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.

Felhasznált irodalom