Silisyum karbon ailesinin metal olmayan kimyasal elementidir ve periyodik tablonun 14. Grubunda yer almaktadır. Yeryüzü kabuğunun %27,7’lik kısmını oluşturmaktadır. Oksijenden sonra yer kabuğunda bulunan ikinci elementtir. İsmini Latincesi “silex” olan çakmak taşından almıştır ve bu kelimenin anlamı taş ve sert kaya anlamına gelmektedir. Şekilsiz bir element olan silisyum ilk olarak İsveçli kimyager Jöns Jacob Berzelius tarafından 1824 yılında izole edilmiş ve tanımlanmıştır. Saf olmayan hali ise zaten 1811 yılında elde edilmiştir. Kristal element olarak 1854 yılına kadar hazırlanamamıştır. Kaya kristali halinde olan formu Mısır hanedanlığı dönemi öncesi boncuk ve küçük vazo yapımında kullanılmıştır. Ayrıca milattan önceki dönemde Mısırlılar ve Fenikeliler tarafından cam yapımında da kullanılmıştır.
| Grup | 14 | Erime noktası | 1414°C, 2577°F, 1687 K |
| Periyot | 3 | Kaynama Noktası | 3265°C, 5909°F, 3538 K |
| Blok | P | Ağırlık | 2.3296 |
| Atom Numarası | 14 | Göreceli Atom Kütlesi | 28.085 |
| 20°C’de ki Durumu | Katı | Ana İzotoplar | 28Si, 30Si |
| Elektron konfigrasyonu | [Ne] 3s23p2 | CAS Numarası | 7440-21-3 |
Oluşum Aşamaları
Ağırlık olarak karşılaştırıldığında silisyumdan daha fazla bulunan tek element oksijendir. Silisyumun, karbon-12, oksijen-16 ve neon-20 çekirdekleri tarafından yaklaşık 109 K’lik bir sıcaklıkta alfa-parçacık emiliminin kozmik bir ürünü olduğuna inanılmaktadır. Silisyumun çekirdeğini oluşturan parçacıkları bağlayan enerji, nükleon başına yaklaşık 8.4 milyon elektron voltudur (MeV). Doğada çok hassas bir biçimde bulunmaktadır. Kaya, kum, kil ve topraklarda bulunabilmektedir. Ayrıca silisyumdioksit olarak bilinen silika ile oksijen ve alüminyum, magnezyum, kalsiyum, sodyum, potasyum veya demir ile bileşik halde de bulunabilmektedir. Oksitlenmiş formu, silika ve özellikle silikatlar olarak, yer kabuğunda oldukça çoktur ve yer kabuğunun önemli bir bileşenidir. Bileşikleri ayrıca tüm doğal sularda, atmosferde (silisli toz olarak), birçok bitkide ve bazı hayvanların iskeletlerinde, dokularında ve vücut sıvılarında meydana gelebilmektedir.
Bileşiklerde, tüm arazi alanlarında hem kuvars, cristobalit, tridimit gibi kristal minerallerde hem de akik, opal, kalsedon gibi biçimsiz veya görünüşte biçimsiz minerallerde meydana gelebilmektedir. Doğal silikatlar bolluğu, geniş dağılımı ve yapısal ve kompozisyon karmaşıklığı ile karakterizedir. Periyodik tablodaki 1-6, 13 ve 17 (I–IIIa, IIIb–Vıb ve VIIa) gruplarında bulunan elemanlarının çoğu silikat minerallerinde bulunur. Bu elementlerin litofilik veya taş seven olduğu söylenir. Önemli silikat mineralleri feldispat, olivin, piroksen, amfibol, micas ve zeolitleri içerir.
Element Özellikleri
Ticari amaçlar için bir elektrikli fırında kok ile silisyumdioksitin azaltılması sonucu üretilir ve ardından saf olmayan ürün rafine edilir. Çok az miktarda, alüminyumun indirgenmesi ile oksitten elde edilebilir. Saf silisyum, silisyumtetraklorür veya triklorosilanın azaltılması ile elde edilir.
Metal bir parlaklığa sahip olan silisyum aynı zamanda sert ve koyu gri renklidir. Karbonun elmas formuyla kimyasal ve fiziksel anlamda benzerlikler gösterir. Kristal silisyumun indirgenmiş bağ enerjisi, elementi elmastan daha düşük erime noktasına sahip olma, daha yumuşak ve kimyasal olarak daha reaktif olma durumuna getirmektedir. Ayrıca mikrokristalin bir yapıya sahip olan kahverengi, tozlu, biçimsiz bir silisyum formu tanımlanmıştır.Silisyum karbon tarafından oluşturulanlara benzer zincirler oluşturduğundan,silisyum organizmalar için olası bir temel element olarak incelenmiştir. Bununla birlikte, katenat yapabilen sınırlı sayıda silisyum atomu, karbon bileşikleriyle karşılaştırıldığında silisyum bileşiklerinin sayısını ve çeşitliliğini büyük ölçüde azaltır. Oksidasyon-indirgeme reaksiyonları normal sıcaklıklarda geri dönüşümlü olarak görünmemektedir. Sulu sistemlerde silisyum 0 ve +4 oksidasyon durumuna sahiptir.
Silisyum karbon gibi, sıradan sıcaklıklarda nispeten inaktif; ancak ısıtıldığında flor, klor, brom ve iyot gibi halojenler ile halojenler ve silisitler oluşturmak için bazı metallerle kuvvetli bir şekilde reaksiyona girer. Karbonda olduğu gibi, element silisyumundaki bağlar, asidik bir ortamda reaksiyonu aktive etmek veya teşvik etmek için büyük enerjilere ihtiyaç duyacak kadar güçlüdür. Bu nedenle hidroflorik dışındaki asitlerden etkilenmez. Silisyum ve karbon elektrikli fırın sıcaklıklarında (2,000–2,600 °C [3,600–4,700 °F]) birleştirildiğinde, önemli bir aşındırıcı olan silisyum karbür (carborundum, SiC) oluştururlar. Hidrokarbon gruplarıyla birleştirildiğinde, bir dizi organik silisyum bileşiği oluşturur.Silisyumun üç kararlı izotopu bilinmektedir: elementin % 92.21’ini oluşturan Silisyum-28; %4.7’sini oluşturan silisyum-29, ve %3,09 oluşturan silisyum-30.
Kullanım Alanları
Yüksek saflaştırılmış hali ile, bor, fosfor ve arsenik gibi elementlerle infüze edilmiş, bilgisayar yongaları, transistörler, silisyum diyotlar, sıvı kristal ekranlar ve diğer çeşitli elektronik ve anahtarlama cihazlarında kullanılan temel malzemedir. P-silisyum ve n–silisyum silisyum pulları, p-n kavşağı olarak adlandırılan ve güneş ışığına yerleştirilen bir şekilde birleştirilirse, emilen enerji, elektronların bağlantı noktasında hareket etmesine ve iki silisyum pulu birbirine bağlayan harici bir devrede akmasına neden olur. Böyle bir güneş pili, uzay cihazları için enerji kaynağıdır.
Daha az saflıkta, metalurjide bir indirgeyici madde olarak çelik, alüminyum, pirinç ve bronzda bir alaşım elemanı olarak kullanılır. Silisyumun en önemli bileşikleri silisyum dioksit (silika) ve çeşitli silikatlardır. Kum ve kil şeklinde silika, yüksek sıcaklık uygulamaları için beton ve tuğlaların yanı sıra refrakter malzemeler yapmak için kullanılır. Mineral kuvars olarak, bileşik ısıtma ile yumuşatılabilir ve cam eşya haline getirilebilir. Silika aşındırıcı, cam ve diğer seramik cisimlerin üretiminde ve bir emici olarak faydalıdır.
Çoğu suda çözünmeyen silikatlar, cam yapımında ve emaye, seramik, çini ve diğer seramik malzemelerin imalatında kullanılır. Yaygın olarak su camı veya soda silikatı olarak bilinen sodyum silikatlar, sabunlarda, çürümeyi önlemek için ahşabın işlenmesinde ve yumurtaların korunması için, çimento olarak kullanılır. Hem doğal olarak oluşan hem de sentetik olarak üretilen silikatlar yapı malzemeleri, emiciler ve iyon değiştiricilerin kullanılması açısından önemlidir. Silisyumlar, silisyum, oksijen, karbon ve hidrojenden oluşan sentetik organosilisyon oksitlerdir. Yağlayıcılar, hidrolik sıvılar, su yalıtım bileşikleri, vernikler ve emayeler olarak kullanılırlar. Çin, Rusya, Norveç ve Brezilya, silisyum minerallerinin en büyük üreticisi ve tedarikçisidir.
Yorumlar