Kisel

Wikipedia

aluminium - kisel - fosfor C Si Ge    Periodiska systemet
Allmänt
Namn, kemiskt tecken, nummer	kisel, Si, 14
Kemisk serie	halvmetaller
Grupp, period, block	14 (VA), 3, p
Densitet	2330 kg/m3 (273 K)
Hårdhet	6,5
Utseende	mörkt grå, blåaktig
Atomens egenskaper
Atommassa	28,0855 u
Atomradie (beräknad)	110 (111) pm
Kovalent radie	111 pm
van der Waalradie	210 pm
Elektronkonfiguration	[ Ne ]3s23p2
e− per energinivå	2, 8, 4
Oxidationstillstånd (oxid)	4 (amfoterisk)
Kristallstruktur	kubisk ytcentrerad
Ämnets fysiska egenskaper
Materietillstånd	fast
Magnetiska egenskaper	icke magnetisk
Smältpunkt	1687 K (1410 °C)
Kokpunkt	3173 K (2355 °C)
Molvolym	12,06·10- m3/mol
Ångbildningsvärme	384,22 kJ/mol
Smältvärme	50,55 kJ/mol
Ångtryck	4,77 Pa vid 1683 K
Ljudhastighet	- m/s vid 293,15 K
Diverse
Elektronegativitet	2,04 (Paulingskalan)
Värmekapacitet	700 J/(kg·K)
Elektrisk ledningsförmåga	22,52·10-4 S/m (Ω−1·m−1)
Värmeledningsförmåga	148 W/(m·K)
1a jonisationspotential	786,5 kJ/mol
2a jonisationspotential	1 577,1 kJ/mol
3e jonisationspotential	3 231,6 kJ/mol
4e jonisationspotential	4 355,5 kJ/mol
5e jonisationspotential	16 091 kJ/mol
6e jonisationspotential	19 805 kJ/mol
7e jonisationspotential	23 780 kJ/mol
8e jonisationspotential	29 287 kJ/mol
9e jonisationspotential	33 878 kJ/mol
10e jonisationspotential	38 726 kJ/mol
Mest stabila isotoper
Isotop Förekomst Halv.tid Typ Energi Prod. 28Si 92,23 % Si, stabil isotop med 14 neutroner 29Si 4,67 % Si, stabil isotop med 15 neutroner 30Si 3,1 % Si, stabil isotop med 16 neutoner 32Si syntetisk 276 år β- 0,224 MeV 32P
SI-enheter & STP används om ej annat angivits

Kisel är ett halvmetalliskt grundämne med atomnumret 14 och det kemiska tecknet Si. Kisel förekommer aldrig i fri form i naturen men ofta som kiseloxid i sand, lera, granit och kvarts men även i föreningar med kisel, syre och en metall. Kisel är huvudkomponenten i glas, cement, keramik och de flesta halvledare.

Innehåll 1 Historia 2 Användning 2.1 Kisel inom legeringar 2.2 Kisel som föreningar 3 Förkomst 4 Framställning 5 Se även

[redigera] Historia

Humphry Davy misstänkte att kvarts var en oxid av ett okänt grundämne och började därför undersöka kvartsen. Han borjade med att lösa kvartsen i lut och gjorde elektrolys med voltas stapel men det bildades inget ämne med metallisk glans. Guy-Lussac och Thenard framställde kiseltetrafluorid (SiF₄) genom att leda gasformig vätefluorid över kvartspulver. Sedan lädde de kiseltetrafluoriden över varm kaliummetall och de såg en kraftig reaktion, efter sköljning såg man ett rödbrumt fast ämnesom kanske var orent kisel. Men den som räknas som upptäckaren av kisel är Jöns Jacob Berzelius, han upphettade en blandning av kvarts, järn och kol, och då bildades järnsilicid. Han hällde saltsyra på restprodukten och såg att det bildades mer vätgas än av samma mängd järn som han hade från början. Detta betydde att han måste ha framställt kvartsens "metall". Brezelius framställde nu kiseltetrafluorid och lät den reagera med pottaska och fick då en dubbelfluorid (kaliumhexafluorosilikat K₂SiF₆) som han sedan reducerade med metalliskt kalium och sedan behandlade med vatten.

[redigera] Användning

Kisel är ofta använt i halvledare som återfinns i bland annat kretskort, dioder och hårddiskar.

[redigera] Kisel inom legeringar

• Ett av de största användningsområdena för kisel i legeringar är med aluminium för att producera lättmetall legeringar som samtidigt har hög hållfasthet, dessa legeringar används ofta i bilar och andra fordon.
• Ett annat stort användningsområde för kisel är i silikon.
• Hos halvledare används kisel som har dopats med andra ämnen och det används i bland annat solceller och transistorer.
• Ett annat legeringsämne som kisel legeras med är järn, denna legering används för sin höga hållfasthet.

[redigera] Kisel som föreningar

• Kiseldioxid har väldigt stor användning eftersom det är en av huvudkomponenterna i betong, cement,keramer och glas.
• Kiselkarbid används vid slipning.

[redigera] Förkomst

Kisel är det näst vanligaste grundämnet i jordskorpan efter syre och om man mäter med vikt tar kisel upp 25,7 % av grundämnenea i jordskorpan. Kisel finns oftast i form av kiseldioxid eller i silikatmineral.

Ett av de bästa fyndmineralen för kiseldioxid är vanlig sand.

[redigera] Framställning

Kisel framställs industriellt genom reduktion av kiseldioxid med kol vid 1900°C i elektronbågugnar.

SiO₂ + C –> Si + CO₂

Flytande kisel samlas då i botten av ugnen och kan tappas av med en renhet av cirka 98 %. Ultrarent kisel kan sedan framställas genom klorering till kiselklorid (SiCl₄) som sedan reduceras med zink sedan gjuts kiselmetallen till stavar som förs genom spolar med högfrekvent växelström, när stavarna förs genom spolarna puttas föroreningar bakåt och rent monokristallint kisel bildas.

Kiselmetall kan också framställas genom reduktion av kiseldioxid med aluminium eller magnesium. När man använder aluminium måste svavel tillsättas till reaktionen för att ge värme åt reaktionen men då bildas giftigt svavelväte vid sköljningen. Men när man använder magnesium bildas brandfarlig silangas vid sköljningen.

SiO₂ + 2Mg –> Si + 2MgO

3SiO₂ + 2Al –> 3Si + 2Al₂O₃

[redigera] Se även

• Periodiska systemet
• Silan
• Kiseldioxid