Silicium

1 skal 2
2 skal 8
3 skal 4
4 skal  
5 skal  
6 skal  
7 skal  
Navn på Engelsk
Silicon
Navn på Tysk
Silicium
Navn på Fransk
Silicium
Navn
Silicium
Symbol
Si
Atomnummer
14
Atommasse
28,09
Smeltepunkt
1410°C
Kogepunkt
2400°C
Massefylde
2,33 g/cm3
Elektronnegativitet
1,8
Oxidationstrin
+2, +4
Isotopmasseområde
22 - 44
Klassifikation
ikke-Metal
 

Opdagelse
Siliciumforbindelser har været kendt i flere tusinde år f.eks. i form af glas. Den ældste glasgenstand opbevares på British Museum i London og er en vaselignende beholder, som bærer Egyptens største krigerkonge Totmes 3.'s navn, d.v.s. den kan dateres tilbage til ca. år 1500 f.Kr. I Bibelen omtales glas som et meget kostbart materiale. I Jobs Bog hedder det i kap. 28, vers 17, hvor han taler om visdom: 'Guld og Glar kan ej maale sig med den, den faas ej i Bytte for gyldne Kar'. Glar er det gamle ord for glas. Den engelske kemiker H. Davy var omkring år 1800 klar over, at kvarts, SiO2 var en kemisk forbindelse, men han formåede ikke at nedbryde det i dets bestanddele, hverken ved elektrolyse eller ved at lede kaliumdampe over stærkt ophedet kvarts. Omkring 1810 iagttog de to franske kemikere J. L. Gay-Lussac og L. J. Thenard en rødbrun rest, når de lod siliciumfluorid, SiF4 reagere med opvarmet metallisk kalium. Denne rødbrune rest har formentlig været urent, amorft (ikke-krystallinsk) silicium, men de fulgte ikke sagen yderligere op. I 1824 gentog den svenske kemiker J. J. Berzelius de to franskmænds forsøg, men han gik videre ved at oprense det amorfe silicium. Også ved at opvarme stoffet kaliumhexafluorosilikat, K2SiF6 med overskud af kalium fik Berzelius en siliciumforbindelse, som med vand sønderdeltes til bl.a. amorft silicium. Berzelius regnes derfor af mange som grundstoffet siliciums opdager.

Navn
Navnet silicium er afledt af det latinske ord 'silex' (silicis), som har været anvendt om siliciumholdige stoffer som flint og kvarts, men også om hårde sten i almindelighed.

Egenskaber
Silicium er et ikke-metal, men opfører sig i visse henseender som et halvmetal. I Det Periodiske System står det i 4.hovedgruppe. Krystallinsk silicium har metalglans, og er hårdt og sprødt. Helt rent silicium er en isolator, men selv den mindste forurening med visse andre grundstoffer gør det til en halvleder. I luft overtrækkes det med et beskyttende lag af oxid, SiO2. Silicium modstår de fleste syrer, dog angribes det af flussyre, HF. I koncentrerede alkalier opløses det langsomt. Ved opvarmning af silicium. eller siliciumdioxid, SiO2 med carbon til ca. 2000°C. fås siliciumcarbid, SiC. Dette er et hårdt, ildfast materiale (carborundum), der kan anvendes som slibemiddel og til fremstilling af ildfaste forme og digler.

Forekomst
Næst efter oxygen er silicium det mest udbredte grundstof i naturen. Det findes ikke frit, men i uorganiske forbindelser som siliciumdioxid, SiO2. Dette forekommer i mange former og under mange navne, eksempelvis findes det i sand, kvarts, flint, bjergkrystal og ametyst. Herudover findes der utallige silikater i sten og klipper. Siliciumforbindelser findes i den klasse af meteoritter, som kaldes aeroliter. Tektit er naturligt forekommende glas af uvis oprindelse. Det er bl.a. fundet i Østrig og Australien, og antages at være kommet som meteoritisk materiale fra verdensrummet; månegrus har vist sig at indeholde tektit.

Udvinding
Silicium fremstilles ved at reducere SiO2 med carbon eller calciumcarbid, CaC2 i elektriske lysbueovne:

SiO
2 + 2C —> Si + 2CO eller: SiO2 + CaC2 —> Si + 2CO + Ca

Ved disse metoder fås ca. 98 % rent silicium. I de senere år har der været et voksende behov for meget rent silicium. Dette kan fremstilles ved at lade zinkdampe reagere med siliciumtetrachlorid ved 1000°C.:

SiCl
4 + 2Zn —> Si + 2ZnCl2

Anvendelse
Silicium anvendes som deoxidationsmiddel for stål, kobber og bronze samt som legeringskomponent til jern, aluminium, kobber og mangan m.fl. Jerns korrosionsbestandighed vokser betydeligt, når det legeres med silicium. Ved tilsætning af meget små mængder af f.eks. grundstofferne bor, gallium, phosphor eller arsen til superrent silicium ('doping') fås silicium, som kan anvendes i f.eks. transistorer, mikrochips, solceller og elektriske ensrettere. I fremstillingen af glas benyttes bl.a. sand (SiO2). Siliconer er højmolekylære, organiske stoffer, der bruges som meget bestandige materialer til bl.a. smøring og isolering. Carborundums anvendelse er omtalt under 'egenskaber'.

Miljø og Helse
Metallisk silicium regnes ikke for at være giftigt. Siliciummangel kan føre til vækstforstyrrelser, da grundstoffet indgår i knoglevæv. Visse silikater anses for at være kræftfremkaldende. Indånding af SiO2-holdigt støv kan føre til den alvorlige lungesygdom ,silikose', også kaldet 'stenstøvslunge'.