Silikon

Sifat-sifat utama

Dalam bentuk hablurnya, silikon berwarna kelabu gelap dengan kilauan logam. Walaupun ia secara bandingannya agak lengai, silikon masih dapat bertindak balas dengan halogen dan alkali cair, tetapi kebanyakan asid (kecuali gabungan asid nitrik dan asid hidrofluorik) tidak mempengaruhinya. Silikon keunsuran menghantar hampir 95% panjang gelombang cahaya inframerah. Silikon tulen mempunyai pekali suhu rintangan yang negatif, kerana bilangan cas bebas meningkat dengan suhu. Rintangan elektrik sebuah hablur silikon berubah dengan ketara sekali atas pengenaan tegasan mekanikal oleh sebab kesan rintangan piezo.

Penggunaan

Silikon adalah merupakan unsur yang sangat berguna dan juga adalah amat penting dalam bidang perusahaan.

Sejarah

Silikon (Latin silex, silicis, bermaksud batu api) pertama kali dikenal pasti oleh Antoine Lavoisier pada tahun 1787, dan kemudiannya disalah anggap oleh Humphry Davy sebagai sejenis sebatian pada tahun 1800. Pada tahun 1811 Gay-Lussac dan Thénard kemungkinannya telah menyediakan silikon amorf tak tulen melalui pemanasan kalium dengan silikon tetrafluorida. Pada tahun 1824 Berzelius menyediakan silikon amorf menggunakan kaedah yang hampir sama seperti kaedah Lussac. Berzelius juga telah menulenkan hasil tersebut dengan berkali-kali membasuhnya.
Oleh sebab silikon adalah merupakan unsur yang penting dalam semikonduktor dan peranti berteknologi tinggi, kawasan berteknologi tinggi Lembah Silikon, California, adalah dinamakan sempena unsur ini.

Ragam kewujudan

Ditimbang mengikut berat, silikon merangkumi sebanyak 25.7% daripada kandungan kerak Bumi dan merupakan unsur kedua paling berlimpah atas Bumi, selepas oksigen. Hablur silikon tulen jarang ditemui dalam alam semulajadi; silikon asli biasanya dijumpai dalam bentuk silikon dioksida (juga dikenali sebagai silika) dan silikat.
Pasir, kecubung, akik, kuartza, hablur batuan, batu api, jasper, dan baiduri adalah antara rupa bentuk silikon dioksida (ia dikenali sebagai silika "litogen", berbeza daripada silika "biogen"). Granit, asbestos, feldspar, lempung, hornblend, dan mika adalah antara sebilangan daripada bermacam lagi jenis mineral silikat. Hablur silikon tulen boleh dijumpai sebagai kepungan dalam emas, atau dalam hembusan gunung berapi.
Silikon adalah juzuk utama dalam aerolit, iaitu satu kelas meteoroid, dan juga tektit, iaitu sejenis bentuk kaca semulajadi.

Penulenan

Penggunaan silikon dalam peranti semikonduktor memerlukan ketulenan yang amat tinggi, lebih tinggi daripada apa yang dapat dibekalkan oleh silikon gred pelogaman. Menurut sejarah, sebilangan kaedah telah digunakan untuk menghasilkan silikon ketulenan tinggi.

Kaedah fizikal

Teknik penulenan silikon awal adalah berdasarkan kenyataan bahawa sekiranya silikon dilebur dan dipejal semula, bahagian terakhir jasad yang memejal akan mengandungi kandungan bendasing yang tertinggi. Kaedah penulenan silikon terawal, pertama kali dijelaskan pada tahun 1919 dan digunakan pada kadar terhad hanya untuk menghasilkan komponen radar semasa Perang Dunia Kedua, melibatkan penghancuran silikon gred pelogaman dan serbuk silikon tersebut dilarutkan secara separa di dalam asid. Apabila dihancurkan, silikon diretakkan agar kawasan kaya bendasing yang lebih lemah akan berada di luar butiran silikon yang terhasil. Hasilnya, silikon kaya bendasing akan menjadi yang pertama untuk terlarut apabila dirawat dengan asid, meninggalkan hasil baki yang lebih tulen. 
Dalam peleburan zon, iaitu kaedah penulenan silikon pertama yang digunakan secara meluas dalam industri, batang silikon gred pelogaman dipanaskan agar melebur pada satu hujung batang rod. Kemudian, pemanas dengan perlahan-lahan digerakkan menerusi batang silikon, membiarkan sebahagian kecil panjang rod melebur sementara silikon di belakangnya menyejuk dan memejal kembali. Oleh sebab bendasing cenderung untuk kekal pada kawasan lebur daripada memejal semula, apabila proses telah tamat, kebanyakan bendasing pada batang telahpun dialihkan ke hujung yang paling akhir dileburkan. Hujung ini akan dibelah dan dibuang, dan proses ini akan diulangi jika ketulenan yang lebih tinggi perlu dikecapi.

Penghabluran

Kebanyakan hablur silikon yang ditumbuh untuk penghasilan peranti adalah melalui proses Czochralski, kerana ia merupakan kaedah yang paling murah sekali. Akan tetapi, hablur tunggal silikon yang ditumbuh melalui kaedah Czochralski mengandungi bendasing kerana mangkuk pijar yang menyimpan leburan akan terlarut. Untuk sesetengah peranti elektronik, terutamanya yang memerlukan aplikasi berkuasa tinggi, silikon yang ditumbuh menggunakan kaedah Czochralski adalah tidak cukup tulen. Untuk penggunaan-penggunaan tersebut, silikon zon apung (FZ-Si) digunakan.

Bentuk silikon yang berlainan

Perubahan warna dapat diperhatikan dalam serbuk nano silikon. Ini adalah disebabkan kesan kuantum yang berlaku pada zarah berdimensi nanometrik. (Lihat pembendung kuantum, titik kuantum dan nanopartikel)

Isotop

Silikon mempunyai banyak isotop yang diketahui, dengan nombor jisim antara 22 hingga 44. ²⁸Si (isotop yang paling berlimpah, pada 92.23%), ²⁹Si (4.67%), dan ³⁰Si (3.1%) adalah stabil; ³²Si adalah isotop radioaktif yang dihasilkan oleh reputan argon. Separuh hayatnya, telah ditentukan dan adalah kira-kira 132 tahun, dan ia mereput melalui pancaran beta menjadi ³²P (yang mempunyai separuh hayat 14.28 hari ) dan kemudiannya menjadi ³²S.

Pengawasan

Sejenis penyakit peparu berat yang dikenali sebagai silikosis selalunya dialami oleh pelombong, pemahat batu, dan orang-orang yang terlibat dalam perkerjaan di mana habuk bersilikon disedut pada jumlah yang banyak.

Perbezaan silikon dan silikone

Silikon adalah merupakan sejenis unsur manakala silikone adalah sejenis kelas sebatian kimia (lebih terperinci lagi, polimer tak organik) yang mengandungi unsur silikon. Ahli-ahli yang paling terkenal dalam kelas kimia ini adalah antara lain, getah silikone dan gel silikone.

Hidupan berasas silikon

Oleh sebab silikon seakan-akan serupa dengan karbon, terutamanya valensinya, sesetengah ahli sains mencadangkan kemungkinan terdapatnya hidupan berasaskan silikon. Konsep ini terkenal terutamanya dalam cereka sains.
Walaupun tidak terdapatnya bentuk hidupan yang diketahui yang bergantung sepenuhnya ke atas kimia berasaskan silikon, namun terdapat sebahagian hidupan yang bergantung kepada mineral silikon untuk fungsi-fungsi yang tertentu. Sesetengah bakteria dan bentuk hidupan lain, contohnya protozoa radiolaria, mempunyai rangka silikon dioksida, dan landak laut mempunyai duri yang diperbuat daripada silikon dioksida. Bentuk silikon dioksida ini adalah dikenali sebagai silika biogen. Bakteria silikat menggunakan silikat dalam metabolismenya.

Sebatian

Untuk contoh-contoh sebatian silikon sila rujuk silikat, silana (SiH₄), asid silisik (H₄SiO₄), silikon karbida (SiC), silikon dioksida (SiO₂), silikon tetraklorida (SiCl₄), silikon tetrafluorida (SiF₄), dan triklorosilana (HSiCl₃).