Rieth József: Anyagvilág - Háttérismeret

Szilícium

TartalomjegyzékhezVilágképem <  Anyag-időszak     

A szilícium egy kémiai elem. A rendszáma 14, vegyjele Si, nyelvújításkori neve kovany. A szilícium szürke színű, fémesen csillogó, nagyon kemény anyag. A periódusos rendszer 4. főcsoportjában található és a félfémek közé tartozik. Az oxigén után a földkéreg második leggyakoribb eleme. A természetben csak egy módosulata fordul elő. Rácsa a gyémántéhoz hasonló. Neve a kovakő latin nevéből (silex) származik.

A kristályos szilícium tömör formában csak magas hőmérsékleten reakcióképes. Oxigénnel reagálva 600 °C felett szilícium-dioxid, nitrogénnel 1400 °C felett nitrid, szénnel 2000 °C felett karbid keletkezik. Kéngőzökkel 600 °C-on, foszforgőzökkel 1000 °C-on reagál. Fluorral már szobahőmérsékleten is hevesen reagál, a nagyobb rendszámú halogénekkel viszont már csak magasabb hőmérsékleten (300 °C, illetve 500 °C-on) lép reakcióba. E reakciók eredménye színtelen, illékony tetrahalogenid (SiX4). Fémekkel szilicideket alkot. Vízzel és savval nem reagál, de a lúgokban jól oldódik:

Általános

Név, vegyjel, rendszám                             szilícium, Si, 14

Elemi sorozat                                          félfémek

Csoport, periódus, mező                          14, 3, p

Megjelenés                                             sötétszürke, kékes árnyalat

Atomtömeg                                             28,0855(3) g/mol

Elektronszerkezet                                   [Ne] 3s² 3p²

Elektronok héjanként                               2, 8, 4

Fizikai tulajdonságok

Halmazállapot                                         szilárd

Sűrűség (szobahőm.)                               2,33 g/cm³

Sűrűség (folyadék) az o.p.-on                   2,57 g/cm³

Olvadáspont                                            1687 K (1414 °C, 2577 °F)

Forráspont                                              3538 K (3265 °C, 5909 °F)

Olvadáshő                                              50,21 kJ/mol

Párolgáshő                                             359 kJ/mol

Moláris hőkapacitás (25 °C)                     19,789 J/(mol·K)

Gőznyomás P/Pa             1              10              100                1 k              10 k            100 k

                  T/K                1908         2102          2339              2636            3021           3537

Atomi tulajdonságok

Kristályszerkezet                                   köbös lapközéppontos

Oxidációs állapotok                                4 (amfoter oxid)

Elektronegativitás                                   1,90 (Pauling-skála)

Ionizációs energia                                   1.: 786,5 kJ/mol

                                                             2.: 1577,1 kJ/mol

                                                             3.: 3231,6 kJ/mol

Atomsugár                                             110 pm

Atomsugár (számított)                            111 pm

Kovalens sugár                                      111 pm

Van der Waals-sugár                              210 pm

Egyebek

Mágnesség                                           nem mágneses

Hővezetési tényező (300 K)                    149 W/(m·K)

Hőtágulási tényező (25 °C)                     2,6 µm/(m·K)

Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C)         2200 m/s

Young-modulus                                     47 GPa

Bulk modulusz                                      100

GPa Mohs-keménység                           6,5

CAS-szám                                            7440-21-3

Fontosabb izotópok

Izotóp              t.e.                felezési idő          B.m.            B.e. (MeV)          B.t.

 

28Si                92,23%          Si stabil 14 neutronnal

29Si               4,67%            Si stabil 15 neutronnal

30Si               3,1%              Si stabil 16 neutronnal

32Si               mesterséges  132 y                    β-                 0,221                  32P

Izotópjai

Az izotóp
jele
Z(p) N(n)  
Az izotóp tömege (u)
 
felezési idő magspin jellemző
izotóp-
összetétel
(móltört)
természetes
ingadozás
(móltört)
gerjesztési energia
22Si 14 8 22,03453(22)# 29(2) ms 0+    
23Si 14 9 23,02552(21)# 42,3(4) ms 3/2+#    
24Si 14 10 24,011546(21) 140(8) ms 0+    
25Si 14 11 25,004106(11) 220(3) ms 5/2+    
26Si 14 12 25,992330(3) 2,234(13) s 0+    
27Si 14 13 26,98670491(16) 4,16(2) s 5/2+    
28Si 14 14 27,9769265325(19) STABIL 0+ 0,92223(19) 0,92205–0,92241
29Si 14 15 28,976494700(22) STABIL 1/2+ 0,04685(8) 0,04678–0,04692
30Si 14 16 29,97377017(3) STABIL 0+ 0,03092(11) 0,03082–0,03102
31Si 14 17 30,97536323(4) 157,3(3) perc 3/2+    
32Si 14 18 31,97414808(5) 132(13) év 0+    
33Si 14 19 32,978000(17) 6,18(18) s (3/2+)    
34Si 14 20 33,978576(15) 2,77(20) s 0+    
35Si 14 21 34,98458(4) 780(120) ms 7/2-#    
36Si 14 22 35,98660(13) 0,45(6) s 0+    
37Si 14 23 36,99294(18) 90(60) ms (7/2-)#    
38Si 14 24 37,99563(15) 90# ms [>1 µs] 0+    
39Si 14 25 39,00207(36) 47,5(20) ms 7/2-#    
40Si 14 26 40,00587(60) 33,0(10) ms 0+    
41Si 14 27 41,01456(198) 20,0(25) ms 7/2-#    
42Si 14 28 42,01979(54)# 13(4) ms 0+    
43Si 14 29 43,02866(75)# 15# ms [>260 ns] 3/2-#    
44Si 14 30 44,03526(86)# 10# ms 0+  

Megjegyzések

Az izotópok gyakoriságát, valamint az atomtömeg pontosságát az egyes előfordulások közötti eltérések korlátozzák. A megadott tartomány lefedi a Földön előforduló összes szokványos anyagot.

A # jelölésű értékek nem kizárólag kísérleti adatokból származnak, ezeknél rendszeres tendenciákat is figyelembe vettek. A gyenge asszignációs argumentumú spineket zárójelben jelöltük.

A bizonytalanságokat rövid formában – a megfelelő utolsó számjegy után zárójelben – adjuk meg. A bizonytalanság értéke egy standard deviációnak felel meg, leszámítva a IUPAC által megadott izotóp-összetételt és standard atomtömeget, melyeknél kiterjesztett bizonytalanságot használunk.

Tulajdonságai

A szilícium sötétszürke, fémesen csillogó elem. Alacsony hőmérsékleten szigetelő, magasabb hőmérsékleten azonban vezeti az áramot, elektromos vezetés szempontjából ezért a félvezetők közé tartozik. Három stabil izotópja létezik. Csak egyetlen módosulata van, amely gyémántrácsú. Olvadáspontja nem olyan magas, mint a széné (1410 °C). Sűrűsége 2,32 g/cm³.

Előfordulása

Előfordul a Napban és a csillagokban, a meteoritokban. A földkéreg második leggyakoribb eleme (részaránya több mint 25%), azonban sohasem fordul elő szabadon, és gyakorlatilag mindig oxigénnel együtt található. Leggyakoribb ásványa a kvarc (SiO2). A szépen színezett, átlátszó kvarckristályok drágakövek vagy féldrágakövek. Hatalmas tömegben fordulnak elő a földpátok, például ortoklász. Fontos egyéb ásványai az olivin ((Mg,Fe)2SiO4), amely ortoszilikát; a piroxének, például a diopszid (CaMgSi2O6), valamint az amfibolok, csillámok és agyagásványok. A kvarc és a szilikátok alkotják a vulkáni kőzetek 98%-át, az üledékes kőzeteket is túlnyomóan ezek képezik.

TartalomjegyzékhezVilágképem <  Anyag-időszak     

-------------------------

http://hu.wikipedia.org/wiki/Szil%C3%ADcium

http://hu.wikipedia.org/wiki/A_szil%C3%ADcium_izot%C3%B3pjai