Silicis

Silicis (Si)
Periodinė grupė	Metaloidas
Atomo numeris	14
Išvaizda	tamsiai pilkas, su melsvu atspalviu
Atomo savybės
Atominė masė (Molinė masė)	28,0855 а.m.v. (g/mol)
Atomo spindulys	110 (111) pm
Jonizacijos energija (pirmas elektronas)	786,5 kJ/mol (eV)
Elektronų konfigūracija	[Ne]3s² 3p²
Cheminės savybės
Kovalentinis spindulys	111 pm
Jono spindulys	? pm
Elektroneigiamumas	1,90 (pagal Polingą)
Elektrodo potencialas	N/A
Oksidacijos laipsniai	4
Termodinaminės savybės
Tankis	2,33 g/cm³
Šiluminė talpa	700 J/(K·mol)
Šiluminis laidumas	148 W/(m·K)
Lydymosi temperatūra	1687 K
Lydymosi šiluma	50,55 kJ/mol
Virimo temperatūra	3173 K
Garavimo šiluma	384,22 kJ/mol
Molinis tūris	12,06 cm³/mol
Kristalinė gardelė
Kristalinė gardelė	kubinė
Gardelės periodas	N/A Å

Silicis (lot. silicium) – cheminis elementas periodinėje elementų lentelėje, žymimas Si. Silicio atominis skaičius – 14.

Nors silicis sudaro net 27 % Žemės plutos masės, tačiau gryno gamtoje nerandama. Šis elementas laboratorijoje išskirtas tik 1811 m. Tai tamsiai pilki metališko blizgesio milteliai. Junginiuose silicis yra keturvalentis, jo oksidacijos laipsnis (išskyrus junginius su metalais) lygus +4. Silicis yra šiuolaikinės elektronikos pramonės pagrindas. Be to silicis gali sudaryti silikatus.

Pavadinimo kilmė

Silicio yra daug titnage, iš kurio 1823 m. Jensas Jakobas Bercelijus ir išgavo šį elementą (lot. silex – kietas akmuo, titnagas).

Silicio fizinės ir cheminės savybės

Silicio fizikinės savybės

Silicis – puslaidininkis. Jo plonos plokštelės, išpjautos iš silicio monokristalų, naudojamos šiuolaikinėje technikoje, pavyzdžiui, saulės baterijose, paverčiančiose saulės spindulių energiją elektros energija. Daugelyje išlydytų metalų, pavyzdžiui, aliuminyje, silicis tirpsta, nesijungdamas su jais, ir aušinant lydalą, išsiskiria kristalais.

Silicio cheminės savybės

Išoriniame silicio atomo sluoksnyje yra 4 elektronai. Todėl silicis, panašiai kaip ir anglis, gali turėti:

1. teigiamą oksidacijos laipsnį +4 – jungdamasis su labiausiai elektroneigiamais elementais;
2. neigiamą oksidacijos laipsnį -4 – silicio ir mažiausiai elektroneigiamų elementų (metalų) junginiuose;
3. keturvalentis – poliškumu mažai nuo jo besiskiriančių elementų atžvilgiu; be to, savo alotropinėse modifikacijose.

Laisvas silicis turi tokią pat kaip deimantas kristalinę gardelę, kurioje kiekvienas silicio atomas apsuptas keturių kitų atomų, sujsijungusių kovalentiniais nepoliniais ryšiais.

Įprastinėje temperatūroje silicis jungiasi tik su fluoru. Kaitinamas ore amorfinis silicis jungiasi su deguonimi – stipriai įkaisdamas sudega iki silicio oksido. Taip pat silicis lengvai jungiasi su chloru. Su kitais mažiau elektroneigiamais nemetalais silicis jeigu ir reaguoja, tai ne taip energingai ir sudaro ne tokius patvarius junginius…

Silicio gavimas

Silicis nepaprastai stipriai susijungęs su deguonimi; todėl norint gauti silicį iš jo dioksido, reikia labai energingo reduktoriaus. Laboratorijos sąlygomis amorfinis silicis gaunamas Beketovo būdu. Tam smulkaus kvarco smėlio ir magnio miltelių mišinys supilamas į sunkiai lydomą mėgintuvėlį ir, įstačius į mišinį magnio juostelę, uždegamas:

SiO₂ + 2Mg → Si + 2MgO + 372 kJ

Silicio junginiai

Silicio dioksidas (SiO₂)

silicio dioksidas turi atominę kristalinę gardelę, kuri ir lemia jo aukštą lydymosi temperatūrą

1650 (±75) °C

Tai viena labiausiai paplitusių medžiagų Žemės plutoje. Jis randamas dviejų atmainų: kristalinis ir amorfinis. Kristalinis SiO₂ dažniausiai aptinkamas kvarco pavidalu. Smulkūs kvarco grūdeliai – paprastas smėlis. Švarus smėlis yra baltas, geležies junginių nudažytas – geltonas. Fizinės dirvožemio savybės, taip pat jo gerumas daug priklauso nuo smėlio grūdelių dydžio ir kiekio. Kvarco kristalų pavadinimas priklauso nuo jų spalvos: rudas vadinamas dūminiu kvarcu, violetinis – ametistu, bespalvis skaidrus – kalnų krištolu.

Kvarco kristalai

Jie naudojami papuošalams ir laikrodžių ašelių lizdams gaminti. Kalnų krištolas praleidžia ultravioletinius spindulius ir dėl to naudojamas optinėse priemonėse linzėms. Amorfinis silicio dioksidas randamas kaip „infuzorinė žemė“. Tai kadaise gyvenusių infuzorijų kiautelių likučiai, naudojami dinamitui gaminti. Kristalinis SiO₂ kartu su amorfiniu sudaro titnagą, agatą ir kt. Titnagas dabar vartojamas rutuliniuose malūnuose.

Silicio rūgštys ir silikatai

Silicio rūgšties, kaip ir fosforo rūgšties, anhidridą atitinka ne viena, o daugybė rūgščių, kurios susidaro prijungus prie jo nevienodą vandens kiekį; aukščiausia iš jų silicio ortorūgštis H₄SiO₄ atitinka fosforo ortorūgštį, gaunamą prie fosforo rūgšties anhidrido prijungiant maksimalų kiekį vandens. Išskirti silicio rūgšties nepavyksta, ir apie jų formą sprendžiame iš jų druskų – gamtinių silikatų – sudėties ir sandaros.

Nors yra daug kristalinių silikatų struktūrų, jos susidaro, visada laikantis dviejų dėsningumų:

1. Kiekvienas silicio atomas apsuptas keturių deguonies atomų tetraedro;
2. Aplink silicio atomus esantys deguonies tetraedrai niekada nesijungia vienas su kitu daugiau kaip viena viršūne (Polingo taisyklė).

Poveikis žmogui

Dėl silicio cheminio poveikio žmogaus plaučių ląstelėms, silicio dulkės sukelia silikozės ligą.

Šaltiniai

Vikižodynas