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SILIZIUM-Übersicht Silizium ist ein Mitglied der Gruppe 14 (IVA) des Periodensystems. Die periodische Tabelle ist ein Diagramm, das zeigt, wie Chemische Elemente miteinander verbunden sind. Silizium ist auch
Silizium verwendet im Alltag

Übersicht

Silizium ist ein Mitglied der Gruppe 14 (IVA) des Periodensystems. Die periodische Tabelle ist ein Diagramm, das zeigt, wie Chemische Elemente miteinander verbunden sind. Silizium ist auch ein Teil der Kohlenstoff-Familie. Andere carbon-Familie Elemente, zum Beispiel Kohlenstoff, germanium, zinn, und Blei. Silizium ist ein halbmetallischer, einer von nur sehr wenigen Elementen, die die Eigenschaften beider Metalle und nicht-Metalle.

Silizium ist das zweithäufigste element in der Erdkruste, die nur noch übertroffen wird durch Sauerstoff. Viele Steine und Mineralien enthalten Silizium. Beispiele sind sand, Quarz, Lehm, Feuerstein, amethyst, opal, Glimmer, Feldspat, Granat, Turmalin, Asbest, Talkum, Zirkon, Smaragd und Aquamarin. Silizium tritt nie als freies element. Es ist immer kombiniert mit einer oder mehreren anderen Elementen als Verbindung.

ATOMMASSE
28.0855

FAMILIE
Gruppe 14 (IVA)
Carbon

Durch den frühen 1800er Jahren, silicon wurde erkannt als ein element. Aber Chemiker hatte ernsthafte Probleme bereitet reines Silizium, weil es Anleihen (befestigt) fest an Sauerstoff. Es dauerte Chemiker viele Jahre, um herauszufinden, wie zu trennen Silizium vom Sauerstoff. Diese Aufgabe wurde schließlich erreicht im Jahre 1823 von dem schwedischen Chemiker Jons Jakob Berzelius (1779-1848).

Silizium ist die wichtigste Anwendung in elektronischen Geräten. Silizium ist eines der besten Materialien, aus denen transistoren und Computerchips. Das Gesamtgewicht von Silizium verwendet, für diesen Zweck ist relativ klein. Viel größere Mengen werden zum Beispiel verwendet, um Metall-Legierungen. Eine Legierung hergestellt wird durch Schmelzen und mischen von zwei oder mehr Metallen. Die Mischung hat die Eigenschaften unterscheiden sich von denjenigen der einzelnen Metalle.

Entdeckung und Namensgebung

In einer Hinsicht haben die Menschen immer verwendet, Silizium. Fast alle natürlich vorkommenden gestein oder mineral enthält einige Silizium. Also bei den alten Völkern gebaut Lehmhütten oder Sandstein-Tempel, Sie waren mit verbindungen von Silizium.

Aber niemand dachte an Silizium als element, bis das neunzehnte Jahrhundert. Dann werden eine Reihe von Chemiker versuchten Sie zu trennen Silizium aus den anderen Elementen, mit denen es kombiniert wird, in die Erde. Englische Wissenschaftler Sir Humphry Davy (1778-1829) entwickelte eine Technik für die Trennung von Elementen, die eng Bindung zueinander. Er schmolz dieser verbindungen und übergeben einen elektrischen Strom durch Sie. Die Technik wurde erfolgreich für die Herstellung von free oder elementarem Natrium -, Kalium -, calcium -, und eine Reihe von anderen Elementen für die erste Zeit. Aber er konnte nicht mit Silizium. (Siehe Seitenleiste auf Davy in die calcium-Eintrag in Band 1.)

Berzelius auch versucht zu isolieren Silizium mit einer Methode, die ähnlich wie Davy. Er vermischt die geschmolzene (geschmolzen) Kalium-Metall mit einer Substanz bekannt als Kalium-Silizium-Fluorid (K 2 SiF 6 ). Das Ergebnis war ein neues element—Silizium.

Schottischen Chemiker Thomas Thomson (1773-1852) vorgeschlagen, den Namen silicon, basierend auf dem lateinischen Wort für “flint,” silex (oder silids). Er fügte hinzu, die Endung -on , weil das neue element war, so viel wie Bor und Kohlenstoff. So, das neue element name wurde akzeptiert als Silizium.

Einige interessante Studien wurden auf Silizium in den nächsten Jahren. German chemist Friedrich Wohler (1800-82) produziert eine Reihe von verbindungen, bekannt als Silane. Diese verbindungen enthalten Silizium, Wasserstoff, und manchmal andere Elemente enthalten.

Eine Gruppe von verbindungen bekannt als die Siloxane hergestellt wurden, bei etwa der gleichen Zeit. Die Siloxane sind, die aus Silizium, Sauerstoff, und einer organischen Gruppe. Organische verbindungen enthalten Kohlenstoff.

Silane und Siloxane wurden nicht entdeckt, in der Suche nach der Antwort auf eine praktische Frage. Chemiker waren einfach nur neugierig, über die Art der verbindungen, die Sie machen könnte mit Silizium. Aber viele Jahre später, Chemiker machte einige interessante Entdeckungen. Beide Gruppen von verbindungen haben einige sehr wichtige praktische Anwendungen. Zum Beispiel, die verbindungen bekannt, die als Silikone sind eine form der Siloxane.

Physikalische Eigenschaften

Silizium ist ein halbmetallischer, ein element mit den Eigenschaften von Metallen und nicht-Metallen. Silizium existiert in zwei allotrope Formen. Allotrope Formen eines Elements mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften. Eine allotrope in form von glänzenden, Grau-schwarze, nadelförmige Kristalle, oder flache Platten. Die zweite allotrope hat keine Kristallstruktur und tritt meist als ein braunes Pulver.

Der Schmelzpunkt von Silizium ist 1,410°C (2,570°F) und der Siedepunkt ist 2,355°F (4,270°F). Seine Dichte ist 2.33 Gramm pro Kubikzentimeter. Silizium hat eine Härte von etwa 7 auf der Mohs-Skala. Die Mohs-Skala ist ein Ausdruck für die Härte eines Materials. Es läuft von 0 (für Talk) bis 10 (Diamant).

Silizium ist ein Halbleiter. Ein Halbleiter ist ein Stoff, leitet elektrischen Strom besser als ein nicht-Leiter—wie Glas oder Gummi—aber nicht so gut wie eine Leiter wie Kupfer oder Aluminium. Halbleiter haben wichtige Anwendungen in der Elektronik-Industrie.

Chemische Eigenschaften

Silizium ist ein relativ inaktiv element bei Raumtemperatur. Es nicht kombinieren mit Sauerstoff oder die meisten anderen Elemente. Wasser, Dampf, und die meisten Säuren haben sehr wenig Einfluss auf das element. Bei höheren Temperaturen, jedoch Silizium wird viel mehr reaktiv. Im flüssigen (geschmolzenen) Zustand, zum Beispiel, es verbindet sich mit Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor und andere Elemente. Es bildet auch eine Reihe von Legierungen sehr leicht in geschmolzenem Zustand.

Vorkommen in der Natur

Silizium ist der zweite muss häufigste element in der Erdkruste. Seine fülle wird geschätzt, dass etwa 27,6 Prozent der Kruste. Es rangiert nur Sauerstoff. Einige Behörden glauben, dass mehr als 97 Prozent der Erdkruste besteht aus Gesteinen, die enthalten verbindungen von Silizium und Sauerstoff.

Silizium wurde festgestellt, in der Sonne und der Sterne. Es tritt auch in bestimmten Meteoriten bekannt als aerolites oder “steinigen Meteoriten.” Meteoriten sind Gesteins -, wie Stücke, die fallen auf der Oberfläche der Erde von außerhalb der Atmosphäre der Erde.

Silizium tritt nie als freies element in der Natur. Es tritt immer auf, als eine Verbindung mit Sauerstoff, magnesium, Kalzium, Phosphor oder andere Elemente. Die häufigsten Mineralien sind jene, die enthalten Siliciumdioxid in der einen oder anderen form. Diese sind bekannt als Silikate.

Silizium wurde festgestellt, in der Sonne und der Sterne. Es tritt auch in bestimmten Meteoriten.

Isotope

Es gibt drei natürlich vorkommende Isotope von Silizium: Silizium-28, silicon-29, und Silizium-30. Isotope sind zwei oder mehr Formen eines Elements. Isotope unterscheiden sich von einander je nach Ihrer Masse-Nummer. Die Nummer geschrieben, auf der rechten der name des Elements ist die Massenzahl. Die Massenzahl gibt die Anzahl der Protonen plus Neutronen im Atomkern eines atoms des Elements. Die Anzahl der Protonen bestimmt das element, aber die Anzahl der Neutronen im atom eines Elements kann variieren. Jede variation ist ein Isotop.

Fünf radioaktive Isotope von Silizium sind auch bekannt. Ein radioaktives Isotop ist eine, die bricht auseinander und es gibt eine form von Strahlung. Radioaktive Isotope hergestellt werden, wenn sehr kleine Teilchen beschossen Atome. Diese Partikel kleben in die Atome und machen Sie radioaktiv.

Keines der radioaktiven Isotopen von Silizium hat die gewerbliche Nutzung.

Extraktion

Silizium ist bereit, durch erhitzen von Siliziumdioxid mit Kohlenstoff. Carbon ersetzt das Silizium in der Zusammensetzung. Die Silizium gebildet ist 96 bis 98 Prozent rein.

Viele Anwendungen von Silizium benötigen ein sehr reines Produkt. Methoden wurden entwickelt, um zu produzieren Silizium, das mindestens 99,97 Prozent reines Silizium. Diese form von Silizium sogenannte hyper-reines Silizium.

Vielleicht die bekannteste Verwendung von Silizium in elektronischen Geräten. Reinstsilicium ist verwendet in transistoren und andere Komponenten von elektronischen Geräten. Es wird auch verwendet, um Photovoltaik – (solar -) Zellen, Gleichrichter und Teile für computer-schaltungen. Eine photovoltaische Zelle ist ein Gerät, wandelt Sonnenlicht in elektrische Energie. Ein Gleichrichter ist ein elektrisches Gerät, das für die Veränderung eines Art des elektrischen Stroms (Wechselstrom oder Wechselstrom) in eine andere Art von Strom (Gleichstrom oder DC).

Fast ohne Ausnahme, alle Glas enthält Siliciumdioxid.

Die größte einzelne Verwendung von Silizium, jedoch ist bei der Herstellung Legierungen. Die wichtigsten Silizium-Legierungen sind diejenigen, die mit Eisen und Stahl, Aluminium und Kupfer. Wenn Silizium hergestellt wird, in der Tat, Schrott, Eisen und Metall wird manchmal Hinzugefügt, um den Ofen. Sobald das Silizium produziert wird, reagiert es mit Eisen und Stahl zu bilden, Ferrosilicium. Ferrosilicium ist eine Legierung von Eisen oder Stahl und Silikon. Es wird für zwei wichtige Zwecke. Zunächst kann es

Die Aluminium-Industrie verwendet große Mengen von Silizium in Form von Legierungen. Diese Legierungen werden verwendet, um Formen und in den Prozess des Schweißens. Schweißen ist ein Prozess, bei dem zwei Metalle werden miteinander verbunden. Legierungen, Silizium, Aluminium und magnesium sind sehr beständig gegen Korrosion (Rost). Sie werden Häufig verwendet in den Bau von großen Gebäuden, Brücken und Transportmittel wie Schiffe und Züge.

Verbindungen

Eine Reihe von Silizium-verbindungen haben wichtige Anwendungen. Siliziumdioxid (sand) verwendet wird, in der Herstellung von Glas, Keramiken, Schleifmittel, als Lebensmittelzusatzstoff, in der Wasserfiltration Systeme, wie eine isolierende Materialien, in Kosmetika und Pharmazeutika (Medikamente), und bei der Herstellung von Papier -, Gummi-und Insektengifte. Jeder

Eine weitere wichtige Verbindung ist, die Siliziumcarbid (SiC). Siliziumkarbid ist auch bekannt als Siliciumcarbid. Es ist eines der härtesten bekannten Substanzen, mit einer Härte von etwa 9.5 auf der Mohs-Skala. Carborundum ist weithin als ein Schleifmittel, eine pulverförmige material verwendet werden, um Schleifen oder Polieren andere Materialien. Carborundum hat auch feuerfesten Eigenschaften. Eine Feuerfeste material, widersteht sehr hohen Temperaturen durch die Reflexion der Wärme. Feuerfeste Materialien werden verwendet, um Linie die im inneren von öfen eingesetzt, um sehr hohe Temperaturen.

Ein weiterer wichtiger Silizium-Gruppe der Silikone. Die Silikonen haben eine erstaunliche Palette von Anwendungen. Dazu gehören Spielzeug (Silly Putty und Superballs), Schmierstoffe, wetterfest!ng Materialien, Klebstoffe (Leime), Treibmittel, Bremsflüssigkeiten, Kosmetik, Poliermittel, elektrische Isolierung, Materialien zur Reduzierung von Vibrationen, Schilde für empfindliche Geräte, chirurgische Implantate und Teile für PKW-Motoren.

Auswirkungen auf die Gesundheit

Informationen über die gesundheitlichen Auswirkungen von Silizium ist begrenzt. Einige Studien zeigen, dass Silizium können erforderlich sein, in sehr kleinen Mengen durch die Pflanzen und einige Tiere. Eine Studie zeigte zum Beispiel, dass Hühner, die nicht erhalten haben von Silizium in Ihre Diät entwickelt, die kleinere gesundheitliche Probleme. Insgesamt Silikon hat vermutlich keine positiven oder negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit.

Jedoch, die ein ernstes Gesundheits-problem namens Silikose, ist im Zusammenhang mit Siliziumdioxid (SiO 2 ). Siliciumdioxid kommt in vielen Formen in die Erde. Gewöhnlicher sand ist fast reines Siliciumdioxid.

In einigen Branchen, sand ist der Boden bis in ein sehr feines Pulver, das wird in die Luft. Als die Arbeiter atmen den Staub, fährt es durch Ihren Mund, hinunter Ihre Kehlen, und in Ihre Lungen. Siliciumdioxid-Pulver kann blockieren, die die kleinen Atemwege in der Lunge, durch die Sauerstoff und Kohlendioxid passieren. Wenn dies geschieht, Silikose Ergebnisse.

Silikose ist ähnlich einer Lungenentzündung. Die person findet es schwierig zu atmen. Je länger man Ihr ausgesetzt ist, Siliciumdioxid Staub, das Schlimmste, das problem bekommt. In den schlimmsten Fällen, Silikose Ergebnisse in den Tod, weil der Unfähigkeit, richtig zu atmen.

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