Chemisch element · referentiefiche

14Si

Silicium

Silicium (Si) is element 14 van het periodiek systeem, een metalloïde in groep 14, periode 3 en het p-blok. De elektronenconfiguratie [Ne] 3s2 3p2 helpt verklaren hoe het element bindt en reageert; de referentietoestand bij kamertemperatuur is vast.

Atoomnummer14

Standaard atoomgewicht[28.084, 28.086]

Groep14

Periode3

Blokp

Elektronenconfiguratie[Ne] 3s2 3p2

Elektronenstructuur

Wat bepaalt de chemie?

Elementen van groep 14 hebben vier valentie-elektronen. Bij de lichtere elementen domineert covalente binding; lager in de groep wordt het metallische karakter sterker.

Voor silicium bepaalt de configuratie [Ne] 3s2 3p2 hoeveel buitenste elektronen aan binding kunnen deelnemen. Verschillen in hybridisatie, oxidatietoestand en kristalstructuur kunnen daardoor zeer uiteenlopende materialen opleveren.

Chemische vormen

Verbindingen, ionen en materialen

De chemie omvat covalente netwerken en moleculaire verbindingen, oxiden, halogeniden en — bij de zwaardere elementen — duidelijk metallische materialen. Oxidatietoestanden +4 en +2 zijn afhankelijk van element en verbinding belangrijk.

Fysisch gedrag

Toestand en faseovergangen

Bij kamertemperatuur is de referentietoestand vast. De vermelde dichtheid is 2.329 g/cm³. Het smeltpunt is 1 688 K (1 415 °C). Het kookpunt is 3 538 K (3 265 °C). Druk, zuiverheid en kristalstructuur kunnen gemeten waarden verschuiven; bij elementen met meerdere allotropen kan ook de structuur zelf een duidelijk verschil maken.

Voorkomen en toepassingen

Waar silicium voorkomt en wordt gebruikt

Silicium komt in de aardkorst vooral voor als siliciumdioxide en silicaten. Het is belangrijk voor glas, keramiek, bouwmaterialen, halfgeleiders en zonnecellen.

In de praktijk

Concrete toepassingen

Elektronica

Silicium wordt in elektronische componenten of functionele materialen gebruikt wanneer zijn elektrische, magnetische of halfgeleidende eigenschappen nuttig zijn.

Zonnecellen

Silicium speelt een rol bij zonnecellen. De relevante eigenschap hangt af van de chemische vorm, samenstelling en het materiaal of proces waarin het element wordt gebruikt.

Speciale glassoorten

Verbindingen van silicium kunnen aan glas worden toegevoegd om kleur, lichtabsorptie, brekingsindex of andere optische eigenschappen te veranderen.

Positie in het periodiek systeem

Wat de naburige elementen laten zien

Silicium staat in periode 3, groep 14 en het p-blok. De getoonde omgeving bevat onder meer Boor, Koolstof, Stikstof, Aluminium. Vergelijking met deze elementen helpt trends in atoomgrootte, ionisatie-energie, elektronegativiteit en binding langs het periodiek systeem te volgen.

Referentiegegevens

Fysische en atomaire eigenschappen

Classificatiemetalloïde

Toestand bij kamertemperatuurvast

Elektronenschillen2 · 8 · 4

Dichtheid2.329 g/cm³

Smeltpunt1 688 K (1 415 °C)

Kookpunt3 538 K (3 265 °C)

Pauling-elektronegativiteit1.9

Eerste ionisatie-energie786.5 kJ/mol

Elektronenaffiniteit134.1 kJ/mol

De waarden beschrijven het element of het neutrale atoom waar van toepassing. Fysische gegevens kunnen afhangen van allotroop, druk, zuiverheid en meetomstandigheden.

Geschiedenis

Ontdekking en identificatie

De ontdekking van silicium wordt in deze historische registratie in verband gebracht met Jöns Jacob Berzelius. Herkenning als element, isolatie van een zuiver monster en de latere definitie via het atoomnummer vonden niet noodzakelijk op hetzelfde moment plaats.

Isotopen

Hoe isotopensamenstelling de getallen verandert

Het standaard atoomgewicht wordt weergegeven als het interval [28.084, 28.086]. Natuurlijke monsters kunnen enigszins verschillen in isotopenverhouding, zodat één vaste decimale waarde echte variatie zou verbergen.

Silicium heeft ten minste één stabiele isotoop. Isotopen hebben hetzelfde aantal protonen en horen dus bij hetzelfde element, maar verschillen in neutronental en atoommassa.

Veiligheid

Omgang en blootstelling

De risico’s van silicium hangen af van chemische vorm, dosis en blootstellingsroute. Het element, zijn ionen en zijn verbindingen kunnen zeer verschillende biologische en milieueffecten hebben; controleer daarom de veiligheidsgegevens van de werkelijk gebruikte stof.