ما هو السيليكون؟
ما هو عنصر السيليكون؟ هل السيليكون معدن؟ تعرف على نوع العنصر هو السيليكون ، واستخداماته ، وخصائص السيليكون ، وما إذا كان السيليكون معدنًا أم غير معدني.
عنصر السيليكون
كيف يعرف المرء السيليكون؟ هل السيليكون عنصر؟ نعم ، السيليكون عنصر كيميائي موجود في المجموعة 14 (عائلة الكربون) من الجدول الدوري.هل السيليكون معدن؟ نعم ولا ، ينتمي عنصر السيليكون إلى مجموعة فريدة من العناصر تسمى أشباه الفلزات لأنها تحتوي على خصائص كل من المعادن واللافلزات. وهو ثاني أكثر العناصر وفرة على القشرة الأرضية ، ويشكل حوالي 27.7٪ ويحتل المرتبة الثانية بعد الأكسجين. وهو أيضًا العنصر السابع الأكثر وفرة في الكون! على الأرض ، يمكن العثور على السيليكون بشكل شائع في مركب يسمى السيليكا ، وهو المكون الأساسي للرمل.
العدد الذري (عدد البروتونات) لذرة السيليكون هو 14 ، وهو أيضًا عدد الإلكترونات في الذرة. أكثر نظائر السيليكون شيوعًا - Silicon-28 - له وزن ذري (عدد البروتونات + النيوترونات) يبلغ 28. من هذا الوزن الذري ، يمكننا أن نقول أن عدد النيوترونات في ذرة من نظير السيليكون السائد هو 14. هناك هما نظيران إضافيان للسيليكون - السيليكون - 29 والسيليكون - 30 - مع 15 و 16 نيوترونًا في نواتهما على التوالي. ومع ذلك ، فإن هذه تمثل أقل من 8 ٪ من إجمالي السيليكون الموجود على الأرض ، في حين أن السيليكون 28 يضم أكثر من 92 ٪.
اكتشاف السيليكون
تم اكتشاف عنصر السيليكون بواسطة الكيميائي السويدي Jons Jacob Berzelius ، الذي عزل العنصر لأول مرة في عام 1824. حقق ذلك عن طريق تسخين السيليكا والبوتاسيوم للحصول على السيليكون النقي.ومع ذلك ، تم استخدام السيليكون بأشكاله المختلفة من قبل البشر منذ 1500 قبل الميلاد. على سبيل المثال ، يعتبر مركب السيليكا مكونًا مهمًا للزجاج الذي صنعته الحضارات المصرية والفينيقية القديمة.
حقيقة ممتعة: يُنسب إلى الكيميائي جون جاكوب برزيليوس أيضًا اكتشاف عناصر السيريوم والسيلينيوم والثوريوم!
ما نوع العنصر هو السيليكون؟
هل السيليكون معدن؟ لا ، على الرغم من مظهره الشبيه بالمعدن ، ينتمي عنصر السيليكون إلى مجموعة فريدة من العناصر تسمى أشباه الفلزات . العناصر المصنفة على أنها أشباه فلزات لها خصائص كل من المعادن واللافلزات. نظرًا لأن كل عنصر فلزي له مزيج فريد من الخصائص المعدنية وغير المعدنية ، فلا يوجد تعريف إجماعي لهذه المجموعة. هذا هو السبب في أن عدد العناصر التي تعتبر تنتمي إلى مجموعة الفلزات يتراوح بين ستة إلى تسعة عناصر. وتشمل هذه:- البورون
- السيليكون
- الجرمانيوم
- الزرنيخ
- الأنتيمون
- التيلوريوم
- البزموت (في بعض الأحيان)
- البولونيوم (أحيانًا)
- أستاتين (في بعض الأحيان)
- خصائص السيليكون
هناك العديد من الخصائص الفريدة لعنصر السيليكون ، يلعب العديد منها أدوارًا مهمة في التطبيقات الصناعية والتجارية لهذا العنصر. كما ذكرنا سابقًا ، فإن السيليكون عبارة عن فلز ، وهذا هو السبب في أنه يحتوي على مزيج من الخصائص الشبيهة بالمعادن والخصائص غير المعدنية.
تشمل خصائص السيليكون خواصه الفيزيائية وخصائصه الكيميائية ، وكلاهما سيتم مناقشته أدناه.
الخصائص الفيزيائية للسيليكون
يبدو أن هناك نقصًا في كل مكان تتجه إليه هذه الأيام. هناك نقص في الماء والغذاء والأدوية. هناك نقص في الممرضات الماهرات. هناك نقص حاد في العناصر الأرضية النادرة التي نحتاجها في السيارات الهجينة وتوربينات الرياح وشاشات التلفزيون. وكلما كان هناك نقص في شيء ما هو في ارتفاع الطلب ، ترتفع التكاليف. في عام 2014 ، ارتفعت أسعار البنزين في المضخة بنسبة 1400٪ تقريبًا على مدار الأربعين عامًا الماضية. في نفس العقود الأربعة ، ارتفعت رواتب التمريض 1200٪. ولست مضطرًا لإخباركم بما حدث لتكاليف الطعام. الحمد لله السيليكون ، أحد أهم الأشياء التي نحتاجها ، هو أيضًا أحد أكثر الموارد وفرة على هذا الكوكب.
في المرة القادمة التي تكون فيها على الشاطئ أو الكثبان الرملية ، التقط حفنة من الرمال. حوالي نصف وزن الرمل الذي تحمله هو السيليكون. في الواقع ، يعد السيليكون ثاني أكثر العناصر شيوعًا على كوكب الأرض. يتكون ما يقرب من 28٪ من قشرة الأرض من السيليكون. دعنا نتعرف أكثر على هذا العنصر الوفير جدًا والمفيد جدًا وغير المكلف جدًا.
في المرة القادمة التي تكون فيها على الشاطئ أو الكثبان الرملية ، التقط حفنة من الرمال. حوالي نصف وزن الرمل الذي تحمله هو السيليكون. في الواقع ، يعد السيليكون ثاني أكثر العناصر شيوعًا على كوكب الأرض. يتكون ما يقرب من 28٪ من قشرة الأرض من السيليكون. دعنا نتعرف أكثر على هذا العنصر الوفير جدًا والمفيد جدًا وغير المكلف جدًا.
تعريف السيليكون
السيليكون (Si) هو أحد العناصر السبعة المعروفة باسم أشباه الفلزات . هذا مجرد مصطلح خيالي لوصف عناصر معينة لا تتصرف تمامًا مثل المعادن أو تمامًا مثل اللافلزات. قائمة أشباه الفلزات المقبولة عمومًا هي السيليكون والجرمانيوم والبورون والزرنيخ والأنتيمون والتيلوريوم والبولونيوم. يمكن أن يكون للسيليكون خصائص مثل المعدن أو غير المعدني اعتمادًا على العناصر الأخرى التي يتحد معها. يعتبر الزجاج مركبًا شائعًا جدًا من السيليكون له صفات غير معدنية ، بينما يمكن تصنيع السيليكون المستخدم في الإلكترونيات ليعمل مثل المعدن إلى حد كبير.السيليكون مشابه للكربون. ربما تعلم أن الكربون هو المكون الرئيسي في قلم الرصاص (أو الجرافيت) أو في الماس. يتحد الكربون مع عدد كبير من العناصر الأخرى ، ولكل مركب خصائص مختلفة. هذا هو الحال مع السيليكون.
على المستوى الذري ، يحتوي السيليكون على 14 إلكترونًا ، 4 منها في الغلاف الخارجي (أعلى مستوى للطاقة) ، ويترابط بسهولة مع العناصر الأخرى. يتواجد السيليكون في الطبيعة بشكل أساسي كثاني أكسيد السيليكون ، والذي يسمى أيضًا السيليكا . يوجد في الرمل والكوارتز والعقيق وحتى العقيق. السيليكا هي إلى حد بعيد أكثر المركبات شيوعًا الموجودة بشكل طبيعي على الأرض. تُظهر هذه الصورة ذرة السيليكون ومزيج من ذرات السيليكون والأكسجين التي تشكل السيليكا. هذا هو الهيكل الشبكي الذي يتكون منه الكوارتز (انظر الفيديو).
تعدد استخدامات السيليكون
إذن ما هي بعض استخدامات السيليكون؟
من أهم خصائص السيليكون أنه شبه موصل ، مما يعني أن قدرته على توصيل الكهرباء أفضل من العازل (مثل الكبريت) ولكن ليس بجودة الموصل (مثل النحاس). عندما يتم غرس السيليكون النقي بعناصر أخرى (تسمى الشوائب) مثل البورون أو الفوسفور ، يتغير عدد الإلكترونات المتاحة في المزيج. هذه العملية تسمى المنشطات .من خلال استخدام المنشطات وإنشاء تقاطعات بين مناطق السيليكون المخدرة بشكل مختلف ، يمكن إنتاج أي مكون للدائرة الإلكترونية تقريبًا من السيليكون على شريحة دائرة متكاملة (أو IC). وهذا يشمل الثنائيات ، والترانزستورات ، والمقاومات ، والمكثفات ، والعوازل ، وحتى المسارات عالية التوصيل التي يمكن أن تحل محل المعادن باهظة الثمن مثل الذهب. يتم إنتاج شرائح IC على رقاقة دائرية من السيليكون ، مثل تلك المصورة هنا (انظر الفيديو).
ثاني أكسيد السيليكون هو المكون الرئيسي للزجاج. يُصنع الزجاج عن طريق إذابة رمل السيليكون (وتسمى أيضًا رمل الكوارتز) بالكربون عند درجة حرارة عالية (تصل إلى 4000 درجة فهرنهايت). عندما يتشكل الزجاج ، يطلق الخليط الكربون والأكسجين كغاز (أول أكسيد الكربون). كان الزجاج موجودًا منذ آلاف السنين ؛ أول صناعة معروفة للزجاج كانت في عام 2000 قبل الميلاد في بلاد ما بين النهرين (العراق الآن).
يمكن أن يأخذ السيليكون أيضًا شكل كربيد السيليكون. تم إنتاج هذا المزيج من السيليكون والكربون منذ القرن التاسع عشر. إنه غير قابل للتدمير تقريبًا ، تقريبًا مثل الماس ، ويمكن أن يتحمل أعلى درجات الحرارة دون أن يذوب. يتم استخدامه في العديد من التطبيقات الصناعية ، بما في ذلك المواد الكاشطة ، والطحن ، والتلميع ، والقطع ، والأفران ، والدروع الواقية للبدن ، وصناعة الطيران.
أسئلة مكررة
هل السيليكون معدن؟
لا ، السيليكون ليس فلزًا ولا لافلزيًا. بدلاً من ذلك ، يتم تصنيفها على أنها فلزات ، بسبب مزيجها من الخصائص الشبيهة بالمعادن وغير المعدنية.ما هي خاصية السيليكون؟
هناك العديد من الخصائص الفريدة للسيليكون. تشمل بعض الخصائص المميزة حالتها الصلبة في الظروف القياسية ، وبريقها المعدني ، وطبيعتها الهشة ، وقدراتها كأشباه الموصلات.أي نوع من العناصر هو السيليكون؟
يتم تصنيف السيليكون كعنصر معدني. هذا لأنه يحتوي على مزيج من خصائص كل من العناصر المعدنية والعناصر اللافلزية.ما هو السيليكون المستخدم في الحياة اليومية؟
هناك مجموعة متنوعة من الاستخدامات الصناعية والتجارية للسيليكون ومركباته. تشمل بعض الأمثلة المعروفة استخدامه كأشباه موصلات في الأجهزة الإلكترونية مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف ، لإنتاج الزجاج (مثل السيليكا والسيليكات) ، وللإجراءات الطبية (مثل السيليكون).لماذا السيليكون غير معدني؟
السيليكون ليس فلزًا ولا لافلزيًا. يصنف كنوع من العناصر يسمى الفلزات ، لأنه يحتوي على خصائص كل من المعادن واللافلزات .ما هو السيليكون؟