Grundämne · referensblad

14Si

Kisel

Kisel (Si) är grundämne 14, klassificerat som halvmetall i grupp 14, period 3 och p-blocket. Elektronkonfigurationen [Ne] 3s2 3p2 hjälper till att förklara bindning och reaktivitet; referenstillståndet vid rumstemperatur är fast ämne.

Atomnummer14

Standardatomvikt[28.084, 28.086]

Grupp14

Period3

Blockp

Elektronkonfiguration[Ne] 3s2 3p2

Elektronstruktur

Vad styr kemin?

Grundämnena i grupp 14 har fyra valenselektroner. Hos de lättare medlemmarna dominerar kovalenta bindningar; längre ned i gruppen blir den metalliska karaktären tydligare.

För kisel visar konfigurationen [Ne] 3s2 3p2 hur många ytterelektroner som kan delta i bindning. Skillnader i struktur och oxidationstal kan därför ge mycket olika material och föreningar.

Kemiska former

Föreningar, joner och material

Kemin omfattar kovalenta nätverk och molekylära föreningar, oxider, halider och — för de tyngre grundämnena — tydligt metalliska material. Oxidationstalen +4 och +2 är viktiga i olika grad.

Fysikaliskt beteende

Tillstånd och fasövergångar

Referenstillståndet vid rumstemperatur är fast ämne. Den angivna densiteten är 2.329 g/cm³. Smältpunkten anges till 1 688 K (1 415 °C). Kokpunkten anges till 3 538 K (3 265 °C). Tryck, renhet, allotropi och kristallstruktur kan påverka uppmätta fysikaliska värden.

Förekomst och användning

Var kisel finns och används

Kisel finns i jordskorpan främst som kiseldioxid och silikater. Det är viktigt i glas, keramik, byggmaterial, halvledare och solceller.

I praktiken

Konkreta användningar

Elektronik

Kisel används eller studeras inom elektronik. Den relevanta egenskapen beror på kemisk form, sammansättning och det material eller den process där grundämnet ingår.

Solceller

Kisel används eller studeras inom solceller. Den relevanta egenskapen beror på kemisk form, sammansättning och det material eller den process där grundämnet ingår.

Specialglas

Kisel används eller studeras inom specialglas. Den relevanta egenskapen beror på kemisk form, sammansättning och det material eller den process där grundämnet ingår.

Plats i periodiska systemet

Vad grannarna visar

Kisel ligger i period 3, grupp 14 och p-blocket. Det visade grannskapet omfattar bland annat Bor, Kol, Kväve, Aluminium. Jämförelser med dessa grundämnen gör det lättare att följa trender i atomstorlek, jonisationsenergi, elektronegativitet och bindning.

Referensdata

Fysikaliska och atomära egenskaper

Klassificeringhalvmetall

Aggregationstillstånd vid rumstemperaturfast ämne

Elektronskal2 · 8 · 4

Densitet2.329 g/cm³

Smältpunkt1 688 K (1 415 °C)

Kokpunkt3 538 K (3 265 °C)

Pauling-elektronegativitet1.9

Första jonisationsenergi786.5 kJ/mol

Elektronaffinitet134.1 kJ/mol

Värdena beskriver grundämnet eller den neutrala atomen där det är relevant. Fysikaliska data kan bero på allotropi, tryck, renhet och mätförhållanden.

Historia

Upptäckt och identifiering

Upptäckten av kisel förknippas i denna historiska uppgift med Jöns Jacob Berzelius. Erkännande som grundämne, isolering av ett rent prov och den senare definitionen genom atomnummer skedde inte nödvändigtvis samtidigt.

Isotoper

Hur isotopsammansättningen påverkar talen

Standardatomvikten anges som intervallet [28.084, 28.086]. Naturliga prover kan variera något i isotopförhållande, så ett enda fast decimalvärde skulle dölja verklig variation.

Kisel har minst en stabil isotop. Isotoper har samma antal protoner och är därför samma grundämne, men de har olika antal neutroner och olika atommassa.

Säkerhet

Hantering och exponering

Risken med kisel beror på kemisk form, dos och exponeringsväg. Grundämnet, dess joner och dess föreningar kan ha mycket olika biologiska och miljömässiga effekter; säkerhetsdata måste därför bedömas för det konkreta ämnet.