سیلیکون چیست از اورینگ سیلیکون
سیلیکون به انگلیسی Silicon به صورت جامع | منبع انگلیسی
.این مقاله یک مقاله ترجمه شده توسطه گوگل ترنسلیت است و امکان وجود کلمات اشتباه در آن وجود دارد
سیلیکون یک رسانای بی خطر است ، اما نه برای سرور ها و سیستم های الکترونیکی و همکاران سیستم و تلفن ها و ... .
مناسب برای کاربرد هایی در آب بند ها و اورینگ
سیلیکون یک عنصر شیمیایی با نماد Si و عدد اتمی 14 است. جامد کریستالی سخت و شکننده است و دارای بلورهای فلزی خاکستری آبی است. و این یک متالوئید و نیمه هادی است. این عضو گروه 14 در جدول تناوبی است: کربن بالاتر از آن است؛ و ژرمانیوم، قلع و سرب زیر آن است. این نسبتا غیر فعال است. به دلیل وابستگی شیمیایی بالای آن به اکسیژن، تا سال 1823، Jones Jakob Berzelius ابتدا قادر به تهیه آن نبود و به شکل خالص آن را مشخص کرد. نقطه ذوب و جوشش آن به ترتیب 1414 درجه سانتیگراد و 3265 درجه سانتیگراد به ترتیب دومین در میان فلزات و فلزات غیرمستقیم هستند که بوئر از آنها عبور می کند. سیلیکون هشتمین عنصر رایج ترین عنصر در جهان توسط توده است، اما به ندرت به عنوان عنصر خالص در پوسته زمین رخ می دهد. به طور گسترده ای در گرد و غبار، شن، سیاره زمین و سیارات به صورت اشکال مختلف سیلیکون دی اکسید (سیلیکا) و سیلیکات توزیع می شود. بیش از 90 درصد پوسته زمین از مواد معدنی سیلیکات تشکیل شده است، و سیلیکون دومین عنصر فراوان در پوسته زمین (حدود 28 درصد از ماده) پس از اکسیژن است.
بیشتر سیلیکون به صورت تجاری بدون جدا شدن و اغلب با پردازش کمی از مواد معدنی طبیعی استفاده می شود. چنین استفاده هایی شامل ساخت و ساز صنعتی با خاک رس، شن و ماسه سیلیس و سنگ است. سیلیکات در سیمان پورتلند برای ملات و گچ استفاده می شود و با شن و ماسه سیلیس و ماسه مخلوط می شود تا بتن را برای راه های پیاده رو، پایه ها و جاده ها بتن ریزی کند. آنها همچنین در سرامیک سفارشی مانند چینی و شیشه های سدیم لیمو و بسیاری دیگر از عینک های مخصوص استفاده می شود. ترکیبات سیلیکون مانند کاربید سیلیکون به عنوان ساینده و اجزای سرامیک با مقاومت بالا استفاده می شود. سیلیکون اساس پلیمرهای مصنوعی به طور گسترده ای به نام سیلیکون است.
سیلیکون عنصری نیز تأثیر زیادی بر اقتصاد جهانی دارد. اکثر سیلیکون آزاد در پالایش فولاد، آلومینیوم ریخته گری و صنایع شیمیایی خوب (اغلب برای تولید سیلیس فوم) استفاده می شود. حتی بیشتر قابل مشاهده است، نسبتا کوچک از سیلیکون عنصری بسیار خالص مورد استفاده در الکترونیک نیمه هادی (<10٪) برای مدارهای مجتمع ضروری است - اکثر رایانه ها، تلفنهای همراه و تکنولوژی مدرن به آن بستگی دارند.
سیلیکون یک عنصر ضروری در زیست شناسی است، گرچه تنها حیوانات باید از آنها استفاده کنند. با این حال، اسفنج های مختلف دریایی و میکروارگانیسم ها، مانند دیاتومه و رادیولاریا، ساختار اسکلتی ترشح شده از سیلیکا را ترشح می کنند. سیلیس در بسیاری از بافت های گیاهی سپرده می شود.
تاریخچه silicon
در سال 1787 آنتوان لینوئیسیر مشکوک بود که سیلیس ممکن است اکسید یک عنصر شیمیایی اساسی باشد ، اما ترکیب شیمیایی سیلیکون برای اکسیژن به اندازه کافی بالا است که او هیچ راهی برای کاهش اکسید و جداسازی عنصر ندارد. پس از تلاش برای جداسازی سیلیکون در سال 1808، سر هومفری دیوی نام "سیلیسیم" را برای سیلیکون، از سیلکس لاتین، سیلیس برای گرانیت پیشنهاد داد و به پایان دادن به "ایوم" اضافه کرد؛ زیرا او معتقد بود که آن فلز است. اکثر زبانهای دیگر از اشکال translitated نام دوی استفاده می کنند، گاهی اوقات با واژگان محلی سازگار هستند (به عنوان مثال Silizium آلمانی، Silisyum ترکی). بعضی دیگر از آنها به جای کلاکی از ریشه لاتین استفاده می شود (به عنوان مثال کرم روسی، از کرم «قلیان»؛ یونانی πυριτιο از πυρ «آتش»؛ فن فنلاند از piikivi «گل سرخ»).
گای لواسک و تینارد در سال 1811، از طریق گرمایش فلز پتاسیم به تازگی از طریق تترافلوئورید سیلیکون، سیلیکون آمورف خالص را تهیه می کردند اما محصول را تمیز و مشخص نمی کردند و آن را به عنوان عنصر جدید شناسایی نمی کردند. سیلیکون نام خود را در سال 1817 توسط شیمیدان اسکاتلندی توماس تامسون داده شد. او بخشی از نام دیوی را حفظ کرد اما "-on" را اضافه کرد، زیرا معتقد بود که سیلیکون غیر فلزی شبیه بور و کربن است. در سال 1823، یونس یعقوب برزلیوس سیلیکون آمورف را با استفاده از تقریبا همان روش Gay-Lussac (کاهش فلوروسایلیک پتاسیم با فلز پتاسیم متال) تهیه کرد، اما با تمیز کردن آن، محصول را به پودر قهوه تمیز داد. به عنوان یک نتیجه، او معمولا برای کشف عنصر اعتبار داده می شود. در همان سال Berzelius اولین کسی بود که سیتریک تتراکلرید تهیه کرد. سدیم سیترات فلوئورید قبلا در سال 1771 توسط کارل ویلهلم شیله توسط حلال سیلیس در اسید هیدروفلوئوریک تهیه شده بود .
سیلیکن در فرم شایع تر بلوری آن تا 31 سال بعد توسط Deville آماده نشد. با الکترولیز کردن مخلوطی از کلرید سدیم و کلرید آلومینیوم حاوی حدود 10٪ سیلیکون، او توانست در سال 1854 آلوتروپ کمی از سیلیکون را بدست آورد. بعدها، روش های ارزان تر برای ایجاد ایزوله کردن چندین شکل کلیه، بیشترین سیلیکن در سال 2010 بوجود آمد. در همین حال، تحقیق در زمینه شیمی سیلیکن ادامه یافت؛ فریدریش وهلر اول هیدرید های فرار از سیلیکون را کشف کرد، سنتز تری کلرزیلان را در سال 1857 و سیلان خود را در سال 1858 کشف کرد، اما تحقیقات دقیقی از سیلان ها در اواخر قرن بیستم توسط آلفرد سهام انجام شد، علی رغم گمانه زنی های اولیه درباره این موضوع، به عنوان آغاز شیمی شیمی آلی مصنوعی در دهه 1830 به همین ترتیب، اولین ترکیبات آلیاژ آلومینیوم، تترا اتیل سیلان، توسط Charles Friedel و James Crafts در سال 1863 سنتز شد، اما مشخصه های دقیق شیمیایی ارگانوسیلیکون تنها در اوایل قرن بیستم توسط Frederic Kipping انجام شد.
در سال 1920، کار ویلیام لارنس براگ بر روی کریستالوگرافی اشعه ایکس، ترکیبات سیلیکات را که قبلا از شیمی شیمی تحلیلی شناخته شده بود، روشن ساخت، اما هنوز هم درک نکرده بود، همراه با توسعه شیمی کریستالی لینوس پائینینگ و ویکتور گلدشمیت توسعه ژئوشیمی در اواسط قرن بیستم، توسعه شیمی و کاربرد صنعتی سیلوکسان ها و استفاده روزافزون از پلیمرهای سیلیکون، الاستومرها و رزین ها دیده شد. در اواخر قرن بیستم، پیچیدگی شیمی کریستالی سیلیکات ها همراه با شیمی در حالت جامد از نیمه هادی های دوخته شده بود.
از آنجایی که سیلیکون یک عنصر مهم در دستگاه های نیمه هادی پیشرفته است، بسیاری از مکان های جهان نام خود را می پوشانند. به عنوان مثال، دره سانتا کلارا در کالیفرنیا نام مستعار Silicon Valley را به دست آورد، به عنوان عنصر مواد پایه در صنعت نیمه هادی وجود دارد. از آن زمان، بسیاری از مکان های دیگر به طور مشابه نامگذاری شده اند، از جمله Silicon Forest در اورگان، Silicon Hills در آستین، تگزاس، Silicon Slopes در سالت لیک سیتی، یوتا، سیلیکون ساکسونی در آلمان، دره سیلیکون در هند، مرز سیلیکون در مکزیکالی، مکزیک سیلیکون فن در کمبریج، انگلستان، میدان سیلیکون در لندن، Silicon Glen در اسکاتلند و Silicon Gorge در بریستول، انگلستان
مشخصات فیزیکی و اتمی
سیلیکون در یک ساختار کریستالی مکعب الماس کریستال شده است
پیوند کووالانسی در سیلیکون
یک اتم سیلیکون دارای 14 الکترون است. در حالت زمین، آنها در پیکربندی الکترون [Ne] 3s23p2 مرتب شده اند. از اینها، چهار الکترون الکترون valence هستند، اشغال مدار 3s و دو اوربیتال 3p. مانند دیگر اعضای گروه آن، کربن سبک و سنگین تر، قلع و سرب، دارای همان تعداد الکترون های واگن به عنوان اوربیتال های ولنس است: از این رو، می تواند اوکت خود را تکمیل کند و پیکربندی گاز پایدار باقی مانده از آرگون را به دست آورد تشکیل اوربیتال های هیبریدی sp3 و ایجاد مشتقات SiX4 تیتروگراد که در آن اتم سیلیکونی مرکزی یک جفت الکترون را با هر یک از چهار اتم که به آن متصل می شود، جفت می شود. چهار انرژی اولویت سیلیکن به ترتیب 786.3، 1576.5، 3228.3 و 4354.4 kJ / mol است؛ این ارقام به اندازه کافی بالا هستند که مانع از امکان ساده سازی کاتیونی شیمیایی برای عنصر می شود. بعد از دوره های دوره ای، شعاع کوانتال تک باند 117.6 وات بین کربن (77.2) و ژرمانیوم (122.3 متری) میانی است. شعاع یونهای هگزا کاهنده سیلیکن ممکن است در نظر گرفته شده به مدت 40 صبح باشد، اگر چه این باید به عنوان یک رقم صرفا فکری با توجه به عدم وجود ساده کاتیون Si4 + در واقعیت باشد.
در دمای و فشار استاندارد، سیلیکون نیمه رسانا براق است که دارای بلورهای خاکستری فلزی است؛ به عنوان نمونه برای نیمه هادی ها، مقاومت به آن به عنوان درجه حرارت افزایش می یابد. این به این دلیل بوجود می آید که سیلیکون دارای شکاف انرژی کوچک بین بالاترین سطح انرژی اشغال شده (باند valence) و پایین ترین اشغال نشده (باند هدایت) است. سطح فرمی تقریبا نیمه بین ولتاژ و باندهای هدایت است و انرژی است که در آن یک دولت به احتمال زیاد به وسیله یک الکترون به جای آن اشغال می شود. از این رو سیلیکن خالص یک عایق در دمای اتاق است. با این حال، سیلیکون دوپینگ با یک پنیکتون مانند فسفر، آرسنیک یا آنتیمد، یک الکترون اضافی را در هر دوپنکت معرفی می کند و سپس می تواند به صورت گروه حرارت یا حرارت، یا نیمه رسانای متخلخل تولید شود. به طور مشابه، سیلیکون دوپینگ با یک عنصر 13 گروه مانند بور، آلومینیوم یا گالیم باعث معرفی مقادیر پذیرنده می شود که الکترون ها را که ممکن است از گروه واکنش پر شده تحریک شود، ایجاد می کند و یک نیمه هادی نوع p را ایجاد می کند. پیوستن سیلیکون n-type به سیلیکون p-type یک پیوند n-n با یک سطح فرمی معمول ایجاد می کند؛ الکترون ها از n به p جریان می یابند، در حالی که سوراخ های جریان از p به n، ایجاد افت ولتاژ. این اتصال p-n به این ترتیب به عنوان یک دیود عمل می کند که می تواند جریان متناوب را اصلاح کند که به جریان اجازه می دهد تا به راحتی از یک طرف به راحتی عبور کند. یک ترانزیستور یک پیوند n-p-n است و یک لایه نازک از سیلیکون p-type ضعیف بین دو ناحیه n-type دارد. ترانزیستور را از طریق یک ولتاژ مستقیم رو به جلو و از طریق یک ولتاژ معکوس بزرگ، باعث می شود که ترانزیستور به عنوان تقویت کننده سه تایی عمل کند.
سیلیکون در یک ساختار کوانتومی غول پیکر در شرایط استاندارد، مخصوصا در یک شبکه مکعب الماسی، بلور می شود. بنابراین، نقطه ذوب بالا 1414 درجه سانتیگراد است، زیرا انرژی لازم برای شکستن پیوندهای قوی کووالانسی و ذوب شدن جامد لازم است. شناخته شده نیست که هیچ تفاوتی با فشار استاندارد داشته باشد، اما چندین ساختار بلوری در فشارهای بالاتر شناخته شده است. روند کلی یکی از افزایش تعداد هماهنگی با فشار است، که در انتساب هلی کوپتر نزدیک به بسته تقریبا 40 گیگاپاسکال معروف به Si-VII (اصلاح استاندارد Si-I) به دست می آید. سیلیکون جوش در دمای 3265 درجه سانتیگراد: این در حالی که بالا است، هنوز هم پایین تر از درجه حرارت است که در آن جلبک های سبک تر کربن (3642 درجه سانتیگراد) و سیلیکون به طور مشابه حرارت پایین تر از بخار شدن از کربن، مطابق با این واقعیت است که سی- پیوند سی ضعیف تر از پیوند C-C است.
ایزوتوپها
مقاله اصلی: ایزوتوپهای سیلیکون
سیلیکون طبیعی از سه ایزوتوپ پایدار، 28Si (92.23٪)، 29Si (4.67٪) و 30Si (10.3٪) تشکیل شده است. [29] از اینها، فقط 29Si در طیف سنجی NMR و EPR استفاده می شود، همانطور که تنها با یک چرخش هسته ای (I =1/2) ] هر سه در ستارگان از طریق فرایند اکسیژن تولید می شوند، با 28Si به عنوان بخشی از روند آلفا ساخته شده و از این رو فراوان ترین. تلفیق 28Si با ذرات آلفا به وسیله بازتوزیع photodisintegration در ستاره ها به عنوان فرایند سیلیکون سوز شناخته می شود؛ این آخرین مرحله از نوکلئوتسه ستاره ای قبل از فروپاشی سریع و انفجار خشن ستاره مورد نظر در یک ابرنواختر نوع II است.
بیست رادیو ایزوتوپ مشخص شده است، دو نسل 32Si با نیمه عمر حدود 150 سال و 31Si با نیمه عمر 2.62 ساعت است. تمام ایزوتوپهای باقی مانده رادیواکتیو دارای نیمه عمر کمتر از 7 ثانیه و اکثریت آنها نیمه عمر کمتر از یک دهم ثانیه است. سیلیکون هیچ ایزومرهای هسته ای شناخته شده ای ندارد. 32Si تحت بتای کم انرژی به 32P فرو میرود و پس از آن 32S پایدار است. 31Si ممکن است توسط فعال سازی نوترون سیلیکون طبیعی ایجاد شود و بنابراین برای تجزیه کمی مفید است. آن را می توان به وضوح بتا پوسیدگی آن به 31P پایدار، که در آن الکترون آزاد شده تا انرژی 1.48 مگاوات انرژی را حمل می کند، شناسایی می کند.
ایزوتوپ های شناخته شده سیلیکون در تعداد توده ای از 22 تا 44 است. شایعترین حالت فروپاشی ایزوتوپهای با تعداد توده ای کمتر از ایزوتوپهای پایدار، بتا معکوس است، که در کل ایزوتوپهای آلومینیوم (13 پروتون) را به عنوان محصولات فروپاشی تشکیل می دهد. شایع ترین حالت فروپاشی برای ایزوتوپ های غیر قابل انباشت سنگین بتا است، که در کل ایزوتوپ های فسفر (15 پروتون) را به عنوان محصولات فروپاشی تشکیل می دهند.
شیمی و ترکیبات
انرژی های باند C-X و Si-X (kJ / mol) [24]
X = C Si H F Cl Br I O- N <
C-X 368 360 435 453 351 293 216 ~ 360 ~ 305
سی 360 X 340 393 565 381 310 234 452 322
سیلیکون فله بلورین نسبتا غیر مستقیم است، اما در دمای بالا واکنش پذیری بیشتری پیدا می کند. سیلیکون مانند آلومینیوم همسایه اش یک لایه سطحی نازک و مداوم از دی اکسید سیلیکون (SiO2) را تشکیل می دهد که فلز را از اکسیداسیون محافظت می کند. بنابراين سيليكون به طور قابل ملاحظه اي با هواي زير 900 درجه سانتيگراد واكنش نمي دهد، اما تشكيل دي اكسيد شیشه اي به سرعت در حال افزايش بين 950 تا 1160 درجه سانتيگراد و در زمان رسيدن 1400 درجه سانتيگراد، نيتروژن هوايي نيز براي واكنش به نيتريد هاي SiN و Si3N4 واكنش نشان مي دهد. سیلیکون با گوگرد گازی در دمای 600 درجه سانتیگراد و فسفر گازی در دمای 1000 درجه سانتیگراد واکنش می دهد. این لایه اکسید با این وجود مانع واکنش با هالوژن ها نمی شود؛ فلوئور به شدت در دمای اتاق سیلیکون را حمل می کند، کلرین حدود 300 درجه سانتی گراد و بروم و ید حدود 500 درجه سانتیگراد می کند. سیلیکون با اکثر اسیدهای آبی واکنش نمی دهد، اما با مخلوط اسید نیتریک و اسید هیدروفلوئوریک اکسید شده و فلوئور می شود. آن را به راحتی در قلیایی آب گرم حل می شود تا سیلیکات ایجاد کند. در دمای بالا، سیلیکن نیز با آلکال هالید ها واکنش می دهد؛ این واکنش ممکن است به وسیله مس کاتالیز شود تا به طور مستقیم سولفات کلرید آلومینیوم به عنوان پیش سازهای پلیمرهای سیلیکون تولید کند. پس از ذوب شدن، سیلیکن بسیار واکنش پذیر می شود، با اکثر فلزات آلیاژی می شود تا سیلیسید ایجاد کند و اکثر فلزات را کاهش دهد، زیرا گرما تشکیل دی اکسید سیلیکون بسیار بزرگ است. در نتیجه، ظروف سیلیکون مایع باید از مواد نسوز مقاوم و مانند آن مانند دی اکسید زیرکونیوم یا بورید های گروه 4، 5 و 6 ساخته شوند.
هماهنگی چهارگانه ی یک ساختار مهم در شیمی سیلیکون است همانطور که برای شیمی کربن است. با این حال، زیر پوسته 3p نسبت به زیر پوسته 2p پراکنده تر است و با زیر پوسته 3s همخوانی ندارد. در نتیجه، شیمی سیلیکن و ترکیبات سنگین تر آن تفاوت های قابل توجهی را نسبت به کربن نشان می دهد و بنابراین هماهنگی هشت ضلعی نیز قابل توجه است. به عنوان مثال، الکترونگاتیسیته سیلیکون (1.90) خیلی کمتر از کربن (2.55) است، زیرا الکترونهای واست سیلیکون بیشتر از هسته نسبت به کربن هستند و از این رو تجربه نیروهای الکترواستاتیک کوچکتر از جاذبه را تجربه می کنند. همپوشانی ضعیف اوربیتال های 3p نیز به دلیل کاهش تساوی پیوند Si-Si در مقایسه با پیوند C-C باعث کاهش گرایش نسبت به اتصال (تشکیل پیوندهای Si-Si) برای سیلیکون نسبت به کربن می شود. ] انرژي باند متوسط Si-Si تقريبا 226 kJ / mol است در مقايسه با مقدار 356 kJ / mol براي پيوند C-C [35] این نتیجه در ترکیبات چند ضلعی سیلیکون پیوندی است که به طور کلی بسیار پایدار نسبت به همتایان کربن خود هستند، نمونه ای از قانون باند دوگانه. از سوی دیگر، حضور اربیتال های 3d در پوسته غلظت سیلیکن، احتمال وجود هیپنروالن را نشان می دهد، همانطور که در مشتقات سی سی سیونیک پنج و شش مختصات مانند SiX-
5 و SiF2-
6. در نهایت، به دلیل شکاف انرژی افزایشی بین اربیتال valence s و p به عنوان گروه از بین می رود، دولت دوزبند از کربن به سرب اهمیت پیدا می کند، به طوری که چند ترکیب نامطلوب دو قطبی برای سیلیکون شناخته می شود؛ این کاهش از وضعیت اکسیداسیون اصلی، همراه با افزایش شعاع اتمی، باعث افزایش کارایی فلزی در گروه می شود. سیلیکون در حال حاضر برخی از رفتارهای فلز اولیه را نشان می دهد، به ویژه در رفتار ترکیبات اکسید و واکنش آن با اسیدها و همچنین پایه ها (هرچند که این کار تلاش کمتری) و از این رو اغلب به جای یک فلز غیر متال نامیده می شود. [34] با این حال، فلزی بودن در گروه 14 تا ژرمانیم و غالب تا رسیدن به قلع، با افزایش اهمیت وضعیت اکسیداسیون +2 پایین تر نمی شود.
سیلیکون تفاوت های واضح از کربن را نشان می دهد. به عنوان مثال، شیمی آلی بسیار مشابه با شیمی سیلیکون است، در حالیکه مواد معدنی سیلیکات دارای پیچیدگی ساختاری در ایزو کربن نیستند . سیلیکون به نظر می رسد گرانیم بسیار بیشتر از کربن است و این شباهت با انقباض d-block افزایش می یابد و در نتیجه اندازه اتم ژرمانیوم بسیار نزدیک به اتم سیلیکون نزدیک تر از پیش بینی های دوره ای است. با این وجود هنوز تفاوت هایی وجود دارد زیرا اهمیت فزاینده دولت دوزاره در ژرمانیوم در مقایسه با سیلیکون است که باعث می شود که ژرمانیم به طور قابل توجهی بیشتر از سیلیکون فلزی باشد. علاوه بر این، استحکام باند پایین Ge-O در مقایسه با استحکام باند سی-O باعث عدم وجود پلیمرهای "germanone" می شود که مشابه پلیمرهای سیلیکون است.
سیلیکات
مقالات اصلی: سیلیکات و ترکیبات دوتایی سیلیکون
نمودار فاز سیستم Fe-Si
بسیاری از سیلیسید های فلزی شناخته شده اند، که بیشتر آنها فرمول هایی را می توان نام برد که نمی توان از طریق تجدید نظر ساده به ولنس توضیح داد: پیوند آنها از فلز تا یونیک و کووالانسی است. برخی از استواشیومتری های شناخته شده عبارتند از M6Si، M5Si، M4Si، M15Si4، M3Si، M5Si2، M2Si، M5Si3، M3Si2، MSi، M2Si3، MSi2، MSi3 و MSi6. آنها به لحاظ ساختاری نسبت به بورید ها نسبت به کاربید ها بیشتر شبیه به رابطه مورب بین بور و سیلیکون هستند، هرچند اندازه بزرگتر سیلیکن نسبت به بور به این معنی است که دقیق ساختارهای تقسیم بندی چندان دور از هم نیستند. گرمای تشکیل سیلیسید ها معمولا شبیه به بورید ها و کاربید های عناصر مشابه است، اما آنها معمولا در دمای پایین ذوب می شوند. [36] سیلیکات برای تمام عناصر پایدار در گروه های 1 تا 10 شناخته شده است، به استثنای بریلیم: به ویژه اورانیوم و فلزات انتقالی گروه های 4 تا 10 نشان می دهد که طیف گسترده ای از stoichiometries. به جز مس، فلزات در گروه های 11 تا 15 سیلیسید ایجاد نمی کنند. در عوض، اغلب ترکیبات یوتکتیک شکل می یابند، اگر چه سنگین ترین فلزات پس از گذراندن جیوه، تالیوم، سرب و بیسموت کاملا با سیلیکون مایع مخلوط نیستند.
معمولا سیلیسید ها با واکنش مستقیم عناصر آماده می شوند. به عنوان مثال، فلزات قلیایی و فلزات قلیایی زمین با سیلیکون یا اکسید سیلیکون واکنش نشان می دهند تا سیلیسید ها را دریافت کنند. با این وجود، حتی با این عناصر بسیار الکترومغناطیسی، آلیاژهای سیلیکونی واقعی قابل دسترس نیستند و بیشتر این ترکیبات نیمه هادی هستند. به عنوان مثال، سیلیسید های فلز قلیایی
(M +)4 (Si4-4) حاوی سیلیکون سه حلقه ای هرمی در Si4-4 آنیون، ایزوالکترونیک با فسفر سفید، P4. [36] [37] سیلیسید های غنی از فلز دارای تمایل به اتم های سیلیکون جدا شده (مانند Cu5Si) هستند. با افزایش محتوای سیلیکون، اتصال اتصال افزایش می یابد و در نتیجه خوشه های جدا شده از دو (به عنوان مثال U3Si2) و یا چهار اتم سیلیکون (به عنوان مثال [K +] 4 [Si4] 4-) و سپس زنجیره (به عنوان مثال CaSi)، لایه ها (به عنوان مثال CaSi2) یا شبکه های سه بعدی اتم های سیلیکون (به عنوان مثال α-ThSi2) به عنوان محتوای سیلیکون حتی بالاتر است.
سیلیسید های فلزات گروه 1 و 2 معمولا واکنش بیشتری نسبت به سیلیسید های فلز گذرا دارند. دومی معمولا با واکنش های آبی واکنش نشان نمی دهد، به جز اسید هیدروفلوئوریک. با این حال، آنها با واکنش های بسیار تهاجمی مانند هیدروکسید پتاسیم مایع یا فلوئور گازی یا کلر در هنگام قرمز داغ واکنش نشان می دهند. سیلیسیدات فلز پیش از گذر به جای آن به راحتی با آب و اسیدهای آبی واکنش نشان می دهند، معمولا هیدروژن و سیلان ها تولید می کنند:
Na2Si + 3 H2O → Na2SiO3 + 3 H2
Mg2Si + 2 H2SO4 → 2 MgSO4 + SiH4
محصولات اغلب با استاکیومتری واکنش سیلیسید متفاوتند. به عنوان مثال، Ca2Si قطبی و غیر رسانا است و ساختار ضد سرب PbCl2 تنها با اتم های سیلیکون جدا شده، و با آب برای تولید هیدروکسید کلسیم، دی اکسید سیلیکون هیدراته، و گاز هیدروژن واکنش می دهد. حرار با زنجیر کج و معوج آن از اتم های سیلیکون به جای واکنش نشان می دهد به سیلان و پلیمر SiH2، در حالی که CaSi2 با لایه های غنچه آن از اتم های سیلیکون با آب واکنش نشان نیست، اما با اسید هیدروکلریک رقیق واکنش نشان می دهند: این محصول پلیمری زرد جامد با استوکیومتری است Si2H2O
سیلان
مقاله اصلی: سیلان
بحث در مورد شیمی سیلیکون هیدرید شیمی در دهه 1830 آغاز شده است، همزمان با توسعه شیمی آلی مصنوعی. سیلان و همچنین تری کلروسیلان اولین بار توسط فریدریش وهلر و هینریف بوف در سال 1857 توسط واکنش آلیاژهای آلومینیوم سیلیکون با اسید هیدروکلریک سنتز شدند و توسط Charles Friedel و Albert Ladenburg در سال 1867 به عنوان SiH4 و SiHCl3 مشخص شد. Disilane (Si2H6) 1902، زمانی که توسط هنری مویسان و ساموئل اسمالز توسط پروتونولیز سیلیسید منیزیم ساخته شد. تحقیقات بیشتری به علت واکنش پذیری زیاد و بی ثباتی حرارتی سیلان ها تا سال 1916 منتظر بودند. پس از آن، آلفرد سهام شروع به مطالعه هیدرید های سیلیکون شد با تکنیک های خلاء جدید بدون روغن، به عنوان آنها آلوده به تمرکز خود را، هیدرید بور. نام سیلاان و بوران او بر اساس تقلید با آلکان است. روش های Moissan و Smiles برای آماده سازی سیالان ها و سیالین های مشتق شده از طریق پروتونلیز سیلیسید های فلزی هنوز استفاده می شود، هرچند عملکرد توسط هیدرولیز محصولاتی که به طور همزمان اتفاق می افتد، کاهش می یابد، بنابراین امروزه ترجیح می دهد برای درمان سیالان های جایگزین با کاهش هیدرید عوامل مانند هیدرید آلومینیوم لیتیوم در محلول های اتریک در دماهای پایین. واکنش مستقیم HX یا RX با سیلیکن، احتمالا با یک کاتالیزور مانند مس، یک روش مناسب برای تولید سیالان های جایگزین است.
سیلان ها یک سری همولوگ از هیدرید سیلیکون با یک فرمول کلی از SinH2n + 2 را تشکیل می دهند. آنها همه عوامل کاهش دهنده قوی هستند. قطارهای جدا شده و شاخه ای تا 8 = n شناخته شده اند و سیکل های Si5H10 و Si6H12 نیز شناخته شده است.
Halides
سیلیکون و کاربید سیلیکون به راحتی با تمام هالوژن های پایدار واکنش نشان می دهند و تتراهالید های سیلیکون رنگی، واکنشی و فرار را تشکیل می دهند. سدیم سیترات فلوئورید ممکن است توسط فلوئور شدن هالید سیلیکون دیگر تولید شود و با حمله اسید هیدروفلوئوریک بر روی شیشه ایجاد می شود. گرمایش دو تتراهالید متفاوتی نیز یک مخلوط تصادفی از هالید های مخلوط تولید می کند که ممکن است بوسیله واکنش تبادل هالوژن ایجاد شود. نقاط ذوب و جوش این گونه معمولا با افزایش وزن اتمی افزایش مییابند، هرچند استثنائات زیادی وجود دارد: به عنوان مثال نقطه ذوب و جوش به عنوان یک عبور از SiFBr3 از طریق SiFClBr2 به SiFCl2Br منتقل می شود. تغییر از عناصر هیپو الکترونیک در گروه 13 و قبل از آن به عناصر گروه 14 با تغییر از ساختار یونهای بی نهایت در فلوراید آلومینیومی به یک شبکه از مولکول های تترافلورید سیلیسیوم ساده، به عنوان است که توسط الکترونگاتیوی پایین تر از آلومینیوم نسبت به سیلیکون، استئوکیومتری (حالت اکسیداسیون +4 که برای یونیتی واقعی خیلی زیاد است) و اندازه کوچکتر اتم سیلیکون نسبت به اتم آلومینیوم است. سیتریک تترا کلرید در مقیاس عظیم به عنوان پیشرو تولید سیلیکون خالص، دی اکسید سیلیکون و برخی از استرهای سیلیکونی تولید می شود. tetrahalides سیلیکون به راحتی در آب، بر خلاف tetrahalides کربن، به علت اندازه بزرگتر از اتم سیلیکون، به طور هیدرولیز به طور هیدرولیز هیدرولیز می شود و آن را بیشتر برای حمله هسته ای و توانایی اتم سیلیکون برای گسترش اوپت که کربن فاقد است. واکنش فلوراید سیلیکون با اسید هیدروفلوئوریک بیش از حد باعث تولید هگزا فلوئورسیلیکات هشت فاز سدیم سی.
6. هالوپلی سیلان SinX2n + 2 نیز مشابه با سیلان ها شناخته شده است. در حالی که اتصال کانونی در ترکیبات کربن در ترکیبات هیدروژن به جای هالید ها به حداکثر می رسد، مخالف برای سیلیکون درست است، به طوری که halopolysilanes به حداقل Si14F30، Si6Cl14 و Si4Br10 شناخته شده است. یک توضیح پیشنهادی برای این پدیده، جبران زیان الکترون در از دست دادن سیلیکون به اتم های هالوژن الکترونگاتیو از طریق پی باند پشتی از اوربیتال pπ پر شده بر روی اتم های هالوژن به اوربیتال های dp dN در سیلیکون است: این مشابه وضعیت مونوکسید کربن در کپسول های فلزی فلزات و ثبات آنها را توضیح می دهد. این هالوپولیزیلان ها ممکن است با کمپرداخت تتراآلالید های سیلیکون با سیلیکن عنصری یا تراکم هالوپلی سیلان های سبک تر (ترتییتل آمونیوم یک کاتالیزور مفید برای این واکنش) تولید شود.
سیلیکا
سیلیکون دی اکسید (SiO2)، همچنین به عنوان سیلیس شناخته می شود، یکی از بهترین ترکیبات مورد مطالعه است، دوم فقط آب است. دوازده تغییر کریستال مختلف سیلیس شناخته شده است، شایع ترین آنها α-کوارتز، یکی از اجزای اصلی بسیاری از سنگهای مانند گرانیت و ماسه سنگ است. همچنین شناخته شده است که در فرم خالص به عنوان کریستال سنگ رخ می دهد؛ فرم های نامرئی به نام کوارتز رز، کوارتز دودی، موریون، آمتیست و سیتروئن شناخته می شوند. بعضی از فرم های کریستالی نادر کوارتز نیز شناخته شده اند مانند کلسدون، کریسپراس، کارنلیان، آهات، اونیکس، یشم، هلیوتروپ و آجیل. سایر تغییرات دی اکسید سیلیکون در بعضی از مواد معدنی دیگر مانند تریدیمیت و کریستوبالیت، و نیز سوزیت ویتسووییت بسیار کمتری دیده می شود. اشکال تولید شده بیولوژیکی نیز به عنوان کیزلژور و زمین دیابتی شناخته می شود. دی اکسید سیلیکون شیشه ای به عنوان tetktites، و وسیدین شناخته شده است و به ندرت به عنوان lechatelierite شناخته می شود. بعضی از اشکال مصنوعی به نام کیاتیت و سی سیلیکا شناخته می شوند. اوپال ها از ترکیبات کریستالی پیچیده ای از دی اکسید سیلیکون هیدراتیک تشکیل شده اند.
کوارتز
ماسه سنگ
کوارتز دودی
آمتیست
سیتین
آگات
Chrysoprase
انیکس
جاسپر
هلیوتروپ
Tridymite
کریستوبالیت
کوئست
Lechatelierite
اکثر اشکال بلورین سیلیکا از ترتیب بی نهایت {SiO4} tetrahedra (با سی در مرکز) در گوشه های خود متصل می شوند، با هر اتم اکسیژن مرتبط با دو اتم سیلیکون. در فرم دماي اتاق دمايي ترموديناميک، α-کوارتز، اين تتراهده ها در زنجيره هاي اسپيولي متقابل با دو فاصله مختلف سيليس O (159.7 و 161.7 ميليمتر) با زاويه Si-O-Si 144 درجه ارتباط دارند. این حلزون ها می توانند چپ یا راست دست، به طوری که کریستال α-کوارتز فرد فعال به صورت اپتیکی است. در دمای 537 درجه سانتیگراد این به سرعت و به طور برگشت پذیر به β-کوارتز مشابه تبدیل می شود، با تغییر زاویه Si-O-Si به 155 درجه، اما حفظ دست. گرمایش بیشتر به 867 درجه سانتیگراد منجر به انتقال دیگری از فاز برگشت پذیر به β-تریدیمیت می شود، که در آن برخی از پیوندهای Si-O شکسته می شوند تا اجازه دهند ترانزیستور {SiO4} را به ساختار شش ضلعی باز و کمتر متراکم تبدیل کنند. این انتقال آهسته است و از این رو tridymite به عنوان یک ماده معدنی متاستاز حتی زیر این دمای انتقال رخ می دهد؛ هنگامی که به حدود 120 درجه سانتی گراد سرد می شود، آن را به سرعت و به طور برگشت پذیر با جابجایی های جزئی از سیلیکون های فردی و اتم های اکسیژن به α-تریدیمیت، همانند انتقال از α-کوارتز به β-کوارتز تبدیل می شود. β-tridy
اسید سیلیکیک
اضافه کردن آب به سیلیس نقطه ذوب خود را حدود 800 درجه سانتی گراد به علت شکست ساختار با جایگزینی اتصالات Si-O-Si با پایان دادن به گروه های Si-OH. افزایش غلظت آب باعث تشکیل ژل سیلیکا هیدراته و پراکندگی سیلیس کلوئیدی می شود. بسیاری از هیدرات ها و اسیدهای سیلیکیک در رقیق ترین حلال های آبی وجود دارند، اما اینها نسبتا نامحلول هستند و به سرعت رسوب می کنند و با هم ترکیب می شوند تا اسیدهای polysilicic مختلف ترکیبات متغیر را به فرمول [SiOx (OH) 4-2x] n، مشابه رفتار بور، آلومینیوم و آهن، در میان عناصر دیگر. از اینرو، اگر چه برخی از اسید سیلییک ساده در محلول های رقیق مانند اسید اورستیلیکیک اسید (OH) 4 و اسید متاسلیکیک اسید SiO (OH) 2 شناسایی شده است، هیچ کدام از این ها در حالت جامد وجود ندارد [46].
مواد معدنی سیلیکات
مقاله اصلی: مواد معدنی سیلیکات
هماهنگی معمول کاتدی فلزات در سیلیکات (شعاع یونی در ساعت)
CN 4 LiI
(59) BeII (27) AlIII (39) SiIV (26)
CN 6 NaI (102) MgII (72) AlIII (54) TiIV (61) FeII (78)
CN 8 KI (151) CaII (112)
CN 12 KI (164)
حدود 95 درصد از سنگهای پوسته زمین از سیلیس یا سیلیکات و مواد معدنی آلومینوسیلیکا تشکیل شده است، همانطور که در اکسیژن، سیلیکون و آلومینیوم منعکس شده است که سه عنصر رایج در پوسته است (در این نظم). سیلیکن اندازه گیری شده توسط جرم، 27.7٪ از پوسته زمین را تشکیل می دهد. [48] بلورهای سیلیکون خالص بسیار نادر در طبیعت یافت می شوند، اما استثناء قابل توجه کریستال هایی است که به اندازه 0.3 میلی متر در طول نمونه های نمونه گیری از گاز آتشفشان Kudriavy در Iturup یکی از جزایر کوریل یافت می شوند.
مواد معدنی سیلیکات و آلومینوسیلیکات دارای ساختارهای متنوع و متفاوت استوشیومتری هستند اما ممکن است بعضی از اصول کلی آنها طبقه بندی شوند. واحد Tetrahedral {SiO4} برای تقریبا تمام این ترکیبات، به عنوان ساختارهای گسسته، و یا به اشتراک گذاشتن اتم های اکسیژن اکسیژن در واحدهای بزرگتر مشترک است. اینها ممکن است به ناسا سیلیکات (واحدهای {SiO4}) تقسیم شوند که هیچ اتم اکسیژن، سیر سیلیکات (واحدهای {Si2O7} گسسته نیستند) به اشتراک گذاشتن یک، سیکلاس سیلیکات (ساختار حلقه بسته) و انو سیلیکات (زنجیر یا روبان پیوسته ساختارها) هم به اشتراک گذاری دو، phyllo-سیلیکات (صفحات مستمر) به اشتراک گذاری سه، و tecto-سیلیکات (چارچوب مستمر سه بعدی) به اشتراک گذاری چهار. شبکه ی اتم های اکسیژن که نتایج آن ها معمولا بسته بندی شده یا نزدیک به آن است، با اتهام که توسط سایر کاتدیون ها در سایت های متنوع مختلف مختلف مطابق با اندازه متعادل شده است.
ارتوسیلیکات MII
2SiO
4 (M = Be، Mg، Mn، Fe، Zn) و ZrSiO4 غیر اشباع سیلیکات هستند. Be2SiO4 (phenacite) غیرعادی است، چرا که هر دو BeII و SiIV اشعه چهار تارهای چهارطرفه را دارند؛ دیگر کاتیونهای دوجداره به جای اشعه هشت ضلعی شش هماهنگ شده و اغلب به صورت یکنواختی جایگزین یکدیگر می شوند مانند اولیوین (Mg، Fe، Mn) 2SiO4. Zircon، ZrSiO4، به علت stoichiometry و به علت شعاع یون بزرگتر (84 pm)، هشت هماهنگی کاتیاسیون ZrIV را درخواست می کند. همچنین مهم است که گارنت، [MII3MIII2 (SiO4)3]، که در آن کاتیون های دوگانده (مانند Ca، Mg، Fe) هشت هماهنگ شده و هورمون های سه گانه شش هماهنگ (به عنوان مثال Al، Cr، Fe) هستند. هماهنگی منظم همیشه در دسترس نیست: به عنوان مثال، آن در Ca2SiO4 یافت نمی شود، که محل های شش و هشت مختصات را برای CaII ترکیب می کند. سوروس سیلیکات، شامل واحدهای دوتایی یا سه گانه دیفرانسیل تترآبادی است، بسیار نادر هستند: متاسلیکاتها شامل سیکلهای "[(SiO3) n] 2n-" از تتراهدهای متقابل گوشه تشکیل یک حلقه چند ضلعی نیز هستند.
متاسالیکات زنجیره ای، {SiO2-3}∞، توسط اشتراک گوشه ای از یک زنجیره نامحدود از tetrahedra مرتبط {SiO4} شکل گرفته است. بسیاری از تفاوت ها بوجود می آیند به علت فاصله های متناوب تطبیق در سراسر خط تتراهده ها. فاصله تکرار دو بیشتر رایج است، همانطور که در بیشتر مواد معدنی پریکسن، اما فاصله تکرار یک، سه، چهار، پنج، شش، هفت، نه، و دوازده نیز شناخته شده است. سپس این زنجیرها میتوانند به یکدیگر متصل شوند تا زنجیرههای دوتایی و روبانها را تشکیل دهند، همانطور که در مواد معدنی آزبست، شامل زنجیرههای مکرر حلقههای تتراهید cyclic.
یک ساختار معمول زئولیت
سیلیکات لایه مانند مواد معدنی خاکی و میکا، بسیار رایج هستند و اغلب از طریق متصل کردن افقی متقابل زنجیره متاسلیکات یا تراکم مسطح واحدهای کوچکتر تشکیل می شوند. یک مثال، کائولینیت [Al2 (OH) 4Si2O5] است؛ در بسیاری از این مواد معدنی کاتیون و جایگزینی آنی معمول است، به طوری که برای مثال SiIV tetrahedral ممکن است توسط AlIII، هشت ضلعی AlIII توسط MgII و OH- با F- جایگزین شود. Aluminosilicates چارچوب سه بعدی از لحاظ ساختاری بسیار پیچیده است؛ آنها ممکن است به عنوان شروع از ساختار SiO2، اما با جایگزین کردن تا یک و نیم از اتم های SiIV با AlIII، آنها نیاز به کاشی بیشتر در ساختار برای تعادل شارژ. نمونه هایی از فلدسپارها (بیشترین مواد معدنی روی زمین)، زئولیت ها و اورمارین ها هستند. بسیاری از فلدسپارها را می توان به عنوان بخشی از سیستم سه بعدی NaAlSi3O8-KAlSi3O8-CaAl2Si2O8 در نظر گرفت. لاتین آنها
سایر ترکیبات معدنی
سیلیسیم دی سولفید (SiS2) بوسیله سوزاندن سیلیکون در گوگرد گازی در دمای 100 درجه سانتیگراد تشکیل می شود؛ سولیزاسیون ترکیبات حاصل از آن در نیتروژن موجب می شود که الیاف بلند و الاستیک با انعکاسی از آزبست با ساختار مشابه W-سیلیکا سفید شوند. این ذوب در دمای 1090 درجه سانتیگراد و در دمای 1250 درجه سانتیگراد ذوب می شود؛ در دمای و فشار بالا این تبدیل به یک ساختار کریستال شبیه به کریستوبالیت است. با این حال، SiS2 فاقد ساختارهای مختلف SiO2 است و به سرعت به سیلیس و سولفید هیدرولیز می شود. همچنین به شکل زیر آمینولیز آمونولیزه شده به وسیله آمونیاک مایع به طور کامل به شکل یک امید است:
SiS2 + 4 NH3 → Si (NH) 2 + 2 NH4SH
آن را با سولفید های سدیم، منیزیم، آلومینیوم و آهن واکنش می دهد تا تیوسیلیکات های فلزی تشکیل دهد: واکنش با اتانول باعث می شود که تترا اتیل سیلیکات سی (OEt) 4 و سولفید هیدروژن تولید شود. اتیلسیلیکات مفید است، زیرا هیدرولیز کنترل شده آن، فرمهای چسبنده یا فیلم مانند سیلیس را تولید می کند. واکنش سولفید هیدروژن با تتراهالید سیلیکون باعث تولید سیلیکون تيوالالديدها مانند S (SiCl) 3، Cyclical Cl2Si (μ-S) 2SiCl2 و کریستالی (SiSCl2) 4 می شود. علیرغم قانون باند دوگانه، سازه های پایدار، RR'Si = S به واسطه مکانیسم تثبیت هماهنگی بین مولکولی از طریق یک گروه آمین ساخته شده است.
نیترید سیلیکون، Si3N4، ممکن است با واکنش مستقیم سیلیکون با نیتروژن بالای 1300 درجه سانتیگراد شکل بگیرد، اما یک وسیله اقتصادی ارزان تر با حرارت دادن سیلیکا و کک در جریان نیتروژن و گاز هیدروژن در دمای 1500 درجه سانتیگراد است. سرامیک امیدوار کننده اگر نه برای مشکل ساختن و پیچاندن آن: از نظر شیمیایی، آن تقریبا کاملا بی اثر است و حتی بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد، قدرت خود را حفظ می کند، همچنان مقاوم در برابر سایش و خوردگی است. این بسیار سخت است (9 در مقیاس سختی Mohs)، تنها در 1900 درجه سانتیگراد در 1 آمپر متصل است و بسیار متراکم است (تراکم 3.185 g / cm3)، به دلیل ساختار جمع و جور آن مشابه با phenacite (Be2SiO4). مواد نسوز مشابهی Si2N2O است که توسط گرم کردن سیلیکون و سیلیس در دمای 1450 درجه سانتیگراد در جریان آرگون حاوی 5٪ گاز نیتروژن تشکیل شده است که شامل سیلیکون 4 مختصات و نیتروژن مختصات 3-مختصات متناوب در tilings شش ضلعی puckered است که از طریق غیر خطی Si-O -Si پیوند به یکدیگر است.
واکنش هالید های سیلیل با مشتقات آمونیاک یا الکل آمونیوم در فاز گاز یا محلول اتانولی، سیلیمید های مختلف فرار را تولید می کنند که از ترکیبات آمین های سیلیکون هستند:
3 SiH3Cl + 4 NH3 → N (SiH3) 3 + 3 NH4Cl
SiH3Br + 2 Me2NH → SiH3NMe2 + Me2NH2Br
4 SiH3I + 5N2H4 → (SiH3) 2NN (SiH3) 2 + 4 N2H5I
بسیاری از این ترکیبات آماده شده اند، محدودیت شناخته شده تنها اینست که نیتروژن همیشه یک سوم است و گونه هایی که حاوی گروه SiH-NH هستند در دمای اتاق ناپایدار هستند. استوکیومتری اطراف اتم نیتروژن در ترکیبات مانند N (SiH3) 3is planar، که به یک اثر متقابل pπ-dπ بین جفت یکنواخت در نیتروژن و یک سیاره ی داپلر خالی نسبت داده شده است. به همین ترتیب، تریسییلامین ها به عنوان لیگاندها به عنوان لیگاندهای ضعیف تر از آنزیم های کربن خود، یعنی آمین های ترتیبی هستند، اگرچه جایگزینی برخی گروه های SiH3 توسط گروه های CH3 باعث کاهش این ضعف می شود. به عنوان مثال، N (SiH3) 3 یک adduct با BH3 را تشکیل نمی دهد، در حالی که MeN (SiH3) 2 و Me2NSiH3 adducts در دماهای پایین که پس از گرم شدن تجزیه می شوند. برخی از آنالیزهای سیلیکونی امین با پیوند دوگانه Si = N شناخته شده است: نخستین یافته But2Si = N-SiBut3 بود که در سال 1986 کشف شد.
سیلیکون کاربید
سیلیکون کاربید (SiC) در سال 1891 توسط ادوارد گودریچ آچسون ساخته شد که نام آن را کربوراندوم دانست و به سختی متوسط و قدرت سایشی بین الماس (آلوتروپ کربن) و کورودوم (اکسید آلومینیوم) اشاره کرد. او به زودی یک شرکت را برای ساخت آن تاسیس کرد و امروز حدود یک میلیون تن در هر سال تولید می شود. سیلیکون کاربید در حدود 250 شکل کریستالی وجود دارد. [53] پلی مورفیسم SiC با یک خانواده بزرگ از ساختارهای کریستالی مشابه به نام polytypes مشخص می شود. آنها تغییرات یک ترکیب شیمیایی مشابه است که در دو بعد یکسان و در سوم متفاوت است. بنابراین آنها را می توان به عنوان لایه هایی که در یک دنباله مشخص قرار گرفته اند، مشاهده کرد. [54] این تولید صنعتی به وسیله کاهش شن و ماسه کوارتز با کک و کربن بیش از 2000-2500 درجه سانتیگراد در کوره الکتریکی ساخته شده است
SiO2 + 2C → Si + 2 CO
سی سی سی سی سی
این سیلیکون دودویی ترمیمی است که تنها از طریق از دست دادن سیلیکون با حدود 2700 درجه سانتی گراد تجزیه می شود. این است که به اکثر اسیدهای آلی مقاوم است، اسید فسفریک استثنا است. این یک لایه محافظ دی اکسید سیلیکون روی سطح را تشکیل می دهد و از این رو تنها در هوا بالاتر از 1000 درجه سانتی گراد اکسید می شود؛ حذف این لایه توسط هیدروکسید های مذاب یا کربنات ها باعث اکسیداسیون سریع می شود. سیلیکون کاربید به سرعت توسط گاز کلر، که SiCl4 و کربن در 100 درجه سانتی گراد و SiCl4 و CCl4 در 1000 درجه سانتی گراد، تشکیل می شود. این بیشتر به عنوان یک ماده ساینده و مقاوم در برابر جوشکاری استفاده می شود، زیرا از لحاظ شیمیایی پایدار و بسیار قوی است و باعث شکستگی می شود تا لبه برش بسیار تیز را ایجاد کند. همچنین به عنوان یک نیمه هادی ذاتی نیز مفید است.
ترکیبات آلومینیوم
مقاله اصلی: Organosilicon
واکنش هیدروسیلیلاسیون، که در آن Si-H به یک سوبستر غلیظ اضافه می شود
از آنجایی که پیوند Si-C نزدیک به قدرت پیوند با پیوند C-C است، ترکیبات ارگانوسیلیکون تمایل زیادی به حرارت و شیمیایی پایدار دارند. به عنوان مثال، tetraphenylsilane (SiPh4) ممکن است در هوا حتی در نقطه جوش خود را از 428 ° C تقطیر شود، بنابراین ممکن است مشتقات جایگزین Ph3SiCl و Ph2SiCl2، که به ترتیب در 378 ° C و 305 ° C جوش داده شده است. علاوه بر این، از آنجا که کربن و سیلیکن، مولکول شیمیایی هستند، شباهت های قابل توجهی با شیمی کربن دارد، به عنوان مثال در تماسی از ترکیبات این ترکیبات برای اتصال و ایجاد چندین پیوند وجود دارد. با این حال، تفاوت های قابل توجهی نیز بوجود می آیند: از آنجا که سیلیکون الکتروپوزیتیو بیشتری نسبت به کربن است، اوراق قرضه به عناصر الکترونگاتیو بیشتر از سیلیکون نسبت به کربن قوی تر است و برعکس. بنابراین باند Si-F به طور قابل توجهی قوی تر از باند C-F است و یکی از قوی ترین پیوندهای تک است، در حالیکه پیوند Si-H خیلی ضعیف تر از پیوند C-H است و به راحتی شکسته می شود. علاوه بر این، توانایی سیلیکون برای گسترش اوپت به وسیله کربن به اشتراک گذاشته نمی شود، و از این رو بعضی از واکنش های ارگانوسیلیکون هیچ عنصری ارگانی ندارند. به عنوان مثال، حمله نوکلئوفیلی روی سیلیکون توسط فرآیندهای SN2 یا SN1 ادامه نمی یابد، بلکه به واسطه ی یک پدیده ی منفی شارژ مستقیم pentacoordinate می رود و به نظر می رسد مانند یک جایگزینی در یک اتم گره ی تضعیف شده است. این برای سیلیکون، بر خلاف کربن، کار می کند، زیرا پیوندهای طولانی Si-C باعث کاهش مانع استریل شده و سیلیکون d-orbital از نظر هندسی به علت حمله نوکئوفیلی، بر خلاف مثال C-O σ * anbonding orbital است. با این وجود، به رغم این تفاوت ها، مکانیسم برای SNC معمولا "SN2 در سیلیکون" نامیده می شود.
یکی از مفید ترین گروه های حاوی سیلیکون، ترتیبی استیل، Me3Si- است. پیوند Si-C اتصال آن به بقیه مولکول به طور قابل توجهی قوی است و اجازه می دهد تا آن را باقی بگذارد در حالی که بقیه مولکول تحت واکنش قرار می گیرند اما خیلی قوی نیستند که می توانند بطور خاص در هنگام نیاز مورد برداشت قرار نگیرند، مثلا توسط یون فلوراید ، که یک نوکلئوفیل بسیار ضعیف برای ترکیبات کربن است، اما یک ترکیب بسیار قوی برای ترکیبات ارگانوسیلیکون است. این ممکن است با پروتون های اسیدی مقایسه شود؛ در حالی که ترسیولیل متیل توسط nucleophiles های سخت به جای پایگاه ها حذف می شود، هر دو حذف معمولا باعث تخریب می شوند. به عنوان یک قاعده کلی، در حالی که کربن اشباع شده بهتر است که توسط نوکلئوفیل هایی که ترکیبات بیطرف هستند مورد حمله قرار بگیرند، آنهایی که بر پایه فلزات غیرمولدایی که در جدول تناوبی (به عنوان مثال گوگرد، سلنیوم یا ید)، یا حتی هر دو، بر روی نوکلئوفیل های شارژ قرار دارند، به ویژه آنهایی که از جمله فلزات غیر الکتریکی بسیار الکترونگاتیو مانند اکسیژن، فلورین یا کلر هستند. به عنوان مثال، enolates در کربن در هالوآ آلکال ها واکنش نشان می دهد، اما در اکسیژن در کلرید سیلل؛ و هنگامی که ترتیب سلسییل از یک مولکول آلی با استفاده از هیدروکسید به عنوان یک هسته فویل حذف می شود، محصول واکنش سیانول نیست همانطور که انتظار می رود از استفاده شیمیایی کربن به عنوان یک قیاس استفاده شود، زیرا سیلیسید به شدت نوکلئوفیلی است و به مولکول اصلی حمله می کند هگزا متیل دی سیلوکسان سیلل اتر، (Me3Si) 2O. برعکس، در حالی که واکنش SN2 عمدتا با حضور یک بار مثبت (δ +) در کربن، واکنش مشابه "SN2" در سیلیکن تاثیر می گذارد. بنابراین، به عنوان مثال، triflates سیلیل بسیار الکتروفیل هستند که از 108 تا 109 برابر سریعتر از سیلیل کلرید با اکسایش حاوی nucleophiles واکنش نشان می دهند. تری اتیل سیلیل تری فلات به ویژه یک اسید لوییس بسیار خوب است و برای تبدیل ترکیبات کربونیل به استال ها و سیلین ائولیل اترها استفاده می شود و آنها را به طور مشابه با واکنش آلدو واکنش می دهند.
پیوند های Si-C معمولا به سه شکل تشکیل می شود. در آزمایشگاه، آماده سازی اغلب با واکنش تتراکلروسیلان با ارگانولیتیم، گرینوارد یا آلیاژ آلومینیم یا با افزودن کاتالیزوری Si-H در طول دو سویه C = C انجام می شود. مسیر دوم دارای نقصی است که در مورد مهم ترین سیلان ها، متیل و فنیل سیلان ها قابل استفاده نیست. Organosilanes ها به طور مستقیم با واکنش آلکیل یا آریل هالید ها با سیلیکون با 10٪ وزن فلزی مس به عنوان کاتالیزور ساخته می شوند. واکنش های استاندارد آلی کافی برای تولید بسیاری از مشتقات است؛ ارگانوسیلانها به طور قابل توجهی واکنش بیشتری نسبت به ترکیبات کربن دارند، به راحتی تحت هیدرولیز، آمونولیز، الکل و تراکم قرار می گیرند تا الیگومرهای سیکلی یا پلیمرهای خطی تولید کنند.
پلیمرهای سیلیکون
مقاله اصلی: سیلیکون
ساختار پلی متیل سیلوکسان، جزء اصلی سیلیکون
کلمه "سیلیکون" توسط Frederic Kipping در سال 1901 برای اولین بار استفاده شد. او این کلمه را برای نشان دادن شباهت فرمول شیمیایی بین Ph2SiO و بنزوفنون، Ph2CO، اختراع کرد، اگر چه او همچنین بر عدم شبیه سازی شیمیایی به علت ساختار پلیمری Ph2SiO، که توسط Ph2CO به اشتراک گذاشته نشده است. [55]
سیلیکون ها می توانند در مقایسه با سیلیکات های معدنی در نظر گرفته شوند، در حالی که گروه های متیل سیلیکون ها به ایزو الکترونی O- سیلیکات ها متصل هستند. [55] آنها کاملا دماهای دمایی، اکسیداسیون و آب کاملا پایدار هستند و خواص دی الکتریک، انتیسکی و ضد کف را دارند. علاوه بر این، آنها در طول دوره های طولانی به اشعه ماوراء بنفش و هوای فشرده مقاوم هستند و فیزیولوژیکی هستند. آنها نسبتا غیر فعال هستند، اما با راه حل های متمرکز حاوی یون هیدروکسید و فلوئورسانس واکنش نشان می دهند، و گاهی اوقات حتی ممکن است به عنوان یک واکنش خفیف برای سنتز انتخابی استفاده شوند. به عنوان مثال (Me3Si) 2O برای آماده سازی مشتقات مولیبدن و اکسي هالید های تنگستن ارزشمند است و تبدیل محلول سوسپانسیون هگزا کلراید تنگستن در محلول دی کرولئوتان کمی به WOCl4 در کمتر از یک ساعت در دمای اتاق و سپس به WO2Cl2 زرد در دمای 100 درجه سانتیگراد در نور نفت با عملکرد 95٪ شبانه. [55]
رخداد
اولیوین
سیلیکون در جهان، هفتمین عنصر فراوان است که پس از هیدروژن، هلیوم، کربن، نیتروژن، اکسیژن و نئون می آید. این فراوانی به علت جداسازی جدی عناصر در جریان تشکیل سامانه خورشیدی به خوبی بر روی زمین تکرار نمی شود. سیلیسیوم وزن خود را 27.2 درصد از پوسته زمین را تشکیل می دهد، دوم تنها به اکسیژن در 45.5 درصد می رسد، که در آن طبیعت همیشه با آن ارتباط دارد. تقسیم بندی بیشتر در شکل گیری زمین توسط تمایز سیارات صورت گرفت: هسته زمین، که 31.5 درصد از جرم زمین را تشکیل می دهد، دارای ترکیب تقریبی Fe25Ni2Co0.1S3 است؛ گوشته 68.1٪ از جرم زمین است و اکثریت از اکسید و سیلیکات های چسبنده تشکیل شده است، مثلا الیوین (Mg، Fe) 2SiO4؛ در حالی که مواد معدنی سبک تر مانند آلومینوسیلیکات ها به سطح می رسند و پوسته را تشکیل می دهند که 0.4٪ جرم زمین را تشکیل می دهد. [57]
کریستالیزاسیون سنگ های آذرین از ماگما بستگی به تعدادی از عوامل دارد؛ در میان آنها ترکیب شیمیایی ماگما، نرخ خنک کننده و برخی از خصوصیات مواد معدنی فردی مانند انرژی شبکه، نقطه ذوب و پیچیدگی ساختار بلوری آنها می باشد. همانطور که ماگما خنک می شود، اولیوین به نظر می رسد اولین بار است و به دنبال آن پیروکسن، آمفیبول، میکاتیک زیستی، فلوتسپار ارتوکلز، میکا مسکووییت، کوارتز، زئولیت و در نهایت مواد معدنی هیدروترمال است. این توالی نشان می دهد که واحدهای سیلیکات به طور فزاینده ای پیچیده با خنک کننده و معرفی آنون های هیدروکسید و فلوراید علاوه بر اکسید ها نیز نشان داده شده است. بسیاری از فلزات ممکن است سیلیکون را جایگزین کنند. پس از این سنگ های آذرین تحت هوازدگی، حمل و نقل و رسوب قرار می گیرند، سنگ های رسوبی مانند رس، شیل و ماسه سنگ تشکیل می شوند. متامورفیسم همچنین ممکن است در دماهای بالا و فشارها بوجود آید، ایجاد یک واریته حتی از مواد معدنی. [57]
تولید
سیلیکون خلوص 96-99٪ با کاهش کوارتزیت یا شن و ماسه با کک خالص ساخته شده است. کاهش در یک کوره قوس الکتریکی انجام می شود، با بیش از مقدار SiO2 که برای متوقف کردن کاربید سیلیکون (SiC) از انباشت استفاده می شود: [31]
SiO2 + 2C → Si + 2 CO
2 SiC + SiO2 → 3 Si + 2 CO
آلیاژ Ferrosilicon
این واکنش، به نام کاهش کربوترمال دی اکسید سیلیکون، معمولا در حضور آهن قراضه با مقادیر کم فسفر و گوگرد تولید ferrosilicon انجام می شود. [31] Ferrosilicon، یک آلیاژ آهن سیلیکون که دارای نسبت های متنوع سیلیکون و آهن است، حدود 80 درصد از تولید سیلیکن عنصری در جهان را تشکیل می دهد، با چین، تامین کننده پیشرو سیلیکن عنصری، تولید 4.6 میلیون تن (یا 2/3 خروجی جهانی) از سیلیکون، بیشتر از آن در فرم ferrosilicon. به دنبال آن روسیه (610،000 تن)، نروژ (330،000 تن)، برزیل (240،000 تن) و ایالات متحده (170،000 تن) هستند. [58] فرسلیلیون عمدتا توسط صنعت فولاد و فولاد (به شرح زیر) با استفاده اولیه به عنوان افزودنی آلیاژ در آهن یا فولاد و برای اکسیداسیون فولاد در کارخانه های فولاد یکپارچه مورد استفاده قرار می گیرد. [31] یک واکنش دیگر، گاهی اوقات استفاده می شود، کاهش آلومینوترمال دی اکسید سیلیکون است به شرح زیر است: [59]
3 SiO2 + 4Al → 3Si + 2Al2O3
شستشو پودر 96-97٪ سیلیکون خالص با آب نتیجه ~ 98.5٪ سیلیکون خالص، که در صنایع شیمیایی استفاده می شود. با این حال، حتی برای خلوص بیشتر برای کاربردهای نیمه هادی نیاز است، و این از کاهش تترا کلروسیلان یا تری کلروسیلان تولید می شود. اولین ساخته شده توسط کلر زنی سیلیکون قراضه ساخته شده و دومی محصول تولید سیلیکون است. این ترکیبات فرار هستند و از این رو می توانند با تقطیر مکرر تقطیر خالص شوند و سپس به سیلیکن عنصری با v
شستشو پودر 96-97٪ سیلیکون خالص با آب نتیجه ~ 98.5٪ سیلیکون خالص، که در صنایع شیمیایی استفاده می شود. با این حال، حتی برای خلوص بیشتر برای کاربردهای نیمه هادی نیاز است، و این از کاهش تترا کلروسیلان یا تری کلروسیلان تولید می شود. اولین ساخته شده توسط کلر زنی سیلیکون قراضه ساخته شده و دومی محصول تولید سیلیکون است. این ترکیبات فرار هستند و از این طریق می توانند با تقطیر مکرر تقطیر، با کاهش سیلیس الیلی با فلز خالص روی به عنوان عامل کاهش دهنده، تمیز شوند. تکه های اسفنجی سیلیکن تولید شده ذوب می شود و پس از آن به وسیله پالایش زون تصفیه شده، به صورت کریستال استوانه ای تولید می شود. مسیرهای دیگر از تجزیه حرارتی سیلان یا تتراییدوسیلان استفاده می کنند. یکی دیگر از فرایندهای مورد استفاده، کاهش سدیم هگزافلوروسیلیکات، یک ماده ضایعات معمولی از صنعت کود فسفات، توسط سدیم فلزی است: این بسیار اگزوترمی است و از این رو نیازی به منبع بیرونی خارجی نیست. سیلیکن Hyperfine در خلوص بالاتر از تقریبا هر ماده دیگر ساخته شده است: تولید ترانزیستور نیاز به سطوح ناخالصی در بلورهای سیلیکون کمتر از 1 قسمت در هر 1010 و در موارد خاص لازم است و به دست آمده در سطوح ناخالص زیر 1 قسمت در هر 1012
برنامه های کاربردی
ترکیبات
اکثر سیلیسیم بدون اینکه تمیز شود، به صورت صنعتی استفاده می شود و در واقع، اغلب با پردازش نسبتا کمی از شکل طبیعی آن استفاده می شود. بیش از 90٪ از پوسته زمین از مواد معدنی سیلیکات تشکیل شده است که ترکیبات سیلیکن و اکسیژن هستند، که اغلب با یونهای فلزی است. بسیاری از آنها دارای استفاده تجاری مستقیم از قبیل خاک رس، شن و ماسه سیلیس و بسیاری از انواع سنگ های ساختمانی هستند. بنابراین، اکثریت استفاده از سیلیکون به عنوان ترکیبات ساختاری یا به عنوان مواد معدنی سیلیکات و یا سیلیکا (دی اکسید سیلیکون خام) است. سیلیکات در ساخت سیمان پرتلند (بیشتر از سیلیکات کلسیم) استفاده می شود که در ساختن ملات و گچ مدرن مورد استفاده قرار می گیرد، اما مهمتر از همه، همراه با شن و ماسه سیلیس و ماسه (معمولا حاوی مواد معدنی سیلیکاتی مانند گرانیت)، برای ساخت بتن اساس بسیاری از بزرگترین پروژه های ساختمان صنعتی جهان مدرن است.
سیلیکا برای ساخت آجر آتش نشانی، یک نوع سرامیک استفاده می شود. مواد معدنی سیلیکات نیز در سرامیک سفارشی، یک طبقه مهم از محصولات معمولا حاوی انواع مختلف مواد معدنی گچ ساخته شده (فیلیسلیکانات طبیعی آلومینیوم) است. یک مثال چینی است که بر اساس کائولینیت معدنی سیلیکات است. شیشه های سنتی (شیشه ای از آهک بر پایه سیلیکا) نیز در بسیاری از روش های مشابه عمل می کنند و همچنین برای پنجره ها و ظروف استفاده می شود. علاوه بر این، فیبرهای شیشه ای مبتنی بر سیلیس مخصوص برای فیبر نوری و همچنین تولید فایبرگلاس برای حمایت ساختاری و پشم شیشه برای عایق حرارتی استفاده می شود.
سیلیکون ها اغلب در درمان های ضد عفونی، ترکیبات ریخته گری، آلیاژهای انتشار قالب، مهر و موم های مکانیکی، روغن های با درجه حرارت بالا و واکس ها و ترکیبات کوپلیمر استفاده می شود. سیلیکون نیز گاهی در ایمپلنت های پستان، لنزهای تماسی، مواد منفجره و تجهیزات پیشگیری استفاده می شود. پودر احمقانه در ابتدا با افزودن اسید بوریک به روغن سیلیکون ساخته شد. دیگر ترکیبات سیلیکون به عنوان ساینده های با تکنولوژی بالا و سرامیک جدید با مقاومت بالا بر اساس کاربید سیلیکون عمل می کنند. سیلیکون جزء برخی از ابررساناست.
آلیاژها
سیلیکون عنصری به چدن مذاب به عنوان Ferrosilicon یا آلیاژهای سیلیکوکالسیم به منظور بهبود عملکرد در بخش های نازک ریخته گری و جلوگیری از تشکیل سیمانی که در معرض هوای بیرون قرار می گیرد، اضافه می شود. حضور سیلیکون عنصری در آهن مذاب به عنوان یک غرق برای اکسیژن عمل می کند، به طوری که محتوای کربن فولادی که باید در حد محدودی برای هر نوع فولاد حفظ شود، می تواند بیشتر کنترل شود. تولید و استفاده از فریزیلیکن یک مانیتور از صنعت فولاد است و اگر چه این فرم سیلیکون عنصری به شدت ناخالص است، اما 80 درصد از استفاده سیلیکون آزاد در جهان را تشکیل می دهد. سیلیکون جزء مهمی از فولاد الکتریکی است، تغییر مقاومت و خواص فرومغناطیسی آن.
خواص سیلیکون ممکن است برای اصلاح آلیاژهای فلزات غیر از آهن مورد استفاده قرار گیرد. سیلیکن "درجه متالورژی" سیلیکون است که از خلوص 95-99 درصد برخوردار است. حدود 55 درصد از مصرف جهانی سیلیکن خلوص متالورژی، برای تولید آلومینیوم-سیلیکون (آلیاژهای silumin) برای قطعات آلومینیومی تولید می شود، عمدتا برای استفاده در صنعت خودرو. اهمیت سیلیکون در ریخته گری آلومینیوم این است که مقدار قابل توجهی (12٪) سیلیکون در آلومینیوم یک مخلوط یوتکتیک را تشکیل می دهد که با انقباض حرارتی بسیار کم می شود. این به طور قابل توجهی کاهش پاره شدن و ترکهایی که از استرس ایجاد شده است، به عنوان آلیاژهای ریخته گری سرد تا ثبات است. سیلیکون همچنین به طور قابل توجهی سختی و بنابراین مقاوم در برابر سایش آلومینیوم را بهبود می بخشد.
الکترونیک
مقاله اصلی: ساخت دستگاه نیمه هادی
ویفر سیلیکون با پایان آینه
بیشترین سیلیکون الیه تولید شده به عنوان یک آلیاژ فروسلیلیک باقیمانده است و فقط حدود 20 درصد به خلوص درجه متالورژیایی (مجموع 1.3-1.5 میلیون تن در سال) رسیده است. تخمین زده می شود 15٪ تولید سیلیسیوم درجه متالورژی در سطح جهان بیشتر به خلوص نیمه هادی افزوده می شود. این معمولا "خلوص نه 9" یا 99.9999999 درصد، مواد تک بلورین تقریبا بدون نقص است.
سیلیکون منیزیلیتی چنین خلوصی معمولا توسط فرآیند Czochralski تولید می شود، برای تولید وفیل های سیلیکونی مورد استفاده در صنعت نیمه هادی، الکترونیک و برخی از کاربردهای فتوولتائیک با هزینه بالا و با کارایی بالا. سیلیکون خالص یک نیمه هادی ذاتی است که بدان معنی است که بر خلاف فلزات، حفره های الکترون و الکترونها را از طریق اتم ها از طریق گرما آزاد می کند. هدایت الکتریکی سیلیکون با دمای بالاتر افزایش می یابد. سیلیکون خالص هدایت کننده بسیار کم (به عنوان مثال، مقاومت بالا دارای بیش از حد بالا) است که به عنوان یک عنصر مدار در الکترونیک استفاده می شود. در عمل، سیلیکون خالص با غلظت های جزئی برخی از عناصر دیگر، که به طور قابل توجهی هدایت آن را افزایش می دهد و پاسخ الکتریکی خود را با کنترل تعداد و بار (مثبت یا منفی) حامل فعال فعال، doped. چنین کنترل هایی برای ترانزیستورها، سلول های خورشیدی، آشکارسازهای نیمه هادی و دیگر دستگاه های نیمه هادی استفاده شده در صنعت کامپیوتر و سایر کاربردهای فنی لازم است. در فتونیک سیلیکون، سیلیکون را می توان به عنوان یک موج لیزر رامان موج مداوم برای تولید نور منسجم استفاده کرد .
در مدارهای یکپارچه مشترک، یک ویفر از سیلیکون تک کریستالی به عنوان یک پشتیبانی مکانیکی برای مدارهایی که از طریق دوپینگ ساخته می شوند و از یکدیگر توسط لایه های نازک اکسید سیلیکون ایجاد می شود، یک عایق است که به راحتی در فرایند اکسیداسیون حرارتی روی سطوح Si تولید می شود یا اکسیداسیون محلی (LOCOS) که شامل قرار گرفتن عنصر به اکسیژن در شرایط مناسب است که می تواند توسط مدل دالی گروو پیش بینی شود. سیلیکون تبدیل به محبوب ترین ماده برای هر دو نیمه هاد قدرت بالا و مدارهای مجتمع شده است، زیرا می تواند بالاترین درجه حرارت و بزرگترین فعالیت الکتریکی را بدون رنج شکست بهمن (مقاومت در برابر انفجار) ایجاد شود که منجر به ایجاد الکترونها و سوراخ های آزاد می شود ، که گرمای بیشتری تولید می کند). علاوه بر این، اکسید عایق سیلیکون در آب حل نمی شود، که در مقایسه با ژرمانیوم (عنصری با خصوصیات مشابه که می تواند در دستگاه های نیمه هادی نیز مورد استفاده قرار می گیرد) در برخی از تکنیک های ساخت آن، مزیتی به همراه داشته باشد.
سیلیکون مونو کریستالی برای تولید تولید گران است، و معمولا تنها در تولید مدارهای مجتمع، که در آن ناقص کریستالهای کوچک می تواند مسیرهای کوچک مدار را مختل کند، توجیه می شود. برای استفاده های دیگر، دیگر انواع سیلیکون خالص ممکن است استفاده شود. این شامل سیلیکون آمورف هیدروژنه شده و ارتقاء سیلیکون درجه بندی متالورژیکی (UMG-Si) مورد استفاده در تولید الکترونیک کم هزینه، الکترونیک بزرگ در برنامه های کاربردی مانند صفحه نمایش کریستال مایع و مساحت زمین، کم هزینه، فیلم نازک فیلم سلول ها. چنین نمرات نیمه هادی از سیلیکون یا کمی کمتر خالص یا پلی کریستالیزه به جای monocrystalline است، و در مقادیر قابل مقایسه به عنوان سیلیکون monocrystalline: 75،000 تا 150،000 متریک سال در سال تولید می شود. بازار برای درجه کمتر در حال رشد سریع تر از سیلیکون تک سدیم است. تا سال 2013، تولید سیلیکون پلی کریستالی، که بیشتر در سلولهای خورشیدی استفاده می شد، پیش بینی می شد که 200000 تن در سال برسد، در حالی که سیلیکون نیمه رسانای نیمه رسانا کمتر از 50 هزار تن در سال بود.
نقش بیولوژیکی
یک دیاتوم، در دیواره سلولی سیلیکا محصور شده است
اگر چه سیلیکون به شکل سیلیکات به راحتی در دسترس است، اما تعداد کمی از موجودات زنده به طور مستقیم از آن استفاده می کنند. دیاتوم، رادیولارا و اسفنج های سیلیس از سیلیکا بیوژنیک به عنوان یک ماده ساختاری برای اسکلت آنها استفاده می کنند. در گیاهان پیشرفته تر، فیتولیت های سیلیکا (فیتولیت های اپال)، اجسام میکروسکوپی سفت و سخت در سلول هستند؛ برخی از گیاهان، برای مثال برنج، برای رشد خود نیاز به سیلیکون دارند. نشان داده شده است که سیلیکون برای تقویت دیواره سلولی سلولی و یکپارچگی ساختاری در برخی از گیاهان بهبود یافته است.
تغذیه انسانی
شواهدی وجود دارد که نشان می دهد سیلیکون برای ناخن ها، مو، استخوان ها و بافت های پوستی برای سلامتی انسان ها اهمیت دارد، به عنوان مثال در مطالعاتی که نشان می دهد که زنان پیش از یائسگی با مصرف سیلیکون در رژیم غذایی دارای تراکم استخوانی بالاتری هستند و مکمل سیلیکون می تواند حجم و تراکم استخوان را در بیماران مبتلا به پوکی استخوان افزایش دهد. سیلیکون برای سنتز الاستین و کلاژن مورد نیاز است، که آئورت حاوی بیشترین مقدار در بدن انسان است و به عنوان یک عنصر ضروری شناخته شده است؛ با این وجود، سخت بودن آن برای اثبات ضرورت آن است، زیرا سیلیکون بسیار رایج است و بنابراین علائم کمبود برای تکثیر دشوار است.