خواص عنصر

ثابت های مادی و فراوانی وقوع در طبیعت

سیلیکون خالص برای صنعت الکترونیک

مدل پوسته

دوره: 3 (M)
گروه اصلی: IV
الکترون های بیرونی: 4

هسته های عنصر

طرح سطح انرژی

خواص بیشتر

سیلیکون یک عنصر نیمه هادی است. رسانایی الکتریکی آن با افزایش دما افزایش می یابد. سیلیکون خالص از کریستال های مکعبی تشکیل شده است که بسته به اندازه آنها می توانند درخشش فلزی خاکستری تیره داشته باشند یا سخت و شکننده باشند. از آنجایی که سیلیکون بسیار پایه است، بلافاصله یک لایه اکسید جامد با اکسیژن اتمسفر تشکیل می دهد. سیلیکون به دلیل لایه اکسیدی نفوذناپذیر در آب نامحلول است. واکنش پذیری ماده نیز به شدت توسط لایه اکسید محدود می شود. سیلیکون فقط بالای 1000 درجه سانتیگراد می سوزد. سیلیکون پس از گرم شدن با پایه های مختلف (محلول های هیدروکسید و آب) واکنش داده و سیلیکات ها را تشکیل می دهد. سیلیکون با هالوژن هالید تشکیل می دهد. سیلیکون می تواند اسیدهای مختلفی را تشکیل دهد.

کشف

شیمیدان سوئدی JÖNS JAKOB BERZELIUS عنصر سیلیکون را برای اولین بار در سال 1823 جدا کرد. او با کاهش تترافلوراید سیلیکون موفق به انجام این کار شد. BERZELIUS عنصر جدید را “Silex” نامید و به آن نماد “Si” داد. نام سیلیکون که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد، تنها بعدها به این عنصر داده شد.

وقوع/تولید

سیلیکون دومین عنصر رایج روی زمین پس از اکسیژن است. در طبیعت به صورت خالص وجود ندارد، اما در زمینه معدنی از اهمیت بالایی برخوردار است. هر تن سنگ به طور متوسط ​​حاوی 277 کیلوگرم سیلیکون متصل به مواد شیمیایی است. در مقابل، آن را در شهاب‌سنگ‌های سنگی با نسبتی حدود 4 کیلوگرم بر تن نشان داده‌اند. یون های عنصر در آب دریا بسیار نادر هستند. مواد معدنی سیلیسیم حدود 90 درصد از پوسته زمین را تشکیل می دهند که دی اکسید سیلیکون رایج ترین شکل آن است. دی اکسید سیلیکون به شکل کریستالی جزء اصلی در ماسه کوارتز، ماسه سنگ، گرانیت، گنیس و سایر سنگ ها می باشد. کوارتز خالص مانند آب شفاف است و کریستال سنگ نامیده می شود. به دلیل رادیواکتیویته طبیعی، این کانی می تواند تیره شود و سپس کوارتز دودی نامیده می شود، زمانی که کریستال تقریباً سیاه به نظر می رسد موریون نامیده می شود. انواع کریستالی کوارتز نیز شامل سنگ های قیمتی بسیار با ارزشی است. در اینجا دی اکسید سیلیکون توسط اجزاء مختلف رنگ آمیزی می شود. نمونه هایی از چنین سنگ های قیمتی حاوی سیلیکون، کریستال های نیمه شفاف مانند آمتیست بنفش، کوارتز رز صورتی یا سیترین زرد ظریف، کریستال های غیر شفاف عبارتند از: یاس قرمز قهوه ای، کریزوپا سبز تیره، کارنلیان قرمز-زرد، سبز. کلسدونی یا عقیق درخشان در رنگهای مختلف. عقیق سیاه نیز به گروه کوارتز تعلق دارد. کریستالی نیست، اما بی شکل، i. اچ. با ساختار نامنظم، عقیق یکی از گران ترین سنگ های قیمتی در جهان است. سیلیکون معمولاً در ترکیبات دیگر نیز یافت می شود. سیلیکات ها نمک های اسید سیلیسیک هستند. علاوه بر سنگ های سیلیکات، این گروه شامل گارنت معروف قرمز تیره، یک سنگ گرانبها نیز می شود. از ترکیب پیچیده ای با یون های کلسیم، آلومینیوم و سیلیکات تشکیل شده است. فلدسپات ها و رس ها محصولات هوازدگی سنگ های حاوی ترکیبات سیلیکونی هستند. میکا، جزئی از گرانیت، لایه های قدرتمندی از سنگ را تشکیل می دهد. در صنعت، سیلیکون با کاهش دی اکسید سیلیکون (کوارتز) با کربن (کک) در دمای 2000 درجه سانتی گراد در یک قوس الکتریکی تولید می شود. سپس سیلیکون خام به دست آمده تمیز شده و با استفاده از فرآیندهای پیچیده به سیلیکون پلی کریستالی فوق خالص تبدیل می شود. تک بلورها برای میکروالکترونیک مورد نیاز هستند که توسط سیلیکون فوق خالص با کشش مذاب تولید می شوند.

استفاده کنید

سیلیکون با خلوص بالا مهمترین ماده خام در فناوری نیمه هادی، فتوولتائیک و میکروالکترونیک است. سیلیکون برای ریزتراشه هایی با درجه خلوص بالا به کار می رود که به ازای هر میلیارد اتم سیلیکون فقط یک اتم خارجی وجود دارد. به همین دلیل، آزمایشگاه هایی که تراشه های سیلیکونی در آنها به صورت صنعتی تولید می شود باید به شدت استریل باشند. آنها خدمت می کنند. به عنوان پایه مدارهای مجتمع سیلیکون فنی، یعنی آلوده، به عنوان یک عامل کاهنده در متالورژی استفاده می شود. همچنین جزء مهمی از آلیاژهای مختلف به ویژه آلیاژهای ریختگی برخی فلزات مانند تیتانیوم، آهن، آلومینیوم و مس است. از آنها در تولید ابزار، آهن ربا و فولاد فنری استفاده می شود.

ساختمان

سیلیکون در ساختاری شبیه الماس متبلور می شود.