硅 ( guī ) (英 えい 语:Silicon ,中国 ちゅうごく 大 だい 陆译硅 ( guī ) ,台湾 たいわん 译矽 ( xì ) ),是 ぜ 一 いち 种化学 かがく 元素 げんそ ,化学 かがく 符号 ふごう 为Si ,原子 げんし 序 じょ 数 すう 为14。
硅 14 Si
外 そと 观深 ふか 灰色 はいいろ 晶 あきら 体 からだ 状 じょう ,反 はん 光 ひかり 时表面 めん 带蓝色 しょく 概 がい 况名称 めいしょう ·符号 ふごう ·序 じょ 数 すう 硅(Silicon)·Si·14 元素 げんそ 类别类金属 きんぞく 族 ぞく ·周期 しゅうき ·区 く 14 ·3 ·p 标准原子 げんし 质量 [28.084, 28.086][1] 电子排 はい 布 ぬの [Ne ] 3s2 3p2 2, 8, 4
硅的电子层(2, 8, 4) 历史 预测 安 やす 托 たく 万 まん -洛 らく 朗 ろう ·德 とく ·拉 ひしげ 瓦 かわら 锡 (1787年 ねん )发现 永 えい 斯·贝采利 り 乌斯[2] [3] (1823年 ねん )分 ぶん 离永 えい 斯·贝采利 り 乌斯(1823年 ねん )命名 めいめい 托 たく 马斯·汤姆森 もり (1817年 ねん )物理 ぶつり 性 せい 质物 もの 态固体 こたい 密度 みつど (接近 せっきん 室温 しつおん ) 2.3290 g ·cm −3 熔点 时液体 えきたい 密度 みつど 2.57 g·cm−3 熔点 1687 K ,1414 °C ,2577 °F 沸点 ふってん 3538 K ,3265 °C ,5909 °F 熔化热 50.21 kJ·mol−1 汽化热 359 kJ·mol−1 比 ひ 热容19.789 J·mol−1 ·K−1 蒸 ふけ 气压
压/Pa
1
10
100
1 k
10 k
100 k
温 あつし /K
1908
2102
2339
2636
3021
3537
原子 げんし 性 せい 质氧化态 4 , 3, 2, 1[4] -1, -2, -3, -4 (两性 氧化物 ぶつ )电负性 せい 1.90(鲍林标度) 电离能 のう 第 だい 一 いち :786.5 kJ·mol−1
第 だい 二 に :1577.1 kJ·mol−1
第 だい 三 さん :3231.6 kJ·mol−1
(更 さら 多 おお )原子 げんし 半径 はんけい 111 pm 共 きょう 价半径 はんけい 111 pm范德华半径 はんけい 210 pm硅的原子 げんし 谱线 杂项 晶 あきら 体 からだ 结构钻石 磁序 反 はん 磁性 じせい [5] 电阻率 りつ (20 °C)103 [6] Ω おめが ·m 热导率 りつ 149 W·m−1 ·K−1 膨胀系 けい 数 すう (25 °C)2.6 µm·m−1 ·K−1 声 こえ 速 そく (细棒)(20 °C)8433 m·s−1 杨氏模 も 量 りょう 130-188[7] GPa 剪切模 も 量 りょう 51-80[7] GPa 体 からだ 积模量 りょう 97.6[7] GPa 泊 とまり 松 まつ 比 ひ 0.064 - 0.28[7] 莫氏硬度 こうど 7 CAS号 ごう 7440-21-3 带隙 能 のう 量 りょう (300 K)1.12 eV 同位 どうい 素 もと 主 しゅ 条目 じょうもく :硅的同位 どうい 素 もと
“Silicon ”的 てき 各地 かくち 常用 じょうよう 名称 めいしょう 中国 ちゅうごく 大 だい 陆硅 台湾 たいわん 矽 港 みなと 澳矽 新 しん 加 か 坡矽 马来西 にし 亚 硅
澳洲精密 せいみつ 光学 こうがく 中心 ちゅうしん 的 てき 一 いち 名 めい 光学 こうがく 仪器专家手持 てもち 着 ぎ 国 こく 际阿伏 ふく 伽 とぎ 德 とく 罗协作 さく 组织的 てき 一千克单晶体硅制球体
硅是外 がい 观带着 ぎ 灰 はい 蓝色金属 きんぞく 光 こう 泽且坚硬易 えき 碎的晶 あきら 体 からだ ,亦 また 是 ぜ 一 いち 种四价的类金属 きんぞく 半 はん 导体 。硅为周期 しゅうき 表 ひょう 第 だい 十 じゅう 四 よん 族 ぞく 元素 げんそ 之 の 一 いち [8] :碳 在 ざい 其排序 じょ 之 の 上 うえ ,其下依 よ 序 じょ 为锗 、锡 、铅 和 わ 𫓧 [注 ちゅう 1] 。由 よし 于它对于氧 的 まと 高 だか 亲和力 りょく ,直 ちょく 至 いたり 在 ざい 公 おおやけ 元 もと 1823年 ねん 才 ざい 第 だい 一 いち 次 じ 被 かむ 永 えい 斯·贝采利 り 乌斯成功 せいこう 纯化[9] 。它的熔点 和 わ 沸点 ふってん 分 ぶん 别为摄氏 1414度 ど 及3265度 ど ,在 ざい 类金属 きんぞく 中 ちゅう 排 はい 名 めい 第 だい 二 に ,仅次于硼 。硅在宇宙 うちゅう 中 ちゅう 最 さい 常 つね 见元素 げんそ 中 ちゅう 排 はい 名 めい 第 だい 八 はち ,但 ただし 以元素 げんそ 型 がた 态分布 ぶんぷ 在地 ざいち 壳是非常 ひじょう 罕见的 てき 。它常以二 に 氧化硅或 ある 硅酸 けいさん 盐等 ひとし 多 た 样的形式 けいしき 广泛分布 ぶんぷ 于土壤 どじょう 、沙 すな 和 わ 小 しょう 行 くだり 星 ぼし 和 わ 行 くだり 星 ぼし 中 なか 。地 ち 壳的 てき 组成超 ちょう 过九成是硅酸盐类物质,使 つかい 得 とく 硅成为地壳中含量第 だい 二 に 的 てき 元素 げんそ ,仅次于氧。
元素 げんそ 硅也在世 ざいせい 界 かい 经济上 じょう 有 ゆう 很大的 てき 影 かげ 响,硅通常会 じょうかい 与 あずか 天然 てんねん 矿物一 いち 起 おこり 加工 かこう ,其用途 ようと 广泛:包括 ほうかつ 建 けん 筑业使用 しよう 的 てき 粘土 ねんど 、硅砂 けいしゃ 和 わ 石 せき 头。波 なみ 特 とく 兰水泥中 でいちゅう 的 てき 砂 すな 浆和 わ 灰 はい 泥 どろ 组成也含有 がんゆう 硅酸 けいさん 盐,可 か 与 あずか 硅砂 けいしゃ 和 わ 砾石混 こん 合成 ごうせい 混 こん 凝 しこり 土 ど ,用 よう 于走道 どう 、地 ち 基 もと 、道路 どうろ 上 じょう 。它们还用于白色 しょく 陶 すえ 瓷,像 ぞう 是 ぜ 瓷器,也可用 よう 于制造 づくり 传统的 てき 石英 せきえい 钠钙玻璃 はり 和 かず 许多其他特殊 とくしゅ 玻璃 はり 。硅最广为人知 じんち 的 てき 用途 ようと 是 ぜ 去 さ 合成 ごうせい 以聚硅氧聚合物 ぶつ 为基础的合成 ごうせい 聚合物 ぶつ 。有 ゆう 些硅的 てき 化合 かごう 物 ぶつ ,像 ぞう 是 ぜ 碳化硅可用作 ようさく 研磨 けんま 物 ぶつ 或 ある 高 こう 强度 きょうど 陶 すえ 瓷元件 けん 。大 だい 多数 たすう 电离的 てき 硅被用 よう 于炼钢、铸铝和 わ 高 だか 质量的 てき 化工 かこう 业上(通常 つうじょう 是 ぜ 制 せい 造 づくり 气相二 に 氧化硅)。更 さら 显著的 てき 是 ぜ ,半 はん 导体 电子业运用 よう 极少部分 ぶぶん 的 てき 高 だか 纯度硅(小 しょう 于10%),而高纯度硅在集成 しゅうせい 电路上 うえ 是 ぜ 一 いち 种必要 ひつよう 的 てき 元素 げんそ ,大 だい 部分 ぶぶん 的 てき 电脑、手 て 机 つくえ 及现代 だい 科技 かぎ 都 と 依 よ 靠 もたれ 它。
虽然动物通常 つうじょう 对于硅的需求是 ぜ 微量 びりょう 的 てき ,但 ただし 在 ざい 生物 せいぶつ 学 がく 里 さと ,硅是一 いち 种必要 ひつよう 的 てき 元素 げんそ 。在 ざい 多 た 种的海 うみ 绵动物 ぶつ 门及微生物 びせいぶつ 里 さと ,像 ぞう 是 ぜ 硅藻 けいそう 及放射 ほうしゃ 虫 ちゅう 会 かい 分泌 ぶんぴつ 由 よし 二氧化硅组成的骨骼物质。二氧化硅亦通常沉淀于植物组织中。
结晶型 がた 的 てき 硅是暗 くら 蓝色的 てき ,很脆,是 ぜ 典型 てんけい 的 てき 半 はん 导体 。
硅的化学 かがく 性 せい 质非常 ひじょう 稳定,与 あずか 氧 元素 げんそ 形成 けいせい 的 てき 化合 かごう 物 ぶつ 极为常 つね 见。[10] 存在 そんざい 于地表 ひょう 的 てき 硅几乎总以含氧化合 かごう 物 ぶつ 的 てき 形式 けいしき 存在 そんざい ,尤 ゆう 以包含 ほうがん 4个配位 い 键的结构居 きょ 多 た ,少 しょう 有 ゆう 例外 れいがい 。[11] 每 まい 1个硅元素 げんそ 搭配4个氧元素 げんそ 的 てき 组合可 か 以单独 どく 形成 けいせい 基 もと 团,也可以形成 けいせい 链、带、环、层等复杂结构。[11] 在 ざい 常温 じょうおん 下 か ,除 じょ 氟化氢 以外 いがい ,很难与其他物 ぶつ 质发生 せい 反 はん 应。
固 かた 态硅单质不 ふ 太 ふとし 活 かつ 泼,不易 ふえき 与 あずか 气体或 ある 液体 えきたい 试剂反 はん 应;液 えき 态硅单质则相反 あいはん ,能 のう 与 あずか 多数 たすう 金属 きんぞく 发生反 はん 应。[12]
同素 どうそ 异形体 けいたい 有 ゆう 两种,一种为暗棕色无定形粉末,用 よう 镁 使 つかい 二氧化硅还原而得,性 せい 质比较活泼,能 のう 够在空 そら 气中燃 もえ 烧,称 しょう 无定形 がた 硅 ;另一种为性质稳定的晶体(结晶硅),是 ぜ 用 よう 炭 すみ 在 ざい 电炉中 ちゅう 使 つかい 二氧化硅还原而得。
石英 せきえい ,其主要 よう 成分 せいぶん 为二 に 氧化硅
英文 えいぶん 中 なか 的 てき silicon 一 いち 词,来 き 自 じ 拉 ひしげ 丁 ちょう 文 あや 的 てき silex, silicis ,意思 いし 为燧石 ひうちいし (即 そく 火 ひ 石 せき ,富 とみ 含硅元素 げんそ )。在 ざい 1831年 ねん ,苏格兰化学 かがく 家 か 托 たく 马斯·汤姆森 もり 创造了 りょう 这个名 めい 词[10] 。
在 ざい 1823年 ねん 纯化出来 でき 后 きさき ,瑞 みず 典 てん 化学 かがく 家 か 永 えい 斯·贝采利 り 乌斯利用 りよう 新 しん 拉 ひしげ 丁 ちょう 文 あや 规则造 づくり 出 で silicium 这个单字,再 さい 加 か 上 じょう -ium字 じ 根 ね ,以代表 だいひょう 它是一 いち 种金属 きんぞく 。欧 おう 洲 しゅう 许多国家 こっか 都 と 采 さい 用 よう silicium 这个名称 めいしょう ,但 ただし 英文 えいぶん 名称 めいしょう 最 さい 终采用 よう 了 りょう 在 ざい 1817年 ねん 提出 ていしゅつ 的 てき silicon 这个拼法,去 さ 除 じょ 了 りょう 代表 だいひょう 金属 きんぞく 的 てき -ium字 じ 根 ね ,因 いん 为它的 てき 物理 ぶつり 特性 とくせい 更 さら 接近 せっきん 于碳 (carbon)与 あずか 硼 (boron)这一类元素 げんそ [10] 。
1837年 ねん ,日本 にっぽん 第 だい 一部 いちぶ 西方 せいほう 化学 かがく 译著,宇田川 うだがわ 榕庵 ようあん 的 てき 《舍 しゃ 密 みつ 开宗 》首 くび 先 さき 以“珪土”作 さく 为硅元素 げんそ 的 てき 名称 めいしょう 。该书术语译自荷 に 兰语 词汇,由 ゆかり 于当时荷兰语硅的元素 げんそ 名 めい 为“keiaarde ”,是 ぜ “keisteen-aarde ”(燧石 ひうちいし 土 ど )的 てき 缩略,日本 にっぽん 就专门找了 りょう 一个玉字旁的同音字“珪”(平假名 ひらがな :けい kei ,汉语:guī,是 ぜ “圭 けい ”的 てき 异体字 じ )来 らい 音 おと 译“kei”。因 よし 此“keisteen”就译成 なり “珪石 けいせき ”,作 さく 为SiO2 的 てき 名称 めいしょう ;由 よし 于当时荷兰语中 ちゅう 的 てき 镁 、铝 、硅、钡 等 とう 元素 げんそ 都 と 是 ぜ 以“-aarde ”(土 ど )结尾,因 いん 此日语也分 ぶん 别照译成苦 く 土 ど 、矾土、珪土、重土 じゅうど [13] 。后 きさき 来日 らいにち 本 ほん 摒弃了 りょう 源 げん 自 じ 荷 に 兰语的 てき “土 ど ”,改 あらため 译为“珪素 けいそ ”,在 ざい 19世 せい 纪后期 き 又 また 出 で 现了“硅素 けいそ ”的 てき 写 うつし 法 ほう [14] ,不 ふ 过19世 せい 纪末日本 にっぽん 规定以“珪素 けいそ ”为准。“珪/硅”进入中国 ちゅうごく 是 ぜ 20世 せい 纪初,由 ゆかり 于它属 ぞく 于固 かた 态非金属 ひきんぞく 元素 げんそ ,所以 ゆえん 中国 ちゅうごく 采 さい 用 よう 了 りょう 石 せき 字 じ 旁 つくり 的 てき 写 うつし 法 ほう [15] 。
在 ざい 中国 ちゅうごく ,清朝 せいちょう 徐 じょ 寿 ひさし 在 ざい 1871年 ねん 出版 しゅっぱん 的 てき 《化学 かがく 鉴原 》中 ちゅう ,创造“矽”字 じ 作 さく 为silicon 的 てき 音 おと 译[16] 。在中 ざいちゅう 华民国 こく 成立 せいりつ 后 きさき ,中 ちゅう 华民国 こく 教育 きょういく 部 ぶ 于1933年 ねん 公布 こうふ 《化学 かがく 命名 めいめい 原 げん 则 》,采 さい 用 よう “矽”为正式 しき 译名,音 おと 读为“si(t),夕 ゆう (入 いれ )”,其中写 うつし 道 どう “Silicon旧 きゅう 译一 いち 作 さく 硅,一作 いつさく 矽,硅由日名 ひな 珪素 けいそ 孳演而成,因 いん 为固体 たい ,故 こ 改 あらため 王 おう 旁 つくり 为石;于义既 すんで 无可取 と ,不 ふ 如用谐声之 の 矽。”[15] [注 ちゅう 2] 台湾 たいわん 以此为标准 じゅん 译名。
中 ちゅう 华人民 じんみん 共和 きょうわ 国 こく 成立 せいりつ 后 きさき ,中国科学院 ちゅうごくかがくいん 于1953年 ねん 2月 がつ 在 ざい 北京 ぺきん 组织召开了 りょう 一次全国性的化学物质命名扩大座谈会。会 かい 议邀集 しゅう 全国 ぜんこく 各地 かくち 的 てき 化学 かがく 专家以及从事文字 もじ 改革 かいかく 工作 こうさく 的 てき 学者 がくしゃ 参加 さんか 。据 すえ 会 かい 议纪要 よう 显示,当日 とうじつ 会 かい 场上围绕矽字等 とう 同 どう 音字 おんじ 是 ぜ 否 ひ 需要 じゅよう 变更有 ゆう 着 ぎ 两种不同 ふどう 的 てき 看 み 法 ほう 。一派 いっぱ 是 ぜ 以顾翼东 、方 ほう 柏 かしわ 容 ひろし 、刘泽先 さき 三 さん 位 い 先生 せんせい 为代表 だいひょう ,主 しゅ 张改;另一派 は 则以符 ふ 绶玺 、侯 ほう 毓汾二 に 位 い 先生 せんせい 为代表 だいひょう ,主 しゅ 张不改 あらため [21] 。座 ざ 谈会结束后 きさき 不 ふ 久 ひさ ,《化学 かがく 通 どおり 报》连载了 りょう 化学 かがく 名 めい 词审查小组成员陶坤 ひつじさる 的 てき 文章 ぶんしょう ——《化学 かがく 新字 しんじ 的 てき 读音》上 じょう 、下 しも 两篇。在 ざい 下 した 篇 へん 中 ちゅう ,陶 とう 文宣 ふみのぶ 布 ぬの 将 はた 矽字改 あらため 为硅字 じ ,在 ざい 注解 ちゅうかい 中 ちゅう ,他 た 陈述了 りょう 更改 こうかい 的 てき 理由 りゆう :“矽音夕 ゆう ,与 あずか 硒、烯、醯、锡不易 ふえき 分 ぶん 辨 べん 。[22] ”真正 しんしょう 全国 ぜんこく 性 せい 的 てき 统一变更是 ぜ 在 ざい 1957年 ねん 。这一 いち 年 ねん ,中国科学院 ちゅうごくかがくいん 编译出版 しゅっぱん 委 い 员会名 めい 词室下 か 发《关于几个化 か 学名 がくめい 词订名 めい 问题的 てき 通知 つうち 》,正式 せいしき 宣布 せんぷ 废矽改 あらため 硅的决定。这一通知中提到了审定理由和过程:“1953年 ねん 化学 かがく 名 めい 词审查小组建议将‘矽’改 あらため 为‘硅’,1955年 ねん ,无机化合 かごう 物 ぶつ 名 めい 词审查小组认为此项建议甚为正确,在 ざい 征 せい 求 もとめ 全国 ぜんこく 各 かく 有 ゆう 关单位 い 意 い 见后,决议将 はた ‘矽’改 あらため 为‘硅’。[23] ”不 ふ 过,在 ざい 一 いち 些术语中,如医学 がく 术语“矽肺 ”、工 こう 业术语“矽钢片 へん ”中 ちゅう ,中国 ちゅうごく 大 だい 陆仍然 しか 保留 ほりゅう 了 りょう 矽字[24] (在中 ざいちゅう 国大 こくだい 陆读作 さく xī[25] )。在 ざい 香港 ほんこん ,两用法 ほう 皆 みな 有 ゆう ,但 ただし “矽”较通用 つうよう 。
工 こう 业上,通常 つうじょう 是 ぜ 在 ざい 电炉中 ちゅう 由 よし 高 だか 纯度碳 还原二 に 氧化硅 (常 つね 见于石英 せきえい 或 ある 沙子 いさご )而制得 とく :[11]
SiO
2
+
2
C
⟶
Si
+
2
CO
{\displaystyle {\ce {SiO2 + 2C -> Si + 2CO}}}
为减少 すくな 副 ふく 产物 碳化硅的产生,需要 じゅよう 加入 かにゅう 过量的 てき 二 に 氧化硅:[11]
SiO
2
+
2
SiC
⟶
3
Si
+
2
CO
{\displaystyle {\ce {SiO2 + 2SiC -> 3Si + 2CO}}}
这样制 せい 得 とく 的 てき 硅纯度 ど 为97~98%,[26] 叫 さけべ 做粗硅。再 さい 将 しょう 它融化 か 后 きさき 重 じゅう 结晶 ,用 よう 酸 さん 除去 じょきょ 杂质,得 とく 到 いた 纯度为99.7~99.8%的 てき 纯硅。如要将 はた 它做成 なり 半 はん 导体用 よう 硅,还要将 はた 其转化成 かせい 易 えき 于提纯的液体 えきたい 或 ある 气体 形式 けいしき ,再 さい 经蒸馏、分解 ぶんかい 过程得 え 到 いた 多 た 晶 あきら 硅 。如需得 え 到 いた 高 こう 纯度的 てき 硅,则需要 よう 进行进一步的提纯处理。
碳化硅 ,耐 たい 磨 すり 耐 たい 热,[27] 用 よう 于半 はん 导体 、避雷针 、电路元 もと 件 けん 、高温 こうおん 应用、紫 むらさき 外 がい 光 こう 侦检器 き 、结构材料 ざいりょう 、天文 てんもん 、碟刹、离合器 き 、柴 しば 油 ゆ 微粒 びりゅう 滤清器 き 、细丝高温 こうおん 计、陶 とう 瓷薄膜 うすまく 、裁切 たちき 工具 こうぐ 、加 か 热元件 けん 、核 かく 燃料 ねんりょう 、珠 たま 宝 たから 、钢 、护具、触媒 しょくばい 担体等 とう 领域。
二 に 氧化硅 ,是 ぜ 沙 すな 和 わ 石英 せきえい 的 てき 主要 しゅよう 成分 せいぶん 。在 ざい 半 はん 导体和 かず 太 ふとし 阳能板 いた 等 とう 应用中 ちゅう ,是 ぜ 目前 もくぜん 主要 しゅよう 的 てき 原料 げんりょう 。
硅烷 ,在 ざい 医学 いがく 和 わ 工 こう 业领域 いき 有 ゆう 着 ぎ 广泛的 てき 应用。
四 よん 氯化硅 ,应用在 ざい 半 はん 导体工 こう 业和光 こう 电池中 ちゅう 。
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