szilícium / Si
(szilicidek)
Név: A kovakő - silex - latin nevéből
Rendszám: a
periódusos rendszer 14. eleme
Felfedezés:
Az elemi szilíciumot Berzelius
állította elő 1824-ben.
Relatív atomtömeg:
28,086
Izotópok:
Három satbil izotópja
van 28-30 közötti tömegszámmal.
Elektronkonfiguráció:
[Ne](3s)2(3p)2
Fizikai tulajdonságok:
Sötétszürke, fémes fényű, elég kemény anyag.
Csak egyetlen módosulata
van, amely gyémánt rácsú.
Elektromos félvezető.
Olvadáspontja nem
olyan magas, mint a széné (1410°C)
Sűrűsége 2,32 g/cm3
Kémiai tulajdonságok:
Negatív, de már a félfémekhez
közelítő elem, aktivitása
közepes.
A szénhez hasonlóan elsősorban kovalens
kötéseket alkot négy vegyértékkel.
Fluorral már közönséges hőmérsékleten,
klórral magasabb hőmérsékleten
egyesül.
Oxigénben vagy levegőn
hevítve elég.
Nitrogénnel nagyon magas hőmérsékleten
nitridet, szénnel karbidot
(karborundum) képez.
Aktívabb fémekkel hevítve
szilicideket ad, más fémekkel
oldatokat képez de
kihűléskor kristályos
állapotban kiválik.
Erősen oxidáló savak
megtámadják, bár a felszínén képződő SIO2 réteg védi.
Tömény salétromsav
és hidrogén-fluorid
elegye feloldja; száraz sósavgáz
is megtámadja 350°C-on.
Lúgokkal hidrogént
fejleszt.
Előfordulás:
Előfordul a Napban és
a csillagokban, a
meteoritokban.
A földkéreg második
leggyakoribb eleme
(több mint 25%), sohasem fordul elő szabadon, és gyakorlatilag mindig oxigénnel
együtt található.
Leggyakoribb ásványa
a kvarc (SiO2).
Hatalmas tömegben fordulnak elő a földpátok
pl. ortoklász.
Fontos egyéb ásványai
az olivin [(Mg,Fe)2SiO4],
amely ortoszilikát; a piroxének,
pl. a diopszid (CaMgSi2O6), valamint az amfibolok,
csillámok és agyagásványok.
A kvarc és a szilikátok
alkotják a vulkáni
kőzetek 98 %-át, az
üledékes kőzeteket
is tulnyomóan ezek alkotják.
Előállítás:
Vegyületeiből
redukcióval pl.
kálium-szilikofluoridból alumíniummal:
3 K2SiF6 + 4 Al = 3 Si + 2 KAlF4 + 2 KAlF6
Szilícium-dioxidból magnéziummal is
redukálható.
Az amorf szilícium
barna por formájában keletkezik, amely könnyen megolvasztható, vagy elpárologtatható.
Speciális eljárással egykristályokat készítenek belőle a félvezetőipar számára.
Felhasználás:
A nagyon tiszta szilíciumot széles körben alkalmazzák elektromos berendezésekben.
(A képen látható integrált áramkör megfelelően szennyezett szilícium lapkán
kerül kialkításra.)
Gyakran elegyítik alumínium és foszfor
ellenőrzött mennyiségével, hogy fajlagos vezetőképességét megváltoztassák.
Az építőiparban ásványai,
vegyületei a legszélesebb
körben használatosak, a legtöbb tégla, kő, cement és üveg
szilikátokból áll.
A fémolvadékokba adagolt
szilíciumot az oldott oxigén eltávolítására
használják.
A szilícium tartalmú öntöttvas igen
ellenálló savakkal szemben,
ezért a vegyiparban használják.
A transzformátorok
vasmagját vékony, szilícium tartalmú acéllemezből
készítik, mert csekély az átmágnesezési vesztesége.
Egyenirányítók készítésére használják a nagyon tiszta szilíciumot.
A hidrogénezett amorf
szilícium ígéretes a napelemek
gyártása területén.
A szilícium-karbid (karborundum)
fontos csiszoló anyag.
Biológia:
A szilícium por belélegezve súlyos tüdőkárosodást okoz.