Силиций
Силиций (на латински: Silicium), Si е химичен елемент от група 14, период 3. Атомният му номер е 14 и е с атомна маса 28,0855 u.
Силицият е вторият по разпространение химичен елемент в земната кора след кислорода. Той не съществува в свободно състояние, а под формата на силициев диоксид (в пясъка, кварц) или като силикат (каолин).
Името му произлиза от латинските думи silex, silicis и означава кремък.
История Редактиране
Силицият бил познат още в древността под формата на кремък и бил изолиран за първи път в чиста форма от Берцелиус през 1823 г.
Изотопи Редактиране
Съществуват три естествени изотопа на силиция 28Si (92,18%), 29Si (4,71%) и 30Si (3,12%) и няколко получени по изкуствен път 25Si, 26Si, 27Si, 31Si, 32Si
Свойства Редактиране
Физични свойства Редактиране
Силицият в чист вид, при нормална температура, е твърдо вещество с кристална структура, със сиво-черен цвят и метален блясък. В тази форма в природата се среща рядко – като кристали в златната руда и във вулканичните изпарения. Елементът е разпространен на Земята най-често като силициев диоксид (SiO2) под формата на кварц или кремък (основна съставна част на пясъка). Има температура на топене 1414 °C, температура на кипене 3265 °C и плътност 2330 kg/m3. Не се разтваря във вода. Силицият е полупроводник, има отрицателен температурен коефициент на съпротивлението. Единичен кристал силиций притежава пиезорезистивен ефект, а кварцовите кристали – пиезоелектричен ефект.
Химични свойства Редактиране
Силицият е сравнително инертен към киселини – не взаимодейства, освен със смес от азотна (HNO3) и флуороводородна киселина (HF). Взаимодейства с основи и халогени.
Взаимодействие с въздуха Редактиране
Повърхността на кристалите на силиция са покрити от тънък слой силициев диоксид (SiO2), което не позволява на останалата част от атомите, които се намират под този слой, да реагират с въздуха при температури до 900 °C. При по-високи температури се получава реакция с кислорода и се образува силициев диоксид, а при температури над 1400 °C силицият реагира с азота във въздуха и образува силициевите нитриди SiN и Si3N4.
Si + O2 → SiO2
2Si + N2 → 2SiN
3Si + 2N2 → Si3N4
Взаимодействие с халогенни елементи Редактиране
Силицият взаимодейства енергично с халогенните елементи и образува силициеви тетрахалогениди. Реакцията с флуора протича при нормална температура, докато с други халогенни елементи е необходимо температура над 300 °C.
Si + 2F2 → SiF4 (силициев тетрафлуорид)
Si + 2Cl2 → SiCl4 (силициев тетрахлорид)
Si + 2Br2 → SiBr4 (силициев тетрабромид)
Si + 2I2 → SiI4 (силициев тетрайодид)
Взаимодействие с киселини Редактиране
Силицият не реагира с повечето киселини при нормални условия. Изключение прави флуороводорода и азотната киселина.
Si + 6HF → [SiF6]2- + 2H+ + 2H2
Взаимодействие с основи Редактиране
Si(s) + 4NaOH → [SiO4]4- + 4Na+ + 2H2
Разпространение и употреба Редактиране
Основен материал в съвременната електроника (производство на транзистори и интегрални схеми). Използва се също за производство на слънчеви батерии. Кварцът служи за направа на кварцови резонатори.
Биологични ефекти Редактиране
Техника на безопасност Редактиране
Източници Редактиране
- ↑ Ram, R. S. Fourier Transform Emission Spectroscopy of the A2D–X2P Transition of SiH and SiD. // J. Mol. Spectr. 190. 1998. p. 341 – 352. Архивиран от оригинала на 2012-02-09. Посетен на 2018-01-20. (на английски)
- ↑ Eranna, Golla. Crystal Growth and Evaluation of Silicon for VLSI and ULSI. CRC Press, 2014. ISBN 978-1-4822-3281-3. p. 7. (на английски)
- ↑ ((en)) Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds Архив на оригинала от 2011-03-03 в Wayback Machine.
- ↑ а б в г Hopcroft, Matthew A. et al. What is the Young's Modulus of Silicon?. // Journal of Microelectromechanical Systems 19 (2). 2010. DOI:10.1109/JMEMS.2009.2039697. p. 229. (на английски)
- ↑ Weeks, Mary Elvira. 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). 1932. DOI:10.1021/ed009p1386. p. 1386 – 1412. (на английски)
- ↑ Voronkov, M. G. Silicon era. // Russian Journal of Applied Chemistry 80 (12). 2007. DOI:10.1134/S1070427207120397. p. 2190. (на английски)