سیلیسیم چیست

سیلیسیم چیست : سیلیسیم یا سیلیکا (Si) عنصری شیمیایی از خانوادهٔ شبه فلزات با عدد اتمی 14، بلورین، ترد و سخت، با جلای فلزی، دارای سه ایزوتوپ پایدار و به رنگ آبی-خاکستری درخشان در حالت متبلور و به رنگ قهوه ای در حالت بی شکل می‌باشد. ابر الکترونی بیرونی این عنصر مانند کربن چهار الکترون در لایهٔ آخر خود دارد که به این وسیله می‌تواند در بسیاری از واکنش‌های شیمیایی راه یابد؛ اما واکنش پذیری آن کمتر از کربن و بیشتر از ژرمانیوم است. خواص تردشدگی و سختی سیلیسیوم مانند ژرمانیوم آنرا برای تراشه (ورقه ورقه) شدن مناسب کرده است. همچنین این ماده مانند کربن و ژرمانیم هنگام بلوری شدن ساختاربلوری الماس را می‌پذیرد.   

سیلیسیم چیست

این شبه فلز با هالوژن‌ها و قلیاها واکنش می‌دهد اما بیشتر اسیدها (به جز برخی ترکیب‌های بسیار واکنش دهندهٔ اسید نیتریک و هیدروفلوئوریک اسید) اثری بر روی آن ندارند.سیلیسیم هشتمین عنصر فراوان در جهان بر پایه جرم است. اما به سختی می‌توان آن را به صورت خالص و آزاد در طبیعت پیدا کرد. از منابع سیلیسیوم می‌توان به گرد و غبار، ماسه، استخوان، سیارک‌ها و سیاره‌ها و قالب سیلیسیم دی‌اکسید یا سیلیکات در طبیعت اشاره نمود. بیش از 90٪ پوستهٔ زمین از کانی‌های سیلیکات ساخته شده‌است که این مقدار حدود 28% پوسته زمین بر پایه جرم می باشد بطوریکه پس از اکسیژن فراوان‌ترین ماده در پوستهٔ زمین است. 50% خاک چینی را نیز سیلیسیوم تشکیل می دهد. لایه‌ گوشته، که زیر پوسته‌ زمین وجود دارد سرشار از سیلیسیم است. بیشتر سیلیسیمی که به صورت تجاری کاربرد دارد بدون هیچ گونه جداسازی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد و فراوری بر روی ترکیب طبیعی آن بسیار کم صورت می‌گیرد.سیلیسیم در دمای اتاق جامد است و نقطهٔ ذوب و جوش بسیار بالایی دارد. در حالت مایع چگالی بیشتری نسبت به حالت جامد دارد؛ در نتیجه هنگام جامد شدن حجم آن افزایش می‌یابد. رسانایی گرمایی بالا سیلیسیوم باعث عدم استفاده از آن در پوشش جسم‌های داغ گردیده است. سیلیسیم یک نیمه‌رسانا است. ضریب دمایی مقاومت الکتریکی این ماده به دلیل افزایش شمار حامل‌های بارهای آزاد آن با افزایش دما منفی می باشد. مقاومت الکتریکی تک‌بلورهای سیلیسیم در اثر دریافت تنش‌های مکانیکی، تغییر بسیار زیادی می‌کند.سیلیسیم، هیچ ایزومر هسته‌ای شناخته شده‌ای ندارد و عدد جرمی ایزوتوپ‌های آن از 22 تا 44 است.    

مشخصات سیلیسیم چیست

تركيب شيميايي، و خواص فيزيكي سيليس، تعيين كننده كيفيت و موارد مصرف آن در هر يك از صنايع مورد استفاده میباشد. برخی از خواص سیلیس عبارت است از:

• نام : سیلیسیم | سیلیکون |سیلیسیوم |سیلیکن |سیلیکا | Silicon |
• عدد اتمی: 14
• جرم اتمی: 28.086
• نقطه ذوب : C°1414
• نقطه جوش : C°3265
• شعاع اتمی: Å 1.46
• ظرفیت: +4
• رسانایی گرمایی: 149 W.m-1.k-1
• حالت استاندارد: جامد در 298 k
• موقعیت در جدول تناوبی: گروه 14 و دوره تناوب 3
• انرژی یونیزاسیون: Kj/mol 786.5
• شعاع یونی: Å 0.4
• الکترونگاتیوی: 1.90
• دانسیته: 2.33
• گرمای فروپاشی: Kj/mol 50.55
• گرمای تبخیر: Kj/mol 384.22
• گرمای ویژه: J/g K 0.71

منابع سیلیسیم چیست

سیلیسیم اغلب در طبیعت به شکل سیلیس یا همان دی اکسید سیلیسیم به حالت متبلور یافت می‌شود. سیلیکات‌ها از قبیل میکا و آزبست ترکیبات دیگری از سیلیس‌ محسوب میشود که در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارند. کوارتز (سیلیس متبلور و شفّاف)، ژاسب و ماسه نیز شکل‌های مختلفی از سیلیس‌ هستند. اما عموم سیلیسیم از دی اکسید سیلیسیم با حرارت دادن آن و جدا شدن اکسیژن استخراج می گردد. سیلسیم بی شکل گردیست قهوه ای رنگ که به واسطه ذوب در 1500 درجه تبدیل به بلوری میگردد . سیلسیم متبلور سربی رنگ به صورت منشور با قاعده مسدس می باشد که کمی از سیلسیم بی شکل تر بیشتر است .عمده سیلیسیم تولید شده به شکل آلیاژی فِروسیلیکنی باقی می‌ماند، و فقط حدود 20٪ آن تا درجهٔ متالورژیکی خالص سازی می‌شود که از این مقدار 15٪ آن تا رسیدن به درجهٔ نیمه رساناها مجدداً خالص سازی می‌شود تا ماده ای تک-بلورین و تقریباً بدون هیچ نقصی به وجود آید. به این درجه خلوص در اصطلاح «خلوص نُه-9» یا 99.99٪ ‌گویند.    

کاربرد سیلیسیم چیست

صنعت ساختمان

• در بخش صنعت ساختمان به منظور ساخت ملات، اندود گچ، سیمان، بتن و تولید سرامیک با کمترین فرآوری بر روی ترکیبات طبیعی آن کاربرد دارد.
• در ساخت برخی سرامیکهای سفیدرنگ از قبیل پرسلان، شیشه‌های سنتی آهک سوددار با پایهٔ کوارتز و… است
• سیلیسیم کاربید به عنوان ساینده و ساخت سرامیک‌های مقاومت-بالا مورد استفاده قرار می گیرد.
• عنصر سیلیسیم، پایه ساخت پلیمرهای مصنوعی پرکاربردی به نام سیلیکون یا پلی‌سیلوکسان‌ها می‌باشد.

صنعت الکترونیک

• مقدار کمی سیلیسیم با درجه خلوص بالا در ساخت نیمه رساناها به عنوان پایه مکانیکی مدارهای صنعت الکترونیک و ساخت بیشتر رایانه‌ها مورد استفاده قرار می گیرد.
• همچنین این سیلیسیوم خالص در ساخت‌ پیل‌های نوری- برقی و ترانزیستورها به کار می رود.
• عناصر دیگر مانند ژرمانیم یا آرسنید گالیم نسبت به سیلیسیم رساناهای بهتری هستند اما سیلیسیم در میان تولیدکنندگان صنعت الکترونیک محبوب‌ترین عنصر است. زیرا ارزان است، به وفور یافت می‌شود و چون به شدت به اکسید شدن علاقه‌مند است، اگر در معرض هوا قرار گیرد، به راحتی می‌تواند لایه‌ رسانای خود را تشکیل دهد.

ریخته گری فلزات

• این ماده در ریخته گری آهن و یا سایر فلزات نقش مهمی دارد.
• نقطه ی بالای همجوشی سیلیکا موجب می شود تا ریخته گری در تمامی دما ها به خوبی انجام شود و آلیاژهای مختلفی تولید شود.
• همچنین خلوص بالای ترکیب فوق موجب جلوگیری از واکنش با کاتالیزور ها می شود و از خوردگی شیمیایی می کاهد.
• پس از عملیات ریخته گری نیز قالب های مورد استفاده می توانند از نظر حرارتی و یا مکانیکی بازیافت شوند.
• این عنصر حباب های اکسیژن را از فلز مذاب خارج می کند.

کاربردهای دیگر

• سیلیکات‌ها در صنعت شیشه‌سازی، تهیه کاغذ سمباده  کاربرد دارند.
• از سیلیکات سدیم نیز در تهیه صابون و رنگرزی استفاده میگردد.
• سیلیکون در در پولیش ماشین‌ و عایق دور کابل‌های برق سیلیکون به کار رفته است. این ترکیب در کولرهای منازل‌ به متعادل نگاه داشتن سرما کمک می‌کند.
• از سیلیسیم اغلب برای کارهای ضدآب‌سازی، ساخت قطعات قالب‌سازی، آب‌بندهای مکانیکی، گریس‌های دما بالا و ترکیبات درزبندی استفاده می‌شود.
• برخی اوقات این عنصر برای ساخت مواد منفجره و آتشکاری استفاده می‌شود.
• در صنعت و در فیلتراسیون آب آشامیدنی با کمک سیلیس به تصفیه ی آب آشامیدنی می پردازند.
• از نظر زیست شناسی مقادیر بسیار کمی از آن در بدن جانوران مورد نیاز باشد. بسیاری از گونه‌های اسفنج‌های دریایی برای ساختار بدنشان به سیلیسیم نیازمندند. همچنین سیلیسیم و سیلیسیک اسید در سوخت و ساز بدن گیاهان به ویژه بسیاری از علف‌ها نقشی حیاتی دارند.

نکات ایمنی سیلیسیم چیست

تماس با چشم

• بلورهای سیلیسیم باعث تحریک پوست و مشکلات چشمی می شود. اگر سیلیسیم وارد چشم شود، سبب سرخی و ترشحات اضافی چشم میگردد.

بلع و گوارش

• در صورت بلع مقدار مشخصی از سیلیسیوم، در مقایسه با زمانی که از طریق تنفس وارد بدن انسان می شود باعث مرگ می شود.
• معمولاً میزان سیلیسیم در حدود میلی گرم یا گرم ماده در هر کیلوگرم از وزن جانور می باشد.

تماس با پوست

• سرخی، سوزش و خارش نیز جز التهابهای پوستی است که بر اثرعملکرد سیلیسیم اتفاق می افتد.

تنفس

• سیلیسیم ممکن است باعث بیماریهای تنفسی مزمن شود. سیسلیسیم بلوری (دی اکسید سیلیسیم) خطر تنفسی زیادی دارد.
• تنفس سیلیسیم باعث آسیب به ششها و مخاط دهان میشود.
• سیلیکوزیس از بیماریهای شغلی مربوط به ریه است که علت آن استنشاق غبارهای سیلیکایی است.
• مطالعات اپیدمی در کارگرانی که با سیلیسیم کار می کنند، انجام شده و از نظر آماری این مطالعات آمار بالایی مرگ و ناهنجاری های ایمنی بدن را در کارگران نشان می دهد.

اثرات سیلیسیم بر سلامتی انسان

سیلیکوزیس که بیماری مرتبط با ریه می باشد در شغلهایی مانند کار در معدن و کارگرانی که در زمینهای سیلیسی کار میکنند، یا با گرانیت، سفال و آجر سرو کار دارند، مشاهده می شود.کارگران هنگام کار با قطعات و مواد حاوی سیلیس و بریدن، تراش دادن یا حفاری آنها ذرات این ترکیب اکسیدی را استنشاق می‌کنند این بیماریها عبارت هستند از بیماری های پوستی مانند زگیل، رماتیسم و التهاب سیستم لنف بدن. در صورتیکه سیلیسیم تنفس شود، بیماریهای تنفسی مانند برونشیت، بیماری انسداد تنفسی مزمن و آمفیزم در فرد بروز میکند. البته مطالعات مشخص میکند که اکثر بیماریهای ذکر شده در افراد غیر سیگاری مشاهده نمی گردد.در شغلهایی که کارگران با سیلیسیم بلوری کار میکنند، بیماریهای کلیوی بروز میکند و بر اثر بیماری کلیوی، سیستم ایمنی بدن دچار مشکل می شود. با به خطر افتادن سیستم ایمنی بدن، احتمال دچار شدن فرد به عفونتهای قارچی و میکروبی مانند بیماری سل افزایش می یابد .  

لینک های مرتبط :

فسفر چیست؟