硅(英语:Silicon,台湾译矽),是一种化学元素,化学符号为Si,原子序数为14。
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硅 14Si
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外观 |
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深灰色晶体状,反光时表面带蓝色
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概况 |
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名称·符号·序数 | 硅(Silicon)·Si·14 |
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元素类别 | 类金属 |
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族·周期·区 | 14·3·p |
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标准原子质量 | [28.084, 28.086][1] |
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电子排布 | [Ne] 3s2 3p2 2, 8, 4
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历史 |
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预测 | 安托万-洛朗·德·拉瓦锡(1787年) |
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发现 | 永斯·贝采利乌斯[2][3](1823年) |
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分离 | 永斯·贝采利乌斯(1823年) |
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命名 | 托马斯·汤姆森(1817年) |
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物理性质 |
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物态 | 固体 |
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密度 | (接近室温) 2.3290 g·cm−3 |
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熔点时液体密度 | 2.57 g·cm−3 |
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熔点 | 1687 K,1414 °C,2577 °F |
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沸点 | 3538 K,3265 °C,5909 °F |
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熔化热 | 50.21 kJ·mol−1 |
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汽化热 | 359 kJ·mol−1 |
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比热容 | 19.789 J·mol−1·K−1 |
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蒸气压
压/Pa
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1
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10
|
100
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1 k
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10 k
|
100 k
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温/K
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1908
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2102
|
2339
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2636
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3021
|
3537
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原子性质 |
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氧化态 | 4, 3, 2, 1[4] -1, -2, -3, -4 (两性氧化物) |
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电负性 | 1.90(鲍林标度) |
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电离能 | 第一:786.5 kJ·mol−1
第二:1577.1 kJ·mol−1
第三:3231.6 kJ·mol−1
(更多) |
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原子半径 | 111 pm |
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共价半径 | 111 pm |
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范德华半径 | 210 pm |
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硅的原子谱线 |
杂项 |
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晶体结构 | 钻石 |
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磁序 | 反磁性[5] |
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电阻率 | (20 °C)103[6] Ω·m |
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热导率 | 149 W·m−1·K−1 |
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膨胀系数 | (25 °C)2.6 µm·m−1·K−1 |
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声速(细棒) | (20 °C)8433 m·s−1 |
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杨氏模量 | 130-188[7] GPa |
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剪切模量 | 51-80[7] GPa |
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体积模量 | 97.6[7] GPa |
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泊松比 | 0.064 - 0.28[7] |
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莫氏硬度 | 7 |
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CAS号 | 7440-21-3 |
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带隙能量(300 K) | 1.12 eV |
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同位素 |
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主条目:硅的同位素
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Quick Facts “Silicon”的各地常用名称, 中国大陆 ...
“Silicon”的各地常用名称 |
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中国大陆 | 硅 |
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台湾 | 矽 |
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港澳 | 矽 |
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新加坡 | 矽 |
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马来西亚 | 硅 |
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硅是外观带着灰蓝色金属光泽且坚硬易碎的晶体,亦是一种四价的类金属半导体。硅为周期表第十四族元素之一[8]:碳在其排序之上,其下依序为锗、锡、铅和𫓧[注 1]。由于它对于氧的高亲和力,直至在公元1823年才第一次被永斯·贝采利乌斯成功纯化[9]。它的熔点和沸点分别为摄氏1414度及3265度,在类金属中排名第二,仅次于硼。硅在宇宙中最常见元素中排名第八,但以元素型态分布在地壳是非常罕见的。它常以二氧化硅或硅酸盐等多样的形式广泛分布于土壤、沙和小行星和行星中。地壳的组成超过九成是硅酸盐类物质,使得硅成为地壳中含量第二的元素,仅次于氧。
元素硅也在世界经济上有很大的影响,硅通常会与天然矿物一起加工,其用途广泛:包括建筑业使用的粘土、硅砂和石头。波特兰水泥中的砂浆和灰泥组成也含有硅酸盐,可与硅砂和砾石混合成混凝土,用于走道、地基、道路上。它们还用于白色陶瓷,像是瓷器,也可用于制造传统的石英钠钙玻璃和许多其他特殊玻璃。硅最广为人知的用途是去合成以聚硅氧聚合物为基础的合成聚合物。有些硅的化合物,像是碳化硅可用作研磨物或高强度陶瓷元件。大多数电离的硅被用于炼钢、铸铝和高质量的化工业上(通常是制造气相二氧化硅)。更显著的是,半导体电子业运用极少部分的高纯度硅(小于10%),而高纯度硅在集成电路上是一种必要的元素,大部分的电脑、手机及现代科技都依靠它。
虽然动物通常对于硅的需求是微量的,但在生物学里,硅是一种必要的元素。在多种的海绵动物门及微生物里,像是硅藻及放射虫会分泌由二氧化硅组成的骨骼物质。二氧化硅亦通常沉淀于植物组织中。