Silisyum

Silisyum yarı iletken bir elementtir.

ilk keşfi 1824 yılında Jons Jacob Berzelius 1824 (İsveç) tarafından gerçekleştirilmiştir.

Silisyum doğada siliksat asidi (mSiO₂.nH₂O) ve tuzları halinde bulunur. Yerkabuğunun yaklaşık %25.7 si bu elementten oluşur. Oksijenden sonra bileşikleri halinde en fazla bulunan elementtir.

Silisyum oksit (SiO₂) doğada kum ve kuartz şeklinde bulunur.

Silisyumun Yarı iletken özelliğe sahip oluşu ve doğada çok bulunması, transistör, diyot ve hafızalarda kullanılabilmesinin pratik oluşu, entegre devrelerin ve bilgisayarların silisyum teknolojisi üzerine inşa edilmesini sağlamıştır.

Bugün, “Silikon Vadisi” denilen dev endüstrinin adı bir silisyum bileşiği olan silikondan gelmektedir.

Silisyum Özellikleri

Saf haldeki silisyum elementi oldukça sert kristal yapılıdır ve rengi koyu gridir. Elmas kristallerine benzeyen kristallere sahiptir. Ayrıca bir çok bakından karbona benzer özelliklere sahiptir.

Silisyum Elementi Özellikleri Simgesi: Si

Erime noktası: 1410 °C Kaynama noktası: 2355 °C  Oda sıcaklığında katı haldedir.

Atom numarası: 14 (14 proton, 14 nötron, 14 elektron) Atom ağırlığı: 28,0855 ( Bağıl atom kütlesi  yani izotoplarının ortalama kütlesi  28,0855’tir.)

4A grubunda 2. periyotta bulunur. Nötr haldeki elektron dizilimi ilk katmanda 2, ikinci katmanda 8, üçüncü katmanda 4’tür.

Kararlı yapıya sahip değildir (nötr halde).

Yoğunluğu 2,33 g/cm³‘dür.

Kararlı hale geçerken aldığı yükler nedeniyle ve ayrıca doğada çok bulunduğu için yakın gelecekte tıpkı karbon selektörleri olduğu gibi silisyum selektörleri de olacağı tahmin edilmektedir.

Silisyum, tüm kızılötesi dalga boylarının %95’inden fazlasını (1,3-6,7 mm) iletir.

Camın ana maddesi kum olarak bilinir. Bunun sebebi camın asıl hammaddesi olan silisyumun kumda özellikle de deniz kumunda çok bulunmasıdır.

Silisyumun iki tane allotropu vardır. Bunlardan birincisi saf kristal silisyumdur. Saydam olmayan koyu gri renkli, parlak sert ve kırılgan olup örgü yapısı elmasa benzer. Diğeri ise amorf silisyumdur. Koyu kahve renkli olup tane büyüklüğü nedeni ile kristal silisyumdan ayırt edilebilir. Kolay reaksiyon verir.

Saf olarak silisyum eldesi, silisyum oksidin kok kömürü (grafit) ile elektrikli fırında indirgenmesi sonucunda gerçekleşir. Gerekenden daha fazla karbon kullanılırsa silisyum karbür (SiC) oluşur.

SiO₂ + 2C → Si + 2CO

Silisyum klorür (SiCl₄) önce fraksiyonlu destilasyon yöntemi ile saflaştırılır. Daha sonra hidrojen ile indirgenir. Bu şekilde çok saf silisyum elde edilir.

SiCl4 + 2H2 → Si + 4HCl

Element Sınıflandırması: Yarı Metalik

İzotoplar: Silisyumun Si-22’den Si-44’e kadar bilinen izotopları vardır. Üç kararlı izotopu vardır: Al-28, Al-29, Al-30.

Hazırlanışı: Silisyum, karbon elektrotlar kullanılarak silika ve karbonun elektrikli fırında ısıtılmasıyla hazırlanabilir. Amorf silisyum, daha sonra eritilebilen veya buharlaştırılabilen kahverengi bir toz halinde hazırlanabilir. Czochralski işlemi, katı hal ve yarı iletken cihazlar için tek kristal silisyum üretmek için kullanılır. Hiper saf silisyum, vakumlu float zone işlemi ve ultra saf triklorosilanın hidrojen atmosferinde termal bozunmasıyla hazırlanabilir.

Silisyum Nerelerde Kullanılır ?

Silisyum, en yaygın kullanılan elementlerden biridir . Silisyum, bitki ve hayvan yaşamı için önemlidir. Diyatomlar, hücre duvarlarını oluşturmak için sudan silika alırlar . Silika, bitki küllerinde ve insan iskeletinde bulunur. Silisyum, çeliğin önemli bir bileşenidir. Silisyum karbür önemli bir aşındırıcıdır ve lazerlerde 456,0 nm’de tutarlı ışık üretmek için kullanılır. Galyum, arsenik, bor vb. ile katkılanmış silisyum, transistörler, güneş pilleri, doğrultucular ve diğer önemli katı hal elektronik cihazlarının üretiminde kullanılır. Silikon, silisyumdan yapılan faydalı bileşikler sınıfıdır. Silikonlar, sıvılardan sert katılara kadar değişir ve yapıştırıcı, sızdırmazlık malzemesi ve yalıtkan olarak kullanım da dahil olmak üzere birçok faydalı özelliğe sahiptir. Kum ve kil, yapı malzemeleri yapmak için kullanılır. Silika, birçok faydalı mekanik, elektriksel, optik ve termal özelliğe sahip cam yapmak için kullanılır.

• Silisyum, evrende en bol bulunan sekizinci elementtir.
• Elektronikte kullanılan silikon kristallerinin, her bir silikon dışı atom için bir milyar atom saflığında ( %99,9999999 saflıkta) olması gerekir.
• Dünya kabuğundaki en yaygın silikon formu, kum veya kuvars biçimindeki silikon dioksittir.
• Silikon, tıpkı su gibi, sıvıdan katıya geçerken genleşir.
• Kuvars formundaki silikon oksit kristalleri piezoelektriktir. Kuvarsın rezonans frekansı birçok hassas saatte kullanılır.

Silikon Fiziksel Verileri

• Yoğunluk (g/cc): 2,33
• Erime Noktası (K): 1683
• Kaynama Noktası (K): 2628
• Görünüm: Amorf formu kahverengi toz halindedir; kristal formu gri renktedir.
• Atom yarıçapı (pm): 132
• Atom Hacmi (cc/mol): 12,1
• Kovalent Yarıçap (pm): 111
• İyonik Yarıçap : 42 (+4e) 271 (-4e)
• Özgül Isı (@20°CJ/g mol): 0,703
• Erime Isısı (kJ/mol): 50,6
• Buharlaşma Isısı (kJ/mol): 383
• Debye Sıcaklığı (K): 625,00
• Pauling Negatiflik Sayısı: 1,90
• Birinci İyonlaşma Enerjisi (kJ/mol): 786,0
• Oksidasyon Durumları : 4, -4
• Örgü Yapısı: Diyagonal
• Örgü Sabiti (Å): 5.430
• CAS Kayıt Numarası : 7440-21-3