ซิลิคอน

(เปลี่ยนทางจาก Silicon)
ซิลิคอน
อะลูมิเนียม ← → ฟอสฟอรัส
C

Si

Ge
ไฮโดรเจน (อโลหะวาเลนซ์เดียว)
ฮีเลียม (แก๊สมีตระกูล)
ลิเทียม (โลหะแอลคาไล)
เบริลเลียม (โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท)
โบรอน (ธาตุกึ่งโลหะ)
คาร์บอน (อโลหะหลายวาเลนซ์)
ไนโตรเจน (อโลหะวาเลนซ์เดียว)
ออกซิเจน (อโลหะวาเลนซ์เดียว)
ฟลูออรีน (อโลหะวาเลนซ์เดียว)
นีออน (แก๊สมีตระกูล)
โซเดียม (โลหะแอลคาไล)
แมกนีเซียม (โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท)
อะลูมิเนียม (โลหะหลังทรานซิชัน)
ซิลิกอน (ธาตุกึ่งโลหะ)
ฟอสฟอรัส (อโลหะหลายวาเลนซ์)
กำมะถัน (อโลหะหลายวาเลนซ์)
คลอรีน (อโลหะวาเลนซ์เดียว)
อาร์กอน (แก๊สมีตระกูล)
โพแทสเซียม (โลหะแอลคาไล)
แคลเซียม (โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท)
สแกนเดียม (โลหะทรานซิชัน)
ไทเทเนียม (โลหะทรานซิชัน)
วาเนเดียม (โลหะทรานซิชัน)
โครเมียม (โลหะทรานซิชัน)
แมงกานีส (โลหะทรานซิชัน)
เหล็ก (โลหะทรานซิชัน)
โคบอลต์ (โลหะทรานซิชัน)
นิกเกิล (โลหะทรานซิชัน)
ทองแดง (โลหะทรานซิชัน)
สังกะสี (โลหะทรานซิชัน)
แกลเลียม (โลหะหลังทรานซิชัน)
เจอร์เมเนียม (ธาตุกึ่งโลหะ)
สารหนู (ธาตุกึ่งโลหะ)
ซีลีเนียม (อโลหะหลายวาเลนซ์)
โบรมีน (อโลหะวาเลนซ์เดียว)
คริปทอน (แก๊สมีตระกูล)
รูบิเดียม (โลหะแอลคาไล)
สตรอนเชียม (โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท)
อิตเทรียม (โลหะทรานซิชัน)
เซอร์โคเนียม (โลหะทรานซิชัน)
ไนโอเบียม (โลหะทรานซิชัน)
โมลิบดีนัม (โลหะทรานซิชัน)
เทคนีเชียม (โลหะทรานซิชัน)
รูทีเนียม (โลหะทรานซิชัน)
โรเดียม (โลหะทรานซิชัน)
แพลเลเดียม (โลหะทรานซิชัน)
เงิน (โลหะทรานซิชัน)
แคดเมียม (โลหะทรานซิชัน)
อินเดียม (โลหะหลังทรานซิชัน)
ดีบุก (โลหะหลังทรานซิชัน)
พลวง (ธาตุกึ่งโลหะ)
เทลลูเรียม (ธาตุกึ่งโลหะ)
ไอโอดีน (อโลหะวาเลนซ์เดียว)
ซีนอน (แก๊สมีตระกูล)
ซีเซียม (โลหะแอลคาไล)
แบเรียม (โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท)
แลนทานัม (แลนทานอยด์)
ซีเรียม (แลนทานอยด์)
เพรซีโอดิเมียม (แลนทานอยด์)
นีโอดิเมียม (แลนทานอยด์)
โพรมีเทียม (แลนทานอยด์)
ซาแมเรียม (แลนทานอยด์)
ยูโรเพียม (แลนทานอยด์)
แกโดลิเนียม (แลนทานอยด์)
เทอร์เบียม (แลนทานอยด์)
ดิสโพรเซียม (แลนทานอยด์)
โฮลเมียม (แลนทานอยด์)
เออร์เบียม (แลนทานอยด์)
ทูเลียม (แลนทานอยด์)
อิตเทอร์เบียม (แลนทานอยด์)
ลูทีเทียม (แลนทานอยด์)
ฮาฟเนียม (โลหะทรานซิชัน)
แทนทาลัม (โลหะทรานซิชัน)
ทังสเตน (โลหะทรานซิชัน)
รีเนียม (โลหะทรานซิชัน)
ออสเมียม (โลหะทรานซิชัน)
อิริเดียม (โลหะทรานซิชัน)
แพลตทินัม (โลหะทรานซิชัน)
ทองคำ (โลหะทรานซิชัน)
ปรอท (โลหะทรานซิชัน)
แทลเลียม (โลหะหลังทรานซิชัน)
ตะกั่ว (โลหะหลังทรานซิชัน)
บิสมัท (โลหะหลังทรานซิชัน)
พอโลเนียม (โลหะหลังทรานซิชัน)
แอสทาทีน (ธาตุกึ่งโลหะ)
เรดอน (แก๊สมีตระกูล)
แฟรนเซียม (โลหะแอลคาไล)
เรเดียม (โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท)
แอกทิเนียม (แอกทินอยด์)
ทอเรียม (แอกทินอยด์)
โพรแทกทิเนียม (แอกทินอยด์)
ยูเรเนียม (แอกทินอยด์)
เนปทูเนียม (แอกทินอยด์)
พลูโทเนียม (แอกทินอยด์)
อะเมริเซียม (แอกทินอยด์)
คูเรียม (แอกทินอยด์)
เบอร์คีเลียม (แอกทินอยด์)
แคลิฟอร์เนียม (แอกทินอยด์)
ไอน์สไตเนียม (แอกทินอยด์)
เฟอร์เมียม (แอกทินอยด์)
เมนเดลีเวียม (แอกทินอยด์)
โนเบเลียม (แอกทินอยด์)
ลอว์เรนเซียม (แอกทินอยด์)
รัทเทอร์ฟอร์เดียม (โลหะทรานซิชัน)
ดุบเนียม (โลหะทรานซิชัน)
ซีบอร์เกียม (โลหะทรานซิชัน)
โบห์เรียม (โลหะทรานซิชัน)
ฮัสเซียม (โลหะทรานซิชัน)
ไมต์เนเรียม (ไม่มีกลุ่มตามสมบัติทางเคมี)
ดาร์มสตัดเทียม (ไม่มีกลุ่มตามสมบัติทางเคมี)
เรินต์เกเนียม (ไม่มีกลุ่มตามสมบัติทางเคมี)
โคเปอร์นิเซียม (โลหะทรานซิชัน)
นิโฮเนียม (ไม่มีกลุ่มตามสมบัติทางเคมี)
ฟลีโรเวียม (โลหะหลังทรานซิชัน)
มอสโกเวียม (ไม่มีกลุ่มตามสมบัติทางเคมี)
ลิเวอร์มอเรียม (ไม่มีกลุ่มตามสมบัติทางเคมี)
เทนเนสซีน (ไม่มีกลุ่มตามสมบัติทางเคมี)
ออกาเนสซอน (ไม่มีกลุ่มตามสมบัติทางเคมี)
อูนอูนเอนเนียม (โลหะแอลคาไล (ทำนายไว้))
อูนไบนิลเลียม (โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท (ทำนายไว้))
อูนควอดอันเนียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนควอดเบียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนควอดเทรียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนควอดควอเดียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนควอดเพนเทียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนควอดเฮกเซียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนควอดเซปเทียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนควอดออกเทียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนควอดเอนเนียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนเพนท์นิลเลียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนเพนท์อันเนียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนเพนท์เบียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนเพนท์เทรียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนเพนท์ควอเดียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนเพนท์เพนเทียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนเพนท์เฮกเซียม (โลหะทรานซิชัน (ทำนายไว้))
อูนเพนท์เซปเทียม (โลหะทรานซิชัน (ทำนายไว้))
อูนเพนท์ออกเทียม (โลหะทรานซิชัน (ทำนายไว้))
อูนเพนท์เอนเนียม (โลหะทรานซิชัน (ทำนายไว้))
อูนเฮกซ์นิลเลียม (โลหะทรานซิชัน (ทำนายไว้))
อูนเฮกซ์อันเนียม (โลหะทรานซิชัน (ทำนายไว้))
อูนเฮกซ์เบียม (โลหะทรานซิชัน (ทำนายไว้))
อูนเฮกซ์เทรียม (โลหะทรานซิชัน (ทำนายไว้))
อูนเฮกซ์ควอเดียม (โลหะทรานซิชัน (ทำนายไว้))
อูนเฮกซ์เพนเทียม (โลหะแอลคาไล (ทำนายไว้))
อูนเฮกซ์เฮกเซียม (โลหะแอลคาไลน์เอิร์ท (ทำนายไว้))
อูนเฮกซ์เซปเทียม (โลหะหลังทรานซิชัน (ทำนายไว้))
อูนเฮกซ์ออกเทียม (โลหะหลังทรานซิชัน (ทำนายไว้))
อูนเฮกซ์เอนเนียม (โลหะหลังทรานซิชัน (ทำนายไว้))
อูนเซปท์นิลเลียม (โลหะหลังทรานซิชัน (ทำนายไว้))
อูนเซปท์อันเนียม (อโลหะวาเลนซ์เดียว (ทำนายไว้))
อูนเซปท์เบียม (แก๊สมีตระกูล (ทำนายไว้))
อูนไบอันเนียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไบเบียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไบเทรียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไบควอเดียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไบเพนเทียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไบเฮกเซียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไบเซปเทียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไบออกเทียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไบเอนเนียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไทรนิลเลียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไทรอันเนียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไทรเบียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไทรเทรียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไทรควอเดียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไทรเพนเทียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไทรเฮกเซียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไทรเซปเทียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไทรออกเทียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนไทรเอนเนียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนควอดนิลเลียม (ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนเซปท์เทรียม (เอคา-ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนเซปท์ควอเดียม (เอคา-ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนเซปท์เพนเทียม (เอคา-ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนเซปท์เฮกเซียม (เอคา-ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนเซปท์เซปเทียม (เอคา-ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนเซปท์ออกเทียม (เอคา-ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนเซปท์เอนเนียม (เอคา-ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนออกท์นิลเลียม (เอคา-ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนออกท์อันเนียม (เอคา-ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนออกท์เบียม (เอคา-ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนออกท์เทรียม (เอคา-ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
อูนออกท์ควอเดียม (เอคา-ซูเปอร์แอกทิไนด์ (ทำนายไว้))
ทั่วไป
ชื่อ, สัญลักษณ์, เลขอะตอม ซิลิคอน, Si, 14
อนุกรมเคมี ธาตุกึ่งโลหะ
หมู่, คาบ, บล็อก 14, 3, p
ลักษณะ ฟ้า-เทาเข้ม
มวลอะตอม 28.0855 (3) กรัม/โมล
การจัดเรียงอิเล็กตรอน [Ne] 3s2 3p2
อิเล็กตรอนต่อระดับพลังงาน 2, 8, 4
คุณสมบัติทางกายภาพ
สถานะ ของแข็ง
ความหนาแน่น (ใกล้ r.t.) 2.33 ก./ซม.³
ความหนาแน่นของของเหลวที่m.p. 2.57 ก./ซม.³
จุดหลอมเหลว 1687 K
(1414 °C)
จุดเดือด 3538 K(3265 °C)
ความร้อนของการหลอมเหลว 50.21 กิโลจูล/โมล
ความร้อนของการกลายเป็นไอ 359 กิโลจูล/โมล
ความร้อนจำเพาะ (25 °C) 19.789 J/(mol·K)
ความดันไอ
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
ที่ T K 1908 2102 2339 2636 3021 3537
คุณสมบัติของอะตอม
โครงสร้างผลึก Face-centered cubic
สถานะออกซิเดชัน 4
(amphoteric oxide)
อิเล็กโตรเนกาติวิตี 1.90 (พอลิงสเกล)
พลังงานไอออไนเซชัน
(เพิ่มเติม)
ระดับที่ 1: 786.5 กิโลจูล/โมล
ระดับที่ 2: 1577.1 กิโลจูล/โมล
ระดับที่ 3: 3231.6 กิโลจูล/โมล
รัศมีอะตอม 110 pm
รัศมีอะตอม (คำนวณ) 111 pm
รัศมีโควาเลนต์ 111 pm
รัศมีวานเดอร์วาลส์ 210 pm
อื่น ๆ
การจัดเรียงทางแม่เหล็ก nonmagnetic
การนำความร้อน (300 K) 149 W/(m·K)
การขยายตัวจากความร้อน (25 °C) 2.6 µm/(m·K)
อัตราเร็วของเสียง (แท่งบาง) (20 °C) 2200 m/s
มอดุลัสของยัง 47 GPa
โมดูลัสของแรงบีบอัด 100 GPa
ความแข็งโมส 6.5
เลขทะเบียน CAS 7440-21-3
ไอโซโทปเสถียรที่สุด
บทความหลัก: ไอโซโทปของsilicon
iso NA ครึ่งชีวิต DM DE (MeV) DP
28Si 92.23% Si เสถียร โดยมี 14 นิวตรอน
29Si 4.67% Si เสถียร โดยมี 15 นิวตรอน
30Si 3.1% Si เสถียร โดยมี 16 นิวตรอน
32Si syn 132 y β- 0.221 32P
แหล่งอ้างอิง

ซิลิคอน (อังกฤษ: Silicon) เป็นธาตุเคมีในตารางธาตุ ที่มีสัญลักษณ์ Si และเลขอะตอม 14 เป็นธาตุกึ่งโลหะแบบเตตระวาเลนต์ (คือมีวาเลนซ์เป็น 4) ซิลิคอนทำปฏิกิริยาน้อยกว่าธาตุที่คล้ายกันคือคาร์บอน เป็นธาตุที่มีมากที่สุดในเปลือกโลกเป็นอันดับ 2 มีปริมาตร 25.7% โดยน้ำหนัก ปรากฏในดินเหนียว เฟลด์สปาร์ (feldspar) หินแกรนิต ควอตซ์ และทราย ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของซิลิคอน ไดออกไซด์ (หรือซิลิกา) และซิลิเกต (สารประกอบที่ประกอบจากซิลิคอน ออกซิเจน และ โลหะ) ซิลิคอน เป็นส่วนประกอบหลักของแก้ว ซีเมนต์ เซรามิก, อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ ส่วนใหญ่ และซิลิโคน (สารพลาสติกที่มักจะสับสนกับซิลิคอน) ซิลิคอนใช้เป็นสารกึ่งตัวนำอย่างแพร่หลาย เนื่องจาก สารกึ่งตัวนำเจอร์เมเนียมมีปัญหาเกี่ยวกับการไหลของกระแสไหลย้อนกลับ (reverse leakage current)

ประวัติ

แก้

เยินส์ ยาคอบ แบร์ซีเลียส นักเคมีชาวสวีเดนเตรียมซิลิคอนในรูปธาตุอิสระได้ในปี ค.ศ. 1823 โดยผ่านซิลิคอนเตตระฟลูออไรด์ (SiF4) ไปยังโลหะโพแทสเซียมที่ร้อนแดง และเขาสามารถเตรียมธาตุนี้ได้จากปฏิกิริยาระหว่างโพแทสเซียมฟลูออซิลิเกตและโพแทสเซียมด้วย

เป็นไปได้ว่า โฌแซ็ฟ หลุยส์ แก-ลูว์ซัก และ หลุยส์ ฌัก เธนาร์ อาจเตรียมซิลิคอนอสัญฐานที่ไม่บริสุทธิ์โดยวิธีเดียวกันกับแบร์ซีเลียส ในปี ค.ศ. 1809

ซิลิคอนในรูปผลึกเตรียมขึ้นเป็นครั้งแรกโดยอ็องรี เอเตียน แซ็งต์-แคลร์ เดวีลล์ ในปี ค.ศ. 1854 โดยนำโซเดียมอะลูมินัมคลอไรด์เหลวที่ไม่บริสุทธิ์ (มี Si ประมาณ 10 %) มาแยกสลายด้วยไฟฟ้า

สารประกอบ

แก้

ประโยชน์

แก้

ซิลิคอนและโลหะผสม

แก้
  • การประยุกต์นำซิลิคอนบริสุทธิ์ที่มีมากที่สุด คือ การผสมกับอะลูมิเนียม เพื่อหล่อทำชิ้นส่วนรถยนต์ (เป็น 55% ของการใช้ทั่วโลก)
  • การประยุกต์นำซิลิคอนบริสุทธิ์ที่มีมากเป็นอันดับ 2 คือเป็นวัตถุดิบเพื่อผลิตซิลิโคน (40% ของการใช้ทั่วโลก)
  • ซิลิคอนบริสุทธิ์ใช้ผลิตซิลิคอนบริสุทธิ์พิเศษสำหรับการประยุกต์ทางอิเล็กทรอนิกส์ด้วย
    • สารกึ่งตัวนำ - ซิลิคอนบริสุทธิ์พิเศษสามารถผสม (doping) กับธาตุอื่น ๆ เพื่อเปลี่ยนผลสนองทางไฟฟ้า โดยควบคุมจำนวน และประจุ (บวกหรือลบ) ของตัวนำไฟฟ้า ซึ่งจำเป็นสำหรับทรานซิสเตอร์ เซลล์สุริยะ เครื่องตรวจจับ (semiconductor detectors) และอุปกรณ์กึ่งตัวนำอื่น ๆ ที่ใช้ในอิเล็กทรอนิกส์
    • โฟโตนิกส์ - ซิลิคอนสามารถใช้เป็นรามันเลเซอร์ (Raman laser) เพื่อผลิตแสงความถี่เดียว (coherent light) (อย่างไรก็ดี เป็นแหล่งแสงที่ไม่มีประสิทธิภาพ)
    • แอลซีดีและเซลล์สุริยะ - ซิลิคอนอสัณฐานที่ผสมไฮโดรเจนใช้อย่างกว้างขวางในการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ราคาต่ำและพื้นที่ใหญ่ เช่น ใน แอลซีดี และยังอาจนำไปใช้ในเซลล์สุริยะแบบฟิล์มบางที่มีราคาต่ำและพื้นที่ใหญ่
  • เหล็กกล้าและเหล็กหล่อ - ซิลิคอนเป็นสารประกอบสำคัญของเหล็กกล้าบางชนิด และใช้ในการผลิตเหล็กหล่อโดยใส่เป็นโลหะผสมเหล็กและซิลิคอน หรือ ซิลิคอนกับแคลเซียม

สารประกอบซิลิคอน

แก้
  • การก่อสร้าง: ซิลิคอนไดออกไซด์หรือซิลิกา ในรูปของทรายและดินเหนียวเป็นส่วนผสมที่สำคัญของคอนกรีตและอิฐ และใช้ในการผลิตซีเมนต์
  • เครื่องปั้นดินเผา/เครื่องเคลือบ - ซิลิคอนเป็นสารที่ทนต่อความร้อนได้ดีที่ใช้ในการผลิตอุณหภูมิสูง และสารประกอบซิลิเกตใช้ในการผลิตเครื่องเคลือบ และเครื่องปั้นดินเผา
  • กระจก - ซิลิกาจากทรายเป็นส่วนประกอบหลักของกระจก กระจกสามารถทำเป็นรูปต่าง ๆ ได้มากมายและมีคุณสมบัติกายภาพที่แตกต่างกัน ซิลิกาเป็นวัตถุหลักในการผลิตกระจกหน้าต่าง บรรจุภัณฑ์ ฉนวน และสิ่งของอื่น ๆ ที่เป็นประโยชน์
  • สารขัด - ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นหนึ่งในสารขัดที่มีความสำคัญที่สุด
  • วัสดุทางการแพทย์ - ซิลิโคนเป็นสารประกอบที่ยืดหยุ่น มีพันธะซิลิคอน-ออกซิเจน และ ซิลิคอน-คาร์บอน และใช้ในวงกว้างขวางเช่น ซิลิโคนเสริมหน้าอก และ คอนแทกต์เลนส์ รวมถึงการประยุกต์อื่น ๆ ด้วย