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Das Periodensystem der Elemente für den Schulgebrauch |
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Silicium | |
(Kohlenstoff-Silicium-Gruppe) 3. Periode ________________ 14. Gruppe (IUPAC 89) |
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Elementart: Halbmetall | Oxidationsstufe(n): +4 |
Schmelztemperatur: 1414 °C (1687 K) | Elektronegativität: 1,8 |
Siedetemperatur: 2900 °C (3173 K) | Atomradius: 117 pm |
Dichte: 2,33 g/cm3 | Erdkrustenhäufigkeit: 25,8 % |
Anordnung der Elektronen | |||||||||||||||||||
1s | 2s | 2p | 3s | 3p | 3d | 4s | 4p | 4d | 4f | 5s | 5p | 5d | 5f | .. | 6s | 6p | 6d | ... | 7s |
2 | 2 | 6 | 2 | 2 | |||||||||||||||
Schalenmodell | Lewis-Schreibweise | Energieniveauschema | |||||||||||||||||
Name | Von »silex«, lat. Kieselstein. | ||
Entdeckung | Siliciumdioxid (SiO2) schon lange bekannt (Quarz, Kieselerde). Berzelius erhielt durch Reduktion von SiO2 mit Eisen zunächst die Legierung Ferrosilicium. Erst 1823 konnte er reines Silicium herstellen (Reduktion von SiF4 mit Kalium). | ||
Eigenschaften | Metallisch glänzendes, dunkelgraues hartes und sprödes Halbmetall. Metallurgisches Silicium für Legierungszwecke Leitet den elektrischen Strom, in Säuren unlöslich, in Laugen bei Erwärmen unter Bildung von Silicat löslich: Si + 2 KOH K2SiO3 + 2 H2 Verbrennt bei großer Hitze zu SiO2, reagiert bei Erhitzen mit Stickstoff, Chlor, Brom, Iod und Metallen (Silicide), mit Fluor auch bei Zimmertemperatur. |
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Vorkommen | Silicium stellt nach dem Sauerstoff das zweithäufigste Element der Erdkruste dar (Siehe: Tabelle Erdkrustenhäufigkeit). Es kommt nur gebunden als Siliciumdioxid SiO2 oder als Silicat vor. Silicate sind als Salze der Kieselsäuren [n H2O × m SiO2] aufzufassen. Siliciumdioxid SiO2 liegt z.B. in den Mineralen Quarz, Bergkristall, Amethyst, Citrin, Kieselgur, Opal, Chalcedon, Feuerstein u.a. vor. Foto: www.minerals-online.de
Amethyst Foto: www.minerals-online.de
Bergkristall
Silicat-Minerale sind z.B. Feldspat, Glimmer, Augit, Plagioklas, Talk, Asbest, Smaragd, Olivin, Meerschaum, Topas, Granat, Ultramarin u.v.a. Foto: www.minerals-online.de Der zu den Granat-Mineralen gehörende Andradit ist ein Calcium-Eisen-Silicat (Ca3Fe2[SiO4]3). Foto: www.minerals-online.de
Smaragd (grün) auf Rauchquarz. Smaragd ist ein Beryllium-Aluminium-Silicat, dessen grüne Farbe durch den Gehalt an Chrom(III)-oxid verursacht wird.
Foto: www.minerals-online.de
Topas ist ein fluorhaltiges Aluminiumsilicat. Hier ist ein cognacfarbener Topas auf Clevelandit (Herkunft: Pakistan) zu sehen.
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Herstellung | Reduktion von Quarz mit Kohle oder Calciumcarbid im elektrischen Ofen. | ||
Verwendung | Hochreines Silicium mit einem Reinheitsgrad von > 99,9999999 % wird zur Herstellung elektronischer Bauteile (Chips, Prozessoren, Solarzellen) benötigt. Polierte und bereits bedruckte Einkristall-Reinstsilicium-Scheibe (»Wafer«) zur Herstellung von Prozessoren. Die Politur erfolgt u.a. mit Suspensionen von Nanoteilchen aus Siliciumdioxid.
Multikristallines Silicium in einer Solarzelle.
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Isotope | 28Si (92,23%), 29Si (4,67%), 30Si (3,10%) |
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Quellenangabe für diese Seite: http://www.chemie-master.de/pse/pse.php?modul=Si [Stand 11.12.2024] |
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