Pierwiastek chemiczny · karta referencyjna

14Si

Krzem

Krzem to pierwiastek o liczbie atomowej 14 (Si), położony w okresie 3, grupie 14 i bloku p. Stan odniesienia w temperaturze pokojowej: ciało stałe. Konfiguracja elektronowa: [Ne] 3s2 3p2.

Liczba atomowa14

Standardowa masa atomowa[28.084, 28.086]

Grupa14

Okres3

Blokp

Konfiguracja elektronowa[Ne] 3s2 3p2

Budowa elektronowa

Co steruje jego chemią

Pierwiastki grupy 14 mają cztery elektrony walencyjne. U lżejszych członów szczególnie ważne są wiązania kowalencyjne, a w dół grupy wyraźnie rośnie charakter metaliczny.

Konfiguracja elektronowa atomu to [Ne] 3s2 3p2. Liczba i energia elektronów walencyjnych wpływają na tworzenie wiązań, typowe stopnie utlenienia oraz podobieństwa z sąsiednimi pierwiastkami.

Formy chemiczne

Związki, jony i materiały

Krzem występuje jako pierwiastek krystaliczny, ale znacznie częściej spotyka się jego związki: krzemionkę, krzemiany i glinokrzemiany. Tworzy też półprzewodnikowe materiały i związki krzemoorganiczne.

Zachowanie fizyczne

Stan skupienia i przemiany fazowe

W temperaturze pokojowej stanem odniesienia jest ciało stałe. Podawana gęstość wynosi 2.329 g/cm³. Temperatura topnienia wynosi 1 688 K (1 415 °C). Temperatura wrzenia wynosi 3 538 K (3 265 °C). Ciśnienie, czystość próbki i struktura krystaliczna mogą wpływać na mierzone właściwości fizyczne.

Występowanie i zastosowania

Gdzie występuje i do czego jest używany

W praktyce najważniejsze konteksty występowania i zastosowań to: Elektronika, Ogniwa słoneczne oraz Szkła specjalne.

W praktyce

Konkretne przykłady zastosowań

Elektronika

W elektronice wykorzystuje się jego przewodnictwo, właściwości półprzewodnikowe, odpowiedź optyczną albo stabilność chemiczną w cienkich warstwach i elementach urządzeń.

Ogniwa słoneczne

W elektronice wykorzystuje się jego przewodnictwo, właściwości półprzewodnikowe, odpowiedź optyczną albo stabilność chemiczną w cienkich warstwach i elementach urządzeń.

Szkła specjalne

Jego związki zmieniają właściwości szkła, ceramiki lub materiałów optycznych — między innymi współczynnik załamania, odporność cieplną, twardość albo zakres przepuszczanych długości fali.

Położenie w układzie okresowym

Co mówią sąsiednie pierwiastki

Pierwiastek znajduje się w okresie 3 i grupie 14. W jego rzeczywistym otoczeniu w układzie okresowym widać między innymi: Bor, Węgiel, Azot, Glin, Krzem, Fosfor. Porównanie tych pozycji pomaga zrozumieć zmiany promienia atomowego, energii jonizacji, elektronów walencyjnych i sposobów tworzenia wiązań.

Dane referencyjne

Właściwości fizyczne i atomowe

Klasyfikacjapółmetal

Stan w temperaturze pokojowejciało stałe

Powłoki elektronowe2 · 8 · 4

Gęstość2.329 g/cm³

Temperatura topnienia1 688 K (1 415 °C)

Temperatura wrzenia3 538 K (3 265 °C)

Elektroujemność Paulinga1.9

Pierwsza energia jonizacji786.5 kJ/mol

Powinowactwo elektronowe134.1 kJ/mol

Wartości opisują pierwiastek lub atom obojętny tam, gdzie ma to zastosowanie. Dane fizyczne mogą zależeć od odmiany alotropowej, ciśnienia i warunków pomiaru.

Historia

Odkrycie i identyfikacja

Odkrycie pierwiastka wiąże się z osobą lub zespołem: Jöns Jacob Berzelius. Rozpoznanie nowego pierwiastka, uzyskanie czystej próbki i późniejsze przypisanie współczesnej liczby atomowej nie zawsze następowały w tym samym czasie.

Izotopy i masa atomowa

Jak skład izotopowy zmienia liczby

Standardowa masa atomowa jest podawana jako przedział [28.084, 28.086]. Udziały izotopów w naturalnych próbkach mogą się nieznacznie różnić, dlatego pojedyncza wartość dziesiętna nie oddawałaby rzeczywistej zmienności.

Pierwiastek ma co najmniej jeden trwały izotop. Izotopy mają tę samą liczbę protonów, lecz różną liczbę neutronów, dlatego zachowują tożsamość chemiczną pierwiastka, ale różnią się masą atomową.

Bezpieczeństwo

Postępowanie i narażenie

Ryzyko zależy od postaci chemicznej, dawki i drogi narażenia. Czysty pierwiastek, jego jony i związki mogą mieć bardzo różne działanie biologiczne i środowiskowe, dlatego należy korzystać z danych bezpieczeństwa dla konkretnej substancji.