Silicium

Silicium is een chemisch element met het symbool Si en atoomnummer 14. Het is een harde, brosse kristallijne vaste stof met een blauwgrijze metaalglans en is een vierwaardige metalloïde en halfgeleider. Het is een lid van groep 14 in het periodiek systeem: koolstof zit erboven; en germanium, tin en lood zitten eronder. Het is relatief niet reactief. Vanwege de hoge chemische affiniteit voor zuurstof kon Jöns Jakob Berzelius het pas in 1823 voor het eerst bereiden en karakteriseren in pure vorm. De oxiden vormen een familie van anionen die bekend staat als silicaten. Het smelt- en kookpunt van respectievelijk 1414 ° C en 3265 ° C zijn de op één na hoogste van alle metalloïden en niet-metalen, en worden alleen overtroffen door boor. Silicium is het achtste meest voorkomende element in het universum door massa, maar komt zeer zelden voor als het pure element in de aardkorst. Het komt het meest voor in stof, zand, planetoïden en planeten als verschillende vormen van siliciumdioxide (silica) of silicaten. Meer dan 90% van de aardkorst bestaat uit silicaatmineralen, waardoor silicium het tweede meest voorkomende element in de aardkorst is (ongeveer 28 massaprocent) na zuurstof.

Het meeste silicium wordt commercieel gebruikt zonder te worden gescheiden en vaak met weinig verwerking van de natuurlijke mineralen. Een dergelijk gebruik omvat industriële constructie met klei, silicazand en steen. Silicaten worden in Portlandcement gebruikt voor mortel en stucwerk en gemengd met silicazand en grind om beton te maken voor looppaden, funderingen en wegen. Ze worden ook gebruikt in witwerkkeramiek zoals porselein, en in traditioneel op kwarts gebaseerd sodakalkglas en vele andere speciale glazen. Siliciumverbindingen zoals siliciumcarbide worden gebruikt als schuurmiddelen en componenten van hoogwaardig keramiek. Silicium is de basis van de veel gebruikte synthetische polymeren die siliconen worden genoemd.

Het einde van de 20e eeuw tot het begin van de 21e eeuw wordt beschreven als het Silicon Age (ook bekend als het digitale tijdperk of het informatietijdperk) omdat elementair silicium een ​​grote impact heeft op de moderne wereldeconomie. Het relatief kleine deel van zeer sterk gezuiverd elementair silicium dat wordt gebruikt in halfgeleiderelektronica (<10%) is essentieel voor de metaaloxide-silicium (MOS) -transistors en chips met geïntegreerde schakelingen die worden gebruikt in de meeste moderne technologie (zoals computers en mobiele telefoons, voor voorbeeld). Het meest gebruikte siliciumapparaat is de MOSFET (metaal-oxide-silicium-veldeffecttransistor), die in grotere aantallen is vervaardigd dan enig ander apparaat in de geschiedenis. Vrij silicium wordt ook gebruikt in de staalraffinage-, aluminiumgiet- en fijnchemische industrieën (vaak om pyrogeen silica te maken).

Silicium is een essentieel element in de biologie, hoewel dieren alleen sporen nodig hebben. Verschillende zeesponzen en micro-organismen, zoals diatomeeën en radiolaria, scheiden echter skeletstructuren van silica af. Silica wordt in veel plantenweefsels afgezet.