化学元素 · 参考页
14Si

硅

硅(Si)是原子序数为 14 的化学元素,位于第 3 周期、第 14 族、p 区。室温下通常为固态。 原子序数等于原子核中的质子数,因此能够唯一确定元素。

原子序数14
标准原子量[28.084, 28.086]
族14
周期3
区p
电子排布[Ne] 3s2 3p2
电子结构

决定其化学性质的因素

“硅”位于第 14 族,通常有四个价电子。较轻成员以共价键为主,沿族向下金属性逐渐增强。

电子排布 [Ne] 3s2 3p2 有助于理解这一族为何同时出现网络结构、分子结构以及更具金属性的固体。

化学形态

化合物、离子与材料

“硅”能够形成多种化合物,其性质取决于氧化态和成键方式。常见类别可能包括氧化物、卤化物、氢化物、盐类和配位化合物。

物理性质

状态与相变

室温下单质为固态。密度为 2.329 g/cm³。熔点为 1 688 K (1 415 °C)。沸点为 3 538 K (3 265 °C)。实际测得的物理量还会受到压力、纯度、同素异形体或晶体结构等条件影响。

存在与应用

硅在哪里出现,又有哪些用途?

硅是半导体和太阳能电池的重要基础材料,在地壳中又以二氧化硅和硅酸盐形式大量存在。

实际应用

实际用途示例

电子工业

“硅”及其化合物可用于电子器件、半导体、接触材料或功能薄层,利用其导电和能带等性质。

太阳能电池

“硅”及其化合物可用于电子器件、半导体、接触材料或功能薄层,利用其导电和能带等性质。

特种玻璃

“硅”或其化合物可调节材料的硬度、颜色、耐热性、光学性能或化学稳定性。

周期表位置

相邻元素说明了什么

“硅”位于第 3 周期、第 14 族、p 区,分类为类金属。与同族元素比较可以看出价电子结构的相似性,而沿周期移动则能观察原子半径、电离能、电负性和成键性质的规律变化。

参考数据

物理与原子性质

分类类金属
室温下状态固态
电子层2 · 8 · 4
密度2.329 g/cm³
熔点1 688 K (1 415 °C)
沸点3 538 K (3 265 °C)
鲍林电负性1.9
第一电离能786.5 kJ/mol
电子亲和能134.1 kJ/mol

这些数值在适用时描述元素本身或中性原子。实际物理量可能随同素异形体、压力、纯度和测量条件而变化。

历史

发现与鉴定

“硅”的发现史包括认识其独立的化学性质、分离或制备相应物质,并最终把它准确描述为原子序数 14 的元素。

同位素与原子量

同位素组成如何影响数值

标准原子量以区间 [28.084, 28.086] 表示。天然样品的同位素组成会略有变化,因此用单一小数值会掩盖这种真实差异。

“硅”至少有一种稳定同位素。所有同位素的质子数相同,但中子数和原子质量不同。

安全

操作与暴露

“硅”相关风险取决于化学形态、剂量和暴露途径。单质、离子和不同化合物的生物与环境效应可能差异很大,因此应依据具体物质的安全数据进行处理。