Wist u dat silicium, na zuurstof, het meest voorkomende chemische element in de aardkorst is? Het is echter niet in zuivere staat aanwezig. Het wordt eerder verspreid als zand, stof, planeten en planetoïden, evenals als verschillende structuren of silicaten. Kijk naar de oorsprong ervan, wie het heeft ontdekt, wat de kenmerken ervan zijn en hoe we het verkrijgen.
Wat is silicium?
Het is een metalloïde of semi-metaalachtig chemisch element, gelegen in groep 14 van het periodiek systeem. Het verschijnt in gekristalliseerde en amorfe vorm, waarbij de eerste grijsachtig van kleur is, terwijl de tweede de vorm heeft van een bruinachtig poeder. Het bevat weinig traagheid, wat betekent dat het relatief inactief is. Bovendien veranderen de meeste zuren dit niet. Aan de andere kant is het aanwezig in de structuur van levende wezens in minerale vorm.
Silicium-symbool
Si De symboliek van het chemische element silicium is Si, een symbool dat afkomstig is van het Latijnse woord silicis of vuursteen. De term betekent vuursteen, een naam die wordt gegeven aan prehistorische gereedschappen en wapens gemaakt met verschillende verbindingen van het element.
Siliciumkenmerken
De structuur ervan vertoont intermediaire eigenschappen, dat wil zeggen tussen metalen en niet-metalen. Over het algemeen zijn de verbindingen tetravalent, hoewel er tweewaardige gevallen zijn. Het chemische gedrag is elektropositief. Ontdek andere kenmerken:
- Kleur : Geeft een grijsachtige metallic glanzende kleur.
- Aggregatiestatus: solide.
- Uiterlijk: Hard, kristallijn, bros en gevormd als octaëders.
- Vorm: Het heeft twee allotrope vormen, de metaalachtige kristallijne vorm en het poeder.
- Geleidende draad: Het is een slechte geleider van elektriciteit.
- Hardheid : Het heeft een hardheid van 7 volgens de schaal van Mohs.
- Verbindingen : De intermetaalverbindingen worden gebruikt als legeringselementen in verschillende metalen.
- Kneedbaarheid : Het is geen kneedbaar element.
- Oplosbaarheid : Enigszins oplosbaar.
- Overdrachtscapaciteit: meer dan 95% van de golflengten of ruimtelijke perioden van infraroodstraling.
Chemische en fysische eigenschappen van silicium
- Atoomnummer: 14
- Groep: 14
- Periode: 3
- Blok: p
- Atoomgewicht: 28.085
- Dichtheid: 2330 kg/m³
- Solide staat
- Roest: amfoteer
- Oxidatietoestanden: +4
- Smeltpunt (°C): 1414
- Kookpunt (°C): 3265
- Soortelijke warmte: 700 J/(K-kg)
- Elektronegativiteit: 1.9
- Radiogemiddelde: 120u
- Covalente straal: 231 uur
- Atoomstraal: 23:00 uur
- Elektronen per schil: 2, 8, 4
- Elektronische configuratie: [Ne]3 s2 3p2
Oorsprong van silicium
Antoine Lavoisier identificeerde het voor het eerst in 1787, maar het was de Zweed Jöns Jacob Berzelius die silicium in 1823 ontdekte, in een pure en geïsoleerde vorm. Deze scheikundige maakte amorf silicium na verhitting van metallisch kalium met siliciumtetrafluoride. In 1811 was dit chemische element echter al ontdekt in een amorfe en onzuivere vorm. Volgens de geschiedenis werd dit werk uitgevoerd door de Franse Gay Lussac en Louis Jacques Thénard.
Waar wordt silicium voor gebruikt?
Mensen gebruiken dit chemische element voortdurend en overvloedig omdat het nuttig en economisch is. Een van de functies van silicium is bijvoorbeeld zijn rol bij het maken van bakstenen, beton, email, keramiek en andere bouwproducten. Ook wordt het gebruikt bij de productie van staal en verschillende glassoorten.
Andere toepassingen zijn onder meer het vormen van een soort element waaruit zonnecellen, transistors, gelijkrichters en andere apparaten bestaan die worden gebruikt in de ruimtetechnologie en de elektronica-industrie, zoals chips. Bovendien worden siliconen gebruikt om glijmiddelen, speelgoed, waterdichte films en implantaten voor cosmetische chirurgie te maken.
Hoe wordt silicium verkregen?
Het kan worden verkregen door aluminothermie, uit siliciumoxide, terwijl het wordt behandeld met zoutzuur. Een andere manier is om silica te verminderen met calciumcarbide, of koolstof, in een vlamboogoven gevuld met koolstofelektroden.
Op dezelfde manier gebruiken we de reductie van siliciumtetrachloride met het element waterstof, om het op een zuivere manier te verkrijgen. Ten slotte wordt hyperzuiver silicium verkregen door de thermische reductie van trichloorsilaan, het Siemens-proces genoemd. Ultrazuiverheid wordt verkregen dankzij de waterstofatmosfeer in enorme vacuümkamers.
Silicium en biologie
Hoewel het gemakkelijk te vinden is in de vorm van silicaten, mineralen bestaande uit silicium en zuurstof, gebruiken maar weinig organismen het rechtstreeks. Radiolariërs, diatomeeën en glassponsen gebruiken biogene silica voor de structuur van hun skelet. Bovendien hebben sommige planten dit element nodig voor hun voeding en groei, zoals rijst.
Gezondheidseffecten van silicium
Dit element kan bijwerkingen hebben op de longen en de ademhaling, waardoor zelfs silicose kan ontstaan. Bovendien veroorzaakt het irritatie van de huid en ogen, wat leidt tot tranen, roodheid, korstvorming en jeuk. Verschillende onderzoeken brengen longkanker, nierziekten en mycobacteriële infecties in verband met constante blootstelling aan silicium.
Concluderend wordt dit chemische element van het metalloïde type gebruikt bij het maken van bouwproducten, bijvoorbeeld baksteen, keramiek en email. Het wordt ook gebruikt in de elektronica-, ruimtevaart- en cosmetische industrie om smeermiddelen, contactlenzen of borstimplantaten te vervaardigen.