Силициум

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на: содржини, барај
Силициум  (14Si)
SiliconCroda.jpg
Silicon Spectra.jpg
Спектрални линии на силициумот
Општи својства
Име и симбол силициум (Si)
Изглед кристален, 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)
Технициум (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)
Рентгениум (непознати хемиски својства)
Копернициум (преоден метал)
Унунтриум (непознати хемиски својства)
Флеровиум (слаб метал)
Унунпентиум (непознати хемиски својства)
Ливермориум (непознати хемиски својства)
Унунсептиум (непознати хемиски својства)
Унуноктиум (непознати хемиски својства)
C

Si

Ge
алуминиумсилициумфосфор
Атомски број 14
Стандардна атомска тежина (Ar) 28,085[1] (28,084–28,086)[2]
Категорија   металоид
Група и блок група 14 (јаглеродна), p-блок
Периода III периода
Електронска конфигурација [Ne] 3s2 3p2
по обвивка
2, 8, 4
Физички својства
Фаза цврста
Точка на топење 1.687 K ​(1.414 °C)
Точка на вриење 3.538 K ​(3.265 °C)
Густина близу с.т. 2,3290 g/cm3
кога е течен, при т.т. 2,57 g/cm3
Топлина на топење 50,21 kJ/mol
Топлина на испарување 383 kJ/mol
Моларен топлински капацитет 19,789 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 степени 4, 3, 2, 1[3] −1, −2, −3, −4 ​(амфотеричен оксид)
Електронегативност Полингова скала: 1,90
Енергии на јонизација I: 786,5 kJ/mol
II: 1.577,1 kJ/mol
II: 3.231,6 kJ/mol
(повеќе)
Атомски полупречник емпириски: 111 pm
Ковалентен полупречник 111 pm
Ван дер Валсов полупречник 210 pm
Разни податоци
Кристална структура дијамантска коцкеста
Кристалната структура на силициумот
Брзина на звукот тенка прачка 8.433 m/s (при 20 °C)
Топлинско ширење 2,6 µm/(m·K) (при 25 °C)
Топлинска спроводливост 149 W/(m·K)
Електрична отпорност 2,3×103 Ω·m (при 20 °C)[4]
Забранет појас 1,12 eV (при 300 K)
Магнетно подредување дијамагнетно[5]
Модул на растегливост 130–188 GPa[6]
Модул на смолкнување 51–80 GPa[6]
Модул на збивање 97,6 GPa[6]
Поасонов сооднос 0,064–0,28[6]
Мосова тврдост 7
CAS-број 7440-21-3
Историја
Наречен по Од латинскиот збор 'silex' или 'silicis', што значи кремен
Предвидел Антоан Лавоазје (1787)
Откриен и првпат издвоен Јенс Јакоб Берцелиус[7][8] (1823)
Именуван од Томас Томсон (1817)
Најстабилни изотопи
Главна статија: Изотопи на силициумот
изо ПЗ полураспад РР ЕР (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 траги 153 y β 13,020 32P
· наводи

Силициум е хемискиот елемент во периодниот систем што има симбол Si и атомски број 14. Како четиривалентен металоид, силициумот е помалку реактивен од својот хемиски аналог јаглерод. Тој е вториот најзастапен елемент во земјината кора, образувајќи околу 25,7% од нејзината маса. Не се наоѓа слободен во природата. Главно се наоѓа во минералите кои се состојат (практично) од чист силициум диоксид во различни кристални форми (кварц, халкедон, опал) и како силикати (различни минерали кои содржат силициум, кислород и еден или друг метал), на пример, како фелдспатот. Овие минерали се составни делови на глината, песокот и различните типови на карпи како што се гранитите и песочниците. Силициумот е главната состојка на повеќето полуспроводнички направи и, во форма на силика и силикати се наоѓа во стаклото, цементот и керамиката. Тој е исто така состојка на силиконите, име за најразлични пластични супстанци. Силициумот се користи најчесто во полуспроводниците бидејќи останува полуспроводник и на повисоки температури отколку полуспроводникот германиум и поради неговиот нативен оксид, тој лесно формира подобра полуспроводничка/диелектрична површина отколку речиси сите други материјални комбинации.

Поважни карактеристики[уреди | уреди извор]

Кристална структура на четиривалентен силициум

Во својата кристална форма, силициумот има темна сива боја и метален сјај. Тој е сличен со стаклото во тоа што е прилично јак, многу кршлив. Иако е релативно инертен елемент, силициумот сепак реагира со халогените елементи и разредените бази, но повеќето киселини (освен за комбинацијата од азотна киселина и флуороводородна киселина) немаат ефект врз него. Елементарниот силициум пренесува повеќе од 95% од сите бранови должини на инфрацрвена светлина. Чистиот силициум има негативен температурен коефициент на отпорот, бидејќи бројот на носителите на слободните полнежи се зголемува при дадена температура. Електричниот отпор на единечниот кристален силициум значително се менува под дејство на механички стрес како резултат на пиезоелектричниот ефект.

Примена[уреди | уреди извор]

Силициумот е многу корисен елемент што е од голема важност за многу индустрии. Силициумот се употребува многу често во производството на компјутерски чипови и друг сличен хардвер.

Силициумот и легурите[уреди | уреди извор]

  • Најголемата примена на чист силициум (металуршки силициум) е во алуминиумот - силициумови легури, често нарекувани "светли легури", за производство на резервни делови, главно за автомобилската индустрија (околу 55% од вкупната потрошувачка на чист силициум).
  • Втора најголема примена на чистиот силициум е како груб материјал во производството на силикони (околу 40% од вупната потрошувачка на силициум).
  • Чистиот силициум се користи и за производство на ултрачист силициум за електрониката и фотоволтските апликации:
    • Полуспроводник — Ултрачистиот силициум може да биде смешан со други елементи за да се прилагоди неговиот електричен одговор со контролирање на бројот и полнежот (позитивен и негативен) на постоечките серии. Таква контрола е потребна за транзисторите, сончевите ќелии, полуспроводнички детектори и други полуспроводнички направи кои се користат во електрониката и другите високотехнолошки апликации.
    • Фотоника — Силициумот може да се користи и како константен ласер за производство на светлина со бранова должина од 1,698 nm.
    • LCD и сончеви ќелии.
  • Челик и несвитливо железо — Силициумот е важна состојка на некои челици и се користи во производството на несвитливо железо. Во вакви случаи, силициумот се појавува како феро-силициумови или силико-калциумови легури.

Силициумови соединенија[уреди | уреди извор]

Различни форми на силициум[уреди | уреди извор]

Може да се забележи промената на бојата во силициумовиот наноправ. Ова е причинето од квантните ефекти кои се случуваат кај честичките со нанометарски димензии. Видете и квантна точка и наночестичка.

Изотопи[уреди | уреди извор]

Силициумот има бројни познати изотопи, со масени броеви од 22 до 44. 28Si (најраспространетиот изотоп, на 92,23%), 29Si (4.67%) и 30Si (3.1%) се стабилни; 32Si е радиоактивен изотоп кој се добива при распаѓањето на аргонот. Неговиот полуживот е приближно околу 132 години и тој се распаѓа со бета емисија до 32P (кој има 14.28 дена полуживот).

Претпазливост[уреди | уреди извор]

Сериозна белодробна болест позната како силикоза често се појавува кај рударите, каменосечачите и други луѓе кои работеле на места каде силициумовиот прав се вдишува во големи количества.

Наводи[уреди | уреди извор]

  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. (1998). Fourier Transform Emission Spectroscopy of the A2D–X2P Transition of SiH and SiD. „J. Mol. Spectr.“ том  190: 341–352. PMID 9668026. http://bernath.uwaterloo.ca/media/184.pdf. 
  4. Eranna, Golla (2014). Crystal Growth and Evaluation of Silicon for VLSI and ULSI. CRC Press. стр. 7. ISBN 978-1-4822-3281-3. http://books.google.com/books?id=bo6ZBQAAQBAJ&pg=PA7. 
  5. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Lide, D. R., уред (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (LXXXVI издание). 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“ том  19 (2): 229. doi:10.1109/JMEMS.2009.2039697. http://silicon.mhopeng.ml1.net/Silicon/. 
  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“ том  9 (8): 1386–1412. doi:10.1021/ed009p1386. Bibcode1932JChEd...9.1386W. 
  8. Voronkov, M. G. (2007). Silicon era. „Russian Journal of Applied Chemistry“ том  80 (12): 2190. doi:10.1134/S1070427207120397.