Silicium is het atoomnummer 14 element van de derde periode van de koolstoffamilie en heeft daarom verschillende koolstofachtige eigenschappen. Het is bijvoorbeeld een harde vaste stof waarvan de kristalstructuur vergelijkbaar is met die van diamant, die alleen wordt gevormd door bindingen tussen koolstofatomen. De chemische reacties zijn ook vergelijkbaar met dit element.
Deze vaste stof heeft een grijze kleur en een metaalachtige glans, en de naam komt van: vuursteen of silicis, wat betekent "harde steen".
Het is zeer overvloedig in de natuur, in het hele universum is hij de 7e meest voorkomende, die achter de volgende elementen staan: waterstof, helium, neon, zuurstof, stikstof en koolstof. In de aardkorst is het de op één na grootste hoeveelheid (27,7%),op de tweede plaats na zuurstof.
Het wordt echter nooit van nature in geïsoleerde vorm gevonden, het wordt altijd gecombineerd met een ander element. Om deze reden werd het voor het eerst bereid in het laboratorium, in 1824, door de Zweedse chemicus Jöns Jacob Berzelius, door siliciumtetrafluoride te verhitten met kalium.
Hij is aanwezig in vrijwel alle zand, rots, klei en grond. Het is ook in alles te vinden natuurlijke wateren, in de atmosfeer (als stof), in veel planten en in de skeletten, weefsels en lichaamsvloeistoffen van sommige dieren.
In combinatie met zuurstof vormt het de silica (siliciumdioxide - SiO2), en wanneer het wordt gecombineerd met zuurstof en andere elementen, vormt het silicaten, de belangrijkste zijn de kwarts, asbest, zeoliet en mica.
De naam "asbest" komt uit het grieks asbest, wat "onbrandbaar" betekent, en is vooral bekend om zijn synoniem "asbest", wat uit het latijn komt asbest, wat "onvergankelijk" betekent. Asbest is de verzamelnaam voor de natuurlijke vezelachtige silicaten die in de bodem worden aangetroffen in meer dan 30 variëteiten, waarvan er slechts 6 commercieel interessant zijn. De twee hoofdgroepen van asbestrotsen zijn:
1. Streamers (wit asbest - 95%):bestaande uit chrysotielmineraal (Mg3Ja2O5(OH)4);
2. Amfibolen (bruin, blauw en ander asbest - 5%):bestaande uit tremolietmineralen (Ca2mg5Ja8O22(OH)2), amosiet ((Fe, Mg, Ca) OSiO2. n H2O) en crocidoliet (NaFe2(SiO3)3).
Omdat het verschillende belangrijke fysisch-chemische eigenschappen heeft, zoals een hoge mechanische weerstand bij hoge temperaturen, isolerend, flexibel, bestand tegen de aantasting van zuren, bacteriën, alkaliën, enz., waardoor deze vezel wordt gebruikt bij de vervaardiging van tegels, tanks, in verschillende civiele bouwproducten en voor het thermisch isoleren van machines en uitrusting. Het gebruik van asbest veroorzaakt echter veel controverse en is in verschillende landen verboden, zoals het asbestmicrolint kan in de longen worden opgenomen en een ziekte veroorzaken die silicose wordt genoemd, evenals andere kwalen voor het lichaam.
Op industriële schaal wordt silicium geproduceerd door de reactie van het oxide met cokes. Maar om een ultrazuiver silicium te verkrijgen, wordt de silaanontleding (SiH) uitgevoerd.4) of siliciumtetrahalogeniden bij hoge temperaturen.
Dit ultrazuivere silicium is belangrijk voor de vervaardiging van halfgeleiders voor gebruik in elektronische apparatuur;, zoals:
- Diodes:elektronische component die een uitstekende geleider is wanneer deze wordt blootgesteld aan spanning in de directe richting, maar een slechte geleider wanneer deze wordt blootgesteld aan spanning in de tegenovergestelde richting;
- Transistoren:elektronische component die elektrische signalen versterkt;
- Microprocessoren:elektronische component die een reeks instructies interpreteert en logische en wiskundige bewerkingen uitvoert.
Met puur silicium is het mogelijk om extreem dunne platen te verkrijgen, die worden gebruikt bij de productie van chips met steeds kleinere afmetingen, gebruikt in computer en andere geïntegreerde schakelingen.
Silicium wordt voor dit doel gebruikt omdat het 4 elektronen in zijn valentieschil heeft en de atomen combineren om kristallen te vormen. Bij kamertemperatuur krijgen deze elektronen genoeg energie om vrij rond het kristal te bewegen, waardoor er gaten ontstaan die kunnen worden opgevuld door elektronen van naburige atomen. Zo beweegt de opening van het ene atoom naar het andere, waarbij continu nieuwe paren elektronengaten worden gevormd.
Dit maakt het echter geen goede geleider, omdat het weinig vrije elektronen heeft, dus het wordt a. genoemd halfgeleider. Het is met de combinatie van halfgeleiders dat we de bovengenoemde elektronische componenten verkrijgen.
Aangezien dit element de belangrijkste grondstof is bij de productie van de meeste circuits en chips elektronica, een regio in Californië, Verenigde Staten, waar een industrieel centrum is geconcentreerd met verschillende informatietechnologie- en computerbedrijven, onder andere, begon het de naam te krijgen in Siliconen vallei, ter ere van dat element.
Een laatste belangrijke toepassing van dit element is als polymeren van siliconen, waarvan de hoofdketen bestaat uit siliciumatomen afgewisseld met zuurstofatomen. Van de siliconenvarianten zijn de meest gebruikte momenteel dichloordimethylsilaan of dichloordifenylsilaan. Om te begrijpen hoe hun vormingsprocessen plaatsvinden uit silicium, lees de tekst "Siliconen - samenstelling en toepassingen”.
Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde