Silisium

Silisium
Basisdata
Navn		Silisium
Symbol		Si
Atomnummer		14
Utseende		i pulverform mørk grått med blåskjær
Plass i periodesystemet
Gruppe		14
Periode		3
Blokk		p
Kjemisk serie		halvmetall
Atomegenskaper
Atomvekt		28.0855(3) u
Empirisk atomradius		110 pm
Kalkulert atomradius		111 pm
Kovalent atomradius		111 pm
Elektronkonfigurasjon		[Ne] 3s2 3p2
Elektroner per energinivå		2, 8, 4
Oksidasjonstilstander		4
Krystallstruktur		kubisk diamant
Fysiske egenskaper
Stofftilstand		fast stoff
Smeltepunkt		1 414 °C
Kokepunkt		3 265 °C
Molart volum		12,0588382•10-6 m³/mol
Tetthet		2 330 kg/m³
Hardhet		6,5 (Mohs skala)
Fordampningsvarme		359 kJ/mol
Smeltevarme		50,21 kJ/mol
Damptrykk		4,77  Pa ved 1 683 K
Lydfart		8 433 m/s ved 293,15 K
Diverse
Elektronegativitet etter Pauling-skalaen		1,90
Spesifikk varmekapasitet		706 J/(kg•K)
Elektrisk ledningsevne		2,52 · 10-4 S/m
Termisk konduktivitet		149 W/(m•K)
SI-enheter & STP er brukt, hvis ikke annet er nevnt. MV = Manglende verdi.

Silisium (tidligere gjerne kalt kisel) er et grunnstoff med kjemisk symbol Si og atomnummer 14. Silisium er et av få kjente stoffer som utvider seg ved overgangen til fast fase (størkning), et annet kjent stoff med denne egenskapen er vann.

Historie

Silisium ble først identifisert i 1787 av Antoine Lavoisier, og uavhengig av ham ble stoffet fremstilt av Humphry Davy som feilaktig antok at det var en kjemisk forbindelse og ikke et grunnstoff. Gay-Lussac og Thénard utvant trolig en uren amorf form for silisium i 1811, men det var først i 1823 at stoffet ble isolert og identifisert som grunnstoff av den svenske kjemikeren Jöns Jakob Berzelius. Han døpte det nye grunnstoffet «silisium» etter det latinske ordet silex (flintstein).

I 1831 ble navnet silicon foreslått av den skotske kjemikeren Thomas Thomson, fordi endingen -on viste til det kjemiske slektskapet med karbon. I engelskspråklige land kalles derfor grunnstoffet silicon.

Silisiumatomets elektronskall

Egenskaper

Silisium er et halvmetall og en halvleder. Silisium er i gruppe 14 og periode 3 i det periodiske systemet og er mindre reaktivt enn karbon. Silisium med homogen krystallstruktur endrer elektrisk motstand når det blir utsatt for mekanisk trykk. I rent silisium har den elektriske motstanden en negativ temperatur-koeffisient, det vil si at motstanden synker når temperaturen øker. Silisium i krystallform har en grå metallisk glans, og i likhet med glass er det sterkt og hardt, men brekker lett.

Isotoper

Naturlig forekommende silisium består av tre stabile isotoper: ²⁸Si (92,32 %), ²⁹Si (4,97 %) og ³⁰Si (3,1 %). I tillegg er 20 kunstig fremstilte isotoper kjent (som alle er ustabile - og dermed radioaktive). De mest stabile av disse er ³²Si med halveringstid 150 år og ³¹Si med halveringstid 157,3 minutter. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 10 sekunder.

CAS-nummer: 7440-21-3

Forekomst

Silisium er det nest vanligste grunnstoffet i jordskorpen etter oksygen og utgjør 25,7 % etter vekt. Det finnes oftest sammen med oksygen som kvarts (silisiumdioksid, SiO₂) eller i silikater. Disse mineralene er en hovedbestanddel i mange bergarter, både på jorden og månen, og andre terrestriske planeter, måner og asteroider. Opp imot 95 % av jordskorpen består av silikatmineraler. Silikatmineralene har en lavere massetetthet enn andre mineraler, og kan derfor stige opp mot jordskorpen fra mantelen der tyngre mineraler har samlet seg.

Anvendelse

Silisium brukes blant annet til å lage halvlederkomponenter som solceller, transistorer og integrerte kretser til bruk i datamaskiner og annen elektronikk. Innenfor metallurgisk industri bruker man silisium i legeringer og som et reduserende element. Til denne typen industri har silisium vist seg å være svært anvendbart, spesielt fordi det har et lett prosesserbart oksid som regnes som det vanligste mineralet i jordskorpen (Kvarts). Norske selskaper befinner seg blant verdens største og ledende aktører i produksjon av rå silisium (Elkem), og til produksjon av solcellesilisium og silisiumplater (wafere) for solcelleindustrien (REC). Lilleby smelteverk i Trondheim var kjent for å lage verdens reneste ferrosilisium. Norge er fremdeles en stor produsent av ferrosilisium. Dette skjer blant annet gjennom selskapene Elkem og Fesil.

Bildegalleri

• 
  Kvarts
• 
  Industrielt fremstilt polysilisium