Szilícium

Szilícium (Si) a periódusos rendszer 14. csoportjába tartozó félfém. A harmadik periódus eleme, a földkéregban a második leggyakoribb, az oxigén után. Előfordulása főként szilícium-oxidokban és szilikátokban található, például kvarc és kvarcit formájában. Természetes állapotban leggyakrabban kristályos vagy amorf formában fordul elő.

Fizikai és kémiai tulajdonságai közé tartozik a jó szilárdságú, kemény, halványan ezüstös színű fémes-gömbös anyag. Szobahőmérsékleten kristályos és amorf változatai is léteznek. Szilícium kiváló félvezető, amelynek sávenergiamérete körülbelül 1,12 eV; ezért elengedhetetlen az elektronikai iparban. Kifejlesztett felületi oxidrétege védőhatású, jellemzően a levegő oxigénjével történő aódása révén képződik, amely nanoméretű réteget alkot.

Előállítása és tisztítása: a földkéregből származó SiO2 redukálásával nyernek metallurgiai minőségű szilíciumot C jelenlétében (SiO2 + 2 C → Si + 2 CO). Ezt követi további tisztítás poliszilínium előállítására vagy a Siemens-eljárás során alakított gázosított útvonallal elektronikai-bányászati minőségű Si tisztítása. Ezek a tiszta anyagok alapvetőek a mikro- és nanoelektronikai eszközökben.

Használata széleskörű: elektronikai áramkörök és félvezetők (IC-k, tranzisztorok), napelemek, üveg- és kerámiagyártás, cement- és ülepítőanyagok, valamint szilikonpolimerek és sínek. Az elemet a természetben ritkán találják meg szabad állapotban, leggyakrabban különböző szilikátokban vagy SiO2 formában fordul elő.

Izotóiparában természetes formája három stabil izotóppal rendelkezik: 28Si, 29Si és 30Si, melyek kisebb mértékben befolyásolják a speciális laboratóriumi alkalmazásokat. Történetileg 1824-ben Jöns Jacob Berzelius izolálta, neve silicium volt; a szó eredete a latin silicis (tűzköves kő) kifejezésre utal. A magyar neve szilícium. Száraz és porszemcsés formában a belélegzés egészségügyi kockázatot jelenthet, ezért biztonsági előírásokat igényel.