购物车 登录  注册 退出
易司拓普先进材料
027-87382885
  1. 首页 > 新闻资讯 > 技术文献

硅Si元素介绍

作者:小编 日期:2021-01-27 09:40:32 点击数:

化学元素硅被列为非金属。它是由雅各布·贝采里乌斯于1824年发现的。

硅元素的发现

硅的晶体结构

石英(结晶二氧化硅)为人们所知已经有几千年了。燧石是石英的一种,燧石制成的工具在石器时代日常使用。

1789年,法国化学家安托万·拉瓦锡提出,在石英中可以找到一种新的化学元素。他说,这种新元素一定非常丰富。当然,他是对的。硅占地壳重量的28%。

1808年,英国的汉弗莱·戴维(Humphry Davy)可能第一次分离出部分纯硅,但他没有意识到这一点。

1811年,法国化学家约瑟夫·吕萨克(Joseph L. gae – lussac)和路易·雅克·德纳德(Louis Jacques Thenard)也可能通过使钾与四氟化硅反应产生一种红棕色的固体,这种固体可能是非晶态硅。然而,他们并没有试图净化这种新物质。

1824年,瑞典化学家雅各布·贝采里乌斯(Jacob Berzelius)通过氟硅酸钾与钾反应,并反复洗涤提纯产物,得到了一种棕色固体非晶态硅的样品。他将这种新元素命名为硅。

在那时,半导体的概念奠定了一个世纪的未来。科学家们没有意识到这种材料的存在,也没有意识到硅是半导体的一个极好的例子,因此他们争论这种新元素应该被归为金属还是非金属。

贝采里乌斯认为它是金属,而汉弗莱·戴维认为它是非金属。问题是这种新元素的导电性比非金属好,但却不如金属好。

1831年,苏格兰化学家托马斯·汤姆森给硅取了名字。他保留了贝采里乌斯的部分名字,来自“硅”,意思是弗林特。他把这种元素的结尾改为on,因为这种元素更类似于非金属元素硼和碳,而不是像钙和镁这样的金属。(硅,或燧石,可能是我们第一次使用二氧化硅。

1854年,亨利·德维尔第一次制造出晶体硅。他通过电解一种不纯的氯化钠熔体来生产硅化铝。铝被水除去,留下硅晶体。

关于硅的有趣事实

电子级硅的最低可接受纯度为99.9999999%。这意味着,每十亿个原子中,只有一个非硅原子是允许的。

硅是地球地壳中第二丰富的元素。氧(47.3%)和硅(27.7%)共占地壳重量的75%。地壳中的大部分硅以二氧化硅的形式存在;我们熟悉这种沙子或石英。

硅是宇宙中第八丰富的元素;它由质量相当于8个或更多太阳的恒星组成。在它们生命即将结束的时候,这些恒星进入了碳燃烧阶段,将氦核加入碳中,从而产生氧、氖、镁和硅。

硅燃烧是一颗重恒星在成为超新星之前生命的最后阶段,只持续一天左右。在这一阶段,氦核与硅结合形成硫、氩、钙、钛、铬、铁和镍。

外观和特性

危害:

目前还不知道硅是有毒的,但如果以硅/硅酸盐粉尘的形式吸入,它可能会导致慢性呼吸问题。硅酸盐如石棉是致癌物质。

特点:

硅是一种坚硬的、相对惰性的金属,呈晶体状,非常脆,有明显的金属光泽。

硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。

硅的固体形态不与氧、水和大多数酸发生反应。

硅与卤素或稀碱反应。

硅还有一种不寻常的特性(像水一样),它在结冰时会膨胀。

其他四种冻结时会膨胀的元素:镓,铋,锑和锗

硅的利用

硅芯片是现代电子和计算机的基础。硅必须是超纯的,尽管最终使用可能会掺杂百万分之一的砷、硼、镓、锗或磷。

硅与铝合金用于发动机,因为硅的存在提高了金属的铸造性。硅可以增强铁的磁性;它也是钢的重要组成部分,它可以使钢变韧。

碳化硅,通常称为金刚砂,非常坚硬,用于磨料。

沙子中的二氧化硅(SiO2)和粘土中的矿物被用来制造混凝土和砖。硅和沙子一样,也是玻璃的主要成分。

纯的晶体二氧化硅(石英)在一个非常精确的频率共振,用于高精度的手表和时钟。

硅酮是重要的硅基聚合物。硅酮具有耐热、不粘和类橡胶的特性,常用于炊具、医药(植入物)、密封剂、粘合剂、润滑剂和绝缘材料。

硅同位素及丰度

地壳的丰度:按质量为28%,按摩尔为21%

丰度太阳系:按重量为900ppm,按摩尔为40ppm

成本,纯:5.4美元每100克

成本,批量:每100克0.14美元

来源:硅是地壳中含量第二大的元素,仅次于氧,也是宇宙中含量第八大的元素。最常见的是二氧化硅(二氧化硅)。两种元素,硅和氧,构成了地球外壳的四分之三。

商用量的硅是由二氧化硅和碳在电炉中通过碳电极反应而获得的。碳把二氧化硅变成硅。用这种方法生产的硅大约有98%的纯度。

使用西门子工艺可获得用于半导体的高纯度硅;硅反应生成三氯硅烷,三氯硅烷首先通过蒸馏提纯,然后与纯化的氢在1150℃下在高纯硅棒上反应,得到高纯的多晶硅,副产品是盐酸。硅中的杂质大约是十亿分之一或更少。

同位素:硅有14种同位素,其半衰期已知,质量数为22至36。自然生成的硅是三种稳定同位素的混合物,其百分比如下:28Si (92.2%), 29Si(4.7%)和30Si(3.1%)。


随便看看
QQ在线咨询
咨询电话
15162609876
手机(同微信)
18086641195