Силиций

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
14 АлуминийСилицийФосфор
C

Si

Ge
Външен вид
тъмно сив неметал тъмно сив неметал
Общи данни
Име, символ, № Силиций, Si, 14
Химическа серия Металоид
Група, период, блок 14, 3, p
Свойства на атома
Атомна маса 28,0855 g/mol u
Атомен радиус (calc) 110 (111) pm
Ковалентен радиус 111 pm
Радиус на ван дер Ваалс 210 pm
Електронна конфигурация [Ne] 3s23p2
e- на енергийно ниво 2, 8, 4
Оксидационни с-ния (оксид) 4 (киселина)
Кристална структура кубична
Физични свойства
Агрегатно състояние Твърдо вещество
Плътност 2330 kg/m³
Температура на топене 1687 K (1414 °C)
Температура на кипене 3173 K (3265 °C)
Моларен обем 12,06×10-6 m³/mol
Специф. топлина на топене 50,55 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение 384,22 kJ/mol
Скорост на звука ... m/s при ... K
Други
Електроотрицателност 1,90 (скала на Полинг)
Специф. топлинен капацитет 700 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост 2,52×10-4 S/m
Топлопроводимост 148 W/(m·K)
Йонизационен потенциал 786,5 kJ/mol

Силиций (на латински:Silicium), Si е химичен елемент от 4А група, 3 период. Има пореден номер Z=14 и атомна маса 28,0855 (средно).

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 | edit source]

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 | edit source]

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 | edit source]

Физични свойства[редактиране | edit source]

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 коефециент на съпротивлението. Единичен кристал силиций притежава пиезорезистивен ефект, а кварцовите кристали - пиезоелектричен ефект.

Химични свойства[редактиране | edit source]

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 | edit source]

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 | edit source]

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 | edit source]

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 | edit source]

Si(s) + 4NaOH → [SiO4]4- + 4Na+ + 2H2

Разпространение и употреба[редактиране | edit source]

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.