Silicij

Silícij (latinsko silicium) je kemijski element, ki ima v periodnem sistemu simbol Si in atomsko število 14. Ta tetravalentni metaloid je manj reaktiven od svojega kemijskega analoga ogljika. Je drugi najpogostejši element v Zemljini skorji; prispeva kar 25,7 % njene teže. Nahaja se v ilovici, ortoklazu, granitu, kremenjaku in pesku, pretežno v obliki silicijevega dioksida in silikatih (spojinah, ki vsebujejo silicij, kisik in kovine). Silicij je glavna sestavina stekla, cementa, keramike, večine polprevodniških naprav, in silikonih.

Silicij, 14Si
SiliconCroda.jpg
Silicij
IzgovarjavaIPA: [silícij]
Videzkristaliničen, odbojen z modrikastimi ploskvami
Standardna atomska teža Ar, std(Si)[28,08428,086] običajno: 28,085
Silicij v periodnem sistemu
Vodik Helij
Litij Berilij Bor (element) Ogljik Dušik Kisik Fluor Neon
Natrij Magnezij Aluminij Silicij Fosfor Žveplo Klor Argon
Kalij Kalcij Skandij Titan (element) Vanadij Krom Mangan Železo Kobalt Nikelj Baker Cink Galij Germanij Arzen Selen Brom Kripton
Rubidij Stroncij Itrij Cirkonij Niobij Molibden Tehnecij Rutenij Rodij Paladij Srebro Kadmij indij Kositer Antimon Telur Jod Ksenon
Cezij Barij Lantan Cerij Prazeodim Neodim Prometij Samarij Evropij Gadolinij Terbij Disprozij Holmij Erbij Tulij Iterbij Lutecij Hafnij Tantal (element) Volfram Renij Osmij Iridij Platina Zlato Živo srebro Talij Svinec Bizmut Polonij Astat Radon
Francij Radij Aktinij Torij Protaktinij Uran (element) Neptunij Plutonij Americij Kirij Berkelij Kalifornij Ajnštajnij Fermij Mendelevij Nobelij Lavrencij Raderfordij Dubnij Siborgij Borij Hasij Majtnerij Darmštatij Rentgenij Kopernicij Nihonij Flerovij Moskovij Livermorij Tenes Oganeson
C

Si

Ge
aluminijsilicijfosfor
Vrstno število (Z)14
Skupinaskupina 14 (ogljikova skupina)
Periodaperioda 3
Blok  blok p
Razporeditev elektronov[Ne] 3s2 3p2
Razporeditev elektronov po lupini2, 8, 4
Fizikalne lastnosti
Faza snovi pri STPtrdnina
Tališče1414 °C
Vrelišče3265 °C
Gostota (blizu s.t.)2,3290 g/cm3
v tekočem stanju (pri TT)2,57 g/cm3
Talilna toplota50,21 kJ/mol
Izparilna toplota383 kJ/mol
Toplotna kapaciteta19,789 J/(mol·K)
Parni tlak
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
pri T (°C) 1.635 1.829 2.066 2.363 2.748 3.264
Lastnosti atoma
Oksidacijska stanja−4, −3, −2, −1, 0,[1] +1,[2] +2, +3, +4 (amfoterni oksid)
ElektronegativnostPaulingova lestvica: 1,90
Ionizacijske energije
  • 1.: 786,5 kJ/mol
  • 2.: 1577,1 kJ/mol
  • 3.: 3231,6 kJ/mol
  • (več)
Atomski polmerempirično: 111 pm
Kovalentni polmer111 pm
Van der Waalsov polmer210 pm
Barvne črte v spektralnem obsegu
Spektralne črte silicija
Druge lastnosti
Pojavljanje v naraviprvobitno
Kristalna strukturadiamantna kubična
Diamond cubic kristalna struktura za silicij
Hitrost zvoka tanka palica8433 m/s (pri 20 °C)
Temperaturni raztezek2,6 µm/(m·K) (pri 25 °C)
Toplotna prevodnost149 W/(m·K)
Električna upornost2,3 · 103 Ω·m (pri 20 °C)[3]
Prepovedani pas1,12 eV (pri 300 K)
Magnetna ureditevdiamagnetična[4]
Magnetna susceptibilnost−3,9·10−6 cm3/mol (298 K)[5]
Youngov modul130–188 GPa[6]
Strižni modul51–80 GPa[6]
Stisljivostni modul97,6 GPa[6]
Poissonovo razmerje0,064–0,28[6]
Mohsova trdota6,5
Številka CAS7440-21-3
Zgodovina
Poimenovanjepo latinskem izrazu 'silex', rodilnik 'silicis', kar pomeni kremen
PredictionAntoine Lavoisier (1787)
Odkritje in prva izolacijaJöns Jacob Berzelius[7][8] (1823)
PoimenovalThomas Thomson (1817)
Najpomembnejši izotopi silicija
Izo­top Pogos­tost Razpolovni čas (t1/2) Razpadni način Pro­dukt
28Si 92,2% stabilen
29Si 4,7% stabilen
30Si 3,1% stabilen
31Si sled 2,62 h β 31P
32Si sled 153 y β 32P
Kategorija Kategorija: Silicij
prikaži · pogovor · uredi · zgodovina | reference

LastnostiUredi

V svoji kristalni obliki ima silicij kovinski lesk in sivkasto barvo. Čeprav je relativno inerten element, še vedno reagira s halogeni in razredčenimi bazami, vendar ga večina kislin (razen kombinacije dušikove kisline in fluorvodikove kisline) ne prizadene. Elementaren silicij oddaja preko 95 % vseh valovnih dolžin infrardeče svetlobe.

UporabaUredi

Silicij je zelo uporaben element, ki je ključen za številne človekove industrije. Silicijev dioksid v obliki peska in ilovice je pomembna sestavina betona in zidakov, ter se uporablja pri izdelavi cementa. Silicij je zelo pomemben element za življenje rastlin in živali. Diatomeje povzemajo kremen iz vode ter z njim gradijo svoje zaščitne celične zidove. Druge rabe:

  • lončarstvo/emajl - Silicij je prekrivni material, ki se uporablja pri visokotemperaturni proizvodnji materialov pri izdelavi emajlov in lončarstvu.
  • jeklo - Silicij je pomembna sestavina nekaterih jekel.
  • steklo - Kremen iz peska je glavna sestavina stekla. Steklo je moč oblikovati v raznolike oblike in se uporablja za izdelavo okenskega stekla, embalaže in izolatorjev, med mnogimi drugimi rabami.
  • brusila - Silicijev karbid je eno od najpomembnejših brusil.
  • polprevodniki - Ultračisti silicij lahko dopirajo z arzenom, borom, galijem ali fosforjem, ter ga s tem naredijo bolj prevodnega za rabo v tranzistorjih, sončnih celicah in drugih polprevodniških napravah, ki se uporabljajo v elektroniki in drugih visokotehnoloških aplikacijah.
  • fotonika - Silicij se lahko uporabi v laserjih za oddajanje nepretrgane svetlobe z valovno dolžino 456 nm.
  • zdravniški pripomočki - Silikoni so upogljive spojine, ki vsebujejo povezave slicij-kisik in silicij-ogljik; na široko se uporabljajo za izdelavo umetnih prsnih vsadkov in kontaktnih leč.
  • zasloni LCD in sončne celice - Hidrogenizirani amorfni silicij se je pokazal kot obetaven v izdelavi poceni elektronike kot so veliki zasloni LCD. Obetaven je tudi za izdelavo poceni sončnih celic velike površine.
  • gradbeništvo - Kremen je zaradi svoje nizke kemijske aktivnosti glavna sestavina zidakov.

ZgodovinaUredi

Silicij (latinsko silex, silicis kar pomeni kremen) je prvi prepoznal Antoine Lavoisier leta 1787, pozneje pa ga je Humphry Davy leta 1800 pomotoma zamenjal za spojino. Leta 1811 sta Gay-Lussac in Thénard verjetno pripravila nečisti amorfni silicij tako, da sta grela kalij s silicijevim tetrafluoridom. Leta 1824 je Berzelius pripravil amorfni silicij s približno enakim postopkom kot Gay-Lussac. Berzelius je pridobitek tudi očistil tako, da ga je zaporedoma pral.

Ker je silicij tako pomemben element v polprevodniških in visokotehnoloških napravah, je po njem imenovana visokotehnološka kalifornijska Silicijeva dolina.

Glej tudiUredi

SkliciUredi

  1. "New Type of Zero-Valent Tin Compound". Chemistry Europe. 27 August 2016.
  2. Ram, R. S.; et al. (1998). "Fourier Transform Emission Spectroscopy of the A2D–X2P Transition of SiH and SiD" (PDF). J. Mol. Spectr. 190 (2): 341–352. doi:10.1006/jmsp.1998.7582. PMID 9668026.
  3. Eranna, Golla (2014). Crystal Growth and Evaluation of Silicon for VLSI and ULSI. CRC Press. str. 7. ISBN 978-1-4822-3281-3.
  4. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Lide, D. R., ur. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  5. Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  6. 6,0 6,1 6,2 6,3 Hopcroft, Matthew A.; Nix, William D.; Kenny, Thomas W. (2010). "What is the Young's Modulus of Silicon?". Journal of Microelectromechanical Systems. 19 (2): 229. doi:10.1109/JMEMS.2009.2039697.
  7. Weeks, Mary Elvira (1932). "The discovery of the elements: XII. Other elements isolated with the aid of potassium and sodium: beryllium, boron, silicon, and aluminum". Journal of Chemical Education. 9 (8): 1386–1412. Bibcode:1932JChEd...9.1386W. doi:10.1021/ed009p1386.
  8. Voronkov, M. G. (2007). "Silicon era". Russian Journal of Applied Chemistry. 80 (12): 2190. doi:10.1134/S1070427207120397.