ซิลิคอนเป็นองค์ประกอบเลขอะตอม 14 ของคาบที่สามของตระกูลคาร์บอน และด้วยเหตุนี้ ซิลิคอนจึงมีคุณสมบัติคล้ายคาร์บอนหลายประการ ตัวอย่างเช่น มันเป็นของแข็งที่มีโครงสร้างผลึกคล้ายกับเพชรซึ่งเกิดขึ้นจากพันธะระหว่างคาร์บอนเท่านั้น ปฏิกิริยาเคมีของมันก็คล้ายกับองค์ประกอบนี้เช่นกัน
ของแข็งนี้มีสีเทาและเงาเป็นโลหะ และชื่อของมันมาจาก หินเหล็กไฟ หรือ ซิลิซิส, ซึ่งหมายความว่า "หินแข็ง".
มีธรรมชาติอุดมสมบูรณ์มาก ในจักรวาลทั้งหมดเขามีมากที่สุดที่ 7ยืนอยู่ข้างหลังองค์ประกอบต่อไปนี้: ไฮโดรเจน ฮีเลียม นีออน ออกซิเจน ไนโตรเจน และคาร์บอน ในเปลือกโลกมีปริมาณมากที่สุดเป็นอันดับสอง (27.7%)รองจากออกซิเจนเท่านั้น
อย่างไรก็ตาม มันไม่เคยพบในรูปแบบที่แยกออกมาโดยธรรมชาติ แต่จะรวมเข้ากับองค์ประกอบอื่นๆ เสมอ ด้วยเหตุนี้ จึงถูกเตรียมขึ้นครั้งแรกในห้องปฏิบัติการในปี พ.ศ. 2367 โดยนักเคมีชาวสวีเดน Jöns Jacob Berzelius โดยให้ความร้อนซิลิคอนเตตระฟลูออไรด์กับโพแทสเซียม
เขา มีอยู่จริงในทราย หิน ดินเหนียว และดิน. ยังสามารถพบได้ในทั้งหมด น้ำธรรมชาติ ในบรรยากาศ (เหมือนฝุ่น) ในพืชหลายชนิดและในโครงกระดูก เนื้อเยื่อ และของเหลวในร่างกายของสัตว์บางชนิด
เมื่อรวมกับออกซิเจนจะทำให้เกิด forms ซิลิกา (ซิลิกอนไดออกไซด์ - SiO2) และเมื่อรวมกับออกซิเจนและองค์ประกอบอื่นๆ ก็จะเกิด ซิลิเกต, ตัวหลักคือ ควอตซ์ แร่ใยหิน ซีโอไลต์ และไมกา
ชื่อ "แร่ใยหินชนิดหนึ่ง" มาจากภาษากรีก แร่ใยหินชนิดหนึ่งซึ่งหมายความว่า "ไม่ติดไฟ" และเป็นที่รู้จักกันดีที่สุดสำหรับคำพ้องความหมาย "แร่ใยหินชนิดหนึ่ง", ซึ่งมาจากภาษาละติน แร่ใยหินชนิดหนึ่งซึ่งหมายถึง "ไม่เน่าเปื่อย" แร่ใยหินเป็นชื่อสามัญของซิลิเกตที่มีเส้นใยตามธรรมชาติที่พบในดินมากกว่า 30 สายพันธุ์ โดยมีเพียง 6 สายพันธุ์เท่านั้นที่มีผลประโยชน์ทางการค้า แร่ใยหินกลุ่มหลักสองกลุ่มคือ:
1. ลำแสง (ใยหินสีขาว - 95%):ประกอบด้วยแร่ไครโซไทล์ (Mg3ใช่2โอ5(โอไฮโอ)4);
2. แอมฟิโบล (สีน้ำตาล สีฟ้า และแร่ใยหินอื่นๆ - 5%):ประกอบด้วยแร่ธาตุ tremolite (Ca2มก.5ใช่8โอ22(โอไฮโอ)2), อะโมไซต์ ((Fe, Mg, Ca) OSiO2. n H2O) และจระเข้ (NaFe .)2(SiO3)3).
เนื่องจากมีคุณสมบัติทางเคมีกายภาพที่สำคัญหลายประการ เช่น มีความต้านทานเชิงกลสูงที่อุณหภูมิสูง เป็นฉนวน ยืดหยุ่น ต้านทานการโจมตีของกรด แบคทีเรีย ด่าง ฯลฯ ทำให้เส้นใยนี้ใช้ในการผลิตกระเบื้อง แท็งก์ ในผลิตภัณฑ์ก่อสร้างทางโยธาต่างๆ และเพื่อเป็นฉนวนความร้อนของเครื่องจักรและ อุปกรณ์. อย่างไรก็ตาม การใช้แร่ใยหินทำให้เกิดการโต้เถียงกันมาก และเป็นข้อห้ามในหลายประเทศเพราะ ไมโครลินท์ใยหินสามารถดูดซึมเข้าสู่ปอดและทำให้เกิดโรคที่เรียกว่าซิลิโคซิสได้ เช่นเดียวกับอาการเจ็บป่วยอื่นๆ สำหรับร่างกาย
ในระดับอุตสาหกรรม ซิลิคอนเกิดจากปฏิกิริยาของออกไซด์กับโค้ก แต่เพื่อให้ได้ซิลิกอนบริสุทธิ์พิเศษ การสลายตัวของไซเลน (SiH) จะถูกดำเนินการ4) หรือซิลิกอนเตตระฮาไลด์ที่อุณหภูมิสูง
ซิลิกอนบริสุทธิ์พิเศษนี้มีความสำคัญต่อ การผลิตเซมิคอนดักเตอร์เพื่อใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เช่น:
- ไดโอด:ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นตัวนำที่ดีเยี่ยมเมื่ออยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้าในทิศทางตรง แต่เป็นตัวนำที่ไม่ดีเมื่ออยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้าในทิศทางตรงกันข้าม
- ทรานซิสเตอร์:ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ขยายสัญญาณไฟฟ้า
- ไมโครโปรเซสเซอร์:ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ตีความชุดคำสั่งและดำเนินการทางตรรกะและคณิตศาสตร์
ด้วยซิลิกอนบริสุทธิ์ทำให้ได้แผ่นที่บางมากซึ่งใช้ในการผลิต ชิป ด้วยขนาดที่เล็กกว่าและเล็กกว่าที่ใช้ในคอมพิวเตอร์และวงจรรวมอื่นๆ
ซิลิคอนถูกนำมาใช้เพื่อการนี้เนื่องจากมีอิเล็กตรอน 4 ตัวในเปลือกเวเลนซ์และอะตอมของมันรวมกันเป็นผลึก ที่อุณหภูมิห้อง อิเล็กตรอนเหล่านี้จะได้รับพลังงานเพียงพอที่จะเคลื่อนที่ไปรอบๆ คริสตัลอย่างอิสระ โดยปล่อยให้เป็นรูที่สามารถเติมอิเล็กตรอนจากอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงได้ ดังนั้นช่องว่างจึงเคลื่อนจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่ง ทำให้เกิดหลุมอิเล็กตรอนคู่ใหม่อย่างต่อเนื่อง
อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่ได้ทำให้เป็นตัวนำที่ดี เพราะมีอิเล็กตรอนอิสระน้อย จึงเรียกว่า a เซมิคอนดักเตอร์. ด้วยการรวมกันของเซมิคอนดักเตอร์ที่เราได้รับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่กล่าวถึงข้างต้น
เนื่องจากองค์ประกอบนี้เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตวงจรส่วนใหญ่และ ชิป อิเล็กทรอนิกส์ ภูมิภาคที่ตั้งอยู่ในแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นศูนย์กลางอุตสาหกรรมที่กระจุกตัวอยู่ กับบริษัทเทคโนโลยีสารสนเทศและคอมพิวเตอร์หลายแห่ง เริ่มได้รับชื่อ ใน หุบเขาซิลิคอนเพื่อเป็นเกียรติแก่องค์ประกอบนั้น
การใช้งานที่สำคัญประการสุดท้ายขององค์ประกอบนี้คือพอลิเมอร์ของ ซิลิโคนโดยมีสายโซ่หลักประกอบด้วยอะตอมซิลิกอนสลับกับอะตอมออกซิเจน ซิลิโคนที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน ได้แก่ ไดโคล-ไดเมทิล-ไซเลน หรือ ไดคลอโร-ไดฟีนิล-ไซเลน เพื่อให้เข้าใจว่ากระบวนการก่อตัวเกิดขึ้นจากซิลิกอนได้อย่างไร โปรดอ่านข้อความ "ซิลิโคน - โครงสร้างและการใช้งาน”.
โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี
