Silicij

Silicij
[Ne] 3s2 3p2 14Si                                                                                                                                                                                                                                 ↓                                                                     ↓                                                             →                                                             →                                                             Periodni sistem elemenata
Općenito
Hemijski element, Simbol, Atomski broj	Silicij, Si, 14
Serija	Polumetali
Grupa, Perioda, Blok	14, 3, p
Izgled	sivo-plavi
Zastupljenost	27,2 %
Atomske osobine
Atomska masa	28,0855 u
Atomski radijus (izračunat)	110 (111) pm
Kovalentni radijus	111 pm
Van der Waalsov radijus	210 pm
Elektronska konfiguracija	[Ne] 3s2 3p2
Broj elektrona u energetskom nivou	2, 8, 4
1. energija ionizacije	786,5 kJ/mol
Fizikalne osobine
Agregatno stanje	čvrsto
Mohsova skala tvrdoće	6,5
Struktura kristala	dijamantna
Gustoća	2,33 kg/m3
Magnetizam	dijamagnetičan
Tačka topljenja	1683 K (1410 °C)
Tačka ključanja	2628 K (2355 °C)
Molarni volumen	12,06 • 10-6 m3/mol
Toplota isparavanja	384,22 kJ/mol
Toplota topljenja	50,55 kJ/mol
Pritisak pare	4,77 Pa kod 1683 K
Brzina zvuka	5300 m/s kod 293 K
Specifična toplota	700 J/(kg · K) kod 298 K
Hemijske osobine
Oksidacioni broj	-4, (2) +4
Oksidi	SiO2
Elektrodni potencijal	?
Elektronegativnost	1,90 (Pauling-skala)
Izotopi
Izo RP t1/2 RA ER (MeV) PR 26Si sin 2,234 s ε 5,066 26Al 27Si sin 4,16 s ε 4,812 27Al 28Si 92,23 % Stabilan 29Si 4,67 % Stabilan 30Si 3,1 % Stabilan 31Si sin 157,3 min β- 1,492 31P 32Si sin 276 god β- 0,224 32P 33Si sin 6,18 s β- 5,845 33P 34Si sin 2,77 s β- 4,601 34P
Sigurnosno obavještenje
Oznake upozorenja Granulat Xi Nadražujuće Prah F Lako zapaljivo Xi Nadražujuće
Obavještenja o riziku i sigurnosti	R: 36/38 S: 26-36/37/39
Ukoliko je moguće i u upotrebi, koriste se SI osnovne jedinice. Ako nije drugačije označeno, svi podaci su podaci dobiveni mjerenjima u normalnim uslovima.

Silicij je polumetal iz 14. grupe periodnog sistema elemenata. Spojevi silicija čine najveći dio sastava Zemljine kore. Zastupljen je u mnogim sferama moderne tehnologije. Ulazi u sastav mnogih građevinskih materijala (beton, glina, staklo), a ultračisti silicij upotrebljava se u proizvodnji mikroelektronskih komponenata.

Historija

Zbog velikog afiniteta prema kisiku, elementarni silicij izoliran je tek 1823, kada je J. J. Berzelius dobio silicij redukcijom K₂SiF₆ pomoću rastaljenog kalija:

K₂SiF₆ (l) + 4K (l) → Si (l) + 6KF (l)

Zastupljenost

Silicij je na drugom mjestu po zastupljenosti u Zemljinoj kori sa 27.2% (maseni udio), odmah poslije kisika (45.5%). U prirodi nikada ne dolazi u elementarnom stanju, već je uvijek vezan s kisikom (silikatni minerali).

Dobivanje

Silicij se u elementarnom stanju može dobiti redukcijom silicij-dioksida pomoću koksa u električnim pećima:

SiO₂ + 2 C → Si + 2 CO

Za dobijanje kristaliziranog silicija koristi se redukcija silicij-dioksida aluminijem:

3 SiO₂ + 4 Al → 3 Si + 2 Al₂O₃

Fizičke osobine

Stabilni izotopi silicija jesu ²⁸Si (predominantan:92,23%), ²⁹Si i ³⁰Si. Silicij je poluprovodnik, čija se otpornost smanjuje s povećanjem temperature.

Hemijske osobine

Krupno kristalični silicij relativno je nereaktivan, osim na visokim temperaturama. Otporan je prema kiselinama, a rastvara se u agresivnoj smjesi HNO₃/HF usljed oksidacije i nastanka fluorida. Rastvara se u bazama uz izdvajanje vodonika:

Si + 2 OH^- + H₂O → SiO₃^2- + 2H₂

Za razliku od relativne inertnosti čvrstog silicija, rastaljeni silicij ekstremno je reaktivan materijal. On formira legure i silicide s većinom metala, a ima sposobnost redukcije većine metalnih oksida, zbog velike toplote stvaranja SiO₂.

Spojevi silicijuma

Silicij ima negativan oksidacijski broj u spojevima sa metalima (silicidi) i s vodikom (silani). Najvažniji su spojevi u kojima je oksidacijski broj silicija +4. Tu spadaju njegovi halogenidi, silicij-dioksid, kiseline silicija i njihove soli i silikoni (polimeri).