Силициум

Силициум — хемискиот елемент во периодниот систем што има симбол Si и атомски број 14. Како четиривалентен металоид, силициумот е помалку реактивен од својот хемиски аналог јаглерод. Тој е вториот најзастапен елемент во Земјината кора, образувајќи околу 25,7% од нејзината маса. Не се наоѓа слободен во природата. Главно се наоѓа во минералите кои се состојат (практично) од чист силициум диоксид во различни кристални форми (кварц, халкедон, опал) и како силикати (различни минерали кои содржат силициум, кислород и еден или друг метал), на пример, како момирокот. Овие минерали се составни делови на глината, песокот и различните типови на карпи како што се гранитите и песочниците. Силициумот е главната состојка на повеќето полуспроводнички направи и, во форма на силика и силикати се наоѓа во стаклото, цементот и керамиката. Тој е исто така состојка на силиконите, име за најразлични пластични супстанци. Силициумот се користи најчесто во полуспроводниците бидејќи останува полуспроводник и на повисоки температури отколку полуспроводникот германиум и поради неговиот нативен оксид, тој лесно формира подобра полуспроводничка/диелектрична површина отколку речиси сите други материјални комбинации.
1 Поважни одлики
Во својата кристална форма, силициумот има темна сива боја и метален сјај. Тој е сличен со стаклото во тоа што е прилично јак, многу кршлив. Иако е релативно инертен елемент, силициумот сепак реагира со халогените елементи и разредените бази, но повеќето киселини (освен за комбинацијата од азотна киселина и флуороводородна киселина) немаат ефект врз него. Елементарниот силициум пренесува повеќе од 95 % од сите бранови должини на инфрацрвена светлина. Чистиот силициум има негативен температурен коефициент на отпорот, бидејќи бројот на носителите на слободните полнежи се зголемува при дадена температура. Електричниот отпор на единечниот кристален силициум значително се менува под дејство на механички стрес како резултат на пиезоелектричниот ефект.
2 Примена
Силициумот е многу корисен елемент што е од голема важност за многу индустрии. Силициумот се употребува многу често во производството на компјутерски чипови и друг сличен хардвер.
2.1 Силициумот и легурите
* Најголемата примена на чист силициум (металуршки силициум) e во алуминиумот - силициумови легури, често нарекувани "светли легури", за производство на резервни делови, главно за автомобилската индустрија (околу 55 % од вкупната потрошувачка на чист силициум).
* Втора најголема примена на чистиот силициум е како груб материјал во производството на силикони (околу 40 % од вупната потрошувачка на силициум).
* Чистиот силициум се користи и за производство на ултрачист силициум за електрониката и фотоволтските апликации:
** Полуспроводник — Ултрачистиот силициум може да биде смешан со други елементи за да се прилагоди неговиот електричен одговор со контролирање на бројот и полнежот (позитивен и негативен) на постоечките серии. Таква контрола е потребна за транзисторите, сончевите ќелии, полуспроводнички детектори и други полуспроводнички направи кои се користат во електрониката и другите високотехнолошки апликации.
** Фотоника — Силициумот може да се користи и како константен ласер за производство на светлина со бранова должина од 1,698 nm.
** LCD и сончеви ќелии.
* Челик и несвитливо железо — Силициумот е важна состојка на некои челици и се користи во производството на несвитливо железо. Во вакви случаи, силициумот се појавува како феро-силициумови или силико-калциумови легури.
2.2 Силициумови соединенија
* Градежништво: Силициум диоксидот или силиката во форма на песок или глина е важна состојка на бетонот и циглите.
* Грнчарство/Препечен емајл: Силициумот е рефракторен материјал кој се користи при правењето на емајли и грниња.
* Стакло: Силициумот од песокот е основна компонента на стаклото.
* Абразиви: Силициум карбидот е еден од најважните абразиви.
* Медицински материјали: Силиконите се флексибилни материјали кои содржат силициум-кислород и силициум-јаглерод врски; тие нашироко се употребуваат во апликации како импланти и контактни леќи. Силиконите се користат и за многу други намени.
3 Различни форми на силициум
Може да се забележи промената на бојата во силициумовиот наноправ. Ова е причинето од квантните ефекти кои се случуваат кај честичките со нанометарски димензии. Видете и квантна точка и наночестичка.
4 Изотопи
Силициумот има бројни познати изотопи, со масени броеви од 22 до 44. <sup>28</sup>Si (најраспространетиот изотоп, на 92,23 %), <sup>29</sup>Si (4,67 %) и <sup>30</sup>Si (3,1 %) се стабилни; <sup>32</sup>Si е радиоактивен изотоп кој се добива при распаѓањето на аргонот. Неговиот полураспад е приближно околу 132 години и тој се распаѓа со бета емисија до <sup>32</sup>P (кој има полураспад од 14,28 дена).
5 Претпазливост
Сериозна белодробна болест позната како силикоза често се појавува кај рударите, каменосечачите и други луѓе кои работеле на места каде силициумовиот прав се вдишува во големи количества.