|
ทั่วไป |
ชื่อ, สัญลักษณ์, เลขอะตอม |
ซิลิคอน, Si, 14 |
อนุกรมเคมี |
ธาตุกึ่งโลหะ |
หมู่, คาบ, บล็อก |
14, 3, p |
ลักษณะ |
ฟ้า-เทาเข้ม
|
มวลอะตอม |
28.0855 (3) กรัม/โมล |
การจัดเรียงอิเล็กตรอน |
[Ne] 3s2 3p2 |
อิเล็กตรอนต่อระดับพลังงาน |
2, 8, 4 |
คุณสมบัติทางกายภาพ |
สถานะ |
ของแข็ง |
ความหนาแน่น (ใกล้ r.t.) |
2.33 ก./ซม.³ |
ความหนาแน่นของของเหลวที่m.p. |
2.57 ก./ซม.³ |
จุดหลอมเหลว |
1687 K
(1414 °C) |
จุดเดือด |
3538 K(3265 °C) |
ความร้อนของการหลอมเหลว |
50.21 กิโลจูล/โมล |
ความร้อนของการกลายเป็นไอ |
359 กิโลจูล/โมล |
ความร้อนจำเพาะ |
(25 °C) 19.789 J/(mol·K) |
ความดันไอ
P/Pa |
1 |
10 |
100 |
1 k |
10 k |
100 k |
ที่ T K |
1908 |
2102 |
2339 |
2636 |
3021 |
3537 |
|
คุณสมบัติของอะตอม |
โครงสร้างผลึก |
Face-centered cubic |
สถานะออกซิเดชัน |
4
(amphoteric oxide) |
อิเล็กโตรเนกาติวิตี |
1.90 (พอลิงสเกล) |
พลังงานไอออไนเซชัน
(เพิ่มเติม) |
ระดับที่ 1: 786.5 กิโลจูล/โมล |
ระดับที่ 2: 1577.1 กิโลจูล/โมล |
ระดับที่ 3: 3231.6 กิโลจูล/โมล |
รัศมีอะตอม |
110 pm |
รัศมีอะตอม (คำนวณ) |
111 pm |
รัศมีโควาเลนต์ |
111 pm |
รัศมีวานเดอร์วาลส์ |
210 pm |
อื่น ๆ |
การจัดเรียงทางแม่เหล็ก |
nonmagnetic |
การนำความร้อน |
(300 K) 149 W/(m·K) |
การขยายตัวจากความร้อน |
(25 °C) 2.6 µm/(m·K) |
อัตราเร็วของเสียง (แท่งบาง) |
(20 °C) 2200 m/s |
โมดูลัสของยังก์ |
47 GPa |
โมดูลัสของแรงบีบอัด |
100 GPa |
ความแข็งโมห์ส |
6.5 |
เลขทะเบียน CAS |
7440-21-3 |
ไอโซโทปที่น่าสนใจ |
|
แหล่งอ้างอิง |
ซิลิคอน (อังกฤษ: Silicon) เป็นธาตุเคมีในตารางธาตุ ที่มีสัญลักษณ์ Si และเลขอะตอม 14 เป็นธาตุกึ่งโลหะแบบเตตระวาเลนต์ (คือมีวาเลนซ์เป็น 4) ซิลิคอนทำปฏิกิริยาน้อยกว่าธาตุที่คล้ายกันคือคาร์บอน เป็นธาตุที่มีมากที่สุดในเปลือกโลกเป็นอันดับ 2 มีปริมาตร 25.7% โดยน้ำหนัก ปรากฏในดินเหนียว เฟลด์สปาร์ (feldspar) หินแกรนิต ควอตซ์ และทราย ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของซิลิคอน ไดออกไซด์ (หรือซิลิกา) และซิลิเกต (สารประกอบที่ประกอบจากซิลิคอน ออกซิเจน และ โลหะ) ซิลิคอน เป็นส่วนประกอบหลักของแก้ว ซีเมนต์ เซรามิก, อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ ส่วนใหญ่ และซิลิโคน (สารพลาสติกที่มักจะสับสนกับซิลิคอน) ซิลิคอนใช้เป็นสารกึ่งตัวนำอย่างแพร่หลาย เนื่องจาก สารกึ่งตัวนำเจอร์เมเนียมมีปัญหาเกี่ยวกับการไหลของกระแสไหลย้อนกลับ (reverse leakage current)
ประวัติ[แก้]
John Jacob Berzelius นักเคมีชาวสวีเดนเตรียมซิลิคอนในรูปธาตุอิสระได้ในปี ค.ศ. 1823 โดยผ่านซิลิคอนเตตระฟลูออไรด์ (SiF4) ไปยังโลหะโพแทสเซียมที่ร้อนแดง และเขาสามารถเตรียมธาตุนี้ได้จากปฏิกิริยาระหว่างโพแทสเซียมฟลูออซิลิเกตและโพแทสเซียมด้วย เป็นไปได้ว่า Gay-Lussac และ Thenard อาจเตรียมซิลิคอนอสัญฐานที่ไม่บริสุทธิ์โดยวิธีเดียวกันกับ Berzelius ในปี ค.ศ. 1809 ซิลิคอนในรูปผลึกเตรียมขึ้นเป็นครั้งแรกโดย Deville ในปี ค.ศ. 1854 โดยนำโซเดียมอะลูมินัมคลอไรด์เหลวที่ไม่บริสุทธิ์ (มี Si ประมาณ 10 %) มาแยกสลายด้วยไฟฟ้า
สารประกอบ[แก้]
ประโยชน์[แก้]
ซิลิคอนและโลหะผสม[แก้]
- การประยุกต์นำซิลิคอนบริสุทธิ์ที่มีมากที่สุด คือ การผสมกับอะลูมิเนียม เพื่อหล่อทำชิ้นส่วนรถยนต์ (เป็น 55% ของการใช้ทั่วโลก)
- การประยุกต์นำซิลิคอนบริสุทธิ์ที่มีมากเป็นอันดับ 2 คือเป็นวัตถุดิบเพื่อผลิตซิลิโคน (40% ของการใช้ทั่วโลก)
- ซิลิคอนบริสุทธิ์ใช้ผลิตซิลิคอนบริสุทธิ์พิเศษสำหรับการประยุกต์ทางอิเล็กทรอนิกส์ด้วย
- สารกึ่งตัวนำ - ซิลิคอนบริสุทธิ์พิเศษสามารถผสม (doping) กับธาตุอื่น ๆ เพื่อเปลี่ยนผลสนองทางไฟฟ้า โดยควบคุมจำนวน และประจุ (บวกหรือลบ) ของตัวนำไฟฟ้า ซึ่งจำเป็นสำหรับทรานซิสเตอร์ เซลล์สุริยะ เครื่องตรวจจับ (semiconductor detectors) และอุปกรณ์กึ่งตัวนำอื่น ๆ ที่ใช้ในอิเล็กทรอนิกส์
- โฟโตนิกส์ - ซิลิกอนสามารถใช้เป็นรามันเลเซอร์ (Raman laser) เพื่อผลิตแสงความถี่เดียว (coherent light) (อย่างไรก็ดี เป็นแหล่งแสงที่ไม่มีประสิทธิภาพ)
- แอลซีดีและเซลล์สุริยะ - ซิลิคอนอสัณฐานที่ผสมไฮโดรเจนใช้อย่างกว้างขวางในการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ราคาต่ำและพื้นที่ใหญ่ เช่น ใน แอลซีดี และยังอาจนำไปใช้ในเซลล์สุริยะแบบฟิล์มบางที่มีราคาต่ำและพื้นที่ใหญ่
- เหล็กกล้าและเหล็กหล่อ - ซิลิคอนเป็นสารประกอบสำคัญของเหล็กกล้าบางชนิด และใช้ในการผลิตเหล็กหล่อโดยใส่เป็นโลหะผสมเหล็กและซิลิคอน หรือ ซิลิคอนกับแคลเซียม
สารประกอบซิลิคอน[แก้]
- การก่อสร้าง: ซิลิคอนไดออกไซด์หรือซิลิกา ในรูปของทรายและดินเหนียวเป็นส่วนผสมที่สำคัญของคอนกรีตและอิฐ และใช้ในการผลิตซีเมนต์
- เครื่องปั้นดินเผา/เครื่องเคลือบ - ซิลิคอนเป็นสารที่ทนต่อความร้อนได้ดีที่ใช้ในการผลิตอุณหภูมิสูง และสารประกอบซิลิเกตใช้ในการผลิตเครื่องเคลือบ และเครื่องปั้นดินเผา
- กระจก - ซิลิกาจากทรายเป็นส่วนประกอบหลักของกระจก กระจกสามารถทำเป็นรูปต่าง ๆ ได้มากมายและมีคุณสมบัติกายภาพที่แตกต่างกัน ซิลิกาเป็นวัตถุหลักในการผลิตกระจกหน้าต่าง บรรจุภัณฑ์ ฉนวน และสิ่งของอื่น ๆ ที่เป็นประโยชน์
- สารขัด - ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นหนึ่งในสารขัดที่มีความสำคัญที่สุด
- วัสดุทางการแพทย์ - ซิลิโคนเป็นสารประกอบที่ยืดหยุ่น มีพันธะซิลิคอน-ออกซิเจน และ ซิลิคอน-คาร์บอน และใช้ในวงกว้างขวางเช่น ซิลิโคนเสริมหน้าอก และ คอนแทกต์เลนส์ รวมถึงการประยุกต์อื่น ๆ ด้วย