სილიციუმი
14Si
28.085
3s2 3p2

სილიციუმი[1][2] (ლათ. Silicium; ქიმიური სიმბოლო — ), კაჟიელემენტთა პერიოდული სისტემის მესამე პერიოდის, მეთოთხმეტე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მეოთხე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, IVა) ქიმიური ელემენტი. ატომური ნომერია — 14, ატომური მასა — 28.085. იგი ტეტრავალენტური მეტალოიდია და გაცილებით ნაკლებად რეაქტიულია, ვიდრე მისი ქიმიური ანალოგი – ნახშირბადი.

სილიციუმი, 14Si
ზოგადი თვისებები
სტანდ. ატომური
წონა
Ar°(Si)
[28.084, 28.086]
28.085±0.001 (დამრგვალებული)
სილიციუმი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი
ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი
ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სილიციუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი
კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენი ბრომი კრიპტონი
რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი
ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმი ნეოდიმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლინიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოსმიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო ვერცხლისწყალი თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი
ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესინი ოგანესონი
C

Si

Ge
ალუმინისილიციუმიფოსფორი
ატომური ნომერი (Z) 14
ჯგუფი 14
პერიოდი 3 პერიოდი
ბლოკი p-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია [Ne] 3s2 3p2
ელექტრონი გარსზე 2, 8, 4
ელემენტის ატომის სქემა
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში მყარი სხეული
დნობის
ტემპერატურა
1414 °C ​(1687 K, ​​2577 °F)
დუღილის
ტემპერატურა
3265 °C ​(3538 K, ​​5909 °F)
სიმკვრივე (ო.ტ.) 2.3290 გ/სმ3
სიმკვრივე (ლ.წ.) 2.57 გ/სმ3
დნობის კუთ. სითბო 50.21 კჯ/მოლი
აორთქ. კუთ. სითბო 383 კჯ/მოლი
მოლური თბოტევადობა 19.789 ჯ/(მოლი·K)
ნაჯერი ორთქლის წნევა
P (პა) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T (K)-ზე 1908 2102 2339 2636 3021 3537
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი −4, −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4
ელექტროდული პოტენციალი
ელექტრო­უარყოფითობა პოლინგის სკალა: 1.90
იონიზაციის ენერგია
  • 1: 786.5 კჯ/მოლ
  • 2: 1577.1 კჯ/მოლ
  • 3: 3231.6 კჯ/მოლ
ატომის რადიუსი ემპირიული: 111 პმ
კოვალენტური რადიუსი (rcov) 111 პმ
ვან-დერ-ვალსის რადიუსი 210 პმ

სილიციუმის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
მესრის სტრუქტურა აჟურული
ბგერის სიჩქარე 8433 m/s (ო. ტ.)
თერმული გაფართოება 2.6 µმ/(მ·K) (25 °C)
თბოგამტარობა 149 ვტ/(·K)
მაგნეტიზმი დიამაგნეტიკი
მაგნიტური ამთვისებლობა −3.9·10−6 სმ3/მოლ
იუნგას მოდული 130–188 გპა
წანაცვლების მოდული 51–80 გპა
დრეკადობის მოდული 97.6 გპა
პუასონის კოეფიციენტი 0.064–0.28
მოოსის მეთოდი 6.5
ვიკერსის მეთოდი 160–350 მპა
ბრინელის მეთოდი 160–550 მპა
CAS ნომერი 7440-21-3
ისტორია
აღმომჩენია Jöns Jacob Berzelius (1823)
სილიციუმის მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ.
დაშლა
(t1/2)
რადიო.
დაშლა
პრო­დუქტი
28Si 92.2% სტაბილური
29Si 4.7% სტაბილური
30Si 3.1% სტაბილური
31Si trace 2.62 h β 31P
32Si trace 153 y β 32P

სილიციუმი მერვე ყველაზე გავრცელებული ელემენტია სამყაროში, მაგრამ იშვიათად გვხვდება თავისუფალის სახით – უფრო ხშირია მისი ნაერთები სილიციუმის დიოქსიდის ან სილიკატების სახით ქვიშებში, კვარცებში, კვარციტებში და კაჟებში. დედამიწის ქერქში სილიციუმი მეორე ყველაზე ფართოდ გავრცელებული ელემენტია ჟანგბადის შემდეგ და შეადგენს დედამიწის ქერქის 27.7%-ს მასის მიხედვით.[3]

სილიციუმის პირველი იდენტიფიცირება, როგორც კაჟის (ლათინურად "silex") კომპონენტის, მოახდინა ანტუან ლავუაზიემ 1787 წელს.

სილიციუმს მრავალი სახის სამრეწველო გამოყენება აქვს. ის ნახევარგამტარული ინტეგრალური სქემებისა და მიკროჩიპების ძირითადი შემადგენელი მასალაა.

ქიმიური ელემენტი რედაქტირება

სილიციუმის ატომის ელექტრონული ფორმულაა :

1s22s22p63s23p2

მშვიდ მდგომარეობაში სილიციუმის ატომს სავალენტო შრეზე აქვს 2 გაწყვილებული და 2 გაუწყვილებელი ელექტრონი, მაგრამ მისთვის უფრო დამახასიათებელია აგზნებულ მდგომარეობაში გადასვლა, როცა წყვილი s ელექტრონი ითიშება და ერთ-ერთი მათგანი გადადის თავისუფალ p-ორბიტალზე ე.ი ოთხივე ელექტრონი ხდება გაუწყვილებელი, შედეგად მის ატომს შეუძლია წარმოქმნას 4 ქიმიური ბმა, ე.ი იქნება +4 და -4. ბუნებაში მისი ნაერთებიდან გავრცელებულია:

SiO2-ქვიშა;
K2O·Al2O3·6SiO2-მინდვრის შპატი;
Al2O3·2SiO2·2H2O-კაოლინიტი;
K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O-ქარსი;
3MgO·4SiO2·CaO-აზბესტი და სხვა მრავალი.

ალუმინის ოქსიდის შემცველ სილიკატებს ალუმინსილიკატები ეწოდება. ბუნებაში ხშირად ხდება ალუმინსილიკატების გარდაქმნა. მაგალითად: მინდვრის შპატები ჰაერის სინესტისა და ნახშირორჟანგის მოქმედებით განიცდიან გამოფიტვას, რომლის შედეგად წარმოიქმნება თიხის, ქვიშის და მარილების ბუდობები. გამოფიტვის პროცესი შეიძლება ასეთი რეაქციით გამოვსახოთ :

K2O·Al2O3·6SiO2+2H2O+CO2→K2CO3+4SiO2+Al2O3·2SiO2·2H2O

მიღება რედაქტირება

ტექნიკაში სილიციუმს ღებულობენ ელექტროღუმელებში სილიციუმის ოქსიდიდან კოქსით

SiO2+C→Si+CO2

ამ დროს მიიღება კრისტალური სილიციუმი, რომელიც მუქი ნაცრისფერია და ფოლადივით ბზინავს, მისი კრისტალური მესერი ალმასის ტიპისაა, ამის გამო დიდი სიმაგრე აქვს, მინასაც კი ფხაჭნის. სუფთა სილიციუმს იყენებენ ნახევარგამტარად ლაბორატორიაში. სილიციუმის მიღება ხდება სილიციუმის ოქსიდიდან მაგნიუმის ან ალუმინის აღდგენით:

SiO2+2Mg→Si+2MgO
3SiO2+4Al→3Si+2Al2O3

ამ დროს მიღებული სილიციუმი ამორფულია, ის აგურისფერი ფხვნილია.

ქიმიური თვისებები რედაქტირება

სილიციუმი მაღალ ტემპერატურაზე იწვის

Si+O2→SiO2

მაღალ ტემპერატურაზე უერთდება ნახშირბადს კარბორუნდის წარმოქმნით

Si+C→SiC

კარბონული სიმაგრით ძალიან ჰგავს ალმასს და გამოიყენება ქარგოლების და წისქვილების დოლაბების დასამზადებლად. მაღალ ტემპერატურაზე უერთება მეტალებს, მაგ: მაგნიუმს და წარმოქმნის მაგნიუმის სილიციდს.

Si+2Mg→Mg2Si

წყალბადს უშუალოდ არ უერთდება, მაგრამ წარმოქმნის წყალბადნაერთს - SiH4 (ყველაზე მარტივად), რომელიც მიიღება მაგნიუმის სილიციდზე მარილმჟავას მოქმედებით

Mg2Si+4HCl→2MgCl2+SiH4

წარმოქმნილი წყალბადნაერთი - სილანი იწვის ტკაცანით

SiH4+2O2→SiO2+2H2O

რთული ნივთიერებებიდან სილიციუმზე რეაგირებს ფტორწყალბადმჟავას აზოტმჟავასთან ნარევი (სხვა მჟავები მასთან არ მოქმედებენ)

Si+4HF→SiF4+2H2

მიღებული სილიციუმის ფტორიდის ჭარბ HF-თან ურთიერთქმედებისას მიიღება სილიციუმფთორწყალბადმჟავა

SiF4+2HF→H2SiF6

სილიციუმი რეაგირებს გახსნილ ან გამღვალ ტუტესთან

Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2

სქოლიო რედაქტირება

  1. დოლიძე ვ., ციციშვილი ვ., „ოთხენოვანი ქიმიური ლექსიკონი“, თბ., 2004, გვ. 117
  2. ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 9, თბ., 1985. — გვ. 340-341.
  3. დედამიწის ქერქში შემავალი ელემენტები. ჰიპერფიზიკა, ჯორჯიის სახელმწიფო უნივერსიტეტი.