Silicium er atomnummer 14-elementet i den tredje periode af kulstoffamilien, og på grund af det har det flere kulstoflignende egenskaber. For eksempel er det et hårdt fast stof, hvis krystalstruktur ligner den hos diamant, som kun er dannet af bindinger mellem carbonatomer. Dens kemiske reaktioner ligner også dette element.
Dette solide har en grå farve og en metallisk glans, og navnet kommer fra flint eller silicis, hvilket betyder "hård sten".
Det er meget rigeligt i naturen, i hele universet er han den 7. mest rigelige, der står bag følgende elementer: brint, helium, neon, ilt, nitrogen og kulstof. I jordskorpen er den anden i største mængde (27,7%),andet kun efter ilt.
Det findes dog aldrig naturligt i isoleret form, det kombineres altid med et andet element. Af denne grund blev det først fremstillet i laboratoriet i 1824 af den svenske kemiker Jöns Jacob Berzelius ved opvarmning af siliciumtetrafluorid med kalium.
Han er til stede i praktisk talt alt sand, sten, ler og jord. Det kan også findes i alle
naturligt vand, i atmosfæren (som støv), i mange planter og i skelet, væv og kropsvæsker fra nogle dyr.Når det kombineres med ilt, danner det silica (siliciumdioxid - SiO2), og når det kombineres med ilt og andre grundstoffer, dannes det silikater, hvor de vigtigste er kvarts, asbest, zeolit og glimmer.
Navnet "asbest" kommer fra græsk asbest, hvilket betyder "ikke-brændbart", og er bedst kendt for sit synonym "asbest", som kommer fra latin asbest, hvilket betyder "uforgängelig". Asbest er det generiske navn for de naturlige fibrøse silikater, der findes i jorden i mere end 30 sorter, hvoraf kun 6 er af kommerciel interesse. De to hovedgrupper af asbeststen er:
1. Streamere (hvid asbest - 95%):bestående af krysotilmineral (Mg3Ja2O5(OH)4);
2. Amfiboler (brun, blå og anden asbest - 5%):bestående af tremolitmineraler (Ca2mg5Ja8O22(OH)2), amosite ((Fe, Mg, Ca) OSiO2. n H2O) og crocidolit (NaFe2(SiO3)3).
Fordi det har flere vigtige fysisk-kemiske egenskaber, såsom høj mekanisk modstandsdygtighed ved høje temperaturer, er isolerende, fleksibel, modstår angreb fra syrer, bakterier, alkalier osv. dette får denne fiber til at anvendes til fremstilling af fliser, tanke, i forskellige civile byggeprodukter og til termisk isolering af maskiner og udstyr. Brug af asbest forårsager dog meget kontrovers og er forbudt i flere lande, som asbestmikrolintet kan absorberes i lungerne og forårsage en sygdom kaldet silikose såvel som andre lidelser i kroppen.
I industriel skala produceres silicium ved reaktion mellem oxid og koks. Men for at opnå et ultrarent silicium udføres silannedbrydningen (SiH).4) eller siliciumtetrahalogenider ved høje temperaturer.
Dette ultrarene silicium er vigtigt for fremstilling af halvledere til brug i elektronisk udstyr, såsom:
- Dioder:elektronisk komponent, der er en fremragende leder, når den udsættes for spænding i direkte retning, men en dårlig leder, når den udsættes for spænding i den modsatte retning;
- Transistorer:elektronisk komponent, der forstærker elektriske signaler;
- Mikroprocessorer:elektronisk komponent, der fortolker et sæt instruktioner og udfører logiske og matematiske operationer.
Med rent silicium er det muligt at opnå ekstremt tynde plader, der bruges til fremstilling af chips med mindre og mindre dimensioner, der bruges i computere og andre integrerede kredsløb.
Silicium bruges til dette formål, fordi det har 4 elektroner i sin valensskal, og dets atomer danner sammen krystaller. Ved stuetemperatur får disse elektroner nok energi til at bevæge sig frit rundt krystallen og efterlader huller, der kan fyldes af elektroner fra nærliggende atomer. Således bevæger gabet sig fra det ene atom til det andet og danner kontinuerligt nye par elektronhuller.
Dette gør det dog ikke til en god leder, fordi det har få frie elektroner, så det kaldes en halvleder. Det er med kombinationen af halvledere, at vi får de ovennævnte elektroniske komponenter.
Da dette element er det vigtigste råmateriale i produktionen af de fleste kredsløb og chips elektronik, en region beliggende i Californien, USA, hvor et industricenter er koncentreret med flere informationsteknologi- og computervirksomheder begyndte det blandt andet at modtage navnet i Silicon Valley, til ære for dette element.
En sidste vigtig anvendelse af dette element er som polymerer af silikone, med hovedkæden bestående af siliciumatomer skiftevis med iltatomer. Blandt silikonesorterne er de mest anvendte i øjeblikket dichlo-dimethyl-silan eller dichlor-diphenyl-silan. For at forstå, hvordan deres dannelsesprocesser opstår fra silicium, skal du læse teksten "Silikone - sammensætning og anvendelser”.
Af Jennifer Fogaça
Uddannet i kemi