السيليكون هو العنصر الذري 14 في الفترة الثالثة من عائلة الكربون ، وبسبب ذلك ، له العديد من الخصائص الشبيهة بالكربون. على سبيل المثال ، هو مادة صلبة صلبة ، يتشابه تركيبها البلوري مع الماس ، والذي يتكون فقط من الروابط بين الكربون. تفاعلاته الكيميائية تشبه أيضًا هذا العنصر.
هذه المادة الصلبة لها لون رمادي ولمعان معدني ، واسمها يأتي من الصوان أو سيليسيسمما يعني "حجر صلب".
وفيرة جدا في الطبيعة ، في الكون كله هو السابع الأكثر وفرة، يقف وراء العناصر التالية: الهيدروجين والهيليوم والنيون والأكسجين والنيتروجين والكربون. في القشرة الأرضية هي الثانية من حيث الكمية (27.7٪) ،في المرتبة الثانية بعد الأكسجين.
ومع ذلك ، لم يتم العثور عليه بشكل طبيعي في شكل منعزل ، ودائمًا ما يتم دمجه مع بعض العناصر الأخرى. لهذا السبب ، تم تحضيره لأول مرة في المختبر ، في عام 1824 ، بواسطة الكيميائي السويدي يونس جاكوب برزيليوس ، عن طريق تسخين رباعي فلوريد السيليكون بالبوتاسيوم.
هو يوجد عمليا في جميع الرمال والصخور والطين والتربة. يمكن العثور عليها أيضًا في الكل المياه الطبيعية ، في الغلاف الجوي (مثل الغبار) ، في العديد من النباتات وفي الهياكل العظمية والأنسجة وسوائل الجسم لبعض الحيوانات.
عندما يقترن بالأكسجين ، فإنه يشكل السيليكا (ثاني أكسيد السيليكون - SiO2) ، وعندما يتم دمجه مع الأكسجين وعناصر أخرى ، فإنه يتشكل السيليكات، أهمها الكوارتز والأسبستوس والزيوليت والميكا.
الاسم "الاسبستوس" يأتي من اليونانية الاسبستوس، والتي تعني "غير قابلة للاحتراق" ، واشتهرت بمرادفها "الاسبستوس", الذي يأتي من اللاتينية الاسبستوس، وهو ما يعني "غير قابل للفساد". الأسبستوس هو الاسم العام للسيليكات الليفية الطبيعية الموجودة في التربة في أكثر من 30 نوعًا ، 6 منها فقط ذات أهمية تجارية. المجموعتان الرئيسيتان لصخور الأسبستوس هما:
1. اللافتات (الأسبستوس الأبيض - 95٪):يتكون من معدن الكريسوتيل (Mg3نعم2ا5(أوه)4);
2. الأمفيبولات (البني والأزرق والأسبستوس الأخرى - 5٪):تتكون من معادن التريموليت (Ca2ملغ5نعم8ا22(أوه)2) ، أموسيت ((Fe ، Mg ، Ca) OSiO2. ن ح2O) والكروسيدوليت (NaFe2(SiO3)3).
لأن لها العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية الهامة ، مثل المقاومة الميكانيكية العالية في درجات الحرارة العالية ، كونها عازلة ومرنة ومقاومة هجوم الأحماض والبكتيريا ، القلويات ، وما إلى ذلك ، يؤدي هذا إلى استخدام هذه الألياف في صناعة البلاط والخزانات وفي مختلف منتجات البناء المدني وفي عزل الآلات و معدات. ومع ذلك ، فإن استخدام الأسبستوس يسبب الكثير من الجدل وهو محظور في العديد من البلدان ، مثل يمكن امتصاص جزيئات الأسبستوس الدقيقة في الرئتين وتسبب مرضًا يسمى السحار السيليسي ، بالإضافة إلى أمراض أخرى للجسم.
لا تتوقف الان... هناك المزيد بعد الإعلان ؛)
على المستوى الصناعي ، ينتج السيليكون عن طريق تفاعل الأكسيد مع فحم الكوك. ولكن للحصول على سيليكون نقي للغاية ، يتم إجراء تحلل السيليكون (SiH).4) أو رباعي الهاليدات السليكونية في درجات حرارة عالية.
هذا السيليكون فائق النقاء مهم بالنسبة لـ تصنيع أشباه الموصلات لاستخدامها في المعدات الإلكترونية، مثل:
- الثنائيات:مكون إلكتروني يكون موصلًا ممتازًا عند تعرضه للجهد في الاتجاه المباشر ، ولكنه موصل ضعيف عند تعرضه للجهد في الاتجاه المعاكس ؛
- الترانزستورات:مكون إلكتروني يضخم الإشارات الكهربائية ؛
- المعالجات الدقيقة:مكون إلكتروني يفسر مجموعة من التعليمات ويقوم بعمليات منطقية ورياضية.
باستخدام السيليكون النقي ، من الممكن الحصول على صفائح رقيقة للغاية ، والتي تستخدم في إنتاج رقائق بأبعاد أصغر وأصغر ، تُستخدم في الكمبيوتر والدوائر المتكاملة الأخرى.
يستخدم السيليكون لهذا الغرض لأنه يحتوي على 4 إلكترونات في غلاف التكافؤ وتتحد ذراته لتكوين بلورات. في درجة حرارة الغرفة ، تكتسب هذه الإلكترونات طاقة كافية للتنقل بحرية حول البلورة ، تاركة ثقوبًا يمكن ملؤها بالإلكترونات من الذرات المجاورة. وهكذا ، تنتقل الفجوة من ذرة إلى أخرى ، وتشكل باستمرار أزواجًا جديدة من الثقوب الإلكترونية.
ومع ذلك ، هذا لا يجعله موصلًا جيدًا ، لأنه يحتوي على عدد قليل من الإلكترونات الحرة ، لذلك يطلق عليه أشباه الموصلات. مع مزيج من أشباه الموصلات نحصل على المكونات الإلكترونية المذكورة أعلاه.
لأن هذا العنصر هو المادة الخام الرئيسية في إنتاج معظم الدوائر و رقائق الإلكترونيات ، وهي منطقة تقع في ولاية كاليفورنيا بالولايات المتحدة ، حيث يتركز مركز صناعي مع العديد من شركات تكنولوجيا المعلومات والحوسبة ، من بين أمور أخرى ، بدأت في تلقي الاسم في وادي السيليكون، تكريما لهذا العنصر.
آخر تطبيق مهم لهذا العنصر هو البوليمرات سيليكون، مع سلسلتها الرئيسية المكونة من ذرات السيليكون بالتناوب مع ذرات الأكسجين. من بين أصناف السيليكون ، الأكثر استخدامًا حاليًا هو ثنائي كلورو ثنائي ميثيل سيلان أو ثنائي كلورو ثنائي فينيل سيلان. لفهم كيفية حدوث عمليات تشكيلها من السيليكون ، اقرأ النص "السيليكون - الدستور والتطبيقات”.
بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء
