle d’un mélange à l’équilibre de silicium et de dioxyde de silicium, ce qui prouve que le monoxyde de silicium est un composé différent du mélange.
Structure du monoxyde de silicium
La masse molaire du monoxyde de silicium est de 44,0849 g/mol et sa densité est de 2,13 g/cm3. En 2016, il a été révélé que le monoxyde de silicium est composé de parties dont la structure est similaire à celle du silicium et de parties dont la structure est similaire à celle du dioxyde de silicium.
Refroidi à l’hélium, le monoxyde de silicium est piégé dans une matrice d’argon ; la longueur de la liaison Si-O est de 148,9 pm, proche de celle du dioxyde de silicium, et la nature de la triple liaison que l’on trouve dans le monoxyde de carbone n’est pas observée.
Les dimères à tétramères de monoxyde de silicium ont une structure en anneau, représentée par (Si-O)n, avec des liaisons Si-Si. Le (Si-O)n se disproportionne en Si et SiO2 de manière irréversible en quelques heures à 400-800°C et de manière rapide et irréversible à 1000-1 440°C.
Autres informations sur le monoxyde de silicium
1. Synthèse du monoxyde de silicium
Le monoxyde de silicium à l’éclat vitreux a été formé pour la première fois par Charles F. Maybery en 1887 lors de la réduction de la silice avec du charbon de bois.
Lorsque le silicium et le dioxyde de silicium sont chauffés, du monoxyde de silicium gazeux est produit. La matière première, le dioxyde de silicium, peut être séparée des minéraux et des minerais.
Le monoxyde de silicium est aussi obtenu en réduisant le dioxyde de silicium avec du monoxyde de carbone ou de l’hydrogène moléculaire à des températures élevées.
2. Réactions du monoxyde de silicium
Lorsque le monoxyde de silicium est concentré avec des molécules de chlore et de fluor et exposé à la lumière, les molécules planes OSiCl2 et OSiF2 et la molécule linéaire OSiS se forment La longueur de la liaison Si-O de OSiCl2 est de 149 pm et celle de OSiF2 est de 148 pm. La longueur de la liaison Si-O de OSiS est de 149 pm et celle de Si-S est de 190 pm.
La décharge par micro-ondes produit du dioxyde de silicium à partir de monoxyde de silicium enrichi et d’atomes d’oxygène. Le dioxyde de silicium a une structure linéaire.
Diverses molécules triatomiques sont synthétisées par co-précipitation avec de l’aluminium, du sodium, du palladium, de l’or et de l’argent. Les exemples incluent des molécules triatomiques linéaires telles que PdSiO et AlSiO, ainsi que des molécules triatomiques non linéaires telles que AgSiO et AuSiO, et des molécules triatomiques cycliques telles que NaSiO.