ケイ素は、酸素に次いで地殻に最も豊富に存在する化学元素であることをご存知ですか?ただし、純粋な状態では存在しません。むしろ、砂、塵、惑星、小惑星、さらにはさまざまな構造物やケイ酸塩として分布しています。その起源、発見者、その特徴、そしてそれをどのように入手するかを見てみましょう。
シリコンとは何ですか？
これは、周期表の第 14 族に位置する半金属または半金属の化学元素です。それは結晶化した形と非晶質の形で現れ、最初のものは灰色がかった色であり、二番目のものは茶色がかった粉末の形です。慣性がほとんどないため、比較的非アクティブです。さらに、ほとんどの酸はそれを変化させません。一方、生物の構造中には鉱物の形で存在します。
シリコンのシンボル
Si化学元素のシリコンの記号は Si であり、この記号はラテン語の silicis または flint に由来します。この用語はフリントを意味し、この元素のさまざまな化合物で作られた先史時代の道具や武器に与えられた名前です。
シリコンの特性
その構造は中間の特性、つまり金属と非金属の間の特性を示します。一般にその化合物は４価ですが、２価の場合もあります。その化学的挙動は電気陽性です。他の機能もご覧ください:
- 色: グレーがかったメタリックな光沢のある色を呈します。
- 凝集ステータス:固体。
- 外観:硬く、結晶質で、脆く、八面体のような形をしています。
- 形状:金属結晶と粉末の 2 つの同素体形状があります。
- 導電性ワイヤ:電気を通しにくいワイヤです。
- 硬度: モース硬度は 7 です。
- 化合物：金属間化合物は合金部材として様々な金属に使用されています。
- 展性: 展性のある要素ではありません。
- 溶解性: わずかに溶ける。
- 伝達能力:赤外線の波長または空間周期の 95% 以上。
シリコンの化学的および物理的特性
- 原子番号: 14
- グループ: 14
- 期間：3
- ブロック:p
- 原子量: 28,085
- 密度: 2330 kg/m3
- 固体の状態
- さび：両性
- 酸化状態: +4
- 融点（℃）：1414
- 沸点（℃）：3265
- 比熱: 700 J/(K-kg)
- 電気陰性度: 1.9
- 無線平均: 120時間
- 共有結合半径: 231 h
- 原子半径: 午後 11 時
- 殻あたりの電子数: 2、8、4
- 電子構成: [Ne]3 s2 3p2
シリコンの起源
アントワーヌ・ラヴォアジエは 1787 年に初めてシリコンを特定しましたが、1823 年に純粋な孤立した形でシリコンを発見したのはスウェーデン人のイェンス・ヤコブ・ベルゼリウスでした。この化学者は金属カリウムを四フッ化ケイ素と加熱してアモルファスシリコンを作りました。しかし、1811 年には、この化学元素はすでに非晶質で不純な状態で発見されていました。歴史によれば、この仕事はフランスのゲイ・リュサックとルイ・ジャック・テナールによって実行されました。
シリコンは何に使われますか?
人間は、この化学元素が有用で経済的であるため、絶えず豊富に使用しています。たとえば、シリコンの機能の 1 つは、レンガ、コンクリート、エナメル、セラミックス、その他の建築製品の製造における役割です。鋼やさまざまな種類のガラスの製造にも使用されます。
他の用途には、太陽電池、トランジスタ、整流器、および宇宙技術やエレクトロニクス産業で使用されるチップなどのデバイスを構成する一種の要素の形成が含まれます。さらに、シリコーンは潤滑剤、おもちゃ、防水フィルム、美容整形インプラントの製造にも使用されます。
シリコンはどのようにして得られるのでしょうか？
これは、塩酸で処理しながら酸化ケイ素からアルミノテルミーによって得ることができます。別の方法は、炭素電極を充填した電気炉内で炭化カルシウムまたは炭素を用いてシリカを還元することである。
同様に、純粋な方法で四塩化ケイ素を得るために、水素元素による四塩化ケイ素の還元を使用します。最後に、超高純度シリコンは、シーメンスプロセスと呼ばれるトリクロロシランの熱還元によって得られます。巨大な真空チャンバーに含まれる水素雰囲気のおかげで、超純度が得られます。
ケイ素と生物学
それはケイ酸塩、ケイ素と酸素から構成される鉱物の形で簡単に見つかりますが、それを直接利用する生物はほとんどいません。実際、放散虫、珪藻、ガラス海綿体は、骨格の構造に生物由来のシリカを使用しています。さらに、イネなど、一部の植物は栄養と成長のためにこの元素を必要とします。
シリコンの健康効果
この元素は肺や呼吸に副作用を及ぼし、珪肺を引き起こす可能性もあります。さらに、皮膚や目に刺激を与え、水ぶくれ、発赤、かさぶた、かゆみを引き起こします。さまざまな研究では、肺がん、腎臓病、マイコバクテリア感染症とシリコンへの継続的な曝露が関連付けられています。
結論として、この半金属タイプの化学元素は、レンガ、セラミック、エナメルなどの建築製品を作成するときに使用されます。また、エレクトロニクス、宇宙、化粧品業界でも、潤滑剤、コンタクトレンズ、乳房インプラントの製造に使用されています。