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

Silicij
Izgovarjava	IPA: [silícij]
Alotropi	glej alotropi silicija
Videz	kristaliničen, odbojen z modrikastimi ploskvami
Standardna atomska teža Ar, std(Si)	[28084; 28086] običajno: 28085
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 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 aluminij ← silicij → fosfor
Vrstno število (Z)	14
Skupina	skupina 14 (ogljikova skupina)
Perioda	perioda 3
Blok	blok p
Razporeditev elektronov	[Ne] 3s2 3p2
Razporeditev elektronov po lupini	2, 8, 4
Fizikalne lastnosti
Faza snovi pri STP	trdnina
Tališče	1414 °C
Vrelišče	3265 °C
Gostota (blizu s.t.)	2,3290 g/cm3
v tekočem stanju (pri TT)	2,57 g/cm3
Talilna toplota	50,21 kJ/mol
Izparilna toplota	383 kJ/mol
Toplotna kapaciteta	19,789 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)
Elektronegativnost	Paulingova lestvica: 1,90
Ionizacijske energije	1.: 786,5 kJ/mol 2.: 1577,1 kJ/mol 3.: 3231,6 kJ/mol (več)
Atomski polmer	empirično: 111 pm
Kovalentni polmer	111 pm
Van der Waalsov polmer	210 pm
Spektralne črte silicija
Druge lastnosti
Pojavljanje v naravi	prvobitno
Kristalna struktura	​diamantna kubična
Hitrost zvoka tanka palica	8433 m/s (pri 20 °C)
Temperaturni raztezek	2,6 µm/(m⋅K) (pri 25 °C)
Toplotna prevodnost	149 W/(m⋅K)
Električna upornost	2,3×103 Ω⋅m (pri 20 °C)[3]
Prepovedani pas	1,12 eV (pri 300 K)
Magnetna ureditev	diamagnetična[4]
Magnetna susceptibilnost	−3,9·10−6 cm3/mol (298 K)[5]
Youngov modul	130–188 GPa[6]
Strižni modul	51–80 GPa[6]
Stisljivostni modul	97,6 GPa[6]
Poissonovo razmerje	0,064–0,28[6]
Mohsova trdota	6,5
Številka CAS	7440-21-3
Zgodovina
Poimenovanje	po latinskem izrazu 'silex', rodilnik 'silicis', kar pomeni kremen
Prediction	Antoine Lavoisier (1787)
Odkritje in prva izolacija	Jöns Jacob Berzelius[7][8] (1823)
Poimenoval po	Thomas 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: Silicij prikaži · pogovor · uredi · zgodovina | reference

Lastnosti

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.

Uporaba

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.

Zgodovina

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 tudi

• silikokalcij
• Silicij (video), University of Nottingham