مترجم: سهیلا حاجیزاده
منبع:راسخون
منبع:راسخون
سیلیکون عنصری بوده که به وفور در دسترس میباشد و ویژگیهای یک نیمه هادی را دارد.
عنصر سیلیکون یک مادهی شبه فلز میباشد. این بدین معنی است که آنها خواص بین فلزات و نیمه فلزات را دارا میباشند. برخی مواقع، آنها به عنوان نیمه فلزات نامیده میشوند. این عنصر از کلمهی لاتین سیلیکوم مشتق شده است. سیلیکون برای اولین بار در سال 1787 توسط پدر شیمی مدرن، آنتونی لاوازیه کشف شد.
این عنصر تقریبا یک چهارم پوستهی زمین را تشکیل میدهد. با وجود فراوانی آن بر روی سطح زمین، این عنصر به ندرت در حالت عنصر آزاد وجود دارد. این عنصر اغلب در مواد معدنی مختلف مانند سیلیکون دی اکسید یا سیلیکا و سیلیکاتها در دسترس میباشد. سنگ چخماق، کوارتز، یاقوت و عقیق دارای مقدار کمی مواد معدنی حاوی سیلیکا هستند. پیروکسن، میکا و فلدسپات برخی از مواد معدنی سیلیکاته ی مهم میباشند. ما میتوانیم این مواد معدنی را از تخته سنگهایی مانند گرانیت و در ماسه و رس به دست آوریم.
خواص
سیلیکا در شکل کریستالی یافت میشود. فرم خالص این عنصر خاکستری رنگ با درخشش فلزی میباشد. برخی از خواص سیلیکون مانند شیشه میباشد. این عنصر ماهیت قوی و در عین حال شکننده دارد.
از نظر شیمیایی، این عنصر توسط نماد Si مشخص میشود. عدد اتمی آن 14 و وزن اتمی آن 08/28 میباشد. چهار ظرفیتی بوده و حاوی چهار الکترون در بیرونیترین لایهی خود میباشد. سیلیکون از نظر شیمیایی عنصری با واکنشپذیری بالا نمیباشد. این ماده با اکثر ترکیبات اسیدی واکنش نمیدهد. با این حال، با ترکیبات قلیایی رقیق و هالوژنها واکنش میدهد. به واسطهی حضور چهار الکترون در لایهی بیرونی آن، قادر به پیوند با برخی عناصر و ترکیبات دیگر تحت شرایط خاص میباشد.
ترکیبات
هنگامی که سیلیکون با برخی عناصر فلزی مانند منیزیم واکنش میدهد، منیزیم سیلیسید تشکیل میشود، که ترکیبی با واکنشپذیری بالا میباشد. در واکنش با کربن، سیلیکون کاربید (SiC) تولید شده که مادهای ساینده با نقطهی ذوب بالا میباشد. سیلان (SiH4) به واسطهی واکنش هیدروژن و سیلیکون تشکیل شده و این ترکیب بسیار قابل اشتعال میباشد. سیلیکون دی اکسید یکی از چنین ترکیباتی بوده که در انواعی از اشکال کریستالی یافت میشود.
مصارف
سیلیکون به طور گستردهای به منظور ایجاد آلیاژهای سیلیکون – آلومینیوم مورد استفاده قرار گرفته که در صنعت خودرو کاربرد دارد. این ماده به عنوان یک جزء از فولاد الکتریکی به منظور تغییر مقاومت الکتریکی آن و خواص مغناطیسی مورد استفاده قرار میگیرد. هنگامی که به آهن مذاب اضافه میشود، به بهبود کیفیت و عملکرد آهن کمک میکند. ترکیباتی مانند سیلیکا و سیلیکات در صنعت شیشه، سرامیک و سیمان مورد استفاده قرار میگیرند.
این عنصر در تهیهی سیلیکونها، یک ترکیب ساخته شده از پیوندهای سیلیکون – اکسیژن و سیلیکون – کربن مورد استفاده قرار میگیرد. این ترکیب قادر به تشکیل پلیمرها بوده و به آب غیر قابل نفوذ میباشد. سیلیکون دارای مصارف متعددی از جمله تیمارهای ضد آب، ایجاد مهر و موم مکانیکی، گریسهای با دمای بالا، واکسها و غیره میباشند.
این عنصر در خالصترین فرم خود، یک عنصر باارزش در صنعت نیمه هادی میباشد. سیلیکون به دلیل اینکه میتواند خواص نیمه هادی را حتی در دمای خیلی بالا برخلاف عناصر دیگر مانند گرانیوم حفظ کند، بسیار محبوب میباشد. این ترکیب برای ساخت برشهای نازک از ویفرهای سیلیکا که در تجهیزات الکترونیکی مورد نیاز است نیز استفاده میشود. سیلیکون با خلوص بالا اغلب با عناصر خاصی به منظور تنظیم هدایت الکتریکی آن ترکیب میشود. این نوع از تنظیم در سلولهای خورشیدی، ترانزیستورها، مدارهای مجتمع یا ریزتراشهها، میکروپروسسورها و چند دستگاه نیمه هادی دیگر مورد استفاده در مواد الکترونیکی مورد نیاز میباشد.
سیلیکون یا ترکیبات آن هیچ گونه اثرات مضر عمدهای بر روی گیاهان، حیوانات و محیط زیست ندارند و این عنصر یک عنصر مهم در متابولیسم انواع خاصی از چمنها میباشد.