ข้ามไปเนื้อหา

ซิลิคอน

แก้ไขลิงก์
จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
(เปลี่ยนทางจาก Silicon)
ซิลิคอน, 14Si
ก้อนโลหะสีดำที่มีผิวสะท้อนแสง
ซิลิคอน
การออกเสียง
อัญรูปsee Allotropes of silicon
ลักษณะปรากฏของแข็งผลึก มีความเงาวาว สีเทาอมน้ำเงิน
น้ำหนักอะตอมมาตรฐาน Ar°(Si)
ซิลิคอนในตารางธาตุ
Hydrogen Helium
Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon
Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon
Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon
Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
C
↑
Si
↓
Ge
อะลูมิเนียม ← ซิลิคอน → ฟอสฟอรัส
เลขอะตอม (Z)14
หมู่14
คาบคาบที่ 3
บล็อก บล็อก-p
การจัดเรียงอิเล็กตรอน[Ne] 3s2 3p2
อิเล็กตรอนต่อระดับพลังงาน2, 8, 4
สมบัติทางกายภาพ
สถานะ ที่ STPของแข็ง
จุดหลอมเหลว1687 K ​(1414 °C, ​2577 °F)
จุดเดือด3538 K ​(3265 °C, ​5909 °F)
ความหนาแน่น (ที่ 20 °C)2.329085 g/cm3[3]
ขณะเป็นของเหลว (ที่จุดหลอมเหลว)2.57 g/cm3
ความร้อนของการหลอมเหลว50.21 kJ/mol
ความร้อนของการกลายเป็นไอ383 kJ/mol
ความจุความร้อนจำเพาะเชิงโมล19.789 J/(mol·K)
ความดันไอ
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T (K) 1908 2102 2339 2636 3021 3537
สมบัติของอะตอม
สถานะออกซิเดชันทั่วไป: −4, +4
−3,[4] −2,[4] −1,[4] 0,[5] +1,[4][6] +2,[4] +3[4]
อิเล็กโทรเนกาติวิตีสเกลเพาลิง: 1.90
พลังงานไอออไนเซชัน
  • ลำดับที่ 1: 786.5 kJ/mol
  • ลำดับที่ 2: 1577.1 kJ/mol
  • ลำดับที่ 3: 3231.6 kJ/mol
  • (เพิ่มเติม)
รัศมีอะตอมจากการทดลอง: 111 pm
รัศมีโควาเลนต์111 pm
รัศมีแวนเดอร์วาลส์210 pm
Color lines in a spectral range
เส้นสเปกตรัมของซิลิคอน
สมบัติอื่น ๆ
โครงสร้างผลึก ​face-centered diamond-cubic (cF8)
ค่าคงที่แลตทิซ
Diamond cubic โครงสร้างผลึกสำหรับซิลิคอน
a = 543.0986 pm (ที่ 20 °C)[3]
การขยายตัวจากความร้อน2.556×10−6/K (ที่ 20 °C)[3]
การนำความร้อน149 W/(m⋅K)
สภาพต้านทานไฟฟ้า2.3×103 Ω⋅m (ที่ 20 °C)[7]
ช่องว่างแถบพลังงาน1.12 eV (ที่ 300 K)
สมบัติแม่เหล็กไดอะแมกเนติก[8]
สภาพรับไว้ได้ทางแม่เหล็กเชิงโมล−3.9×10−6 cm3/mol (298 K)[9]
มอดุลัสของยัง130–188 GPa[10]
มอดุลัสเฉือน51–80 GPa[10]
มอดุลัสเชิงปริมาตร97.6 GPa[10]
ความเร็วเสียง แท่งโลหะบาง8433 m/s (ที่ 20 °C)
อัตราส่วนปัวซง0.064–0.28[10]
ความแข็งโมส6.5
เลขทะเบียน CAS7440-21-3
ประวัติ
การตั้งชื่อมาจากภาษาละติน silex หรือ silicis หมายถึง 'หินเหล็กไฟ'
การทำนายอ็องตวน ลาวัวซีเย (1787)
การค้นพบและการแยกธาตุครั้งแรกยอนส์ ยาคอบ แบร์ซีเลียส[11][12] (1823)
ตั้งชื่อโดยทอมัส ทอมสัน (1817)
ไอโซโทปของซิลิคอน
ไอโซโทปหลัก[13] การสลายตัว
ไอโซโทป ความอุดมสมบูรณ์ ครึ่งชีวิต (t1/2) รูปแบบ ผลิตภัณฑ์
28Si 92.2% stable
29Si 4.67% stable
30Si 3.07% stable
31Si trace 2.62 h β− 31P
32Si trace 157 y β− 32P
หมวดหมู่ หมวดหมู่: ซิลิคอน
| แหล่งอ้างอิง

ซิลิคอน (อังกฤษ: silicon; /ˈsɪl.ɪ.kən/, SILL-ih-kən)[14] เป็นธาตุเคมีที่มีสัญลักษณ์ Si และเลขอะตอม 14 เป็นของแข็งผลึกที่แข็งและเปราะ มีความเงาวาวแบบโลหะสีเทาอมน้ำเงิน เป็นธาตุอโลหะที่มีเวเลนซ์เป็น 4 (บางครั้งถูกจัดเป็นกึ่งโลหะ) และเป็นสารกึ่งตัวนำ ซิลิคอนเป็นธาตุในหมู่ 14 ของตารางธาตุ โดยมีคาร์บอนอยู่ด้านบน และมีเจอร์เมเนียม, ดีบุก, ตะกั่ว และฟลีโรเวียมอยู่ด้านล่าง ซิลิคอนมีความว่องไวต่อปฏิกิริยาค่อนข้างต่ำ นอกจากนี้ยังเป็นธาตุสำคัญที่จำเป็นต่อกระบวนการทางสรีรวิทยาและเมแทบอลิซึมหลายอย่างในพืช ซิลิคอนถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในฐานะวัสดุสารกึ่งตัวนำในอุปกรณ์ไฟฟ้าต่าง ๆ เช่น ทรานซิสเตอร์ เซลล์สุริยะ และวงจรรวม โดยเป็นวัสดุหลักในอุตสาหกรรมสารกึ่งตัวนำเนื่องจากมีต้นทุนต่ำ มีสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ดีเยี่ยม และมีลักษณะทางกายภาพที่ปรับใช้ได้ง่าย

เนื่องจากซิลิคอนมีความไวต่อออกซิเจนสูงมาก จึงต้องรอจนถึง ค.ศ. 1823 ยอนส์ ยาคอบ แบร์ซีเลียส จึงสามารถเตรียมและระบุเอกลักษณ์ของซิลิคอนในรูปบริสุทธิ์ได้เป็นครั้งแรก ออกไซด์ของซิลิคอนก่อให้เกิดตระกูลของแอนไอออนที่เรียกว่า ซิลิเกต ซิลิคอนมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดที่ 1414 °C และ 3265 °C ตามลำดับ ซึ่งสูงเป็นอันดับที่สองในบรรดากลุ่มกึ่งโลหะและอโลหะทั้งหมด โดยเป็นรองเพียงโบรอนเท่านั้น[a]

ซิลิคอนเป็นธาตุที่พบมากที่สุดอันดับที่ 8 ในเอกภพเมื่อวัดตามมวล แต่พบในรูปบริสุทธิ์ได้ยากมากในเปลือกโลก ซิลิคอนกระจายตัวอยู่ทั่วไปในอวกาศในรูปของฝุ่นจักรวาล, ดาวเคราะห์น้อย และดาวเคราะห์ ในรูปแบบต่าง ๆ ของซิลิคอนไดออกไซด์ (ซิลิกา) หรือซิลิเกต มากกว่า 90% ของเปลือกโลกประกอบด้วยแร่ซิลิเกต ส่งผลให้ซิลิคอนเป็นธาตุที่มีความอุดมสมบูรณ์เป็นอันดับที่ 2 ในเปลือกโลก (ประมาณ 28% โดยมวล) รองจากออกซิเจน

ซิลิคอนส่วนใหญ่ถูกนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์โดยไม่มีการแยกธาตุ และมักผ่านกระบวนการเพียงเล็กน้อยจากแร่ธรรมชาติ การใช้งานดังกล่าวรวมถึงการก่อสร้างในอุตสาหกรรมด้วยดินเหนียว, ทรายซิลิกา และหิน ซิลิเกตถูกใช้ในปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์สำหรับมอร์ตาและปูนฉาบ และผสมกับทรายซิลิกาและกรวดเพื่อทำคอนกรีตสำหรับทางเดิน รากฐาน และถนน นอกจากนี้ยังใช้ในเซรามิกเนื้อขาว เช่น เครื่องพอร์ซเลน รวมถึงแก้วโซดาไลม์ที่เป็นแก้วซิลิเกตแบบดั้งเดิมและแก้วชนิดพิเศษอื่น ๆ อีกมากมาย สารประกอบซิลิคอนอย่างซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกใช้เป็นสารขัดถูและเป็นส่วนประกอบของเซรามิกที่มีความแข็งแรงสูง นอกจากนี้ซิลิคอนยังเป็นพื้นฐานของพอลิเมอร์สังเคราะห์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่เรียกว่า ซิลิโคน

ปลายศตวรรษที่ 20 ถึงต้นศตวรรษที่ 21 ได้รับการขนานนามว่าเป็นยุคซิลิคอน (หรือที่รู้จักกันในชื่อ ยุคดิจิทัลหรือยุคสารสนเทศ) เนื่องจากธาตุซิลิคอนส่งผลกระทบอย่างมหาศาลต่อเศรษฐกิจโลกสมัยใหม่ ซิลิคอนบริสุทธิ์สูงในส่วนน้อยที่ใช้ในอิเล็กทรอนิกส์สารกึ่งตัวนำ (<15%) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับทรานซิสเตอร์และชิปวงจรรวมที่ใช้ในเทคโนโลยีสมัยใหม่ส่วนใหญ่ เช่น สมาร์ทโฟนและคอมพิวเตอร์อื่น ๆ ใน ค.ศ. 2019 สัดส่วน 32.4% ของตลาดสารกึ่งตัวนำเป็นการใช้งานในอุปกรณ์เครือข่ายและการสื่อสาร และอุตสาหกรรมสารกึ่งตัวนำคาดการณ์ว่าจะเติบโตถึง 726.73 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ภายใน ค.ศ. 2027[15]

ซิลิคอนเป็นธาตุที่จำเป็นในทางชีวภาพ สัตว์ส่วนใหญ่ต้องการเพียงในปริมาณร่องรอยเท่านั้น แต่ฟองน้ำทะเลบางชนิดและจุลินทรีย์ เช่น ไดอะตอมและเรดิโอลาเรีย จะหลั่งโครงร่างที่ทำจากซิลิกา นอกจากนี้ซิลิกายังถูกสะสมอยู่ในเนื้อเยื่อพืชหลายชนิดด้วย[16]

หมายเหตุ

[แก้]
  1. ↑ แม้ว่าคาร์บอนจะยังคงสถานะของแข็งที่อุณหภูมิสูงกว่าซิลิคอน แต่คาร์บอนจะเกิดการระเหิดที่ความดันบรรยากาศแทนที่จะหลอมเหลวและเดือด ดังนั้นคาร์บอนจึงไม่มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือด

อ้างอิง

[แก้]
  1. ↑ "Standard Atomic Weights: ซิลิคอน". CIAAW. 2009.
  2. ↑ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip J. H.; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro A. J. (2022-05-04). "Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry (ภาษาอังกฤษ). doi:10.1515/pac-2019-0603. ISSN 1365-3075.
  3. 1 2 3 Arblaster, John W. (2018). Selected Values of the Crystallographic Properties of Elements. Materials Park, Ohio: ASM International. ISBN 978-1-62708-155-9.
  4. 1 2 3 4 5 6 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 28. ISBN 978-0-08-037941-8.
  5. ↑ "New Type of Zero-Valent Tin Compound". Chemistry Europe. 27 August 2016.
  6. ↑ Ram, R. S.; และคณะ (1998). "Fourier Transform Emission Spectroscopy of the A2D–X2P Transition of SiH and SiD" (PDF). J. Mol. Spectr. 190 (2): 341–352. doi:10.1006/jmsp.1998.7582. PMID 9668026.
  7. ↑ Eranna, Golla (2014). Crystal Growth and Evaluation of Silicon for VLSI and ULSI. CRC Press. p. 7. ISBN 978-1-4822-3281-3.
  8. ↑ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Lide, D. R., บ.ก. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  9. ↑ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. pp. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  10. 1 2 3 4 Hopcroft, Matthew A.; Nix, William D.; Kenny, Thomas W. (2010). "What is the Young's Modulus of Silicon?". Journal of Microelectromechanical Systems. 19 (2): 229. doi:10.1109/JMEMS.2009.2039697.
  11. ↑ Weeks, Mary Elvira (1932). "The discovery of the elements: XII. Other elements isolated with the aid of potassium and sodium: beryllium, boron, silicon, and aluminum". Journal of Chemical Education. 9 (8): 1386–1412. Bibcode:1932JChEd...9.1386W. doi:10.1021/ed009p1386.
  12. ↑ Voronkov, M. G. (2007). "Silicon era". Russian Journal of Applied Chemistry. 80 (12): 2190. doi:10.1134/S1070427207120397.
  13. ↑ Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae.
  14. ↑ "Silicon".
  15. ↑ Kamal 2022
  16. ↑ Cutter, Elizabeth G. (1978). Plant Anatomy. Part 1 Cells and Tissues (2nd ed.). London: Edward Arnold. ISBN 978-0-7131-2639-6.

บรรณานุกรม

[แก้]

แหล่งข้อมูลอื่น

[แก้]
เข้าถึงจาก "https://th.wikipedia.org/w/index.php?title=ซิลิคอน&oldid=12987582"