Прејди на содржината

Изотопи на силициумот

Проверена
Од Википедија — слободната енциклопедија
Силициум  (14Si)
Спектрални линии на силициумот
Општи својства
Име и симболсилициум (Si)
Изгледкристален, рефлективен со сино обоени ивици
Силициумот во периодниот систем
Водород (двоатомски неметал)
Хелиум (благороден гас)
Литиум (алкален метал)
Берилиум (земноалкален метал)
Бор (металоид)
Јаглерод (повеќеатомски неметал)
Азот (двоатомски неметал)
Кислород (двоатомски неметал)
Флуор (двоатомски неметал)
Неон (благороден гас)
Натриум (алкален метал)
Магнезиум (земноалкален метал)
Алуминиум (слаб метал)
Силициум (металоид)
Фосфор (повеќеатомски неметал)
Сулфур (повеќеатомски неметал)
Хлор (двоатомски неметал)
Аргон (благороден гас)
Калиум (алкален метал)
Калциум (земноалкален метал)
Скандиум (преоден метал)
Титан (преоден метал)
Ванадиум (преоден метал)
Хром (преоден метал)
Манган (преоден метал)
Железо (преоден метал)
Кобалт (преоден метал)
Никел (преоден метал)
Бакар (преоден метал)
Цинк (преоден метал)
Галиум (слаб метал)
Германиум (металоид)
Арсен (металоид)
Селен (повеќеатомски неметал)
Бром (двоатомски неметал)
Криптон (благороден гас)
Рубидиум (алкален метал)
Стронциум (земноалкален метал)
Итриум (преоден метал)
Циркониум (преоден метал)
Ниобиум (преоден метал)
Молибден (преоден метал)
Технециум (преоден метал)
Рутениум (преоден метал)
Родиум (преоден метал)
Паладиум (преоден метал)
Сребро (преоден метал)
Кадмиум (преоден метал)
Индиум (слаб метал)
Калај (слаб метал)
Антимон (металоид)
Телур (металоид)
Јод (двоатомски неметал)
Ксенон (благороден гас)
Цезиум (алкален метал)
Бариум (земноалкален метал)
Лантан (лантаноид)
Цериум (лантаноид)
Празеодиум (лантаноид)
Неодиум (лантаноид)
Прометиум (лантаноид)
Самариум (лантаноид)
Европиум (лантаноид)
Гадолиниум (лантаноид)
Тербиум (лантаноид)
Диспрозиум (лантаноид)
Холмиум (лантаноид)
Ербиум (лантаноид)
Тулиум (лантаноид)
Итербиум (лантаноид)
Лутециум (лантаноид)
Хафниум (преоден метал)
Тантал (преоден метал)
Волфрам (преоден метал)
Рениум (преоден метал)
Осмиум (преоден метал)
Иридиум (преоден метал)
Платина (преоден метал)
Злато (преоден метал)
Жива (преоден метал)
Талиум (слаб метал)
Олово (слаб метал)
Бизмут (слаб метал)
Полониум (слаб метал)
Астат (металоид)
Радон (благороден гас)
Франциум (алкален метал)
Радиум (земноалкален метал)
Актиниум (актиноид)
Ториум (актиноид)
Протактиниум (актиноид)
Ураниум (актиноид)
Нептуниум (актиноид)
Плутониум (актиноид)
Америциум (актиноид)
Кириум (актиноид)
Берклиум (актиноид)
Калифорниум (актиноид)
Ајнштајниум (актиноид)
Фермиум (актиноид)
Менделевиум (актиноид)
Нобелиум (актиноид)
Лоренциум (актиноид)
Радерфордиум (преоден метал)
Дубниум (преоден метал)
Сиборгиум (преоден метал)
Бориум (преоден метал)
Хасиум (преоден метал)
Мајтнериум (непознати хемиски својства)
Дармштатиум (непознати хемиски својства)
Рендгениум (непознати хемиски својства)
Копернициум (преоден метал)
Нихониум (непознати хемиски својства)
Флеровиум (слаб метал)
Московиум (непознати хемиски својства)
Ливермориум (непознати хемиски својства)
Тенесин (непознати хемиски својства)
Оганесон (непознати хемиски својства)
C

Si

Ge
алуминиумсилициумфосфор
Атомски број14
Стандардна атомска тежина (Ar)28,085[1] (28,084–28,086)[2]
Категорија  металоид
Група и блокгрупа 14 (јаглеродна), p-блок
ПериодаIII периода
Електронска конфигурација[Ne] 3s2 3p2
по обвивка
2, 8, 4
Физички својства
Фазацврста
Точка на топење1.687 K ​(1.414 °C)
Точка на вриење3.538 K ​(3.265 °C)
Густина близу с.т.2,3290 г/см3
кога е течен, при т.т.2,57 г/см3
Топлина на топење50,21 kJ/mol
Топлина на испарување383 kJ/mol
Моларен топлински капацитет19,789 J/(mol·K)
парен притисок
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
при T (K) 1.908 2.102 2.339 2.636 3.021 3.537
Атомски својства
Оксидациони степени4, 3, 2, 1[3] −1, −2, −3, −4 ​(амфотерен оксид)
ЕлектронегативностПолингова скала: 1,90
Енергии на јонизацијаI: 786,5 kJ/mol
II: 1.577,1 kJ/mol
II: 3.231,6 kJ/mol
(повеќе)
Атомски полупречникемпириски: 111 пм
Ковалентен полупречник111 пм
Ван дер Валсов полупречник210 пм
Color lines in a spectral range
Спектрални линии на силициум
Разни податоци
Кристална структурадијамантска коцкеста
Кристалната структура на силициумот
Брзина на звукот тенка прачка8.433 м/с (при 20 °C)
Топлинско ширење2,6 µм/(m·K) (при 25 °C)
Топлинска спроводливост149 W/(m·K)
Електрична отпорност2,3×103 Ω·m (при 20 °C)[4]
Забранет појас1,12 eV (при 300 K)
Магнетно подредувањедијамагнетно[5]
Модул на растегливост130–188 GPa[6]
Модул на смолкнување51–80 GPa[6]
Модул на збивливост97,6 GPa[6]
Поасонов сооднос0,064–0,28[6]
Мосова тврдост7
CAS-број7440-21-3
Историја
Наречен поОд латинскиот збор 'silex' или 'silicis', што значи кремен
ПредвиделАнтоан Лавоазје (1787)
Откриен и првпат издвоенЈенс Јакоб Берцелиус[7][8] (1823)
Именуван одТомас Томсон (1817)
Најстабилни изотопи
Главна статија: Изотопи на силициумот
изо ПЗ полураспад РР РЕ (MeV) РП
28Si 92,23 % 28Si е стабилен со 14 неутрони
29Si 4,67 % 29Si е стабилен со 15 неутрони
30Si 3,1 % 30Si е стабилен со 16 неутрони
32Si расеан 153 г β 13,020 32P
| наводи | Википодатоци

Силициумот (14 Si) има 25 познати изотопи, со масови броеви кои се движат од 22 до 46. 28Si (најзастапен изотоп, со 92,23%), 29Si (4,67%) и 30Si (3,1%) се стабилни. Најдолговечниот радиоизотоп е 32Si, кој се произведува со распрскување на космичките зраци на аргон. Неговиот полураспад е утврден на приближно на 150 години (со распадна енергија 0,21 MeV), и се распаѓа со бета-распад до 32P (кој има полураспад од 14,27 дена) и потоа до 32S. По 32Si, 31Si го има вториот најдолг полураспад од 157,3 минути. Сите останати имаат полураспад под 7 секунди.

Табела што го прикажува релативното изобилство на природните изотопи на силициумот.

Список на изотопи

[уреди | уреди извор]
Нуклид[9]
[б 1]
Z N Изотопна маса (Da)[10]
[б 2][б 3]
Полураспад
[б 4]
Распаден
облик

[б 5]
Изведен
изотоп

[б 6]
Спин и
парност
[б 7][б 4]
Природна застапеност (моларен удел)
Енергија на возбуда Нормален сразмер Варијантен опсег
22Si 14 8 22.03611(54)# 28.7(11) ms β+, п (62%) 21Mg 0+
β+ (37%) 22Al
β+, 2p (0.7%) 20Na
23Si 14 9 23.02571(54)# 42.3(4) ms β+, p (88%) 22Mg 3/2+#
β+ (8%) 23Al
β+, 2p (3.6%) 21Na
24Si 14 10 24.011535(21) 143.2 (21) ms β+ (65.5%) 24Al 0+
β+, p (34.5%) 23Mg
25Si 14 11 25.004109(11) 220.6(10) ms β+ (65%) 25Al 5/2+
β+, p (35%) 24Mg
26Si 14 12 25.99233382(12) 2.2453(7) s β+ 26Al 0+
27Si 14 13 26.98670469(12) 4.117(14) s β+ 27Al 5/2+
28Si 14 14 27.97692653442(55) Стабилен 0+ 0.92223(19) 0.92205–0.92241
29Si 14 15 28.97649466434(60) Стабилен 1/2+ 0.04685(8) 0.04678–0.04692
30Si 14 16 29.973770137(23) Стабилен 0+ 0.03092(11) 0.03082–0.03102
31Si 14 17 30.975363196(46) 157.16(20) min β 31P 3/2+
32Si 14 18 31.97415154(32) 157(7) y β 32P 0+ Расеан космогенетски
33Si 14 19 32.97797696(75) 6.18(18) s β 33P 3/2+
34Si 14 20 33.97853805(86) 2.77(20) s β 34P 0+
34mSi 4256.1(4) keV <210 ns ИП 34Si (3−)
35Si 14 21 34.984550(38) 780(120) ms β 35P 7/2−#
β, н? 34P
36Si 14 22 35.986649(77) 503(2) ms β (88%) 36P 0+
β, н (12%) 35P
37Si 14 23 36.99295(12) 141.0(35) ms β (83%) 37P (5/2−)
β, n (17%) 36P
β, 2n? 35P
38Si 14 24 37.99552(11) 63(8) ms β (75%) 38P 0+
β, n (25%) 37P
39Si 14 25 39.00249(15) 41.2(41) ms β (67%) 39P (5/2−)
β, n (33%) 38P
β, 2n? 37P
40Si 14 26 40.00608(13) 31.2(26) ms β (62%) 40P 0+
β, n (38%) 39P
β, 2n? 38P
41Si 14 27 41.01417(32)# 20.0(25) ms β, n (>55%) 40P 7/2−#
β (<45%) 41P
β, 2n? 39P
42Si 14 28 42.01808(32)# 15.5(4 (стат), 16 (сист)) ms[11] β (51%) 42P 0+
β, n (48%) 41P
β, 2n (1%) 40P
43Si 14 29 43.02612(43)# 13(4 (стат), 2 (сист)) ms[11] β, n (52%) 42P 3/2−#
β (27%) 43P
β, 2n (21%) 41P
44Si 14 30 44.03147(54)# 4# ms [>360 ns] β? 44P 0+
β, n? 43P
β, 2n? 42P
45Si[12] 14 31 45.03982(64)# 4# ms 3/2−#
46Si[12] 14 32
 прегледај 
  1. mSi – Возбуден јадрен изомер.
  2. ( ) – Неизвесноста (1σ) е дадена во концизен облик во загради по соодветните последни цифри.
  3. # – Атомска маса означена со #: вредноста и неизвесноста не се само изведени само од опитни податоци, туку барем делумно од трендови од масената површина (TMS).
  4. 4,0 4,1 # – Вредностите означени со # не се само изведени од опитни податоци, туку барем делумно и од трендови во соседните нуклиди (TNN).
  5. Облици на распад:
    IT: Јадрен преод
    n: Неутронски распад
    p: Протонски распад
  6. Задебелен симбол како изведен – Изведениот производ е стабилен.
  7. ( ) спинова вредност – Означува спин со слаби зададени аргументи.

Силциум-28

[уреди | уреди извор]

Силициум-28, најзастапениот изотоп на силициумот, е од особен интерес во изградбата на квантни сметачи кога е високо збогатен, бидејќи присуството на 29Si во примерок од силициум придонесува за квантна декохеренција. [13] Екстремно чисти (>99,9998%) примероци од 28Si може да се произведат преку селективна јонизација и таложење на 28Si од гасот силан. [14] Поради екстремно високата чистота што може да се добие на овој начин, Авогадровиот проект се обидел да развие нова дефиниција за килограм со правење 93,75 мм сфера на изотопот и одредување на точниот број на атоми во примерокот. [15]

Силициум-28 се произведува во ѕвездите за време на алфа-процесот и кислородното согорување, и го поттикнува силициумското согорување кај масивните ѕвезди непосредно пред тие да станат супернова. [16] [17]

Силициум-29

[уреди | уреди извор]

Силициум-29 е забележлив како единствен стабилен изотоп на силициум со ненула јадрен спин (I = 1/2). [18] Како таков, може да се употреби во испитувања за јадрена магнетна резонанца и хиперфински премин, на пример за проучување на својствата на таканаречениот дефект на А-центарот во чист силициум. [19]

Силициум-34

[уреди | уреди извор]

Силициум-34 е радиоактивен изотоп со полураспад од 2,8 секунди. Покрај вообичаеното N = 20 затворена обвивка, јадрото исто така покажува силна Z = 14 затворена обвивка, што го прави да се однесува како двојно волшебно сферично јадро, освен што се наоѓа и два протони над островот на инверзија. [20] Силициум-34 има необична структура на „меур“ каде што распространетоста на протонот е помалку густа во средината отколку во близина на површината, бидејќи протонската орбитала 2 s1/2 е речиси незафатена во основната состојба, за разлика од <sup id="mwARA">36</sup>S каде што е речиси полна. [21] [22] Силициум-34 е една од познатите емисиони честички на распаѓање на кластерот; се добива во распаѓање од 242Cm со сооднос на разгранување од приближно 0. [23]


  1. Conventional Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
  2. Standard Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
  3. Ram, R. S.; и др. (1998). „Fourier Transform Emission Spectroscopy of the A2D–X2P Transition of SiH and SiD“ (PDF). J. Mol. Spectr. 190: 341–352. PMID 9668026.
  4. Eranna, Golla (2014). Crystal Growth and Evaluation of Silicon for VLSI and ULSI. CRC Press. стр. 7. ISBN 978-1-4822-3281-3.
  5. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Lide, D. R., уред. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (LXXXVI. изд.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  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.
  9. Half-life, decay mode, nuclear spin, and isotopic composition is sourced in:
    Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Audi, G. (2021). „The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties“ (PDF). Chinese Physics C. 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae.
  10. Wang, Meng; Huang, W.J.; Kondev, F.G.; Audi, G.; Naimi, S. (2021). „The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references*“. Chinese Physics C. 45 (3): 030003. doi:10.1088/1674-1137/abddaf.
  11. 11,0 11,1 Crawford, H. L.; Tripathi, V.; Allmond, J. M.; и др. (2022). „Crossing N = 28 toward the neutron drip line: first measurement of half-lives at FRIB“. Physical Review Letters. 129 (212501): 212501. Bibcode:2022PhRvL.129u2501C. doi:10.1103/PhysRevLett.129.212501. PMID 36461950 Проверете ја вредноста |pmid= (help). S2CID 253600995 Проверете ја вредноста |s2cid= (help).
  12. 12,0 12,1 Yoshimoto, Masahiro; Suzuki, Hiroshi; Fukuda, Naoki; Takeda, Hiroyuki; Shimizu, Yohei; Yanagisawa, Yoshiyuki; Sato, Hiromi; Kusaka, Kensuke; Ohtake, Masao; Yoshida, Koichi; Michimasa, Shin’ichiro (2024). „Discovery of Neutron-Rich Silicon Isotopes 45,46Si“. Progress of Theoretical and Experimental Physics. Oxford University Press (OUP). 2024 (10). doi:10.1093/ptep/ptae155. ISSN 2050-3911.
  13. „Beyond Six Nines: Ultra-enriched Silicon Paves the Road to Quantum Computing“. NIST (англиски). 2014-08-11.
  14. Dwyer, K J; Pomeroy, J M; Simons, D S; Steffens, K L; Lau, J W (2014-08-30). „Enriching 28 Si beyond 99.9998 % for semiconductor quantum computing“. Journal of Physics D: Applied Physics. 47 (34): 345105. doi:10.1088/0022-3727/47/34/345105. ISSN 0022-3727.
  15. Празен навод (help)
  16. Woosley, S.; Janka, T. (2006). „The physics of core collapse supernovae“. Nature Physics. 1 (3): 147–154. arXiv:astro-ph/0601261. Bibcode:2005NatPh...1..147W. CiteSeerX 10.1.1.336.2176. doi:10.1038/nphys172.
  17. Narlikar, Jayant V. (1995). From Black Clouds to Black Holes. World Scientific. стр. 94. ISBN 978-9810220334.
  18. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd. изд.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  19. Watkins, G. D.; Corbett, J. W. (1961-02-15). „Defects in Irradiated Silicon. I. Electron Spin Resonance of the Si- A Center“. Physical Review (англиски). 121 (4): 1001–1014. Bibcode:1961PhRv..121.1001W. doi:10.1103/PhysRev.121.1001. ISSN 0031-899X.
  20. Lică, R.; Rotaru, F.; Borge, M. J. G.; Grévy, S.; Negoiţă, F.; Poves, A.; Sorlin, O.; Andreyev, A. N.; Borcea, R. (11 September 2019). „Normal and intruder configurations in Si 34 populated in the β − decay of Mg 34 and Al 34“. Physical Review C. 100 (3): 034306. arXiv:1908.11626. doi:10.1103/PhysRevC.100.034306.
  21. „Physicists find atomic nucleus with a 'bubble' in the middle“. 24 October 2016. Посетено на 26 December 2023.
  22. Mutschler, A.; Lemasson, A.; Sorlin, O.; Bazin, D.; Borcea, C.; Borcea, R.; Dombrádi, Z.; Ebran, J.-P.; Gade, A. (February 2017). „A proton density bubble in the doubly magic 34Si nucleus“. Nature Physics. 13 (2): 152–156. arXiv:1707.03583. doi:10.1038/nphys3916.
  23. Bonetti, R.; Guglielmetti, A. (2007). „Cluster radioactivity: an overview after twenty years“ (PDF). Romanian Reports in Physics. 59: 301–310. Архивирано од изворникот (PDF) на 19 September 2016.

Надворешни врски

[уреди | уреди извор]