سیلیکون یا سیلیسیم

 

سیلیکون یک عنصر شیمیایی غیر فلزی در خانواده کربن و گروه ۱۴ جدول تناوبی می باشد. سیلیسیم ۲۷.۷ درصد از پوسته زمین را تشکیل می دهد و دومین عنصر فراوان در پوسته زمین است که فقط اکسیژن از آن پیشی می گیرد.

 

نام سیلیکون از لاتین silex یا silicis گرفته شده است، که به معنی “سنگ چخماق” یا “سنگ سخت” می باشد. سیلیکون آمورف برای اولین بار توسط یونس جیکوب برزلیوس، شیمیدان سوئدی جدا و به عنوان عنصری جدید معرفی شد، البته سیلیکون ناخالص قبلاً در سال ۱۸۱۱ کشف شده بود.

 

ساخت شیشه حاوی سیلیس هم توسط مصری ها، حداقل از اوایل سال ۱۵۰۰ قبل از میلاد مسیح و هم توسط فنیقی ها انجام شده است. مطمئناً بسیاری از ترکیبات طبیعی به نام سیلیکات در انواع ملات برای ساخت خانه ها توسط قدیمی ترین افراد استفاده می شده است.

 

خواص و مشخصات شناسایی سیلیکون

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                  جامد نقره ای رنگ فرمول شیمیایی                                                                      ۱۴Si
دانسیته                                                            (g/cm۳) ۲.۳۲۹ وزن اتمی استاندارد                                                          ۲۸.۰۸۵
نقطه ذوب                                                                 (۰C)1414 شماره (CAS No)                                                       ۷۴۴۰-۲۱-۳
نقطه جوش                                                                 (۰C)3265 ساختار کریستالی                                                     مکعبی (fcc)

 

منابع طبیعی

 

منابع طبیعی سیلیکون

 

بر اساس وزن، فقط اکسیژن از میزان فراوانی سیلیسیم در پوسته زمین فراتر می رود. برآورد فراوانی کیهانی سایر عناصر اغلب از نظر تعداد اتم های آنها در هر ۱۰۶ اتم سیلیکون ذکر می شود.

 

اعتقاد بر این است که سیلیکون یک محصول کیهانی جذب ذرات آلفا، در دمای حدود ۱۰۹ درجه کلوین، توسط هسته های کربن ۱۲، اکسیژن ۱۶ و نئون ۲۰ است. انرژی اتصال به ذرات تشکیل دهنده هسته سیلیکون حدود ۸.۴ میلیون الکترون ولت (MeV) در هر نوکلئون (پروتون یا نوترون) می باشد. در مقایسه با حداکثر حدود ۷.۷ میلیون الکترون ولت هسته آهن، تقریباً دو برابر سیلیکون، این رقم نشان دهنده ثبات نسبی هسته سیلیکون است.

 

سیلیکون خالص بسیار واکنش پذیر است که در طبیعت یافت نمی شود، اما تقریباً در همه سنگ ها و همچنین شن و ماسه، خاک رس و خاک وجود دارد، یا با اکسیژن به عنوان دی اکسید سیلیسیم یا با اکسیژن و سایر عناصر به عنوان سیلیکات یافت می شود.

 

فرم اکسید شده این عنصر، به عنوان دی اکسید سیلیسیم و به ویژه به عنوان سیلیکات ها، در پوسته زمین نیز رایج است و یکی از اجزای مهم گوشته زمین می باشد. ترکیبات آن نیز در تمام آب های طبیعی، در جو به عنوان گرد و غبار سیلیسی، در بسیاری از گیاهان و در اسکلت ها، بافت ها و مایعات بدن برخی از حیوانات وجود دارد.

 

چرخه سیلیس

 

چرخه سیلیس

 

سیلیسیم معمولاً به صورت دی اکسید سیلیکون (SiO۲) در طبیعت دیده می شود که سیلیس نیز نامیده می شود. این چرخه از محیط دریایی می گذرد، و در درجه اول از طریق روانآب رودخانه وارد می شود.

 

سیلیس توسط موجوداتی مانند دیاتوم ها و رادیولارها که از شکل آمورف سیلیس در دیواره سلول های خود استفاده می کنند، از اقیانوس خارج می شود. پس از مرگ آنها، اسکلت آنها از طریق ستون آب رسوب می کند و سیلیس دوباره حل می شود.

 

تعداد کمی به کف اقیانوس می رسند، جایی که یا باقی می مانند و یک سوراخ تشکیل می دهند، یا حل می شوند و با بالا آمدن به منطقه فوتیک بازمی گردند. در ترکیبات، دی اکسید سیلیسیم هم در مواد معدنی بلوری مانند کوارتز و کریستوبالیت، و هم در املاح و مواد آمورف یا به ظاهر آمورف، شبیه عقیق و اوپال در تمام مناطق زمینی وجود دارد.

 

سیلیکات های طبیعی با فراوانی، توزیع گسترده و پیچیدگی های ساختاری و ترکیبی مشخص می شوند. مواد معدنی مهم سیلیکات شامل رس ها، فلدسپات، الیوین، پیروکسن، آمفیبول ها، میکاها و زئولیت ها هستند.

 

کاربردهای سیلیکون

 

کاربردهای سیلیکون

 

ساختار اتمی سیلیکون آن را به یک نیمه هادی بسیار مهم تبدیل کرده است، به طوریکه  بر اساس گزارش بخش علمی britannica این ماده به عنوان مهمترین نیمه هادی در بخش الکترونیک و فناوری شناخته شده است.

 

افزودن عنصری مانند بور، اتمی از آن می تواند جایگزین اتم سیلیسیم در ساختار بلوری کند اما یک الکترون با ظرفیت کمتر (بور یک اتم گیرنده است) نسبت به سیلیکون فراهم می کند، و به اتم های سیلیسیم اجازه می دهد الکترون های خود را از دست بدهند. حفره های مثبتی که با تغییر الکترون ایجاد می شود، نیمه هادی خارجی را از نوعی که به آن مثبت گفته می شود، می دهد.

 

افزودن عنصری مانند آرسنیک، اتمی از آن می تواند جایگزین اتم سیلیسیم در کریستال شود اما یک الکترون ظرفیت اضافی را فراهم می کند (آرسنیک یک اتم اهدا کننده است)، الکترون خود را در شبکه آزاد می کند و این الکترون ها به نیمه هادی از نوع منفی (n) اجازه فعالیت می دهند.

 

سیلیکون بسیار خالص، و دوپینگ (تزریق شده) با عناصری مانند بور، فسفر و آرسنیک، معمولاً به عنوان ویفر سیلیکون شناخته می شود و ماده اصلی مورد استفاده در تراشه های رایانه ای، مدارهای مجتمع، ترانزیستورها، دیودهای سیلیکون، نمایشگرهای کریستال مایع و سایر دستگاه های الکترونیکی و سوئیچینگ می باشد.

 

اگر ویفرهای p-سیلیکون و n-سیلیکون به هم متصل شوند، به روشی به نام اتصال p – n، و در معرض نور خورشید قرار گیرند، انرژی جذب شده باعث می شود که الکترون ها از طریق محل اتصال حرکت کرده و به جریان الکتریکی در یک مدار خارجی متصل شوند. ویفر چنین سلول های خورشیدی، منبع انرژی دستگاه های فضایی است و در آرایه های انرژی خورشیدی به عنوان منبع انرژی تجدید پذیر یافت می شوند.

 

سیلیسم در صنعت متالورژی

 

سیلیسم در صنعت متالورژی

 

سیلیکون با خلوص کمتر در متالورژی به عنوان یک عامل کاهنده و به عنوان یک عنصر آلیاژی در فولاد، آلومینیوم، برنج و برنز استفاده می شود. مهمترین ترکیبات سیلیکون دی اکسید (سیلیس) و انواع سیلیکات ها هستند.

 

از سیلیس به صورت شن و ماسه برای ساخت بتن و آجر و همچنین مواد نسوز برای کاربردهای با درجه حرارت بالا استفاده می شود. به عنوان کوارتز معدنی، این ترکیب ممکن است با گرم شدن نرم شود و به شکل ظروف شیشه ای درآید.

 

سیلیس (دی اکسید سیلیسیم) به عنوان ساینده، در تولید شیشه و سایر اجسام سرامیکی و به عنوان جاذب مفید است. سیلیکات ها که بیشتر آنها در آب محلول نیستند، در ساخت شیشه و همچنین در ساخت مینا، ظروف سفالی، چینی و سایر مواد سرامیکی استفاده می شوند.

 

سایر کاربردها

 

سایر کاربردها

 

سیلیکات های سدیم، معروف به شیشه آب یا سیلیکات سودا، در صابون ها، در تصفیه چوب برای جلوگیری از پوسیدگی، به عنوان سیمان و در رنگرزی استفاده می شود.

 

هر دو سیلیکات که به طور طبیعی وجود دارند و به طور مصنوعی تولید می شوند، در مصالح ساختمانی، جاذب ها و مبدل های یونی مهم هستند. سیلیکون ها اکسیدهای ارگانوسیلیکون مصنوعی هستند که از عناصر سیلیکون، اکسیژن، کربن و هیدروژن تشکیل شده اند.

 

این ترکیبات حاوی سیلیکون به عنوان روان کننده، مایعات هیدرولیکی، ترکیبات ضد آب، لاک الکل و لعاب استفاده می شوند، زیرا به عنوان یک کلاس، از نظر شیمیایی بی اثر هستند و در دمای بالا پایدار هستند.

 

 

جهت جستجوی محصولات شیمیایی اینجا جستجو کنید.

خرید مواد شیمیایی از این سایت تحت گارانتی دکتر شاهرضایی می باشد.