شرح تصویر:
تصویر از دسته‌ای از آغازیان به نام دیاتوم‌ها الهام گرفته شده که قادر به فتوسنتزند و دیوارۀ سلولی آنها از سیلیس (سیلیسیم دی‌اکسید آبدار) ساخته شده است.
شکل ظاهری:
سیلیسیمِ بسیار خالص، جامدی با درخشش فلزیِ آبی‌ـ سبز است.
کاربردها:
سیلیسیم یکی از سودمندترین عنصرها برای نوع بشر است. بیش‌ترین استفادۀ آن تولید آلیاژهای آلومینیم‌ـ سیلیسیم یا آهن‌ـ سیلیسیم است. از این آلیاژها برای ساختن صفحات دینام و ترانسفورمر، بلوک موتور، سرسیلندر و ابزارهای ماشینی، همچنین برای احیا کردن فولاد استفاده می‌شود.
سیلیسیم برای ساختن مواد سیلیکونی نیز کاربرد دارد که پلیمرهای سیلیسیم‌ـ اکسیژن با گروه‌های متصل‌شدۀ متیل هستند. روغن سیلیکون یک روان‌کننده است و به برخی از مواد آرایشی و نرم‌کننده‌های مو افزوده می‌شود. از لاستیک‌های سیلیکونی به عنوان درزگیر ضدآب در حمام، دور پنجره‌ها، لوله‌ها و سقف‌ها استفاده می‌شود.
از عنصر سیلیسیم به‌طور گسترده به‌عنوان یک نیم‌رسانا در قطعات کامپیوتر و صنایع میکروالکترونیک استفاده می‌شود. به این منظور سیلیسیم بسیار خالص مورد نیاز است. برای کنترل خواص الکتریکی سیلیسیم، مقدار بسیار کمی از اتم‌های بور، گالیم، فسفر یا آرسنیک در آن دوپ می‌شود.
گرانیت و بسیاری از دیگر سنگ‌ها، سیلیکات‌های پیچیده هستند و در پروژه‌های عمرانی به کار می‌روند. از ماسه (سیلیسیم دی‌اکسید یا سیلیس) و خاک رس (آلومینیم سیلیکات) برای درست کردن بتن و سیمان استفاده می‌شود. مادۀ اولیه اصلی شیشه نیز ماسه است. در ظروف سفالی، لعابی و سرامیکی از سیلیکات‌ها استفاده می‌شود.
سیلیسیم کاربیدها از مواد سایندۀ مهم‌اند و در لیزرها نیز به کار می‌روند.
نقش زیست‌شناختی:
سیلیسیم برای زندگی گیاهی ضروری است اما کاربرد آن برای سلول‌های جانوری نامعلوم است. فیتولیت‌ها ذرات بسیار ریزی از جنس سیلیس هستند که درون برخی گیاهان ایجاد می‌شوند. از آن‌جا که این ذرات نمی‌پوسند و در فسیل‌ها باقی می‌مانند، شواهد تکاملی سودمندی در اختیار ما می‌گذارند.
سیلیسیم غیرسمّی است اما برخی سیلیکات‌ها مانند آزبست سرطان‌زاست. کارگرانِ معادن و سنگ‌بُری‌ها که در معرض گرد و غبار سیلیسیم هستند ممکن است به بیماری ریوی سختی به نام سیلیکوزیس مبتلا شوند.
فراوانی طبیعی:
سیلیسیم ۲۷/۷ درصد از جرم پوستۀ زمین را تشکیل می‌دهد و دومین عنصرِ فراوان (پس از اکسیژن) در پوسته زمین است. سیلیسیم در طبیعت به شکل خالص یافت نمی‌شود بلکه عمدتاً به شکل اکسید (سیلیس) و سیلیکات‌ها وجود دارد. اکسیدهای سیلیسیم عبارتند از: ماسه، کوارتز، سنگ کریستال، آمیتیست، عقیق، سنگ چخماق و اوپال. از سیلیکات‌ها می‌توان آزبست، گرانیت، هورنبلاند، فلدسپار، خاک رس و میکا را نام برد.
سیلیسیم عنصری در صنعت از احیای ماسه با کربن در یک کوره الکتریکی تولید می‌شود. سیلیسیم با خلوص بالا برای استفاده در صنایع الکترونیک از تجزیۀ حرارتی تری‌کلروسیلان فوق خالص و سپس تبلور مجدد، تهیه می‌شود.
سیلیس (SiO2) به شکل سنگ‌های چخماق نوک تیز از اولین ابزارهای ساخت دست بشر بوده است. تمدن‌های باستانی از شکل‌های دیگر سیلیس مانند سنگ کریستال نیز استفاده می‌کردند و می‌دانستند چگونه ماسه را به شیشه تبدیل کنند. با توجه به فراوان بودن سیلیسیم، کمی عجیب به نظر می‌رسد که چرا کنجکاوی بسیار کمی را در شیمی‌دان‌های قدیم برانگیخته است.
در ابتدا تلاش برای احیای سیلیس به اجزای تشکیل‌دهنده‌اش با استفاده از برقکافت با شکست مواجه شد. در سال ۱۸۱۱ میلادی، ژوزف گیلوساک و لوییس ژاکس تنارد از واکنش سیلیسیم تتراکلرید با فلز پتاسیم مقداری سیلیسیم بسیار ناخالص به دست آوردند؛ اما اعتبار کشف سیلیسیم به شیمی‌دان سوئدی یونز یاکوب برزلیوس داده شده که در سال ۱۸۲۴ میلادی از حرارت دادن پتاسیم فلوئوروسیلیکات با پتاسیم، سیلیسیم به دست آورد. این محصول آلوده به پتاسیم سیلیسید بود اما برزلیوس با به هم زدن آن در آب واکنشی ایجاد کرد که منجر به تولید پودر سیلیسیم نسبتاً خالص شد.
|
| ||||
|
|
| انرژی‌های یونش | اول | دوم | سوم | چهارم | پنجم | ششم | هفتم | هشتم |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| kJ/mol | ۷۸۶/۵۱۸ | ۱۵۷۷/۱۳۴ | ۳۲۳۱/۵۸۵ | ۴۳۵۵/۵۲۳ | ۱۶۰۹۰/۵۷۱ | ۱۹۸۰۵/۵۵ | ۲۳۷۸۳/۶ | ۲۹۲۸۷/۱۶ |
حالت‌های اُکسایش معمول: ۴، ۴-
ایزوتوپ‌ها:
| ایزوتوپ | جرم اتمی | فراوانی طبیعی (٪) | نیمه‌عمر | شیوه واپاشی |
|---|---|---|---|---|
| 28Si | ۲۷/۹۷۷ | ۹۲/۲۲۳ | - | - |
| 29Si | ۲۸/۹۷۶ | ۴/۶۸۵ | - | - |
| 30Si | ۲۹/۹۷۴ | ۳/۰۹۲ | - | - |
داده‌ها:
W. M. Haynes, ed., CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, 95th Edition, Internet Version 2015, accessed December 2014
Tables of Physical & Chemical Constants, Kaye & Laby Online, 16th edition, 1995. Version 1.0 (2005), accessed December 2014
J. S. Coursey, D. J. Schwab, J. J. Tsai, and R. A. Dragoset, Atomic Weights and Isotopic Compositions (version 4.1), 2015, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, accessed November 2016
خواص و کاربردها:
John Emsley, Nature’s Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements, Oxford University Press, New York, 2nd Edition, 2011
Thomas Jefferson National Accelerator Facility - Office of Science Education, It’s Elemental - The Periodic Table of Elements, accessed December 2014
تاریخچه:
Elements 1-112, 114, 116 and 117 © John Emsley 2012. Elements 113, 115, 117 and 118 © Royal Society of Chemistry 2017
همه عنصرها